Sinyaller ücretsiz bir alan optik iletişim sisteminde nasıl seyahat eder?

Modern iletişim alanında, serbest uzay optik iletişim (FSOC) sistemleri, yüksek hızlı, güvenli ve yüksek bant genişliği veri iletimi sunan devrimci bir teknoloji olarak ortaya çıkmıştır. Bu alana derinden katılan bir sinyal tedarikçisi olarak, sinyallerin serbest alan optik iletişim sisteminde nasıl seyahat ettiği büyüleyici süreci incelemekten heyecan duyuyorum.

Ücretsiz alan optik iletişimin temelleri

Serbest Alan Optik İletişim, verileri atmosfer veya vakumla iletmek için ışık kullanan bir kablosuz iletişim teknolojisidir. Fiber - optik iletişime benzer şekilde, FSOC ayrıca bilgi taşıyıcısı olarak ışığa dayanır. Bununla birlikte, optik bir fiber içinde sınırlanmak yerine, ışık açık alanda yayılır.

Serbest alan optik iletişim sisteminin temel bileşenleri tipik olarak bir verici, serbest bir alan yayılma ortamı ve bir alıcı içerir. Verici, verilerin optik bir sinyale kodlanmasından sorumludur, serbest alan ortamı optik sinyalin kaynaktan hedefe geçmesine izin verir ve alıcı optik sinyali orijinal verilere geri kodlar.

Vericide sinyal üretimi

Bir FSOC sistemindeki vericinin kalbinde bir ışık kaynağı, genellikle bir lazer diyot vardır. Lazer diyotları, yüksek tutarlılıkları, tek renkli ve yüksek hızlarda modüle edilebilmeleri için tercih edilir. Verilerin iletilmesi gerektiğinde, verileri temsil eden bir elektrik sinyali lazeri modüle etmek için kullanılır. ON - OFF KEYING (OOK), Faz - Vites Anahtarlama (PSK) ve dörtgen genlik modülasyonu (QAM) gibi çeşitli modülasyon tekniği vardır.

Örneğin, açık anahtarlama, en basit modülasyon şekli olan lazer, sırasıyla ikili 1'leri ve 0'ları temsil etmek için açılır. Elektrik veri sinyali, lazer diyotuna verilen akımı kontrol eder. Elektrik sinyali yüksek olduğunda, akım lazer diyotundan akar ve ışık yaymasına neden olur (bir ikili 1'i temsil eder). Elektrik sinyali düşük olduğunda, lazer kapatılır (bir ikili 0 temsil eder).

Sinyalin doğruluğunu ve kalitesini sağlamak için verici ayrıca sinyal koşullandırma ve amplifikasyon için bileşenler içerir. Bu bileşenler, lazeri modüle etmek için kullanılmadan önce elektrik sinyalinin gücünü, şeklini ve diğer özelliklerini ayarlamaya yardımcı olabilir.

Boş alan yoluyla yayılma

Vericide optik sinyal üretildikten sonra, serbest alan yoluyla yolculuğuna başlar. Optik sinyalin boş alanda yayılması, atmosferik koşullar, mesafe ve ışın sapması dahil olmak üzere çeşitli faktörlerden etkilenir.

Atmosferik koşullar FSOC'de önemli bir rol oynar. Atmosfer toz, su buharı ve aerosoller gibi çeşitli parçacıklar içerir. Bu parçacıklar optik sinyali dağılabilir ve emerek sinyal zayıflamasına yol açabilir. Örneğin, sisli veya puslu koşullarda, havadaki su damlacıkları ışığı dağıtabilir ve hedefte alınan sinyalin gücünü azaltabilir. Ek olarak, atmosferik türbülans, ışının, sintilasyon olarak bilinen bir fenomen olan yoğunluk ve yönde dalgalanmasına neden olabilir.

Verici ve alıcı arasındaki mesafe de sinyali etkiler. Optik sinyal daha da ilerledikçe, ışın sapması nedeniyle yayılır. Işın sapması, lazer ışınlarının doğal bir özelliğidir ve sinyalin güç yoğunluğunun mesafe ile azalmasına neden olur. Güç yoğunluğu ve mesafe arasındaki ilişki, ters - kare yasayı takip eder, yani sinyalin güç yoğunluğunun kaynaktan uzaklığın karesi ile ters orantılı olduğu anlamına gelir.

Sinyal alımı ve algılama

Optik sinyal alıcıya ulaştığında, ilk adım ışığı toplamaktır. Bu genellikle bir lens veya ayna sistemi kullanılarak yapılır. Toplanan ışık daha sonra optik sinyali tekrar elektrik sinyaline dönüştüren bir fotodetektör üzerine odaklanır.

Fotodetektörler, olay ışığının yoğunluğu ile orantılı bir elektrik akımı veya voltaj üretmek için tasarlanmıştır. FSOC sistemlerinde kullanılan yaygın fotodetektör tipleri arasında fotodiyotlar ve çığ fotodiyotları (APD'ler) bulunur. Fotodiyotlar basittir ve hızlı bir tepki süresine sahiptir, APD'ler ise dahili kazançlara sahiptir, bu da alıcının hassasiyetini artırabilir.

Fotodetektör optik sinyali bir elektrik sinyaline dönüştürdükten sonra, elektrik sinyalinin işlenmesi gerekir. Bu amplifikasyon, filtreleme ve demodülasyonu içerir. Amplifikasyon elektrik sinyalinin mukavemetini arttırmak için kullanılır, filtreleme gürültüyü ve istenmeyen frekansları gidermek için kullanılır ve demodülasyon, orijinal verileri modüle edilmiş elektrik sinyalinden çıkarmak için kullanılır.

Sinyal analizi ve kalite güvencesi

Serbest bir alan optik iletişim sisteminin güvenilir çalışmasını sağlamak için, sinyallerin kalitesini çeşitli aşamalarda analiz etmek önemlidir. Sinyal analizörlerinin devreye girdiği yer burasıdır. Bir sinyal tedarikçisi olarak, FSOC sistemlerinde kullanılabilecek bir dizi yüksek kaliteli sinyal analizörü sunuyoruz. Örneğin,N9030A Agilent PXA Sinyal Analizörü, 3 Hz ila 50 GHzOptik ve elektrik sinyallerinin doğru ve ayrıntılı analizini sağlar. Sinyal gücü, frekans spektrumu ve modülasyon kalitesi gibi parametreleri ölçebilir.

Başka bir mükemmel seçenekFSW8 Rohde ve Schwarz Sinyal ve Spektrum Analizörü, 2 Hz - 8 GHz. Bu analizör, sinyaldeki herhangi bir parazit veya bozulmayı tespit etmek ve analiz etmek için çok önemli olan yüksek çözünürlüklü spektrum analizi sunar. Ayrıca,35670A Agilent FFT Dinamik Sinyal Analizörü, DC - 102.4 kHzSistemdeki elektrik sinyallerinin zaman - etki alanı ve frekans - alan analizi için kullanılabilir.

Bu sinyal analizörleri, gürültü, bozulma veya yanlış modülasyon gibi sinyalle ilgili herhangi bir sorunun belirlenmesine yardımcı olur. Sinyalleri sürekli olarak izleyerek ve analiz ederek, operatörler FSOC sisteminin performansını ve güvenilirliğini artırmak için düzeltici önlemler alabilirler.

Sinyal seyahatindeki zorluklar ve çözümler

Serbest uzay optik iletişiminin birçok avantajına rağmen, sinyal seyahatiyle ilişkili çeşitli zorluklar vardır. Daha önce de belirtildiği gibi, atmosfer koşulları önemli sinyal bozulmasına neden olabilir. Atmosferik türbülansın etkilerini azaltmak için uyarlanabilir optik gibi teknikler kullanılabilir. Uyarlanabilir optik sistemler, türbülansın neden olduğu dalga önü bozulmasını düzeltmek için deforme olmuş aynalar kullanır ve alınan sinyalin kalitesini iyileştirir.

Başka bir zorluk, verici ve alıcı arasındaki hizalama. Optik ışın dar bir ıraksama açısına sahip olduğundan, küçük bir yanlış hizalama bile önemli bir sinyal gücü kaybına yol açabilir. Bu sorunu ele almak için izleme ve işaretleme sistemleri kullanılabilir. Bu sistemler, vericinin ve alıcının konumunu sürekli olarak izler ve hizalamayı gerçek zamanda ayarlar.

Tedarik için İletişim

Ücretsiz alan optik iletişim sisteminizi geliştirmekle ilgileniyorsanız veya yüksek kaliteli sinyalle ilgili ürünlere ihtiyacınız varsa, size yardımcı olmak için buradayız. Önde gelen bir sinyal tedarikçisi olarak, özel gereksinimlerinizi karşılamak için çok çeşitli ürünler ve çözümlerimiz var. İster sinyal üretimi için lazer diyotlarına, sinyal alımı için fotodetektörler veya kalite güvencesi için sinyal analizörlerine ihtiyacınız olsun, size en iyi sınıf ürünlerini sağlayabiliriz. Tedarik için bizimle iletişime geçin ve iletişim sisteminizi optimize etmek için nasıl birlikte çalışabileceğimizi tartışalım.

Referanslar

1. Kaushal, Arpit ve Pramod K. Varshney. "Ücretsiz - Uzay Optik İletişim: Kapsamlı Bir Anket." IEEE İletişim Anketleri ve Öğreticiler 16.4 (2014): 2231 - 2258.
2. Ghassemlooy, Zabih ve ark. "Özgür - Uzay Optik İletişim: Fırsatlar ve Zorluklar." IEEE Photonics Journal 5.4 (2013): 1 - 23.
3. Popoola, Wasiu O. ve Syed Aa Zaidi. "Ücretsiz - Uzay Optik İletişiminde Gelişmeler: Bir İnceleme." IEEE Access 6 (2018): 4720 - 4742.