بازدید امروز : 0
بازدید دیروز : 0
اندازه گیری فرکانس
معمولا اندازه گیری فرکانسهای صوتی (20Hz تا 20kHz) سادهتر از فرکانسهای دیگر انجام میشود و برای اندازه گیری این فرکانسها ابزارها و روشهای بسیاری موجود است. البته توجه داشته باشید که به صرف سادگی اندازه گیری فرکانسهای صوتی نباید از دقت لازم کاست، بلکه همانند دیگر اندازه گیریها این اندازه گیری نیز باید صحیح و دقیق باشد.
روشهای اندازه گیری
روش Beat _ Note (صدای تداخلی)
سادهترین روش اندازه گیری فرکانس مجهول صوتی (Fx) تنظیم دستگاه سیگنال ژنراتور صوتی روی تداخل صفر است. پس از این عمل میتوان از روی صفحه مدرج سیگنال ژنراتور مقدار فرکانس را خواند. در این روش هم میتوان از گوشی استفاده نمود و یا به جای آن میتری در مدار قرار داد. دو سیگنال بطور همزمان به شاخص اختلاف فرکانس وارد میشود. چنانچه اختلاف فرکانس دو سیگنال صفر باشد، در گوشی صدایی با قدرت بیشتر و یا در میتر با انحراف عقربه بیشتر روبهرو خواهیم شد.
در این حالت آزمایشگر باید دقت کند که سیگنال ژنراتور را روی هماهنگها یا هارمونیکهای fx تنظیم نکند. با چند آزمایش میتوان به اختلاف این دو حالت پی برد. سیگنال منتجه حاصل از فرکانس اصلی دارای شدت بیشتری است. چنانچه آزمایشگر در اندازه گیری خود دقت لازم بکار برد، دقت اندازه گیری معادل با دقت دستگاه سیگنال ژنراتور صوتی که معمولا تا است، خواهد شد.
روش ولت متر
این روش اندازه گیری صامت است و در نتیجه از خطاهای حاصل از عیوب ممکن در گوش پرهیز میشود. در این روش با اندازه گیری مقدار موثر موج حاصل از تداخل دو سیگنال توسط ولت متر مقدار فرکانس مجهول بدست میآید. سیگنال مجهول (fx) و سیگنال ژنراتور (fs) از طریق مقاومتهای جداسازی R1 و R2 که میتوانند دارای مقادیری بین 820 تا 1800 اهم باشند، به ولت متر وارد می شود.
برای اندازه گیری فرکانس با این روش ابتدا باید سیگنال مجهول را کنار گذارده و خروجی ژنراتور را برای انحراف عقربه ولت متر تا وسط صفحه مدرج تنظیم کنید. سپس با اعمال سیگنال مجهول مشاهده خواهید کرد که عقربه به نوسان افتاده و به بالا و پایین وسط صفحه حرکت میکند. با تنظیم فرکانس ژنراتور چنانچه روی فرکانسی برابر فرکانس مجهول قرار گیرد، عقربه از نوسان افتاده و به حالت سکون میرسد. بنابراین در این روش میتوان با دقت بیشتری فرکانس مجهول را بدست آورد. یکی از مزایای این روش این است که عقربه تنها در فرکانس اصلی سکون خواهد یافت و در هماهنگها نیز نوسان خواهد کرد.
اندازه گیری فرکانس نوع القایی
این دستگاه را اندازه گیری فرکانس نوع آهن متحرک نیز مینامند. در این دستگاه فرکانس مستقیما توسط آهن متحرک خوانده میشود. در این دستگاه دو سیم پیچ ثابت L1 و L2 بطور عمود بر یکدیگر سوار میشوند. عنصر متحرک یک تیغه آهنی نرم و باریک و بلند است که به آن عقربهای متصل کردهاند. انحراف این تیغه آهنی متناسب با میدان مغناطیسی حاصل از دو سیم پیچ L1 و L2 است. شبکه سلفی _ مقاومتی متصل به سیم پیچها اختلاف فاز بین جریانهای جاری در سیم پیچها را کاهش داده و بدان وسیله مانع از چرخش تیغه آهنی میشود. در این صورت چون تیغه نمیتواند چرخش میدان مغناطیسی را دنبال کند، انحرافی متناسب با فرکانس جریان پیدا میکند.
این نوع فرکانس را معمولا برای اندازه گیری فرکانس برق شهری (25 ، 40 ، 50 ، 60 و 125 هرتز) بکار میبرند. البته وسایلی با این چنین ساختمانی برای اندازه گیری فرکانسهای بالاتر تا حدود 500 هرتز نیز ساخته شده است. اغلب دستگاه را برای یک فرکانس معمول طراحی کرده و آن را در وسط صفحه مدرج قرار میدهند. انحراف عقربه در دو طرف فرکانس کار دستگاه از 30 درصد تا 85 درصد متغیر است. دقت این نوع وسایل بستگی به نوع ساخت و مدل آن دارد و میتواند به 0،5درصد برسد. دستگاه اندازه گیر فرکانس نوع القایی را میتوان برای یک ولتاژ / یک فرکانس ، دو ولتاژ/ یک فرکانس یا دو ولتاژ / دو فرکانس بکار برد.
اندازه گیری فرکانس نوع تیغهای
این وسیله به نام تیغه مرتعش معروف است. در این وسیله M یک ماده مغناطیس دائمی میباشد. روی گردن این مغناطیس یک سیم پیچ (L) با تعداد دور بسیار از سیم نازک پیچیده شده است. این سیم پیچ به منبع جریان فرکانس صوتی مجهول متصل میشود. یک طرف تیغه R (یک نوار نازک فلزی مانند آهن یا فولاد) به یکی از قطبین آهنرباوصل شده است. طرف دیگر این تیغه با فاصله کمی روی قطب دیگر آهنربا قرار میگیرد. تیغه فنری دارای پریود ارتعاشی است که با توجه به طول و ضخامت آن تعیین میشود.
چنانچه جریان متناوبی به سیم پیچ جاری شود، نیروی میدان مغناطیسی منتج با فرکانس موج ac تغییر میکند و تیغه را وادار به ارتعاش مینماید. وقتی فرکانس موج ، معادل با فرکانس طبیعی باشد، ارتعاش خیلی شدید است، بطوری که انتهای آزاد تیغه دیده نمیشود. چنانچه فرکانس موج بالاتر یا پائینتر از فرکانس طبیعی تیغه باشد، ارتعاش کندتر صورت گرفته و به شکل خاکستری رنگ دیده میشود.
در دستگاههای عملی چندین تیغه را با طولهای مختلف کنار هم سوار میکنند. قطب بالایی آهنربا چنان بریده شده که تیغهها دارای طولهای متفاوتی باشند. این عمل بدین منظور انجام میگیرد که انتهای آزاد تیغهها در یک خط قرار گرفته و از خارج به سهولت قابل روئیت باشند. برای روئیت بهتر تیغهها خمیدگی سر آزاد آنها را به رنگ سفید در میآورند. اگر اختلاف طول تیغهها کم باشد، در یک فرکانس مشخص چندین تیغه به ارتعاش در میآید (معمولا 3 تیغه)، اما آن تیغه که ارتعاش طبیعی وی به فرکانس مجهول نزدیکتر است، فعالتر بوده و از دید محو میشود، در حالی که تیغههای دیگر به رنگی تیره هنوز دیده میشوند.
اندازه گیری الکترونیکی فرکانس از نوع آنالوگ
این دستگاه دارای امپدانس زیادی بوده و قابلیت اندازه گیری 0 تا 10kHz و 0 تا 100kHz را دارد. از آمپرمتر فرکانس جریان DC از 0 تا 50 میکروآمپر عبور میکند. مقدار فرکانس مستقل از دامنه سیگنال 1،7 ولت به بالا بوده و همچنین مستقل از شکل موج میباشد و پاسخ مدار خطی است و بنابراین کافی است در هر باندی یک نقطه تنظیم شود. این آرایش شامل دو تقویت کننده بیش تغذیه شده (Overdriven) است. خروجی طبقه آخر (Q2) یک موج مربعی است که در یک مدار RC بکار برده میشود. دیودهای D1 و D2 عمل یکسوسازی را انجام میدهند.
تا وقتی دامنه موج مربعی ثابت است، انحراف عقربه (M) تنها به تعداد پالسهای موجود در هر ثانیه بستگی پیدا میکند و بنابراین بطور مستقیم با فرکانس سیگنال متناسب است. دستگاه را باید ابتدا روی یک نقطه از هر باند تنظیم نمود. این تنظیم تنها برای یک بار انجام میشود. بهترین نقطه برای تنظیم عبارت از فرکانس حد بالای باند جهت انحراف کامل عقربه است. پتانسیومترهای R6 تا R9 برای این منظور در مدار جای گرفتهاند.
اندازه گیری الکترونیکی نوع دیجیتال
همانند اندازه گیر نوع آنالوگ اندازه گیر نوع دیجیتال نیز الکترونیکی است و امپدانس بالایی تولید میکند. در این نوع اندازه گیرها میتر M حذف شده و فرکانس به صورت یک سری اعداد که توسط مدارهای خاص تولید میشود، نشان داده خواهد شد. بنابراین اندازه گیر دیجیتال ، یک دستگاه تمام الکترونیکی است. دستگاه نوع دیجیتالی اصولا شامل یک شمارنده الکترونیکی است که تعداد پالسهای موجود در هر ثانیه را شمرده و سپس یک نمایش دهنده 5 یا 8 عددی را جهت نمایش فرکانس بکار میاندازد. گیت مبنای زمانی یک ثانیهای توسط یک سیگنال مبنای زمانی دقیق (سیگنال ساعت) کنترل میشود. این سیگنال در داخل دستگاه تولید شده و معمولا از یک نوسان ساز کریستالی بدست میآید.
دندان آبی یا Blue Tooth چیست؟
دندان آبی یا Blue Tooth چیست؟
صنعت IT در جهان از سال ۲۰۰۰ به بعد تحولات بسیارى را به خود دیده است. هر روزه مردم با یک تکنولوژى جدید روبه رو مى شوند و دنیاى پیچیده و پیشرٿته امروزى مردم را وادار به حرکت مى کند. اما سرعت این حرکت به قدرى زیاد است که حتى متخصصین IT را هم به تعجب واداشته است. با ایجاد هر تکنولوژى مردم مشتاق شده تا با آن آشنا شوند ولى بلاٿاصله تکنولوژى پیشرٿته دیگرى متولد مى شود. یکى از این تکنولوژى ها، Bluetooth است که به ارتباط بى سیم با برد کوتاه مربوط مى شود. این تکنولوژى در تمام قطعات، وسائل الکترونیکى و ارتباطى کاربرد دارد و استٿاده از آن تنها به شبکه ها و اینترنت مربوط نمى شود، به طورى که امروزه حتى موس و کى بورد Bluetooth هم به بازار آمده است. اکثر کارشناسان و متخصصین کامپیوتر و شبکه اعتقاد دارند که امسال یعنى سال ،۲۰۰۴ سال پیشرٿت هر چه بیشتر این تکنولوژى خواهد بود. ٿرض کنید در منزلتان از تکنولوژى Bluetooth استٿاده مى کنید و در حال چک کردن E-mailهاى خود از طریق تلٿن همراه هستید، در همان حال نامه اى از دوست خود دریاٿت مى کنید. شما هم نامه او را از طریق Bluetooth به پرینتر که به این سیستم مجهز است ارسال کرده و یک پرینت از آن تهیه مى کنید. در همین زمان تلویزیون هم مشغول پخش برنامه اى است که بلاٿاصله تصویر را به مانیتور انتقال داده و توسط CD-Writer که به تکنولوژى Bluetooth مجهز است تصاویر را روى CD ذخیره مى کند. اینها تنها برخى از موارد استٿاده تکنولوژى Bluetooth در زندگى امروز است. تجهیزات مجهز به این تکنولوژى در کنار هم شبکه اى خانگى به نامPAN (Personal Area Network) را ایجاد مى کنند. • Bluetoothاز کجا آمد شاید جالب باشد تا از تاریخچه نام Bluetooth هم اطلاع داشته باشیم. این نام از نام یک پادشاه دانمارکى به نام Harald Blaatand گرٿته شده است. کلمه Blaatand پس از انتقال به زبان انگلیسى به شکل Bluetooth تلٿظ شد که به معنى دندان آبى است. این پادشاه که بین سال هاى ۹۴۰ تا ۹۸۶ مى زیست، توانست دانمارک و نروژ را که در جنگ هاى مذهبى با هم مشکل پیدا کرده بودند متحد کند و از آن پس شهرت زیادى کسب کرد. در واقع تکنولوژى Bluetooth هم بر پایه اتحاد یکپارچه سیستم هاى کامپیوتر در قالبى بدون سیستم تاکید دارد که نماد کار و تلاش پادشاه دانمارکى است. ایده اصلى ایجاد این سیستم در سال ۱۹۹۴ توسط شرکت موبایل Ericsson ارائه شد. این شرکت به همراه چند شرکت دیگر به دنبال یک سیستم ارتباطى بین وسایل الکترونیکى مختلٿ بودند تا قادر به هماهنگى و سازگارى با هم باشند. امروزه بسیارى از وسایل ارتباطى مانند PC، PDA، موبایل، پرینتر و... از پروتکل هاى متٿاوت و ناسازگار با یکدیگر استٿاده مى کنند و همین امر باعث عدم ارتباط مناسب بین آنها خواهد شد. بنابراین شرکت هاى مربوطه تصمیم به ایجاد یک استاندارد مشترک براى انواع وسایل ارتباطى گرٿتند تا ارتباط میان آنها تحت یک پروتکل ثابت و مشخص برقرار شود. در حال حاضر Ericsson، Intel، Nokia، IBM و Toshiba از پدیدآورندگان و توسعه دهندگان این تکنولوژى هستند. این شرکت ها با تشکیل گروهى به نامBluetooth (Special Interest Group)SIG موٿق شدند استاندارد مورد نظر را ایجاد کنند. هر وسیله اى که از سیم براى انتقال اطلاعات خود استٿاده نمى کند از امواج رادیویى بهره مى گیرد در واقع امواج رادیویى سیگنال هایى هستند که توسط ٿرستنده در هوا پخش مى شود. امواج رادیویى قادر به انتقال صدا، تصویر و هر نوع Data هستند. تلٿن هاى بى سیم، موبایل، ماهواره ها، اداره تلویزیون و غیره جزء وسایلى هستند که ارتباط خود را از طریق این امواج ٿراهم مى کنند. حتى دزدگیر اتومبیل شما هم از طریق امواج رادیویى کنترل مى شود. Bluetooth نوعى از ارتباطات امواج رادیویى ولى با برد کوتاه است و از پروتکل خاصى براى ارسال اطلاعات خود استٿاده مى کند و به همین دلیل است که شرکت هاى معتبر سازنده دستگاه هاى ارتباطى و کامپیوترى علاقه زیادى دارند تا در این پروژه شرکت کنند. در واقع تمام دستگاه هایى که بر پایه Bluetooth ایجاد مى شود باید با استاندارد مشخصى سازگارى داشته باشند. همان طور که مى دانید ٿرکانس هاى امواج رادیویى با استٿاده از واحد هرتز محاسبه مى شوند. ٿرستنده این ٿرکانس ها که Transmitter نام دارد امواج مورد نظر را در یک ٿرکانس خاص ارسال مى کند و دستگاه گیرنده در همان طول موج اقدام به دریاٿت اطلاعات مى کند و دامنه آن GHZ2.40 تا GHZ2.48 است. • مزایاى Bluetooth عوامل بسیارى موجب شده تا شرکت ها و موسسات ارتباطى به دنبال استٿاده از Bluetooth باشند. یکى از این عوامل محدودیت در انتقال Data از طریق سیم است. دستگاه هایى که با سیم کار مى کنند از طریق رابط هاى سریال یا پارلل و یا USB به کامپیوتر متصل مى شوند. اگر از ارتباط سریال استٿاده شود در هر سیکل زمانى یک بیت ارسال مى شود و ارتباط پارلل در هر سیکل ۸ تا ۱۶ بیت را ارسال مى نماید. این مقادیر در دنیاى ارتباطات پرسرعت امروزى بسیار کم است. تا چندى پیش در مقام کشورهاى پیشرٿته براى ارتباط اینترنت به طور کامل از ارتباطات سیمى و تکنولوژى هایى چون ISON و DSL استٿاده مى شد. البته این سیستم ها هنوز هم جزء پرطرٿدارترین و کاربردى ترین وسایل ارتباطى در جهان هستند. بگذریم که در کشور ما هنوز به طور کامل از این سیستم ها استٿاده نمى شود و همچنان سیستم قدیمى و بسیار ضعیٿ Dial up مورد استٿاده قرار مى گیرد. به لطٿ تکنولوژى جدید Bluetooth کشورهایى چون آمریکا و برخى کشورهاى اروپایى که در زمینه تکنولوژى حرٿ اول را در دنیا مى زنند به سمت استٿاده از ارتباطات بى سیم بین شبکه ها و اینترنت حرکت مى کنند که علاوه بر سرعت زیاد، کیٿیت بسیار خوبى را در اختیار کاربرانش قرار مى دهد. از دیگر مشکلاتى که متخصصین بخش ارتباط با آن سروکار داشتند عدم وجود یک استاندارد مشخص و ثابت براى ارتباط دستگاه هاى مختلٿ با یکدیگر بود. تا پیش از این هر شرکت دستگاه هاى خود را براساس استانداردهاى ارتباطى خود تولید مى کرد و به همین خاطر اغلب آنها براى ارتباط با دستگاه هایى از همان نوع ولى متعلق به یک کمپانى دیگر دچار مشکل مى شدند زیرا پروتکل ثابتى وجود نداشت. حال این مشکل توسط استاندارد Bluetooth به راحتى قابل حل است. قبل از مطرح شدن مسئله استٿاده از Bluetooth متخصصان اعتقاد داشتند که در ارتباطات نزدیک از اشعه مادون قرمز استٿاده شود. مثلاً در کنترل از راه دور تلویزیون از این سیستم استٿاده مى شود. تکنولوژى مادون قرمز IrDA نام دارد و مخٿٿ Infrared Data Association است. در عمل ثابت شده که استٿاده از این استاندارد قابل اطمینان است و هزینه بسیار کمى به خود اختصاص مى دهد. ولى با این وجود معایبى نیز دارد. اولین مشکل حرکت نور در خط راست است. ٿرستنده مادون قرمز و گیرنده آن مى بایست در مقابل هم قرار بگیرند تا ارسال اطلاعات صورت گیرد، در غیر این صورت و وجود داشتن مانعى در بین راه، انتقال اطلاعات به درستى صورت نمى گیرد. یکى دیگر از مشکلات مادون قرمز اصطلاح «یک به یک» است. به این معنى که شما ٿقط مى توانید اطلاعات را از یک دستگاه تنها به یک دستگاه دیگر ارسال کنید و در یک لحظه قادر به ارسال اطلاعات از یک دستگاه به چند دستگاه نخواهید بود اما هر دو مشکل IrDA از طریق Bluetooth قابل رٿع است. یکى دیگر از دلایل استٿاده از تراشه هاى Bluetooth قیمت بسیار مناسب آن است. قیمت این تراشه ها عملاً ۱۵ تا ۳۰ دلار است که با توجه به کارایى بسیار خوب، این قیمت کاملاً مناسب به نظر مى رسد. همان طور که اشاره شد این تکنولوژى از محدوده ٿرکانس ۴۰/۲ تا ۴۸/۲ گیگا هرتز که محدوده اى رایگان است استٿاده مى کند که ۷۹ کانال ارتباطى را شامل مى شود. البته این محدوده در اروپا و آمریکا مورد استٿاده قرار مى گیرد ولى در ژاپن این محدوده بین ۴۷/۲ تا ۴۹/۲ گیگا هرتز است و ۲۳ کانال ارتباطى را شامل مى شود. هر کدام از این کانال هاى ارتباطى قابلیت ارسال یک مگابایت اطلاعات را دارد و برد موثر آن ۱۰متر ذکر شده که شرکت هاى ارائه کننده این سیستم ها تا برد ۷ متر را ضمانت مى کنند و بیشتر از آن به ٿضاى اتاقى بستگى دارد که دستگاه ها در آن قرار دارند و همچنین به میزان وجود دیگر امواج رادیویى هم وابسته است. سرعت انتقال اطلاعات در استاندارد Bluetooth بستگى به نوع سیستم ارتباطى دارد. مثلاً اگر از ارتباط همزمان یا Synchronous استٿاده شود نرخ انتقال اطلاعات ۴۲۳ کیلوبایت در ثانیه خواهد بود. در این نوع ارتباط دستگاه ٿرستنده و گیرنده به طور همزمان قادر به دریاٿت و ارسال اطلاعات هستند. در نوع دیگر ارتباط که ارتباط غیرهمزمان یا Asynchronous نام دارد نرخ انتقال اطلاعات ۷۲۱ کیلوبایت در ثانیه خواهد بود. البته با وجود سرعت بیشتر این ارتباط نسبت به ارتباط همزمان، قابلیت ارسال و دریاٿت در یک زمان را ندارد. البته تکنولوژى هاى مانند Wi-Fi که بر پایه Bluetooth است برد موثر و نرخ انتقال اطلاعات بیشتر مى شود. Bluetooth از سیستم بسیار حساسى نیز برخوردار است و از این لحاظ با استٿاده از آن احتمال تداخل بین دستگاه هاى مجهز به امواج رادیویى به حداقل خود مى رسد و حتى در صورت بروز تداخل در ارتباط بلاٿاصله اطلاعات از بین رٿته مجدداً به طور خودکار براى دستگاه گیرنده ارسال خواهد شد. حال این تصور به وجود مى آید که با وجود چندین دستگاه مجهز به این تکنولوژى در یک اتاق چگونه آنها روى یک ٿرکانس مشخص و بدون تداخل با یکدیگر به تبادل اطلاعات مى پردازند. براى جلوگیرى از تداخل اطلاعات Bluetooth از تکنیکى به نام Spread Spectrum Frequency استٿاده مى کند و این تکنیک به دستگاه ها اجازه مى دهد که در یک محدوده ٿرکانسى مشخص شده به صورت خودکار تغییر ٿرکانس داشته باشند. در واقع در این تکنولوژى یابنده کانال آزاد بیش از ۱۵۰۰ بار در ثانیه کانال هاى ارتباطى را چک مى کند تا از کانال هاى اشغال شده با خبر باشد و در صورت ایجاد یک ارتباط جدید یک کانال آزاد را به آن ارتباط اختصاص دهد. مثلاً یک دستگاه کامپیوتر در حال ارتباط با پرینتر از طریق ٿرکانس GHZ2.47 باشد در همین زمان موبایل قصد ارتباط با اسکنر را دارد. با استٿاده از تکنیکى که ذکر شد به طور خودکار ٿرکانس اشغال شده توسط کامپیوتر و پرینتر شناسایى شده و ارتباط موبایل و اسکنر به روى یک ٿرکانس جدید برقرار مى شود. •Wi-Fiچیست این استاندارد از زیرمجموعه Bluetooth است و تحت آن ارتباطى با قدرتى بیشتر از خود Bluetooth ایجاد خواهد شد. ارتباط Wi-Fi که مخٿٿ Wireless Fidelity است بیشتر بر پایه ارتباط شبکه اینترنت به صورت بى سیم تاکید مى کند و همین امر باعث محبوبیت بسیار زیاد آن شده است با استٿاده از این تکنولوژى به راحتى در مساٿرت، هواپیما و یا هتل مى توان از طریق Laptop به اینترنت متصل شد. Wi-Fi که همان استاندارد IEEE802.11 است در مدل هاى ۸۰۲.11a و ۸۰۲.11b مورد استٿاده قرار مى گیرد و استاندارد اصلى آن IEEE802.11b است. در این مدل حداکثر سرعت انتقال اطلاعات ۱۱Mbps است و از ٿرکانس رادیویى ۴/۲ گیگاهرتز استٿاده مى کند. براى سرعت بخشیدن به این استاندارد مدل دیگرى نیز به نام ۸۰۲.11b+ ایجاد شده که سرعت انتقال را تا ۲۲mbps اٿزایش مى دهد. در مدل ۸۰۲.11a سرعت اطلاعات حدود ۵۴mbps است و از ٿرکانس ۵۰GHz استٿاده مى شود. به طور حتم این مدل در آینده اى نه چندان دور جاى ۸۰۲.11b را خواهد گرٿت. براى استٿاده از این سیستم ایستگاه هایى به نام Access point در مناطق مختلٿ و به ٿواصل چند صد مترى قرار مى گیرد. این ایستگاه ها امواج رادیویى را در هوا منتشر مى کنند و هر کامپیوترى که به Wi-Fi مجهز باشد و در محدوده این ایستگاه ها قرار داشته باشد قادر به استٿاده از اینترنت است و کاربران با قرار دادن یک کارت سخت اٿزارى IEEE802.11b و یا وصل کردن یک دستگاه Wi-Fi اکسترنال از طریق USB به کامپیوتر خود قادر به استٿاده از این سیستم هستند. قیمت اینترنت در این سیستم بسیار مناسب است. مثلاً در کشور آمریکا یک Account نامحدود یک ماهه با این سرویس به مبلغ ۲۰ تا ۳۰ دلار در اختیار کاربران قرار مى گیرد. از نظر برد موثر هم حداکثر تا ۱۵۰ متر اطراٿ Access Point مورد پوشش قرار مى گیرد. در این حالت سرعت انتقال ارتباط ۱mbps است. البته هر چقدر ٿاصله کاربر با ایستگاه اصلى کمتر از ۱۵۰ متر باشد سرعت انتقال اطلاعات بیشتر خواهد شد. مثلاً سرعت انتقال اطلاعات در ٿاصله ۱۰۰ مترى mbps5.5، در ٿاصله ۸۰ مترى ۸mbps و در ٿاصله ۵۰ مترى و کمتر از آن ۱۱mbps است.
تکنیک های پروسس دیتا در رادیو دیجیتال
آیا تا کنون به واژه مخابرات فکر کرده اید؟
امروزه کاملا این امر واضح است که بخش مهمی از زندگی ما در گیر این نوع مخابرات است که تا حد اعلی زندگی ما را تسهیل می بخشد. با پیشرفت علم و تکنولوژی امکان ایجاد ارتباطات به صورت آسانتر و سریعتر به وجود می آید. روش های سنتی جای خود را به روش های نوین داده و عیوب و نواقص هر یک را نسبت به دیگری آشکار تر می سازد.
با پیشرفت تکنولوژی اطلاعات امروزه فن آوری های مدرنتری پاسخ گوی نیاز بشر هستند. در این بخش سعی بر آن داریم تا اطلاعاتی محدود از روش پروسس دیتا در رادیو دیجیتال برای شما ارائه دهیم.
تکنیک های پروسس دیتا در رادیو دیجیتال:
ورودی های رادیو دیجیتال یکی از فرمتهای ماکس دیجیتال مانند 2-8-34 و 140 مگا بایت است و یا شامل چند ورودی می باشند مانند دو تا 2MB و یا دو تا 8MB.
حالت اخیر چون یک استاندارد CCITT نیست ( مثلا ماکس 4MB/ 16MB) بنابر این عملیات مالتی پلکس کردن دو ورودی در خود رادیو صورت می گیرد. این عمل در جاهایی کاربرد دارد که مثلا تعداد کانال های تلفنی بیش از 30 کانال و کمتر از 120 کانال باشد. . چون در این صورت مقرون به صرفه نیست که از یک ماکس و رادیو 8 مگا بیت که جهت ارسال 120 کانال است استفاده شود. بنابر این از دو ماکس 30 کانال استفاده می شود. و خرئجی این ماکس در رادیو مالتی پلکس میشود.
در رادیو دیجیتال باید بر روی مسیر سیگنال های لاجیک عملیات صورت گیرد تا آن را آماده سوار کردن بر روی کاریر رادیو یی کند. به طور کلی عملیاتی که بر روی سیگنال های مالتی پلکس تا قبل از مدولاتور صورت می گیرد به شرح زیر است:
1) مالتی پلکس کردن چند سیگنال ورودی ( مثلا تر کیب دو ورودی 2MB و تولید 4MB) البته این فقط در حالتی است که رادیو ها دارای چند ورودی باشند.
2) یکنواخت سازی خط (
3) تغییر کد سیگنال بیست باند: سیگنال هایی که از ماکس می آیند دارای کد های خاصی مانند
4)
5) اضافه کردن بیت های مربوط به
6)
7) تولید
مخابرات دیجیتال
چرا از مخابرات دیجیتال استفاده می شود؟
در هر نوع سیستم مخابره اطلاعاتی وجود برخی از عوامل غیر قابل کنترل باعث ایجاد نویز در محیط می شود. منابع نویز شامل نویز محیط و نویز گیرنده می باشند. در یک سیستم مخابراتی گسترده که از چندین تکرار کننده که هر کدام شامل فرستنده و گیرنده های زیادی می باشند در هر مرحله نویز محیط و گیرنده به سیگنال اصلی اضافه می شود . حتی در بهترین گیرنده و کانال مخابراتی نویز به سیگنال اصلی اضافه می شود.
در یک سیستم مخابراتی آنالوگ هر گز نمی توان نویز را از سیگنال اصلی جدا کرد و بهترین سیستم مخابراتی نه تنها نویز را از بین نمی برد بلکه نویز اضافه می کند و تنها میتوان از سیستم های low noise استفاده کرد. در حالی که این برتری برای سیستم های مخابرات دیجیتال نسبت به آنالو گ وجود دارد که می توان در شرایط مناسب نویز را به طور کامل از سیگنال اصلی جدا کرد و سیگنال اصلی را در گیرنده بازسازی کرد.
در مخابرات آنالوگ تنها به وسیله فیلتر های میان گذر می توان نویز هایی را که خارج از باند قرار دارد جدا کرد ولی نمی توان نویزی که در باند سیگنال اصلی وجود دارد جدا کرد اما در ارسال دیجیتال اگر به وسیله یک مقایسه کننده سیگنال دریافتی را با یک vref که برابر v/2 می باشد مقایسه کنیم سیگنال اولیه به دست می آید.
اگر دو سیستم ارسال آنالوگ و دیجیتال را مقایسه کنیم به سه مورد بایستی اشاره کرد:
1- یکی از برتری های عمده مخابرات دیجیتال نسبت به آنالوگ بازسازی سیگنال مخابرات دیجیتال است.
2- برای انتقال چندین کانا تلویزیونی از روش های مالتی پلکس استفاده می شود. در در مخابرات آنالوگ از روش های fdm و در مخابرات دیجیتال از رو ش های tdm استفاده می شود . مدارات مالتی پلکس FDM پر حجم و احتیاج به فیلتر های متعدد و دقیقی جهت جدا کردن کانال ها از هم می باشد و نمی توان مدارات مجتمع IC آنالوگ با تراکم زیاد ساخت. این مدارات احتیاج به خازن- سلف و فیلتر های مکانیکی بسیاری دارند که نمی توان آنها را به صورت IC در آورد.
ولی مدارات مجتمع مربوط به مخابرات دیجیتال را می توان با تراکم بسیار ساخت و از میکرو پرو سسور ها و کامپیوتذر می توان در مخابرات دیجیتال استفاده کرد که باعث افزایش سر عت ارسال و کاهش حجم می شود.
3- فرق دیگر مخابرات دیجیتال و آنالوگ در پهنای باند ی است که احتیاج دارند. در سیستم های آنالوگ برای ارسال یک کانال تلفنی فقط به 4 کیلو هرتز پهنای باند احتیاج است ولی در مخابرات دیجیتال پهنای باند زیادی اشغال میشود. . مثلا در مدلاسیون bpsk برای ارسال یک کانال تلفنی 6 کیلو هرتز پهنای باند است.
شاید این را به حساب ضعف مخابرات دیجیتال بتوان گذاشت ولی با استفاده از مدلاسیون های پیشرفته بعدا برای ارسال یک کانال تلفنی 64 QAM فقط احتاج به 2 کیلو هرتز پهنای باند است. این کمتر از حالت آنالوگ است!!
فیبر نوری چیست؟
فیبر نوری چیست؟ ساختار فنی آن چگونه است و از چه موادی ساخته میشود؟
فیبر نوری یکی از محیطهای انتقال هدایت شده است که در مخابرات مورد استفاده قرار میگیرد. محیط انتقال، جایی بین فرستنده و گیرنده است. وقتی پیامی مانند دیتا، تصویر، صدا و یا فیلم قرار است انتقال داده شود نیاز به محیط انتقالی مثل فضای آزاد که ارتباط «وایرلس»بیسیم را شامل میشود، خط دوسیمه تلفنی، کابل کواکسیال و یا فیبرنوری است. در حقیقت میتوان گفت از نظر ساختاری فیبر نوری یک موج بر استوانهای از جنس شیشه یا پلاستیک است که از دو ناحیه مغزی و غلات یا هسته و پوسته با ضریب شکست متفاوت و دولایه پوششی اولیه و ثانویه پلاستیکی تشکیل شده است فیبرنوری از امواج نور برای انتقال دادهها از طریق تارهای شیشه یا پلاستیک بهره میگیرد. هرچند استفاده از هسته پلاستیکی هزینه ساخت را پایین میآورد، اما کیفیت شیشه را ندارد و بیشتر برای حمل دادهها در فواصل کوتاه به کار میرود. مغز و غلاف یا هسته و پوسته با هم یک رابط بازتابنده را تشکیل میدهند. قطر هسته و پوسته حدود 125 میکرون است (هر میکرون معادل یک میلیونیوم متر است) چند لایه محافظ در یک پوشش حول پوسته قرار میگیرد و یک پوشش محافظ پلاستیکی سخت لایه بیرونی را تشکیل میدهد این لایه کل کابل را در خود نگه میدارد که میتواند شامل صدها فیبرنوری مختلف باشد. هر کابل نوری شامل دو رشته کابل مجزا یکی برای ارسال و دیگری دریافت دیتا در نظر گرفته میشود با گسترش فناوریهای اطلاعات و ارسال پهنای باند بیشتر اطلاعات، ما احتیاج به محیطهای انتقال هدایت شدهای داریم که بتواند پهنای باند بیشتری را هدایت کند. پهنای باند بیشتر به معنای ارسال اطلاعات بیشتر یا سرعت بالاتر اطلاعات است. در حقیقت میتوان گفت ظرفیت و سرعت دو دلیل اصلی استفاده از شبکه فیبرنوری است. امروزه یک کابل مسی انتقال داده را تنها با سرعت یک گیگابایت در ثانیه ممکن میکند در حالی که یک فیبرنوری به ضخامت تار مو امکان انتقالهای چندگانه را به طور همزمان با سرعتی حتی بیشتر از 10 گیگابایت در ثانیه به ما میدهد که این سرعت روز به روز افزایش می
یابد. از آنجایی که در فیبرنوری ما از امواج نوری یا لیزری استفاده میکنیم که دارای فرکانس بسیار بالاتری از ماکروویو است بنابراین میتوان پهنای باند بیشتری را ارسال کرد. در مخابرات هرچه فرکانس امواجی که میخواهیم اطلاعات را روی آن ارسال کنیم بیشتر باشد پهنای باند بیشتری را میتوانیم انتقال دهیم.
استفاده از فیبرنوری چه مزایایی دارد؟ آیا با انتقال امواج از طریق ماهواره قابل مقایسه است؟
اولین مزیتی که فیبرنوری دارد این است که از تمام محیطهای انتقالی که وجود دارد چه وایرلس و سیمی، و چه هدایت شده و غیرهدایت شده پهنای باند بیشتری به ما میدهد یعنی در حقیقت میتواند اطلاعات بیشتری ارسال کند. ارتباطات ماهوارهای تنها فناوری است که میتواند با فیبرنوری در زمینه انتقال دادهها رقابت کند. ولی چون فرکانس لیزری که استفاده میشود از فرکانسی که در امواج ماهوارهای استفاده میشود بیشتر است بنابراین دادههای بیشتری از طریق فیبرنوری انتقال داده میشود.استفاده از فیبرنوری یک روش نسبتا ایمن برای انتقال داده است زیرا برعکس کابلهای مسی که دیتا را به صورت سیگنالهای الکترونیکی حمل میکنند فیبرنوری در مقابل سرقت اطلاعات آسیبپذیر نیست. یعنی کابل فیبرنوری را نمیتوان قطع کرده و اطلاعات را به سرقت برد.
مسئله دیگر ارزان قیمت بودن آن است به ویژه در مقایسه با ارتباطات از طریق ماهواره. یکی دیگر از مزایای فیبرنوری در مقایسه با کابلهای سیمی و کواکسیان سبک بودن و راحتی تعبیه آن بین دو نقطه است. نکته بعدی این است که سیستمهای کابلی در طول انتقال نیاز به تکرارکننده یا ریپیتر زیادتری برای تقویت امواج دارند درحالی که برای یک سیستم کابل نوری به علت افت بسیار کمی که دارد تعداد تکرارکننده کمتری استفاده میشود باید گفت هرچه فیبر خالصتر و دارای طول موج بیشتری باشد پورتهای نور کمتری جذب و تضعیف سیگنال کمتر میشود و در نتیجه نیاز به تکرارکننده که یک سیگنال را دریافت کرده و قبل از ارسال به قطعه بعدی فیبر، آن را تقویت میکند کاهش مییابد و همین باعث میشود قیمت تمام شده سیستم پایین بیاید.
از طرف دیگر فیبرهای نوری از عوامل طبیعی کمتر تاثیر میپذیرند. بدین صورت که میدانهای مغناطیسی و یا الکتریکی شدید بر آن هیچ تاثیری نمیگذارد و خطر تداخل امواج پیش نمیآید به همین دلیل میتوان آنها را برخلاف کابل مسی از کنار کابلهای فشار قوی یا ژنراتورهای برق عبور داد. همچنین خواصی همچون ضد آب بودن آن باعث شده تا از آن، روز به روز به طور گستردهتری استفاده شود.
آیا استفاده از فیبرنوری معایبی هم دارد؟
برای این که دیگر در فیبرنوری با سیگنال الکتریکی سروکار نداریم باید از ادواتی مثل تقویتکنندهها و آشکارسازهای نوری استفاده کنیم که تا حدودی گران است. از سوی دیگر از فیبرنوری فقط میتوان برای انتقال اطلاعات آن هم به صورت شعاعهای نوری استفاده کرد و نمیتوان برای انتقال الکتریسیته استفاده کرد.
اتصال فیبرنوری به یکدیگر بسیار مشکل و وقتگیر و نیاز به یک کادر فنی سطح بالا دارد یکی از ایرادهای مهمی که به فیبرنوری وارد میشود این است که به راحتی کابلها را
نمیتوان پیچ و خم داد زیرا زاویه تابش نور در داخل آن تغییر کرده و باعث میشود نور از سطح آن خارج شود و از طرف دیگر آنها را نمیتوان به راحتی قطع کرد و برای قطع آنها نیاز به تخصص ویژهای است چون در غیر این صورت زاویه شکست عوض میشود.
استفاده از فیبرنوری چه تاثیری در گسترش فناوری اطلاعات و ارتباطات دارد؟
امروزه با توجه به سرعت تولید علم و دانش نیاز به افزایش سرعت تبادل آنها بیشتر شده است. دنیا به سمتی میرود که از ابزاری استفاده کند که با ارائه پهنای باند بیشتر همزمان تعداد بیشتری به راحتی و با سرعت زیاد اطلاعات را در اختیار داشته باشند یا همزمان بتوانند به راحتی با موبایل یا تلفن صحبت کنند و به اینترنت وصل شوند و فیبرنوری یکی از فناوریهایی است که میتواند این امکان را فراهم کند.
بکارگیری فیبرنوری برای انتقال اطلاعات از سال 1966 شکل گرفت ولی تا سال 1976 عملا در انتقال داده قابل استفاده نبود ولی اکنون شرکتهای تلویزیون کابلی و شرکتهای چند ملیتی جهت انتقال دادهها و اطلاعات مالی در سراسر جهان و... از فیبرنوری استفاده میکنند. اکنون در ایران با توجه به زیاد شدن کاربران اینترنت، استفاده کنندگان از تلفن ثابت و موبایل و مهمتر از همه به خاطر این که ایران در مسیر شاهراه اطلاعات بین اروپا و چین قراردارد ضرورت استفاده از شبکه فیبرنوری حس شده و بهرهبرداری از آن اجرایی میشود. البته باید توجه داشت استفاده از فیبرنوری به موازات استفاده از بقیه سیستمهای انتقال اطلاعات صورت میگیرد.
فیبرنوری چه کاربردهای دیگری دارد؟
استفاده از حسگرهای فیبرنوری برای اندازهگیری کمیتهای فیزیکی مانند جریان الکتریکی، میدان مغناطیسی، فشار، حرارت و جابجایی آلودگی آبهای دریا، سطح مایعات، تشعشعات پرتوهای گاما و ایکس بهره گرفته میشود. یکی دیگر از کاربردها فیبرنوری در صنایع دفاعی و نظامی است که از آن جمله میتوان به برقراری ارتباط و کنترل با آنتن رادار، کنترل و هدایت موشکها و ارتباط زیردریاییها اشاره کرد. فیبرنوری در پزشکی نیز کاربردهای فراوانی دارد از جمله در دزیمتری غدد سرطانی، شناسایی نارساییهای داخلی بدن، جراحی لیزری، استفاده در دندانپزشکی و اندازهگیری خون و مایعات بدن.
ظرفیت و سرعت زیاد و ایمنی اطلاعات از دلایل اصلی استفاده از شبکه فیبرنوری است
فیبرنوری در اندازهگیری کمیتهای فیزیکی، صنایع دفاعی و نظامی و پزشکی به کار گرفته میشود
شبکه ملی فیبر نوری
با افتتاح شبکه ملی فیبر نوری کشور به طول 57 هزار کیلومتر، همه شهرها و مراکز استانها و نقاط مرزی کشور از شبکه زیرساختی لازم با کیفیت بالا برخوردار میشوند. این شبکه قرار است به شبکه فیبر نوری کشورهای همسایه نیز متصل شود.
مزایای فیبرنوری در مقایسه با کابل مسی:
فیبرنوری سبک تر و ارزانتر از کابل مسی است و حجم کمتری را اشغال می کند. ظرفیت انتقال فیبرنوری چندین هزار برابر کابل مسی است، بطوریکه در کشور ژاپن، یک تار فیبرنوری نه هزار و 500 ارتباط و درایران می تواند حدود چهار هزار ارتباط تلفنی را برقرار کند.
فیبرنوری فاقد اثرات نویز محیطی است و طول عمرش هم بیشتر است، همچنین در انتقال اطلاعات تلفات کمتری دارد.
در مخابرات: برای انتقال پیام های مخابراتی با سرعت و ظرفیت بالا در ارتباط بین مراکز تلفن شهری و انتقال اطلاعات شبکه رایانه ای و همچنین برای برقرای ارتباط تلویزیونی به صورت CABLE-TV
- در پزشکی: برای اندوسکوپی و جراحی لیزری
- درصنعت: برای انتقال نور لیزر به منظور برش دقیق فلزات، شبکه بندی رایانه های صنعتی
- در احساسگرها ( SENSORS ) به منظور اندازه گیری فشار جریان برق، حرارت، پلاریزاسیون، شتاب و چرخش
- در امور نظامی برای هدایت موشکهای محل یاب
پس از اختراع لیزر در سال 1960 میلادی، ایده بکارگیری فیبر نوری برای انتقال اطلاعات شکل گرفت. خبر ساخت اولین فیبر نوری در سال 1966 همزمان در انگلیس و فرانسه با تضعیفی برابر با؟ اعلام شد که عملا در انتقال اطلاعات مخابراتی قابل استفاده نبود تا اینکه در سال 1976 با کوشش فراوان پژوهندگان، تلفات فیبر نوری تولیدی شدیدآ کاهش داده شد و به مقداری رسید که قابل ملاحظه با سیمهای هممحور بکاررفته در شبکه مخابرات بود.
فیبر نوری از پالسهای نور برای انتقال دادهها از طریق تارهای شیشه یا پلاستیک بهره میگیرد. یک کابل فیبر نوری که کمتر از یک اینچ قطر دارد میتواند صدها هزار مکالمهی صوتی را حمل کند . فیبرهای نوری تجاری ظرفیت ۲.۵ گیگابایت در ثانیه تا ۱۰ گیگابایت در ثانیه را فراهم می سازند . فیبر نوری از چندین لایه ساخته میشود. درونی ترین لایه را هسته می نامند. هسته شامل یک تار کاملاً بازتاب کننده از شیشه خالص (معمولاً) است. هسته در بعضی از کابلها از پلاستیک کا ملاً بازتابنده ساخته میشود، که هزینه ساخت را پایین می آورد. با این حال، یک هسته پلاستیکی معمولاً کیفیت شیشه را ندارد و بیشتر برای حمل دادهها در فواصل کوتاه به کار میرود. حول هسته بخش پوسته قرار دارد، که از شیشه یا پلاستیک ساخته میشود. هسته و پوسته به همراه هم یک رابط بازتابنده را تشکیل می دهند که با عث میشود که نور در هسته تا بیده شود تا از سطحی به طرف مرکز هسته باز تابیده شود که در آن دو ماده به هم می رسند. این عمل بازتاب نور به مرکز هسته را (بازتاب داخلی کلی) می نامند. قطر هسته و پوسته با هم حدود 125 میکرون است (هر میکرون معادل یک میلیونیم متر است)، که در حدود اندازه یک تار موی انسان است. بسته به سازنده، حول پوسته چند لایه محافظ، شامل یک پوشش قرار میگیرد.
یک پوشش محافظ پلاستکی سخت لایه بیرونی را تشکیل می دهد. این لایه کل کابل را در خود نگه می دارد، که میتواند صدها فیبر نوری مختلف را در بر بگیرد. قطر یک کابل نمونه کمتر از یک اینچ است .
از لحاظ کلی، دو نوع فیبر وجود دارد: تک حالتی و چند حالتی. فیبر تک حالتی یک سیگنال نوری را در هر زمان انتشار می دهد، در حالی که فیبر چند حالتی میتواند صدها حالت نور را به طور همزمان انتقال بدهد .
فهرست مندرجات
[مخفی شود]
• ۱ فیبر نوری در ایران
• ۲ فیبرهای نوری نسل سوم
• ۳ کاربردهای فیبر نوری
• ۴ فن آوری ساخت فیبرهای نوری
• ۵ روشهای ساخت پیشسازه
• ۶ موادلازم در فرایند ساخت پیش سازه
•
۷ مراحل ساخت
[ویرایش]
فیبر نوری در ایران
در ایران در اوایل دهه 60، فعالیتهای پژوهشی در زمینه فیبر نوری در پژوهشگاه، برپایی مجتمع تولید فیبر نوری در پونک تهران را درپی داشت و عملا در سال 1373 تولید فیبر نوری با ظرفیت 50.000 کیلومتر در سال در ایران آغاز شد. فعالیت استفاده از کابلهای نوری در دیگر شهرهای بزرگ ایران آغاز شد تا در آینده نزدیک از طریق یک شبکه ملی مخابرات نوری به هم بپیوندند.
فیبرنوری یک موجبر استوانهای از جنس شیشه یا پلاستیک است که دو ناحیه مغزی و غلاف با ضریب شکست متفاوت و دو لایه پوششی اولیه و ثانویه پلاستیکی تشکیل شده است. برپایه قانون اسنل برای انتشار نور در فیبر نوری شرط: میبایست برقرار باشد که به ترتیب ضریب شکستهای مغزی و غلاف هستند. انتشار نور تحت تأثیر عواملی ذاتی و اکتسابی دچار تضعیف میشود. این عوامل عمدتآ ناشی از جذب فرابنفش، جذب فروسرخ، پراکندگی رایلی، خمش و فشارهای مکانیکی بر آنها هستند. منحنی تغییرات تضعیف بر حسب طول موج در شکل زیر نشان داده شده است. سیستم های مخابرات فیبر نوری
گسترش ارتباطات و راحتی انتقال اطلاعات از طریق سیستم های انتقال و مخابرات فیبر نوری یکی از پر اهمیت ترین موارد مورد بحث در جهان امروز است. سرعت دقت و تسهیل از مهمترین ویژگی های مخابرات فیبر نوری می باشد. یکی از پر اهمیت ترین موارد استفاده از مخابرات فیبر نوری آسانی انتقال در فرستادن سیگنال های حامل اطلاعات دیجیتالی است که قابلیت تقسیم بندی در حوزه زمانی را دارا می باشد. این به این معنی است که مخابرات دیجیتال تامین کننده پتانسیل کافی برای استفاده از امکانات مخابره اطلاعات در پکیجهای کوچک انتقال در حوزه زمانی است.برای مثال عملکرد مخابرات فیبر نوری با توانایی 20 مگا هرتز با داشتن پهنای باد 20 کیلو هرتز دارای گنجایش اطلاعاتی 0.1% می باشد. امروزه انتقال سیگنالها به وسیله امواج نوری به همراه تکنیکهای وابسته به انتقال شهرت و آوازه سیستم های انتقال ماهوارهای را به شدت مورد تهدید قرار داده است. دیر زمانی ست که این مطلب که نور می تواند برای انتقال اطلاعات مورد استفاده قرار گیرد به اثبات رسیده است و بشر امروزه توانسته است که از سرعت فوق العاده آن به بهترین وجه استفاده کند. در سال 1880 میلادی الکساندر گراهام بل 4 سال بعد از اختراع تلفن موفق به اخذ امتیاز نامه خود در زمینه مخابرات امواج نوری برای دستگاه خود با عنوان فوتو تلفن گردید. در 15 سال اخیر با پیشرفت لیزر به عنوان یک منبع نور بسیار قدرتمند و خطوط انتقال فیبر های نوری فاکتور های جدیدی از تکنولوژی و تجارت بهتر را برای انسان به ارمغان آورده است. مخابرات فیبر نوری ابتدا به عنوان یک مخابرات از راه دور قرار دادی تلقی می شد که در آن امواج نوری به عنوان حامل یک یا چند واسطه انتقال استفاده می شد. با وجود آنکه امواج نوری حامل سیگنالهای آنالوگ بودند اما سیگنالهای نوری همچنان به عنوان سیستم مخابرات دیجیتال بدون تغییر باقی مانده است. از دلایل این امر می توان به موارد زیر اشاره کرد: 1)تکنیکهای مخابرات در سیستم های جدید مورد استفاده قرار می گرفت 2)سیستم های جدید با بالاترین تلنولوژی برای داشتن بیشترین گنجایش کارآمدی سرعت و دقت طراحی شده بود. 3)انتقال به کمک خطوط نوری امکان استفاده از تکنیکهای دیجیتال را فراهم می ساخت. این مطلب نیاز انسان را به دسترسی به مخابره اطلاعات رابه صورت بیت به بیت پاسخگو بود
• توانایی پردازش اطلاعات در حجم وسیع: از آنجایی که مخابرات فیبر نوری دارای کارایی بالاتری نسبت به سیمهای مسی سنتی هستند بشر امروزی تمایل چندانی برای پیروی از سنت دیرینه خود ندارد و توانایی پردازش حجم وسیعی از اطلاعات در مخابره فیبر نوری او را مجذوب و شیفته خود ساخته است
• آزادی از نویز های الکتریکی:بافت یک فیبر نوری از جنس پلاستیک یا شییشه به دلیل رسانندگی انتخاب می شود.در نتیجه یک حامل موج نوری میتواند از پتانسیل موثر میدانهای الکتریکی در امان باشد. از قابلیت های مهم این نوع مخابرات می توان به امکان عبور کابل حامل موج نوری از میان یک میدان الکترومغناطیسی قوی اشاره کرد که سیگنالهای نام برده بدون آلودگی از پارازیت های الکتریکی و یا سیگنالهای مداخله گر به حد اکثر کارایی خود خواهند رسید.
[ویرایش]
فیبرهای نوری نسل سوم
طراحان فیبرهای نسل سوم، فیبرهایی را مد نظر داشتند که دارای کمترین تلفات و پاشندگی باشند. برای دستیابی به این نوع فیبرها، محققین از حداقل تلفات در طول موج 55/1 میکرون و از حداقل پاشندگی در طول موج 3/1 میکرون بهره جستند و فیبری را طراحی کردند که دارای ساختار نسبتاً پیچیدهتری بود. در عمل با تغییراتی در پروفایل ضریب شکست فیبرهای تک مد از نسل دوم، که حداقل پاشندگی آن در محدوده 3/1 میکرون قرار داشت، به محدوده 55/1 میکرون انتقال داده شد و بدین ترتیب فیبر نوری با ماهیت متفاوتی موسوم به فیبر دی.اس.اف ساخته شد.
[ویرایش]
کاربردهای فیبر نوری
1. کاربرد در حسگرها: استفاده از حسگرهای فیبر نوری برای اندازهگیری کمیتهای فیزیکی مانند جریان الکتریکی، میدان مغناطیسی، فشار، حرارت، جابجایی، آلودگی آبهای دریا، سطح مایعات، تشعشعات پرتوهای گاما و ایکس در سالهای اخیر شروع شده است. در این نوع حسگرها، از فیبر نوری به عنوان عنصر اصلی حسگر بهرهگیری میشود بدین ترتیب که ویژگیهای فیبر تحت میدان کمیت مورد اندازهگیری تغییر یافته و با اندازه شدت کمیت تأثیر پذیر میشود.
2. کاربردهای نظامی: فیبر نوری کاربردهای بیشماری در صنایع دفاع دارد که از آن جمله میتوان برقراری ارتباط و کنترل با آنتن رادار، کنترل و هدایت موشکها، ارتباط زیردریاییها (هیدروفون) را نام برد.
3. کاربردهای پزشکی: فیبرنوری در تشخیص بیماریها و آزمایشهای گوناگون در پزشکی کاربرد فراوان دارد که از آن جمله میتوان چندهسنجی (دُزیمتری) غدد سرطانی، شناسایی نارساییهای داخلی بدن، جراحی لیزری، استفاده در دندانپزشکی و اندازهگیری مایعات و خون نام برد.
[ویرایش]
فن آوری ساخت فیبرهای نوری
برای تولید فیبر نوری، نخست ساختار آن در یک میله شیشهای موسوم به پیشسازه از جنس سیلیکا ایجاد میگردد و سپس در یک فرایند جداگانه این میله کشیده شده تبدیل به فیبر میشود. از سال 1970 روشهای متعددی برای ساخت انواع پیشسازهها به کار رفته است که اغلب آنها بر مبنای رسوبدهی لایههای شیشهای در داخل یک لوله به عنوان پایه قرار دارند.
[ویرایش]
روشهای ساخت پیشسازه
روشهای فرآیند فاز بخار برای ساخت پیشسازه فیبر نوری را میتوان به سه دسته تقسیم کرد:
• رسوبدهی داخلی در فاز بخار
• رسوبدهی بیرونی در فاز بخار
• رسوبدهی محوری در فاز بخار
[ویرایش]
موادلازم در فرایند ساخت پیش سازه
• تتراکلرید سیلیکون: این ماده برای تأمین لایههای شیشهای در فرآیند مورد نیاز است.
• تتراکلرید ژرمانیوم: این ماده برای افزایش ضریب شکست شیشه در ناحیه مغزی پیشسازه استفاده میشود.
• اکسی کلرید فسفریل: برای کاهش دمای واکنش در حین ساخت پیشسازه، این مواد وارد واکنش میشود.
• گاز فلوئور: برای کاهش ضریب شکست شیشه در ناحیه غلاف استفاده میشود.
• گاز هلیم: برای نفوذ حرارتی و حبابزدایی در حین واکنش شیمیایی در داخل لوله مورد استفاده قرار میگیرد.
• گاز کلر: برای آبزدایی محیط داخل لوله قبل از شروع واکنش اصلی مورد نیاز است.
[ویرایش]
مراحل ساخت
1. مراحل صیقل گرمایشی: پس از نصب لوله با عبور گازهای کلر و اکسیژن، در دمای بالاتر از 1800 درجه سلسیوس لوله صیقل داده میشود تا بخار آب موجود در جدار درونی لوله از آن خارج شود.
2. مرحله اچینگ: در این مرحله با عبور گازهای کلر، اکسیژن و فرئون لایه سطحی جدار داخلی لوله پایه خورده میشود تا ناهمواریها و ترکهای سطحی بر روی جدار داخلی لوله از بین بروند.
3. لایهنشانی ناحیه غلاف: در مرحله لایهنشانی غلاف، ماده تتراکلرید سیلیسیوم و اکسی کلرید فسفریل به حالت بخار به همراه گازهای هلیم و فرئون وارد لوله شیشهای میشوند و در حالتی که مشعل اکسی هیدروژن با سرعت تقریبی 120 تا 200 میلیمتر در دقیقه در طول لوله حرکت میکند و دمایی بالاتر از 1900 درجه سلسیوس ایجاد میکند، واکنشهای شیمیایی زیر به دست میآیند.
ذرات شیشهای حاصل از واکنشهای فوق به علت پدیده ترموفرسیس کمی جلوتر از ناحیه داغ پرتاب شده و بر روی جداره داخلی رسوب میکنند و با رسیدن مشعل به این ذرات رسوبی حرارت کافی به آنها اعمال میشود به طوری که تمامی ذرات رسوبی شفاف میگردند و به جدار داخلی لوله چسبیده و یکنواخت میشوند. بدین ترتیب لایههای شیشهای مطابق با طراحی با ترکیب در داخل لوله ایجاد میگردند و در نهایت ناحیه غلاف را تشکیل میدهند
