كيفية إنشاء موجات AM باستخدام معدل القانون المربع Square Law

يمكن استخدام مُعدِّل التبديل أو مُغيِّر “القانون التربيعي” لتوليد تعديل السعة “AM / DSB”، بينما يمكن استخدام “مُغيِّر الحلقة” أو المُغيِّر المتوازن؛ لتوليد نطاق مزدوج الجانب مكبوت أي ناقل “DSB-SC“، ولعقود من الزمن كان هناك حاجة إلى دارات مختلفة لتوليد هذين الشكلين من “AM”، والتي تختلف فقط في وجود أو عدم وجود الناقل المستقل.

ما هو مغير القانون المربع Square Law؟

مغير القانون المربع “Square Law” في “Square Law Modulator”: يُشير مصطلح “Square-law” إلى علاقة الإدخال والإنتاج للجهاز المستخدم في التعديل، حيث أنّه عند استخدام مُعدِّل منتج تكون “c (t)” و”m (t)” عبارة عن إشارات حاملة ورسالة أي تعديل على التوالي.

تم تعديل مبدل التبديل عن طريق إدخال جهاز نشط إضافي، ومع هذا التعديل يصبح المغير قادراً على توليد “AM” بأعماق متفاوتة من التشكيل بما في ذلك “DSB-SC”، وبالتالي يمكن استخدام دارة واحدة لتوليد كل من “DSB” و”DSB-SC”، حيث إنّ بساطة الطريقة المقترحة تجعلها مناسبة بشكل مثالي لتنفيذها.

• “DSB” هي اختصار لـ “Double sideband suppressed”.

• “DSB-SC” هي اختصار لـ “Double sideband suppressed-carrier transmission”.

• “AM” هي اختصار لـ “amplitude modulation”.

ما هو إنشاء أشكال موجات AM باستخدام مغير القانون المربع؟

إنشاء أشكال موجات “AM” باستخدام مغير القانون المربع: هو استخدام جهاز غير خطي أو بالأحرى جهاز متحيز للعمل بطريقة غير خطية لتوليد النوع المهني التقليدي الكامل للنطاق الجانبي المزدوج لإشارات “AM”، ويمكن أن يكون الجهاز متحيزاً “BJT” أو “FET” بحيث يتناسب جهد الناتج مع مربع الإدخال والمدخل في هذه الحالة، وهو مزيج من الوظيفة وإشارة التعديل المطبقة على القاعدة في “BJT” أو البوابة من “FET”.

• “BJT” هي اختصار لـ “Bipolar Junction Transistor”.

• “FET” هي اختصار لـ “field-effect transistor”.

أساسيات إنشاء موجات AM باستخدام مغير القانون المربع:

تعديل السعة “AM”: هو تقنية مستخدمة في الاتصالات الإلكترونية الأكثر شيوعاً لنقل المعلومات عبر “a” كما يتم تحقيق ذلك من خلال تغيير قوة إشارة الموجة الحاملة فيما يتعلق بالمعلومات المرسلة، ومن ثم فإنّ التغييرات في القيم القصوى والدنيا لإشارة الموجة الحاملة تؤدي إلى مؤشر التعديل المتغير عند “0.5 مللي ثانية / مسح Div” على شاشة راسم الذبذبات.

كما تم عرض أشكال الموجة المعنية تتراوح من “47.4%” إلى “100%” عند تعديل “1 كيلو هرتز” و”200 كيلو هرتز” وترددات الموجات الحاملة على التوالي، ومرشح ممر النطاق عند تردد مركزي يساوي التردد وعرض النطاق الترددي الوظيفي يساوي ضعف الحد الأقصى للتردد لإشارة الرسالة المتصلة بالمجمع أو يفصل التصريف عن مصطلح المهنة المطلوب ونتاج إشارة التعديل مع المهنة.

كما تستفيد دوائر طرق تعديل القانون التربيعي من خصائص الجهد غير الخطي للثنائيات أو الصمامات الثلاثية أو الترانزستورات وهي مناسبة بشكل عام للاستخدام في الفولتية المنخفضة، وكما تم وضع الحقائق المتعلقة بالمزايا النسبية لاكتشاف الغلاف الخطي والقانون التربيعي لحامل معدل جيبياً مصحوباً بضوضاء غاوسي، حيث أنّه عندما يكون الموجة الحاملة ضعيفة التشكيل ولديها قدرة أكبر بكثير من الضوضاء في دارة الإدخال بالكامل، وفي هذه الحالة الخاصة تكون نسبة الإشارة إلى الضوضاء “SNR” في المخرجات المكتشفة هي نفسها للطريقتين.

ويكون تشويه الإشارة أسوأ مع عملية القانون التربيعي بسبب الإنتاج التوافقي الثاني المتأصل، ونظراً لأنّ الضوضاء في الناتج المكتشف تقاس عادةً في غياب تعديل الإشارة، فإنّ حقيقة أنّ الأداء النسبي يتغير عندما يقترب مؤشر التعديل من “100%” ويميل إلى التغاضي عنه.

كما أنّ أداء ضوضاء كاشف القانون التربيعي يتعرض لتأخر تقترب من “1.8 ديسيبل” عندما يتم تشكيل الموجة الحاملة بشدة، ويتميز التشوه في حالة القانون التربيعي بوجود توافقي ثانٍ فقط “12 ديسيبل” نزولاً من الأساسي ، في حين أنّ التوافقي الثاني في ناتج الكاشف الخطي لا يكاد يذكر، وهذه النتائج مهمة في تقييم التقنيات في استقبال التنوع.

• “SNR” هي اختصار لـ “signal-to-noise ratio”.

طرق تعديل قانون التربيع في AM هي:

• تعديل الصمام الثنائي للقانون المربع.

• تعديل “Van der Bijl” باستخدام خاصية الجهد غير الخطي للثلاثي.

• المغير متوازن الناقل المكبوت.

• تعديل قانون مربع ديود.

إنّه يستخدم المنطقة غير الخطية للخاصية الديناميكية للجهد الحالي للديود “pn”، وهذه الخاصية غير خطية للغاية خاصةً في منطقة الجهد المنخفض، كما يمكن بعد ذلك التعبير عن “ia” الحالي كدالة للتيار المتردد.

المغير المتوازن للحامل المكبوت في تعديل AM:

إنّه في جهد معدل السعة لا يحتوي الحامل “Vc cos (wc) t” على معلومات أو رسالة، والمعلومات واردة في كل من النطاقين الجانبيين، ومن ثم قد يتم إسقاط الناقل أو إزالته دون فقد أي معلومات، وعلاوةً على ذلك يأخذ الناقل نسبة كبيرة من إجمالي قدرة الموجة الحاملة المعدلة.

في البث الإذاعي العادي “AM” يتم إرسال الموجة الحاملة جنباً إلى جنب مع النطاقين الجانبيين ويشار إلى النظام باسم نظام النطاق الجانبي المزدوج “DSB”، الحامل ضروري لاستنساخ إشارة التشكيل في مرحلة الكاشف في مستقبل الراديو، ووفقاً لذلك في بث “AM” العادي يتم السماح للناقل بالانتشار واستخدام كاشف بسيط في مستقبل الراديو.

يمكن استخدام مُعدِّل التبديل أو مُعدِّل القانون التربيعي لتوليد تعديل السعة “AM / DSB”، بينما يمكن استخدام مُعدِّل الحلقة أو المُغيِّر المتوازن لتوليد ثنائي الجانب أي قمع النطاق ناقل “DSB-SC”، وتسمى الدائرة التي تولد موجات “AM” كمعدل السعة، كما يمكن فهم توليد موجات “AM” باستخدام معدل قانون المربع بطريقة أفضل من خلال مراقبة دائرة معدل قانون التربيع، وتتكون مما يلي:

• جهاز غير خطي.

• مرشح ممر النطاق.

• مصدر ناقل وإشارة تعديل.

آلية عمل مغير القانون المربع:

يشير “قانون التربيع” إلى العلاقة بين المدخلات والمخرجات للجهاز المستخدم في التعديل، فمثلاً في تصميم مُعدِّل منتج تكون “c (t)” و”m (t)” عبارة عن إشارات حاملة ورسالة، أي تعديل على التوالي والناقل هو جيبي نقي من التردد “fc”، والناتج المتوقع لمعدل المنتج هو “c (t)” و”m (t)” المنتج.

كما يمكن تحقيق مثل هذه العملية الرياضية على الإشارات الكهربائية “الفولتية / التيارات”، حيث تعتبر إضافة الإشارات أسهل، كما توجد دارات التماثلية مثل دوائر المرجع أمبير، وحيث إذا تم التمكن من تنفيذ مربع “(c (t) + m (t))” من خلال ملاحظة خصائص تحويل فورييه، فيمكن ملاحظة أنه يمكن تصفية نسخة مصغرة من المنتج “c (t)” و”m (t)”.

كما أنّ أي جهاز يأخذ “x (t)” ويعطي نسخة مصغرة من المربع “x (t)” يُعد بإنّه يتصرف وفقاً لـ “قانون التربيع” أي إنّه جهاز قانون تربيعي.

 x (t) = c (t) + m (t)

وعلاوة على ذلك، إذا تم تشغيلها في نطاق صغير بما يكفي حول نقطة معينة فإنّ العلاقة بين المدخلات والمخرجات للديود، والتي يتم نمذجتها بدورها على أنّها أسية تقترب من جزء معين من القطع المكافئ وهو سلوك التربيع المرغوب، لذلك سترى استخدام الصمام الثنائي في مُعدِّلات القانون التربيعي.

عيوب المغير قانون مربع:

• نظراً لاستخدام الأجهزة غير الخطية، فإنّها تعمل فقط في المنطقة غير الخطية لمنحنى الخصائص.

• يجب أن يقوم مرشح ممر الموجة بضبط “fc” وهو أمر صعب بشكل مثالي.