التحويل من الإشارة التماثلية إلى البيانات التماثلية

لإرسال البيانات الرقمية عبر وسيط تماثلي ويجب تحويلها إلى إشارة تمثيلية، كما يمكن أن تكون هناك حالتان وفقاً لتنسيق البيانات من ممر النطاق حيث تُستخدم المرشحات لتصفية وتمرير الترددات ذات الأهمية، وممر النطاق هو نطاق من الترددات يمكنه تمرير المرشح، أمّا التمرير المنخفض هو مرشح يمرر إشارات ترددات منخفضة.

التحويل التماثلي إلى التماثلي – Analog to Analog Conversion:

التحويل من التماثلية إلى التماثلية: هو تمثيل المعلومات التماثلية بإشارة تمثيلية أي إنّها عملية يتم بموجبها تغيير خاصية الموجة الحاملة وفقاً للسعة اللحظية لإشارة التضمين، وهذا التشكيل ضروري بشكل عام عندما تكون قناة ممر النطاق مطلوبة، حيث يكون ممر النطاق هو نطاق من الترددات التي يتم إرسالها من خلال مرشح ممر النطاق وهو مرشح يسمح بترددات معينة لتمرير إشارات منع عند الترددات غير المرغوب فيها.

طرق التحويل التماثلي إلى التماثلي:

1. تعديل السعة – AMPLITUDE MODULATION:

التعديل الذي يتنوع فيه اتساع الموجة الحاملة وفقاً للسعة اللحظية لإشارة التعديل التي تحافظ على الطور والتردد على أنّهما ثابتان، عادةً ما يتم تنفيذ (AM) باستخدام مُضاعِف بسيط لأنّ اتساع إشارة الموجة الحاملة يحتاج إلى تغيير وفقاً لاتساع إشارة التضمين.

عرض النطاق الترددي AM:

ينشئ التعديل عرض نطاق يبلغ ضعف عرض النطاق الترددي للإشارة المعدلة ويغطي نطاقاً متمركزاً على تردد الموجة الحاملة حيث يكون عرض النطاق الترددي = 2fm.

تخصيص النطاق الترددي القياسي لراديو AM:

عادةً ما يكون عرض النطاق الترددي للإشارة الصوتية أي الكلام والموسيقى هو (5 كيلو هرتز)، لذلك تحتاج محطة راديو (AM) إلى عرض نطاق يبلغ (10 كيلو هرتز)، أمّا في ي الواقع تسمح لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) بـ(10 كيلو هرتز) لكل محطة (AM).

يُسمح لمحطات (AM) بترددات الموجات الحاملة في أي مكان بين (530 و1700 كيلو هرتز)، ومع ذلك يجب فصل تردد الموجة الحاملة لكل محطة عن الترددات الموجودة على جانبيها بما لا يقل عن (10 كيلو هرتز) أي عرض نطاق (AM) واحد لتجنب التداخل، فإذا كانت إحدى المحطات تستخدم تردد ناقل يبلغ (1100 كيلو هرتز) فلا يمكن أن يكون تردد الموجة الحاملة للمحطة التالية أقل من (1110 كيلو هرتز).

2. تعديل التردد – FREQUENCY MODULATION:

التعديل الذي يتغير فيه تردد الموجة الحاملة وفقاً للسعة اللحظية لمرحلة حفظ الإشارة والسعة الثابتة، وعادةً ما يتم تنفيذ (FM) باستخدام مذبذب يتم التحكم فيه بالجهد كما هو الحال مع (FSK) حبث يتغير تردد المذبذب وفقاً لجهد الدخل وهو سعة إشارة التعديل.

عرض النطاق الترددي FM:

• عرض النطاق لإشارة تشكيل التردد يختلف مع كل من الانحراف وتضمين التردد، أمّا في حالة تعديل التردد (Mf 0.5) أي إشارة واسعة النطاق (F_m).
  
• بالنسبة لإشارة (F_m) ذات النطاق الضيق حيث يكون عرض النطاق المطلوب هو ضعف الحد الأقصى لتردد التضمين، ولكن بالنسبة لإشارة (F_m) ذات النطاق الواسع، فإنّه يمكن أن يكون عرض النطاق المطلوب أكبر بكثير، مع انتشار النطاقات الجانبية القابلة للاكتشاف عبر كميات كبيرة من طيف التردد.
  

تخصيص النطاق الترددي القياسي لراديو FM:

يبلغ عرض النطاق الترددي للإشارة الصوتية أي الكلام والموسيقى التي يتم بثها في ستيريو (15 كيلو هرتز) تقريباً، كما تسمح لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) بـ(200 كيلو هرتز) لكل محطة، وهذا يعني (β = 4) مع بعض رباط الحراسة الإضافي، كما يسمح لمحطات (FM) بترددات الموجات الحاملة في أي مكان بين (88 و108 ميجا هرتز) حيث يجب فصل المحطات بمقدار (200 كيلو هرتز) على الأقل للحفاظ على عرض النطاق الترددي الخاص بهم من التداخل.

وبهدف خلق المزيد من الخصوصية، تتطلب لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) أنّه في منطقة معينة يمكن استخدام تخصيصات النطاق الترددي البديل فقط، حيث تبقى المحطات الأخرى غير مستخدمة لمنع أي احتمال لتداخل محطتين مع بعضهما البعض، وبالنظر إلى النطاق من (88 إلى 108 ميجاهرتز) فإنّه يوجد 100 عرض نطاق (PM) محتمل في منطقة ما، كما يمكن أن يعمل 50 منها في أي وقت.

3. تعديل المرحلة – Phase Modulation:

التعديل الذي تتنوع فيه طور الموجة الحاملة وفقاً للسعة اللحظية للإشارة المعدلة مع الحفاظ على السعة والتردد ثابتين، كما يُعد تضمين المرحلة مشابهاً عملياً لتعديل التردد ولكن في تردد تعديل الطور لإشارة الموجة الحاملة لا يزداد حيث يتم تنفيذه عادةً باستخدام مذبذب يتم التحكم فيه بالجهد مع أحد المشتقات، كما يتغير تردد المذبذب وفقاً لمشتق جهد الدخل وهو سعة إشارة التعديل.

عادةً ما يتم تنفيذ (PM) باستخدام مذبذب يتم التحكم فيه بالجهد مع أحد المشتقات حيث يتغير تردد المذبذب وفقاً لمشتق جهد الداخل وهو سعة إشارة التعديل.

عرض النطاق الترددي PM:

• بالنسبة لإشارات السعة الصغيرة، فإنّ (PM) تشبه تعديل الاتساع (AM) وتعرض مضاعفة مؤسفة لعرض النطاق الأساسي وضعف الكفاءة.
  
• بالنسبة لإشارة جيبية كبيرة واحدة، فإنّ (PM) تشبه (FM) وعرض النطاق الترددي الخاص بها تقريباً هو 2*(h +1) حيث (h) تساوي مؤشر التعديل.
  

يتيح لنا التعديل إرسال إشارة عبر نطاق تردد ممر النطاق وإذا حصلت كل إشارة على نطاق تردد خاص بها، فيمكننا عندئذٍ إرسال إشارات متعددة في وقت واحد عبر قناة واحدة وكل ذلك باستخدام نطاقات تردد مختلفة.

مثال على ذلك الراديو، حيث تخصص الحكومة نطاقاً ترددياً ضيقاً لكل محطة إذاعية حيث تكون الإشارة التماثلية التي تنتجها كل محطة هي إشارة تمرير منخفض وتكون كلها في نفس النطاق، ولتكون قادراً على الاستماع إلى محطات مختلفة، يجب تحويل إشارات المرور المنخفض كل منها إلى نطاق مختلف.

مزايا الاتصال التماثلي:

• أقل تسامح من مصطلح الضوضاء.
  
• المرونة مع عرض النطاق الترددي.
  
• يمكنك تصحيح المكونات المعيبة بسهولة.
  
• سهل التلاعب باستخدام التشكيلات الحسابية والحساب.
  
• عمر كبير.
  
• تبعيات الطقس المحيط منخفضة.
  
• من السهل التعامل مع المسارات غير المكلفة والحساسة.
  
• أقل حساسية من حيث التسامح الكهربائي.
  

سلبيات الاتصال التماثلي:

• مطلوب جهاز استقبال وجهاز إرسال مثاليين لسيناريو اتصال محدد حيث إذا انتقلت إلى نظام جديد وأردت تغيير الإشارة التماثلية، فأنت بحاجة إلى ضبط كل من جهاز الاستقبال وجهاز الإرسال أو تغييرهما.
  
• لا يوجد أمن لنقل البيانات.
  
• لا يمكن حفظها وإرسالها في حالة الطوارئ.
  

الإشارات التناظرية: هي إشارات العالم الحقيقي مثل “إشارة الصوت” حيث لا يمكنك توقع انقطاع في العالم الحقيقي، في حين أنّ المعالجة أرخص بكثير في العالم الرقمي، إلّا أنّ الاختلاف الحاد الآخر هو أنّه في التماثلية يتم تضخيم الضوضاء مع زيادة عدد المراحل، بينما يتم تقليلها في الرقمية.

طرق أخرى للتحويل من الإشارة التماثلية إلى البيانات التماثلية:

1. نظراً لأنّ المعالجة أسهل بكثير وأرخص في المجال الرقمي، فمن المنطقي تحويل الإدخال التماثلي إلى رقمي ومعالجته في النطاق الرقمي ثم التحويل مرة أخرى إلى التماثلي، لأنّنا نريد مرة أخرى أن تكون مخرجاتنا في نطاق مستمر.
   
2. لنفترض أنّنا نريد تضخيم إشارة صوتية، فعادةً ما تكون الإشارة الصوتية موجة متغيرة الضغط وموجة العالم الحقيقي أي مستمرة، أمّا تقوم بتحويله أولاً إلى شكل موجة جهد كهربائي باستخدام محول الطاقة ويكون شكل الموجة هذا مستمر أيضاً.
   

تضخيم شكل الموجة الزمنية المستمرة مباشرة ثم إعادة تحويلها إلى الصوت باستخدام مكبر الصوت حيث يتم
تحويل شكل موجة الوقت المستمر إلى رقمي ثم العمل على معالجة الرقمية ثم إعادة تحويلها إلى تمثيلي ثم استخدم مكبر الصوت لتحويل شكل الموجة الكهربائية إلى إشارة صوتية مرة أخرى.