دخول الأعضاء

للتــــــــواصل

 تم تحديث الموقع وإصدار نسخة جديدة  

تم تدشين النسخة الجديدة بداية شهر سبتمبر 2015م

يمكنك زيارته على الرابط الأساسي لموقع الاتحاد 

http://www.ysuc.org

المدير التنفيذي للموقع 

مروان حسن

1-9-2015 

 

الاتصالات ونظم المعلومات

نظام الاتصالات المبسط

هندسة الاتصالات هي الهندسة التي تتعلق بكل مواضيع الاتصالات الرقمية والتناظرية
. وهي تشمل ضمن طياتها الاشارات الكهربائية والكهرومغناطيسية، وطرق انتقالها، ومعالجتها.

نظام الاتصال يتكون عادة من مرسل ومستقبل ، وقناة اتصال هندسة الاتصالات تدرس هذه المكونات الثلاثة :

المرسل: هو الوحدة التي تقوم باخذ المعلومات وتحضيرها لترسل عبر القناة، وهنا يحدث التضمين (التشكيل).

القناة: وهو الوسط الذي تنتقل فيه الإشارات والمعلوماتيه (مثل الجو في حالة الإذاعة).

المستقبل: وهو وحدة الاستقبال للإشارات،وفيها تتم ازالة المعالجة للإشارات واظهارها بشكل معلومات من جديد


قبل أن يتمكن اي جهاز من الإتصال مع جهاز آخر لابد من توفر شرطين :
1- أن تتم ترجمة البيانات الى إشارات يمكن نقلها بين الجهازين.
2- يجب أن يتوفر للجهازين قناة يستطيعان من خلالها إرسال و إستقبال الإشارات.
الممر أو القناة التي تحمل الإشارات تسمى وسط الإرسال transmission medium .

تستطيع أجهزة الكمبيوتر مثلا استخدام الأنواع التالية من الإشارات للإتصال فيما بينها:

1- electrical pulses أو النبضات الكهربائية.
2- radio waves أو موجات الراديو.
3- microwaves أو موجات الميكرو ويف.
4- infrared light أو الأشعة تحت الحمراء.

هناك خاصية واحدة تجمع بين هذه الإشارات المختلفة و هي أنها كلها تعتبر موجات كهرومغناطيسية electromagnetic (EM) waves.
و يتم استخدام هذه الموجات لنقل البيانات لأنها تتمتع بالمميزات التالية:

1- من الممكن تعديلها و التحكم بها باستخدام أشباه الموصلات semiconductor.
2- تستطيع تمثيل كلا الإشارات التماثلية analog و الرقمية digital.

الإشارات التماثلية هي إشارات مستمرة تتمثل فيها المعلومات كمقادير فيزيائية من الإشارات الكهربية و مثال عليها التيار الكهربائي و الموجات الصوتية.

أما الإشارات الرقمية فهي إشارات منفصلة discrete و تستخدم قيمتين فقط هي صفر أو واحد لتمثيل الإشارة الأصلية.

الموجات الكهرومغناطيسية تضم أنواع عديدة من الموجات تتراوح بين أشعة جاما من ناحية وبين موجات الراديو الطويلة من ناحية أخرى.

هذا المدى الكبير من الموجات الكهرومغناطيسية يطلق عليه اسم الطيف الكهرومغناطيسي EM spectrum.

جزء محدود فقط من هذا الطيف يستخدم لنقل البيانات.

يتم تحديد موقع موجة كهرومغناطيسية ما على الطيف بمعرفة طولها الموجي wavelength و ترددها frequency و طاقتها energy.

يتناسب التردد و الطول الموجي تناسبا عكسيا فكلما زاد التردد قل الطول الموجي و العكس صحيح.

بينما تتناسب الطاقة مع التردد تناسبا طرديا فكلما زاد أحدهما زاد الآخر.

الموجات التي تقع في أعلى الطيف يكون ترددها مرتفعا وطاقتها عالية و طولها الموجي صغير، بينما الموجات التي تقع في أسفل الطيف فيكون ترددها و طاقتها منخفضة أما طولها الموجي فكبير.

تحدد طاقة و تردد و طول الموجة الخصائص الفيزيائية للموجة، و هذه الخصائص بدورها تحدد قدرة الموجة على حمل البيانات.

كلما ترتفع الى أعلى في الطيف فإن التردد يزداد ، و للتردد علاقة مباشرة بالقدرة على حمل البيانات ، فكلما ازداد التردد فإن الموجات الكهرومغناطيسية تصبح قادرة على حمل بيانات أكثر.

أما الطول الموجي فإنه يقل مع الإرتفاع الى أعلى في الطيف، لهذا فإن الموجات في أسفل الطيف لها أكبر طول موجي مثل الموجات الطويلة الراديوية.

يؤثر الطول الموجي على قدرة الإشارات على اختراق الجدران و الأجسام غير الشفافة.

كما أن الطول الموجي يؤثر على قدرة الإشارات على الإنحناء و الدوران حول العقبات و الزوايا.

و بشكل عام فكلما زاد الطول الموجي زادت قدرة الإشارة على اختراق الأسطح غير الشفافة و الدوران حول الزوايا.

أما الموجات ذات التردد العالية فإنها بشكل عام غير قادرة على الإنحناء حول الزوايا ، هذه الخاصية تسمى line-of-sight أو مرمى البصر .

لهذا فالموجات ذات التردد العالي مثل موجات الميكرو ويف لا تستطيع الإنتقال إلا في خطوط مستقيمة.

إذا افترضنا أن جميع العوامل ثابتة فإنه بزيادة الطاقة تزداد قوة و وضوح الإشارة ، و لهذا فإن موجات الميكرو ويف تتميز بنقاوة و وضوح وكثافة الإشارة.

أما الموجات ذات الطاقة المنخفضة مثل موجات الراديو فإنها أقل مقاومة للتداخل من قبل موجات أخرى نظرا لضعفها و قلة وضوحها.

تعتبر الموجات عالية الطاقة ذات تأثير سلبي على صحة الإنسان ، و لهذا فإن أشعة جاما لا تستخدم في نقل البيانات نظرا لخطورتها على الصحة.

تعتبر الأنواع المختلفة من وسائط الإرسال مناسبة لأجزاء مختلفة من الطيف الكهرومغناطيسي.

تقع وسائط الإرسال تحت فئتين رئيسيتين هما :
1- وسائط سلكية
2- وسائط لاسلكية.

الوسائط السلكية تكون إما أسلاك معدنية أو ألياف و توصل الكهرباء والضوء على التوالي.

أما الإرسال اللاسلكي فيستخدم الغلاف الجوي كوسط إرسال لنقل الإشارة.

تتضمن الوسائط اللاسلكية :

1- موجات الراديو.
2- موجات الميكرو ويف.
3- الأشعة تحت الحمراء.

تستخدم الوسائط السلكية عادة في الشبكات المحلية الصغيرة أما في الشبكات الواسعة فتستخدم مجموعة من الوسائط السلكية و اللاسلكية.

كما من الممكن استخدام الوسائط اللاسلكية لتحقيق الإتصال بين الكمبيوترات المحمولة و الشبكات المحلية.

الإعتبارات التي تؤثر على سعر و أداء وسط الإرسال تتضمن:

1- سهولة الإعداد و التركيب.
2- مدى سعة نطاق البث.
3- التوهين أو ضعف الإشارة attenuation.
4- المناعة من التداخل الكهرومغناطيسي immunity from electromagnetic interference.

بشكل عام فإن تكلفة وسط الإرسال ترتفع مع ارتفاع سرعته و ونقاوته و تحسن مستوى أمنه.

يعبر عن مدى الترددات المقاسة بالهيرتز hertz (HZ) و التي يستطيع وسط الإرسال فيزيائيا إستيعابها بسعة نطاق البث bandwidth.

وهي تعرف بالفرق بين أعلى الترددات و أخفضها و التي يستطيع وسط الإرسال حملها.

هذه السعة قد تتفاوت وفقا للمسافة و تقنية بث الإشارة المستخدمة.

يعرف التوهين attenuation بأنه قابلية الموجات الكهرومغناطيسية للضعف و التلاشي خلال الإرسال.

خلال مرور الموجات الكهرومغناطيسية في وسط الإرسال يتعرض جزء من طاقتها للإمتصاص و البعثرة بسبب الخواص الفيزيائية للوسط.

يجب الإنتباه لهذا الأمر خاصة عند التخطيط لإستخدام وسط ما من المفروض أن يغطي مساحة شاسعة.

لا تستطيع أغلب وسائط الإرسال عزل الموجات الكهرومغناطيسية عن التداخل مع موجات خارجية.

يحدث التداخل الكهرومغناطيسي EMI (electromagnetic interference) عندما تقوم موجات كهرومغناطيسية غير مرغوب بها بالتأثير على الإشارة المنقولة عبر وسط الإرسال.

كما أنه من السهل إعتراض الموجات الكهرومغناطيسية و التصنت عليها و هذا أمر خطير إذا كانت شبكتك تحتوي على معلومات حساسة.

تستخدم الموجات الكهرومغناطيسية لنقل البيانات على شبكات الكمبيوتر.

هناك نوعان من وسائط الإرسال: سلكية و لا سلكية.

الإعتبارات التي تؤثر في اختيارك لوسط الإرسال تتضمن: التكلفة، سهولة التركيب، سعة النطاق، التوهين و المناعة من التداخل الكهرومغناطيسي.

بعد معرفة ان الموجات الكهرومغناطيسية هي المسئولة عن نقل المعلومات بين اي جهازين, نسلط الضوء قليلا على الموجات الكهرومغناطيسية.

فيما يلي قائمة ببعض أنوع الموجات الكهرمغناطيسية:

Vissable Light الضوء المرئي
Micro Waves الموجات الدقيقة
Infrared Waves الموجات تحت الحمراء
Cosmic Rays الأشعة الكونية .
X - Rays الأشعة السينية
Ultraviolet Rays الأشعة فوق البنفسجية
g - Rays أشعة جاما

إن كل هذه الأنواع وغيرها من الموجات الكهرمغناطيسية عندما تؤخذ مجتمعة تشكّل ما يسمى ب:
الطيف الكهرمغناطيسي

يتكون الطيف الكهرمغناطيسي من مدى واسع من الأطوال . وكل شكل من أشكال الطاقة الاشعاعية في الطيف الكهرمغناطيسي يتميز ( له ) بمدى معين من الأطوال الموجية خاص به .

وبالقرب من منتصف الطيف الكهرمغناطيسي ( الطاقة الإشعاعية ) يوجد مدى من الأطوال الموجية يسمى " الطيف المرئي " . وهو الجزء من الطيف الكهرمغناطيسي الذي نستطيع رؤيته .
أما بقية الطيف الكهرمغناطيسي فإننا لا نستطيع رؤيته ولكننا نستطيع الكشف عنه بوسائل أخرى . فعلى سبيل المثال : محطة الإذاعة حولك تصدر موجات في كل الاتجاهات وأنت لا تستطيع رؤيتها ولا سماعها ولا الإحساس بها ولا تستطيع الجزم بوجودها إلا إذا استخدمت جهاز الراديو الخاص بك لالتقاطها وتحويلها إلى موجات صوتية تستطيع سماعها وادراك وجودها .

الطول الموجي :

ان الأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء ، وموجات الميكروويف والراديو ، أكبر من الأطوال الموجية للطيف المرئي . وكذلك فإن الأطوال الموجية للأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية وأشعة جاما والأشعة الكونية لها أطوال موجية أقصر من الأطوال الموجية للطيف المرئي .

إن أطول الموجات هي موجات الراديو التي يمتد طولها إلى نحو 100 ألف كيلو متر . واقصرها هي الأشعة الكونية فهي لا تتجاوز 1 × 10 –16 من المتر الطولي . ويتراوح الطول الموجي للضوء المرئي ما بين 400 نانومتر إلى 700 نانومتر .

سرعة الطاقة الإشعاعية :
عرفت أن الأشكال المختلفة للطاقة الإشعاعية في الطيف الكهرمغناطيسي لها أطوال موجية مختلفة ، وعلى الرغم من هذا التفاوت في الأطوال الموجية فإنها تنتقل جميعها بنفس السرعة في الفراغ وهذه السرعة تساوي 300000 كم / ث . أو 186000 ميل /ث .

لاحظ هنا أن الطاقة الإشعاعية لا تنتقل في الفراغ فقط . بل إنها تنتقل في الأوساط المادية المختلفة . فعلى سبيل المثال ينتقل الضوء المرئي وكل أشكال الطاقة الإشعاعية الأخرى في الهواء . كما ينتقل الضوء المرئي أيضاً في الزجاج والماء والبلاستيك الشفاف وفي أوساط مادية أخرى .

عندما ينتقل الضوء في وسط مادي فإن سرعته تختلف عن سرعته في الفراغ . فالأوساط المادية الشفافة المختلفة تعمل على تقليل سرعة الضوء عما هي في الفراغ . وكل وسط يعمل على تقليل سرعة الضوء بمقدار تختلف عن الوسط الآخر . فمثلاً الضوء المرئي ينتقل في الماء الصافي بسرعة 224000 كم / ث . في حين أنه ينتقل في الزجاج بسرعة 200000 كم / ث .

لماذا تكون سرعة الضوء المرئي في الهواء أكبر منها في الماء ؟


عرفت أن الطيف الكهرمغناطيسي يتكون من انواع مختلفة الموجات ، وتُسمى الأنواع المختلفة من الطاقة الإشعاعية بأسماء مختلفة ولكن كل واحد منها يشكل جزءاً من الطيف الكهرمغناطيسي . ان بعض مكونات الطيف الكهرمغناطيسية تسمى بالأشعة مثل الأشعة السينية وأشعة غاما والبعض الآخر يسمى بالموجات مثل الميكرويف والموجات الراديوية .
بعض أنواع الموجات :
1- موجات الراديو : تنشأ موجات الراديو عن اهتزاز الالكترونات في الهوائي تُرسَل موجات الراديو بطريقة خاصة توضح استخدامها كموجات للراديو أو للتلفاز وكيفية استخدامها لتكوين الصور أو الأصوات .

2-الموجات الطويلة والمتوسطة : هذا النوع من الموجات يتميز بأنه يستطيع أن يحيد حول التلال بحيث تتمكن أجهزة الراديو من التقاطها حتى في أخفض الأودية .

3- الموجات ذات التردد العالي Very High Frequency Waves VHF
تستخدم في أنظمة الراديو الصوتية المجسمة ذات الجودة العالية .


4- الموجات ذات التردد فائق العلو Ultra High Frequency Waves UHF
تستخدم هذه الموجات في التلفاز . وهذه الموجات لا تحيد جيداً حول التلال . لذلك فإنك لا تستطيع الحصول على استقبال جيد لها الا إذا كان هوائي التلفاز أو المذياع على طريق مستقيم من محطة الارسال .


5- الموجات الدقيقة Micro Waves : هي موجات راديوية قصيرة الطول الموجي يتراوح طولها بين ( 10 ْ نانومتر إلى 3 × 810 نانومتر ) ويمكن توليدها بوساطة أجهزة الكترونية خاصة . ولقصر طولها الموجي فإنها تستثمر في أنظمة البث الإذاعي وفي التلفاز والرادار وملاحة الطيران وأنظمة الاتصالات من مثل أجهزة الهاتف النقال .ومن التطبيقات العملية لهذه الموجات أيضاً أفران الميكروويف إذ تؤمن عمليات الطبخ المنزلي بوقت قصير .

6- الموجات تحت الحمراء Infrared Waves :
تطلق الأجسام الحارة هذا النوع من الإشعاع . وفي الحقيقة فإن كل الأجسام تطلق الأشعة تحت الحمراء بنسب متفاوتة حيث ينتج هذا الإشعاع عن اهتزاز الجزيئات السريع . وكلما زادت حرارة الجسم فإن الموجات تحت الحمراء تصبح أقصر .

7- الموجات فوق البنفسجية Ultraviolet Rays :
لا تستطيع العين الكشف عن الاشعاعات فوق البنفسجية على الرغم من توافرها بكثرة في الاشعاع الشمس . وهذا النوع من الأشعة هو المسؤول عن تلوين جلدك باللون الذي تراه . ولكن التعرض بكثرة للاشعاعات فوق البنفسجية يؤدي إلى حروق في الجسم وضرر كبير على العينين .
وبعض المواد الكيميائية عندما تمتص الاشعاع فوق البنفسجي فإنها تطلق الضوء . وهو ما يعرف بظاهرة التهيج "الفلورسنت" ] النور الاستشعاعي [ . وهذا هو سر " الأكثر بياضاً من اللون الأبيض" لمساحيق الغسيل ، حيث تمتص هذه المواد الموجات فوق البنفسجية الصادرة عن الشمس . وتصبح بعد ذلك أكثر اشعاعاً مما يجعل الملابس تبدو أكثر نضارة مما قبل .

8- الأشعة السينية X - Rays :
يستخدم أنبوب خاص لانتاج هذا النوع من الموجات حيث تقذف الالكترونات السريعة جداً على هدف معدني مما ينتج عنه انطلاق أشعة قصيرة الموجة وتتميز بقدرة عالية على الاختراق . وتستطيع هذه الأشعة الانتقال عبر المواد عالية الكثافة مثل الرصاص . وكلما كان الطول الموجي للأشعة السينية كبيراً كلما قلّت قدرتها على الاختراق وعندئذ تستخدم لاختراق اللحم داخل جسم الإنسان ولكنها لا تستطيع اختراق العظم . ولذلك فإن الصورة باستخدام الأشعة السينية تظهر صورة العظام واضحه . وجميع أنواع الأشعة السينية ضارة حيث أنها تتلف الخلايا الحية في جسم الإنسان .

9- أشعة جاما g- Rays :
موجات كهرمغناطيسية عالية التردد ذات طاقة عالية جداً لها آثار مدمرة على الأنسجة والخلايا الحية وتستخدم في الطب لعلاج الأورام السرطانية .
تصدر عن الأنوية المشعة للمواد المشعة في الطبيعة عندما تعود هذه الأنوية من حالة التهيج إلى وضع الاستقرار .

نتكلم هنا عن الركيزة الثانية من ركائز الاتصال بين جهازين بعد الركيزة الاولى وهي :

1- ترجمة البيانات الى اشارات ( موجات كهرمغناطيسية).
2- قنوات الاتصال ( السلكي واللاسلكي):

- السلكي:
الكابلاتcable
الكابل عبارة عن مجموعة من الاسلاك المعزولة عن بعضها البعض بصورة متوازية توضع معا في غلاف واحد.
1- الكابلات المزدوجة المجدولة: عبارة عن سلكين معزولين ومجدولين معا , تستخدم في شبكات التلفونات, وتصل سرعة نقل البيانات خلالها من 300 بت الى 10 ميجابت في الثانية الواحدة.
2- الكابلات المحورية: يستخدم هذا النوع من الكابلات في شبكات التلفونات والتلفزيونات الذي يربط بين التلفزيون و الايريال, وتصل سرعة نقل البيانات من خلاله من 65 كيلوبت الى 2ميجابت في الثانية الواحدة.
3- كابلات الالياف الضوئية: تمثل هذه الكابلات طريقة لنقل البيانات ضوئيا بواسطة استخدام الياف من الزجاج تحتوي على سطح داخلي وخارجي, و تصل سرعة نقل البيانات عبر الالياف الضوئية من 500كيلوبت الى 1.6 بليون بت في الثانية الواحدة

 

اللاسلكي:
1- الميكروويف:تعتبر الميكرويف احدى القنوات نقل الصوت والبيانات عن بعد باستخدام الموجات المتناهية الصغر والعالية التردد للطيف الاذاعي,وتتمثل قناة الميكروويف في تواجد مجموعة من ابراج الهوائي, ويصل مسافة ما بين برجين من 30-40 ميلا, وتصل سرعة نقل المعلومات او البيانات من 256 كيلوبت الى 100 ميجا بت في الثانية الواحدة.
- الخصائص الاساسية:
1- تستخدم للمسافات الاكثر من 20 كيلو منرا.
2- تكون المسافة بين البرجين حوالي 50 كيلو متر طبقا للانبطاح اللارضي.
3- تكون الابراج الهوائية محمولة على ابراج من الرصاص.
4- يستخدم اسلوبFM)frequancy modulation) في نقل البيانات.

2- الاقمار الصناعية:
يطلق القمر الصناعي احد الصواري القوية والعابرة للقارات الذي يقوم بوضع القمر الصناعي في مداره المحدود فوق الارض بارتفاع 2300 ميل ويشتمل القمر الصناعي على هوائيات, وكما يتضمن عدة اجهزة لاستقبال الرسائل من الارض وتكبيرها ثم بثها الى اي نقطة معينة على الارض, وكما يغطي سطح القمر الصناعي بطاريات شمسية دقيقة جدا, وتصل سرعة نقل البيانات 356كيلو بت الى 100مليون بت في الثانية الواحدة.

اعتمدت الاتصالات الالكترونية البعيدة المدى حتى الستينات من هذا القرن ، اما على الكابلات او على انعكاسات الاشارة الراديوية من على الغلاف الجوي، ومن المعروف ان هذه الكابلات تحوى على عدد محدود من الاسلاك، اما الاشارات المنعكسة فكانت تتخامد بسرعة مما يجعل الاتصال ذو نوعية سيئة.

في عام 1945 اقترح العلماء فكرة استخدام الاقمار الصناعية التي تطير فوق الكرة الارضية ، لزيادة فعالية الاتصالات الالكترونية، حيث يمكن رؤية القمر الصناعي من منطقة شاسعة من الارض.

ونظرا لارتفاعه العالي ، يستطيع ان يحقق الاتصال ما بين عدة محطات بطرق متعددة خلافا للكابل الذي يستطيع ان يصل بين محطتين فقط.

-انواع الاقمار الصناعية: اول قمر صناعي للاصالات كان القمر Echo 1 الذي اطلق عام 1960، وكان هذا القمر من النوع غير الفعال Passive اي لم يكن يحوي اي دوائر الكترونية، وانما كان عبارة عن عاكس للاشارات الالكترونية.

لقد قام هذا القمر والقمر Echo 2 الذي اطلق في عام 1964 عبارة عن بالون كبير بقطر 32 متر، مغطى برقائق الالمنيوم ، وكان يدور حول الارض بارتفاع 1610 كم. ومثل اي كرة زجاجية او فولاذية التي تعطي زاوية انعكاس واسعة للمناظر حولها، فان هذه الاقمار كانت تعيد عكس الاشارة الموجهة اليها ، ولكن بقوة اخفض.
ونظرا لمساوئها ومشاكلها الكثيرة ، لم تعد تستخدم الاقمار غير الفعالة في ايامنا هذه.

-الاقمار الصناعية الفعالة: Active Satellites
وهذه القمار عبارة عن محطات تقوية ، تقوم باستقبال اشارة من محطات ارضية معينة وتكبرها ثم تعيد ارسالها باتجاه محطات أرضية اخري وفي هذه الايام تستخدم هذه الاقمار لنقل الاشارات التلفزيونية بين دول العالم.

- مدارات الاقمار الصناعية:
تخضع حركة القمار الصناعية حول الكرة الارضية الى قوانين كيبلر التي تحدد حركة الكواكب. وهذه القوانين تنص انه كلما كان القمر واقعا في مدار أعلى ، كلما تحرك بسرعة أبطأ.

وهكذا فان القمر Echo 1 الذي كان في مدار منخفض نوعا ما ، فقد كان يسير بسرعة عالية حيث كان يدور حول الكرة الارضية خلال مدة ساعتين وهكذا كان على هوائيات المحطات الارضية ان تتابع حركة القمر الصناعي بسرعة والا فانها تفقد أثره.
مام القمار التي تطير على ارتفاع 36000 كم فانها تدور حول الكرة الارضية خلال 23 ساعة و 56 دقيقة.

واذا كان القمر الصناعي فوق خط الاستواء فانه يتم دورة كاملة خلال فترة 24 ساعة ولهذا فهو يبدو الى المراقب على سطح الارض وكانه ثابتا في الفضاء لانه يدور متوامنا بنفس سرعة دوران الارض حول نفسها.

ان معظم الاقمار الصناعية المخصصة للاتصالات تطير فوق خط الاستواء لانها تعطي ميزة جيدة، حيث يمكن توجيه هوائيات المحطات الارضية باستمرار الى نفس النقطة في السماء.
وهذه الاقمار تغطي اكثر مناطق العالم ازدحاما بالسكان والتي تقع بين خط الاستواء وخط عرض 60.
ولتغذية الاجهزة الالكترونية لهذه الاقمار بالتيار الكهربائي ، فانه تستخدم الخلايا الشمسية التي تقوم بتحويل ضوء الشمس الي تيار كهربائي.

مساوئ الاقمار الصناعية التي تطير على ارتفاعات عالية فوق خط الاستواء، تتمثل بالمسافة الكبيرة التي يجب تقطعها الاشارة ، وهذا يتطلب اشارة ذات طاقة عالية. بالاضافة الى ذلك هناك التاخير الزمني الحاصل بين ارسال الاشارة واعادة استقبالها مرة ثانية.

فالاشارة كما هو معلوم تسير بسرعة 300000 كم في الثانية، وهناك تأخير قدره 120 ميلي ثانية وهو الزمن اللازم لقطع المسافة بين المحطة الارضية والقمر الصناعي، وفي بعض الحالات يصل هذا الزمن حتى 1 ثانية اذا كانت المسافة المقطوعة كبيرة جدا. مثلا عند اجراء مكالمة هاتفية بين دولة لدولة اخري بعيدة عبر الاقمار الصناعية فاننا نشعر بهذا التاخير الزمني.

من ناحية اخري قام التحاد السوفياتي باطلاق سلسلة اقمار صناعية للاتصالات تحت اسم Molniya وهي تدور في مدارات اهليجية عالية حول الارض كل 12 ساعة .

وعوضا على ان يكون القمر في مسار استوائي ، فان مساره يميل بشكل زاوية الاوج فوق اراضي التحاد السوفياتي وبذلك يقضي القمر الصناعي حوالي 8 ساعات فوق الاتحاد السوفياتي.

-تقنية الاقمار الصناعية:
يمكن توجيه هوائيات الاقمر الصناعي بدقة نحو سطح الارض وذلك بجعل القمر الصناعي متوازيا في مداره. ويتم ذلك بجعل جسم القمر الصناعي يدور حول نفسه مرة كل ثانية ، وهذا يمكن من توجيهه دائما باتجاه نقطة محددة (بشكل متوازي مع محور الارض).

من ناحية اخرى تدور هوائيات القمر الصناعي بنفس السرعة ولكن باتجاه معاكس وهذا يجعل الهوائيات باتجاه نقطة معينة ثابتة من سطح الارض . اما الواح الخلايا الشمسية فيجب ان تتوجه باستمرار نحو الشمس.
ان داخل القمر الصناعي يجب ان يكون ذو حرارة ثابتة ، وذلك بسبب حساسية الاجهزة الالكترونية .
ولهذا تستخدم اجهزة خاصة للتبريد والتسخين ، كما يدهن الجسم الخارجي للقمر بمواد ماصة لحرارة الشمس.

في العادة تحوى الاقمار الصناعية على هوائيات ارسال واستقبال منفصلة. وتكون هوائيات الارسال بشكل صحون لتقوم بتوجيه الاشارات الى منطقة محددة من سطح الارض حيث تقوم المحطات الارضية باستقبالها.
ويستطيع المهندسون توجيه هوائيات القمر الصناعي الي اي نقطة وذلك بواسطة ارسال اشارات تحكم خاصة.

كذلك يحوي القمر على اجهزة تضخيم الاشارة الملتقطة الى بضعة عشرات الالف مليون من المرات من اجل اعادة ارسالها مرة ثانية الى المحطات الارضية ورغم ان القمر الصناعي يلتقط عدد كبير من الترددات المختلفة فانه لا يحدث تداخل في ما بينها ، بسبب استخدام الموجات الميكروية Microwave ، والتى لا تتأثر بالطبقات المتأنية في الغلاف الجوي التي تعكس الاشارات الاخري.

في معظم الاقمار الصناعية يبلغ تردد الاشارة الملتقطة 6 ميجاهرتز وتردد الاشارة المرسلة 4 جيجاهيرتز وفي بعض الانواع تبلغ 7 و8 جيجاهيرتز او 11 و 14 جيجاهيرتز على التوالي.
يتم تغذية الاجهزة الالكترونية في هذه الاقمار بواسطة الطاقة الشمسية حيث تقوم خلايا شمسية بتحويلها الى تيار كهربائي.

- المحطات الارضية:
يزداد عدد المحطات الارضية بسرعة ومعظم هذه المحطات مزودة بهوائي على شكل صحن يصل قطره الى 30 متر .
وهذا الهوائي يمكن تحريكه في كافة الاتجاهات

تعمل معظم المحطات الارضية على ارسال واستقبال الاشارات اللاسلكية التي تحمل المكالمات الهاتفية والاقنية التلفزيونية.

- الاستخدامات:
برغم ان معطم الناس يعتقدون ان الاقمار الصناعية تستخدم فقط لنقل الصور التلفزيونية عن الاحتفالات العالمية ومباريات كرة القدم فانها في الواقع تستخدم ايضا لنقل المكالمات الهاتفية واشارات التلكس و الكمبيتر......الخ.

تتميز الاتصالات عبر الاقمار الصناعية بانها تتم بسرعة وبامان ودون الحاجة الى مد كابلات عبر المحيطات والصحاري.
وكثير من المدن الافريقية والهندية الموجودة عبر الصحاري والبراري ، تصل مع العالم الخارجي بواسطة القمار الصناعية .

والان تم استخدام البث المباشر من القمار الصناعية الى هوائيات خاصة في المنازل حيث يمكننا إلتقاط اي اشارة من القمر الصناعي دون الحاجة الى المحطة الارضية.


نبذة قصيرة عن موجات الراديو:

بشكل عام الكلام عن الموجات الكهرمغناطيسية , وبشكل خاص الكلام عن الموجات الطويلة( الراديوmirowave),الكلام عن كيفية تكوين الموجات الكهرمغناطيسية, عندما نطبق تيار متناوب على موصل (conductor) النتجة يتولد عنه (مجال مغناطيسي)في الفضاء, والعكس صحيح, عندما نطبق مغناطيس متناوب ( اي بتحريك قطعة المغناطيس داخل الموصل) ينتج عنه (مجال كهربي) في الفضاء, وايضا من الامور المهمة في كلا الحالتين يكون (المجال المغناطيس) عمودي على( المجال الكهربي) او بالعكس , وهذا ما يحصل في الاريل(attenna) .

من المعروف ان نظام الاتصالات بعتمد على محطتين:
1- محطة الارسال( transmitiom station): وهي دائرة كهربية تحول المعلومات(data){عن طريق الميكرفون} الى جهد كهربي او تيار كهربي , ومن ثم تكبير هذا الجهد او التيار 0 حتى يكون قادر على الارسال لمسافات طويلة, وعندها يتحول هذا التيار او الجهد الى موجات كهرمغناطيسية بعد مروره على الموصل (attenna) , وبعدها تكون صالحة للأرسال( للمزيد يمكنك الرجوع الى خصائص الموجات الكهرومغناطيسية).

2- محطة الاستقبال(receiver station): وهي ايضا عبارة عن دائرة كهربية, تعمل على التقاط الموجة الكهرومغناطيسية عن طريق الموصل(attenna) , وبعده تفصل المجال المغناطيسي عن المجال الكهربي , وعنده يسري التيار او الجهد المحول في الدائرة, وبعد هذه العملية يتم تحويل التيار او الجهد الى المعلومة المرسلة{عن طريق السماعة} .

 

المصدر

موقع النادي العربي للالكترونيات

http://communication-engineer.blogspot.com/