ما هو تضمين التردد (FM)
|
| ما هو تضمين التردد (FM) |
يعرف بتضمين FM أو (تعديل التردد FM ) يعمل على تغيير تردد الإشارة الحاملة Carrier Signal مع بقاء الاتساع Amplitude لها ثابتا بما يتناسب مع الإشارة المحمولة Message Signal، ويزداد تردد الإشارة الحاملة في النصف الموجب من الإشارة المحمولة ؛بينما ينقص في النصف السالب، ويكون التغير أكبر ما يمكن عند الاتساع الأقصى الموجب للإشارة المحمولة.
انحراف التردد
هو مقدار التغير في الاشارة الحاملة Frequency Deviation : ∆F.
معامل تضمين التردد
هو النسبة بين بين انحراف التردد وتردد الاشارة المحمولة ويمكن حسابه كالتالي:
 |
| معامل تضمين التردد |
أنواع تضمين التردد
تضمين ترددي بنطاق عريض broadband FM
يكون فيه طيف التردد متجاوز لطيف الاشاره المضمنه حيث انه عند التضمين الترددي يحدث
انحراف التردد deviation بشكل كبير للاشاره الحامله ويتم في اجهزه الاستقبال تكبير
للسعه amplitude بما انها ثابته لا تتغير في هذا التضمين للحد من الضجيج وهذا ما
يسمى تضمين ترددي بنطاق عريض وهذا يحدث في البث broadcasting.
تضمين ترددي بنطاق ضيق narrowband FM
في النطاق الضيق يكون معامل الانحراف deviation غير كبير وهذا ما يتم في محطات radio.
يتم استخدامه في العديد من التطبيقات مثل الراديو والرادار.
يستخدم بشكل أكبر في الحد من الضوضاء.
يستخدم في الكشف عن الزلزال والقياس عن بعد.
يستخدم في تركيب الموسيقى وأدوات نقل الفيديو.
تضمين ترددي بنطاق ضيق narrowband FM
في النطاق الضيق يكون معامل الانحراف deviation غير كبير وهذا ما يتم في محطات radio.
تطبيقات تضمين التردد
يتم استخدامه في العديد من التطبيقات مثل الراديو والرادار.
يستخدم بشكل أكبر في الحد من الضوضاء.
يستخدم في الكشف عن الزلزال والقياس عن بعد.
يستخدم في تركيب الموسيقى وأدوات نقل الفيديو.
كشف تضمين التردد
سنتعرف معا على أنواع كشف تضمين التردد بالتفصيل.كاشف فوستر سيلي
يسمى كاشف تضمين التردد المميز (Discriminator)، ويتم عادة كشف تضمين التردد عن طريق تحويل تغيرات التردد إلى تغيرات في الاتساع، ثم استخدام كاشف تضمين الاتساع لكشف تلك التغيرات. وهنا نسأل: كيف يمكن تحويل تغيرات التردد إلى تغيرات في الاتساع؟
 |
| كاشف فوستر سيلي |
من الشكل السابق يتضح لنا وجود توليف مدخل المحول ومخرجه متطابقا مع تردد الإشارة البينية؛ وكنتيجة لطريقة ربط مدخل المحول ومخرجه بواسطة المواسع، فإن خرج المحول يكون مساو يا للصفر عند تردد الإشارة البينية.
أما إذا كانت الإشارة البينية مضمنة تردديا، فإن خرج المحول يعطي إشارات يتغير اتساعها حسب تغيرات التردد، وبذلك نكون قد حولنا تغيرات التردد إلى تغيرات اتساع يمكن كشفها بوساطة الثنائيين D1و2 D ونحصل على الإشارة المحمولة في خرج الكاشف. وما يجدر ذكره أنه يسبق دارة المميز دارة محدد اتساع (Amplitude Limiter) حتى تمنع أي تغيرات في اتساع الإشارة البينية.
كاشف النسبة
يعد كاشف النسبة Ratio Detector تطويرا لكاشف فوستر سيلي ويمتاز عنه بأنه لا يحتاج إلى دارة محدد اتساع في مدخله، لأنه لا يتأثر بتغيرات اتساع الإشارة البينية.
 |
| كاشف النسبة |
ويلاحظ أن الثنائيين D1 و2 D متصلان على التوالي مع خرج المحول، وأن خرج الكاشف يكون بين نقطتي اتصالR1 و R2 والمواسعين C1 وC2، وتكون سعة المواسع C3 كبيرة نسبيا فتعمل عل تثبيت فرق الجهد عل طرفي R1 و R2 وبالتالي يكون خرج الكاشف ثابتا، ولا يتغير حسب تغيرات اتساع الإشارة البينية، وما يجب ذكره أننا نأخذ نسبة من الخرج الكلي على C3، ومن هنا جاءت تسمية اشف النسبة.
رفع الذروة (Pre-emphasis) لماذا يستخدم رفع الذروة؟
 |
| دائرة رفع الذروة (Pre-emphasis) |
تستخدم دارة رفع الذروة الموضحة لتغيير اتساع الإشارة المحمولة قبل إدخالها إلى المضمن الترددي، حيث تعمل علي زيادة اتساع ترددات الإشارة المحمولة عند تردد معين(٢,١) كيلو هيرتز وبذلك يكون تضخيم المضخم وما يجب ذكره أن الملف هو ذلك العنصر الذي تزداد مانعته بزيادة التردد
خفض الذروة (De-emphasis)
 |
| دائرة خفض الذروة (De-emphasis) |
إن خفض الذروة يعمل عكس عمل رفع الذروة، أي تخفيض اتساع ترددات الإشارة المحمولة التي تزيد (١, ٢) كيلو هيرتز عن تردد معين مثلا، وذلك بإضافة مقاومة ومواسع على خرج المميز، بحيث يكون مقدار التخفيض مساويا مقدار زيادة الاتساع في رفع الذروة، أي أننا نعيد اتساع الإشارة المحمولة إلى حالته الأصلية، ولكن ماذا نستفيد من هذه العملية؟
يعمل الضجيج الموجود داخل أجهزة الاستقبال على تضمين الإشارة الحاملة تضمينا تردديا، وعندما تخفض الإشارة المحمولة الخارجة من المميز، فإننا نخفض الضجيج في الوقت نفسه، ولكن إذا تذكرنا أننا قد رفعنا سابقا اتساع الترددات العالية في الإشارة المحمولة فإننا في الحقيقة نكون قد خفضنا الضجيج فقط ، وبذلك يقل الضجيج في خرج جهاز الاستقبال معا يمكن من استقبال إشارات ضعيفة الشدة.
مزايا وعيوب تضمين التردد
مزايا تضمين التردد
المرونة في مواجهة الضوضاء
تتمثل إحدى الميزات الخاصة لتعديل التردد في قدرته على التكيف مع تغيرات مستوى الإشارة ويتم إجراء التشكيل فقط كتغيرات في التردد. هذا يعني أن أي اختلافات في مستوى الإشارة لن تؤثر على خرج الصوت ، بشرط ألا تنخفض الإشارة إلى مستوى لا يستطيع المتلقي التعامل معه.
ونتيجة لذلك فإن هذا يجعل FM مثاليًا لتطبيقات الاتصالات
اللاسلكية المتنقلة بما في ذلك الاتصالات الراديوية ثنائية الاتجاه العامة أو
التطبيقات المحمولة حيث من المحتمل أن تختلف مستويات الإشارة بشكل كبير، الميزة
الأخرى لـ FM هي قدرتها على مقاومة الضوضاء والتداخل ولهذا السبب يتم استخدام FM
لنقل البث عالي الجودة.
سهولة تطبيق التشكيل في مرحلة قدرة منخفضة للمرسل
هناك ميزة أخرى لتشكيل التردد مرتبطة بأجهزة الإرسال، ومن الممكن تطبيق التعديل على مرحلة قدرة منخفضة للمرسل وليس من الضروري استخدام شكل خطي من التضخيم لزيادة مستوى قدرة الإشارة إلى قيمتها النهائية.
استهلاك طاقة اقل.
عيوب تضمين التردد
يتطلب مزيل تشكيل أكثر تعقيدًا
أحد العيوب البسيطة لتعديل التردد هو أن مزيل التشكيل أكثر تعقيدًا قليلاً ، وبالتالي أغلى قليلاً من أجهزة الكشف عن الصمام الثنائي البسيطة جدًا المستخدمة في AM.
سهولة تطبيق التشكيل في مرحلة قدرة منخفضة للمرسل
هناك ميزة أخرى لتشكيل التردد مرتبطة بأجهزة الإرسال، ومن الممكن تطبيق التعديل على مرحلة قدرة منخفضة للمرسل وليس من الضروري استخدام شكل خطي من التضخيم لزيادة مستوى قدرة الإشارة إلى قيمتها النهائية.
استهلاك طاقة اقل.
عيوب تضمين التردد
يتطلب مزيل تشكيل أكثر تعقيدًا
أحد العيوب البسيطة لتعديل التردد هو أن مزيل التشكيل أكثر تعقيدًا قليلاً ، وبالتالي أغلى قليلاً من أجهزة الكشف عن الصمام الثنائي البسيطة جدًا المستخدمة في AM.
ومع ذلك فإن هذه مشكلة أقل بكثير هذه الأيام لأن العديد من الدوائر اللاسلكية
المتكاملة تتضمن مزيل تشكيل التردد المدمج.
تمتد النطاقات الجانبية إلى ما لا نهاية على كلا الجانبين
تمتد النطاقات الجانبية لإرسال FM نظريًا إلى ما لا نهاية، عادة ما تكون مهمة لعمليات إرسال تشكيل التردد عريض النطاق على الرغم من صغرها بالنسبة إلى النطاق FM الضيق للحد من عرض النطاق الترددي للإرسال وغالبًا ما يتم استخدام المرشحات مما يؤدي إلى حدوث بعض التشويه في الإشارة.
تمتد النطاقات الجانبية إلى ما لا نهاية على كلا الجانبين
تمتد النطاقات الجانبية لإرسال FM نظريًا إلى ما لا نهاية، عادة ما تكون مهمة لعمليات إرسال تشكيل التردد عريض النطاق على الرغم من صغرها بالنسبة إلى النطاق FM الضيق للحد من عرض النطاق الترددي للإرسال وغالبًا ما يتم استخدام المرشحات مما يؤدي إلى حدوث بعض التشويه في الإشارة.
المصادر