النطاق الجانبي المزدوج المكبوت - DSBSC

في عملية تضمين السعة، تتكون الموجة المعدلة من موجة حاملة ونطاقين جانبيي كما تحتوي الموجة المعدلة على المعلومات فقط في النطاقات الجانبية، ولكن النطاق الجانبي ليس سوى نطاق من الترددات حيث يحتوي على الطاقة وهي الترددات المنخفضة والعالية لتردد الموجة الحاملة.

ما هو النطاق الجانبي المزدوج المكبوت – DSBSC؟

النطاق الجانبي المزدوج المكبوت (Double Sideband Suppressed Carrier): هو عبارة عن مخطط إرسال موجة بتضمين اتساع يتم فيه إرسال نطاقات جانبية فقط ولا يتم إرسال الموجة الحاملة أثناء قمعها.

تضمين الموجة المزدوجة للحامل المكبوت – DSBSC Modulation:

لا يحتوي الناقل على أي معلومات ويؤدي نقله إلى فقد الطاقة، وبالتالي يتم إرسال النطاقات الجانبية التي تحتوي على معلومات فقط، ممّا ينتج عنه توفير الطاقة المستخدمة في النقل ويمكن إدخال هذه الطاقة المحفوظة في النطاقين الجانبيين وبالتالي ضمان إشارة أقوى تنتقل عبر مسافات طويلة، كما هو الحال أثناء الكبت حيث لا تتأثر إشارة النطاق الأساسي بأي شكل من الأشكال.

إنّ قوة الإرسال وعرض النطاق الترددي هما عاملان مهمان في نظام الاتصالات، وبالتالي من أجل توفير الطاقة وعرض النطاق حيث تم اعتماد تقنية التشكيل (DSB – SC)، والإرسال (DSB – SC) هو حالة خاصة من الإرسال المنخفض النطاق الجانبي.

نقل الموجة الحاملة المكبوتة مزدوج النطاق – DSBSC:

• الترددات الناتجة عن تعديل الاتساع تكون متباعدة بشكل متماثل فوق وتحت تردد الموجة الحاملة.
  
• يتم تخفيض مستوى الموجة الحاملة إلى أدنى مستوى عملي، ومن الناحية المثالية يتم إخماده بالكامل.
  

في تشكيل إرسال الموجة الحاملة المكبوتة (DSB – SC) مزدوج النطاق، على عكس (AM) لا يتم إرسال الموجة الحاملة؛ وبالتالي يتم توزيع نسبة كبيرة من الطاقة المخصصة لها بين النطاقات الجانبية، ممّا يعني زيادة الغطاء في (DSBSC)، مقارنةً بـ(AM) لنفس الطاقة المستخدمة.

مزايا تضمين – DSBSC:

• يوفر كفاءة تعديل بنسبة 100%.
  
• بسبب قمع الناقل، فإنّه يستهلك طاقة أقل.
  
• يوفر عرض نطاق أكبر.
  

عيوب تضمين – DSBSC:

• إنّها تنطوي على عملية كشف معقدة.
  
• باستخدام هذه التقنية يصعب أحياناً استرداد الإشارة من جهاز الاستقبال.
  
• إنّها تقنية مكلفة عندما يتعلق الأمر بإزالة تشكيل الإشارة.
  

تطبيقات تضمين – DSBSC:

• أثناء إرسال البيانات الثنائية يتم استخدام نظام (DSBSC) في طرق مفتاح إزاحة الطور.
  
• من أجل إرسال إشارات استريو ثنائية القنوات، تُستخدم إشارات (DSB) في البث التلفزيوني وبث (FM).
  
• تسمح لنا تقنية (DSBSC) بالحصول على إرسال يقلل من معدل استهلاك الطاقة الإجمالي، وبالتالي ضمان إشارة أقوى عند النواتج.
  

قمع الناقل في DSBSC المغير المتوازن:

يتم قمع الناقل بدون أي محتوى معلومات بواسطة مُعدِّل متوازن، ويكون مبدأ التشغيل الخاص به هو أنّه عندما يتم تمرير إشارتين للتردد المختلف عبر مقاومة غير خطية، يتم تحقيق إشارة معدلة الاتساع مع الموجة الحاملة المكبوتة عند النواتج.

يحتوي نظام (DSBSC) على نفس نسبة إشارة إلى ضوضاء الإخراج مثل نظام النطاق الأساسي، كما يوضح هذا أنّه بالنسبة لقدرة إشارة الدخل الثابتة، وتكون نسبة إشارة الخرج إلى الضوضاء هي نفسها بالنسبة إلى النطاق الأساسي وأنظمة (DSBSC)، وبالتالي تتمتع أنظمة النطاق الأساسي والنظام (DSBSC) بقدرات متطابقة.

الفرق بين AM ونظام DSBSC:

1. نهاية المتلقي – Receiver end:

بالنسبة لجهاز الاستقبال، يتمتع نظام (AM) التقليدي القياسي أي الناقل الكبير بميزة أجهزة الكشف عن الأظرف البسيطة وغير المكلفة، لذلك يفضل استخدام نظام (AM) القياسي في أنظمة الاتصالات العامة حيث يرتبط المرسل بعدد كبير من أجهزة الاستقبال، كما تعتبر مستقبلات نظام الموجة الحاملة المكبوتة (DSB – SC) أكثر تعقيداً وتكلفة لأنّها تحتاج إلى دوائر إضافية لمزامنة طور الموجة الحاملة عند المرسل والمستقبل.

2. نهاية المرسل – Transmitter end:

يحتاج نظام الموجة الحاملة المكبوتة إلى أجهزة إرسال منخفضة القدرة؛ لأنّها ترسل فقط طاقة النطاق الجانبي ولا يتم نقل أي قوة حاملة، كما تُعد أجهزة الإرسال منخفضة الطاقة المستخدمة في أنظمة الموجات الحاملة المكبوتة أقل تكلفة من أجهزة الإرسال (AM) ذات القدرة الكبيرة، كذلك يُعد نظام الناقل المكبوت مفيداً في الاتصال من نقطة إلى نقطة حيث نحتاج إلى العديد من أجهزة الإرسال ولكن عدد قليل فقط من أجهزة الاستقبال لكل جهاز إرسال.

3. توليد الإشارات المعدلة – Generation of modulated signals:

يعد إنشاء (SSBSC) أكثر صعوبة من (DSBSC) والمعيار (AM) لأنّ المرشح اللازم للحصول على إشارة (SSB) من إشارة (DSB) يجب أن يكون دقيقاً للغاية.

4. عرض النطاق الترددي – Bandwidth:

يُعتبر نظام (DSBSC) الأكثر فائدة من وجهة النطاق الترددي حيث أنّ عرض النطاق الترددي الخاص به هو نفس عرض النطاق الترددي لرسالة النطاق الأساسي، كما يتم استخدام (DSBSC) في الاتصالات طويلة المدى عالية التردد خاصةً في الاتصالات الصوتية، حيث لا يكون تشويه الطور مهماً ويحتوي كل من (DSBSC) وأنظمة (AM) القياسية على عرض نطاق ترددي مزدوج للرسالة.

5. كفاءة الإرسال – Transmission efficiency:

تبلغ كفاءة أنظمة (DSB) تقريباً 100%، حيث تأتي كل القدرة المرسلة من الرسالة بينما في نظام (AM) القياسي تبلغ أقصى كفاءة لتشكيل النغمة 33.3% فقط.

6. أداء الضوضاء – Noise performance:

تتمتع أنظمة (DSB – SC) بنفس نسبة إشارة الناتج إلى الضوضاء مثل نظام النطاق الأساسي، وبالتالي فهي مكافئة من وجهة نظر أداء الضوضاء، كما أنّ نظام (AM) القياسي الذي يستخدم كاشف الأظرف لديه الحد الأقصى (1/3).

عند عملية تضمين (DSBSC)، يتم إزاحة اتساع موجة الموجة الحاملة بشكل متناسب مع اتساع إشارة التضمين باستخدام مُعدِّل، كما يمكن استخدام الترانزستور أو الصمام الثنائي كمعدّل وعلى سبيل المثال إذا تم إدخال الموجة الحاملة والإشارة المعدلة مع تشغيل الترانزستور في الدرجة (C)، يتم إخراج إشارة تجمع بين موجة (DSB) والتوافقيات، وإذا تم استخراج موجة (DSB) بدائرة رنين فإنّها تنتج موجة معدلة الاتساع بما في ذلك الموجة الحاملة.

الإضافة إلى ذلك، إذا تم إدخال الموجة الحاملة وإشارة التعديل إلى مُعدِّل متوازن مزدوج (DBM) ويتم استخدام اللاخطية لـ(DBM) للتضمين، كما يمكن لموجة تعديل السعة الموجة الحاملة المكبوتة ذات النطاق الجانبي المزدوج (DSBSC) بدون موجة حاملة يمكن الحصول عليها حيث يستخدم راديو (AM) موجة (DSB) مع موجة حاملة لدمج إشارة التعديل في الكشف الحالي وغير المتزامن باستخدام كشف الغلاف في المستقبل.

لا تشتمل الموجة المشكَّلة (DSBSC) على مكون تردد إشارة تضمين حيث يتم تحديد ما إذا كان سيتم استخدام موجة موجة حاملة أم لا بواسطة طريقة إزالة التضمين عند المستقبل، ويتطلب استخلاص (DSBSC) كشفاً متزامناً حيث يتم ضرب التردد المحلي المتولد من الموجة المستقبلة في الموجة المستقبلة، ولكن هذه العملية هي التضمين نفسه وبالتالي فإنّ الطيف يتحول إلى تردد يضاعف التردد المحلي وتردد صفري، كما أنّ طيف التردد الصفري هو إشارة التعديل المرسلة.

مع الاكتشاف المتزامن، يتم ضرب الموجة المشكلة أي الموجة المستقبلة مع تردد الموجة الحاملة الذي هو بالضبط نفس التردد والمرحلة مثل موجة ناقل الإرسال.

استخلاص – DSBSC:

تُعرف عملية استخراج إشارة رسالة أصلية من موجة (DSBSC) باكتشاف أو إزالة تضمين (DSBSC) حيث تُستخدم أجهزة إزالة التضمين التالية لإزالة تشكيل موجة (DSBSC).

1. كاشف متماسك – Coherent Detector:

تقوم هذه الطريقة على استخدام نفس إشارة الموجة الحاملة التي تُستخدم لتوليد إشارة (DSBSC) للكشف عن إشارة الرسالة ومن ثم فإنّ عملية الكشف هذه تسمى بالكشف المتماسك أو المتزامن حيث في هذه العملية استخلاص إشارة الرسالة من موجة (DSBSC) بضربها بموجة حاملة لها نفس التردد وطور الموجة الحاملة المستخدمة في تضمين (DSBSC)، ثم يتم تمرير الإشارة الناتجة من خلال مرشح تمرير منخفض حيث يكون نواتج هذا المرشح هو إشارة الرسالة المطلوبة.

سيكون اتساع الإشارة المزالة التضمين بحد أقصى عندما (ϕ تساوي 0 درجة)، ولهذا السبب يجب أن تكون إشارة المذبذب المحلي وإشارة الناقل في الطور أي أنّه لا ينبغي أن يكون هناك أي فرق طور بين هاتين الإشارتين، وسيكون اتساع الإشارة المزالة تشكيلها صفراً، عندما (ϕ تساوي ± 90 درجة)، كما يسمى هذا التأثير بتأثير التربيع الفارغ.

2. حلقة كوستاس – Costas Loop:

تُستخدم حلقة (Costas) لعمل كل من إشارة الموجة الحاملة المستخدمة لتضمين (DSBSC) والإشارة المولدة محلياً في الطور، كما تتكون حلقة (Costas) من معدلين للمنتج مع مدخلات مشتركة وهي موجة (DSBSC) حيث يتم أخذ المدخلات الأخرى لكل من معدلي المنتج من مذبذب التحكم في الجهد (VCO) مع إزاحة طور (90 درجة) إلى أحد مُعدِّلات المنتج.

يتم تطبيق مخرجات هذين مرشحي التمرير المنخفض كمدخلات لمميز الطور، واستناداً إلى اختلاف الطور بين هاتين الإشارتين، يُنتج مميّز الطور إشارة تحكم بالتيار المستمر حيث يتم تطبيق هذه الإشارة كمدخل لـ(VCO) لتصحيح خطأ المرحلة في إخراج (VCO)، لذلك فإنّ إشارة الموجة الحاملة المستخدمة في تعديل (DSBSC) والإشارة المولدة محلياً ناتج (VCO) في طور.