التوهين في الاتصالات Attenuation in communications

يعني التوهين “تقليل” الشيء الذي يتم تخفيفه، ويمكن أن يعني تخفيف إشارة كهربائية أنّ فعل التوهين يحسن أو يعزز الإشارة المطلوبة عن طريق تقليل الجزء غير المرغوب فيه، ومع ذلك فإنّ توهين الإشارة لا يعني تعزيز أو زيادة قوة الإشارة.

ما هو التوهين في الاتصالات Attenuation in communications؟

التوهين “Attenuation”: هو مصطلح في الاتصالات يشير إلى انخفاض في قوة الإشارة، ويحدث عادة أثناء إرسال الإشارات التماثلية أو الرقمية عبر مسافات طويلة، كما يحدث مع أي نوع من الإشارات، سواء كانت رقمية أو تمثيلية، وعادة ما يتم التعبير عن مداه بوحدات تسمى ديسيبل.

أسباب حدوث تقليل الإشارة Attenuation في الاتصالات:

يتصل التوهين (تقليل الإشارة) في كل من التوصيلات السلكية والإرسال اللاسلكي، كما تتوفر العديد من أوضاع التوهين في دوائر الاتصالات والشبكات الرقمية، كما يمكن أن يحدث التوهين المتأصل بسبب عدد من مشكلات الإشارة بما في ذلك:

أولاً: وسيط الإرسال:

تؤدي جميع الإشارات الكهربائية المرسلة عبر الموصلات الكهربائية في وجود مجال كهرومغناطيسي حول ناقل الحركة، كما يتسبب هذا الحقل في فقد الطاقة أسفل الكابل ويزداد سوءاً اعتماداً على تردد وطول تشغيل الكابل، وخسائر بسبب الحديث المتبادل من الكابلات المجاورة في إضعاف الكابلات النحاسية أو الكابلات المعدنية الموصلة الأخرى.

ثانياً: الموصلات:

يمكن أن ينتج التوهين عندما تنتقل الإشارة من خلال وسائط موصلة متنوعة “Connectors” وأسطح موصل زوجية.

ثالثاً: الضوضاء:

قد تتداخل الضوضاء الإضافية على الشبكات، مثل ترددات الراديو والتيارات الكهربائية وتسرب الأسلاك، مع الإشارة وتسبب التوهين، حيث كلما زادت الضوضاء لديك زاد التوهين الذي تشعر به.

رابعاً: محيط جسدي:

قد تؤدي البيئة المادية مثل درجة الحرارة وحواجز الجدار وتركيب الأسلاك بشكل غير صحيح إلى تشويه الإرسال.

خامساً: مسافة التنقل:

يجب أن تنتقل عمليات الإرسال الإضافية من موقعها الحالي، مثل منزلك أو مكان عملك إلى مكتب مركزي “C / O” موقع مزود الاتصال الخاص بك، حيث كلما زادت الضوضاء التي تتعرض لها على طول الطريق.

أنواع التوهين في الاتصالات:

• يمكن أن يحدث التوهين المتعمد على استعمال التحكم في مستوى الصوت لتقليل مستوى الصوت في الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية.

• يُعد التوهين التلقائي ميزة شائعة في أجهزة التلفاز وغيرها من أجهزة الصوت لمنع تشويه الصوت عن طريق استشعار المستوى التلقائي الذي يؤدي إلى تشغيل دوائر التوهين.

• يرتبط التوهين البيئي بخسارة طاقة الإشارة نتيجة طريقة النقل، سواء كان ذلك لاسلكياً أو سلكياً أو من خلال الألياف الضوئية.

أساسيات Attenuation في الاتصالات:

أولاً: معدلات التوهين في الألياف مقابل النحاس:

• قد يحدث توهين لأي نوع من الإشارات سواء كانت نحاسية أو ألياف أو قمر صناعي أو “LTE” أو حتى موجات الراديو، حيث عندما يتعلق الأمر بوصلات الألياف والنحاس، فإنّ الألياف تتفوق كثيراً على البدائل.

• تنتقل إشارات الألياف على أطوال موجية عالية التردد من الضوء معزولة بأنابيب زجاجية، ونظراً لأنّ الضوء مقاوم لمصادر الضوضاء مثل الكهرباء وترددات الراديو، فإنّ وصلات الألياف لها معدل توهين منخفض جداً.

• نظراً لأنّ الإشارات النحاسية تتكون من ترددات كهربائية عرضة للضوضاء، فإنّها تتأثر بالمحيط المادي أكثر من الألياف، كما قد يؤثر أي شيء من درجة الحرارة إلى التثبيت غير الصحيح، وهذه الأشياء ليست متوسط “​​DIY” الخاص بك على الخط النحاسي ويزيد من معدل التوهين.

ملاحظة: “LTE” هي اختصار لـ “Long Term Evolution”.

ثانياً: الحد الأدنى للتوهين Attenuation:

يُعد التوهين هو فقدان قوة الإشارة المقاسة بالديسيبل الذي يقلل من السرعة القصوى المتاحة للاتصال بسبب الحاجة إلى عمليات إرسال متعددة متكررة، كما يعتمد المستوى الذي تواجهه وتأثيره على عملك وعلى المسافة بينك وبين مركز الإشارة، حيث كلما زادت المسافة قلت سرعة الاتصال المتاحة لديك.

ما هو التوهين في إرسال الإشارات الإلكترونية؟

التوهين في إرسال الإشارات الإلكترونية: هو فقدان قوة الإشارة المقاسة بالديسيبل، فعلى سبيل المثال يمكن أن تتشوه الإشارات المرسلة من برج خلوي إلى هاتفك بسبب زيادة التوهين أثناء السير حول زاوية أحد المباني، ويمكن تخفيف أو تقليل قوة الإشارة اللاسلكية بسبب الضوضاء والحواجز المادية والمسافات الطويلة.

مع زيادة توهين الإشارة، يتناقص الإرسال الكامل للإشارة، كما تتأثر معدلات التوهين في الكابلات بمصادر الضوضاء الخارجية عند الترددات التي تخترق الإشارة التي يحملها الكابل، حيث تُعتبر كابلات الألياف الضوئية ممتازة في الإرسال بمعدلات توهين منخفضة؛ لأنها تنقل إشارات على شكل موجات ضوئية قبل تغييرها مرة أخرى إلى إشارات إلكترونية على الطرف المستقبل.

التوهين هو عكس التضخيم، حيث إذا قمت بخفض مستوى الصوت في الراديو الخاص بك، فهذا يقلل من تضخيم الإشارة وليس تخفيها، كما قد يتم إضعاف نفس الإشارة بواسطة مرشح يزيل جميع الإشارات غير المرغوب فيها فوق تردد معين، حيث يسمح مرشح التمرير المنخفض لجميع الإشارات منخفضة التردد بالمرور عبر الفلتر ويضعف الإشارات فوق مستوى توهين نطاق توقف المرشح.

يرتبط التوهين بـ “فقدان الإدراج” وغالباً ما يوجد في أوراق البيانات، ومع ذلك، فإنّ فقدان الإدخال هو على وجه التحديد طاقة الإشارة التي يتم فقدها عند إدخال جهاز في الدائرة، وتوهين الإشارات الكهربائية له صيغة:

التوهين (ديسيبل) = 10log (P I / P O)

حيث أنّ “P I” هي طاقة الإدخال و”P O” هي طاقة النواتج، و”P I” هي الطاقة المطبقة في أحد طرفي الكابل، بينما “P O” هي القوة الكهربائية في نهاية الكابل.

ما هو المخفف في توهين الإشارة؟

المخفف: هو دائرة سلبية أو نشطة يمكن أن تخفف الإشارة، حيث غالباً ما يكون النوع الخامل مجرد مقسم مقاوم، ولكن يمكن أيضاً أن يتبعه مخزن مؤقت، وهو نوع من المرجع أمبير.

يمكن أن يكون النوع النشط منه عبارة عن مخفف “op amp” معكوس أو أمبير تفاضلي كامل، كما يجب أن يتطابق المخفف مع ممانعات المصدر والحمل بالإضافة إلى التوهين المطلوب، كما يوجد عدد قليل من الآلات الحاسبة المخففة عبر الإنترنت لمخففات “T” و”Pi”، وإلى جانب المخففات “T” و”Pi”، تم وضع أنواع أخرى من المخففات السلبية الثابتة في تكوينات “L” و”H” و”O”، حيث تشمل أنواع الموهن الأخرى المتغيرة باستمرار والقابلة للبرمجة وتمرير التيار المستمر وحجب التيار المستمر والدليل الموجي والمُوهِنات البصرية.

يمكن أن يصبح تصميم المخفف معقداً إذا لم تكن الممانعة هي نفسها بالفعل بين جانبي الإدخال والإخراج، حيث سيتم وضع المخفف؛ لأنّ موازنة الممانعة ستكون ضرورية، ويمكن أن يختلف الأداء لذا قد تحتاج مقايضات التصميم إلى التوفيق في نطاق تردد المخفف وسرعة التبديل والخطية وفقدان الإدراج والصلابة.

إنّ التوهين يعتبر علماً لنفسه تقريباً في الإلكترونيات وحدها، حيث توسعت المخففات من دائرة توصيل بسيطة مصنوعة من خواص إلى شرائح متكاملة توفر توهيناً رقمياً قابلاً للضبط التدريجي، والتوهين هو أيضاً مصطلح تحديد بالمثل المستخدمة في الطب والفيزياء والصوتيات والألياف الضوئية والطاقة النووية وعلم المواد وعلم الأحياء وعلم الزلازل والأشعة والعديد من التخصصات الأخرى.