ما هو مفتاح إزاحة السعة ASK

يُعد مفتاح إزاحة السعة “Ask” بأنّه تقنية تعديل رقمي لزيادة خصائص الاتساع للإشارة الثنائية للإدخال ولكنّ عيوبها تجعلها محدودة للغاية، ويمكن التخلص من هذه السلبيات من خلال تقنية التعديل الأخرى وهي “FSK”.

ما هو مفتاح إزاحة السعة ASK؟

مفتاح إزاحة السعة “Amplitude Shift Keying”: هو نوع من تعديل السعة الذي يمثل البيانات الثنائية في شكل اختلافات في اتساع الإشارة، حيث أي إشارة معدلة لها موجة حاملة عالية التردد وإشارة الثنائية عند تضمين السعة، كما يعطي الصفر قيمة منخفضة عند الإدخال في حين أنّه يعطي الناتج الناقل قيمة العليا عند الإدخال.

في “ASK” يجب إدخال إشارتين، الإدخال الأول هو إشارة تسلسل ثنائي والإدخال الثاني هو إشارة الناقل، حيث يجب النظر في الإدخال الثاني، وهو أنّ إشارة الناقل تتميز بنطاق اتساع “Amplitude” أو جهد أكبر من إشارة التسلسل الثنائي للمدخلات، كما يُعتبر مفتاح إزاحة السعة تقنية مناسبة لزيادة معلمات سعة الإدخال في الاتصالات، لكن هذه الأشكال الموجية المُعدلة “ASK” تتأثر بشكل كبير بالضوضاء، وهذا يؤدي إلى تغيرات في السعة، ونتيجةً لهذا سيكون هناك تقلبات في الجهد في أشكال الموجة الناتجة.

أمّا العيب الثاني لتقنية تعديل “ASK” هو أنّها تمتاز بكفاءة طاقة قليلة، ولأنّ “ASK” يحتاج إلى عرض نطاق ترددي كبير جداً، فقد يؤدي إلى فقدان الطاقة في طيف ASK”، وعندما يتم تعديل إشارتين ثنائيتين للإدخال لا يتم استخدام تعديل مفتاح إزاحة السعة؛ لأنّه يجب يحتاج إلى مدخلاً واحداً فقط، لذلك للتخلص من هذا التربيع، يتم اعتماد مفتاح إزاحة السعة “ASK”.

كما في تقنية التعديل يمكن تعديل إشارتين ثنائيتين بإشارتي حاملة مختلفتين، وهاتان الإشارتان الحاملتان في مرحلة معاكسة بقيمة “90 درجة” أي  متعامدتان، كما تُستخدم إشارات الجيب وجيب التمام كموجات حاملة في إنشاء إزاحة اتساع التربيع، والفائدة منه هو أنّه يستخدم بشكل فعال عرض النطاق الترددي للطيف، حيث إنّه يوفر كفاءة طاقة أكبر من مفتاح إزاحة السعة.

• “ASK” هي اختصار لـ “Amplitude Shift Keying”.

• “FSK” هي اختصار لـ “Frequency Shift Keying”.

أساسيات مفتاح إزاحة السعة ASK:

المفهوم الأكثر أهمية في الاتصال هو التعديل، حيث لها أنواع مختلفة، كما يُعرَّف التشكيل بأنّه تحسين اتساع خصائص الإشارة أو التردد أو الطور مع الإشارة إلى إشارة الموجة الحاملة، كما إذا كانت إشارة الإدخال هي شكل تماثلي، فإنّ هذا التعديل يسمى تعديل تمثيلي، وإذا كانت إشارة المدخلات على شكل رقمي، فإنّ هذا التعديل يسمى التعديل الرقمي، كما تُعاني الأشكال التماثلية للإشارات من التشويه والضوضاء وتأثيرات التداخل.

بسبب هذه العيوب الثلاثة، تُفضل الإشارات الرقمية على الإشارات التماثلية، وفي التعديل الرقمي تكون إشارة الإدخال في شكل رقمي فقط، حيث لديها مستويان فقط من الجهد إمّا مرتفع أو منخفض، لكن في الإشارة التماثلية يستمر جهده ويتأثر بنوع من الضوضاء، حيث إذا كانت إشارة الإدخال في شكل رقمي وعملت على زيادة خصائص اتساعها فيما يتعلق بإشارة الموجة الحاملة، فإنّ عملية التعديل هذه تُسمى باسم “Amplitude Shift Keying”.

أولاً: سبب اختيار إشارة الناقل عالية:

لإكمال عملية التعديل، يتم إدخال إشارة التسلسل الثنائي باستعمال إشارات الموجة الحاملة للوصول إلى المكان المحدد، كما يجب أن يكون اتساع إشارة الموجة الحاملة أكبر من سعة إشارة الإدخال الثنائية حيث نطاق اتساع الموجة الحاملة سيقوم بتعديل سعة إشارة الإدخال الثنائية، وإذا كان اتساع إشارة الموجة الحاملة أقل من جهد إشارة الإدخال الثنائي، فإنّ عملية التعديل المركبة هذه تؤدي إلى تعديل إضافي وتحت تأثيرات التعديل، لذلك من أجل تحقيق ناقل تشكيل مثالي، يجب أن يكون لدى حامل واحد نطاق اتساع أكبر من إشارة الإدخال الثنائية.

ثانياً: مستوى نطاق الخلاط:

عندما يكون المفتاح مغلقاً، بالنسبة لجميع الفواصل الزمنية المنطقية العالية، أي عندما تكون إشارة الدخل ذات المنطق “1” خلال تلك الفترات، يتم إغلاق المفتاح ومضاعفته مع إشارة الموجة الحاملة التي تولد من مولد الوظيفة لنفس المدة، أمّا عند فتح المفتاح عندما تكون إشارة الإدخال ذات المنطق “0”، يتم فتح المفتاح ولن يتم إنشاء إشارة ناتجة.

نظراً لأنّ منطق الإشارة الثنائية للإدخال “0” لا يحتوي على جهد، لذلك خلال هذه الفترات عندما تتضاعف إشارة الموجة الحاملة معها سيأتي ناتج صفر، ويكون الناتج هو صفر لجميع الفواصل المنطقية “0” للإشارة الثنائية للإدخال، كما تتضمن دائرة الخلاط على مرشحات تشكيل النبض وفلاتر “Filter” محدودة النطاق لتشكيل إشارة ناتج “ASK”.

نظرية مفاتيح إزاحة الاتساع:

يأتي هذا النوع من التعديل ضمن أنواع التعديل الرقمي، و”keying” تلعب الدور المهم لأنّها تدل على إرسال الإشارة الرقمية من خلال القناة، ومن خلال نظرية مفتاح إزاحة السعة يمكن فهم عملية تقنية “ASK”، حيث في نظرية مفتاح إزاحة السعة يختلف اتساع إشارة الإدخال الثنائي وفقاً لجهد إشارة الموجة الحاملة.

• في “ASK” يتم ضرب إشارة الإدخال الثنائية مع الإشارة الحاملة جنباً إلى جنب مع فتراتها الزمنية، وكذلك بين الفاصل الزمني الأول للإشارة الثنائية للإدخال مع الفاصل الزمني الأول لجهد إشارة الموجة الحاملة.

• تستمر نفس العملية لجميع الفواصل الزمنية، وإذا كانت إشارة الإدخال الثنائية عالية المنطق لفاصل زمني معين، فيجب تسليم نفس الشيء عند منافذ الإنتاج مع زيادة مستوى الجهد، لذا فإنّ الهدف الرئيسي لتعديل مفتاح إزاحة السعة هو تغيير أو تحسين خصائص الجهد للإشارة الثنائية للإدخال فيما يتعلق بإشارة الموجة الحاملة.

عملية استخلاص ASK:

إزالة التشكيل: هي عملية إعادة بناء الإشارة الأصلية على مستوى المُستقبل، كما يتم تعريفه على أنّه مهما كانت الإشارة المشكّلة المستقبلة من القناة على جانب المُستقبِل عن طريق تنفيذ تقنيات إزالة التشكيل المناسبة لاستعادة أو إعادة إنتاج إشارة الإدخال الأصلية في مرحلة ناتج المستقبل، كما يمكن إجراء استخلاص “ASK” بطريقتين.

أولاً: كشف “ASK” المتزامن:

بهذه الطريقة من عملية إزالة التشكيل، تكون إشارة الموجة الحاملة التي يتم استعمالها في مرحلة الاستقبال في نفس المرحلة مع إشارة الموجة الحاملة، والتي يتم استخدامها في مرحلة الإرسال، وهذا يدل على أنّ إشارة الموجة الحاملة في مرحلتي المرسل والمستلم هي نفس القيم، كما يسمى هذا النوع من الاستخلاص باكتشاف “ASK” المتماسك.

يستقبل المستقبل شكل الموجة المُعدلة “ASK” من القناة، ولكن هنا يتأثر شكل الموجة المعدل بإشارة ضوضاء؛ لأنّه يتم توجيهها من قناة الفضاء الحر، لذلك يمكن التخلص من الضوضاء بعد مرحلة المضاعف من خلال اعتماد مرشح تمرير منخفض، وبعد ذلك يتم إعادة توجيهها من العينة ودائرة الانتظار لتحويلها إلى شكل إشارة منفصلة، وبعدها في كل فترة زمنية، تتم مقارنة جهد الإشارة المنعزل مع الجهد المرجعي “Vref” لإعادة بناء الإشارة الثنائية الأصلية.

ثانياً: كشف “ASK” غير المتزامن:

يكون الاختلاف الوحيد مع كشف “ASK” المتزامن هو إشارة الموجة الحاملة التي تستخدم على جانب المرسل وجانب المستقبِل ليسا في نفس المرحلة مع بعضهما البعض، ولهذا السبب يُطلق على هذا الاكتشاف اسم اكتشاف “ASK” غير المتماسك، حيث يمكن إتمام عملية الاستخلاص هذه باستخدام جهاز قانون مربع، كما يمكن إعادة توجيه إشارة الناتج التي تنتج من جهاز القانون التربيعي من خلال مرشح تمرير منخفض لإعادة بناء الإشارة الثنائية الأصلية.

تطبيقات استخدام مفتاح إزاحة السعة ASK:

• تطبيقات الترددات اللاسلكية منخفضة التردد.

• أجهزة أتمتة المنزل.

• أجهزة الشبكات الصناعية.

• محطات لاسلكية.

• أنظمة مراقبة ضغط الإطارات.