تضمين الطور Phase Modulation

من الأمور التي يجب مراعاتها في “PM” هي عمل وظائف “Trig”، بما في ذلك الجيب وجيب التمام على الزوايا، كما إنّ تغيير وسيطة دالة حساب المثلثات يعادل تغيير الزاوية، وهذا يفسر سبب وصف كل من “FM” و”PM” على أنّهما تعديل زاوية.

ما هو تضمين الطور Phase Modulation؟

تضمين الطور “PM”: هو نوع من التشكيل المقصود لإرسال إشارات الاتصال، حيث يقوم بتغيير إشارة الرسالة وفقاً لإشارة الموجة الحاملة بسبب الاختلافات في المرحلة الفورية، وهذا التشكيل هو مزيج من شكلين رئيسيين مثل تشكيل التردد وتشكيل الزاوية.

ملاحظة:يُعد تشكيل الطور مشابهًا لتشكيل التردد وهو تقنية مهمة في أنظمة الاتصالات الرقمية.

ملاحظة:“PM” هي اختصار لـ “Phase Modulation”.

أساسيات تضمين الطور PM:

إنّ تعديل الطور يقع في فئة مختلفة أي راديو “PM” عن راديو “FM” و”AM“، كما أنّ تشكيل الطور أكثر أهمية في سياق الترددات الراديوية الرقمية، وبطريقة ما يمكن أن يكون راديو “PM” شائع مثل راديو “FM” لمجرد وجود اختلاف بسيط بين تعديل الطور وتعديل التردد، ومن الأفضل اعتبار “FM” و”PM” متغيرين وثيقين الصلة بتشكيل الزاوية حيث تشير “الزاوية” إلى تعديل الكمية التي تم تمريرها إلى دالة الجيب أو دالة جيب التمام.

يصبح التشابه بين تشكيل الطور وتشكيل التردد واضحاً إذا أخذنا في الاعتبار إشارة النطاق الأساسي أحادية التردد، حيث أنّ “xBB (t) = sin (ωBBt)”، وتكامل الجيب هو جيب التمام السالب أي زائد ثابت والذي يمكننا تجاهله بمعنى آخر، والتكامل هو ببساطة نسخة منقولة زمنياً من الإشارة الأصلية.

وبالتالي إذا تم إجراء تشكيل الطور وتشكيل التردد باستخدام إشارة النطاق الأساسي هذه، فسيكون الاختلاف الوحيد في أشكال الموجة المشكلة هو المحاذاة بين قيمة النطاق الأساسي والتغيرات في الموجة الحاملة، والاختلافات نفسها هي نفسها، وكما أنّه يتم التعامل مع الطور اللحظي، تماماً كما يعتمد تعديل التردد على مفهوم التردد اللحظي.

مصطلح “المرحلة” غامض إلى حد ما، ويشير أحد المعنى المألوف إلى الحالة الأولية للجيوب العادية فعلى سبيل المثال تبدأ الموجة الجيبية “العادية” بقيمة صفر ثم تزداد باتجاه قيمتها القصوى، والموجة الجيبية التي تبدأ عند نقطة مختلفة في دورتها لها إزاحة طورية، كما يمكن أيضاً التفكير في الطور على أنّه جزء محدد من دورة شكل موجة كاملة، فعلى سبيل المثال في مرحلة “π / 2″، أكمل الجيب الجيبي ربع دورته.

لا تساعد تفسيرات “المرحلة” كثيراً عندما يتم التعامل مع مرحلة تتغير باستمرار استجابةً لشكل موجة النطاق الأساسي، وبدلاً من ذلك يتم استخدام مفهوم المرحلة اللحظية، أي المرحلة في لحظة معينة والتي تتوافق مع القيمة التي تم تمريرها أي في لحظة معينة إلى دالة مثلثية، كما يمكن أنّه يتم أخذ هده التغيرات المستمرة في الطور اللحظي على أنّها “تدفع” قيمة الموجة الحاملة بعيداً عن الحالة السابقة لشكل الموجة أو أقرب إليها.

• “FM” هي اختصار لـ “Frequency Modulation”.

• “AM” هي اختصار لـ “Amplitude Modulation”.

آلية عمل تضمين الطور PM:

هناك اتصال مرئي واضح بين مقاطع التردد الأعلى والأدنى لشكل الموجة المشكل وقيم النطاق الأساسي الأعلى والأدنى، ومع “PM” ربما لا تكون العلاقة بين شكل موجة النطاق الأساسي وسلوك الموجة الحاملة واضحة على الفور، ومع ذلك بعد قليل من الفحص يمكن ملاحظة أنّ تردد الموجة الحاملة للجسيمات يتوافق مع ميل شكل موجة النطاق الأساسي، وتحدث المقاطع ذات التردد الأعلى أثناء المنحدر الإيجابي الأكثر انحداراً لـ “xBB”، وتحدث المقاطع الأقل تردداً أثناء المنحدر السالب الأكثر حدة.

كما أنّ التردد كدالة للوقت هو مشتق من المرحلة كدالة للوقت، ومع تعديل الطور يتحكم ميل إشارة النطاق الأساسي في مدى سرعة تغير الطور، ومعدل تغير الطور يعادل التردد، لذلك في شكل موجة “PM” يتوافق منحدر النطاق الأساسي العالي مع التردد العالي، ومنحدر النطاق الأساسي المنخفض يتوافق مع التردد المنخفض.

ومع تعديل التردد يتم ستخدم تكامل “xBB”، والذي له تأثير تحويل أقسام الموجة الحاملة ذات التردد العالي أو المنخفض إلى قيم النطاق الأساسي التي تتبع أجزاء الانحدار المرتفع أو المنخفض لشكل موجة النطاق الأساسي.

كما تحتوي الموجة المعدلة الناتجة على نقاط مختلفة حيث يحدث تحول الطور، وعندما يكون هناك سعة موجبة تختلف المرحلة في اتجاه واحد، بينما هناك سعة سالبة تختلف المرحلة في اتجاهات أخرى، أمّا الشكل الموجي الأساسي لموجة مشكلة الطور هو على النحو التالي:

المفاهيم الأساسية في تعديل المرحلة:

إنّ مفهوم ما هي المرحلة تمثل الإشارة الراديوية بما في ذلك الموجة الحاملة المتأرجحة الموجة الجيبية الأساسية، والسعة المستمرة للموجة الجيبية التي تتحرك في مراحل سالبة وإيجابية وتعود إلى النقطة الأصلية بعد الانتهاء من دورة كاملة واحدة وهي موجة جيبية كاملة.

يمكن أيضاً تمثيل حركة الموجة الجيبية كنقاط في دائرة، لذلك عندما تزداد المرحلة يتقدم الوقت أيضاً، ويحدث فرق طور بين النقاط، كما تعمل عن طريق تعديل طور الإشارة، ممّا يعني تغيير المعدل الذي تدور فيه النقطة حول الدائرة، ويتم تعريفه أيضاً على أنّه يتم تعديل سرعة الدوران عبر الدائرة بالتوافق مع القيمة المتوسطة، وعندما يتم تنفيذ نهج “PM” على الإشارة يتغير التردد، لذلك يرتبط الطور والتردد ارتباطاً وثيقاً، حيث ترتبط المرحلة باعتبارها جزءاً لا يتجزأ من التردد.

1- مؤشر التعديل:

في الأنواع الأخرى من تقنيات التعديل يُطلق على مؤشر التعديل اسم التغيير في المتغير المعدل بالتوافق مع المتغير غير المعدل.

يختلف كل من “PM” و”FM” في الخصائص التالية:

• في “PM” يرتبط تغير الطور خطياً بإشارة التعديل، بينما في تغير التردد “FM” يرتبط خطياً بإشارة التعديل.

• تكمن مناعة الضوضاء بين “AM” و”FM” لتشكيل الطور، وإعفاء ضوضاء “FM” أكبر من إعفاء “PM”.

• نسبة الإشارة إلى الضوضاء ليست أفضل بكثير من نسبة تعديل التردد في “PM”، وفي “FM” تكون نسبة الإشارة إلى الضوضاء أكثر.

• تنفذ خدمات الراديو المتنقل في الغالب تعديل الطور، ويستخدم “FM” في البث الإذاعي التجاري.

يختلف كل من “PM” و”AM” في الخصائص التالية:

• تتمتع مستقبلات “PM” بحصانة أكبر من الضوضاء مقارنة بمستقبلات “AM”، فهي شديدة التأثر بالضوضاء.

• في “PM”، هناك خيار لتحسين مناعة الضوضاء من خلال تعزيز انحراف التردد، بينما لا يوجد مثل هذا الخيار في “AM”.

• مزيد من المتطلبات لعرض النطاق ويستند إلى مؤشر التشكيل، بينما في “AM” يكون عرض النطاق أقل من عرض النطاق الترددي “FM” و”PM”.

• كل من أجهزة الإرسال والمستقبلات الخاصة بـ “PM” معقدة، في حين أنّ مرسلات ومستقبلات “AM” مبسطة للغاية من أجل بنائها.

• تُعد مُعدِّلات “PM” فعالة جداً وتستفيد من القدرة الكاملة، وتُهدر القدرة في “AM” بسبب إرسال النطاقات الجانبية في تقنية “DSB-SC“.

ملاحظة:“DSB-SC” هي اختصار لـ “Double Sideband Suppressed Carrier”.