بالنسبة لاستخلاص (PM) يحدد تردد الناقل التلقائي وطور الناقل التلقائي كيفية معالجة (VSA) لأخطاء التردد والمرحلة بين تردد الموجة الحاملة والتردد المركزي لـ (VSA)، حيث يؤدي تحديد مرحلة الناقل التلقائي إلى طرح المرحلة المتوسطة عبر سجل الوقت ونقل المرحلة المتوسطة إلى الصفر، وإذا لم يتم إجراء تقدير التردد وبالتالي يكون هذا النوع من الناقل التلقائي مفيداً عندما يتم تأمين أجهزة القياس بمرجع خارجي يكون متماسكاً مع شركة الاتصالات الخاصة.
ما هو استخلاص PM؟
يتم اشتقاق تقديرات الاحتمالية القصوى لجميع معلومات إشارة (PM)، وعندما تكون إشارة النطاق الأساسي عملية توافقية وتكون إشارة (PM) ملوثة بضوضاء غاوس بيضاء مستقلة، وكما تم فحص توزيع العينات لتقديرات الاحتمالية القصوى للمعلومات والإشارة المستخرجة.
يؤدي اختيار تردد الموجة الحاملة التلقائية إلى تقدير تردد الموجة الحاملة، فضلاً عن نقل المرحلة المتوسطة إلى الصفر، ولعرض تردد الموجة الحاملة المقدر وذلك بتشغيل حامل (Demod) التماثلي، كما يزيل مخطط (Passband) لمزيل التضمين (PM) تضمين الإشارة التي تم تشكيلها باستخدام تعديل الطور حيث يكون الإدخال هو تمثيل نطاق تمرير للإشارة المشكلة وكل من إشارات الإدخال والنواتج هي إشارات عددية حقيقية.
كيفية استخلاص PM الرقمية:
تعديل الطور التماثلي ليس شائعاً، أمّا في حين أنّ تعديل الطور الرقمي شائع جداً وبالتالي فمن المنطقي استكشاف إزالة تضمين (PM) في سياق اتصالات الترددات اللاسلكية الرقمية، حيث يتم ذلك باستخدام مفتاح إزاحة الطور الثنائي (BPSK)؛ ومع ذلك من الجيد معرفة أنّ مفتاح إزاحة الطور التربيعي (QPSK) أكثر ملاءمة للأنظمة اللاسلكية الحديثة.
يمثل مفتاح إزاحة الطور الثنائي البيانات الرقمية عن طريق تعيين مرحلة واحدة إلى ثنائي (0) وطور مختلف للثنائي (1) حيث يتم فصل المرحلتين بزاوية (180 درجة) لتحسين دقة إزالة التضمين أي مزيد من الفصل بين قيم الطورين يجعل الأمر أسهل لفك الرموز.
تزداد أهمية إزالة تضمين (PM) من نمط هامش التردد الحامل الفردي بشكل خاص في مجالات القياس البصري مثل قياس التداخل الديناميكي وقياس الانحراف وقياس السمات.
الضرب والتكامل والمزامنة في PM:
يتكون مزيل التضمين (BPSK) بشكل أساسي من كتلتين وظيفيتين هما المضاعف والمتكامل حيث سينتج هذان المكونان إشارة تتوافق مع البيانات الثنائية الأصلية، ومع ذلك هناك حاجة أيضاً إلى دارات التزامن لأنّ المستقبل يجب أن يكون قادراً على تحديد الحدود بين فترات البت، كما يُعد هذا فرقاً مهماً بين إزالة التضمين التماثلي وإزالة التعديل الرقمي.
تقنيات إزالة تضمين الطور – PM:
يعتمد التصنيف الأول على التمييز بين الأساليب العالمية والمحلية، والطريقة المحلية تحسب الطور البصري عند نقطة واحدة باستخدام القيم المتتالية للإشارة في هذه النقطة أو باستخدام مجموعة من القيم في مجموعة من النقاط المجاورة حيث ستعطي الطريقة العامة الطور البصري في جميع النقاط التي تم فيها تسجيل نمط الهامش، لذلك يوجد فرق كبير بين النهجين: بالنسبة للطريقة المحلية تكون قيم البقاء ثابتة داخل كل خلية حساب، بينما بالنسبة للطريقة العالمية التي تشتمل فيها خلية الحساب على النمط الهامشي الكامل حيث تختلف المرحلة في المجال ويعتمد تقييمها على القدرة على قمع الاختلافات عن طريق عزل مساهماتها.
يمكن أن يعتمد تصنيف آخر على التمييز بين الطرق الزمنية والمكانية، ففي الحالة الأولى يتم الحصول على البيانات المستخدمة لتحديد المرحلة على فترات زمنية مختلفة، بينما في الحالة الثانية يتم الحصول على جميع البيانات في وقت واحد.
تستخدم الأساليب القائمة على الناقل المكاني نفس المجال المكاني لتمثيل الصورة أي البكسل، وعلى عكس الطرق الأخرى التي يتم فحص كل بكسل من أجلها بشكل مستقل عن الآخرين وفي نقاط زمنية مختلفة، ممّا يستلزم الحصول على العديد من الأطراف والأنماط المأخوذة في نقاط زمنية مختلفة.
وهكذا تظهر قيود تقنية الناقل المكاني في المدى الديناميكي وبالتالي في التغيرات المكانية للمرحلة التي يمكن تحملها لهذه الطريقة حيث ترتبط هذه القيود بتأثيرات التداخل الطيفي، كما يمكن التعبير عنها كجزء من تردد الموجة الحاملة والتي يكون الحد النهائي لها هو كثافة البكسل مقارنةً بكثافة الهامش، ومع ذلك تتطلب هذه الطرق الحصول على نمط هامشي واحد فقط لتقدير المرحلة، وبالتالي فهي تتكيف جيداً مع الظواهر الديناميكية حيث يمكن وصفها بأنّها طرق في الوقت الفعلي.
تصنيف الطرق وفقا لهذه المعايير:
- إزالة تضمين الطور بدون ناقل مكاني.
- تحول المرحلة الزمنية.
- تحول الطور المكاني.
- استخلاص الطور باستخدام ناقل مكاني.
- تحويل فورييه الاستخلاص.
- مرحلة التحول مع الناقل المكاني.
- فك القفل المكاني.
طريقة استخلاص المرحلة المتوازية:
طريقة (AMCW) التقليدية تزيل تشكيل الإشارة الضوئية المنعكسة من كائن باستخدام أجهزة مثل مصراع بصري أو بكسل إزالة التضمين أو مكثف الصورة على وجه التحديد، كمت يمكن استخدام إشارة إزالة تضمين واحدة فقط لكل وقت تكامل؛ لذلك يجب أن يتم الاستخلاص بالتتابع.
برزت تقنية قياس وقت الرحلة (ToF) المستندة إلى نموذج الموجة المستمرة المشكَّلة بالسعة (AMCW) كطريقة حديثة لقياس المسافة لمختلف التطبيقات الهندسية، ومع ذلك فإنّ العديد من كاميرات (ToF) تستخدم عملية إزالة تضمين مرحلة (AMCW) بالتتابع، الأمر الذي يتطلب زمن انتقال لقياس مسافة واحدة حيث يمكن أن يؤدي ذلك إلى أخطاء كبيرة في المسافة، خاصةً في البيئات غير الثابتة على سبيل المثال الروبوتات والمركبات مثل تلك التي تحتوي على أشياء تتحرك نسبياً إلى أجهزة الاستشعار.
ولتقليل وقت القياس المطلوب لقياس المسافة، تم استخدام طريقة إزالة االتضمين على الطور المتوازي حيث تعالج الطريقة المقترحة إزالة تضمين الطور للإشارة بالتوازي وليس بالتتابع، واستناداً إلى إزالة تضمين المرحلة المتوازية يتم أيضاً حل مشكلة الغموض (2π) من خلال اعتماد تعديل تردد مزدوج لزيادة النطاق الأقصى مع الحفاظ على الدقة حيث تم التحقق من الأداء من خلال قياسات المسافة في ظل ظروف مختلفة، كما تم توضيح دقة قياس المسافة المحسّنة عبر نطاق قياس ممتد (1 – 10 م).
تم اقتراح طريقة لاستخلاص الطور تم تطويرها خصيصاً للكشف المباشر عن (φ-OTDR) حيث إنّها الطريقة الوحيدة حتى الآن التي يمكن استخدامها لإزالة التضمين على أساس نظام الكشف المباشر الخالص، ونتيجةً لذلك تعمل هذه الطريقة على تبسيط تكوين النظام إلى حد كبير وتقليل التكلفة، حيث إنّه يعمل أولاً عن طريق اشتقاق زوج من الإشارات المتعامدة من كثافة القناة الواحدة ثم تحقيق إزالة تضمين المرحلة عن طريق إزالة تضمين معدل الذكاء حيث يتم تطبيق أشكال مختلفة من الاهتزاز الناجم عن (PZT) على الألياف ويتم إزالة تضمين المرحلة بشكل صحيح في كل حالة.
يعد استخراج المرحلة من نمط هامش واحد مهمة قيّمة ولكنها صعبة، كما تم اقتراح خوارزمية إزاحة طور الموجة الحاملة المكانية على أساس طريقة الحواف المكانية الزمانية لإزالة تضمين الطور من تداخل حامل واحد حيث أولاً يتم تكوين نمطين هامشي متغير الطور من مخطط التداخل الأصلي الذي يتحول بعدة وحدات بكسل إلى موضع البداية ثم يتم دمج حواف إزاحة الطورين هذه في صورة هامش مكاني أو زماني واحد (STF)، بعد ذلك تُحسب مرحلة التضمين من طيف التردد لصورة (STF).
وفي الوقت نفسه يتم تحليل العوامل الرئيسية، مثل مستوى الضوضاء العشوائية وقيم تردد الموجة الحاملة وزاوية نمط الهامش ومناقشتها في عمليات المحاكاة، كما تم إعطاء النتائج التجريبية لإثبات صحة الطريقة المقترحة، والطريقة المقترحة فعّالة ودقيقة ومحصنة ضد الاضطرابات والاهتزازات الخارجية، ممّا يعزز بشكل كبير التطبيق في مجالات الكشف على الإنترنت.
