دانلود فرمت word : دانلود پروژه رشته برق در مورد مولدهاي نوري – قسمت سوم

دانلود پایان نامه

-3- مدهاي موجبرهاي ورقه‌اي

موج بر ورقه‌اي از يك لايه مياني با ضريب شكست n1 تشكيل شده كه توسط دو لايه تحتاني و فوقاني با ضريب شكست برابر n2 پوشيده شده می باشد و لذا شباهت زيادي به يك تار نوري دارد. پرتوهاي نوري هم داراي ضريب انتشاري هستند كه مي‌توانند به شكل K=k0n1 كه در آن k0 ضريب انتشار فضاي آزاد می باشد، نوشته شوند. اگر زاويه محور موج بر با بردار انتشار باشد موج داراي دو مولفه در راستاي خواهد بود.

نکته مهم : برای بهره گیری از متن کامل پژوهش یا مقاله می توانید فایل ارجینال آن را از پایین صفحه دانلود کنید. سایت ما حاوی تعداد بسیار زیادی مقاله و پژوهش دانشگاهی در رشته های مختلف می باشد که می توانید آن ها را به رایگان دانلود کنید

موقعي كه نور به عنوان موج الكترومغناطيسي مطرح مي گردد شامل ميدان الكتريكي متغير E و ميدان متغير مغناطيسي B مي باشد كه برهم عمودند. در حالت نشان داده شده فوق، E2=0 و در واقع E بر صفحهن انتشار عمود می باشد و H در راستاي انتشار قرار دارد. اين حالتهاي انتشار مود TE ناميده مي شوند. در حالتيكه H2=0 باشد و ميدان مغناطيسي عمود بر صفحه انتشار باشد مود TM معرف انتشار می باشد. با بررسي معادلات موج در موجبرها و روابط الكترومغناطيسي كه در اينجا از آنها صرفنظر كرده‌ايم به نتايج زير مي رسيم.

در حالت بازتابش كلي، پرتو بازتابش از نظر دامنه با پرتو تابش يكسان می باشد ولي اختلاف فاز خواهند داشت و دوم اينكه دامنه ميدان هنگام انتشار در غلاف به فرم نمايي تضعيف مي گردد.

انحراف محور موج بر از يك خط، تغيير در قطر هسته و تغييرات نامنظم در ضرايب شكست هسته و غلاف پديده انتشار را تحت تاثير قرار مي دهند. اين عوامل به همراه عوامل ديگر مانند خمش محور فيبر و يا ناپيوستگي در سطح هسته مركزي موجب تغيير مد انتشار مي گردد و در طول فيبر، تغيير در مود و تبديل به مودهاي مجاور را خواهيم داشت كه به آن اثر تلفيق مودها مي گويند.

همچنين غلافها بايد داراي خصوصياتي باشند كه عبارتند از:

1- غلاف بايد براي نور در طول موج كار به عنوان ماده اي شفاف اقدام كند.

2- بايد داراي ضريب سختي باشد كه مانع آسيب رسيدن به خود موج براثر ضربه يا قرار گرفتن در كنار مواد سخت باشد.

3- غلاف بايد از ضخامت كافي برخوردار باشد تاميزان كاهش و افت مورد نظر از طريق انتشار در غلاف انجام گردد.

6-3- انواع فيبرهاي نوري

انواع مختلف فيبرهاي نوري در جدول (1-3) نشان داده شده می باشد.

فيبرهاي نوري اکثراً به دو دسته تك مدي و چند مدي تقسيم مي شوند. دسته فيبرهاي چند مدي خود به دو نوع تقسيم مي شوند. فيبرهاي ضريب پله اي و فيبرهاي ضريب تدريجي.

اگر جنس ماده تار نوري از سيليكا باشد نقطه ذوب آن بالا (در حدود 1900) و اگر از شيشه چند مولفه‌اي باشد نقطه ذوب آن در حدود 1200-800 می باشد.

نكته ديگري كه در مورد فيبرها بايد گفته گردد آن می باشد كه در همه انواع آن روزنه عددي هميشه نسبت به مركز فيبر سنجيده مي گردد.

n ضريب شكست در محور فيبرها مي باشد.

1-6-3- فيبرهاي تك مدي

به فيبرهايي گفته مي گردد كه در آنها موج در يك مسير امكان انتشار پيدا مي كند. اين نوع فيبر داراي پهناي باند بسيار زيادي می باشد ليكن از همه لحاظ داراي برتري بر انواع ديگر تار نوري نيست مثلاً اتصال آنها به يكديگر مواجه با مشكلاتي می باشد زيرا شعاع هسته آن چند ميكرون بيش نيست. شكل (7-3) معرف يك فيبر تك مد می باشد.

2-6-3- فيبرهاي چند مدي

به فيبرهايي گفته مي گردد كه نور در هسته آنها امكانت انتشار در مسيرهاي مختلفي را مي يابد. پرتوها مسيرهاي مختلفي را طي مي كنند وبنابراين زمان انتشار براي آنها متفاوت می باشد. ضريب شكست تابعي از شعاع فيبر می باشد بنابراين پرتوها در خط مستقيم منتشر نمي شوند. فيبرهاي چند مدي داراي هسته اي با شعاع چندين ده الي صد ميكرون می باشد و از اين لحاظ كاركردن با آنها آسانتر می باشد اما پهناي باند آنها كمتر و در حدود چندين ده مگاهرتز در كيلومتر می باشد. در شكل (8-3) ساختار يك فيبر چند مدي نشان داده شده می باشد.

3-6-3- فيبرهاي ضريب شكست پله‌اي

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را در شماره بندی انتهای صفحه بخوانید              

تارهاي ضريب شكست پله اي شامل يك هسته دروني با ضريب شكست n1 می باشد كه با پوسته اي با ضريب شكست n2 احاطه شده می باشد. يعني در مرز بين هسته و پوشش ضريب شكست ناگهان تغيير مي كند. براي هدايت كامل زاويه انعكاس بايد بزرگتر يا مساوي زاويه بحراني باشد. كسر تغيير ضريب شكست يك پارامتر مهم فيبر می باشد كه بيانگر كيفيت انتقال می باشد.

تارهاي ضريب شكست پله اي در انواع مختلف موجودند. يك هسته شيشه‌اي پوشيده شده با شيشه، يك هسته شيشه‌اي پوشيده شده با پلاستيك و يك هسته پلاستيكي پوشيده شده با پلاستيك. عموماً پله ضريب شكست براي تارهاي تمام شيشه، كمترين مقدار و براي تمام پلاستيك بيشترين مقدار را دارد. تارهاي تمام شيشه تلفات كمتري دارند و براي مسيرهاي نسبتاً طويل مناسبند. در شكل (8-3) نمايي از يك تار پله اي نشان داده شده می باشد.

4-6-3- فيبرهاي ضريب شكست تدريجي

اين دسته از فيبرها داراي هسته اي می باشد كه ضريب شكست ماده آن با فاصله از محور فيبر تغيير مي كند. ضريب شكست متغير سبب مي گردد كه اشعه   بطور پيوسته به سمت محور تار باز هدايت شوند و بطور تناوبي متمركز گردند. شكل
(9-3) نمايي از يك تار با ضريب شكست تدريجي را نشان مي دهد.

7-3- تلفات انتقال

تلفات تار نوري عبارتند از:

تلفات جذبي و پراكندگي. علت عمده تلفات جذبي وجود ناخالصيهاي فلزي نظير Fe، Cu و نيز آب می باشد. براي كاهش مقدار تلفات تا حدود قابل قبول، لازم می باشد كه ميزان ناخالصيهاي فلزات به كمتر از ppb1 و اخاصي راديكال آب (oH) به كمتر از ppm1 برسد. همچنين تلفات پراكندگي نيز وجود دارند كه ناشي از تغييرات تراكم و در نتيجه تغييرات ضريب شكست به علت تغييرات ترموديناميكي می باشد كه به هنگام ساخت تار حادث مي گردد. در طول موج كمتر از 8/0 تلفات اکثراً از نوع پراكندگي می باشد. اين تلفات با افزايش طول موج سريعاً كاهش مي يابد.

ضريب تضعيف

بنابراين در طول موجهاي بالا تلفات رايلي (پراكندگي) به حداقل ميل مي كند.

تلفات خمش و ناهمواريهاي مرز ميان هسته و پوشش. در صورت ناهموار بودن سطوح مرزي تلفات تبديل مد و تلفات تشعشعي به وجودمي آيد. اين تلفات را مي‌توان با افزايش شعاع هسته و تغييرات ضريب شكست به گونه اي كه مقدار نور كمتري به نواحي مرزي برسد، كاهش داد. تبديل مد و تلفات تشعشعي در محل خمش تار نيز به وجود مي آيد. تلفات خمش بستگي به شعاع هسته و شعاع خمش دارد. تبديل مد بستگي به توان ششم شعاع هسته دارد. از اين لحاظ تلفات با افزايش شعاع هسته، به شدت افزايش مي يابد.

تلفات اتصال. براي انتقال تا فواصل دور لازم می باشد تارهاي نوري را به هم وصل كرد و يا اينكه در محل تكرار كننده ها آنها را به گونه معيني بريده و به اجزاي ديگر اتصال داد. اگر مقدار جابجايي كمتر از 10% شعاع هسته باشد، تلفات اتصال قابل ملاحظه‌ نخاهد بود در مورد تارهاي تك مدي كه شعاع هسته آن بسيار كوچك می باشد، خروج از مركز هسته ها، مقدار تلفات اتصال را افزايش مي دهد.

8-3- پاشيدگي

پاشيدگي به اين معني می باشد كه زمان انتشار به طول وج و مسير انتشار وابسته می باشد. انواع مختلفي از پاشيدگي هست كه عبارتند از: پاشيدگي ماده، پاشيدگي موجبر و پاشيدگي چند مدي.

پاشيدگي ماده:

انتقال يك فركانس از فرستنده به گيرنده مدت زماني مي انجامد كه به آن تاخير فاز مي‌گويند. حال اگر منبع نور شامل طول موجهاي مختلف باشد، زمانهاي متفاوتي طول مي كشد تا موجها به انتهاي خط برسند. موقعيكه پالسهاي دريافتي در خروجي به هم مي رسند با هم جمع مي شوند و منجر به يك خروجي، كه نسبت به پالس ورودي طويلتر می باشد مي شوند. كه پاشيدگي ماده نام دارد. اگر تاخير گروه ضريب ثابتي باشد، انتقال سيگنال بدون اعوجاج صورت مي گيرد. اين ضريب توسط ارتباط زير كه برحسب طول نرماليزه شده می باشد بيان مي گردد.

تغييرات تاخير گروه با مشتق گرفتن از ارتباط فوق بدست مي آيد. چنانچه اين معادله حل گردد براي مقداري بدست مي آيد كه بسيار ارزشمند می باشد. زيرا به آن معني می باشد كه در اين طول موج تاخير پخش ماده تقريباً صفر می باشد.

به ضريب پخش ماده مي گويند و آن را با Kma نشان مي دهند.

پاشيدگي موجبر ناشي از وابستگي ثابت انتشار به طول موج می باشد. در محدوده طول موج تاخير گروهي در طول موجهاي بزرگتر بيشتر می باشد و شبيه پاشيدگي ماده می باشد. در اين صورت هر دو پاشيدگي با هم جمع مي شوند و ليكن اندازه پاشيدگي موجبر حدوداً ده برابر كوچكتر از پاشيدگي ماده می باشد و در حوالي طول موج دو نوع پاشيدگي قابل مقايسه مي شوند.

پاشيدگي چند مدي:

وقتي چندين مد در حال انتشار هستند، همه آنها با سرعتهاي خالص متفاوتي نسبت به محور حركت مي كنند. اگر انرژي يك موج ورودي مابين چندين مد توزيع شده باشد، اين موج در خلال انتشار معوج خواهد گردید. قسمتهايي از موج قبل از قسمتهاي ديگر به خروجي رسيده، موج را گسترش مي دهد كه به آن اعوجاج چند مدي هم مي‌گويند. به عبارت ساده تر پرتوها با زاويه انتشار بزرگتر مسير طولاني تري طي كرده ديرتر به انتهاي خط مي رسند.

9-3- انتقال در فيبرها

فيبر تك مد:

پارامترهاي موثر در انتقال سيگنال در فيبرهاي تك مد، تضعيف و پاشيدگي ماده مي باشد و پاشيدگي چند مدي در اين حالت اثري ندارد.

فيبر نوري در سيستم انتقال شبيه فيلتر پايين گذر اقدام مي كند. سه عامل اساسي كه در پهناي باند فيبر نوري تك مد موثرند عبارتند از: 1- طول موج تشعشع كه در واقع شاخص Kma می باشد. 2- پهناي طيف تشعشعي كه از قابليتهاي المان منبع نوري می باشد. هرچه پهناي طيف باريكتر باشد پهناي باند سيستم وسيع تر خواهد بود. 3- طول خط انتقال كه بصورت معكوس با پهناي باند ارتباط دارد.

فيبرهاي چند مدي:

تضعيف غالب در اين نوع فيبرها وابسته به مود انتشار می باشد يعني پاشيدگي چند مدي در اين نوع فيبر آزار دهنده غالب سيستم می باشد. نتيجه تجزيه و تحليل هاي رياضي، فرمول هاي زير را براي پهناي باند در فيبرهاي چند مدي بدست مي دهد.

   پهناي باند در فيلتر چند مدي با ضريب شكسته پله‌اي

BW=L.b

   پهناي باند در فيلتر چند مدي با ضريب شكست تدريجي

BW=L.b

10-3- كوپلاژ فيبر نوري

هدف از اتصال دو فيبر، كوپل نور در حال انتشار در يك فيبر به ديگري مي باشد. انجام اين كار به علت كوچكي شعاع هسته مشكل می باشد و ممكن می باشد اشكالاتي را به وجودآورد. حالتهاي مختلفي از اتصال نادرست فيبرها در شكل زير نشان داده شده می باشد. اتصالات ممكن می باشد ثابت يا موقت باشد. در روش اتصال ثابت وجوه انتهايي از طريق ليزر يا قوس الكتريكي ذوب شده و به يكديگر جوش داده مي شوند. در روش موقت براي اتصال فيبرها از كانكتورهاي مخصوص بهره گیری مي گردد. از معايب اين روش اتصال گراني تجهيزات و كانكتورهاي مربوطه مي باشد.

فصل چهارم

طر احي مدار

1-4- مقدمه

در مدار فرستنده از نوعي مدولاسيون فركانس بهره گیری شده می باشد كه در آن از يك نوسانگر كنترل شده با ولتاژ كمك گرفته شده می باشد. آغاز نحوه عملكرد يك VCO و سپس مدارات فرستنده توضيح داده خواهد گردید.

2-4- نوسانساز كنترل شده با ولتاژ

در اين موارد، يك مدار با فركانس معين نوسان مي كند و با اعمال يك ولتاژ dc فركانس نوسان تغيير مي كند اکثراً روش كار بهره گیری از يك وركتور ديود می باشد كه يك خازن متغير با ولتاژ می باشد. وركتور خاصيت خازني دارد كه متناسب با ولتاژ ظرفيت خازني آن تغيير مي كند و در نتيجه مدار تيون را كه معمولاً از LC يا RC تشكيل شده می باشد تغيير مي دهند.

به عنوان مثال آي سي CD4046 داراي يك VCO می باشد كه متناسب با ولتاژ اعمال ورودي آن فركانس نوسان تغيير مي كند.

شما می توانید مطالب مشابه این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید                     

در اين پروژه قسمت مدولاتور در واقع يك نوسانگر كنترل شده با ولتاژ می باشد كه سيگنال صوتي به ورودي كنترل آن تزويج شده می باشد. برخلاف انواع معمول نوسانگرهايي از اين نوع، فركانس خروجي VCO همراه با كاهش ولتاژ كنترل افزايش مي‌يابد و با افزايش آن كاهش نشان مي دهد. البته اين امر اهميتي ندارد زيرا معكوس شدن ولتاژ تغييري در شنيدن ايجاد نمي كند.

طرح مدار:

بلوك دياگرام مدار فرستنده به صورت شكل زير می باشد كه هر قسمت بطور جداگانه توضيح داده خواهد گردید.

تقويت كننده مكيروفون:

از آنجا كه دامنه سيگنال صوت در خروجي ميكروفون خيلي كم می باشد از يك مدار تقويت كننده براي افزايش دامنه سيگنال بهره گیری شده می باشد. مقاومت موجود در فيدبك نيز براي تنظيم گين تقويت كننده و دامنه سيگنال صوت قرار گرفته می باشد. به علت افت سيگنال صوت هنگام اتصال خروجي تقويت كننده به پايه 5 از آي 555 از يك طبقه بافر نيز بهره گیری مي كنيم. مقاومت R1 نيز براي باياس ميكروفون ذغالي بهره گیری شده می باشد.

مدار تقويت كننده صوتي

مدار UC:

در اين مدار از آي سي 555 به عنوان يك VCO بهره گیری كرده ايم. براي آشنايي با نحوه كار اين VCO آغاز بايد با ساختمان داخلي اين IC آشنا شويم. در اين IC دو عدد مقايسه كننده هست كه سطوح ولتاژي برابر با دو سوم ولتاژ تغذيه و يك سوم ولتاژ تغذيه را به عنوان ولتاژهاي مقايسه بكار مي گيرند. يعني در يك نوسانگر آستابل 555 ولتاژ خازن زماني تا دو سوم ولتاژ تغذيه شارژ شده و پس تا يك سوم ولتاژ تغذيه دشارژ مي گردد. ولتاژ آستانه بالايي را مي توان با اعمال يك ولتاژ خارجي به پايه 5 تغيير داد كه در اينصورت افزايش ولتاژ آستانه موجب مي گردد خازن C ديرتر شارژ و دشارژ و در نتيجه فركانس خروجي كاهش يابد. كاهش ولتاژ آستانه هم اثر معكوس دارد.

شكل مدار VCO:

این نوشته در برق ارسال شده است. افزودن پیوند یکتا به علاقه‌مندی‌ها.

دیدگاهتان را بنویسید