الحامل المفرد ذو النطاق الجانبي المكبوت - SSBSC

يستخدم تشكيل النطاق الجانبي الأحادي على نطاق واسع في الجزء (HF) أو جزء الموجة القصيرة من الطيف الراديوي للاتصالات الراديوية ثنائية الاتجاه، وهناك العديد من المستخدمين لتعديل النطاق الجانبي الفردي كما يستخدم العديد من المستخدمين الذين يحتاجون إلى اتصال لاسلكي ثنائي الاتجاه نطاقاً جانبياً واحداً ويتراوحون بين التطبيقات البحرية، وعموماً عمليات الإرسال من نقطة إلى نقطة عالية التردد والهواة العسكرية وكذلك هواة الراديو.

ما هو تضمين – SSBSC؟

تضمين (Single Sideband Suppressed Carrier): هي عملية قمع أحد النطاقات الجانبية جنباً إلى جنب مع الناقل وإرسال نطاق جانبي واحد.

يتم قمع الحامل والنطاق الجانبي السفلي، وبالتالي يتم استخدام النطاق الجانبي العلوي للإرسال وبالمثل يمكن قمع الحامل والنطاق الجانبي العلوي أثناء إرسال النطاق الجانبي السفلي حيث يتمتع نظام (SSBSC) الذي ينقل نطاقاً جانبياً واحداً بقدرة عالية، كما يتم استخدام الطاقة المخصصة لكل من الناقل والنطاق الجانبي الآخر في إرسال هذا النطاق الجانبي الفردي.

نظراً لأنّ الموجة المشكّلة (SSBSC) تحتوي على نطاق جانبي واحد فقط، فإنّ عرض النطاق الخاص بها هو نصف عرض النطاق للموجة المشكلة (DSBSC).

يحتوي نظام (SSBSC) الذي ينقل نطاقاً جانبياً واحداً على طاقة عالية مقارنةً بقدرة امتلاكه في كلا النطاقين الجانبيين؛ لأنّ الطاقة المخصصة لكل من الناقل والنطاق الجانبي الآخر تستخدم في إرسال هذا النطاق الجانبي الفردي.

مزايا تضمين – SSBSC:

• عرض النطاق أو مساحة الطيف المشغولة أقل من موجات (AM وDSBSC).
  
• يسمح بإرسال عدد أكبر من الإشارات.
  
• يقوم حفظ الطاقة.
  
• يقوم بإرسال إشارة عالية الطاقة.
  
• يوجد قدر أقل من الضوضاء.
  
• يمكن حدوث تلاشي الإشارة.
  

عيوب تضمين – SSBSC:

• يعتبر توليد واكتشاف موجة (SSBSC) عملية معقدة.
  
• تتأثر جودة الإشارة ما لم يكن لجهاز الإرسال والاستقبال (SSB) ثبات تردد ممتاز.
  

تطبيقات تضمين – SSBSC:

• لمتطلبات توفير الطاقة ومتطلبات النطاق الترددي المنخفض.
  
• يتم استخدامها في الاتصالات المتنقلة البرية والجوية والبحرية.
  
• تُستخدم في الاتصالات من نقطة إلى نقطة.
  
• تُستخدم في الاتصالات اللاسلكية.
  
• تُستخدم في التلفاز والقياس عن بعد واتصالات الرادار.
  
• تُستخدم في الاتصالات العسكرية، مثل راديو الهواة.
  

مغيرات تضمين – SSBSC:

يمكننا توليد موجة (SSBSC) باستخدام الطريقتين التاليتين:

1. طريقة تمييز التردد – Frequency discrimination method:

في هذه الطريقة، يتم توليد موجة (DSBSC) بمساعدة مُعدِّل المنتج وبعد ذلك يتم تطبيق موجة (DSBSC) هذه كمدخل لمرشح تمرير النطاق حيث ينتج مرشح تمرير النطاق هذا ناتجاً وهو موجة (SSBSC)، كما يتم تحديد نطاق تردد مرشح تمرير النطاق كطيف لموجة (SSBSC) المرغوبة، وهذا يعني أنّ مرشح تمرير النطاق يمكن ضبطه إمّا على النطاق الجانبي العلوي أو ترددات النطاق الجانبي السفلي للحصول على موجة (SSBSC) ذات النطاق الجانبي العلوي أو النطاق الجانبي السفلي.

2. طريقة تمييز المرحلة – Phase discrimination method:

تقوم هذه الطريقة على استخدام اثنين من مغيري المنتج ومغيري طور (−90 درجة) ومذبذب محلي واحد، كما ينتج معدل المنتج مخرجات وهي نتاج مدخلين حيث ينتج ناقل الطور (−90 درجة) مخرجات ذات تأخر طور (قدره 90 درجة) فيما يتعلق بالمدخلات حيث يُستخدم المذبذب المحلي لتوليد إشارة الموجة الحاملة، كما تنتج الكتلة ناتجاً وهو إمّا مجموع مدخلين أو اختلاف مدخلين بناءً على قطبية المدخلات.

يتم تطبيق إشارة التعديل ((A_m cos (2πfmt) وإشارة الموجة الحاملة ((A_c cos (2πfct) مباشرة كمدخلات لمعدِّل المنتج العلوي، لذلك ينتج المغير العلوي للمنتج ناتجاً وهو منتج هذين المدخلين.

عملية استخلاص – SSBSC:

عملية استخلاص (SSBSC): هي عملية استخراج إشارة رسالة أصلية من موجة (SSBSC) حيث يتم استخدم كاشف متماسك لإزالة تضمين موجة (SSBSC).

كاشف متماسك – Coherent Detector:

يتم استخدام نفس إشارة الموجة الحاملة التي تُستخدم لتوليد موجة (SSBSC) للكشف عن إشارة الرسالة، وفي هذه العملية يمكن استخراج إشارة الرسالة من موجة (SSBSC) بضربها بموجة حاملة لها نفس التردد وطور الموجة الحاملة المستخدمة في تضمين (SSBSC) ثم يتم تمرير الإشارة الناتجة من خلال مرشح تمرير منخفض، ويكون ناتج هذا المرشح هو إشارة الرسالة المطلوبة.

استخدام SSBSC في راديو FM:

إرسال (FM) ستيريو باستخدام تعديل الموجة الحاملة المكبوتة أحادي الجانب (SSBSC) قام به (Frank Foti)، وكام الاهتمام بـ (SSBSC) في عام 2010م، حيث تم العمل في (SSB for FM) لأول مرة بواسطة (Bob Tarsio) في عام 1987م، حيث أصبح (SSBSC) يحل محل (DSBSC) القياسي أي النطاق الجانبي المزدوج المستخدم، ويُعد تقليل ضوضاء الاستريو وتدهور متعدد المسارات في أجهزة الاستقبال الحالية بالإضافة إلى تحسين أداء راديو (SCA وRDS وHD).

إنّ تنفيذ الناقل أحادي الجانب المكبوت على محطة (FM) الحالية سهل مثل اختيار هذا الوضع في معالج صوتي مجهز بـ(SSB)، كما تحتاج المحطات التي ترغب في نشر (SSBSC) للاختبار أيضاً إلى تأمين سلطة مؤقتة خاصة من لجنة الاتصالات الفيدرالية من أجل الامتثال للقواعد.

تتضمن الطريقة والجهاز مصدراً ضوئياً لإشارة ضوئية أحادية النطاق ذات نطاق جانبي أحادي مع عرض نطاق يزيد عن (4 جيجاهرتز أو 8 جيجا هرتز) على الأقل من تردد الموجة الحاملة الضوئية حيث يشتمل الجهاز على مصدر ليزر ثابت تم تكوينه لإخراج إشارة الموجة الحاملة الضوئية عند تردد الموجة الحاملة، كما يشتمل الجهاز على مصدر كهربائي للتردد اللاسلكي تم تكوينه لإخراج إشارة تردد لاسلكي كهربائية بعرض نطاق ترددي لاسلكي أقل من أوكتاف واحد.

يشتمل الجهاز أيضاً على مُعدِّل بصري مُكوَّن لإخراج إشارة ضوئية مع إشارة الموجة الحاملة الضوئية المُعدَّلة بواسطة إشارة تردد الراديو في مجموعة من الأوامر أي التوافقيات للنطاقات الجانبية للتردد البصري، وكما يشتمل الجهاز أيضاً على مرشح بصري تم تكوينه لتمرير نطاق جانبي للتردد البصري أحادي الترتيب للإشارة الضوئية، والذي لا يتداخل النطاق الجانبي مع النطاق الجانبي لأي متناسق آخر.

عند تحويل الموجة الحاملة إلى ممر النطاق، يصبح عرض النطاق أحادي الجانب هذا (9 ميجا هرتز) وهذا هو ما يقرب من عشرة أضعاف إجمالي عرض النطاق الترددي الذي تشغله جميع قنوات راديو (AM)، كما سيؤدي استخدام تشكيل (SSB) إلى خفض هذا إلى النصف، لكن (SSB) لا يستخدم لإشارات الفيديو بسبب تعقيد مستقبلات (SSB).

تُعد (SSBSC) هي طريقة مختلفة لإضافة استريو إلى عمليات بث (FM) حيث تعدل طريقة (DSBSC) التقليدية الموجة الحاملة الفرعية المجسمة (38 كيلو هرتز) مع كل من النطاق الجانبي السفلي (23 إلى 38 كيلو هرتز) والنطاق الجانبي العلوي (38 إلى 53 كيلو هرتز) لكن لا يُنشئ (SSBSC) النطاق الجانبي العلوي.

في عام 1987م، قام مهندس البث في مدينة نيويورك بوضع طريقة (SSBSC) كطريقة بديلة لتوليد استريو (FM) كما يمكن أن يؤدي إلى تقليل الضوضاء وتعدد المسارات حيث تستند النظرية الأساسية التي تفسر سبب أداء (SSB) بشكل أفضل على تحقيق عرض نطاق أقل لحامل التردد اللاسلكي، وذلك بفضل انخفاض أزواج النطاق الجانبي داخل قناة (FM)، كما يتم إنشاء أزواج النطاق الجانبي بناءً على أعلى تردد يتم إرساله حيث سيولد (DSB) طيفاً يصل إلى (53 كيلو هرتز) بينما يتطلب (SSB) حوالي 38 كيلو هرتز فقط، وهذا هو المكان الذي يحدث فيه الانخفاض في أزواج النطاق الجانبي.

عرض النطاق الترددي (RF) الأقل يعني أنّ إشارات أقل تنزعج أثناء حالات تعدد المسارات، كما ينص (Foti) على أنّه “في ظل تعديل البرنامج وبسبب خاصية الضوضاء المتزايدة المثلثية 6 ديسيبل أو أوكتاف للقناة الفرعية ستيريو (FM)، فإنّ التحسن الملحوظ في نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) يقترب من (10 ديسيبل)، وعلاوة على ذلك أنّ هناك انخفاض كبير في العيوب ذات المسارات المتعددة وانخفاض التداخل في استقبال (SCA وRDS).

حيث أنّ النتائج أكدت إلى حد كبير أنّ (SSB) في تنفيذه الحديث يبدو أنّه يعمل بشكل أفضل من (DSB) ومتوافق مع فك تشفير الاستريو المناسب على معظم أجهزة الاستقبال التي يستخدمها المستهلكون، كما تم تحديد عدد قليل فقط من النماذج على أنّها يمكن أن تمتزج بشكل أحادي بسرعة أكبر مع (SSB).

فوائد استخدام SSBSC في راديو FM:

النهج البديل لإرسال الاستريو هو استخدام الموجة الحاملة المكبوتة ذات النطاق الجانبي الفردي (SSB – SC) كآلية لنقل الحمولة النافعة (L – R) حيث يتم اختيار النطاق الجانبي السفلي لأنّه يقلل من الطيف المشغول من (53 كيلو هرتز إلى 38 كيلو هرتز)، ومن أجل دعم مصفوفة (L + R أو L – R) الصحيحة في المستقبل حيث تتم زيادة سعة النطاق الجانبي السفلي بمقدار 6 ديسيبل، ممّا يوفر هذا العديد من الفوائد للمستقبل، بما في ذلك:

• يؤدي تقليل عرض النطاق المشغول في نطاق القناة الفرعية (L – R) إلى زيادة مؤشر تضمين (FM) بمعامل اثنين، وهذا يقلل بشكل مباشر من تشويه متعدد المسارات.
  
• يضيق النطاق الترددي الكلي للإرسال (FM) ويقلل من تدهور أداء الصوت المُجسم الناجم عن عرض النطاق المحدود لمرشحات نطاق التمرير والتجاويف وأنظمة الإرسال المتعدد والهوائيات.
  
• متوافق مع الإصدارات السابقة مع جميع أنظمة مراقبة التشكيل الحالية.
  
• يكون (Backed) متوافق مع أجهزة الاستقبال التقليدية.
  
• محتوى توافقي أقل يتم إنشاؤه في جميع أنحاء طيف القناة عند استخدام القطع المركب في معالج صوت الإرسال.