التضمين في الاتصالات - Modulation

التواصل: هو عامل الجذب الأساسي للبشرية لأنّه يعطي معرفة بما يجري حولنا، وفي حياتنا اليومية نتواصل مع العديد من الأشخاص ونستخدم وسائل الترفيه التي تعمل كمصدر للتواصل وتشمل الاتصالات الإلكترونية كالتلفزيون والراديو والإنترنت، وعندما نريد إرسال إشارة من مكان إلى آخر فإنّه يتعين علينا تقوية الإشارة وذلك بعد الخضوع لعملية التقوية تنتقل الإشارة إلى مسافة طويلة ويسمّى هذا بالتعديل.

الاتصال ليس سوى عملية تبادل أي اتصال ثنائي الاتجاه أو تمرير أي اتصال ذو اتجاه واحد من شخص إلى آخر، بل يتكون نظام الاتصال الإلكتروني الأساسي من هذه المكونات: المرسل والمستقبل وقناة الاتصال.

ما هو التضمين – Modulation؟

التضمين (Modulation): هي تقنية التأثير على المعلومات سوء من صوت أو موسيقى أو صورة أو بيانات على موجة حاملة للتردد اللاسلكي عن طريق تغيير خاصية واحدة أو أكثر من خصائص الموجة وفقاً لإشارة الحاملة وهناك أشكال مختلفة من التضمين كل منها مصمم لتغيير خاصية معينة للموجة الحاملة أي هي عملية تركيب إشارة منخفضة التردد على إشارة حاملة عالية التردد.

أنواع التضمين – Types of Modulation:

• تعديل السعة (Amplitude Modulation).
  
• تعديل التردد (Frequency Modulation).
  
• تعديل المرحلة (Phase Modulation).
  

الهدف من التضمين – Modulation:

1. حجم الهوائيات – Size of the Antennae:

عندما يحدث الإرسال على مساحة خالية، تنشر الهوائيات الإشارة إلى الخارج ويستقبلها المستقبل ومن أجل العمل بكفاءة يجب أن تكون الهوائيات في حدود حجم الطول الموجي للإشارة المرسلة.

2. الاتصالات اللاسلكية – Wireless Communication:

باستخدام التضمين لنقل الإشارات عبر المكان إلى مسافات طويلة، أصبح عدم الحاجة إلى الأسلاك في أنظمة الاتصالات حيث ساعدت تقنية التضمين البشر على استخدام الأجهزة اللاسلكية بشكل كبير في حياتهم، ولم يعد من الضروري أن تظل الهواتف موصولة بالحائط حيث أدت جميع مزايا التضمين إلى رفع مستويات معيشتنا بشكل كبير.

3. التداخل من الإشارات الأخرى – Interference from other signals:

عندما يقوم الأشخاص بإرسال إشارة النطاق الأساسي كما هي إلى جهاز استقبال على سبيل المثال من الهاتف المحمول إلى هاتف آخر، سيكون هناك آلاف الأشخاص في المدينة يستخدمون هواتفهم المحمولة ولا توجد طريقة للتمييز بين هذه الإشارات، وسوف تتداخل مع بعضها البعض ممّا يؤدي إلى الكثير من الضوضاء في النظام وإخراج سيئ للغاية، باستخدام موجة حاملة ذات ترددات عالية وتخصيص نطاق من الترددات لكل رسالة فيصبح لا يوجد خلط بين الإشارات والإشارات المستقبلة مثالية تماماً.

مزايا التضمين – Advantages of Modulation:

• يتم تقليل حجم الهوائي.
  
• لا يحدث خلط للإشارة.
  
• يزيد نطاق الاتصال.
  
• تحدث مضاعفة الإشارات.
  
• يسمح بإجراء تعديلات في النطاق الترددي.
  
• تتحسن جودة الاستقبال.
  

ما هو تضمين الإشارة – Signal Modulation؟

تضمين الإشارة (Signal Modulation): هو إرسال إشارة تحمل الرسالة عبر مسافة وذلك بمساعدة إشارة عالية التردد، بحيث لا ينبغي أن تؤثر على الخصائص الأصلية لإشارة الرسالة، ولكي تنشئ اتصالاً موثوقاً به.

خصائص إشارة الرسالة إذا تم تغييرها، تتغير أيضاً الرسالة الواردة فيها ولا بد من الاهتمام بإشارة الرسالة، ويمكن أن تنتقل الإشارة عالية التردد لمسافة أطول دون أن تتأثر بالاضطرابات الخارجية، لأنّنا نأخذ المساعدة من الإشارة عالية التردد والتي تسمّى إشارة الناقل لنقل الإشارة.

أنواع الإشارات في عملية التعديل:

1. الرسالة المعدلة:

الإشارة المعدلة: هي الإشارة التي تحتوي على رسالة ليتم إرسالها كإشارة رسالة وإنها إشارة النطاق الأساسي التي يجب أن تخضع لعملية التعديل ليتم إرسالها.

2. إشارة الناقل:

إشارة الناقل: هي الإشارة عالية التردد التي لها مرحلة وتردد وسعة معينة ولكنها لا تحتوي على معلومات أي إنها إشارة فارغة ويتم استخدامها فقط لنقل الإشارة إلى جهاز الاستقبال بعد التعديل.

3. إشارة المعدلة الناتجة:

الإشارة المعدلة الناتجة: هي الإشارة الناتجة بعد عملية التشكيل بالإشارة المعدلة، وهذه الإشارة هي مزيج من إشارة التعديل وإشارة الموجة الحاملة.

التضمين الرقمي – Digital Modulation:

للحصول على اتصال بجودة أفضل وكفاءة يتم استخدام تقنية التضمين الرقمي حيث تشمل المزايا الرئيسية للتضمين الرقمي على التضمين التمثيلي عرض النطاق الترددي المتاح ومناعة عالية للضوضاء والقدرة المسموح بها، في التتضمين الرقمي يتم تحويل إشارة الرسالة من رسالة تمثيلية إلى رقمية ثم يتم تشكيلها باستخدام موجة حاملة.

يتم تشغيل وإيقاف الموجة الحاملة لإنشاء نبضات بحيث يتم تعديل الإشارة، وعلى غرار التناظرية في هذا النظام يتم تحديد نوع التضمين الرقمي من خلال اختلاف معلومات الموجة الحاملة مثل السعة والطور والتردد.

التضمين التماثلي – Analog Modulation:

في التضمين التماثلي يتم استخدام الإشارة الماثلية (إشارة جيبية) كإشارة حاملة تعدل إشارة الرسالة أو إشارة البيانات حيث يمكن تغيير ثلاثة معلومات للحصول على تعديل وهي السعة والتردد والطور.