القواعد الرئيسية في هندسة الاتصالات

0 التعليقات
تريّث قليلا !
    ستكتشف حين تنهي دراستك لتخصص هندسة الاتصالات أو أثناء دراستك لها إن حالفك الحظ ، أنّ التخصص يسير وفق عدة نقاط رئيسية لا تتغير ، ومنها يأتي تفرع هذا العلم .

الفكرة الرئيسية؛ التعديل والتعديل العكسي !
    إنّ قدرة الموجات الصوتية والمرئية وإشارات البيانات في طبيعتها الأساسية تكون منخفضة ، وهي عرضة للضياع والتشتت الأكيد أثناء انتقالها في الأوساط المختلفة ، حيث أنها تتلاشى وتختفي ولن تكون قادرة على الانتقال من المرسل وصولا للمستقبل .

    كما أنّ تردد الموجات الصوتية والمرئية في ظروفها الطبيعية تكون في مدى صغير ومحدد ، ولو أرسلت هذه الإشارات دون أن نجري عليها ما يعرف بالتعديل والتعديل العكسي فستكون عرضة للتداخل ، فعند ضبط المذياع مثلا على تردد معين فإننا في هذه الحالة نستقبل عدة محطات عند التردد نفسه ! وهذا ما لا يحصل عمليا وذلك من خلال إجراء التعديل والتعديل العكسي .


    ويقصد بـالتعديل أن نقوم بإحداث موجة عالية القدرة والتردد تقوم على حمل موجة المعلومة ( كالصوت والصورة ) ونقلها من المرسل إلى المستقبل عبر وسائط النقل المختلفة ( أسلاك ، موجات كهرومغناطيسية ، ألياف ضوئية .. الخ ) فتنقلها كما تنقل السيارة الأشخاص من مكان لآخر ، فالإنسان غير قادر على قطع المسافات الشاسعة سيرا على الأقدام !

    وتكون آلية النقل بإخضاع الموجة الحاملة ذات القدرة العالية والتردد المرتفع للتغير في بعض الخصائص ( كالتردد ، والاتساع ، الزاوية ) بما يتناسب مع موجة المعلومة الأساسية المراد نقلها .

    والتعديل العكسي ما هو إلا عملية عكسية لما حصل في التعديل ، ويمكن أن نشبهها بعملية إنزال الأشخاص من السيارة ، فالهدف أن يصل الأشخاص للمكان المطلوب لا السيارة ! وبالتالي فإننا نقوم من خلال التعديل العكسي باستخلاص موجة المعلومات المراد إرسالها أساسا من ضمن الموجة التي أرسلت ذات القدرة والتردد العالي .

    وبالتالي بما أنّ تكنولوجيا الاتصالات هي علم متطور بين الفترة والأخرى فأنت ستكون في صراع بين عدد كبير من التقنيات وطرق معالجة الإشارة وانتقالها عبر الأوساط .

الاتصالات العسكرية أولا !
    في الأصل جميع تقنيات الاتصالات موجّهة للاستخدام العسكري ، وفي حال اكتشاف تقنية جديدة فإنّها تحل مكان التقنية القديمة والتي بدورها تنتقل للاستخدام العام !

    ولو قارننا بين أنظمة الاتصالات المستخدمة عسكريا وتلك المستخدمة من قبل عامة الناس فستجد أنّ ميزات وإمكانيات الاتصالات العسكرية أعلى مستوى .

ما حدا أحسن من حدا !
    لعلّ الأمر الذي يدفع علماء ومهندسي الاتصالات للبحث عن تقنيات اتصالات جديدة هو إيمانهم التام بعدم وجود نظام للاتصالات كاملا ومتكاملا ؛ فمن أين تحسّنها .. تضعف من الجهة الأخرى !

    وهذا يعيدنا لنقف من جديد على مضمار السباق من أجل إيجاد نظام للاتصالات يتبع المقاييس الحديثة ، والذي يكون أقرب ما يكون للنظام المثالي !

الأساسيات المبسّطة في الكهرباء

1 التعليقات

الجهد الكهربائي : هي الطاقة التي يتمُّ منحها للإليكترون لكي يتمكن من الحركة ، ويقاس فرق الجهد بوحدة ( فولت Volt ) ، ويرمز للجهد بالرمز ( V ) .

فولت : نسبة للعالم الإيطالي ألساندرو فولتا .

أنواع الجهد :

الجهد المستمر DC : وهو جهد كهربائي ثابت القيمة والاتجاه طول الوقت ، ويمك الحصول عليه من البطاريات والخلايا الشمسية ومولدات التيار المستمر .

الجهد المتناوب ( المتغيّر ) AC : تتغيّر قيمة الجهد واتجاهه بتغيّر الزمن ، أي تتغيّر قطبية طرفي المصدر بصورة مستمرّة ، ويمكن الحصول عليه من مولدات التيار المتردّد ( محطات توليد الكهرباء ) .

التيّار الكهربائي : هو سريان كمية من الشحنات الكهربائية في موصل ، بفعل قوّة ( جهد كهربائي أو المجال الكهربائي ) .
شدّة التيار الكهربائي : هي كميّة الإليكترونات التي تمرّ من خلال مقطع من موصل خلال الثانية الواحدة ، وتقاس بوحدة ( أمبير = كولوم / ثانية ) .

أمبير : نسبة للعالم الفرنسي اندريه ماري أمبير .

أنواع التيّار :


التيّار المستمر DC : وهو تيّار ثابت القيمة والاتجاه بتغيّر الزمن ، ويمكن أن تكون قيمته إمّا موجبة أو سالبة .


التيّار المتناوب AC : وتتغيّر قيمته واتجاهه بتغيّر الزمن ، تبدأ قيمته من الصفر فتصعد إلى أعلى قيمة ، ثمّ تعود للصفر ، فتكمل طريقها إلى القيمة السالبة المناظرة وصولا إلى أقل قيمة ، ثمّ تعود للصفر من جديد لتكمل الدورة من جديد .
فائدة : تصل شدة التيار في الصواعق إلى 200 ألف أمبير ، وفي أفران الصهر إلى 100 ألف أمبير ، وفي الأجهزة المنزلية إلى 6 أمبير .
المقاومة الكهربائية : عند تطبيق فرق جهد على موصل فإنّ هذه الطاقة تدفع الإليكترونيات للحركة في الموصل ، وأثناء حركتها في الموصل تفقد الإليكترونيات بعضا من طاقة الجهد فتتحول إلى حرارة ، أي أنّها الإعاقة التي تولدها المادة لمقاومة التيار أثناء مرور التيار فيها .


وتقاس المقاومة بوحدة (أوم = فولت / متر ) .


أوم Ω : نسبة للعالم الألماني جورج أوم .


تعتمد مقاومة الموصل على كل من :
1.     نوع مادة الموصل .
2.     مساحة مقطع الموصل ( سماكة السلك ) : حيث تتناسب مقاومة الموصل تناسبا عكسيا مع مساحة المقطع الموصل .
3.     طول الموصل : وتتناسب مقاومة الموصل طرديا مع طول الموصل .
 
4.     درجة حرارة الموصل : فبزيادة درجة الحرارة تزيد الطاقة الحركية للجزيئات ، وبالتالي تزيد ممانعة هذه الجزيئات لمرور التيار من خلال الموصل .

كما وترتبط هذه القيم الثلاثة ( الجهد والتيار والمقاومة ) بعضها بعض من خلال قانون عرف بـقانون أوم نسبة للعالم أوم .
المقاومة = الفولتية / التيار
R = V / I    Ω = V / A )

* يقاس تردد التيّار أو الجهد المتناوب بالـ ( هيرتز ) ، وهي عدد مرّات عكس القطبية في الثانية الواحدة .

* يمكن التحويل من تيار متناوب إلى تيار مستمر عبر دوائر إليكترونية تسمى مقوّمات الجهد .
القدرة الكهربائية : هي الطاقة التي يبذلها جهاز كهربائي خلال وحدة زمن أو هي الطاقة التي يستهلكها جهاز كهربائي خلال وحدة زمن .


رياضيا يعبّر عن القدرة بالقانون التالي :
القدرة = الجهد × التيّار
 
Power = Volt × Current  ( Watt = V × A )
وتقاس بوحدة الـ Watt وات .


المغناطيسية : عند مرور تيّار كهربائي في سلك فإنّه ينتج مجالا مغناطيسيا حوله ، ويمكن الكشف عنه عن طريق تأثير المجال على انحراف إبرة بوصلة الاتجاهات .



تقاس المغناطيسية بوحدة (تسلا ) نسبة إلى العالم نيكولا تسلا .


ويمكن تحديد اتجاه المجال المغناطيسي اعتمادا على معرفة اتجاهه التيّار ، حيث يتغيّر اتجاه المجال المغناطيسي بتغيّر اتجاه التيّار .


وعليه فإنّ أي سلكين يحملان تيارا كهربائيا تنشأ بينهما قوّة تجاذب أو تنافر حسب اتجاه مرور التيار في كل منهما ، حيث :


- في حالة التيارين الذين لهما الاتجاه نفسه : تنشأ قوة تجاذب بين الموصلين .


- في حالة التيارين الذين لهما اتجاهين مختلفين : تنشأ قوة تنافر بين الموصلين .


* تفيدنا النقطة السابقة في الأسلاك النحاسية المجدولة وغير المعزولة UTP والمستخدمة بكثرة في أنظمة الاتصالات وشبكات الحاسوب ، حيث أنّ السلك يتكوّن من أربعة أزواج من الأسلاك ، وبالتالي فمرور التيّار الكهربائي سينشئ مجالا مغناطيسيا حول كل سلك ، وبالتالي ستحدث ظاهرة ( التداخل Crosstalk ) والتي تعمل على تداخل المجالات المغناطيسية وإحداث إعاقة في عمل الأسلاك ، وبالتالي فإنّ عملية جدل الأسلاك تجعل كل سلك يلغي مجال السلك الآخر .
هندسة الاتصالات المبسّطة | بواسطة إياد أبو عرقوب