modulation

الإتصالات الإلكترونيه هي عبارة عن عملية إرسال و إستقبال و معالجة الإشارة بين محطتين أو اكثر و ذللك بإستقبال الدوائر الإلكترونيه. إن إشارة المعلومات يمكن أن تأخذ إحدى الصيغتين إما إشارة تماثلية( مستمرة) أو إشارة رقميه(متقطعه).

Modulation:
إن معظم إشارات النطاق الترددي الأساسي الناشئة عن مصادر المعلومات المختلفة لا تكون دائما مناسبة للنقل عبر الوسط الناقل و لهذا فإن هذه الأشارة تعدل عادة لتسهيل عملية النقل و تعرف هذه العملية ب ال Modulation حيث تستعمل إشارة النطاق الترددي الأساسي (الإشارة ذات التردد الضعيف) لتعديل بعض خصائص الموجة الحاملة العالية التردد.

بمعني اخر و بمثال افرض انك كونت في مكان خالي و صرخت بأعلى صوتك على شخص فإن صوتك هذا هو عبارة عن الإشارة التي تحمل المعلومة وهي انك صرخت على هذا الشخص لتخبره بأمر ما حدث معك لذلك فإن صوتك لن يصل الى مسافة بعيده فتذهب لإستعمال الميكرفون لتوصيل الصوت لمكان ابعد فيكون هذا الميكرفون هو الأداة المساعده لنقل صوتك لمسافة ابعد وهذه هي و ظيفة الموجة الحاملة حيث يكون تردد صوت الإنسان 400 هيرتز فيعمل الميكروفن لزيادة تردد هذا الصوت ليصل إلي مسافة ابعد إذا من هذا يتضح لنا أن الموجة الحاملة لا تحمل اي معلومة ولكنها تحمل الموجة التي تحمل المعلومات وهي المراد ايصالها لمكان ما وعند و صولها الي المكان المستقبل يعمل المستقبل على إستخلاص الموجة الأصلية وهي الموجة الحاملة للمعلومات و ترك الموجة الحاملة و هذا ما يسمي ب ال Demodulation.

وهذه الموجة الحاملة هي عبارة عن إشارة موجبة عالية التردد و التي تولد من طرق المذبذب الموضعي و المتواجد في قسم الإرسال و المذبذب هو عبارة عن دائرة إلكترونيه و التي تنتج موجة ذبذبات عند الخرج و التي تغذي فقط عن الدخل بواسطة جهد مستمر.

تستعمل إشارة المعلومات و التي يطلق عليها إشارة التضمين في تديل التردد أو الطور ولذا يمكن القول أن هناك ثلاثه أنواع من ال Modulation وهي:-

ال ( Amplitude Modulation (AM:-
وهو عبارة عن تغير سعة أو إتساع الموجة الحاملة بواسطة إشارة التعديل بمقدار يتناسب مع إشارة التعديل أما الموجة الناتجة فتدعى موجة تعديل السعه.

S(t : وهي الموجة الحاملة للمعلومة
G(t: وهي الموجة الحاملة و تكون موجة جيبيه coswct

فيكون الخرج هو S(t) * coswct = s(t)coswct

2- التعديل الترددي Frequancy modulation (FM):

وهو عبارة عن تعديل تردد الموجة الحاملة بواسطة إشارة التعديل بمقدار يتناسب مع التغيير الذي يطرأ على إشارة التعديل أما الموجة الناتجة تدعى موجة تعديل التردد.


3-تعديل الطور (PM) Phase Mpdulation:-

وهو عبارة عن تعديل في طور الموجة الحاملة بواسطة إشارة التعديل بمقدار يتناسب مع التغيير الحاصل في إشارة التعديل نفسها أما الموجة الناتجة تدعى موجة تعديل الطور.


أود التنبيه على أن عملية التعديل تتم في قسم الإرسال أما الإشارة الناتجة من عملية التعديل و التي يمكن أن يطلق عليها الموجة المعدلة (Modulation Wave) و يمكن أن تكون إحدى الأنواع الثلاثة التي سبق ذكرها فإما أن تأخذ صيغة AM أو FM أو PM حسب طبيعة التعديل الذي تم في قسم الإرسال أما الإشارة التي تخرج من قسم الإستقبال فهي تدعي الإشارة المستخلصة (Demodulation Signal ).

هناك سؤال مهم جدا يطرح نفسه لماذا عملية التعديل Modulation ؟ وهل هي عملية ضرورية في الإتصالات ؟ لذلك للإجابة سوف نناقش بعض الأسباب المهمة لعملية التعديل و هي:-

1- سهولة الإشعاع Ease Of Radiation

لكي يتم بث الموجة المغناطيسية بكفائة فإن طول الهوائي يجب أن يكون في حدود 10% من طول الإشارة المرسلة. و بالنسبة لكثير من إشارات النطاق الترددي الأساسي (إشارة المعلومات ) فإن اطوال الموجات تكون كبيرة جدا لدرجة أن أبعاد الهوائيات المطلوبة تتجاوز الأرقام المعقولة. وكمثال فإن موجة الصوت تتركز في الترددات بين 100 هرتز و 3000 هرتز. أي إن أطوال موجاتها تتراوح بين 100 كم و 3000 كم على الترتيب مما يستدعي هوائيات ذات أطوال غير عملية في حدود 10 كم و 300 كم و بدلا عن ذلك يتم عمل Modulation للإشارة للموجة الحاملة ذات التردد العالي ذات طول موجي ضغير مما يتطلب إستعمال هوائيات عملية ذات تكلفة أقل و بذلك يتم بث الموجة المغناطيسية التي تحمل إشارة المعلومات بكفائة عالية. لذلك لتوضيح عملية التعديل هو انك لو اردت رمي ورقة وهي تحمل معلومات كرسالة مثالا فإن الورقة لن تصل إلي مسافة بعيدة لكن لو لففت الورقة حول قلم ثم رميته فإن الورقة سوف تصل إلي مسافة ابعد من المسافة التي روميت لوحدها فيكون الورقة هي الموجة المراد إيصالها لمكان ما و القلم هو الموجة الحاملة التي حملت الورقة لذلك المكان.


2- الفائدة الثانية من عملية التعديل نفرض أن عدد من المحطات الإذاعية تبث إشاراتها الصوتية مباشرة بدون أي تعديل بطبيعة الحال تردد الصوت البشري متقارب من بعضه في التردد لذلك سوف يحدث تداخل بين هذه الأصوات لذلك لا يمكن بث اكثر من إشارة في نفس الوقت و لكن بعمل تعديل كل إشارة فإنها سوف تبتعد عن بعضها البعض ب التردد حيث تحمل كل موجة على موجة حاملة لها تردد مختلف عن الموجات السابقة لذلك لن يحدث تداخل وهذه فائدة اخري للتعديل.

*********** التشويش Noise:

يعتبر التشويش احد المشاكل التي تواجه عالم الإتصالات و لولا التشويش لستطعنا أن نرسل المعلومة إلى أبعد ما يمكن و يعرف على أنه الطاقة غير مرغوب فيها تنشأ ضمن مختلف عناصر أنظمة الإتصالات لتشارك الإشارة الأصلية بالمرور عبر هذه العناصر.

و ينقسم الي قسمين قسم خارجي هو مثل تأثير ضوء الشمس أو الضوضاء أو الشتاء أو الغلاف الجوي و قسم داخلي من العناصر الإلكترونيه المستخدمه.

وأود التنبيه أن التشويش الناتج عن الغلاف الجوي و الصادر عن العواصف الرعدية تؤثر تأثيرا مباشرا على البث الإذاعي الذي يستخدم AM و السبب في ذلك يعود على أن الموجات الناتجة من العواصف الرعدية تتناسب عكسيا مع التردد الواقع في مجال أقل من 100 ميجاهرتز أي كلما قل التردد كلما زاد التشويش لكنه أقل تأثيرا على البث الإذاعي و التلفزيوني الذي يستخدم FM حيث مجال تردداته من 100 ميجاهرتز و 88 ميجاهرتز.