Advanced Search

المحرر موضوع: الاتصالات الاسلكية – الراديو :  (زيارة 18506 مرات)

0 الأعضاء و 1 ضيف يشاهدون هذا الموضوع.

أكتوبر 05, 2002, 02:52:18 مساءاً
زيارة 18506 مرات

salwanrawas

  • عضو متقدم

  • ****

  • 597
    مشاركة

  • مشرف الهندسة

    • مشاهدة الملف الشخصي
    • salwanrawas@ayna.com
الاتصالات الاسلكية – الراديو :
« في: أكتوبر 05, 2002, 02:52:18 مساءاً »
الاتصالات الاسلكية – الراديو :

النقاط الدراسية :

الحقل الكهرطيسي و انتشار الأمواج الكهرطيسية -الهوائيات
مقارنة بين ترددات العمل المختلفة و مجال استخدام كل منها
أنظمة التعديل المطالي و الترددي و الطوري  ..
جهاز الارسال و جهاز الاستقبال
المازج – استخدام التردد المتوسط IF
أنظمة التعديل الرقمي

مقدمة :
ليس الهدف من هذه المحاضرات الدخول في التفاصيل المعقدة و المعادلات الرياضية ذات المستوى العالي لدراسة الحقول الكهرطيسية و ما إلى ذلك من محاضرات اختصاصية نظرية بحتة ..
بل فسح الفرصة للرواد أن يتمكنوا من تفهم طبيعة وسائل الاتصال المختلفة المحيطة بهم كما هي بشكلها النهائي و مفهومها المبسط
أرجو أن أوفق في هذا الهدف

و قد طلب العديد من الأصدقاء ذلك البحث و ها نحن نضع أيدينا معهم لنتعاون على تحقيق هذا الهدف .. ما استطعنا ..

و كما أود بشدة المشاركة من أصحاب الخبرة و العاملين في هذا المجال .. ففوق كل عالم عليم
"و ما أوتيتم من العلم إلا قليلاً "
و أهلاً بكل عضو مشارك بسؤال أو استفسار أو إضافة
و إن أخطأنا فصححوا لنا .. فليس بين البشر من هو معصوم
أولاً نبدأ الدراسة من الحقل الكهرطيسي :
إن مرور تيار متناوب عالي التردد في سلك ناقل يسبب نشوء حقل كهربائي و حقل مغناطيسي حول السلك و يتشكل نتيجة تراكب الحقلين حقلاً مركباً  من كلا الحقلين يسمى الحقل الكهرطيسي ..
هذا الحقل الكهرطيسي يتميز بخاصية الانتشار أي أن الطاقة المنبعثة عن المنبع الكهربائي يستهلك جزء منها و يتبدد في الجو حيث تنتشر الطاقة على شكل أمواج كهرطيسية مبتعدة عن منبعها الأساسي .
و تتناسب القدرة المشعة مع استطاعة المرسل من جهة و مواصفات الهوائي (سلك الدارة ) من جهة أخرى و طبعاً مع تردد الإرسال ..
بحيث يمكن أن نقول أن طول سلك الهوائي يرتبط بشكل هندسي مع تردد عمل  المهتز المولد للإشارة ذات التردد العالي بحيث يكون طول السلك قريب من طول الموجة ..
هناك عدة أنواع من الهوائيات و يعتبر الهوائي العمودي الهوائي الأقصر حيث يلزم طول للهوائي يساوي ربع طول الموجة كي تنتشر الاشارة بالشدة الأعظمية …
حيث تدخل الإشارة من قاعدة الهوائي و تكون شدة التيار عند هذه النقطة أعظمية تتوزع بشكل متناقص باتجاه الرأس حيث تكون معدومة بطبيعة الحال بينما يتوزع الجهد بشكل معاكس حيث يكون أصغرياً عند القاعدة و أعظمياً عن رأس الهوائي ..
أما إن لم يتوفر هذا الشرط فلن يحدث انتشار للطاقة في الفراغ

إذاً يبرز سؤال هام كم هو طول الموجة الذي نتحدث عنه ؟؟
تنتشر الأمواج الكهرطيسية في الفراغ بسرعة تعادل تقريباً سرعة الضوء ..
وهي 300000 كم / ساعة
و من المعروف أن :
طول الموجة = سرعة الضوء / تردد الإشارة

و بحساب بسيط يتبين لدينا إن كنا بحاجة لإرسال إشارة بواسطة هوائي عمودي يجب علينا أن نختار تردد عالي قدر الإمكان و إلا اضطررنا لاستخدام هوائي عالي للغاية …. !!

تطبيق حسابي :
نريد أن نستخدم هوائي عمودي لإرسال إشارة لاسلكية ذات تردد 100 كيلو هرتز . كم يجب أن يكون طول الهوائي ؟؟
الجواب :
أولاً نحسب طول الموجة :
طول الموجة = 300000000 / 100000
طول الموجة =3000 م
طول الهوائي العمودي اللازم = طول الموجة /4
طول الهوائي = 750 م
طبعاً هذا الهوائي العمودي المطلوب لمثل هذه الإشارة طويل للغاية و قد لا يمكن من الناحية العملية إنجازه و بالتالي

تعليل :
لماذا لا تنتشر الطاقة المنتشرة في شبكة التغذية الكهربائية 50 هرتز في الجو ؟؟؟
احسب طول السلك اللازم لانتشار الطاقة
الجواب طول السلك اللازم = (300000000 / 50  ) / 4 = 1500000 م
و هذا مستحيل أن يتوفر عملياً  .. و بالتالي لن يحدث انتشار الطاقة على شكل أمواج كهرطيسية من الكبلات التي تنقل الكهرباء


انتشار الحقل الكهرطيسي :
ينتشر الحقل الكهرطيسي منطلقاً من الهوائي العمودي بمحور عمودي على هوائي البث
بحيث تنشأ مركبة الحقل الكهربائي موازية للهوائي و عمودية على اتجاه الانتشار
بينما تكون مركبة الحقل المغناطيسي عمودية على اتجاه الانتشار و عمودية أيضاً على مر كبة الحقل الكهربائي
معظم الهوائيات تستفيد من مركبة الحقل الكهربائي و بعضها يعتمد على مركبة الحقل المغناطيسي في الاستقبال مثل هوائي المحطات الراديوية المعدلة مطالياً AM العاملة على مجال الأمواج المتوسطة ..
و تتعلق خصائص انتشار الإشارة بطبيعة الأرض من حيث الخواص الفيزيائية و التضاريسية و المجال الترددي المستخدم و طبعاً طبيعة وسط الانتشار
و سيأتي تفصيل ذلك لاحقاً إن شاء الله ..
** مشرف  الهندسة **
  م أحمد سلوان رواس

أكتوبر 05, 2002, 09:14:36 مساءاً
رد #1

s.o.k.

  • عضو مساعد

  • **

  • 118
    مشاركة

    • مشاهدة الملف الشخصي
الاتصالات الاسلكية – الراديو :
« رد #1 في: أكتوبر 05, 2002, 09:14:36 مساءاً »
شكرا  على هذه المعلومات المفيدة والقيمة وأرجو من الجميع ممن لديه الخبرة بالمشاركة لأفادتنا . '<img'>

أكتوبر 05, 2002, 11:29:05 مساءاً
رد #2

A_M

  • عضو مبتدى

  • *

  • 8
    مشاركة

    • مشاهدة الملف الشخصي
الاتصالات الاسلكية – الراديو :
« رد #2 في: أكتوبر 05, 2002, 11:29:05 مساءاً »
قد لا استطيع إضافة شيئ لكن هذا الرابط به كتاب قريب من هذا الموضوع
http://www.mikroelektronika.co.yu/english....ook.htm
و لي طلب وهو ذكر لمواقع  تتحدث عن المعادلات الخاصة بهذا الموضوع والتحليل الرياضي للموجات المتناهية الصغر والمكروية لأنها تفيدني بدراستي
وشكرا

أكتوبر 06, 2002, 10:08:42 صباحاً
رد #3

s.o.k.

  • عضو مساعد

  • **

  • 118
    مشاركة

    • مشاهدة الملف الشخصي
الاتصالات الاسلكية – الراديو :
« رد #3 في: أكتوبر 06, 2002, 10:08:42 صباحاً »
'<img'> انا هذا الموقع بعرفه بس اذا ممكن أو بتعرفو مواقع بالعربي .(يفضل).

أكتوبر 06, 2002, 10:45:11 صباحاً
رد #4

salwanrawas

  • عضو متقدم

  • ****

  • 597
    مشاركة

  • مشرف الهندسة

    • مشاهدة الملف الشخصي
    • salwanrawas@ayna.com
الاتصالات الاسلكية – الراديو :
« رد #4 في: أكتوبر 06, 2002, 10:45:11 صباحاً »
أخي AM
تقول أن ليس لديك الكثير لتضيفه .. و لكن الموقع الذي ذكرته هدية فيها الكثير من الفائدة
فشكراً لك
و خصوصاً عندما استعرضت باقي الكتب القيمة الموجودة في الموقع المذكور

و ما هي دراستك لو تفضلت علينا و أخبرتنا ؟
طبعاً المعادلات الرياضية الخاصة بالاتصالات و الأمواج الكهرطيسية شديدة التعقيد و هذا ما دعاني للابتعاد عنها .. و إلا كان الموضوع موجه لقلة نادرة من روادنا و زملاءنا الأحبة ..
** مشرف  الهندسة **
  م أحمد سلوان رواس

أكتوبر 06, 2002, 11:09:51 مساءاً
رد #5

salwanrawas

  • عضو متقدم

  • ****

  • 597
    مشاركة

  • مشرف الهندسة

    • مشاهدة الملف الشخصي
    • salwanrawas@ayna.com
الاتصالات الاسلكية – الراديو :
« رد #5 في: أكتوبر 06, 2002, 11:09:51 مساءاً »
الجزء الثاني :
إذاً تبين لنا أن قدرة إشعاع الهوائي مرتبطة بشكل أساسي بموضوع التوافق ما بين تردد الإشارة  الذي يغذي الهوائي و طول الهوائي حيث أن هناك علاقة وثيقة بينهما
ففي حالة الهوائي العمودي ذكرنا أن الإشعاع الأمثل يكون حين يعير طول الهوائي بحيث يساوي ربع طول الموجة
و نرى ذلك واضحاً في الأجهزة المستخدمة في حياتنا اليومية
فهوائي الاستقبال الخاص بالمحطات التلفزيونية VHF أكبر بشكل ملموس من الهوائي التلفزيوني الخاص بمحطات UHF كما أن هوائي جهاز الهاتف الخليوي أقصر من هوائي الراديو العادي .. بينما هوائي استقبال الأقمار الصناعية فهو صغير للغاية و موجود ضمن كتلة LNB على شكل شريحة معدنية صغيرة للغاية

سؤال :
نجد أنه في معظم أجهزة الإرسال و الاستقبال فإن تردد العمل يختلف من محطة لأخرى .. و ليس من المنطقي استخدام هوائي جديد في كل مرة .. و مع ذلك الجهاز يعمل بنفس الهوائي كيف يتوافق هذا مع القاعدة المذكورة أعلاه ؟؟؟
الجواب
طبعاً إن لم يتحقق هذا الشرط فإن الهوائي يبث الإشارة المغذاة على مدخله بشدة أقل من حالة التوافق التام ..
حيث أن الهوائي المستخدم له عرض مجال للاستجابة و تكون الاستجابة أعظمية عند تردد معين ..
كما أن محطات الإرسال القوية تولد شدة حقل كهرطيسي كافية لاستقبالها حتى لو لم يكن التوافق تاماً ..
و لكن الشرط يصبح هاماً في حال استقبال المحطات الضعيفة
مع ملاحظة تزويد بعض أجهزة الاستقبال بإمكانية تغيير طول الهوائي.. و أحياناً اتجاهه  (هوائي تلسكوبي قابل للطي و الفرد) بحيث يعيره الشخص للاستقبال الأمثلي .
كما أن هذا الشرط يوفر جزء كبير من القدرة في حال مراعاته في أجهزة الإرسال ..

نتيجة هامة :
من الناحية العملية و بما أن هناك محددات قاسية لطول الهوائي المستخدم بحيث لا نستطيع عملياً أن يكون طويلاً للغاية فقد فرض ذلك علينا بشكل إجباري استخدام مولدات تردد عالي لتحقيق قدرة إشعاع جيدة من ناحية و إمكانية استقبالها بهوائيات مناسبة ..

نتيجة هامة :
لا يمكن إرسال إشارة الصوت البشري بشكل مباشر في الجو بواسطة هوائيات فقط .. للأسباب التالية :
 - إن تردد الصوت البشري ينحصر ضمن المجال 1-20000هرتز  و طبعاً هذا التردد ضئيل للغاية و يحتاج إلى هوائي عملاق لا يمكن تحقيقه عملياً ..
 - بما أن التردد ليس ثابتاً بل هو مجال كامل .. فليس من الممكن انتقاء طول معين للهوائي الافتراضي (المستحيل طبعاً ) و بالتالي يمكن اعتبار هذا عاملاً ثانياً يدعو لحل لهذه المشكلة …

التعديل و فك التعديل (كشف الإشارة )

 - إن حل هذه المشاكل كان بتطوير أنظمة التعديل المختلفة و يقصد بها استخدام إشارات حاملة ذات تردد عالي يمكنها أن تنتشر في الجو بسهولة و تعديل هذه الإشارات بإشارة المعلومات المفيدة و المطلوب إرسالها أساساً مثل معلومات الصوت في الراديو و اللاسلكي أو معلومات إشارة الصورة في التلفزيون ..
 - و إعادة فك التعديل و استخلاص إشارة المعلومات من الإشارة  الحاملة في طرف الاستقبال .

سؤال :كيف نختار التردد لعملية الإرسال ؟؟
يتعلق هذا الأمر بطبيعة الهدف من الإرسال من حيث نوعية المعلومات المرسلة و المسافة التي يجب عليها أن تقطعها
و ظروف الانتشار من حيث وسط الانتشار  و حجم جهاز الارسال  و الاستقبال و القدرة المطلوب إرسالها .. حيث أن خواص انتشار الإشارة تختلف بشكل كبير بحسب ترددها بشكل كبير
و هذا ما سنراه معاً لاحقاً
** مشرف  الهندسة **
  م أحمد سلوان رواس

أكتوبر 07, 2002, 04:42:22 صباحاً
رد #6

فلسطين

  • عضو مساعد

  • **

  • 162
    مشاركة

    • مشاهدة الملف الشخصي
الاتصالات الاسلكية – الراديو :
« رد #6 في: أكتوبر 07, 2002, 04:42:22 صباحاً »
شكراً جزيلاً على هذه المعلومات القيمة
و شكراً مرة أخري للأخ مشرف الهندسة لتلبيته طلبي
أنتظر المزيد
بلادي و إن جارت عليّه عزيزة**** و أهلي و إن ضنوا عليّه كرامٌ
      

أكتوبر 07, 2002, 10:22:59 مساءاً
رد #7

A_M

  • عضو مبتدى

  • *

  • 8
    مشاركة

    • مشاهدة الملف الشخصي
الاتصالات الاسلكية – الراديو :
« رد #7 في: أكتوبر 07, 2002, 10:22:59 مساءاً »
شكرا أخي و أنا أدرس بكلية الهندسة قسم كهرباء الإلكترونيات و الاتصالات أما سؤالي بخصوص التحليل الرياضي لهذه الموضوعات فهو لقلة المراجع التي قد أتمكن من الحصول عليها   و شكرا مرة ثانية

أكتوبر 09, 2002, 10:55:47 مساءاً
رد #8

Mgh

  • عضو خبير

  • *****

  • 3536
    مشاركة

    • مشاهدة الملف الشخصي
الاتصالات الاسلكية – الراديو :
« رد #8 في: أكتوبر 09, 2002, 10:55:47 مساءاً »
دعونا ننظر إلى تصرف بعض العناصر فى الترددات المختلفة فمثلا

  • المكثف :

    إن المكثف من أهم العناصر فى دوائر الترددات العالية وسبب أهميته أن معاوقته تتغير مع تغير التردد.


    حيث Xc هى إعاقة الترانزستور الذى سعته هى C عندما تمر به إشارة ترددها F

    لاحظ التناسب العكسى بين قيمة الإعاقة وقيمة تردد الأشارة والذى نستنبط منه أن إعاقة المكثف تكون أقل مايمكن كلما زاد التردد وهذا ما يستفاد به لتمرير بعض الترددات وحجز ترددات الأخرى . كما يستفاد منه فى عزل الدوائر عن بعضها.

  • الملف :

    لاحظ التناسب الطردى بين الإعاقة والتردد أى أن معاوقة الملف تزيد مع التردد . وذلك ما يستفاد به فى عمل المرشحات التى تمرر بعض الترددات ولا تمرر الترددات الأخرى.
  • هناك أشياء جميلة في حياتنا لكننا لانراها لاننا لانكلف أنفسنا محاولة النظر اليها.. وربما تشابه الايام والروتين يحجب الرؤية عنها

    أكتوبر 09, 2002, 11:00:47 مساءاً
    رد #9

    Mgh

    • عضو خبير

    • *****

    • 3536
      مشاركة

      • مشاهدة الملف الشخصي
    الاتصالات الاسلكية – الراديو :
    « رد #9 في: أكتوبر 09, 2002, 11:00:47 مساءاً »
    المرشحات Filters :
    =================
    تقوم المرشحات بفصل الإشارات المفيدة عن الضجيج غير المرغوب فيه وهى نوعان :

    1- مرشح LC وهو مرشح غير فعال Passive Filter
    2- مرشح RC +مضخم عملياتى وهو مرشح فعال Active Filters

    إن هذين النوعين من المرشحات يتمم أحدهما الأخر بدون أن يطغى عليه فالمرشح الفعال RC يغطى مجال الترددات المنخفضة حتى أجزاء صغيرة من الهرتز وهذا عمليا يصعب تحقيقة باستخدام مرشح LC غير فعال وذلك لكبر حجم وغلاء ثمن عناصر هذا المرشح عند هذه الترددات فى حين أن المرشحات الفعالة تتعرض لبعض المشاكل عند الترددات التى تقع فى مجال البضعة ميغاهرتز ولحسن الحظ فإن المرشحات LC غير الفعالة تكون مناسبة جدا لهذا الحيز من الطيف الترددى وهى تكون فعالة حتى تردد 200MHz

    والشكل التالى يوضح مثال للمرشحات غير الفعالة (أى التى لا تقوم بتكبير الإشارة بعد ترشيحها).
    هناك أشياء جميلة في حياتنا لكننا لانراها لاننا لانكلف أنفسنا محاولة النظر اليها.. وربما تشابه الايام والروتين يحجب الرؤية عنها

    أكتوبر 10, 2002, 08:24:31 صباحاً
    رد #10

    فيروز

    • عضو مساعد

    • **

    • 111
      مشاركة

      • مشاهدة الملف الشخصي
    الاتصالات الاسلكية – الراديو :
    « رد #10 في: أكتوبر 10, 2002, 08:24:31 صباحاً »
    لا اعرف كيف اشكركم جميعا على هذه العلومات القيمة
    جزاكم الله كل خير

    أكتوبر 10, 2002, 08:34:22 صباحاً
    رد #11

    فلسطين

    • عضو مساعد

    • **

    • 162
      مشاركة

      • مشاهدة الملف الشخصي
    الاتصالات الاسلكية – الراديو :
    « رد #11 في: أكتوبر 10, 2002, 08:34:22 صباحاً »
    شكراً للأخ MGH على هذه الإضافة الرائعة
    بلادي و إن جارت عليّه عزيزة**** و أهلي و إن ضنوا عليّه كرامٌ
          

    أكتوبر 11, 2002, 07:15:02 صباحاً
    رد #12

    s.o.k.

    • عضو مساعد

    • **

    • 118
      مشاركة

      • مشاهدة الملف الشخصي
    الاتصالات الاسلكية – الراديو :
    « رد #12 في: أكتوبر 11, 2002, 07:15:02 صباحاً »
    شكرا للجميع على هذه المعلومات القيمة أرجو بمزيد من التواصل.

    أكتوبر 11, 2002, 01:45:41 مساءاً
    رد #13

    salwanrawas

    • عضو متقدم

    • ****

    • 597
      مشاركة

    • مشرف الهندسة

      • مشاهدة الملف الشخصي
      • salwanrawas@ayna.com
    الاتصالات الاسلكية – الراديو :
    « رد #13 في: أكتوبر 11, 2002, 01:45:41 مساءاً »
    الجزء الثالث :
    ندرس الآن خصائص وسط الانتشار الفيزيائية و تأثيرها على توزع الطاقة الكهرطيسية و انتشارها .

    المواصفات و المحددات الفيزيائية لوسط الانتشار – تأثير وسط الانتشار :
    مواصفات وسط الانتشار الفيزيائية و هنا نسرد أهمها :

    * ثابت العازلية : ع
     قد يبدو للوهلة الأولى من خلال التسمية أنه خاص بالمواد العازلة كهربائياً و يميز بين الأوساط المختلفة من حيث الناقلية الكهربائية .. و الحقيقة أن هذا غير صحيح بل هو يعبر عن سماحية انتشار الحقل الكهربائي ضمن الأوساط المختلفة .
    و هذا العامل لا يرتبط بوجود حوامل الشحنة الحرة (الالكترونات) ضمن المادة المدروسة بل يتناول فقط مقدار القدرة المختزنة في الوسط على شكل حقل كهربائي .
    وحدة القياس :  فاراد/ م
     و هو يحدد خواص الاستقطاب الكهربائي لمادة الوسط حيث أن الأوساط المختلفة تتميز بثوابت عازلية مختلفة .. ففي حالة المكثفة المستوية مثلاً تتغير  سعة المكثف بحسب نوع العازل المستخدمة في هذا الوسط حيث تزداد السعة عند زيادة ثابت العازلية ..
    عند تطبيق جهد كهربائي ثابت بين طرفي المكثف المستوي يسري تيار لحظي يشحن لبوسي المكثف بشحنة معينة و تخزن طاقة على شكل حقل كهربائي في العازل بين صفيحتي المكثف حيث يختلف مقدار الطاقة المخزنة بحسب طبيعة العازل المستخدمة ..
    و بالتالي يعبر ثابت العازلية عن مقدار الطاقة المخزنة على شكل حقل كهربائي ضمن العازل
    ثابت العازلية للخلاء المطلق =
    8.85*10e-12 F/m

    مثلاً   الماء المقطر عازل ممتاز .. و لكن يتمتع بثابت عازلية عالي للغاية إذ أنه أعلى من ثابت عازلية الفراغ بثمانين مرة ..
    و هذا ناتج عن الطبيعة القطبية للماء المتمثلة بوجود زاوية 108 درجة بين الذرات في جزيء الماء .



    *  ثابت النفوذيه المغناطيسية : ف
    وحدة القياس : هنري / م
    تختلف الأوساط المختلفة من حيث قدرتها على نقل الحقل المغناطيسي ..  الهواء ذو ثابت مغناطيسية معين أما الحديد فهو ذو ثابت نافذية عالي .. الكروم ذو ثابت نفوذية أعلى من الحديد

    عند عمل ملف أو وشيعة كهربائية و تمرير تيار ثابت ضمن الوشيعة ينشأ حقل مغناطيسي منتظم داخل الوشيعة يسبب جذب المواد الحديدية لداخل الحقل أو قد يتنافر مع حقل مغناطيسي خارجي ..
    المهم و بشكل مشابه لحالة الحقل الكهربائي ..  تختلف الأوساط المختلفة بقدرة تخزين الطاقة على شكل حقل مغناطيسي فإن كانت مادة القلب للملف المذكور هوائية تكون الطاقة المغناطيسية المتولدة ضئيلة مقارنة مع قلب حديدي للملف ..

    ثابت نفوذيه الخلاء المطلق تساوي
    4*pi * 10e-7 H/m
    pi=3.14

    * ثابت الناقلية الكهربائية : ن
    وحدة القياس : سيمنس/م
    علماً أن السيمنس هو مقلوب الأوم
    و يعبر عن توفر حوامل الشحنة في المادة .. حيث أن هذا الثابت يكون مرتفعاً في النواقل و منخفضاً في المواد العازلة
    في الأوساط التي تكون ناقليتها النوعية منخفضة مثل التربة الرطبة .. فإن ذلك العامل يسبب استهلاكاً كبيراً في طاقة الأمواج الكهرطيسية على شكل حراري و يسبب تخامدها .

    إن العوامل الثلاثة المذكورة أعلاه تحدد الخواص الفيزيائية لانتشار الحقل الكهرطيسي
    و أهمها
    سرعة انتشار الحقل الكهرطيسي ضمن الوسط :
    سرعة الانتشار = 1 / جذر (ع . ف)

    و هكذا نرى أن سرعة انتشار الأمواج الكهرطيسية في الخلاء تساوي
    v=1/sqrt(8.85 * 10e-12 * 4 * 3.14 *10e-7)
    v=3*10e8 m/s
    و هي سرعة انتشار الضوء في الفراغ ..

    نتيجة :
    في أي وسط مادي فإن ثوابت العازلية الكهربائية و النفاذية المغناطيسية قد تأخذ قيماً أكبر من هذه القيم الخاصة بالخلاء المطلق .. و هكذا تكون سرعة الانتشار أقل في مثل هذه الأوساط من سرعة الانتشار في الفراغ المطلق .

    في الهواء الجاف تكون سرعة انتشار الأمواج الكهرطيسية مقاربة لسرعة الانتشار في الفراغ المطلق

    طول الموجة :
    يرتبط طول الموجة بالتردد بالعلاقة البديهية التالية
    عندما تنتشر الإشارة مقداراً يساوي طولاً موجياً كاملاً
    فإن هذا يوافق زمناً مقداره دورة كاملة للتردد
    و لما كان التردد هو مقلوب الدور الزمني
    و
     المسافة = السرعة * الزمن
    طول الموجة = السرعة * الدورة الزمنية و بالتالي :

    طول الموجة = السرعة / تردد الإرسال

    سؤال : ماذا تتوقع أن يحدث لطول الموجة عندما ينفذ في وسط مائي علماً أن ثابت عازلية الماء كبير جداً مقارنة مع الخلاء و يساوي ثمانين ضعفاً ؟؟؟

    الجواب : أولاً من القانون الخاص بحساب السرعة فمن الواضح أن سرعة الانتشار ستنقص
    و بالتالي سينقص الطول الموجي بنفس النسبة .. و تساوي 0.111 مرة

    و هذه النتيجة ممتازة من الناحية التطبيقية حيث أن الغواصات تحتاج لهوائيات إرسال أقصر بكثير من الهوائيات الموجودة في الهواء ..


    الممانعة المميزة لوسط الانتشار
    تخامد شدة الحقل الكهرطيسي أثناء الانتشار

    طبيعة و سط الانتشار (الهواء) من حيث المواصفات الفيزيائية الكهربائية و طبيعة الطقس ..
    و طبيعة الأرض من حيث المواصفات الفيزيائية الكهربائية
    و طبيعة التضاريس
    و حسب طول موجة الانتشار أو التردد

    سؤال : نسمع كثيراً عن ممانعة الهواء و ممانعة الكبلات المقدرة بالأوم .. و لكن الهواء عازل و الكبلات مصنوعة من النحاس فمن أين تأتي هذه المقاومة ؟؟؟؟ و ماذا تعني ؟؟؟؟

    الممانعة المميزة للهواء :

    عندما تصل الإشارة الكهربائية إلى هوائي الإرسال قادمة من منبع التردد العالي عبر كبل النقل يقوم هذا الهوائي بتوليد حقلاً كهرطيسياً ينتشر مبتعداً عن هوائي الإرسال .
    و بالتالي فإن القدرة التي يرسلها المولد عبر الكبل تستهلك عند هوائي الإرسال و كأنه عبارة عن مقاومة أومية
    بحتة ..
    و يمكن فهم ذلك بطريقة أخرى وهي أن الحقل الكهرطيسي الذي يتم إشعاعه بعيداً عن هوائي الإرسال  عبارة عن مركبتين متعامدتين حقل كهربائي متناوب و آخر مغناطيسي له نفس التردد .. و متفقان بالطور .
    وحدة قياس الحقل الكهربائي فولت / م
    وحدة قياس الحقل المغناطيسي أمبير / م

    الحقيقة أن حاصل قسمة شدة الحقل الكهربائي / شدة الحقل المغناطيسي ذو وحدة هي فولت / أمبير أي أوم
    و هي نفسها المقاومة المكافئة للخلاء (و بشكل مساوي تقريباً الهواء ) و تساوي 377 أوم
    وهي تساوي من الناحية العملية
    الممانعة الموجية = جذر (ف/ع)
    و يمكن التحقق من ذلك بتعويض القيم ن و ع في المعادلة .

    الممانعة المميزة لكابلات النقل و توافق الممانعات :

    تنتقل الإشارة الكهربائية من المنبع باتجاه النهاية البعيدة للكبل .. و عندما يكون تردد العمل عالياً يكون طول الموجة قصيراً و بالتالي تختلف قيمة الجهد الكهربائي و التيار في لحظة معينة بين النقاط المختلفة للكبل و هكذا يحدث توزع معين للطاقة على طول الكبل .. و غالباً ما يحدث انعكاس للطاقة عند الحمل فلا يكون الاستهلاك عند الحمل مثالياً و تتداخل الأمواج القادمة من المنبع و المنعكسة عن الحمل بهذا الشكل .. و هذه المشكلة تسبب الكثير من المشاكل الفنية لأجهزة الإرسال أهمها :
    عدم التمكن من إرسال الطاقة بالقدرة الأعظمية التي يولدها المولد و بالتالي انخفاض طاقة الإرسال ..
    وجود الأمواج المنعكسة قد تسبب ضرراً للمرسل بحد ذاته
    في بعض أنظمة الشبكات التي تحتاج إلى توافق (مثل شبكات الكومبيوتر )قد يؤدي وجود أمواج منعكسة إلى ضجيج لا يسمح باتمام عملية الاتصال بشكل صحيح ..

    سؤال : ما المقصود بتوافق الممانعات بين المولد – المرسل –  و الحمل – الهوائي-
    المقصود هو انتقال الطاقة من المنبع إلى الحمل دون انعكاس . و بالتالي تحقيق المردود الأعظمي من عملية النقل .
    الحالة الأولى : لو كان الكبل طويلاً أو لا نهائي الطول فلن يحدث أي انعكاس
    الحالة الثانية : أن يكون الحمل ذو قيمة محددة تسمى الممانعة المميزة .
    الحالة الثالثة : استخدام دارات توفيق الممانعات و هي عبارة عن مجموعة من العناصر الكهربائية تشكل شبكة بسيطة تغير من الممانعة المنظورة بين الكبل و الحمل بحيث يحدث التوافق المطلوب .

    لكل هوائي إرسال ممانعة مميزة تتحدد من خلال بنيته التصميمية و طبيعة الوسط الذي يتوضع به و هو في معظم الأحيان الهواء
    و كذلك كبلات الإرسال تتميز بممانعة مميزة أيضاً تتعلق ببنية الكبل و شكله .
    يتم وضع محول أو شبكة توفيق ممانعات بين هوائي الإرسال و كبل نقل الإشارة بحيث يتم نقل الإشارة بالشدة العظمى الممكنة .



    ** مشرف  الهندسة **
      م أحمد سلوان رواس

    أكتوبر 11, 2002, 01:47:56 مساءاً
    رد #14

    salwanrawas

    • عضو متقدم

    • ****

    • 597
      مشاركة

    • مشرف الهندسة

      • مشاهدة الملف الشخصي
      • salwanrawas@ayna.com
    الاتصالات الاسلكية – الراديو :
    « رد #14 في: أكتوبر 11, 2002, 01:47:56 مساءاً »
    الجزء الرابع :
    مقارنة و تصنيف الترددات اللاسلكية بحسب التردد و دراسة التطبيقات العملية لهذه الترددات :

    هذا الموضوع مثير للاهتمام و من خلاله يمكن استيعاب طبيعة اختيار تردد العمل بحسب الغرض من الإرسال و المسافة المطلوبة و الاستطاعة المتوفرة ..

    س : ما هي المسارات المحتملة للأمواج الكهرطيسية بين هوائي الإرسال و الاستقبال ؟؟

    الموجة المباشرة : يكون هناك خط نظر بين هوائي الإرسال و الإستقبال و تكون هي الأمواج الأساسية في حالة الأمواج قصيرة جداً و الميكروية ..
    الموجة المنعكسة عن الأرض : من هوائي الإرسال باتجاه سطح الأرض و من ثم يحدث انعكاس باتجاه هوائي الاستقبال
    الموجة المنعكسة عن طبقات الجو المتأينة – الأمواج السماوية
    الموجة الأرضية : و هي التي تساير انحناء الأرض و تكون بشكل أساسي عند الأمواج الطويلة و المتوسطة حيث تخامد الأمواج بسبب هذا العامل مع قطع المسافات بسبب خواص الناقلية الغير مثالية للأرض



    الأمواج الطويلة

    طبعاً الصعوبة الكبرى في التعامل مع هذه الترددات أنها تحتاج إلى بناء هوائيات عملاقة للإرسال و الإستقبال و قد لا يكون ذلك عملياً في كثير من التطبيقات و لكن هناك إيجابيات لهذا المجال الترددي تجعل منها ذات أهمية خاصة .

    تتميز الإشارة المشعة منها أنها تستطيع أن تجول من هوائي الإشعاع مبتعدة عنه و تدور مع سطح الكرة الأرضية بتخامد قليل نسبياً بحيث أن هذه الإشارة قد تدور حول الكرة الأرضية دورة كاملة دون أن تتلاشى الإشارة
    طبعاً الأمواج الطويلة قادرة على تجاوز الحواجز و التضاريس و الانتشار بمختلف الظروف بشكل ممتاز .
    النتيجة : هذه الأمواج ممتازة للاتصالات البعيدة جداً

    الغواصات :
    إن الوسط المائي الناقل في البحار خصوصاً يسبب تخامداً شديداً للإشارات الكهرطيسية المنتشرة من سطح الماء باتجاه الأعماق ..
    و يزداد التخامد مع زيادة تردد الإشارة باطراد .. و هكذا فإن استخدام الأمواج الطويلة هو الحل الأمثل للاتصال مع الغواصات
    طبعأً الهوائيات المستخدمة لهذا النوع من الاتصالات ليست عمودية .. بل هي أفقية موازية لسطح البحر ..
    و يبرز هنا سؤال : كيف يمكن تزويد الغواصات بهوائيات طويلة تتناسب مع طول الموجة الطويلة هذه ؟؟
    الجواب : لحسن الحظ عند اختراق الموجات الكهرطيسية وسطاً ناقلاً مثل مياه البحر فإن طول الموجة يتقلص بحيث يقل طول الهوائي اللازم ..

    الأمواج المتوسطة :

    طبعاً الهوائيات العمودية اللازمة تكون أقصر من الناحية العملية من سابقتها و مع ذلك فهي طويلة بشكل كبير ..

    تنتشر هذه الأمواج مع سطح الأرض و تدور مع تحدب الأرض لمسافة معينة حيث تتخامد تتدريجياً
    و تستطيع الدوران حول الحواجز و التضاريس الصغيرة ..
    و عملياً فهذه الأمواج ذات تخامد قليل نسبياً
    تستخدم في الراديو AM على الأمواج MW  و لكن للتخلص من طول الهوائي العمودي الكبير في علمية الاستقبال
    فقد تم استخدام مركبة الحقل المغناطيسي بدلاً عن مركبة الحقل الكهربائي لاستخلاص الإشارة
    حيث يتكون هوائي الاستقبال من ملف ملفوف على قضيب من مادة فيريتية
    علماً أن الفيريت يتميز بنفاذية مغناطيسية جيدة و مقاومة كهربائية عالية بنفس الوقت .
    و نرى أن الراديو MW لا يلزمه هوائي عمودي و ذلك لتعذر تحقيقه من الناحية العملية نظراً للطول الكبير جداً المطلوب لمثل هذا الهوائي .
    بل الهوائي ذو الملف يعتمد على فكرة مركبة الحقل المغناطيسي للحقل الكهرطيسي حيث يوضع محور الهوائي موازياً لهذه المرطبة أي عمودياً على اتجاه الانتشار و بشكل أفقي (طبعاً هوائي الإرسال عمودي)
    و هكذا يخترق الحقل المغناطيسي المتناوب الفيريت و يتركز ضمنه نظراً للنفاذية المغناطيسية المرتفعة للفيريت و يتولد بين طرفي الملف جهد كهربائي يتناسب مع إشارة الحقل المطبقة ..
    و لولا خواص العازلية العالية للفيريت لتولدت تيارات اعصارية ضمن قلب الملف سببت تخميد الطاقة التي تحملها الإشارة بشكل كبير ..


    الأمواج القصيرة :

    من المناسب استخدام هوائي عمودي لمثل هذا الإشارات نظراً لأن طول أمواجها يمكن من استخدام هوائيات مناسبة و موافقة لها .. و هذا ممتاز .
    و لكن تظهر مشكلة كبيرة عند انتشار هذه الإشارات موازية لسطح الأرض تتمثل في كون التربة ناقل ذو مقاومة معينة ..
    فعند انتشار الأمواج بشكل موازي لسطح الأرض تتولد في التربة تيارات تحريضية ناشئة عن الحقلين الكهربائي و المغناطيسي تسري هذه التيارات في مقاومة التربة الطبيعية  و تستهلك طاقة الأمواج المنتشرة مسببة في تخامدها بشكل كبير.. و يتناسب هذا الأثر مع زيادة التردد الإشارة أو تقصير طول الموجة ..
    كما أن الأمواج القصيرة تعاني من مشكلة كبيرة في تجاوز العقبات و التضاريس حيث تتكسر الأمواج و تتبعثر بسهولة بسبب مثل هذه العوامل ..
    و هكذا يتبين أن تحقيق الاتصال بين نقطتين على سطح الأرض باستخدام الموجة السطحية الموازية لانحناء الأرض يكون غير مناسباً إن زادت المسافة بين النقطتين

    س : لماذا يتم حرف الهوائي العمودي بزاوية ما عند الأمواج القصيرة ؟؟؟ خصوصاً راديو الـ FM
    نعم للاستقبال الأفضل يتم تمييل الهوائي عن الوضع العمودي بزاوية مناسبة لحقيق الاستقبال الأعظمي .
    في الحقيقة أن انتشار مركبة الحقل الكهربائي عمودية على سطح الأرض و مركبة الحقل المغناطيسي موازية لسطح الأرض حيث أن الأرض ذات ناقلية كهربائية معينة يسبب توليد تيارات أرضية و بالتالي حقلاً كهرطيسياً آخر على شكل رد فعل للمركبة المولدة … و من الناحية العملية تكون مركبة الحقل الكهربائي المتولدة موازية لسطح الأرض و بنفس اتجاه الانتشار  و هكذا يكون عند نقطة الاستقبال مركبتين للحقل الكهربائي الأولى عمودية و هي الأساسية القادمة من هوائي الإرسال و الأخرى موازية لسطح الأرض بنفس اتجاه الإرسال و هكذا يمكن الاستفادة من المركبة الأفقية المتولدة بجمعها مع المركبة الأساسية لتحقيق الاستقبال الأمثل و ذلك بتمييل الهوائي بزاوية مناسبة ..



    الانتشار بالانعكاس عن طبقات الجو العليا (الأمواج السماوية ) :
    إن الارتفاع بعيداً عن سطح الأرض يظهر لنا أن بنية الجو تختلف معنا بشكل ملحوظ
    حتى أن الجو قد تم تقسيمه لطبقات لكل منها خصائص فيزيائية مختلفة
    و بعيداً في طبقات الجو العليا تسقط أشعة الشمس حاملة معها أشعة فوق بنفسجية و أشعة كونية مختلفة تسبب تأيناً في الجو المتخلخل أساساً .. مما يكسب هذه الطبقات مواصفات ناقليه كهربائية .
    عندما تسقط أمواج كهرطيسية صادرة عن منبع على سطح الأرض إلى طبقات الجو المتأينة ينفذ شيء منها للفضاء الخارجي و ينعكس شيء منها عائداً لسطح الأرض ..
    و تختلف نسبة الأمواج المخترقة للأمواج المنعكسة بحسب زاوية الورود من ناحية و حسب التردد من ناحية ثانية .
    إن الأمواج المنعكسة عن طبقات الجو تعود للأرض إلى مناطق بعيدة للغاية عن منطقة الإرسال ما وراء الأفق .. و قد تتكرر عملية الأنعكاس مراراً حيث تعود الأمواج إلى سطح الأرض و تنعكس مجدداً للسماء بشكل متكرر مراراً و قد يتشكل ما يشبه دليل الموجة وفقاً لهذه الحالة ..

    إذاً من أهم فوائد الأمواج القصيرة الانتشار بالأمواج السماوية المنعكسة عن طبقات الجو
    و التي توفر مسافة اتصال كبيرة للغاية ..

    سؤال : كيف يتم توجيه الهوائي العمودي إلى السماء بهذا الشكل ؟؟
    الحقيقة أن الهوائي المقام لا يتم توجيهه إلى السماء
    لكنه يحاط بجزء منه في الأسفل ببرج معدني ذو شبك موصول بالأرض ..  و بالتالي يصبح الإرسال الأفقي معدوماً و تشع الأمواج نحو الأعلى بزاوية إرسال تتحدد بحسب تصميم برج التحجيب و ارتفاع الهوائي ..


    سؤال : نستطيع استقبال الأمواج القصيرة السماوية (بعيدة المصدر) في بعض أوقات اليوم و لا نستطيع في أوقات أخرى .. لماذا ؟؟
    السبب هو أن الطبقات المتأينة تختلف من حيث المواصفات و التشكل بحسب أوقات النهار المختلفة و يتعلق ذلك بحالة تعرض الطبقات للشمس من عدمه ..
    و هكذا تظهر بعض الطبقات و تختفي مما يؤثر على ظروف الانتشار ..
    كما أن استبقبال الإشارات السماوية  عرضة بشكل كبير للضجيج و شوشرة العوامل الجوية المختلفة ..


    الأمواج القصيرة جداً (الترددات العالية جداً )
     و الأمواج الفائقة القصر (الترددات فوق العالية)
    طول الموجة قصير للغاية و بالتالي تكون مسافة الانتشار قليلة نسبياً
    كما أن الهوائيات المستخدمة لهذه الاتصالات تكون أصغر حجماً من سابقاتها .
    الترددات العالية جداً تصلح لتمرير معلومات ذات حزمة عريضة مثل معلومات الصورة التلفزيونية ..
    يتم الإرسال بواسطة هوائيات متوضعة على ارتفاعات عالية بحيث تؤمن خط نظر بين هوائي الإرسال و هوائي الاستقبال
    في حالة الإرسال التلفزيوني يستخدم هوائيات ذات قطبية أفقية بدلاً عن الهوائيات ذات القطبية العمودية .



    الأمواج الميكروية (الديسيمترية و السنتيمترية )

    هي أمواج ذات ترددات عالية للغاية
    تمتاز بمسارات انتشار مستقيمة  على الغالب حيث يتوفر  خط نظر بين المرسل و المستقبل
    تستخدم بشكل كبير في تحقيق الاتصالات بين الأبراج المتوضعة على رؤوس الجبال لتحقيق وصلة ميكروية
    مثلاً تستخدم لنقل المعلومات الهاتفية بين المقاسم و محطات الأقمار الصناعية
    أو تستخدم بالإرسال الفضائي القادم من الأقمار الصناعية للأرض حيث تنتشر الأمواج الميكروية بوجود خط نظر مباشر بين المرسل و المستقبل .

    بما أن تردد العمل عالٍ للغاية فهذا يتيح استخدام عرض حزمة إرسال عريضة على نفس الحامل الترددي و بالتالي حجم كبير في نقل البيانات .


    الشيء الجميل الذي أود إضافته أن الاستمرار في رفع التردد يصل بنا إلى ما يعرف باسم الأشعة تحت الحمراء أو الأشعة الحرارية و من ثم الطيف المرئي تدرجاً من الأحمر و وصولاً إلى البنفسجي و نخرج بعدها إلى الأشعة الفوق بنفسجية و هي غير مرئية و تحمل طاقة كبيرة قد تؤذي الخلايا الحية ..
    ** مشرف  الهندسة **
      م أحمد سلوان رواس