الهندسةهندسة الاتصالات

الكاشف المميز Foster Seeley Discriminator FM

اقرأ في هذا المقال
  • ما هو كاشف Foster Seeley Discriminator FM؟
  • أساسيات مميز Foster - Seeley FM
  • دارة Foster Seeley للتحكم في التردد
  • مزايا مميز Foster - Seeley FM
  • عيوب مميز Foster - Seeley FM

مميّز (Foster Seeley): هو أحد أكثر أجهزة إزالة التضمين (FM) استخداماً حيث تم اختراعه من قبل (Foster Seeley) كما يسمى أيضاً بمميز الطور أو المميّز المركزي، حيث تقوم دائرة التمييز بتحويل انحراف التردد لموجة (FM) إلى إشارة الرسالة الأصلية، كما يجب اتباع دائرة المحدد قبل دائرة مميِّز (Foster Seeley) لأنّ هذه الدائرة تستجيب للتغييرات في السعة أيضاً.

ما هو كاشف Foster Seeley Discriminator FM؟

كاشف مُمَيِّز (Foster – Seeley): هو نوع شائع من دارات كاشف (FM) حيث اخترعه دودلي إي فوستر وستيوارت ويليام سيلي في عام 1936م، كما تم تصور الدائرة للتحكم التلقائي في التردد للمستقبلات ولكنّها وجدت أيضاً تطبيقاً في إزالة تضمين إشارة (FM).

يستخدم محول (RF) مضبوط لتحويل تغييرات التردد إلى تغييرات في السعة، ويكون المحول مضبوط على تردد الموجة الحاملة ومتصل بصمامين مقومين، كما تشبه الدائرة مقوم جسر كامل الموجة وإذا كان الإدخال يساوي تردد الموجة الحاملة، فإنّ نصفي دارة المحولات المضبوطة ينتجان نفس الجهد المعدل ويكون الناتج صفراً، أمّا مع تغير تردد الإدخال يتغير التوازن بين نصفي المحول الثانوي والنتيجة هي جهد يتناسب مع انحراف التردد للناقل.

مميِّزات فوستر- سيلي حساسة لكل من تغيرات التردد والسعة وعلى عكس بعض الكواشف، لذلك يجب استخدام مرحلة مكبر للصوت المحدد قبل الكاشف لإزالة تغيرات الاتساع في الإشارة التي يمكن اكتشافها كضوضاء حيث يعمل المحدد كمكبر للصوت من الفئة (A) عند السعات المنخفضة وعند السعات الأعلى يصبح مكبر صوت مشبع يقطع القمم ويحد من السعة.

على الرغم من أنّه كان من المفترض في الأصل أن يكون بمثابة دائرة لتوفير التحكم التلقائي في التردد، فقد تم استخدامه على نطاق واسع كمزيل تضمين (FM) مع القدرة أيضاً على توفير جهد للتحكم التلقائي في التردد حيث تم استخدام دائرة (Foster Seeley) على نطاق واسع حتى السبعينيات عندما أصبحت الدوائر المتكاملة التي تستخدم تقنيات أخرى يسهل دمجها متاحة على نطاق واسع، كما تم استخدام الدائرة على نطاق واسع لجميع أشكال تطبيقات الاتصالات الراديوية من البث إلى الاتصالات اللاسلكية ثنائية الاتجاه.

أساسيات مميز Foster – Seeley FM:

كاشف (Foster Seeley) يشبه إلى حد بعيد كاشف النسبة، كما يحتوي على محول (RF) وزوج من الثنائيات ولكن لا يوجد ملف ثالث بدلاً من ذلك يتم استخدام (RF choke).

تعمل دائرة (Foster – Seeley) باستخدام فرق الطور بين الإشارات وللحصول على الإشارات المرحلية المختلفة حيث يتم إجراء اتصال بالجانب الأساسي من المحول باستخدام مكثف، ويتم نقل هذا إلى المفتاح المركزي للمحول، ممّا يعطي إشارة بزاوية (90 درجة) خارج الطور.

عندما يتم تطبيق ناقل غير معدل على التردد المركزي، يتم توصيل كلا الثنائيات لإنتاج جهد متساوي ومعاكس عبر مقاومات الحمل الخاصة بهما حيث تلغي هذه الفولتية بعضها البعض عند النواتج بحيث لا يوجد جهد، أمّا عندما يتحرك الناقل إلى جانب واحد من التردد المركزي، يتم تدمير حالة التوازن ويؤدي أحد الصمامات الثنائية أكثر من الآخر، كما ينتج عن هذا الجهد عبر أحد المقاومات أكبر من الآخر والجهد الناتج عند الناتج المقابل للتضمين على الإشارة الواردة.

يكون (choke) مطلوب في الدائرة لضمان عدم ظهور إشارات (RF) عند النواتج حيث توفر المكثفات (C1 وC2) وظيفة ترشيح مماثلة حيث تكون كل من كاشف النسب وكاشفات (Foster – Seeley) غالية الثمن في التصنيع أي مكونات الدارة مثل محولات الترددات اللاسلكية غالية الثمن عند مقارنتها بالدوائر المتكاملة المنتجة بأعداد كبيرة، ونتيجة لذلك نادراً ما يتم استخدام مميِّز (Foster Seeley) وكذلك دارات كاشف النسبة في أجهزة استقبال الراديو الحديثة كمزيلات تضمين (FM).

دارة Foster Seeley للتحكم في التردد:

قبل إدخال المذبذبات المحلية المستقرة للغاية داخل أجهزة الراديو الفائقة، كان التنسيق العالمي لأجهزة الراديو التي تستقبل إشارات (FM) تعمل على ميل المذبذبات المحلية إلى الانحراف حيث كان الانجراف عاملاً رئيسياً في مستقبلات الراديو المحلية، على الرغم من وجوده في جميع أجهزة الراديو.

عند استقبال إشارات (FM)، فإنّ الانجراف يعني أنّ إشارة (FM) الواردة قد تنحرف بعيداً عن مركز منحدر كاشف (FM) إلى الأجزاء غير الخطية وهذا يعني أنّ الإشارة سوف تصبح مشوهة، ولكن للتغلب على هذا ستشمل أجهزة الاستقبال الراديوية منشأة تعرف باسم التحكم التلقائي في التردد، وباستخدام هذا يتم استخدام إزاحة التيار المستمر من مزيل تضمين (FM) لضبط المذبذب المحلي للمستقبل لإعادته إلى التردد.

ينتج تخالف التيار المستمر عندما لا يكون التردد المركزي للناقل في وسط منحنى مزيل التضمين، وذلك من خلال تصفية الصوت حيث يبقى مكون (DC) فقط، ولكن عادةً ما يتم استخدام تركيبة (RC) ثابتة لفترة طويلة لتحقيق ذلك كما يتمثل التأثير في إنشاء شكل من أشكال حلقة التغذية الراجعة السلبية التي تسعى إلى إبقاء مركز إشارة (FM) في مركز منحنى (S) لإزالة التضمين (FM).

مزايا مميز Foster – Seeley FM:

  • يقدم مستوى جيد من الأداء وخطية معقولة.

  • بسيطة في البناء باستخدام مكونات منفصلة.

  • يوفر مخرجات أعلى من كاشف النسبة.

  • يوفر ناتجاً خطياً أكثر أي تشويه أقل من كاشف النسبة.

عيوب مميز Foster – Seeley FM:

  • لا يسهل دمجها في دائرة متكاملة.

  • ارتفاع تكلفة المحولات.

  • عرض نطاق أضيق من كاشف النسبة

  • الدائرة حساسة لكل من التردد والسعة وبالتالي تحتاج إلى محدد قبلها لإزالة تغيرات السعة وبالتالي ضوضاء السعة.

يُعرف نظام (FOSTER – SEELEY DISCRIMINATOR) باسم عامل تغيير تغيير الطور حيث يستخدم محول (RF) مزدوج الضبط لتحويل تغيرات التردد في إشارة (fm) المستقبلة إلى تغيرات في السعة، ثم يتم تصحيح هذه الاختلافات في السعة وتصفيتها لتوفير جهد ناتج للتيار المستمر، كما يختلف هذا الجهد في كل من السعة والقطبية حيث تختلف إشارة الدخل في التردد.

استجابة مميز Foster – Seeley FM:

  • جهد الناتج هو (0) عندما يكون تردد الإدخال مساوياً لتردد الموجة الحاملة (FR).

  • عندما يرتفع تردد الإدخال فوق التردد المركزي فإنّه يزداد النواتج في الاتجاه الإيجابي، أمّا عندما ينخفض ​​تردد الإدخال عن التردد المركزي، فإنّه يزداد الإنتاج في الاتجاه السلبي.

  • لا يتأثر إنتاج مميّز (Foster – Seeley) بتردد الإدخال فحسب بل يتأثر أيضاً إلى حد ما بسعة الإدخال، لذلك من الضروري استخدام مراحل المحدد قبل الكاشف.

في دائرة مميِّز (Foster – Seeley) التي تحتوي على دائرة رنين مميزة، يتم توصيل دارات الرنين التي لها خصائص رنين متسلسلة على التوالي بين مصدر إشارة وكلا طرفي دائرة الرنين المميزة وذلك لرفع مستوى جهد الناتج المركب لدائرة تمييز التردد حيث يمكن تحسين حساسية جهد النواتج مقابل التردد.

إنّ المُميِّز الرقمي مكافئ لمزيل التضمين (Foster – Seely) أي المُمَيِّز الذي يحول إشارة (FM) إلى إشارة (AM) ثم يستعيد (AM) باستخدام كشف الظرف (envelope detection) حيث تم العثور على نسبة الإشارة إلى الضوضاء الناتجة بشكل تحليلي أعلى وأسفل العتبة ويتم التحقق من النتائج تجريبياً، كما يتضمن التحليل النظري تأثير ضوضاء التكميم وارتعاش التردد في المذبذب الداخلي والضوضاء الحرارية، كما يمكن دمج النظام ومع استخدام المنطق المقترن بالباعث المتاح بسهولة (ECL) يمكن أن يعمل على ترددات وسيطة مناسبة للعديد من التطبيقات الفضائية والصناعية والتجارية.

معدل نبض FM المستخلص:

جهاز إزالة اللتضمين بمتوسط ​​نبض (FM) مفيد بشكل خاص في مسجلات أشرطة الفيديو التلفزيونية عالية الجودة وأجهزة إعادة الإنتاج التي تستخدم ترددات حاملة عالية حيث يتم إنشاء نبضات منطقة ثابتة للغاية استجابةً لإشارة (FM) محدودة بشكل جيد عن طريق توليد منحدرات استجابة لموجة (FM) المتتالية صفر.

يتم تطبيق المنحدرات على أزواج المقارنة التفاضلية أو أزواج المقص التي يحدد مستوى عتبتها كسب مزيل التضمين، كما يتم تطبيق نبضات المنطقة الثابتة الناتجة عند كل تقاطع صفري على مرشح تمرير منخفض يوفر إشارة منزوعة التشكيل ذات خطية عالية وخصائص كسب تفاضلي ممتازة.

جهاز إزالة تضمين التردد عالي الجودة كان يقتصر على تطبيقات القياس عن بعد والتحكم الصناعي باهظة الثمن، ولكن نظراً لتوفر الدوائر المتكاملة منخفضة التكلفة حيث يمكن تنفيذ مميِّز متوسط ​​النبض بسهولة ويستخدم الآن في العديد من المنتجات الإلكترونية.

يستخدم مميِّز متوسط ​​النبض كاشفاً متقاطعاً صفرياً وجهاز اهتزاز متعدد الطلقة الواحدة ومرشح تمرير منخفض من أجل استعادة إشارة التعديل الأصلية، أمّا تطبيقاته هي في القياس عن بعد والتحكم الصناعي، وذلك مع توافر الدوائر المتكاملة منخفضة التكلفة حيث يتم استخدام هذا التمييز في العديد من المنتجات الإلكترونية.

يحول مميِّز متوسط ​​النبضة إشارة (FM) إلى موجة مربعة من تباين تردد متطابق باستخدام كاشف عبور صفري أو دارة مقارن أو محدد حيث تطلق هذه الدائرة طلقة واحدة تنتج نبضات يتم حساب متوسطها في مرشح تمرير منخفض لإعادة إنتاج إشارة التعديل الأصلية.

المصدر
Foster-Seeley FM DetectorsFoster Seeley Discriminator: FM detector / demodulatorFoster seelay discriminator method. (also known as phase discriminator)Navy Electricity and Electronics Training Series (NEETS)

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى