اقرأ في هذا المقال
غالباً ما يستخدم مفهوم دائرة الاتصالات في وصف أنظمة الاتصالات متعددة القنوات، وعلى سبيل المثال في الأنظمة متعددة القنوات المزودة بتعدد إرسال بتقسيم التردد، ويتم دمج قنوات التردد الصوتي القياسية عن طريق المعدات الطرفية الحاملة في مجموعات قياسية ذات “12 قناة” تشغل نطاق تردد قياسي من “60 كيلو هرتز” – “108 كيلو هرتز في دائرة المجموعة الأولية.
ما هي دوائر الاتصالات
دوائر الاتصالات: هي مجمع من المعدات وخطوط الاتصال مصمم لإنشاء قنوات متخصصة لنقل المعلومات، حيث تتميز دارات الاتصالات بمعايير معيارية محددة، مثل عرض نطاق التردد ومعدل إرسال المعلومات.
أساسيات دوائر الاتصالات
تشغل مجموعة القنوات الثانوية القياسية نطاق التردد “312 كيلوهرتز” – “552 كيلوهرتز” في دائرة المجموعة الثانوية وتتشكل من خلال الجمع بين خمس مجموعات أولية قياسية، كما يتم تشكيل مجموعات إضافية من القنوات بنفس الطريقة وتشكل مجموعة جميع مجموعات القنوات في نظام متعدد القنوات مجموعة أو دارة اتصالات متعددة القنوات، والتي يمكن أن تتميز بإجمالي عرض النطاق الترددي للنظام.
المعيار القياسي المستخدم لأنظمة إرسال البيانات هو معدل إرسال المعلومات، حيث تُصنف دوائر نقل البيانات على أنّها دوائر منخفضة السرعة من “50 بت / ثانية”، وإلى “200 بت / ثانية” – “300 بت / ثانية” ودوائر متوسطة السرعة “600 بت / ثانية” – “10 آلاف بت / ثانية” وعالية السرعة “48000 بت / ثانية” وما فوق”، كما تتكون دارة نقل البيانات من عدة قنوات قياسية.
وكذلك معدات نقل البيانات بما في ذلك معدات تحويل الإشارة مثل المُعدِّلات ومزيلات التشكيل أي المودم ومعدات مراقبة القناة ومعدات الحماية من الأخطاء، بالإضافة إلى استخدامها في الاتصالات متعددة القنوات ونقل البيانات توجد دوائر الاتصالات القياسية أيضاً في التلفاز والبث الصوتي والنطاق العريض والاتصالات الهاتفية المرئية.
كما يتم استخدام مفهوم دائرة الاتصالات أحياناً بمعنى أضيق لتعيين قناة الهوائي أو الدليل الموجي لوصلة ترحيل راديوي، أو قناة جماعية في معدات تعديل شفرة النبض أو القناة الخطية لأنظمة تعدد الإرسال، وأصبحت تقنية “MOS” بسرعة هي المعيار الفعلي لتصميم الدوائر المتكاملة ذات الإشارات المختلطة نظراً للمستويات العالية من التكامل الممكنة، حيث تتقلص الأشكال الهندسية للجهاز إلى مقاييس نانومترية.
ويعني تقليل حجم الميزة أنّ عدد سرعات الترانزستور والساعة قد زاد بشكل كبير، كما تحتوي المعالجات الدقيقة الحالية على مئات الملايين من الترانزستورات التي تعمل بسرعة جيجاهيرتز متعددة، وعلاوة على ذلك فإنّ هذا الانخفاض في حجم الميزة له أيضاً تأثير كبير على دارات الإشارة المختلطة، ونظراً لارتفاع مستويات التكامل تمتلك غالبية “ASICs” بعض المكونات التماثلية، وأصبح من الإلزامي تقريباً دمج كل من الدوائر التماثلية والرقمية على نفس الركيزة بسبب قيود التكلفة والطاقة.
- “ASICs” هي اختصار لـ “Application-specific integrated circuit”.
- “MOS” هي اختصار لـ “Mean opinion score”.
تطور دوائر الاتصالات
على مدى العقد الماضي أدى التطور الهائل للاتصالات اللاسلكية إلى تغيير حياة الإنسان بشكل لا يصدق، ولقد تم إحراز تقدم كبير في تصميم وبنية دوائر الاتصالات اللاسلكية ذات الصلة بالترددات اللاسلكية والموجات الدقيقة، كما توجد الدوائر الخاصة المخصصة لمستوى التردد اللاسلكي للاتصالات اللاسلكية.
ومن المذبذبات إلى التعديل والاستخلاص ومن الخلاطات إلى دوائر التردد اللاسلكي ومضخم الطاقة يتم تقديم الموضوعات بطريقة متسلسلة، كما تتوفر مجموعات من التطبيقات ذات الصلة في تصميم الدوائر التناظرية “RF”، وتشمل التقنيات:
- نظام الاتصالات اللاسلكية.
- مذبذبات الترددات اللاسلكية وحلقات تأمين المرحلة.
- دوائر المغير والمستخلص.
- خلاطات “RF”.
- التحكم التلقائي في الكسب والمحددات.
- دوائر الميكروويف وخطوط النقل والمعلمات S.
- شبكات المطابقة.
- تصميم المضخم التشغيلي الخطي ومضخمات القدرة.
- تقنيات الخطية.
ملاحظة:“RF” هي اختصار لـ “Radio frequency”.
العناصر الأساسية لدوائر الاتصالات
1- المرسل
جهاز الإرسال: هو مجموعة من جهاز أو دائرة إلكترونية واحدة أو أكثر تقوم بتحويل معلومات المصدر الأصلية، وتسمى أيضاً إشارة النطاق الأساسي إلى نموذج مناسب للإرسال، كما إنّه جزء من النظام حيث يقوم المرسل بإدخال المعلومات أو ترميزها، ومن أمثلة أجهزة الإرسال هواتفنا المحمولة وأجهزة إرسال الراديو “AM”.
- “AM” هي اختصار لـ “amplitude modulation”.
وظائف جهاز الإرسال اللاسلكي
- جهاز الإرسال اللاسلكي هو وحدة إلكترونية تقبل إرسال إشارة المعلومات وتحويلها إلى إشارة تردد لاسلكي “RF” قادرة على الإرسال عبر مسافات طويلة.
- كما يجب على المرسل توليد إشارة بالتردد المطلوب.
- يوفر شكلاً من أشكال التعديل الذي يسمح لإشارة المعلومات بتعديل إشارة ذات تردد أعلى وتُعرف أيضاً باسم إشارة الموجة الحاملة، حيث يشيع استخدام تعديل السعة “AM” وتعديل التردد في البث.
- توفير تضخيم الطاقة لضمان ارتفاع مستوى الإشارة، بحيث تنتقل عبر المسافة المرغوبة التي سيتم إرسال الإشارة من أجلها.
2- قناة اتصالات
القناة: هي الوسيط الذي يتم من خلاله إرسال أو نشر الإشارة الإلكترونية من مكان إلى آخر، حيث يوفر وسيلة لنقل الإشارات بين المرسل والمستقبل، كما يمكن أن تكون القناة بسيطة مثل الأسلاك النحاسية أو معقدة مثل الألياف الضوئية وأنظمة الأقمار الصناعية، ويمكن أيضاً نشر الإشارات من خلال موجات الراديو أو الفضاء الحر اعتماداً على نوع التعديل والتردد المستخدم.
على الرغم من أنّ القناة توفر وسيلة للاتصال إلّا أنّها تخفف أيضاً من الإشارة التي تنقل الرسالة، وجميع أنواع الوسائط قادرة على تحطيم الإشارات، ممّا يؤدي إلى ضعف الإشارات ويبدو أنّ لها اتساعاً أصغر ويتم تضمين المضخمات التشغيلية في كل من المرسل والمستقبل لتعويض هذه المشكلة.
3- المتلقي
جهاز الاستقبال: عبارة عن مجموعة من الأجهزة والدوائر الإلكترونية التي تقبل الإشارات المرسلة من وسيط الإرسال ثم تقوم بتحويل تلك الإشارات مرة أخرى إلى شكلها الأصلي الذي يفهمه البشر، ومن الأمثلة الجيدة على أجهزة الاستقبال أجهزة الراديو وأجهزة التلفاز.
المتطلبات الأساسية لأي مستقبل اتصالات
أولاً: الانتقائية
قدرة المستقبل على اختيار إشارة من التردد المطلوب مع رفض تلك الموجودة على الترددات المجاورة ومن خلال الانتقائية الجيدة، يمكن للمستقبل تحديد الإشارة المطلوبة والتخلص من جميع إشارات التردد اللاسلكي الأخرى وتستخدم الدوائر المضبوطة أو دوائر “LC” للحصول على الانتقائية.
ثانياً: الحساسية
الحساسية: هي قدرة جهاز الاستقبال على التقاط الإشارات الضعيفة، وترتبط الحساسية ارتباطاً مباشراً بمكاسب المتلقي، والكسب هو العامل الذي يتم من خلاله مضاعفة إشارة الإدخال لإنتاج المخرجات كما يمكن زيادة هذا من خلال وجود سلسلة من التضخيم ويتم تحقيق حساسية أفضل مع مكاسب أعلى.
4- ضوضاء النظام
الضوضاء: هي أي إشارات كهربائية غير مرغوب فيها تتداخل مع إشارة المعلومات، وإنها طاقة كهربائية عشوائية تدخل النظام عبر الوسيط، ومع ذلك يمكن أيضاً أن تتولد ضوضاء في المستقبل ممّا يتسبب في بعض الأخطاء في عملية إزالة التشكيل.
قد تأتي الضوضاء من مصادر مختلفة مثل الغلاف الجوي وخاصة البرق والعواصف الرعدية، كما قد يأتي أيضاً من الفضاء الخارجي، حيث تبعث الشمس ومليارات النجوم إشعاعات تتداخل مع الإشارة والضوضاء حتمية فهي موجودة دائماً في النظام، ولا يمكن أبداً تجنبه ولكن يمكن دائماً التقليل منه باستخدام التقنيات المتطورة والدوائر الإلكترونية.
