16273

16273

طراحي و ساخت فرستندۀ ليزري مخابرات زير آب

كارشناسي ارشد

فوتونيك

اسفندماه 1394

دكتر فاطمه دباغ كاشاني

فيزيك

چكيده در دهه¬هاي اخير، حضور بشر در درياها و اقيانوس¬ها به دلايل نظامي، اكتشافي و تجاري افزايش چشمگيري يافته است. مخابرات بيسيم زير دريا كاربردهاي بسيار زيادي همچون ارتباط بين غواصان، شناورهاي زير سطحي بدون سرنشين، زيردريايي¬ها و ناوها دارد. ارسال اطلاعات كنترل از راه دور اين شناورها و زيردريايي¬ها بر پايۀ ارتباط بيسيم بنا شده است. به دليل جذب بالاي امواج راديويي در آب و محدوديت پهناي باند امواج آكوستيكي، سيستم¬هاي بيسيم ليزري در مخابرات زيرآب از اهميت ويژه¬اي برخوردار هستند. واگرايي كم باريكۀ ليزر، امنيت و سرعت بالاي انتشار امواج نوري در آب و پهناي باند وسيع از مزاياي استفاده از مخابرات ليزري بيسيم است. هر سيستم مخابرات ليزري بيسيم شامل سه بخش اصلي فرستنده، كانال انتقال و گيرنده است. در اين سيستم ، فرستنده وظيفه تهيه و ارسال اطلاعات به كانال ارتباطي و گيرنده وظيفه دريافت اطلاعات از كانال ارتباطي و بازسازي آن ها را به عهده دارد. طراحي روشي نوين براي انتقال ليزري اطلاعات(فيلم، صوت، تصوير، متن و غيره) در زير آب بصورت ديجيتال و ساخت دستگاه فرستنده بر اساس آن موضوع اين پايان¬نامه است. با بررسي عوامل تأثيرگذار بر نور ليزر در زير آب، محدودۀ سبز-آبي براي طول موج اين ارتباط برگزيده شده است سيستم فرستنده را مي¬توان شامل دو ركن اصلي سخت¬افزار و نرم ¬افزار در نظر گرفت. در بخش نرم¬افزاري برنامه¬هاي لازم براي كنترل درگاه سريال به منظور ارسال انواع مختلف اطلاعات در نرم¬افزار MATLAB نوشته شده است. در بخش سخت¬افزاري اطلاعات ديجيتال به وسيلۀ مبدل USB به serial از رايانه به مدار كنترل ليزر انتقال يافته و اين مدار سيگنال¬هاي الكتريكي دريافتي را به سطوح مشخص ولتاژي تبديل مي¬كند تا پالس¬هاي نوري ليزر را شكل دهد. در پايان، نتايج تجربي حاصل از تست ميداني سيستم مخابرات ليزري طراحي و ساخته شده، در قالب اندازه¬گيري پارامترهاي مخابراتي نسبت سيگنال به نويز و نرخ خطاي بيت ارائه شده است. واژه‌هاي كليدي: سيستم فرستندۀ مخابرات ليزري زير آب، نرم¬افزار MATLAB، درگاه Serial، پارامترهاي مخابراتي. مدولاسيون ديجيتال.

1395/10/22

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract: In recent decades presence of human in seas an​d oceans for martial, Industrial an​d investigational reasons has been increased. Underwater wireless communication are used for relation between divers, unmanned underwater vehicles, submarines. Because of radio waves absorption in water an​d acoustic waves bandwidth restriction, underwater wireless optical communication systems are too important. Small divergence, high security an​d bandwidth are advantages of this systems. Each communication system includes of transmitter, communication channel an​d receiver. Main purpose of this Thesis is Designing an​d manufacturing new method for digital transmission of every kind of data (video, image, sound, text) underwater. With study the optical properties of water, 532 nm has been chosen as laser wavelength. Transmitter system includes two main parts: software an​d hardware. In software part, necessary codes for serial port control an​d transmission of every kind of data in MATLAB program have been written. In hardware part, digital data transmits from computer to TTL laser circuit by USB to serial converter FTDI chip. TTL circuits sets electrical signals to determined voltage levels an​d controls laser pulses. At the end communication parameters like Signal to Noise Ratio an​d Bit Error Rate are calculated. The Simulation an​d experimental results are shown graphically. Keywords: transmitter of underwater optical communication system, MATLAB software, Serial Port, communication parameters, Digital modulation.