الهندسةهندسة الاتصالات

ما هي الإشارة الحاملة في الاتصالات Carrier Signal

يُطلق على التردد المحدد الذي تعمل عنده إشارة الموجة الحاملة تردد الموجة الحاملة ويتم قياسه بالهرتز، كما يتيح تعديل إشارة الناقل إمكانية دمج معلومات مثل الصوت أو حركة البيانات في إشارة الموجة الحاملة، وبالتالي فإن إشارة الموجة الحاملة “تنقل” الصوت أو معلومات البيانات باستخدام تقنيات التشكيل.

 

ما هي الإشارة الحاملة في الاتصالات Carrier Signal

 

الإشارة الحاملة: هي الموجة الحاملة وهي إشارة كهرومغناطيسية متناوبة ذات تردد ثابت يتم فرض المعلومات عليها بواسطة شكل من أشكال التعديل.

 

يعتمد نوع التعديل المستخدم في أنظمة الاتصالات الرقمية على ما إذا كانت إشارة الموجة الحاملة الأساسية تمثيلية أم رقمية، وعلى سبيل المثال في الراديو الرقمي أو اتصالات الميكروويف يتم استخدام شكل من أشكال التضمين الرقمي أو التماثلي، مثل مفتاح تحويل التردد “FSK” لفرض المعلومات الرقمية الثنائية على الموجة الحاملة التماثلية.

 

ومن ناحية أخرى في شبكات “Ethernet” يتم استخدام مخطط تشفير رقمي يسمى ترميز مانشستر لتمكين الإشارة الرقمية من حمل ثنائي “1” و”0″، كما نشأ مصطلح الموجة الحاملة مع الراديو وفي نظام الاتصالات الراديوية مثل البث الإذاعي أو البث التلفزيوني يتم نقل المعلومات عبر الفضاء بواسطة موجات الراديو.

 

وفي نهاية الإرسال يتم تطبيق المعلومات وفي شكل إشارة تعديل على جهاز إلكتروني يسمى المرسل وفي جهاز الإرسال يولد مذبذب إلكتروني تياراً متناوباً جيبياً لتردد الراديو، وهذه هي الموجة الحاملة وكما استخدمت معظم أنظمة الراديو في القرن العشرين تشكيل التردد “FM” أو تعديل الاتساع “AM” لإضافة معلومات إلى الموجة الحاملة.

 

كما أنّ طيف التردد لإشارة “AM” أو “FM” معدلة من جهاز إرسال لاسلكي يتألف من مكون قوي عند تردد الموجة الحاملة مع التشكيل الوارد في نطاقات جانبية ضيقة أعلى وتحت تردد الموجة الحاملة، كما يُعتبر تردد محطة راديو أو تلفاز هو التردد الحامل، ومع ذلك فإنّ الناقل نفسه ليس مفيداً في نقل المعلومات وبالتالي فإنّ الطاقة في مكون الناقل هي إهدار لقدرة المرسل.

 

لذلك في العديد من طرق التشكيل الحديثة لا يتم إرسال الموجة الحاملة، وعلى سبيل المثال في تشكيل النطاق الجانبي الأحادي “SSB“، يتم منع الموجة الحاملة وفي بعض أشكال “SSB” يتم التخلص منها، كما يجب إعادة تقديم الموجة الحاملة في جهاز الاستقبال بواسطة مذبذب تردد نبضي “BFO”.

 

  • “SSB” هي اختصار لـ “single-sideband modulation”.

 

  • “BFO” هي اختصار لـ “beat frequency oscillator”.

 

  • “FM” هي اختصار لـ “Frequency modulation”.

 

  • “AM” هي اختصار لـ “Amplitude modulation”.

 

  • “FSK” هي اختصار لـ “Frequency-shift keying”.

 

كيفية استخراج إشارات الموجة الحاملة من الإشارات المعدلة

 

تتوفر طريقة وجهاز للكشف عن التردد المركزي لإشارة الإدخال وإشارة الإدخال بما في ذلك إشارة الناقل المشكَّلة بإشارة تعديل وكشف تردد إشارة ثانية، كما تحديد إشارة الاختلاف بين التردد المركزي لإشارة الدخل وتردد الإشارة الثانية، وكذلك تعديل تردد الإشارة الثانية بناءً على إشارة الاختلاف لتوفير إشارة الموجة الحاملة وإخراج إشارة الناقل.

 

تُستخدم تقنيات تعديل الموجة الحاملة لإرسال إشارات المعلومات من موقع إلى آخر، وتشمل تقنيات تشكيل الإشارة التقليدية:

 

  • تعديل الاتساع (AM).

 

  • تشكيل التردد (FM).

 

  • تشكيل الطور (PM).

 

  • مفتاح إزاحة الطور التربيعي (QPSK).

 

  • مفتاح إزاحة طور الاتساع (APSK).

 

  • تعديل اتساع التربيع (QAM).

 

ملاحظة: “APSK” هي اختصار لـ “Amplitude and phase-shift keying” و”QAM” هي اختصار لـ “Quadrature Amplitude Modulation”.

 

ملاحظة: “QPSK” هي اختصار لـ “Quadrature phase shift keying” و”PM” هي اختصار لـ “phase Modulation”.

 

مضامين استخراج إشارات الموجة الحاملة من الإشارات المعدلة

 

كما تتعلق بأساليب وأنظمة إرسال واستقبال إشارات التشكيل الانتقالي “TM”، وبأساليب وأنظمة استخراج إشارة الموجة الحاملة من إشارة مشكلة حالية، وتعديل نفس إشارة الموجة الحاملة بإشارة “TM” والجمع بين الإشارة الحالية وإشارة “TM”.

 

بالإضافة إلى ذلك تتعلق بأساليب وأنظمة استقبال إشارة تشكيل تقليدية مجمعة وإشارة “TM” على نفس إشارة الموجة الحاملة وفصل إشارة “TM” عن الإشارة المجمعة، وكما أنّ تطبيقات الكشف الحالي قد تكون قابلة للتطبيق أيضاُ على إرسال واستقبال الإشارات المشكَّلة باستخدام الأنواع التقليدية من التشكيل.

 

كما تتضمن إجراءات للكشف عن التردد المركزي للإشارة الداخلة والإشارة الداخل وبما في ذلك إشارة الناقل المشكَّلة بإشارة تعديل وكشف تردد إشارة ثانية، كما تحديد إشارة الاختلاف بين التردد المركزي لإشارة الدخل وتردد الإشارة الثانية، وتعديل تردد الإشارة الثانية بناءً على إشارة الاختلاف لتوفير إشارة الموجة الحاملة وإخراج إشارة الناقل.

 

وتشمل التطبيقات الأخرى لهذا الجانب الأنظمة والأجهزة وبرامج الكمبيوتر المقابلة التي تم تكوينها لأداء إجراءات الطرق والمشفرة على أجهزة تخزين الكمبيوتر، كما يمكن أن يتضمن هذا التطبيق والتطبيقات الأخرى بشكل اختياري واحداً أو أكثر من الميزات، ويمكن قمع إشارة الناقل في إشارة الدخل ويمكن إنشاء الإشارة الثانية بواسطة مولد إشارة ويمكن أن يكون مولد الإشارة مذبذباً يتم التحكم فيه بالجهد.

 

يمكن أن يتضمن تعديل تردد الإشارة الثانية استخدام إشارة الاختلاف للتحكم في مولد الإشارة، كما يمكن أن تتضمن الطريقة الحد من اتساع إشارة الدخل، ويمكن أن تتضمن الطريقة تحديد اتساع الإشارة الثانية ويمكن أن تتضمن الطريقة تضخيم إشارة الاختلاف

 

يمكن أن يشمل اكتشاف التردد المركزي لإشارة الإدخال ضرب إشارة الإدخال بإشارة ثالثة لإنشاء إشارة رابعة، وتحويل الإشارة الرابعة إلى إشارة جهد تيار مباشر “DC” تمثل التردد المركزي للإشارة المعدلة من خلال دمج الإشارة الرابعة الإشارة، كما يمكن أن يشمل اكتشاف تردد الإشارة الثانية ضرب الإشارة الثانية بإشارة خامسة لإنشاء إشارة سادسة، وتحويل الإشارة السادسة إلى إشارة جهد تيار مباشر “DC” تمثل تردد الإشارة الثانية من خلال دمج الإشارة السادسة.

 

يمكن تجسيد سمة عامة ثانية في جهاز يشتمل على مولد إشارة وكاشف تردد أول وكاشف تردد ثاني متصل كهربائياً بمولد الإشارة وكاشف تردد ثان ودائرة فرق، ودائرة الفرق متصلة كهربائياً بكاشف التردد الأول وكاشف التردد الثاني ومولد الإشارة، كما يتم تكوين كاشف التردد الأول لاكتشاف التردد المركزي لإشارة الإدخال.

 

تم تكوين كاشف التردد الثاني لاكتشاف تردد إشارة خرج لمولد الإشارة، كما تم تكوين دائرة الاختلاف لتحديد إشارة الاختلاف من ناتج كاشف التردد الأول وكاشف التردد الثاني، ولتوفير إشارة الفرق لمولد الإشارة، كما يمكن أن يتضمن هذا التطبيق والتطبيقات الأخرى بشكل اختياري واحداً أو أكثر من يمكن التحكم في تردد إشارة الناتج لمولد الإشارة بواسطة إشارة الاختلاف.

 

يمكن أن يشتمل الجهاز على دائرة تطبيع السعة الأولى متصلة كهربائياً بكاشف التردد الأول ودائرة تطبيع سعة ثانية متصلة كهربائياً بين مولد الإشارة والمدخل الثاني لدائرة الاختلاف، كما يمكن تكوين دائرة تطبيع السعة الأولى لتثبيت اتساع إشارة الإدخال ويمكن أن تكون دائرة تطبيع السعة الثانية لتثبيت اتساع إشارة الناتج لمولد الإشارة.

 

كما يمكن أن تكون دائرة تطبيع السعة الأولى هي المقارنة الأولى ويمكن أن تكون دائرة تطبيع السعة الثانية مقارناً ثانياً، كما يمكن أن يكون مولد الإشارة مذبذباً يتم التحكم فيه بالجهد ويمكن لكاشف التردد الأول إنتاج إشارة تيار مباشر “DC” تمثل تردداً مركزياً لإشارة إدخال مُعدَّلة، كما يمكن لكاشف التردد الثاني إنتاج إشارة تيار مباشر “DC” تمثل تردد إشارة ناتج لمولد الإشارة.

 

  • “DC” هي اختصار لـ “direct current”.

 

  • “TM” هي اختصار لـ “Transitional modulation”.

المصدر
Introduction to Analog and Digital Communications/ Simon HaykinData Communication and Computer NetworkWIRELESS COMMUNICATIONS/ Andreas F. MolischTheory and Problems of Signals and Systems/ Hwei P. Hsu, Ph.D./ JOHN M. SENIOR Optical Fiber Communications Principles and Practice Third Edition

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى