تصميم وتنفيذ نظام تعويض لتقليل تأثيرات الغلاف الجوي لمسارات الاتصالات الضوئية

الباحث

اسراء كامل عبد الرزاق

المشرف

اقبال حسين علي - اسيل ج. محمد

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم الهندسة الكهروميكانيكية / الهندسة الكهروميكانيكية

الشهادة

دكتوراه

السنة

2023

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Free space optics;Atmospheric effects;Compensation system;Optical communication

يمكن زيادة أداء وموثوقية نظام الاتصال البصري في الفضاء الحر (FSO) بشكل كبير باستخدام مجموعة متنوعة من الأساليب. الهدف الأساسي لكل تقنية هو تقليل تأثير الاضطرابات التي تؤدي إلى تقلبات الشدة أو الطور في مستقبل النظام. الهدف من هذه الأطروحة هو تطوير طرق التعويض بالإضافة إلى ذلك ، سيتم استخدام حافز لتقييم هذه الأساليب. يمكن استخدام الاستشعار الأمامي للموجة لإنشاء بصريات تكيفية clas (AO) لحساب الاختلاف الديناميكي والثابت للحزمة الضوئية بعد مرورها عبر وسط مشوه. يتم استخدام (AO) أيضًا في ale الفلك ¢ ولكن قد نكتشف gill تطبيقات في العديد من القطاعات المختلفة ، بما في ذلك اتصالات الفضاء الحر. يمكن أن يؤدي استخدام تقنيات وتقنيات التعويض التكيفية الجديدة وغير المكلفة إلى إحداث فرق كبير في كيفية عمل الأنظمة البصرية للمساحات الخالية بشكل جيد وموثوق. سيؤدي استخدام البصريات التكيفية لتقليل تأثير انحرافات الليزر المختلفة على أجهزة الاستقبال إلى خفض التكاليف والسماح بتطبيقات أكثر حساسية وتماسكًا. في هذه الأطروحة تم تقسيم العمل إلى ثلاثة أقسام ، حيث تضمن القسم الأول محاكاة نوعين من التعديل هما (PSK) phase shift keying و ASK) amplitude shift keying ( لدراسة تأثير نوع التعديل على الإشارة إلى معدل الضوضاء (SNR) ، وعامل الجودة (Q-Factor) ، والطاقة المستلمة (P,) في أجواء مختلفة ، بما في ذلك sal} الصافي والممطر والضبابي والمغبر ، وهي أهم معلمات الاتصال البصري. أشارت النتائج إلى أن تعديل (2516)أقوى ضد الاضطرابات الجوية من تعديل (ASK) من Cus عامل الجودة ونسبة الإشارة إلى الضوضاء Cus(SNR). بلغ متوسط قيمة عامل الجودة (Q-Factor) )3419 , 3375 , 3383) عند المطر والضباب والغبار على التوالي ، بينما كان متوسط قيمة (SNR) عند المطر والضباب والغبار على التوالي )95.88 , 95.52 , 95.560) اما بالنسبة للقدرة المستقبلة ، تشير النتائج إلى أن تشكيل (ASK) أفضل من تعديل Gus (PSK) أشارت قيمة القراءة المتوسطة )27.66 , 27.00 , 27.04( ديسيبل مللي واط عند المطر والضباب والغبار على التوالي ، وما يقابلها (24.82 , 24.11 , 24.20) ديسيبل مللي واط في تعديل (PSK) بالإضافة إلى ذلك ٠ كانت قيم القدرة المستلمة وعامل الجودة ونسبة الإشارة إلى الضوضاء أعلى في حالة الاضطرابات الجوية أثناء المطر منها في حالة الضباب ٠ تليها ظروف الغبار. حيث يمكن أن تعمل الأنظمة باستخدام البصريات التكيفية وتقييم أداء النظام عند وجود الاضطراب الجوي من حيث جودة الإشارة و القدرة المستلمة ونسبة الإشارة إلى الضوضاء. وتضمن القسم الثاني التصميم العملي لنظام تتبع شعاع الليزر أثناء الاضطرابات الجوية ، وأخيراً تضمن القسم الثالث تضمين إشارة صوتية من خلال نظام التتبع العملي ، كما تم إجراء مقارنات بين القدرة المستلمة من دائرة المحاكاة وقيمة ميزانية الطاقة المحسوبة نظريا وفق المعادلات المذكورة

The performance and reliability of a free-space optical (FSO) communication system can be greatly increased using a variety of methods. The primary goal of each technique is to reduce the effect of disturbances that lead to intensity or phase fluctuations in the receiver of the system. The goal of this thesis is to develop compensation methods. Additionally, a stimulus will be used to evaluate these methods. Wavefront sensing can be used to successfully create adaptive optics (AO) to account for the dynamic and static variations of an optical beam after it passes through a distorting medium. AO is also used in astronomy, but today we may discover applications in many different sectors, including free space communications. The use of new, inexpensive adaptive compensation technologies can make a big difference in how well and reliably free-space optical systems operate. Using adaptive optics to reduce the effect of different laser aberrations on receivers will reduce costs and allow for more sensitive and consistent applications. In this thesis, the work was divided into three sections. The first section included simulating two types of modulation, namely (PSK) phase shift keying and (ASK) amplitude shift keying, to study the effect of the type of modulation on the signal-to-noise ratio (SNR), the quality factor (Q-factor), and the received power (Pr) in different atmospheres, including clear, rainy, foggy, and dusty atmospheres, which are the most important parameters of optical communication. The results indicated that PSK modification is stronger against atmospheric turbulence than ASK modification in terms of quality factor and signal-to-noise ratio (SNR). The average value of the quality factor (Q-factor) was 3419, 3375, and 3383 in rain, fog, and dust, respectively, while the average value of the SNR in rain, fog, and dust, respectively, was 95.88, 95.52, and 95.560. As for the received power, the results indicate that ASK modulation is better than PSK modulation, as the average reading value indicated (27.66, 27.00, and 27.04) dBm in rain, fog, and dust, respectively, and the corresponding (24.82, 24.11, and 24.20) dBm in PSK modulation in addition. The values of received power, quality factor, and signal-to-noise ratio were higher in the case of atmospheric turbulence during rain than in the case of fog, followed by dust conditions. The systems can operate using adaptive optics and evaluate the system's performance in the presence of atmospheric turbulence in terms of signal quality, received power, and signal-to-noise ratio. The second section included the practical design of the laser beam tracking system during atmospheric turbulence. The third section included the inclusion of an audio signal through the practical tracking system. Comparisons were also made between the power received from the simulation circuit and the value of the energy budget calculated theoretically according to the equations mentioned in the third chapter, The amount of displacement was also calculated by calculating the amount of the last deflection of the laser beam in the tracking circuit software by applying a mathematical model to the programming used during atmospheric turbulence and thus knowing the amount of deflection as an angle. This work has important aspects that mainly focus on finding a new design for an FSO optical communication system making it work well with strong turbulence at visible and non- visible wavelengths. Depending on the array of beam position sensors.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب