اقرأ في هذا المقال
- أساسيات اتصالات الاقتران الاتجاهي
- مبدأ عمل اتصالات الاقتران الاتجاهي
- تطور عمل اتصالات الاقتران الاتجاهي
تتعلق اتصالات الاقتران الاتجاهي بجهاز اتصال اقتران اتجاهي، حيث يمكن مطابقة ممانعة الاقتران بسهولة لتقليل الانعكاسات، وبالتالي تزداد سرعة قنوات الاتصال مقارنةً بالاقتران الاستقرائي وفي نفس الوقت تكون موثوقية الاتصال تحسن من خلال زيادة شدة الإشارة.
أساسيات اتصالات الاقتران الاتجاهي
الوحدات التي تحتوي على قارنة توصيل، حيث يتم توصيل خط اتصال الإدخال أو الإخراج بالطرف الأول وإمّا خط أرضي أو خط اتصال إدخال أو إخراج، يتم فيها إدخال إشارة معكوسة للإشارة في خط اتصال الإدخال أو الإخراج المتصل ويتم توصيل الطرف الأول الذي تم إدخاله في طبقات فوق بعضها البعض، بحيث تكون المقرنات عبارة عن مقرنات مع بعضها البعض باستخدام اقتران بالسعة والاقتران الاستقرائي.
في حالة إنشاء نظام من خلال الجمع بين الوحدات يتم توصيل أسلاك الإشارة بين الوحدات من خلال الموصلات، وفي الهاتف المحمول على سبيل المثال يتم توصيل وحدة العرض أو وحدة الكاميرا بالركيزة الرئيسية في الجسم الرئيسي من خلال الأسلاك والموصلات الموجودة على ركيزة مرنة، وعندما تصبح الممانعة المميزة غير متصلة عبر موصل ينعكس جزء من الإشارة، ممّا يتسبب في تشويه الإشارة التي مرت عبرها.
يتسبب هذا في حدوث تداخل بين الرموز ويسبب مشكلة تؤدي إلى إعاقة زيادة سرعة الاتصال وفي حالة تقليل المسافة بين أطراف الموصل من أجل زيادة عدد الإشارات أو تصغير الموصلات، يزداد الحديث المتبادل بين الإشارات ممّا يؤدي إلى زيادة سرعة الاتصال وإعاقة تصغير الجهاز، وفي الحالة التي تكون فيها مادة الموصلات وعملية التصنيع أكثر تعقيداً من أجل حل هذه المشكلات تزداد تكاليف التصنيع.
بالإضافة إلى ذلك من الصعب أتمتة العمل لتوصيل الوحدات بالموصلات وبالتالي تزداد تكاليف التجميع وهذه تعيق سعر الجهاز من أن يتم تخفيضه، وعلاوة على ذلك قد يكون هناك حادث مثل أن الموصل ينفصل بسبب الاهتزازات أثناء استخدام الجهاز ممّا يقلل من موثوقية الجهاز، وتم اعتماد توصيل البيانات بين الركائز أو رقائق الدائرة المتكاملة لأشباه الموصلات باستخدام الاقتران الاستقرائي، أي اقتران المجال المغناطيسي من خلال ملفات مكونة من أسلاك على لوحات الدوائر المطبوعة وشرائح الدوائر المتكاملة أشباه الموصلات.
مبدأ عمل اتصالات الاقتران الاتجاهي
تم اعتماد اقتران خطوط (microstrip) أو خطوط الحافلات على مقربة شديدة من أجل الاتصال اللاسلكي للبيانات باستخدام الاقتران السعوين والاقتران الاستقرائي، كما أن خطوط النقل التفاضلية التي تتكون من خطي نقل متوازيين مع بعضهما البعض وتنتهي لمطابقتها مع المقاوم الطرفي يمكن وضعها بالتوازي مع بعضها البعض في نفس الاتجاه للاتصال اللاسلكي بين وحدتين.
بالإضافة إلى ذلك تم استخدام سطرين (microstrip) التي يتم توفيرها على مستوى أرضي مع فيلم جسم عازل للكهرباء، ويتم إنهاؤها لمطابقتها مع المقاوم الطرفي كمقرن اتجاهي للاتصال اللاسلكي بين وحدتين عند الإشارات التفاضلية في شريط الميكروويف يتم إدخالها في خطي (microstrip)، ويتميز جهاز اتصال اقتران اتجاهي باحتوائه على:
- وحدة أولية بها مقرنة أولية يتم توفيرها على ركيزة عازلة أولى، حيث يتم توصيل خط اتصال الإدخال أو الإخراج بالطرف الأول، وإمّا خط أرضي أو خط اتصال إدخال أو إخراج يتم توصيل إشارة عكسية للإشارة التي يتم إدخالها في خط اتصال الإدخال أو الإخراج المتصل بالطرف الأول بنهاية ثانية.
- ووحدة ثانية بها قارنة توصيل ثانية يتم توفيرها على ركيزة عازلة ثانية، حيث يتم توصيل خط اتصال الإدخال أو الإخراج بالطرف الأول، ويكون إمّا خطاً أرضياً أو خط اتصال إدخال أو إخراج والذي تشير إليه إشارة معكوسة للإشارة يتم إدخالها في خط اتصال الإدخال أو الإخراج المتصل بالطرف الأول متصلاً بالطرف الثاني، حيث يتم وضع الوحدة النمطية الأولى والوحدة الثانية فوق بعضها البعض بحيث يتداخلان جزئياً على الأقل.
ويحدث اقتران الإشارة باستخدام اقتران سعوي و اقتران حثي بين المقرنة الأولى والمقرنة الثانية وبالتالي يتم إنشاء اقتران المجال الكهرومغناطيسي بين المقرن الأول والمقرن الثاني، حيث يتم توصيل خط اتصال الإدخال أو الإخراج بطرف واحد وخط اتصال الإدخال أو الإخراج أو خط أرضي متصل بالطرف الآخر، بحيث يتم توصيل خطي إشارة فقط تشكل قارنة، وبالتالي يمكن تقليل عدد الأجزاء الضرورية من أجل تقليل حجم الأجزاء المركبة وخفض التكلفة وجعل من السهل نسبياً مطابقة معاوقة أداة التوصيل.
بالإضافة إلى ذلك يوفر جهاز اتصال اقتران اتجاهي والذي يتميز بأنّه يتم وضع الوحدة الأولى والوحدة الثانية فوق بعضها البعض في مثل هذه الحالة، والتي اقتران الإشارة بين خط توصيل الإدخال أو الإخراج المتصل بالمقرن الأول وخط اتصال الإدخال أو الإخراج المتصل بالمقرن الثاني أضعف من اقتران الإشارة بين المقرن الأول والمقرن الثاني.
وبالتالي من المستحسن أن يتم وضع المقرن الأول والمقرن الثاني فوق بعضهما البعض في مثل هذه الحالة، بحيث لا يساهم اقتران الإشارة بشكل فعال في الاتصال بين خط اتصال الإدخال أو الإخراج المتصل بالمقرن الأول، ويكون خط اتصال الإدخال أو الإخراج المتصل بالمقرن الثاني أضعف من اقتران الإشارة الذي يساهم في الاتصال بين المقرن الأول والمقرن الثاني.
تطور عمل اتصالات الاقتران الاتجاهي
يمكن توفير جهاز الدائرة المتكاملة لأشباه الموصلات بدائرة مرسل أو مستقبل إلى وحدة واحدة على الأقل من الوحدة الأولى والوحدة الثانية، وفي حالة توفير جهاز الدائرة المتكاملة لأشباه الموصلات لكليهما يتم إنشاء اتصال مباشر بين الاثنين، وفي حالة توفير جهاز الدائرة المتكاملة لأشباه الموصلات لوحدة واحدة فقط فإنّ الوحدة الأخرى تتعامل مع وساطة الاتصال.
عندما تكون دائرة مطابقة الممانعة متصلة بطرف الإدخال أو الإخراج لدائرة المرسل أو المستقبل، يمكن تحقيق إنهاء المطابقة على جانب جهاز الدائرة المتكاملة لأشباه الموصلات، دون استخدام المقاوم الطرفي ونتيجة لذلك يمكن قمع انعكاس الإشارة.
من خلال توفير مثل هذا الهيكل، حيث يتم إدخال إشارة تفاضلية من خلال طرفي المقرن فإنّ الحديث المتبادل بعيد النهاية يقوي الإشارة وبالتالي تزداد الموثوقية في الاتصال، وهذا يعني أنّ الجزء البعيد للإشارة (+) يقوي الجزء القريب للإشارة (-)، بينما يقوي الجزء البعيد للإشارة (-) الجزء القريب للإشارة (+) وبالتالي يتم تقوية الإشارة المستقبلة.
بالإضافة إلى ذلك يتم دائماً تطبيق الإشارات (+) و(-) على طرفي أداة التوصيل وبالتالي لا تتغير الإشارة الشائعة ممّا يقلل من الإشعاع غير الضروري أي الضوضاء، وكما يتميز بأن جزء التوصيل من خطوط توصيل الإدخال أو الإخراج المتصل بنهايتين للمقرن الأول يعمل في اتجاه محور طويل من المقرنة الأولى.
وكذلك جزء اتصال من خطوط توصيل الإدخال أو الإخراج المتصلة بطرفين للمقرن الثاني يعمل في اتجاه محور طويل للمقرن الثاني، ومن خلال اعتماد بنية التوصيل فإنّ الإشارات التي تنتقل من خلال المقرنات ليس لها شدة تيار مختلفة في اتجاه عرض المقرنة الأولى والمقرنة الثانية، وبالتالي يصبح الاتصال بدقة عالية ممكناً.
