تعديل الزاوية

تُعدّ تعديلات الزاوية نوعًا من أنواع تعديل الإشارات المستخدمة في أنظمة نقل الاتصالات السلكية واللاسلكية باستخدام الموجات الحاملة . يشمل هذا النوع تعديل التردد (FM) وتعديل الطور (PM)، ويعتمد على تغيير تردد أو طور الإشارة الحاملة ، على التوالي، لترميز إشارة الرسالة. وهذا يختلف عن تغيير سعة الموجة الحاملة، كما هو مُتبع في نقل تعديل السعة (AM)، وهو أقدم أساليب التعديل الرئيسية التي استُخدمت على نطاق واسع في البث الإذاعي المبكر.

بشكل عام، يمكن وصف عملية التعديل التناظري لموجة حاملة جيبية بالمعادلة التالية: ^{[ 1 ]}

${\displaystyle m(t)=A(t)\cdot \cos(\omega t+\phi (t))\,}$.

${\displaystyle A(t)}$يمثل الحد المتغير مع الزمن سعة الموجة الحاملة الجيبية، بينما يمثل حد جيب التمام الموجة الحاملة عند ترددها الزاوي.${\displaystyle \omega }$والانحراف الطوري اللحظي${\displaystyle \phi (t)}$يُقدّم هذا الوصف مباشرةً المجموعتين الرئيسيتين للتضمين، وهما تضمين السعة وتضمين الزاوية. في تضمين السعة، يظل حد الزاوية ثابتًا، بينما في تضمين الزاوية يكون حد الزاوية ثابتًا.${\displaystyle A(t)}$ثابت، والحد الثاني من المعادلة له علاقة وظيفية بإشارة الرسالة المعدلة.

الصيغة الوظيفية لمصطلح جيب التمام، والتي تحتوي على تعبير الطور اللحظي${\displaystyle \omega t+\phi (t)}$تُقدّم هذه الحجة التمييز بين نوعي تعديل الزاوية، وهما تعديل التردد (FM) وتعديل الطور (PM). ^{[ 2 ]} في تعديل التردد، تُحدث إشارة الرسالة تغيرًا وظيفيًا في التردد اللحظي . ويتم التحكم في هذه التغيرات بواسطة كل من تردد وسعة موجة التعديل. أما في تعديل الطور، فيحدث انحراف طور لحظي.${\displaystyle \phi (t)}$يتم التحكم في تردد الموجة الحاملة بواسطة شكل الموجة المعدلة، بحيث يظل التردد الرئيسي ثابتًا.

بالنسبة لتعديل الزاوية، يتم إعطاء التردد اللحظي لموجة حاملة معدلة الزاوية من خلال المشتق الأول للطور اللحظي بالنسبة للزمن:

${\displaystyle \omega _{I}={\frac {d}{dt}}[\omega t+\phi (t)]=\omega +\phi '(t),}$

في أي${\displaystyle \phi '(t)}$يمكن تعريفها بأنها الانحراف الترددي اللحظي، الذي يتم قياسه بوحدة راديان/ثانية.

بالنسبة لتعديل التردد (FM)، إشارة التعديل${\displaystyle s(t)}$يرتبط خطيًا بانحراف التردد اللحظي، أي${\displaystyle \phi _{FM}'=K_{FM}s(t),}$مما يعطي شكل الموجة المعدلة بتردد التردد كما يلي

${\displaystyle m_{FM}(t)=A\cos \left(\omega t+K_{FM}\int s(\tau )d\tau \right).}$

بالنسبة لتعديل الطور (PM)، إشارة التعديل${\displaystyle s(t)}$يرتبط خطيًا بانحراف الطور اللحظي، أي${\displaystyle \phi _{PM}(t)=K_{PM}s(t),}$مما يعطي شكل الموجة المعدلة PM كما يلي

${\displaystyle m_{PM}(t)=A\cos \left(\omega t+K_{PM}s(t)\right).}$

من حيث المبدأ، قد تكون إشارة التضمين في كلٍ من تضمين التردد وتضمين الطور تناظرية أو رقمية. ولكن عمومًا، عند استخدام إشارات رقمية لتعديل الموجة الحاملة، تُسمى هذه الطريقة " التشكيل " بدلًا من "التضمين". ^{[ 3 ]} لذا، تستخدم أجهزة مودم الاتصالات تشكيل إزاحة التردد (FSK)، أو تشكيل إزاحة الطور (PSK)، أو تشكيل السعة والطور (APK)، أو توليفات مختلفة منها. علاوة على ذلك، يُعد ترميز الخط نوعًا آخر من التضمين الرقمي ، حيث يستخدم موجة حاملة في نطاق التردد الأساسي بدلًا من موجة نطاق التمرير .

توفر طرق تعديل الزاوية تمييزًا أفضل ضد التداخل والضوضاء مقارنةً بتعديل السعة. ^{[ 2 ]} إلا أن هذه التحسينات تأتي على حساب زيادة متطلبات عرض النطاق الترددي.

يستخدم تعديل التردد على نطاق واسع في بث برامج الراديو بتقنية FM ، وقد حل إلى حد كبير محل تعديل السعة لهذا الغرض بدءًا من ثلاثينيات القرن العشرين، مع اختراعه من قبل المهندس الأمريكي إدوين أرمسترونج في عام 1933. ^{[ 4 ]} كما أن لتقنية FM العديد من التطبيقات الأخرى، مثل الاتصالات اللاسلكية ثنائية الاتجاه ، وفي توليف FM لأجهزة توليف الموسيقى .

يُعد تعديل الطور مهمًا في مجالات التطبيق الرئيسية بما في ذلك الاتصالات الخلوية والفضائية، وكذلك في طرق شبكات البيانات، كما هو الحال في بعض أنظمة خط المشترك الرقمي ، وشبكة الواي فاي .

إن الجمع بين تعديل الطور وتعديل السعة، الذي مارسه توماس إديسون في وقت مبكر من عام 1874 في التلغراف الرباعي لإرسال أربع إشارات، اثنتان في كل اتجاه من اتجاهي الإرسال، يشكل تقنية التعديل القطبي .

• موظفو مختبرات بيل للهواتف (1982). "الفصل 6 - تهيئة الإشارة". أنظمة الإرسال للاتصالات؛ (  الطبعة الخامسة). هولمديل، نيوجيرسي. ص  93.{{cite book}}: CS1 maint: موقع الناشر مفقود ( رابط )