ما معنى "هندسة الإتصالات"

هذه المشاركة تحتوي بشكل مبسّط على :

مفهوم هندسة الإتصالات
الإتصالات التناظرية
الإتصالات الرقمية
منظومة الإتصال
السبب في وصول الصورة أو الصوت غير واضحين


هندسة الإتصالات
COMMUNICATION ENGINEERING

هي الهندسة التي تتعلق بكل مواضيع الإتصالات التناظرية و الرقمية . وهي تشمل ضمن طياتها الإشارات الكهربائية والكهرومغناطيسية , وطرق انتقالها, ومعالجتها كل ذلك ضمن منظومات الإتصالات.
وقبل أن نستعرض مكونات منظومة الإتصال سنشرح بشكل مبسط معنى الإتصالات الرقمية والتناظرية الذي ورد في التعريف أعلاه


الإتصالات التناظرية

هي التي تتعامل مع الإشارة التماثلية (Analog signal) وهي أية إشارة متغيرة ومتصلة في الوقت والإتساع، وتختلف الإشارة التماثلية عن الإشارة الرقمية في أن التموجات أو التغيرات الطفيفة في الإشارة التماثلية مهمة وقد تنتج عنها أخطاء كبيرة. ومع أن المصطلح "إشارة تماثلية" يستعمل على الأغلب في مجال الألكترونيات فإن الأنظمة الميكانيكية والهوائية والهيدروليكية أيضا تتعامل مع إشارات تماثلية.
وهذا شكل لإشارة تماثلية



ومن أمثلة الأجهزة التي تتعامل مع الإشارات التماثلية الراديو ، و التلفزيون التماثلي وعادة تكون الاتصالات عبر الأنظمة التناظرية اقل جودة من الإتصالات الرقمية.

تستخدم الإشارة التماثلية بعض خصائص الوسط الناقل لتحمل معلومات الإشارة، فمثلا، كهربائيا فإن هذه الخصائص تكون عادة الفولتية والتردد والتيار والشحنة. ويمكن استخدام الإشارة التماثلية لنقل أية نوع من المعلومات.
غالبا ما تنتج الأشارة عن طريق التغيرات في الظواهر الفيزيائية كالصوت والإضاءة والحرارة والموقع والضغط ويتم احداث هذه التغيرات باستعمال أي نوع من أنواع المحولات أو مولدات الإشارة ومثال عليها الميكروفون والسماعة. وللتوضيح فمثلا في عملية تسجيل صوت تماثلي فإن التغير في شدة ضغط الصوت الواقع على الميكروفون يخلق تغيرا في اتساع فولتية التيار المارّ فيه. ومن ثم فإن الارتفاع في درجة الصوت تجعل التغيرات في اتساع الفولتية تزداد مع الحفاظ على التواتر. ولتوليد الصوت التماثلي يتم تحميل الإشارة التماثلية عبر إشارة أخرى لكي تنقل ويتم تسجيلها عبر الوسط الفيزيائي. وتستخدم للتعديل طرق منها تعديل الإتساع (AM) وتعديل الذبذبات (FM).

طبيعيا فإن معظم الإشارات تكون تماثلية قبل تحويلها إلى إشارة رقمية، وقد كانت دقة ونوعية تسجيل وإرسال الإشارة التماثلية أعلى من الإشارة الرقمية حتى وقت قريب جدا لأسباب منها متطلبات الحفاظ على الذاكرة وتكلفة التخلص من التسجيلات الرقمية السابقة وحتى الآن قد تكون دقة ونوعية بعض الإشارات التماثلية أعلى من الإشارة الرقمية وقد تجد أن بعض الأستوديوهات أو شركات التسجيل لا تزال تفضل التسجيل باستعمال الإشارة التماثلية للنسخ الأصلية ومن ثم تحويلها إلى إشارة رقمية.
ولكن وحيث أن الإشارة التماثلية تعتمد على الوسط الناقل فإن من سيئاتها أنها معرضة بشكل كبير للضجيج وللتغير في خصائص الموجة عند انتقالها عبر مسافات كبيرة أو عند إعادة تسجيل الإشارة لمرات عديدة وعادة فإن التخلص من التشوهات والضجيج في الإشارة التماثلية يكون صعبا جدا حيث أن أية تعديل على الإشارة الأصلية سينتج عنه أيضا تعديل على إشارة الضجيج.



الإتصالات الرقمية

هي الإتصالات التي تتعامل بمبدأ الاشارات الرقمية, وهي 0 أو 1.
وهذا شكل لإشارة رقمية




الإتصالات الرقمية تتصف بقوتها وجودتها العالية حيث ان نسبة التشويش فيها صغيرة.
و من أمثلتها: التلفزيون الرقمي, اتصالات الأقمار الصناعية, معلومات الكمبيوتر.
يشار إلى أن الإشارات الرقمية تنتج من تقطيع الإشارات التناظرية إلى أجزاء كل جزء يمثل مجموعة من 0 و 1 وتسما أيضا بتقنية الدجيتال ( digital )



منظومة الإتصال

تتكون عادة من مرسل ومستقبل وقناة اتصال بشكل مبسط كالتالي:



( أكيد الشخص المستقبل هنا تمنى لو ان الإتصالات لم تتطور أبدا ! )

1. المرسل: هو مصدر المعلومات أو البيانات المراد إرسالها و قد يكون فردا أو آله و يمكن لهذه المعلومات أن تكون:
o الضغط السمعي الناتج من الكلام أو الموسيقى
o شدة الإضاءة و ألوان الصور و المناظر
o التغير في درجة الحرارة و الرطوبة في الجو الخارجي
o الرموز و الحروف المتتابعة كما في حالة الكلمات المكتوبة المراد إرسالها أو الفتحات ببطاقات الحاسوب وغيرها
و التي يتم تحويلها إلى إشارة كهربائية على هيئة جهد أو تيار بواسطة محول طاقة عند مدخل المنظومة
وفي المرسل يتم تحضير الإشارات لترسل عبر القناة, وهنا تحدث عدة عمليات مثل : التضمين (modulation) و التضخيم و الخلط و الترشيح وغيرها .


2. القناة: وهي الوسط الذي تنتقل فيه الإشارات والمعلومات من المرسل إلى المستقبل و يمكن أن يكون :
o زوج من الأسلاك الكهربية
o كوابل عادية أو محورية
o موجّه الموجات ( دليل موجي )
o كوابل الألياف البصرية
o الفضاء : عبر التروبوسفير، أو الأيونوسفير، أو عبر خط الرؤية


3. المستقبل: وهو وحدة الاستقبال للاشارات, وفيه يتم استخلاص إشارة المعلومات الواردة من المرسل (demodulation)وتسليمها إلى محول للطاقة عند خرج المنظومة الذي يحول هذه الإشارة إلى صورتها الأصليّة عند الإرسال.
ويتكون المستقبل عادة من : دوائر موالفة، مراشيح ، دوائر استخلاص، مضخمات.


صورة مشوشة ، صوت غير واضح ما هو السبب ؟

تتعرّض الإشارات المرسلة عبر قناة الإتصال لعدّة مؤثرات وهي التوهين و التشوّه و التداخل و الضجيج أو الضوضاء، وفيما يلي وصف موجز لها

التوهين :
هو عملية تناقص الإتساع أو قوة الإشارة المرسلة، وهو يزداد بازدياد طول قناة الإرسال و بإزدياد تردد الإرسال المستخدم، وتستخدم المضخمات للتغلب على عملية التوهين و إرجاع قدرة الإشارة إلى مستواها المقبول.

التشوّه :
هو عملية تغيير وتشوه لشكل الإشارة المرسلة بسبب عدم الاستجابة الصحيحة للمنظومة للإشارة الداخلة لها و يتلاشى التشوه بمجرد اختفاء الأشارة الداخلة للمنظومة، ومن الناحية النظرية يمكن ادخال تصميمات و تعديلات على المنظومة بحيث يمكن الإقلال و التغلب على التشوه إلى المستوى المقبول.

التداخل:
هو عملية تأثير خارجي ناشئ من إشارات خارجية تكون عادة من صنع الإنسان و يكون شكلها مشابه للإشارة المرسلة وهذه الإشارات الخارجية تتداخل مع الإشارة المرسلة بما يؤثر على جودة ووضوح الاستقبال، وهذه المشكلة شائعة في البث الإذاعي حيث يحدث أحيانا استقبال إشارتين أو أكثر في نفس الوقت عند المستقبل و عملية التغلّب على هذه المشكلة بشكل نهائي تعتبر ممكنة وقد لا تكون دائما ممكنة التطبيق.

الضجيج أو الضوضاء:
هو إشارات كهربائية عشوائية ناتجة من مسببات طبيعية بداخل أو خارج المنظومة، والضجيج الكهربائي لا يمكن التخلّص منه بشكل نهائي حتى من الناحية النظرية و عليه فإن مهمة مهندس الإتصالات هو تصميم منظومة الإتصالات بحيث تحقق جودة الإستقبال المطلوبة و بما يضمن الإقلال و التغلّب على تأثير الضجيج على هذه المنظومة.



AA.ALAMERY