استقبال لاسلكي Radio reception - réception radioمجموعة مبادئ لكشف معلومات

استقبال لاسلكي

Radio reception - réception radio

الاستقبال اللاسلكي

الاستقبال اللاسلكي radio reception مجموعة المفهومات والمبادئ التي تستخدم لكشف المعلومات المحمولة على إشارة راديوية radio signal تسمى «حاملاً» carrier، وذلك بحسب إحدى طرائق تقنيات اللاسلكي.
لمحة تاريخية
بدأت فكرة إرسال المعلومات واستقبالها عندما أثبت العالم هاينريخ هرتز انتشار الاهتزاز الكهرمنغطيسي أو ما يسمى الآن «موجة كهرمغنطيسية» electromagnetic wave إلى مسافة ما من دون ارتباط ظاهر. ولقد كان مستقبَلُه حلقةً نحاسيةً تحتوي فتحة صغيرة تمثل نوعاً من عدم الاتصال الكامل لمحيط الحلقة، فقد لاحظ حدوث شرارات صغيرة جداً في هذه الفتحة عندما كان يوجد على مسافة بضعة أمتار منها ملفّ (وشيعة) رومكورف في حالة عمل. وقد تابع العالم إدوارد برانلي البحوث حول هذه الظاهرة وتوصل إلى إنجاز مستقبِلات طُورت بعد ذلك واستخدمت عدة سنوات في البرق اللاسلكي.
ولقد أصبحت فكرة الاتصال اللاسلكي بين نقطتين متباعدتين أكثر إرضاء منذ اختراع الصمام الثنائي diode tube الذي استخدم كاشفاً، ثم اختراع الصمام الثلاثي triode tube الذي استخدم مكبراً في المستقبِلات اللاسلكية في بداية القرن العشرين. وتطورت بعد ذلك بحوث المستقبِلات اللاسلكية ودراستها في الربع الأول والثاني من القرن العشرين وخاصة في الحرب العالمية الثانية، وتوسعت الإمكانية أكثر فأكثر بأنظمتها المختلفة بعد اختراع أنصاف النواقل semiconductor devices والترانزيستور والدارات المتكاملة integrated circuits والدارات المطبوعة printed circuits ووضعها في الاستخدام منذ النصف الثاني من القرن العشرين.
مبدأ عمل جهاز الاستقبال اللاسلكي
يعتمد مبدأ عمل جهاز الاستقبال اللاسلكي على التقاط إشارة راديوية حاملة للمعلومات بوساطة هوائي الاستقبال، ومعالجة هذه الإشارة لاسترجاع المعلومات، كالكلام والموسيقى كما في حال البث الإذاعي، أو الصورة المتلفزة والصوت المرافق لها كما في أنظمة التلفزة، أو استرجاع المعطيات كما في حالة نقل المعطيات. ولما كان الجو المحيط بهوائي الاستقبال مملوءاً جداً بالإشارات الراديوية المختلفة في تردداتها التي تحمل معلومات مختلفة، وجب أن تكون للمستقبِل خصائص تمكنه من انتقاء الإشارة المرغوب فيها وفصلها عن بقية الإشارات، وهذا ما يمكن تحقيقه باستخدام دارة انتقاء selective circuit كهربائية تتألف من مكثف وملف موصولين على التفرع ليؤلفا معاً دارة رنانة resonant circuit. وتميِّز هذه الدارة تمييزاً واضحاً إحدى الإشارات الراديوية عند تردد معين، فتمررها وتحجب باقي الإشارات. ويمكن الانتقال من إشارة إلى أخرى بتغيير تردد رنين هذه الدارة، الذي يُحصل عليه في العادة بتغيير سعة المكثف وذلك باستخدام المكثف الهوائي الصفائحي المتغير، وتسمى عملية ضبط تردد دارة الرنين على تردد الإشارة المستقبلة مؤالفة أو «توليفاً» tuning.
المستقبِلات إن أبسط أنواع المستقبِلات هو الذي يتألف من هوائي الاستقبال تتبعه دارة انتقاء فكاشف detector يفصل إشارة المعلومات عن الحامل، ثم يُكبِّر هذه الإشارة قبل تطبيقها على العنصر الذي يحولها إلى شكل يستفاد منه مباشرة كالمجهار loudspeaker في أجهزة الراديو. ويتكون المكبر من دارة إلكترونية تحتوي على عناصر فعالة active devices كالصمامات الإلكترونية أو الترانزيستورات، وعناصر غير فعالة passive devices كالمقاومات الكهربائية والملفات والمكثفات. وتحتاج هذه الدارة إلى تغذية من منبع تيار كهربائي مستمر. ويكون تردد إشارة المعلومات في العادة واقعاً ضمن مجال الترددات السمعية ولهذا يسمى مكبر هذه الإشارة «مكبراً سمعياً» audio amplifier ويستخدم هذا النوع من المستقبِلات عندما تكون الإشارة الراديوية المستقبلة قوية. ولكن عندما تكون الإشارة ضعيفة فيجب تكبيرها قبل تطبيقها على الكاشف وذلك باستخدام مكبر يعمل عند تردد يساوي تردد الإشارة «الراديوية المستقبلة»، ويسمى هذا المكبر «المكبر الراديوي» (الشكل1). وفي بعض الأحيان يُحتاج إلى استخدام مكبر راديوي واحد، وهذه المكبرات تحتوي عادة على دارة مشابهة لدارة الانتقاء ومن ثم يحتاج إلى استخدام مكثفات متغيرة في وقت واحد وهو أمر يصعب الحصول عليه من الناحية العملية. ويسمى هذا النوع من المستقبِلات «مستقبل المكبر الراديوي المؤالف» (الشكل 2). وللتغلب على الصعوبة التي ذكرت سابقاً فإن معظم المستقبِلات تستخدم طريقة تعتمد على توليد تردد ثابت القيمة يسمى «التردد المتوسط» intermediat frequency لكي يتم الحصول على معظم التكبير المطلوب عند هذا التردد. ويتم الحصول على هذا التردد المتوسط باستخدام دارة تقوم بضرب تردد الإشارة الراديوية بتردد إشارة تتولد من مهتز محلي local oscillator موجود داخل المستقبل، وتسمى هذه الدارة «المازج» mixer وتسمى مثل هذه المستقبِلات «مستقبِلات السوبر هيترودين» superhetrodyne receivers (الشكل 3).
وتحتوي هذه المستقبِلات أيضاً على دارة تحكم آلي في الربح automatic gain control لكي تبقى استطاعة الخرج ثابتة تقريباً إذا تغيرت استطاعة الإشارة الراديوية المستقبلة أو عند الانتقال من إشارة قوية إلى إشارة ضعيفة.
تصنيف أجهزة الاستقبال اللاسلكي
يمكن تصنيف أجهزة الاستقبال اللاسلكي بحسب نوع استخدامها في: مستقبِلات ذات استخدامات عامة متوافرة للناس كافة، كأجهزة الراديو والتلفزيون بأشكالها وخواصها المختلفة، ومستقبِلات ذات استخدامات خاصة كأجهزة الاستقبال لدى بعض الوزارات والمؤسسات الحكومية المعنية بالاتصالات اللاسلكية. كذلك يمكن تصنيفها بحسب تقنية اللاسلكي المستخدمة في: مستقبِلات التعديل المطالي amplitude modulation receivers كمعظم أجهزة الراديو والتلفزيون، و مستقبِلات التعديل الترددي frequency modulation receivers كأجهزة الراديو ذات الجودة العالية وأجهزة الاستقبال ذات الاستخدامات الخاصة، ومستقبِلات التعديل الطوري phase modulation receivers كأجهزة الاستقبال التي تتعامل مع تقنية نقل المعطيات وتقنية الاتصالات الرقمية digital communication.
محمد الصباغ
أنصاف النواقل ـ البث الإذاعي ـ الترانزيستور ـ الدارات المتكاملة ـ الدارات المطبوعة ـ الصمام الإلكتر