一级建造师

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通信用太阳能供电系统的内容

1L411074熟悉通信用太阳能供电系统的内容

一、太阳电池的特点

太阳电池是近年来发展起来的新型能源。这种能源没有污染，是一种光电转换的环保型绿色能源，特别适用于阳光充足、日照时间长、缺乏交流电的地方，如我国的西部地区以及部分偏僻地区。太阳电池为无人值守的光缆传输中继站、微波站、移动通信基站提供了可靠的能源。

（一）太阳能电源的优点

1 与其他能源系统相比较，太阳能电源具有取之不尽，用之不竭，清洁、静止、安全、可靠、无公害等优点。

2太阳能电源是利用太阳电池的光一电量子效应，将光能转换成电能的电源系统。

3太阳能电源  不需要经常维护，容易实现自动控制和无人值守。

4太阳电池安装地点可以自由选择，搬迁方便。

5同时，太阳电源可以随意扩大规模，达到增容目的。

（二）太阳能电源的缺点

输出功率将随昼夜、季节而变化。太阳电池输出能量的密度较低，因此，需占用较大面积。

（三）太阳电池种类

目前，因材料、工艺等问题，实际生产并应用的只有硅太阳电池、砷化稼太阳电池、硫（蹄）化镉太阳电池三种。

1．单晶硅太阳电池是目前在通信系统应用最广泛的一种太阳电池，其效率可达18%,但价格较高，为了降低价格，现已大量采用多晶硅或非晶硅作太阳电池，多晶硅太阳电池效率可达14%，非晶硅太阳电池效率可达6.3%

2．砷化稼太阳电池抗辐射能力很强，目前主要用于宇航及通信卫星等空间领域。

3．硫化镉太阳电池

二、硅太阳电池的工作原理

三、太阳电池供电系统的组成

太阳电池供电系统的基本结构可分为直流、交流和直流一交流混合供电系统。

1．太阳电池直流供电系统由直流配电盘、蓄电池和太阳电池方阵等组成。

2．太阳电池交流供电系统由交流配电盘、逆变设备、整流设备、UPS交流不间断电源、发电机组等组成。

3．太阳电池的直流和交流供电系统都可以与市电连网供电，组成直流一交流混合供电系统。

单模和多模光纤的特点和应用

1L411080 光（电）缆特点及应用

共三个考点：

掌握单模和多模光纤的特点和应用

熟光缆的分类、特点

熟悉通信电缆的分类、特点

1L411081 掌握单模和多模光纤的特点和应用 ( P14：光传输媒质；P58)

一、光纤结构和类型

二、光纤通信的工作窗口

三、光纤分类

四、多模光纤

五、单模光纤

一、光纤结构和类型

（一）光纤的结构

光纤是光导纤维的简称，是一种新的光波导，是光通信系统最普遍和最重要的传输媒质。

它由单根玻璃纤芯、紧靠纤芯的包层、一次涂覆层以及套塑保护层组成。（光纤呈圆柱形，由纤芯、包层和涂覆层三部分组成。）

纤芯和包层由两种光学性能不同的介质构成，内部的介质对光的折射率比环绕它的介质的折射率高。

包在外围的覆盖层就像不透明的物质一样，防止了光线在穿插过程中从表面逸出。

图 1

1. 纤芯

位置: 位于光纤的中心部位，

直径：在4~50μm，单模光纤的纤芯直径为4~10μm ,多模光纤的纤芯直径为50μm。纤芯的成分：含有极少量掺杂剂的高纯度二氧化硅（如二氧化锗，五氧化二磷）作用是适当提高纤芯对光的折射率，用于传输光信号。

2. 包层

位置: 位于纤芯的周围

直径：125μm

成分：是含有极少量掺杂剂的高纯度二氧化硅。

掺杂剂（如三氧化二硼）的作用：适当降低包层对光的折射率，使之略低于纤芯的折射率，即纤芯的折射率大于包层的折射率（这是光纤结构的关键），它使得光信号封闭在纤芯中传输。

3. 光纤的最外层为涂覆层，包括一次涂覆层、缓冲层和二次涂覆层。2011年一级建造师考试合格标准

一次涂覆层：一般使用丙烯酸醋、有机硅或硅橡胶材料；

缓冲层：一般为性能良好的填充油膏；

二次涂覆层：一般多用聚丙烯或尼龙等高聚物。

涂覆层的作用：是保护光纤不受水汽侵蚀和机械擦伤，同时增加光纤的机械强度与可弯曲性，起着延长光纤寿命的作用。涂覆后的光纤外径约2. 5 mm 。

（二）光纤的折射率分布

光纤的折射率分布有两种典型的情况：阶跃折射率光纤，渐变折射率光纤。

它们的共同特点：纤芯的折射率大于包层的折射率，这也是光信号在光纤中传输的必要条件。

（三）光在光纤中的传播

对于阶跃折射率光纤，由于纤芯和包层的折射率分布有明显的分界，光波在纤芯和包层界面的交界面形成全反射，并且形成锯齿形传输途径，引导光纤芯向前传播。

对于渐变折射率光纤，由于在其界面上折射率是连续变化的，轴中心的折射率最大，沿纤芯半径方向折射率按抛物线规律减小，在纤芯边缘的折射率最小，因此光波在纤芯中产生连续折射，形成穿过光纤轴线的类似于正弦波的光折射线，引导光波沿纤芯向前传播。

(四) 光纤最重要的两个传输特性   （P14）

损耗和色散是光纤最重要的两个传输特性，它们直接影响光传输的性能。

(l)光纤传输损耗：损耗是影响系统传输距离的重要因素之一，光纤自身的损耗主要有吸收损耗和散射损耗。

吸收损耗是因为光波在传输中有部分光能转化为热能；

散射损耗是因为材料的折射率不均匀或有缺陷、光纤表面畸变或粗糙造成的。

当然，在光纤通信系统中还存在非光纤自身原因的一些损耗，包括连接损耗、弯曲损耗和微弯损耗等。这些损耗的大小将直接影响光纤传输距离的长短和中继距离的选择。

(2)光纤传输色散：色散是光脉冲信号在光纤中传输，到达输出端时发生的时间上的展宽。

产生的原因是光脉冲信号的不同频率成分、不同模式，在传输时因速度不同，到达终点所用的时间不同而引起的波形畸变。

色散结果：这种畸变使得通信质量下降，从而限制了通信容量和传输距离。

二、光纤通信的工作窗口

光纤损耗系数随着波长而变化，为获得低损耗特性，光纤通信选用波长范围在800 ~1800nm，并称850nm(800~900nm）为短波长波段；1300~1600nm为长波长波段，主要有1310nm和1550nm两个窗口。实用的低损耗波长是：第一代系统，波长850nm，最低损耗2. 5dB/km，分贝（dB）采用石英多模光纤；第二代系统，波长1310nm，最低损耗0. 27dB/km,采用石英单模最低色散光纤；第三代系统，波长1550nm，最低损耗0.16dB/km，采用石英单模最低损耗与适应色散光纤。上述三个波长称为三个工作窗口。

三、光纤分类

四、多模光纤

当光纤的几何尺寸远大于光波波长时（约lμm)，光纤传输的过程中会存在一着几十种乃至上百种传输模式，这样的光纤称为多模光纤。

图 2

由于不同的传播模式具有不同的传播速度与相位，因此，经过长距离传输会产生模式色散（经过长距离传输后，会产生时延差，导致光脉冲变宽）。模式色散会使多模光纤的带宽边窄，降低传输容量，因此，多模光纤只适用于低速率、短距离的光纤通信，目前数据通信局域网大量采用多模光纤。

五、单模光纤

当光纤的几何尺寸较小，与光波长在同一数量级，如芯径在4~10μm范围，光纤只允许一种模式（基模）在其中传播，其余的高次模全部截止，这样的光纤称为单模光纤。单模光纤避免了模式色散，适用于大容量长距离传输。

图 3

（一）单模光纤分类：

按电信标准化部门（ITU-T）建议分类可分为G.652, G.653, G.654, G.655四种单模光纤；按IEC标准分类可分为Bl.1、B1.2、B1.3、B2、B4；按我国标准（GB/T）分类可分为Bl.l、B1.2、B1.3、B2、B4。我国标准对光纤类别型号的命名等采用了IEC规定，所以二者是一样的。

（二）几种单模光纤的特点和应用

l.  G. 652标准单模光纤特点及应用

①零色散波长在1310nm附近。既可以使用在1310nm波长区域，也可以使用在1550nm波长区域。最佳工作波长在1310nm区域。

②当工作波长在1.3μm时，光纤色散很小，系统的传输距离只受光纤衰减所限制。

③光纤在1.3μm波段的损耗较大；在1.55μm波段的损耗较小。

④光纤截止波长：λ从<1250nm。

⑤模场直径：1310nm处的模场直径是8.6~9.5μm士0.7。在1550nm处没有具体规定，但一般不大于10. 3μm。

⑥衰减：衰减系数最大值在1310nm窗口，A级为0.36dB/krn, B级为0. 40dB/km,C级为0.50dB/km。

⑦色散：零色散波长范围是1300~1324nm。

⑧偏振模色散（PMD）系数最大值：0. 3ps/km。

2. G. 653色散位移光纤特点及应用

色散位移光纤在1.55μ

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