حجب الراديو وأداء التضمين البيني لمستقبل الراديو

يُعتبر الحجب وإزالة الحساسية من الجوانب الرئيسية لأداء جهاز استقبال الراديو ولتحديد أداء جهاز الاستقبال أو المرسل، حيث يتم تسجيل العديد من المواصفات التي يتم الحصول عليها من القياسات المنفذة، ولعل أقل ما يمكن فهمه في دوائر راديو الهواة هو أداء التضمين البيني وكيفية قياسه.

ما هو حجب مستقبل الراديو – Radio Blocking؟

حجب مستقبل الراديو (Radio Blocking): هو إزالة حساسية جهاز الاستقبال ويحدث عند وجود إشارات قوية وينتج عنه تقليل مستوى إشارات المستوى الأدنى أي أنّ جهاز الاستقبال غير حساس، كما يشكل حظر مستقبل الراديو أحد اختبارات المستقبل خارج القناة المستخدمة في اختبار الهواتف الخلوية.

يُعتبر أداء الحجب الجيد لمستقبل الراديو أو أداء إزالة حساسية المستقبل أمراً مهماً بشكل خاص في السيناريوهات حيث يتم استخدام عدد من أجهزة الراديو بأشكال مختلفة على مقربة من بعضها البعض، ومع استخدام الاتصالات اللاسلكية في كل شيء من (Wi-Fi) إلى الاتصالات الخلوية و(Bluetooth) بالإضافة إلى العديد من تطبيقات الاتصالات اللاسلكية التقليدية، فهناك العديد من الحالات التي يعمل فيها جهازي راديو على مقربة شديدة من بعضهما البعض ممّا يخلق إشارات كبيرة جداً عند إدخال جهاز الاستقبال حيث يكون أداء حجب المستقبل مهماً للغاية.

أساسيات حجب جهاز الاستقبال:

عندما تظهر إشارة قوية جدًا خارج القناة عند الإدخال إلى جهاز الاستقبال، فغالباً ما يتم العثور على أنّ الحساسية تقل جيث ينشأ التأثير لأنّ مكبرات الصوت الأمامية تتعرض للضغط نتيجة للإشارة خارج القناة، كما ينشأ غالباً عند تشغيل جهاز استقبال وجهاز إرسال من نفس الموقع وتكون إشارة جهاز الإرسال قوية للغاية وعندما يحدث هذا يكون له تأثير قمع جميع الإشارات الأخرى التي تحاول المرور عبر مكبر الصوت، ممّا يعطي تأثير تقليل الكسب.

مواصفات حجب الراديو:

يُحدد الحجب عموماً على أنّه مستوى الإشارة غير المرغوب فيها عند إزاحة معينة وغالباً (20 كيلو هرتز) ممّا يؤدي إلى تقليل الكسب بمقدار (3 ديسيبل)، وعلى الرغم من أنّ أجهزة الاستقبال لتطبيقات معينة مثل التطبيقات الخلوية أو تطبيقات (Wi-Fi)، فعلى سبيل المثال قد تقتبس الأرقام الموجودة في بطريقة أكثر قابلية للتطبيق على تطبيق معين، واعتماداً على نوع جهاز الاستقبال ستختلف قيم الحجب بشكل كبير كنقطة مرجعية، وقد يكون جهاز استقبال نمط الاتصالات الجيد قادراً على تحمل إشارات تبلغ حوالي (10 ديسيبل ميلي واط) قبل حدوث ذلك.

سبب انسداد المتلقي وإزالة الحساسية في الراديو:

يحدث حجب جهاز الاستقبال أو إزالة حساسية جهاز الاستقبال بسبب منتجات التضمين البيني ذات الترتيب الفردي داخل سلسلة مكبر أو خلاط المستقبل حيث تؤثر هذه على الإشارة بطريقة تقلل من قوة الإشارة المطلوبة، وعندما يتم استقبال إشارة في وجود إشارة تداخل قوية فإنّ عدم الخطية داخل جهاز مزج المستقبل وسلسلة مكبر الصوت ينتج عنه منتجات التضمين البيني.

أحد المكونات الناتجة لقوة متساوية للجيوب هو ثابت، لذلك تتضاعف الإشارة المرغوبة بهذا الثابت والقوة المتساوية لقوة إشارة المسبب للتداخل، وإذا كان مسبب التداخل قوياً بدرجة كافية فسيتم طرح المنتج الناتج من منتج الإشارة المطلوب من مصطلح الطاقة الأول، ممّا يقلل من الكسب الفعال للجهاز.

تُعتبر مواصفات الحجب اللاسلكي وإزالة الحساسية مهمة جداً، ومع النمو الهائل في الهواتف المحمولة وغيرها من أشكال الاتصال اللاسلكي، تحتاج معظم الهواتف المحمولة والأجهزة اللاسلكية الأخرى إلى أن تكون قادرة على العمل بنجاح في ظل وجود إشارات محلية قوية أخرى، حتى الهاتف الخلوي الواحد سيحتوي على العديد من أجهزة الإرسال والاستقبال اللاسلكية المختلفة.

لمزيد من الاتصالات التقليدية على نطاقات الموجات القصيرة أو حتى في (VHF وUHF)، لا تزال مواصفات ومعلمات حجب الراديو وإزالة الحساسية مهمة للغاية حيث من الضروري تشغيل هذه المستقبلات في وجود إشارات سلسلة محلية والحفاظ على الأداء في جميع الأوقات.

أداء التضمين البيني لمستقبل الراديو:

تشويه التشكيل البيني له أهمية كبيرة في أجهزة الاستقبال الراديوية، وعندما يحدث التضمين البيني يمكن أن يؤدي إلى ظهور إشارات إضافية غير موجودة في الهوائي، ونتيجة لذلك يجب تقليل تشوه التضمين البيني على أجهزة الاستقبال اللاسلكية لضمان أنّ الإشارات المستلمة على الهوائي فقط هي التي تمر عبر الراديو وتظهر عند النواتج.

يمكن أن يعمل تشوه التضمين البيني على إخفاء الإشارات المطلوبة، فإذا كانت نواتج التشكيل البيني تقع على نفس تردد الإشارة المطلوبة، فيمكنها إخفاء وجودها إذا لم تكن الإشارة المطلوبة قوية وكانت نواتج التشكيل البيني عالية، ونتيجة لذلك من الضروري تصميم جهاز استقبال الراديو بحيث يكون أداء التشكيل البيني جيداً قدر الإمكان لضمان استلام الإشارات المطلوبة فقط، أمّا بالنسبة للتطبيقات من الخلوية إلى (Wi-Fi وPMR) إلى تطبيقات الراديو الاحترافية الأخرى، فإنّ أداء التشكيل البيني للمستقبل له أهمية قصوى.

الضغط والتشويه البيني لمستقبل الراديو:

تنشأ مشاكل الضغط نتيجة التشوه الذي يحدث للإشارة عندما يتم ضغط مكبر الصوت وقد لا تكون الطريقة الفعلية التي تؤدي إلى ظهور المشاكل واضحة للوهلة الأولى، حيث يمكن اعتباره مزيجاً من تأثيرين، وأحد أشكال التشويه الذي ينشأ هو التشويه التوافقي حيث يتم إنتاج توافقيات الإشارة المطلوبة، واعتماداً على الطريقة الدقيقة التي يتم بها ضغط الإشارة، ستختلف مستويات التوافقيات الزوجية (2f ،4f ،6f) وتوافقيات الترتيب الفردي (3f ،5f ،7f).

كنتيجة لإنتاج هذه التوافقيات، فمن الممكن أن يتم التقاط الإشارات التي يتم استقبالها، ومع ذلك من المرجح أن تزيل انتقائية التردد الراديوي هذه الإشارات قبل أن تدخل المراحل الأولى من المستقبل.

ما هو التضمين البيني؟

إنّ مضخم التردد اللاسلكي يميل إلى العمل كخلاط حيث يعني منحنى النقل غير الخطي أنّ الإشارات سوف تختلط معاً أو تعدل بعضها البعض، كما يُعرف هذا التأثير بالتضمين البيني ومن غير المحتمل أن يؤدي هذا التأثير بمفرده إلى حدوث أي مشاكل، ومنتجات المزيج من الإشارات القريبة من المطلوب تقع بعيداً عن الإشارة المستقبلة.

ولإنتاج إشارة داخل نطاق تمرير المستقبل، يجب أن تدخل الإشارات البعيدة جداً عن الإشارة المستقبلة في مضخم التردد اللاسلكي، وعادةً ما يتم رفضها بواسطة انتقائية التردد اللاسلكي، فعلى سبيل المثال إشارتين على (50.00 و 50.01 ميجاهرتز) وسوف تختلط هذه معاً لإعطاء إشارات عند (0.01 ميجاهرتز و 100.01 ميجاهرتز) ومن غير المحتمل أن تؤدي إلى أي مشاكل.

تبدأ المشاكل في الظهور عندما يتحد التأثيران مع بعضهما البعض حيث من الممكن تماماً أن يختلط التوافقي لإحدى الإشارات مع الأساسي أو التوافقي للإشارة الأخرى، ومن غير المحتمل أن تتسبب منتجات مجموع الترتيب الثالث مثل (2f1 + f2) في حدوث مشكلة، لكن منتجات الفرق مثل (2f1 – f2) يمكن أن تسبب مشاكل كبيرة.

على سبيل المثال جهاز استقبال تم ضبطه على (50 ميجاهرتز) حيث توجد إشارتان قويتان، واحدة عند (50.00 ميجاهرتز والأخرى عند 50.01 ميجاهرتز)، حيث ستكون إشارات الاختلاف الناتجة عند (2 × 50.00-50.01 =49.99 ميجاهرتز) وأخرى عند (2 × 50.01 – 50 = 50.01 ميجاهرتز)، كما يمكن ملاحظة أنّ أياً منهما قد يتسبب في حدوث تداخل في النطاق، كما يمكن أن تتسبب المنتجات الأخرى ذات الترتيب الأعلى في حدوث مشكلات: (3f1 – 2f2 و4f1 – 3f2 و5f1 – 4f2) وكل المنتجات التي قد تمر عبر جهاز الاستقبال إذا تم ضبطها على التردد ذي الصلة.

بهذه الطريقة، يمكن أن ينتج عن وجود إشارة قوية إشارات زائفة أخرى يمكن أن تظهر في المناطق المجاورة لها، وقد تكون الإشارات التي تختلط مع بعضها البعض بهذه الطريقة من مجموعة متنوعة من الأنواع المختلفة، فعلى سبيل المثال (AM وFM) والتشكيل الرقمي والتي يمكن أن تتحد جميعها معاً لإعطاء ما هو ضوضاء فعلياً، وهذا يعني أنّ الأداء السيئ للتشكيل البيني من الدرجة الثالثة يمكن أن يكون له تأثير على رفع الضوضاء الأرضية في ظل ظروف التشغيل الحقيقية.

في المقابل، قد يبدو أن هذا يقلل من حساسية جهاز الاستقبال اللاسلكي والذي بدوره يمكن أن يؤدي إلى تدهور أداء نظام الاتصالات اللاسلكية ككل.

مواصفات التضمين البيني للمستقبل:

تحدد المواصفات الخاصة بأداء التضمين البيني للمستقبل عادةً المستويات وتخالفات التردد لإشارتين من الدخلتين أو إشارات الاختبار ومن ثم يمكن قياس مستوى مكون التشوه الناتج داخل النطاق، ومن الممكن التنبؤ بمستوى تشوه التضمين البيني من خلال معرفة نقطة اعتراض المستقبل من الدرجة الثالثة، أمّا بالنسبة إلى نغمتين من نغمتين متساويتين في السعة، فإنّ قوة ناتج تشوه التضمين البيني تساوي ثلاثة أضعاف قوة نغمة اختبار واحدة مطروحاً منها ضعف نقطة اعتراض الدرجة الثالثة حيث تكون جميع القوى بوحدة (dBm).

هناك طريقة أخرى لقياس مستوى التضمين البيني وهي استخدام شاشة (CRO)، حيث يتم دمج إشارتين صوتيتين بترددات مختلفة على نطاق واسع ويتم إدخالهما في الجهاز قيد الاختبار، كما تبلغ سعة إشارة التردد المنخفض أربعة أضعاف سعة إشارة التردد الأعلى، ويتم تغذية ناتج الجهاز إلى الصفائح الرأسية (CRO) عبر مرشح تمرير عالي يزيل إشارة التردد المنخفض حيث تتم مزامنة القاعدة الزمنية (CRO) خارجياً مع إشارة التردد المنخفض.

يظهر التضمين البيني على الشاشة باعتباره شكل موجة تعديل اتساع للتردد الأدنى على الموجة الحاملة ذات التردد العالي، وسبب نسبة اتساع الإشارة من أربعة إلى واحد هو تضخيم التعديل الظاهر وتحسين الدقة في قراءة الشاشة، حيث يستخدم إشارة منخفضة التردد (100 هرتز) وإشارة عالية التردد (2000 هرتز)، كما يتم استخدام شبكة خلط مقاومة بسيطة لمنع التفاعل بين مولدات الصوت حيث يتم حساب النسبة المئوية للتضمين البيني من على شاشة (CRO) على النحو التالي:%Intermod = (ab)/2 (a + b)x 100.