نظام اتصالات الكابلات للموجات الكهرومغناطيسية

يشتمل نظام الاتصال على منتجة واحدة على الأقل تم تكوينها لتوليد موجات كهرومغناطيسية موجهة أولاً استجابة لإشارة اتصال أولية تنقل البيانات الأولى، حيث يتم توجيه الموجات الكهرومغناطيسية الأولى الموجهة بواسطة هيكل داخل كابل، وينتشر داخل الكابل عبر مجموعة من أوضاع الموجات الموجهة دون الحاجة إلى مسار إرجاع كهربي.

أساسيات نظام اتصالات الكابلات للموجات الكهرومغناطيسية

يشتمل الكابل على مجموعة من الموصلات غير المعزولة التي تقطعت بها السبل معاً، حيث تشكل مجموعة الموصلات غير المعزولة مجموعة من المناطق الخلالية، والتي تحدها أسطح موصلة لثلاثة على الأقل من مجموعة الموصلات غير المعزولة، وحيث يشتمل الهيكل على واحد من تعدد المناطق الخلالية.

يمكن أن يشتمل جهاز الإرسال أو الاستقبال على معدن أسطواني أو غير أسطواني والذي على سبيل المثال يمكن أن يكون مجوفًا في أحد النماذج، ولكن ليس بالضرورة مرسوماً على مقياس أو دليل موجي آخر موصل أو غير موصل ونهاية يمكن وضع مقرن كعب الروتين في، أو بالقرب من الدليل الموجي أو جهاز الإرسال أو الاستقبال بحيث عندما يولد جهاز الإرسال أو الاستقبال إرسالاً، فإنّ أزواج الموجة الموجهة إلى مقرنة كعب وتنتشر كموجة موجهة حول سطح الدليل الموجي لمقرنة القطع.

يمكن للموجة الموجهة أن تنتشر جزئياً على السطح الخارجي لمقرن كعب الروتين وجزئياً داخل المقرن كما يمكن للموجة الموجهة أن تنتشر بشكل كبير أو كلياً على السطح الخارجي للمقرن، وكما يمكن أن تنتشر الموجة الموجهة بشكل جوهري أو كلي داخل المقرن، وكما يمكن أن تشع الموجة الموجهة في نهاية المقرن للاقتران بوسيط نقل مثل السلك.

وبالمثل إذا كانت الموجة الموجهة واردة ومقترنة بالمقرن في سلك فإنّ الموجة الموجهة تدخل جهاز الإرسال أو الاستقبال وتترابط مع الدليل الموجي الأسطواني أو الدليل الموجي الموصّل، بينما يظهر أن جهاز الإرسال أو الاستقبال يشتمل على دليل موجي منفصل، ويمكن استخدام هوائي أو مرنان تجويف أو كليسترون “klystron” أو مغنطرون أو أنبوب موجة متنقلة، أو عنصر مشع آخر للحث على موجة موجهة على المقرن مع أو بدون الفاصل الدليل الموجي.

يمكن إنشاء مقرن بالكامل من مادة عازلة أو مادة عازلة أخرى مناسبة، بدون أي مواد معدنية أو مواد موصلة بطريقة أخرى، كما يمكن أن يتكون (Stub coupler) من النايلون أو (Teflon PTFE) أو البولي إيثيلين أو البولي أميد أو مواد بلاستيكية أخرى أو مواد أخرى غير موصلة، ومناسبة لتسهيل نقل الموجات الكهرومغناطيسية جزئياً على الأقل على السطح الخارجي لهذه المواد.

• “PTFE” هي اختصار لـ “Polytetrafluoroethylene (Teflon)”.

مبدأ عمل نظام اتصالات الكابلات للموجات الكهرومغناطيسية

يمكن أن يشتمل مقرن القاعدة على قلب موصل أو معدني وله سطح خارجي عازل للكهرباء، وبالمثل فإنّ وسيط النقل الذي يقترن بمقرن كعب لنشر الموجات الكهرومغناطيسية، والتي يسببها مقرن الوتر أو لتزويد الموجات الكهرومغناطيسية لمقرن كعب، بالإضافة إلى كونه سلكاً مكشوفاً أو معزولاً ويتم بناؤه بالكامل من عازل مادة أو مادة عازلة أخرى مناسبة، بدون أي مواد معدنية أو موصلة بطريقة أخرى.

يمكن أن تستخدم المستقبِلات المقترنة بالمقرنات مجموعة متنوعة لدمج الإشارات المستلمة من كلا المقرنين من أجل زيادة جودة الإشارة إلى الحد الأقصى، حيث إذا استقبل أحدهما أو الآخر من قارنات التوصيل إرسالاً أعلى من عتبة محددة مسبقاً، يمكن للمستقبلات استخدام تنوع الاختيار عند تحديد الإشارة المراد استخدامها.

علاوة على ذلك بينما يتم توضيح الاستقبال بواسطة عدد كبير من المقرنات يمكن أيضاً إجراء الإرسال بواسطة قارنات في نفس التكوين، وعلى وجه الخصوص يمكن استخدام مجموعة واسعة من تقنيات الإرسال والاستقبال متعددة المدخلات (MIMO) للإرسال، حيث يتم تقديم جهاز إرسال مثل جهاز الإرسال ويتضمن أجهزة إرسال واستقبال متعددة وقارنات متعددة.

على سبيل المثال تشتمل تقنيات الإرسال والاستقبال (MIMO) هذه على التشفير المسبق وتعدد الإرسال المكاني وتشفير التنوع، وتعدد الإرسال بتقسيم أسلوب الموجة الموجهة المطبق على الإرسال والاستقبال بواسطة قارنات أو قاذفات متعددة تعمل على وسيط إرسال مع واحد أو أكثر من الأسطح التي تدعم اتصالات الموجة الموجهة.

يمكن لجهاز المكرر أن يكرر الإرسال المرتبط بالموجة، وفي نماذج أخرى يمكن أن يشتمل جهاز المكرر على واجهة اتصالات (COMM I / F)، والتي تستخرج البيانات أو الإشارات الأخرى من الموجة لتزويد مثل هذه البيانات أو إشارات إلى شبكة أخرى أو جهاز واحد أو أكثر، كإشارات اتصال أو استقبال إشارات اتصال من شبكة أخرى أو جهاز أو أكثر من الأجهزة الأخرى، وإطلاق الموجة الموجهة المضمنة فيها في الاتصال المستقبَل الإشارات.

في تكوين مكرر يمكن أن يستقبل الدليل الموجي للمستقبل الموجة من المقرن ويمكن للدليل الموجي لجهاز الإرسال إطلاق الموجة الموجهة على المقرنة كموجة موجهة، وبين الدليل الموجي للمستقبل ودليل الإرسال والإشارة المضمنة في الموجة الموجهة، أو الموجة الموجهة نفسها يمكن تضخيمها لتصحيح فقدان الإشارة وأوجه عدم الكفاءة الأخرى المرتبطة بالذكاء، يمكن استقبال اتصالات الموجة الموجهة أو الإشارة ومعالجتها لاستخراج البيانات الموجودة فيها وإعادة توليدها للإرسال.

• “COMM I / F” هي اختصار لـ “Communication/Information Technology”.

• “MIMO” هي اختصار لـ “Multiple In Multiple Out”.

تطور عمل نظام اتصالات الكابلات للموجات الكهرومغناطيسية

يمكن تكوين الدليل الموجي للمستقبل لاستخراج البيانات من الإشارة ومعالجة البيانات لتصحيح أخطاء البيانات باستخدام أكواد تصحيح الأخطاء على سبيل المثال، وإعادة توليد إشارة محدثة بالبيانات المصححة ويمكن أن يرسل الدليل الموجي لجهاز الإرسال الموجة الموجهة مع الإشارة المحدثة المضمنة فيه.

يمكن استخراج إشارة مضمنة في الموجة الموجهة من الإرسال ومعالجتها للاتصال بشبكة أخرى أو جهاز آخر أو أكثر عبر واجهة اتصالات كإشارات اتصال، وبالمثل إشارات الاتصال المستلمة بواسطة واجهة الاتصالات (COMM I / F) يمكن إدراجها في إرسال الموجة الموجهة، والتي يتم إنشاؤها وإطلاقها على المقرن بواسطة الدليل الموجي لجهاز الإرسال.

يتم تقديم جهاز مكرر ثنائي الاتجاه للاستخدام في جهاز إرسال مثل جهاز الإرسال المقدم بالاقتران، كما أنّه بينما يتم توضيح أدوات التوصيل على هيئة قارنات “cut couplers”، يمكن أيضاً استخدام أي من تصميمات قارنة التوصيل الأخرى بما في ذلك المقرنات القوسية، أو مقرنات الهوائي أو البوق أو المقرنات المغناطيسية أو ما شابه ذلك.

يمكن للمكرر ثنائي الاتجاه أن يستخدم مسارات متنوعة في حالة وجود سلكين أو أكثر أو وسائط نقل أخرى، ونظراً لأنّ إرسالات الموجة الموجهة لها كفاءات نقل مختلفة وكفاءة اقتران لوسط النقل من أنواع مختلفة مثل الأسلاك المعزولة أو الأسلاك غير المعزولة أو أنواع أخرى من وسائط النقل.

علاوة على ذلك إذا تعرضت للعناصر يمكن أن تتأثر بالطقس والأجواء الأخرى في ظروف معينة قد يكون من المفيد الإرسال الانتقائي على وسائط إرسال مختلفة في أوقات معينة، كما يمكن تعيين وسائط الإرسال المتنوعة كوسائط أولية وثانوية وثالثة وما إلى ذلك، سواء أكان هذا التعيين يشير أم لا إلى تفضيل وسيط إرسال على آخر.