تُعد انتقائية أي جهاز استقبال راديو لها أهمية كبيرة، ومع العدد الهائل من الإشارات التي يتم إرسالها حيث يجب أن يكون مستقبل الراديو قادراً على استقبال الإشارة المطلوبة فقط على التردد المطلوب ورفض الآخرين حيث يحدد أداء انتقائية المستقبِل مستوى التداخل الذي قد يتعرض له، كما توفر الانتقائية رفضاً للإشارات التي تكون على الترددات الأخرى بهدف تحقيق عملية خالية من التداخل والتشويش.
ما هي الإنتقائية – Selectivity؟
الانتقائية (Selectivity): هي إحدى السمات الرئيسية لأي راديو، فهي تحتاج إلى قبول إشارات على التردد المطلوب ورفض الآخرين على ترددات مختلفة حيث أنّه عند وجود إشارتين على نفس القناة، فإنّ انتقائية المستقبِل غير قادرة على فصلهما، ولكن عندما تكونان على ترددات مختلفة ينبغي أن تتيح درجة الانتقائية المتاحة الفصل بينهما.
أنواع المتلقي والانتقائية:
هناك مجموعة متنوعة من طبولوجيا مستقبلات الراديو المختلفة التي يمكن استخدامها حيث يمكن أن يكون لتكنولوجيا المستقبل الفعلية تأثير كبير على الانتقائية والأساليب المستخدمة، وفيما يلي بعض الأنواع الرئيسية لأجهزة استقبال الراديو:
1. مستقيل التردد الراديوي الموالف – TRF:
يعتمد هذا النوع من المستقبلات على المرشحات في أقسام التردد الراديوي لتوفير الانتقائية، ولأنّ هذه العناصر متغيرة وغالباً بتردد مرتفع نسبياً، فإنّ الانتقائية ليست جيدة مثل تلك التي يوفرها المتغاير الفائق ومستقبلات التحويل المباشر وتقنيات مثل التجديد الفائق قادرة على توفير تحسينات كبيرة في الأداء الانتقائي، ولكن ليس بالدرجة والراحة التي توفرها تقنيات النوع الأخرى.
2. مستقبل التحويل المباشر:
يستخدم مستقبل التحويل المباشر خلاطاً، ولكن بدلاً من تحويل الإشارة إلى تردد وسيط ثابت التردد فإنّه يحولها إلى النطاق الأساسي، وعادةً ما تُستخدم أجهزة الاستقبال هذه للبيانات حيث يتم تطبيق إشارة النطاق الأساسي على أجهزة إزالة تشكيل معدل الذكاء (IQ) وتمريرها إلى نظام معالجة الإشارات الرقمية، أمّا بالنسبة إلى هذه المستقبلات يكون الشكل الرئيسي للترشيح المطلوب في الواجهة الأمامية لمنع دخول الإشارات خارج النطاق غير المرغوب فيها إلى الخلاط وزيادة التحميل على التردد اللاسلكي والمراحل اللاحقة.
3. المستقبل المتغاير الفائق:
كان جهاز استقبال الراديو الفائق المتغاير قيد الاستخدام على نطاق واسع لسنوات عديدة، ولا يزال يستخدم على نطاق واسع للعديد من التطبيقات عالية الأداء وكذلك للبث والتلفازوالاتصالات، وتنطبق مجموعة متنوعة من متطلبات الانتقائية والمرشح على مستقبلات التجانس الفائق حيث يلزم انتقائية الواجهة الأمامية لضمان رفض الصورة بشكل كافٍ وتوفر المرشحات في (IF) رفض القناة المجاورة الرئيسية.
طرق رفض انتقائية المتلقي:
الانتقائية مطلوبة في مناطق مختلفة من مستقبل الراديو لضمان استقبال الإشارة المطلوبة فقط حيث يميل ضبط أو انتقائية الواجهة الأمامية إلى أن تكون ذات نطاق عريض بطبيعتها أو متغيرة لتمكين المستقبِل من تغطية قنوات أو ترددات مختلفة، وبالنسبة للمستقبل المتغاير الفائق يتم توفير الانتقائية الرئيسية ضمن مراحل التردد الثابت (IF).
تستطيع المرشحات توفير درجات عالية جداً من الانتقائية تتراوح من تلك المطلوبة للإرسال واسع النطاق بما في ذلك النطاق العريض (FM) وطيف الانتشار المباشر المتسلسل وما شابه ذلك، حيث تشغل نطاقات ترددية تصل إلى مئات كيلوهرتز أو ميغا هرتز، وصولاً إلى عمليات الإرسال ذات النطاق الضيق جداً التي تشغل بضعة كيلوهرتز أو حتى عدد قليل من هيرتز.
اعتماداً على نوع الإرسال الذي يُستخدم فيه المستقبل وعرض النطاق الترددي المطلوب، يمكن للانتقائيته من استخدام أنواع مختلفة من المرشحات حيث هناك تنسيقات مختلفة لمتطلبات انتقائية الراديو، كما يمكن أن تهدف الانتقائية إلى رفض الإشارات التي قد تصل إلى ناتج المستقبل بعدة طرق.
1. انتقائية القناة المجاورة:
انتقائية القناة المجاورة (ACS): هي مقياس لقدرة مستقبل الراديو على استقبال إشارة على القناة أو التردد المطلوب في وجود إشارة أخرى على تردد أو قناة مجاورة، وتُعرَّف انتقائية القناة المجاورة بأنّها نسبة توهين مرشح المستقبل على القناة المطلوبة أو التردد إلى توهين مرشح المستقبل على تردد القناة المجاورة، وإنّ أداء مرشح المستقبل هو المفتاح عند تحديد انتقائية القناة المجاورة وأداء (ACS).
مواصفات مرشح جهاز استقبال الراديو:
- تمرير النطاق.
- تموج داخل النطاق.
- عامل الشكل.
- قناع الاستجابة.
- المدخلات والمخرجات مقاومة والتعديل.
عامل شكل المرشح:
يمكن ملاحظة أنّه من المهم أن يحقق المرشح مستوى الرفض النهائي في أسرع وقت ممكن بمجرد الخروج من نطاق التمرير، كما يمكن أن يكون هذا معلمة رئيسية لانتقائية القناة المجاورة وإذا لم تسقط الاستجابة بالسرعة الكافية، فقد لا يتم تخفيف إشارات القناة المجاورة بشكل كافٍ.
من الناحية المثالية يجب أن تسقط الاستجابة في أسرع وقت ممكن حيث يتم استخدام الرقم المعروف باسم عامل الشكل في بعض المرشحات، وهذه مجرد نسبة من عرض النطاق الترددي لنطاق التمرير ونطاق التوقف، وإنّ المرشح بنطاق تمرير يبلغ (3 كيلو هرتز عند -6 ديسيبل) وشكل (6 كيلو هرتز عند -60 ديسيبل) لنطاق التوقف سيكون له عامل شكل (2 : 1)، ولكي يكون لهذا الرقم معنى حقيقي يجب ذكر رقمي التوهين، كما يجب أن تكون مواصفات عامل الشكل الكامل (2 : 1 عند 6/60 ديسيبل).
2. انتقائية رفض الصورة:
عند استخدام راديو (sueprheterodyne)، فمن الممكن أن تصل الإشارات على ما يسمى تردد الصورة إلى المراحل النهائية لجهاز الاستقبال، كما يُعد رفض هذه الإشارات أمراً مهماً لأنّها يمكن أن تسبب مستويات كبيرة من التداخل، والانتقائية المطلوبة لإزالة هذه الإشارات موجودة في مراحل التردد الراديوي.
تأثير الرفض السيئ للصورة:
يعاني جهاز الاستقبال ذو المستوى الضعيف من رفض الصورة من مستويات تداخل أعلى بكثير من تلك ذات المستوى العالي من رفض الصورة حيث يجب أن تتمتع أجهزة الاستقبال الراديوية التي سيتم استخدامها في تطبيقات الاتصالات الراديوية عالية الأداء بأداء رفض جيد للصور.
عندما يكون لمستقبل الراديو مستوى ضعيفاً فإنّ إشارات رفض الصورة التي لا ينبغي استقبالها كما هي على الصورة، وستمر عبر مراحل (IF) مع تلك المطلوبة ممّا أنه يتم استقبال الإشارات غير المرغوب فيها مع الإشارات المطلوبة، وهذا يعني أنّ مستويات التداخل ستكون أعلى من تلك ذات المستوى العالي من رفض الصورة.
بالإضافة إلى ذلك فإنّ إشارات الصورة سوف تضبط في الاتجاه المعاكس للإشارات المطلوبة، وعندما تتداخل مع نغمات غير متجانسة سيتم سماعها وعندما يتم ضبط جهاز الاستقبال ستتغير نغمة الإشارات، حيث من المهم تقليل استجابة الصورة إلى المستويات المقبولة، خاصة لتطبيقات الاتصالات اللاسلكية الصارمة.
تحديد مستوى رفض الصورة:
تقارن المواصفات مستويات الإشارات ذات القوة المتساوية على الترددات المطلوبة والصورة، مع ذكر مستوى رفض الإشارة غير المرغوب فيها، حيث يتم تحديد رفض الصورة للمستقبل كنسبة بين الإشارات المطلوبة وإشارات الصورة معبراً عنها بالديسيبل عند تردد تشغيل معين، فعلى سبيل المثال قد يكون (60 ديسيبل) عند (30 ميغا هرتز) حيث أنّه في حالة وجود إشارات بنفس القوة على التردد المطلوب وتردد الصورة، فإنّ إشارة الصورة ستكون أقل بمقدار (60 ديسيبل) من الإشارة المطلوبة أي ستكون أقل بمقدار (1/1000) من حيث الجهد أو (1/1000000) أقل من حيث القوة.
يجب تضمين التردد الذي يتم إجراء القياس به، وذلك لأنّ مستوى الرفض سيختلف وفقاً للتردد المستخدم، وعادةً ما يسقط مع زيادة التردد لأنّ فرق التردد النسبة المئوية بين الإشارات المطلوبة وإشارات الصورة أصغر.
اختراق الإشارات من الهوائي:
تحدث مشكلة عندما تحدث مع الطرف العلوي عندما تخترق الإشارات من الهوائي أقسام التردد اللاسلكي للمجموعة وتدخل مباشرة إلى مراحل (IF) في مستقبل الراديو، وعادةً ما يتم اختيار الترددات المتوسطة بحيث من المحتمل ألّا تكون هناك إشارات كبيرة جداً قد تسبب مشاكل، وعندما يكون لدى جهاز الاستقبال الراديوي تردد ثابت أول مذبذب محلي، فليس من السهل التأكد من ذلك لأنّه سيكتسح نطاقاً من الترددات.
يتم نقل مواصفات الاختراق بنفس طريقة رفض الصورة، وعادةً من الممكن تحقيق أرقام من (60 إلى 80 dB) للرفض وقد تم الأخذ بأرقام (100 dB) في بعض أجهزة الاستقبال، كما تُعتبر استجابة الصورة أو رفض الصورة ومواصفات اختراق (IF) لراديو المتغاير الفائق أهمية كبيرة في العديد من تطبيقات الاتصالات اللاسلكية حيث أنّ أي جهاز استقبال بمواصفات رفض صورة رديئة يستقبل إشارات أكثر من واحدة ذات مستوى عالٍ من رفض الصورة، ولأنّ العديد من هذه الإشارات ستنتج عن رفض الصورة السيئ فهي ليست على التردد الفعلي الذي يتم ضبط جهاز الاستقبال عليه.
3. انتقائية الإشارات الهامشية:
يمكن أن تصل الإشارات غير المرغوب فيها إلى ناتج الراديو نتيجة لتنوع أنماط مختلفة غير مطلوبة أو زائفة من وسائط الارسال حيث يُعد رفض الإشارات الغير مطلوبة أمراً مهماً وقد يتم تضمينه تحت ما يمكن تسميته انتقائية الاستجابات الزائفة.
تُعتبر الانتقائية معلمة مهمة بشكل خاص في أي جهاز استقبال راديو سواء تم استخدامه لاستقبال البث أو للاستخدام ضمن شكل آخر من أنظمة الاتصالات الراديوية مثل رابط اتصالات لاسلكية ثنائية الاتجاه أو تطبيق اتصالات لاسلكية ثابتة أو متنقلة، ونتيجة لذلك من الضروري التأكد من أنّ أي جهاز استقبال لاسلكي قادر على تحديد الإشارة المطلوبة قدر الإمكان حيث أنّه عندما تشغل الإشارات نفس التردد لا يمكن فعل الكثير، ولكن من خلال وجود مرشح جيد ومن الممكن ضمان حصولك على أفضل فرصة أو تلقي والقدرة على نسخ الإشارة المطلوبة.
