Home - qdidactic.com
Didactica si proiecte didacticeBani si dezvoltarea cariereiStiinta  si proiecte tehniceIstorie si biografiiSanatate si medicinaDezvoltare personala
referate stiintaSa fii al doilea inseamna sa fii primul care pierde - Ayrton Senna





Aeronautica Comunicatii Drept Informatica Nutritie Sociologie
Tehnica mecanica




Comunicatii


Qdidactic » stiinta & tehnica » comunicatii
Laserul in telecomunicatii - folosirea laserului



Laserul in telecomunicatii - folosirea laserului



Notiuni generale de comunicatie.


Unitatea binara este o masura a entropiei si a cantitatii de informatie.

Entropia exprimata in biti, ne arata numarul mediu de semne necesare pentru scrierea (distingerea) comunicatiei sursei. Ca unitate se mai foloseste si dit-ul,

Teoria informatiei se bazeaza pe posibilitatea de masurare a cantitatii de informatie (Shanon 1948 ) continuta intr-un obiect aleatoriu ( eveniment,marime, functie etc. ) fata de un alt obiect aleatoriu. Ca exemplu sa consideram o marime aleatorie , care ia valorile ; , cu probabilitatiele ; . Fie o alta marime aleatorie care ia valorile; cu probabilitatile; . Informatia in raport cu continuta in se defineste ca; , unde este probabilitatea de coicidenta adica, sa ia valoarea , , respectiv, .




Marimea, , (2) se numeste entropia marimii aleatorie .

Cantitatea de informatie si entropia sunt legate prin, , (3) unde este entropia perechii , adica . (1) Daca si pot lua o infinitate de valori, atunci: , (1/) unde si sunt densitatile de probabilitate respective.

Printr-un canal se intelege orice dispozitiv destinat transmiterii informatiei.

Text Box: Fie semnalul de intrare care primeste valori x cu probabi- llitatea

Capacitatea canalului este cantitatea maxima de informatie in raport cu semnalul de intrare continuta in semnalul de iesire.

Cu teoria probabilitatii se poate calcula probabilitatea ca semnalul de iesire sa ia

valoare , cat si probabilitatea de coincidenta a evenimentelor , si , . Conform acestor relatii se calculeaza cantitatea

de informatie, .

Limita superioara pentru toate semnalele de intrare calculata pe unitate de timp se numeste capacitate.

Fie un canal fara zgomot. Teoria informatiei ne da, , unde este numarul de semnale permise de durata T.

Exemplu. Presupunem ca alfabetul canalului lipsit de zgomot consta din doua litere 0 si 1 de durata fiecare. Semnalele de durata , reprezinta o insiruire de simboluri 0 si 1.

Numarul lor este , deci , in unitati binare.

Aplicand aceasta teorie unui canal cu zgomot s-a obtinut,

, (1)

unde este largimea benzii folosite in comunicatie, iar , raportul semnal zgomot. Din aceste relatii se observa avantajul folosirii undei electromagnetice din domeniul optic in teleomunicatie fata de cel radio. Teoretic, in intervalul 1 1,1 mm, de lungimi de unda este posibila transmiterea simultana a trei minilioane canale TV cu o

banda de 10 Mz, fiecare. Intraadevar, frecventa, , de unde de aici numarul de canale va fi 3.1013/107=3.106.


Din considerente mult mai realiste ( tinand cont de rezolutia optica, 0,1 , banda de

filtru ), am avea la dispozitie 1000 de canale in acelas interval (1 1,1 mm.) cea ce este un lucru extraordinar.



Folosirea laserului in telecomunicatia terestru are doua dezavanteje majore.

1- Ingustimea fasciculului laser necesita o directionalitate precisa a antenei. Legatura este foarte sensibila la neomogeinitatea si instabilitatea mediului de propagare (atmosfera, apa ). 2 Transmitanta mediului este in general mult mai slaba fata radiofecventa. Acest argument nu este valabil in mediul interstelar.

Cu toata ca transmitanta atmosferei prezinta probleme serioase in telecomunicatii laser terestru, exista anumite domenii de lungimi de unda numite ferestre unde transmitanta este buna ca de exemplu la 1,7; 2,5; 3,5 mm. In momentul de fata a primit o larga raspandire telecomunicatie laser terestru prin cablu optic.

Laser telecomunicatia consta in imprimarea unui mesaj pe unda purtatoare laser, adica modularea radiatiei emisa de un laser luata ca unda purtatoare.


Teoria generala a modularii.


Matematic, modulatia reprezinta o corespondenta biunivcoca intre spatiul mesajului si spatiul semnalului.

Unda purtatoare are urmatoarele proprietati: 1- se poate distinge de alte purtatoare,

2- are parametri care pot fi variati in ritmul mesajului. Dupa natura purtatoarei avem: modulatie cu purtatoare sinusoidala si modulatie cu purtatoare pulsatorie.


Modulatie cu purtatoare sinusoidala.

O unda purtatoare de acest tip are forma: . Aceasta unda are patru parametri ce po fi variati in functie de ritmul mesajului si anume, amplitudinea , frcventa n w p, faza j si polarzarea . In concordanta cu aceste posibilati vom avea modularile in: amplitudine MA, frecventa MF. Faza Ph si MP polarizare.

Modulatie in amplitudine.



Fie functia de modulare f(t), adica mesajul, si gradul de modulare m, amplitudinea va fi de forma, , iar unda modulata,

Gradul de modulare se defineste ca: .

Text Box: (2)

Cel mai simplu semnal de modulare este cel sinusouidal, , unde - frecventa de modulatie. Unda rezultata in urma modularii are forma din figura de mai jos si are expresia:

unde este frecventa undei purtatoare .


Din cele discutate mai sus reiese din nou necesitatea folosirii unei unde purtatoare cu frecventa foarte mare, pentru a transmite pe aceasi unda mai multe benzi .

Transmisia vidio, necesita o banda de 5 6 Mz, fata de audio de 10 Kz . Ca urmare transmisia TV cere o frecventa purtatoare de ordinul sutelor de Mz.

Exemplul de transmisie a informatiei data mai sus este de tip analogic.

La sisteme analogice de comunicatie, problema principala este transmiterea mesajului de la sursa la receptor cu minimum de deformatie.


Comunicatie digitala.

O alta posibilitate de transmitere a informatiei este cea digitala, la care semnalul util se codifica in simboluri dupa care aceste simboluri sunt transmise prin canalul de comunicatie la utilizator.

Sarcina sistemului de receptie in acest caz este nu atat restabilirea formei reale ale simbolurilor cat observarea , respectiv decodarea lor. In acest sistem de comunicatie, informatia utila inainte de a fi trimisa la canalul de transmisie se transforma in simboluri binare. Aceasta operatie se realizeaza cu ajutorul convertorului electric standard de tipul analog cifru . In componenta convertorului intra cuantificatorul de tensiune si schema de transformare a tensiunii de selectie in sim





boluri binare. In sistemul de calcul binar simbolurile se numesc zero si unitate.

Succesiunea de simboluri binare moduleaza radiatia optica care se transmite prin canal la receptor.

In sistemul cifrat de comunicatie se pot folosi doua regimuri de transmisie: transmisia nemijlocita a fiecarui semn binar, sau transmisia in bloc a semnalelor binare.



Fiecare semn binar se realizeaza cu una din doua posibilitati de forma a semnalului; una corespunde unitatii binare, cealalta semnului zero binar. Fiecare forma a semnalului are o durata finita T sec. si la fiecare T sec. se reda un singur semn binar. Succesiunea formelor de semnale se transmite prin canalul de cominicatie receptorului.

Dispozitivul de decodare a receptorului rezolva, care din semnalele binare a fost receptat in decursul a T sec. Ca rezultat acestei proceduri se stabileste succesiunea semnelor binare. Intrucat procedura de codare este cunoscut de catre receptor, solutia corecta a formelor receptionate ale semnalelor va fi corespunzator semnalului binar corect. Semnalele decodate pot fi transformate in mesajul informatinal respectiv.

La comunicatie digitala, cifrata a informatiei este necesara o sincronizare perfecta intre sistemele de codare si decodare. Cu alte cuvinte, in sistemul de decodare trebuie cunoscut exact momentele de inceput si sfarsit a receptiei fiecurai semn binar. Aceasta se realizeaza cu ajutorul unui subsistem special de sicronizare. Analiza si constructiua acestui subsistem este problema cea mai importanta a sistemului de comunicatie digitala.

La sisteme optice binare de comunicatie, fiecarui semn binar de durata T corespunde generare de radiatie optitica. Este larg raspandita metoda modularii intensitatii radiatiei optice. La receptor, cu ajutorul fotodetectorului sau a unei retele de fotodetectori se pun in evidenta semnalul modulat in intensitate. Semnalul detectat este trimis pentru decodificare. Astfel de sistem de comunicatie se numeste sistem cu detectare directa, sau sistem binar spatial necoerent ( deoarece se obtin semnale proportionale cu intemnsitatea campului optic ).

Alternativa acestui sistem este sistemul la care semnalul binar corespunzator este folosit pentru modularea in amplitudine, faza sau frecventa a radiatiei laser. In cazul acestui sistem pentru scoatertea semnalului se foloseste metoda de heterodinare spatial coerenta.

Telecomunicatiile de toate tipurile trec pe sistemul digital, deoarece acesta ofera o serie de avantaje fata de cea analogica, atat in cea ce priveste cantitatea de informatie ce se poate transmite simultan, raportul semnal/zgomot cat si asigurarea sigurantei si securitatii transmisei.





In figura (a) de mai jos este reprzentata o schema clasica de emisie cu modulare externa a fasciculului cu ajutorul unei celule Pockels.

Text Box: (b )   caracterustica de raspuns a celulei Pockels

Polarizorul P1 ridica gradul de polarizare a radiatiei emisa de laser.

Celula Pockels introduce o diferenta de de faza j intre raza ordinara si cea extraordinara proportionata cu diferenta de potential aplicat celulei, respectiv cu campul electric creat intre armaturile condensatorului. Prin urmare celua Pockels, realizeaza o modulare de faza. Polarizorul P2 al carui plan de transmisie face 450 cu directiile de vibratie ale endei ordinare si extraordinare, transforma modularea de faza in una de amplitudine. Dupa P2 radiatia laser este trimis la o antena in cazul transmiterii prin atmosfera, sau cuplata cu o fibra optica, in cazul transmiterii prin fibra.

Pentru a transmite un mesaj cu o deformare minima, celulei se aplica o tensiune continua care sa corespunda partii liniare a caracteristicii celulei. In figura (b) este reprezentata situatia corecta de aplicare unui mesaj de forma sinusoidala. Prin urmare celulei se aplica o tensiune de forma, u = U0 + f(t), unde, in cazul figuri mesjul este de forma, f(t) = a0sinwt.

La inceputul dezvoltarii transmisiei laser a informatiei, celulele Pockels erau facute din cristale KDP, sau ADP, care au dezavantajul ca constanta Pockels este mica, respectiv pentru a produce o diferenta de faza de p, celulei trebuie aplicata o tensiune de aproximati 5 6 Kv. In momentul de fata au fost elaborate materiale electrooptice cu caracteristici performante, de exemplu niobatul de litiu, LiNb.

Statia de receptie consta din; antena receptoare, fotodetector amplificator, si semnalul este trinis la utilizator, receptor radi, TV.etc.











Contact |- ia legatura cu noi -|
Adauga document |- pune-ti documente online -|
Termeni & conditii de utilizare |- politica de cookies si de confidentialitate -|
Copyright © |- 2022 - Toate drepturile rezervate -|