كيفية إجراء الاتصالات باستخدام الموجات الكهرومغناطيسية

قد تكون الاتصالات باستخدام الموجات الكهرومغناطيسية نظاماً لاستقبال إشارات الاتصال التي تنقل البيانات والحصول على الطاقة من خط اتصالات لشبكة اتصالات، حيث يتم حقن إشارة طاقة تيار متردد أو تيار مستمر في خط الاتصالات، وحيث يتم استخدام الطاقة من قبل على الأقل مجموعة فرعية من مكونات نظام الدليل الموجي وإرسال الموجات الكهرومغناطيسية التي تنقل البيانات، حيث تنتقل الموجات الكهرومغناطيسية على طول خط طاقة لشبكة طاقة دون الحاجة إلى مسار.

أساسيات الاتصالات باستخدام الموجات الكهرومغناطيسية

يمكن أن يشتمل نظام الدليل الموجي على محول طاقة ضوئية ومقرنة نظام معالجة بما في ذلك المعالج وذاكرة تخزن التعليمات القابلة للتنفيذ، والتي عند تنفيذها بواسطة نظام المعالجة تسهل أداء العمليات وكما يمكن لنظام الدليل الموجي أن يستقبل عبر الألياف الضوئية إشارات الطاقة الضوئية الأولى، حيث يتم توصيل الألياف الضوئية بمصدر ضوئي لجهاز الشبكة.

يمكن لنظام الدليل الموجي أن يحول بواسطة محول الطاقة الضوئية إشارات الطاقة الضوئية الأولى إلى طاقة كهربائية، حيث يتم استخدام الطاقة الكهربائية كطاقة بواسطة نظام الدليل الموجي، ويمكن لنظام الدليل الموجي أن يستقبل عبر الألياف الضوئية إشارات الاتصال البصري الثانية من جهاز الشبكة، حيث تنقل إشارات الاتصال البصري الثانية البيانات.

يمكن لنظام الدليل الموجي أن ينقل عبر المقرن الموجات الكهرومغناطيسية التي يتم إنشاؤها وفقاً لإشارات الاتصال البصري الثانية، حيث تنتشر الموجات الكهرومغناطيسية على طول وسط نقل دون الحاجة إلى مسار، وحيث تنقل الموجات الكهرومغناطيسية البيانات.

يمكن أن تشتمل الطريقة على استقبال إشارات النطاق الأساسي الأولى من خلال نقطة وصول من مفتاح، حيث تنقل إشارات النطاق الأساسي الأولى البيانات الأولى وحيث يتم توفير البيانات الأولى من خلال الإشارات الأولى المستلمة بواسطة التبديل من نظام الدليل الموجي الأول، وحيث يسهل نظام الدليل الموجي الأول توليد الإشارات الأولى المستجيبة لاستقبال الموجات الكهرومغناطيسية الأولى التي تنتشر على طول وسيط الإرسال.

كما يشتمل وسيط الإرسال على سطح خارجي وحيث تنتشر الموجات الكهرومغناطيسية الأولى على طول الإرسال وسيط دون الحاجة إلى مسار، واختيار بواسطة نقطة الوصول جهاز اتصال وفقاً لمعلومات التوجيه والإرسال بواسطة نقطة الوصول أول إشارة لاسلكية موجهة إلى جهاز الاتصال، حيث تنقل الإشارة اللاسلكية الأولى البيانات الأولى.

كما أنّ مكونات نظام اتصالات الموجة الموجهة مثل أدوات التوصيل ووسائط الإرسال يمكن أن يكون لها ترددات قطع خاصة بها لكل أسلوب موجة موجهة، ويحدد تردد القطع عموماً أدنى تردد تم تصميمه بواسطة وضع موجة موجهة معينة ليتم دعمها بواسطة هذا المكون المحدد، ويتم تحفيز الوضع غير المتماثل المحدد للانتشار على وسيط الإرسال بواسطة موجة كهرومغناطيسية لها تردد يقع ضمن نطاق محدود، مثل (Fc إلى 2Fc) من تردد القطع المنخفض (Fc) لهذا المعين الوضع غير المتماثل.

يعتبر تردد القطع المنخفض (Fc) خاصاً بخصائص وسيط النقل وكما تشتمل على موصل داخلي محاط بغلاف عازل، يمكن أن يختلف تردد القطع هذا بناءً على أبعاد وخصائص الغلاف العازل ويحتمل أن تكون أبعاد وخصائص الموصل الداخلي ويمكن تحديدها تجريبياً للحصول على نمط الوضع المطلوب، ومع ذلك إنّه يمكن العثور على تأثيرات مماثلة للعزل الكهربائي المجوف أو العازل بدون موصل داخلي، كما يمكن أن يختلف تردد القطع بناءً على أبعاد وخصائص العازل أو العازل المجوف.

مبدأ عمل الاتصالات باستخدام الموجات الكهرومغناطيسية

عند الترددات الأقل من تردد القطع الأدنى يصعب تحفيز الأسلوب غير المتماثل في وسط الإرسال ويفشل في الانتشار لجميع المسافات باستثناء المسافات القليلة، ومع زيادة التردد فوق النطاق المحدود للترددات حول تردد القطع يتحول الوضع غير المتماثل أكثر فأكثر إلى الداخل من الغلاف العازل، وعند الترددات الأكبر بكثير من تردد القطع لم تُعد شدة المجال تتركز في الخارج من الغلاف العازل ولكن بشكل أساسي داخل الغلاف العازل.

بينما يوفر وسيط النقل توجيهاً قوياً للموجة الكهرومغناطيسية ولا يزال الانتشار ممكناً وتكون النطاقات محدودة بشكل أكبر بسبب الخسائر المتزايدة، وبسبب الانتشار داخل الغلاف العازل على عكس في الهواء المحيط، ونظراً لأنّ تردد الموجة الموجهة أعلى من النطاق المحدود لتردد القطع لهذا الوضع غير المتماثل المحدد، فقد تحول جزء كبير من شدة المجال إلى الداخل من الغلاف العازل.

كما تتركز شدة المجال بشكل أساسي داخل الغلاف العازل، بينما يوفر وسيط الإرسال توجيهاً قوياً للموجة الكهرومغناطيسية ولا يزال الانتشار ممكناً، فإنّ النطاقات تكون محدودة أكثر عند مقارنتها وعن طريق زيادة الخسائر بسبب الانتشار داخل الغلاف العازل.

عند الترددات المنخفضة التي يمثلها توزيع المجال الكهرومغناطيسي عند (3 جيجاهيرتز) يشع الأسلوب غير المتماثل بشكل أكبر ممّا ينتج عنه خسائر انتشار أعلى، وعند الترددات الأعلى التي يمثلها توزيع المجال الكهرومغناطيسي عند (9 جيجاهرتز)، يتحول الوضع غير المتماثل أكثر فأكثر إلى الداخل من الغلاف العازل ممّا يوفر قدراً كبيراً من الامتصاص، ممّا يؤدي مرة أخرى إلى حدوث خسائر انتشار أعلى.

يصور مجالات الموجات الكهرومغناطيسية الموجهة عند ترددات تشغيل مختلفة، كما أنّه عندما تكون الموجات الكهرومغناطيسية الموجهة عند تردد القطع (fc) الذي يقابل النقطة المشروط، فإنّ الموجات الكهرومغناطيسية الموجهة تقترن بشكل غير محكم بالسلك المعزول بحيث يتم تقليل الامتصاص، حيث أنّ المجالات ترتبط الموجات الكهرومغناطيسية الموجهة بشكل كافٍ لتقليل الكمية المشعة في البيئة.

ونظراً لأنّ امتصاص وإشعاع مجالات الموجات الكهرومغناطيسية الموجهة منخفضان، فإنّ خسائر الانتشار منخفضة ممّا يتيح للموجات الكهرومغناطيسية الموجهة الانتشار لمسافات أطول، وكما يتم دفع المزيد من شدة مجال الموجة الكهرومغناطيسية داخل الطبقة العازلة، ممّا يزيد من خسائر الانتشار.

تطور عمل إجراء الاتصالات باستخدام الموجات الكهرومغناطيسية

عند ترددات أعلى بكثير من تردد القطع (fc) ترتبط الموجات الكهرومغناطيسية الموجهة بقوة بالسلك المعزول، نتيجة تركيز المجالات المنبعثة من الموجات الكهرومغناطيسية الموجهة في الطبقة العازلة للسلك، وهذا بدوره يزيد من خسائر الانتشار بسبب امتصاص طبقة العزل للموجات الكهرومغناطيسية الموجهة.

تزداد خسائر الانتشار عندما يكون تردد التشغيل للموجات الكهرومغناطيسية الموجهة أقل بكثير من تردد القطع (fc)، وعند الترددات الأقل بكثير من تردد القطع (fc) تكون الموجات الكهرومغناطيسية الموجهة ضعيفة أو اسمية مرتبطة بالسلك المعزول، وبالتالي تميل إلى الإشعاع في البيئة على سبيل المثال الهواء ممّا يؤدي بدوره إلى زيادة خسائر الانتشار بسبب إشعاع الموجات الكهرومغناطيسية الموجهة.

يكون وسط النقل عبارة عن سلك مكشوف، كما يتم توجيه الموجات الكهرومغناطيسية بواسطة وسيط الإرسال للانتشار على طول السطح الخارجي لوسط النقل، وفي هذه الحالة السطح الخارجي للسلك العاري وتقترن الموجات الكهرومغناطيسية “بشكل خفيف” بالسلك؛ لتمكين انتشار الموجات الكهرومغناطيسية على مسافات طويلة مع فقدان انتشار منخفض.

كما إنّ الموجة الموجهة لها بنية مجال تقع بشكل كبير خارج وسط الإرسال الذي يعمل على توجيه الموجات الكهرومغناطيسية، والمناطق داخل الموصل لها مجال ضئيل أو لا يوجد بها مجال.