نظام الاتصالات المقرن لتوجيه الموجات الكهرومغناطيسية

يشتمل نظام الاتصال على قارنة أولية تم تكوينها لتوجيه إشارة اتصال أولية تنقل البيانات الأولى إلى الجزء الداخلي من الكابل، حيث يتم تكوين قارنة التوصيل الأولى بشكل أكبر لتوليد الموجات الكهرومغناطيسية الموجهة الأولى استجابةً للموجات الكهرومغناطيسية وإشارة الاتصال الأولى، حيث يتم توجيه الموجات الكهرومغناطيسية الأولى الموجهة بواسطة هيكل داخل الكابل وتنتشر داخل الكابل دون الحاجة إلى مسار عودة كهربي.

أساسيات نظام الاتصالات المقرن لتوجيه الموجات الكهرومغناطيسية

يشتمل الكابل على مجموعة من الموصلات غير المعزولة، 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.

ويمكن أن تكون توزيعات المجال غير الدائري هذه أحادية الجانب أو متعددة الأطراف مع جانب محوري واحد أو أكثر يتميز بقوة مجال أعلى نسبياً أو اتجاه واحد أو أكثر من الأصفار؛ لشدة مجال صفرية (zero field) أو مناطق خالية تتميز بانخفاض نسبي أي شدة المجال، وشدة المجال الصفري أو شدة المجال الصفرية إلى حد كبير.

علاوة على ذلك يمكن أن يختلف توزيع المجال كدالة للاتجاه المحدد حول وسيط نقل بحيث يكون لواحدة أو أكثر من المناطق الزاويّة، حول وسيط النقل شدة مجال كهربائي أو مغناطيسي أو مزيج منهما أعلى من واحد أو أكثر من الزوايا الأخرى مناطق الاتجاه المحدد، وأنّ الاتجاهات أو المواقف النسبية لأنماط الترتيب الأعلى للموجة الموجهة خاصة الأنماط غير المتكافئة يمكن أن تختلف مع انتقال الموجة الموجهة على طول السلك.

بالإضافة إلى ذلك عندما تنتشر الموجة الموجهة حول سلك أو نوع آخر من وسيط الإرسال يمكنها القيام بذلك وفقاً لأسلوب انتشار الموجة الموجهة، والذي لا يشمل فقط أنماط انتشار الموجة الأساسية أوضاع الترتيب الصفري، ولكن بالإضافة إلى ذلك إنّ أنماط انتشار الموجة غير الأساسية مثل أنماط الموجة الموجهة ذات الترتيب الأعلى.

تتضمن أوضاع الترتيب الأعلى أنماطاً متناظرة لها توزيع مجال كهربائي أو مغناطيسي دائري أو دائري بشكل كبير أو توزيع مجال كهربائي أو مغناطيسي متماثل، أو أوضاع غير متناظرة أو موجات أخرى موجهة وعلى سبيل المثال سطحية لها موجات غير دائرية أو توزيعات المجال غير المتكافئة حول السلك أو وسط نقل آخر.

مبدأ عمل نظام الاتصالات المقرن لتوجيه الموجات الكهرومغناطيسية

يمكن أن تنتشر الموجات الكهرومغناطيسية الموجهة للكشف عن الموضوع على طول وسيط إرسال من جهاز الإرسال إلى جهاز الاستقبال، أو على طول جهاز اقتران عبر واحد أو أكثر من أوضاع الموجات الموجهة مثل الموجة المغناطيسية المستعرضة الأساسية (TM)، كما يشير المصطلح “وضع الموجة الموجهة” إلى نمط انتشار الموجة الموجهة لوسط إرسال أو جهاز اقتران، أو مكون آخر لنظام اتصال موجه موجه ينتشر لمسافات غير تافهة على طول وسيط الإرسال وجهاز اقتران أو أي مكون نظام آخر.

كما يمكن أن يشير المصطلح موجة ملليمتر إلى الموجات أو الإشارات الكهرومغناطيسية التي تقع ضمن نطاق تردد الموجة المليمترية من (30 جيجاهرتز) إلى (300 جيجاهرتز)، ويمكن أن يشير مصطلح “ميكروويف” إلى الموجات أو الإشارات الكهرومغناطيسية التي تقع ضمن نطاق تردد الميكروويف من (300 ميجاهرتز) إلى (300 جيجاهرتز).

يمكن أن يشير المصطلح تردد الراديو أو التردد اللاسلكي إلى الموجات أو الإشارات الكهرومغناطيسية التي تقع ضمن نطاق التردد اللاسلكي من (10 كيلو هرتز) إلى (1 تيراهيرتز)، كما أنّ الإشارات اللاسلكية والإشارات الكهربائية والموجات الكهرومغناطيسية الموجهة يمكن تكوينها لتعمل في أي نطاق تردد مرغوب فيه، وعند ترددات داخل الموجة المليمترية أو أعلى أو أقل من الموجات المليمترية أو نطاقات تردد الميكروويف.

عندما يشتمل جهاز اقتران أو وسيط نقل على عنصر موصل فإنّ تردد الموجات الكهرومغناطيسية الموجهة التي يحملها جهاز الاقتران، أو تنتشر على طول وسيط الإرسال يمكن أن يكون أقل من متوسط ​​تردد الاصطدام للإلكترونات في الموصل جزء، وعلاوة على ذلك يمكن أن يكون تردد الموجات الكهرومغناطيسية الموجهة التي يحملها جهاز الاقتران أو تنتشر على طول وسيط الإرسال تردداً غير بصري، على سبيل المثال تردد لاسلكي أقل من نطاق الترددات الضوئية الذي يبدأ عند (1 تيراهيرتز).

يمكن لكل جهاز إرسال إرسال إشارات اختبار أو تقييم الترددات المرشحة أو أنماط الموجة الموجهة عبر ظروف غير اختبار، مثل الإرسال العادي أو تقييم الترددات المرشحة بطريقة أخرى أو أوضاع الموجة الموجهة في أوقات أخرى أو بشكل مستمر، كما يمكن أن يشتمل بروتوكول الاتصال بين أجهزة الإرسال على وضع اختبار حسب الطلب أو دوري، حيث يتم اختبار وتقييم إمّا اختبار كامل أو اختبار محدود أكثر لمجموعة فرعية من الترددات المرشحة وأنماط الموجات الموجهة.

• “TM” هي اختصار لـ “transverse magnetic wave”.

تطور عمل نظام الاتصالات المقرن لتوجيه الموجات الكهرومغناطيسية

في أنماط التشغيل الأخرى يمكن إعادة الدخول إلى وضع الاختبار هذا عن طريق تدهور الأداء بسبب اضطراب أو ظروف جوية، كما يكون عرض نطاق المستقبل لجهاز الإرسال والاستقبال إمّا عريضاً بدرجة كافية أو اكتسح لاستقبال جميع الترددات المرشحة أو يمكن تعديله بشكل انتقائي بواسطة وحدة التحكم بالتدريب إلى وضع تدريب، حيث يكون عرض نطاق المستقبل لجهاز الإرسال والاستقبال عريضاً بدرجة كافية أو يتم اجتيازه لاستقبال جميع الترددات المرشحة.

كما يكون مقرن القاعدة منحنياً ويمكن ربط طرف مقرن القاعدة أو تثبيته أو اقترانه ميكانيكياً بطريقة أخرى بسلك، وعند تثبيت نهاية مقرنة القاعدة بالسلك في نهاية مقرنة القاعدة الموازية أو الموازية إلى حد كبير للسلك، وبدلاً من ذلك يمكن ربط جزء آخر من الدليل الموجي العازل خارج النهاية أو اقترانه بالسلك بحيث يكون الجزء المثبت أو المقترن موازٍ للسلك أو موازٍ له إلى حد كبير.

يمكن أن يكون المثبت عبارة عن رابط كابل من النايلون أو أي نوع آخر من المواد غير الموصلة أو العازلة للكهرباء، والتي تكون إمّا منفصلة عن قارنة التوصيل الأساسية أو يتم إنشاؤها كمكون متكامل لمقرن القاعدة والسلك بدون محيط السلك، وعندما يتم وضع مقرن كعب مع نهاية موازية للسلك تنتقل الموجة الموجهة على طول مقرنة كعب إلى السلك، وتنتشر كموجة موجهة حول سطح السلك، ويمكن وصف الموجة الموجهة بأنّها موجة سطحية أو موجة كهرومغناطيسية أخرى.

كما أنّ التمثيلات الرسومية للموجات معروضة فقط لتوضيح المبادئ التي تحرضها الموجة أو تطلقها بطريقة أخرى موجة موجهة على سلك يعمل، وعلى سبيل المثال كخط نقل سلك واحد وقد تختلف المجالات الكهربائية والمغناطيسية الناتجة عن مثل هذا الانتشار الموجي اعتماداً على واحد أو أكثر من شكل أو تصميم المقرن.

والموضع النسبي للدليل الموجي العازل للسلك والترددات المستخدمة وتصميم مقرنة كعب وأبعاد وتكوين السلك، بالإضافة إلى خصائص سطحه وعزله الاختياري والخصائص الكهرومغناطيسية للبيئة المحيطة.