Was sind die Wellenleitermoden von verdrillten Paaren, wie hier diskutiert?

Aus dem kürzlich erschienenen Lightwave-Artikel ASSIA exec wirbt für DSL mit Terabit-Geschwindigkeit :

In einer Grundsatzrede, die Anfang dieser Woche auf dem G.fast Summit in Paris gehalten wurde, behaupteten Dr. John Cioffi, Vorsitzender und CEO des Anbieters von DSL-Managementoptimierungssoftware Adaptive Spectrum and Signal Alignment, Inc. (ASSIA) und emeritierter Professor in Stanford, dies Sein Unternehmen hat einen Weg gefunden, um Terabit-Geschwindigkeiten über 100 m bestehender Twisted-Pair-Kupferleitungen zu unterstützen . Die Techniken können laut Angaben des Unternehmens auch eine 100-Gbit / s-Übertragung auf mehr als 300 m und 10 Gbit / s über 500 m ermöglichen.

Das Geheimnis solch hoher Geschwindigkeiten ist die Verwendung von deutlich höheren Frequenzen als derzeit möglicherweise 300 GHz oder höher. "Mit den bisher nicht genutzten Wellenleitermodi der aktuellen Kupferinfrastruktur sind faserähnliche Geschwindigkeiten von 1000 Gigabit / Sekunde möglich ", erklärte Dr. Cioffi in einer Pressemitteilung. "Die Verwendung im Wellenleitermodus ähnelt der Verwendung von Millimeterwellenübertragungen in fortschrittlichen drahtlosen und 5G-Übertragungen. Wellenleiter können die Verwendung von Frequenzen über 100 GHz für außergewöhnliche Geschwindigkeiten ermöglichen." (Betonung hinzugefügt)

Bei aktuellen Geschwindigkeiten können "vorhandene Twisted-Pair-Kupferleitungen" als Standardübertragungsleitungen behandelt werden, wie dies in vielen HF- und Kommunikationstexten behandelt wird.

Ich möchte eine Vorstellung davon haben, worauf sich die "bisher nicht genutzten Wellenleitermodi der aktuellen Kupferinfrastruktur" beziehen. Es gibt dielektrische Wellenleiter, Hohlleiterwellenleiter und koaxiale Wellenleiter, und diese sind auch in Standardtexten gut beschrieben.

Gibt es einen Twisted-Pair-Wellenleitermodus?

Ist es möglich, einen Link, eine Referenz oder sogar eine Skizze der Felder solcher Modi zu finden?

Hinweis: Ein Signalverlust zwischen benachbarten Paris aufgrund räumlich überlappender Modi wäre ein Problem, aber nicht unbedingt tödlich. Genau wie bei optischen Mehrkernfasern gibt es mathematische Techniken, um dieses Phänomen überhaupt auszunutzen, aber das geht über den Rahmen dieser Frage hinaus.

Lesen Sie selbst und sehen Sie, dass die Glasfaser zum Hub für die letzten 100 m mit TDSL erklärt wird. Nach den in der Abbildung abgedeckten Zahlen zu urteilen, wurde das Patent gerade genehmigt. Vielleicht in 5 ~ 10 Jahren (IMHO)

Viele Unbekannte, nicht einfach, Kostenziele zu erreichen.

Lesen Sie die Präsentation hier

Weitere Referenzen

Ab einer bestimmten Frequenz treten Probleme auf, da Sie mehr als eine Wellenlänge zwischen die Drahtpaare einpassen können. Dies ist auch der Grund, warum Koaxialkabel und deren Anschlüsse mit zunehmender Frequenz kleiner werden (auf 0,8-mm-Anschlüsse, an denen Anritsu arbeitet).

Ich habe eine kurze Erklärung von 2 unkonventionellen Modi gegeben, auf die sie sich beziehen könnten. Natürlich habe ich die eigentliche Präsentation nicht gesehen, daher ist dies nur eine Vermutung von meiner Seite. Ich habe noch nie von so etwas wie einem "Twisted Pair" -Modus gehört. Das einzige, was etwas ähnlich sein könnte, ist eine Slotline, aber ich bin mit Slotlines nicht sehr vertraut.

Oberflächenwellen

Oberflächenwellen sind seit langem bekannt, ich habe sie jedoch nicht außerhalb der Forschung verwendet. Wenn Sie diese verwenden, verwenden Sie das Kupfer eher als Wellenleiter im Lichtwellenleiterstil und nicht als Paar. Die Welle würde entweder zwischen dem Kupfer und dem Polymer, das es bedeckt, eingeschlossen sein, oder (aber ich denke nicht, dass dies bei Telefon-Twisted-Pair-Modellen möglich ist) das Oxid, das sich auf dem Leiter bildet, könnte als Einfangdielektrikum dienen. Wenn mein Gedächtnis diesem Recht dient, hat Sommerfeld zuerst eine Beschreibung dieser Wellen gefunden. Das Thema wurde später von Goubau populär gemacht, weshalb sie manchmal noch als Goubau-Wellen oder Goubau-Modus bezeichnet werden. Die Linien, die diese tragen, werden dann auf G-Linien bezogen.

Einige Referenzen zu diesem Thema:

• Goubaus Arbeit über die Anregung von Oberflächenwellen , Proceedings of the IRE, vol. 40, Ausgabe 7, 1952.

• G. Goubau, Offene Drahtleitungen , IRE Trans. Microw. Theory Tech., Vol. MTT-4, Nr. 10, S. 197-200, Oktober 1956.

• MJ King und JC Wiltse, Ausbreitung von Oberflächenwellen auf beschichteten oder unbeschichteten Metalldrähten bei Millimeterwellenlängen , IRE Trans. Antennas Propag., Vol. AP-10, nein. 5, S. 246-254, Mai 1962.

Es gibt auch einige neuere Artikel zu diesem Thema. Ich glaube, einer der Forscher zu diesem Thema ist / war Tahsin Akalin, aber ich weiß nicht, ob er noch daran arbeitet. Das Hauptproblem sind Verluste, die tendenziell immer noch recht stark sind. Es gibt auch die Sache, dass in jeder Forschung, die ich gesehen habe, die Kopplungsverluste ziemlich hoch sind und die Startstrukturen groß oder teuer sind und bei den Benutzern zu Hause installiert werden müssten, um dies zu nutzen. Es gibt auch die Sache, dass Sie bei jeder Frequenz, die so hoch ist, große Signalmengen verlieren werden, wenn es eine signifikante Biegung gibt, und wie ich gesehen habe, wurden die Telefon-Twisted-Pair-Leitungen in durchschnittlichen Haushalten behandelt ...

Polymerwellenleitermodus

Eine weitere interessante Entwicklung in der Forschung ist der Polymerwellenleiter (beachten Sie, dass ich bald selbst daran arbeite, sodass ich darüber möglicherweise aufgeregter bin als es tatsächlich ist).

Kurz gesagt, bei mm-Wellenfrequenzen werden Kupfer (und wirklich jedes Metall) zu Carier mit schlechter Leistung. Wir können jedoch anfangen, Polymere (die, die ich üblicherweise gesehen habe, sind PTFE, Styrol und LCP) als Wellenleiter zu verwenden. Probleme hierbei sind die Startstrukturen und die Herstellung der hochwertigen Polymerträger. Während diese Moden in hohlen Polymerwellenleitern angeregt werden können, weiß ich nicht, ob es noch funktioniert / wie sich die Dinge ändern, wenn wir einen Kupferkern einführen. (Ich vermute nicht wegen der hohen Verluste im Metall).

Dielektrische Wellenleiter (die Familie der Wellenleiter, zu denen Polymerwellenleiter gehören) wurden lange untersucht, und Lichtwellenleiter sind das häufigste Mitglied dieser Familie. In den letzten Jahren hat sich das Interesse jedoch Polymerwellenleitern für mm-Wellenanwendungen zugewandt, da sie flexible Alternativen zu starren Wellenleitern bieten und in der Lage zu sein scheinen, genauso gut oder besser als Koaxialkabel (und zu höheren Frequenzen) zu arbeiten. Ein weiterer Vorteil gegenüber starren Wellenleitern besteht darin, dass sie tendenziell eine höhere Bandbreite aufweisen. Eines der Hauptprobleme, wenn es darum geht, gute Startstrukturen zu finden und diese möglicherweise in Konnektoren zu integrieren.

Es gibt viele Artikel über Polymerwellenleiter, daher werde ich meine Favoriten nicht auflisten.