اقرأ في هذا المقال
- ما هي الإشارة الكهربائية في الاتصالات Electrical Signal؟
- أنواع الاتصالات الكهربائية
- أساسيات الاتصالات الكهربائية
- المعدات الطرفية في الاتصالات الكهربائية
الاتصال هو الذي يتم فيه إرسال أي نوع من المعلومات أي الكلام أو الأبجدية الرقمية أو المرئية أو أي نوع آخر من خلال إشارات كهربائية تُرسل عبر الأسلاك أو عن طريق إشارات الراديو، واعتماداً على الوسائل المستخدمة لنقل الإشارات أو حملها يمكن تصنيفها على أنّها اتصالات سلكية أو لاسلكية، وغالباً ما تُستخدم الاتصالات السلكية في العديد من الأنظمة جنباً إلى جنب مع أشكال مختلفة من الاتصالات الراديوية ومع اتصالات الترحيل الراديوي والاتصال عبر الأقمار الصناعية.
ما هي الإشارة الكهربائية في الاتصالات Electrical Signal؟
الإشارة “Electrical Signal”: هي تيار كهرومغناطيسي أو كهربائي ينقل البيانات من نظام أو شبكة إلى أخرى، وفي الإلكترونيات غالباً ما تكون الإشارة عبارة عن جهد متغير بمرور الوقت وهو أيضاً موجة كهرومغناطيسية تحمل المعلومات، وعلى الرغم من أنّها يمكن أن تتخذ أشكالاً أخرى مثل التيار، وهناك نوعان رئيسيان من الإشارات المستخدمة في الإلكترونيات وهي الإشارات التماثلية والرقمية.
خواص الإشارات الكهربائية هي الجهد أو التيار الذي ينقل المعلومات، وعادةً ما يعني الجهد، كما يمكن استخدام المصطلح لأي جهد أو تيار في الدائرة.
أنواع الاتصالات الكهربائية:
اعتماداً على طبيعة المعلومات التي يتم إرسالها يمكن تقسيم الاتصالات الكهربائية إلى الأنواع الأساسية التالية:
- الاتصال الهاتفي، والذي يوفر المحادثات الهاتفية بين الأشخاص.
- الاتصالات البرقية المصممة لنقل الرسائل الأبجدية الرقمية أو البرقيات.
- اتصال الفاكس الذي ينقل معلومات رسومية، مثل الصور الثابتة للنصوص والجداول والرسومات والمخططات والرسوم البيانية والصور.
- نقل البيانات أي نقل المعلومات المقدمة بطريقة رسمية كرموز أو وظائف مستمرة للمعالجة بواسطة الكمبيوتر أو نقل المعلومات التي تمت معالجتها مسبقاً.
- الاتصالات الهاتفية المرئية تستخدم في الإرسال المتزامن للمعلومات الصوتية والمرئية، كما تُستخدم الوسائل التقنية للاتصالات الكهربائية أيضاً في البث السلكي والبث الإذاعي والبث التلفزيوني.
أساسيات الاتصالات الكهربائية:
يتطلب إنشاء اتصال كهربائي بين مصدر المعلومات أي المرسل ومستقبل المعلومات أي المتلقي معدات طرفية، مثل أجهزة الإرسال والاستقبال وقناة اتصالات مكونة من واحد أو أكثر من أنظمة الإرسال المتصلة بالتسلسل، وعندما يكون هناك العديد من محطات الإرسال والاستقبال ويجب توفير جميع التوصيلات المزدوجة الممكنة بين المطاريف، يتم استخدام نظام من أجهزة التبديل ويتكون من محطة ومراكز تحويل واحدة أو أكثر.
نظراً لأنّ البيانات التسلسلية تحتاج إرسال جميع بتات البيانات عبر نفس قناة الأسلاك من جهاز الإرسال إلى جهاز الاستقبال، فإنّها تتطلب إشارة عالية التردد محتملة على شبكة أسلاك الشبكة، كما يقوم محول “A / D” الذي يكون على جانب جهاز الإرسال بتوليد ناتج جديد كل ثانية، وهذا يجعل 8 بت في الثانية من البيانات التي يتم إرسالها إلى جهاز الاستقبال.
تبدأ ترددات شبكة البيانات التسلسلية في الدخول إلى النطاق الراديوي، وتبدأ الأسلاك المستعملة في العمل كهوائيات وأزواج من الأسلاك كخطوط نقل، مع كل المراوغات المرتبطة بها بسبب التفاعلات الاستقرائية والسعة، والبيانات التي تتم معالجتها في اتصال شبكة تسلسلي هي بيانات موجات مربعة والتي تكون ثنائية من المعلومات.
أولاً: عرض النطاق الترددي:
في الاتصال التسلسلي يكون عرض النطاق الترددي نتاج حجم البيانات أي بتات ثنائية لكل “كلمة” مرسلة وسرعة البيانات “الكلمات” في الثانية، والمقياس القياسي لعرض النطاق الترددي للشبكة هو بت في الثانية أو بت في الثانية.
وحدة قديمة من النطاق الترددي تُعرف باسم الباود تُعادل أحياناً بشكل خاطئ بتات في الثانية، ولكنّها في الواقع هي مقياس تغيرات مستوى الإشارة في الثانية، كما تُستخدم العديد من معايير الشبكات التسلسلية تغييرات متعددة في الجهد أو المستوى الحالي لتمثيل بت واحد، وبالتالي فإنّ “bps” و”baud” لهذه التطبيقات غير متكافئين.
ثانياً: طريقة الجهد التفاضلي:
البديل القوي لطريقة الإشارة الأرضية الشائعة هو طريقة الجهد التفاضلي، حيث يتم تمثيل كل بت باختلاف الجهد بين زوج من الأسلاك المعزولة عن الأرض، وبدلاً من الجهد بين سلك واحد وأرض مشتركة كما يعمل على الحد من التأثيرات السعوية والاستقرائية المطبقة على كل إشارة، والميل إلى تلف الإشارات بسبب التداخل الكهربائي الخارجي، وبالتالي تحسين المسافة العملية للشبكة التسلسلية بشكل كبير.
تمثل رموز مكبر الصوت المثلث مضخمات تفاضلية والتي تنتج إشارة جهد بين سلكين وليس أحدهما مشترك كهربائياً مع الأرض، وبعد التخلص من أي علاقة بين إشارة الجهد والأرض، فإنّ السعة الكبيرة الوحيدة المطبقة على جهد الإشارة هي تلك المتوفرة بين سلكي الإشارة، كما تكون السعة بين سلك الإشارة والموصل الأرضي أقل تأثيراً بكثير؛ لأنّ المسار السعوي بين سلكي الإشارة عبر اتصال أرضي عبارة عن سعتين متسلسلتين.
دائماً ما تكون قيم السعة التسلسلية أقل من أي من السعات الفردية، وعلاوةً على ذلك سيتم الابتعاد عن أي جهد “ضوضاء” محرض بين أسلاك الإشارة والأرض من خلال مصدر خارجي؛ لأنّه من المحتمل أن يتم تحفيز جهد الضوضاء على كلا أسلاك الإشارة على قدم المساواة، ولا يستجيب مضخم الاستقبال إلّا للجهد التفاضلي بين سلكا الإشارة، بدلاً من الجهد بين أي منهما والأرض.
كانت تقنية تعديل التردد “FM” تُستخدم في الشبكات الرقمية أكثر من استعمال تعديل الاتساع “AM” وباستثناء مفتاح تحويل التردد “FSK“، وباستخدام “FSK” البسيط تُستخدم موجات جيبية بترددين مختلفين لتمثيل الحالتين الثنائيتين “1” و”0″.
ونظراً للمشكلات العملية المتمثلة في جعل الموجات الجيبية منخفضة أو عالية التردد تبدأ وتنتهي عند نقاط التقاطع الصفرية لأي تركيبة معينة من “0” و”1″، يتم أحياناً استخدام تباين “FSK” يسمى الطور المستمر، حيث يمثل التردد المنخفض أو العالي حالة ثنائية واحدة ويمثل الجمع بين التردد العالي أو المنخفض الحالة الأخرى.
- “A / D” هي اختصار لـ “Analog to Digital Converter”.
- “AM” هي اختصار لـ “Amplitude Modulation”.
- “FM” هي اختصار لـ “Frequency Modulation”.
- “FSK” هي اختصار لـ “Frequency Shift Keying”.
المعدات الطرفية في الاتصالات الكهربائية:
تقوم معدات الإرسال الطرفية بتحويل الإشارة في شكلها الأصلي أي أصوات الكلام والرموز في نص البرقية والرموز المسجلة في شكل مشفر على شريط مثقوب، أو أي ناقل معلومات آخر وصور الأشياء إلى إشارة كهربائية، وفي الاتصالات الهاتفية والبث الإذاعي يتم استخدام ميكروفون للتحويل الكهربائي الصوتي.
في اتصالات التلغراف يتم تحويل مجموعات الرموز المشفرة في نصوص التلغراف إلى سلسلة من النبضات الكهربائية، إمّا بشكل مباشر عند استخدام برقية بدء وإيقاف أو عن طريق تسجيل الرموز مسبقاً على شريط مثقوب أي عند استخدام جهاز إرسال تلغراف.
وفي اتصال الفاكس يتم تحويل الكثافة المتغيرة للتدفق الضوئي المنعكس من الأصل إلى نبضات كهربائية بواسطة جهاز الفاكس، كما يتم تحويل المعلومات حول السطوع المتغير لأي كائن سيتم نقل صورته عن طريق الاتصال التليفزيوني إلى إشارة فيديو بواسطة كاميرا تلفاز.
تُستخدم المعدات الطرفية المستقبلة لتقديم الإشارات الكهربائية المستقبلة في شكل ما يمكن لمتلقي المعلومات استخدامه، كما تحتوي العديد من أنواع المعدات الطرفية على أجهزة إرسال واستقبال، وذلك في المقام الأول عندما يكون هناك تبادل للمعلومات في اتجاهين أي عادةً مزدوج الاتجاه.
فعلى سبيل المثال عادةً ما يحتوي جهاز الهاتف على ميكروفون وسماعة أذن مدمجة في وحدة هيكلية واحدة أو سماعة هاتف، وفي البث الإذاعي والتلفزيوني يتم فصل المعدات الطرفية للإرسال عن معدات الاستقبال، ويتم استقبال الإشارات من مجموعة واحدة من معدات الإرسال عن طريق العديد من أجهزة استقبال الراديو والتلفاز.
