تضمين السعة - Amplitude Modulation

تستمر الموجة المستمرة (continuous-wave) بالحركة بشكل متواصل دون أي فواصل زمنية، وهي إشارة رسالة النطاق الأساسي التي تحتوي على المعلومات بحيث يجب تعديل هذه الموجة، ووفقاً للتعريف القياسي يختلف اتساع إشارة الموجة الحاملة مع السعة اللحظية لإشارة التضمين، ممّا يعني أنّ اتساع إشارة الموجة الحاملة التي لا تحتوي على معلومات يختلف باختلاف اتساع الإشارة التي تحتوي على معلومات في كل لحظة.

ما هو تضمين السعة – Amplitude Modulation؟

تضمين السعة (Amplitude Modulation): هو شكل من أشكال التعديل المستخدم للإرسال الراديوي للبث وتطبيقات الاتصالات الراديوية ثنائية الاتجاه، وهو نوع يقوم على تغيير اتساع موجة الموجة الحاملة في بعض التناسبات التي تتعلق ببيانات التضمين أو الإشارة.

والسبب الرئيسي لاستخدام تعديل السعة سهولة استخدامه بحيث يطلب النظام ببساطة تعديل سعة الموجة الحاملة، ولكن يمكن أن يكون الكاشف المطلوب في المستقبل عبارة عن دائرة بسيطة تعتمد على (diode) وهذا يعني أنّ أجهزة الراديو (AM) لم تكن بحاجة إلى أجهزة إزالة تضمين معقدة، وهو مطلب رئيسي للاستخدام الواسع لتكنولوجيا الراديو، وخاصةً في الأيام الأولى للراديو عندما لم تكن الدوائر المتكاملة متوفرة، وعلى الرغم من أنّه أحد أقدم أشكال التضمين المستخدمة إلّا إنّه لا يزال يستخدم حتى اليوم بشكل أساسي للإذاعة على الموجات الطويلة والمتوسطة والقصيرة وللبعض اتصالات الطيران من نقطة إلى نقطة.

آلية عمل – Amplitude Modulation:

بالنسبة لآلية العمل فعند استخدام تضمين الاتساع فهناك اختلاف في سعة الموجة الحاملة، حيث يتم تغير الجهد أو مستوى الطاقة لإشارة المعلومات من سعة الناقل، في (AM) لا يختلف الناقل في السعة ومع ذلك فإنّ بيانات التضمين تكون في شكل مكونات إشارة تتكون من ترددات أعلى أو أقل من تردد الموجة الحاملة، وتُعرف مكونات الإشارة بالنطاقات الجانبية وتكون قوة النطاق الجانبي مسؤولة عن التغيرات في السعة الإجمالية للإشارة.

لكي تتمكن إشارة الراديو من نقل الصوت أو المعلومات الأخرى للبث أو للاتصال اللاسلكي ثنائي الاتجاه، يجب تعديلها أو تغييرها بطريقة ما، وعلى الرغم من وجود عدد من الطرق التي يمكن بها تعديل إشارة الراديو فإنّ أسهل طريقة هي تغيير اتساعها بما يتماشى مع اختلافات الصوت وبهذه الطريقة يختلف اتساع إشارة التردد الراديوي تماشياً مع القيمة الآنية لشدة التعديل، هذا يعني أنّ إشارة التردد اللاسلكي لها تمثيل للموجة الصوتية المتراكبة فيها.

تاريخ تضمين السعة – Amplitude Modulation:

تم إرسال أول إشارة معدلة الاتساع في عام 1901م، من قبل مهندس كندي يُسمى ريجينالد فيسيندين، حيث أخذ ناقل الحركة المستمر ووضع ميكروفون الكربون في سلك الهوائي، وعملت الموجات الصوتية التي تؤثر على الميكروفون على تغيير مقاومته ممّا أدّى بدوره إلى تغيير شدة الإرسال، وعلى الرغم من أنّ الإشارات كانت بدائية للغاية إلّا أنّها كانت مسموعة على مسافة بضع مئات من الأمتار، وعلى الرغم من وجود صوت خشن ناتج عن الشرارة.

مع إدخال إشارات الموجة الجيبية المستمرة، تحسنت عمليات الإرسال بشكل ملحوظ وسرعان ما أصبحت (AM) هي المعيار للإرسال الصوتي، وفي الوقت الحاضر يتم استخدام تعديل السعة، و(AM) للبث الصوتي على نطاقات الموجة الطويلة والمتوسطة والقصيرة، وللاتصالات الراديوية ثنائية الاتجاه في (VHF) للطائرات، ونظراً لوجود طرق أكثر كفاءة وملاءمة لتعديل الإشارة، فإنّ استخدامها آخذ في الانخفاض وعلى الرغم من أنّ الأمر سيستمر سنوات عديدة قبل أن يتوقف استخدامها.

مزايا وعيوب تضمين السعة – Amplitude Modulation:

أنواع تضمين السعة – Amplitude Modulation:

• تضمين الموجة الحاملة المزدوجة المكبوتة (DSB-SC).
  
• تضمين النطاق الجانبي الفردي (SSB).
  
• تضمين النطاق الجانبي الأثري (VSB).
  

مشتقات تضمين السعة – Amplitude Modulation:

على الرغم من أنّ استخدام تضمين السعة آخذ في التناقص، إلّا أنّه يشكل أساساً لأشكال أخرى من التعديل التي لا تزال مستخدمة على نطاق واسع أو أنّ استخدامها يتزايد.

1. النطاق الجانبي الفردي – SSB:

يستخدم النطاق الجانبي الفردي على نطاق واسع للاتصالات (HF)، يتم تشكيلها عن طريق أخذ إشارة تمت إزالة الموجة الحاملة ونطاق جانبي فردي منها، وبهذه الطريقة تصبح أكثر كفاءة بكثير من حيث الطيف والطاقة.

2. تشكيل اتساع التربيعي – QAM:

هذا الشكل من التضمين مشتق أساساً من موجتين حاملة خارج الطور بزاوية (90 درجة) وإضافة معلومات، وتكون إما تماثلية أو رقمية، يُستخدم (Quadrature Amplitude Modulation) على نطاق واسع لحمل العديد من الإشارات الرقمية، كل شيء من (Wi-Fi) إلى اتصالات الهاتف المحمول وأكثر من ذلك بكثير.

تطبيقات تضمين السعة – Amplitude Modulation Applications:

1. البث الإذاعي – Broadcast transmissions:

لا يزال (AM) يُستخدم على نطاق واسع للبث على نطاقات الموجات الطويلة والمتوسطة والقصيرة، ومن السهل إزالة التضمين وهذا يعني أنّ المستقبلات الراديوية القادرة على إزالة تضمين تعديل الاتساع رخيصة الثمن وسهلة التصنيع، ومع ذلك ينتقل العديد من الأشخاص إلى أشكال نقل عالية الجودة مثل تعديل التردد أو (FM) أو الإرسال الرقمي.

2. راديو النطاق الهوائي – Air band radio:

لا تزال عمليات إرسال الموجات عالية التردد (VHF) للعديد من التطبيقات المحمولة جواً تستخدم (AM)، يتم استخدامه للاتصالات اللاسلكية من الأرض إلى الجو وكذلك وصلات الراديو ثنائية الاتجاه للموظفين الأرضي أيضاً.

3. نطاق جانبي فردي – Single sideband:

لا يزال تضمين الاتساع على شكل نطاق جانبي مفرد مستخدماً للوصلات الراديوية (HF)، وباستخدام عرض نطاق أقل وتوفير استخدام أكثر فعالية للطاقة المرسلة، لا يزال هذا الشكل من التشكيل مستخدماً من نقطة إلى نقطة.

4. تعديل الاتساع التربيعي – Quadrature amplitude modulation:

يستخدم (AM) على نطاق واسع لنقل البيانات في كل شيء بدءاً من الروابط اللاسلكية قصيرة المدى مثل (Wi-Fi) إلى الاتصالات الخلوية وغير ذلك الكثير، يتشكل بشكل فعال من خلال وجود حاملتين بزاوية (90 درجة) خارج الطور.

تتميز (AM) بمزايا البساطة، ولكنها ليست أكثر الأوضاع فعالية للاستخدام سواء من حيث مقدار المساحة أو الطيف الذي تشغله والطريقة التي تستخدم بها الطاقة التي يتم إرسالها، هذا هو السبب في عدم استخدامه على نطاق واسع هذه الأيام للبث وللاتصال الإذاعي ثنائي الاتجاه.

حتى إذاعات الموجات الطويلة والمتوسطة والقصيرة ستتغير في النهاية بسبب حقيقة أن تضمين السعة (AM) يخضع لمستويات ضوضاء أعلى بكثير من الأنماط الأخرى، أمّا في الوقت الحالي تعني بساطته واستخدامه الواسع أنّه سيكون من الصعب تغييره بسرعة وسيظل قيد الاستخدام لسنوات عديدة قادمة.