نظام كتم الصوت المشفر بنغمة مستمرة

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

في مجال الاتصالات ، يُعد نظام كتم الصوت المشفر بالنغمة المستمرة ( CTCSS) أحد أنواع الإشارات ضمن النطاق المستخدمة للحد من إزعاج الاستماع إلى مستخدمين آخرين على قناة اتصال لاسلكي ثنائية الاتجاه مشتركة . ويُشار إليه أحيانًا باسم كتم الصوت النغمي أو PL اختصارًا لـ Private Line، وهي علامة تجارية لشركة موتورولا. [ 1 ] ويعمل هذا النظام عن طريق إضافة نغمة صوتية منخفضة التردد إلى الصوت. وعندما تتواجد أكثر من مجموعة من المستخدمين على نفس التردد اللاسلكي (يُطلق عليهم مستخدمو القناة المشتركة )، تقوم دائرة CTCSS بكتم صوت المستخدمين الذين يستخدمون نغمة CTCSS مختلفة أو لا يستخدمون CTCSS على الإطلاق.

يُشار أحيانًا إلى رموز نغمات CTCSS باسم القنوات الفرعية ، لكن هذا المصطلح غير دقيق، إذ لا يتم إنشاء قنوات راديو إضافية. فجميع المستخدمين الذين يستخدمون نغمات CTCSS مختلفة على نفس القناة يبثون على نفس التردد الراديوي ، مما يؤدي إلى تداخل إشاراتهم. مع ذلك، يمكن إخفاء هذا التداخل في معظم الظروف. ورغم أن CTCSS يوفر بعض الحماية ضد التداخل، إلا أنه لا يوفر أي حماية ضد الاعتراض أو التشويش، وستظل أجهزة الاستقبال التي لا تدعم CTCSS قادرة على سماع جميع البيانات.

لا يقوم جهاز الاستقبال المزود بخاصية كتم الصوت أو كتم الضوضاء فقط بكتم أي إشارة قوية بما فيه الكفاية؛ ففي وضع CTCSS، لا يتم إلغاء كتم الصوت إلا عندما تحمل الإشارة أيضًا نغمة صوتية دون مستوى السمع البشري. لا تقع هذه النغمات فعليًا دون مستوى السمع البشري، ولكن يتم إعادة إنتاجها بشكل رديء بواسطة معظم مكبرات الصوت المخصصة للاتصالات، وعادةً ما يتم ترشيحها قبل إرسالها إلى مكبر الصوت أو سماعة الرأس.

نظرية التشغيل

تُرسل أجهزة الإرسال اللاسلكية التي تستخدم نظام CTCSS دائمًا رمزها الصوتي الخاص عند الضغط على زر الإرسال. يُرسل هذا الرمز الصوتي بمستوى منخفض بالتزامن مع الصوت. يُسمى هذا التشفير بنظام CTCSS . تتراوح ترددات نغمات CTCSS بين 67 و254.1 هرتز . تُعرف هذه النغمات عادةً بالنغمات دون السمعية ، لأن دائرة الصوت تقوم بتصفيتها. [ 2 ] 

في نظام راديو ثنائي الاتجاه بتقنية FM، تُضبط مستويات مُشفِّر CTCSS عادةً على 15% من انحراف النظام . على سبيل المثال، في  نظام بانحراف 5 كيلوهرتز، يُضبط مستوى نغمة CTCSS عادةً على  انحراف 750 هرتز. قد تتطلب الأنظمة المُصممة هندسيًا إعدادات مستويات مختلفة في نطاق 500  هرتز إلى 1  كيلوهرتز (10-20%).

تُسمى قدرة جهاز الاستقبال على كتم الصوت حتى يكتشف إشارة حاملة بنغمة CTCSS الصحيحة بفك التشفير . تُجهز أجهزة الاستقبال بميزات تسمح بتعطيل "قفل" CTCSS. في وحدة تحكم المحطة الأساسية ، قد يحتوي الميكروفون على زر ضغط للتحدث مُقسّم. يؤدي الضغط على نصف الزر (غالبًا ما يكون مُعلّمًا برمز مكبر صوت أو الأحرف "MON" اختصارًا لـ "MONitor") إلى تعطيل مُفكّك تشفير CTCSS، ويعيد جهاز الاستقبال إلى استقبال أي إشارة على القناة. تُسمى هذه الوظيفة بوظيفة المراقبة . في بعض الأحيان، يوجد قفل ميكانيكي: يجب على المستخدم الضغط باستمرار على زر المراقبة، وإلا سيتم قفل زر الإرسال ولن يكون بالإمكان الضغط عليه. يُشار إلى خيار القفل هذا بالمراقبة الإلزامية قبل الإرسال (يُجبر المستخدم على المراقبة بسبب تصميم الجهاز نفسه). في أجهزة الراديو المحمولة ، يُخزن الميكروفون عادةً في مشبك تعليق أو صندوق تعليق يحتوي على مشبك الميكروفون. عندما يسحب المستخدم الميكروفون من مشبك التعليق لإجراء مكالمة، يقوم مفتاح في المشبك (الصندوق) بإجبار جهاز الاستقبال على العودة إلى وضع كتم الضوضاء التقليدي ("المراقبة"). في بعض التصاميم، يُنقل المفتاح إلى جسم الميكروفون نفسه. في أجهزة الراديو المحمولة ، قد يضيء مؤشر LED باللون الأخضر أو ​​الأصفر أو البرتقالي للإشارة إلى وجود مستخدم آخر يتحدث على القناة. عادةً ما تحتوي أجهزة الراديو المحمولة على مفتاح أو زر ضغط للمراقبة. تتميز بعض أجهزة الراديو الحديثة بخاصية "قفل القناة المشغولة"، والتي تمنع المستخدم من الإرسال طالما أن الراديو يستقبل إشارة أخرى.

يعتمد جهاز فك تشفير CTCSS على مرشح تمرير نطاق ضيق جدًا يمرر نغمة CTCSS المطلوبة. يتم تضخيم خرج المرشح وتقويمه، مما يُنتج جهدًا مستمرًا عند وجود النغمة المطلوبة. يُستخدم هذا الجهد المستمر لتشغيل جهاز الاستقبال، وعند وجود النغمة يكون الجهاز غير مكتوم، وعند عدم وجودها يكون الجهاز صامتًا. [ 3 ]

بما أن الدورة هي معكوس التردد ، فإن الترددات المنخفضة قد تستغرق وقتًا أطول لفك التشفير (يعتمد ذلك على تصميم جهاز فك التشفير).  قد يستغرق فك التشفير في نظام يستخدم تردد 67.0 هرتز وقتًا أطول بشكل ملحوظ من فك التشفير في نظام يستخدم تردد 203.5  هرتز. في بعض أنظمة المُكرِّرات ، قد يكون التأخير الزمني كبيرًا. قد يتسبب التردد المنخفض في حذف مقطع أو مقطعين صوتيين قبل أن يُصبح صوت جهاز الاستقبال مسموعًا. هذا لأن أجهزة الاستقبال تقوم بفك التشفير بشكل متسلسل. يجب على جهاز استقبال المُكرِّر أولًا استشعار إشارة الموجة الحاملة على المدخل، ثم فك تشفير نغمة CTCSS. عند حدوث ذلك، يتم تشغيل جهاز إرسال النظام، مُشفِّرًا نغمة CTCSS على إشارة الموجة الحاملة (تردد الخرج). تبدأ جميع أجهزة الراديو في النظام بفك التشفير بعد استشعار إشارة الموجة الحاملة ثم التعرف على النغمة الموجودة على الموجة الحاملة على أنها صحيحة. أي تشويه في النغمة المُشفَّرة سيؤثر أيضًا على وقت فك التشفير.

تستخدم الأنظمة المصممة عادةً نغمات تتراوح تردداتها بين 127.3  هرتز و162.2  هرتز لتحقيق التوازن بين سرعة فك التشفير ومنع تداخل هذه النغمات مع الجزء المسموع من الصوت المُستقبل. ويُوفر مُعظم مُصنّعي أجهزة التحكم في مُكررات راديو الهواة خيار تأخير الصوت، حيث يُؤخر هذا الخيار إعادة بث الصوت المُكرر لعدد مُحدد من المللي ثواني قبل إعادة إرساله. وخلال فترة التأخير الثابتة هذه (التي يتم ضبطها أثناء التثبيت ثم تثبيتها)، يكون لدى مُفكك تشفير CTCSS الوقت الكافي للتعرف على النغمة الصحيحة. وبهذه الطريقة، يُمكن التغلب على مشكلة فقدان المقاطع الصوتية في بداية الإرسال دون الحاجة إلى استخدام نغمات ذات ترددات أعلى.

في الأنظمة القديمة، كان من الشائع تجنب استخدام النغمات المتجاورة. يُعدّ هذا من الممارسات الهندسية الجيدة على القنوات التي لا تُستخدم فيها جميع النغمات المتاحة. على سبيل المثال، من الأفضل تجنب استخدام الترددين 97.4  هرتز و100.0  هرتز على نفس القناة. فالنغمتان متقاربتان لدرجة أن بعض أجهزة فك التشفير قد تُطلق إشارات خاطئة بشكل دوري . وقد يسمع المستخدم أحيانًا مقطعًا أو مقطعين من مستخدمين آخرين على نفس القناة يستخدمون نغمة CTCSS مختلفة. ومع تقادم المكونات الإلكترونية، أو نتيجةً لاختلافات الإنتاج، قد تكون بعض أجهزة الراديو في النظام أفضل من غيرها في رفض ترددات النغمات القريبة.

كتم الصوت المشفر رقميًا

نظام CTCSS هو نظام تناظري. طوّرت موتورولا لاحقًا نظامًا رقميًا لكتم الضوضاء (DCS) تحت الاسم التجاري Digital Private Line (DPL). وردّت جنرال إلكتريك بنظام مماثل تحت اسم Digital Channel Guard (DCG). الاسم الشائع هو CDCSS (نظام كتم الضوضاء الرقمي المستمر). غالبًا ما يمنع استخدام كتم الضوضاء الرقمي على قناة بها مستخدمون لكتم الضوضاء النغمي استخدام النغمتين 131.8 و136.5 هرتز، لأن معدل البت الرقمي هو 134.4 بت في الثانية، وستستشعر أجهزة فك التشفير المُعدّة لهاتين النغمتين إشارة متقطعة (يُشار إليها في مجال أجهزة الراديو ثنائية الاتجاه بـ "تضليل" جهاز فك التشفير). 

قائمة النغمات

نغمات CTCSS
NS [ أ ]PLهرتزملحوظات
1XZ67.0
39WZ69.3[ ب ]
2XA71.9
3واشنطن74.4
4إكس بي77.0
5وارنر براذرز79.7[ ج ]
6YZ82.5
7يا85.4
8YB88.5
9ZZ91.5
10ZA94.8
11ZB97.4[ د ]
121Z100.0
131أ103.5
141ب107.2
152Z110.9
162أ114.8
172ب118.8
183Z123.0
193أ127.3
203ب131.8
214Z136.5
224أ141.3
234ب146.2
حلف شمال الأطلسي150.0[ هـ ] [ و ]
245Z151.4
255أ156.7
40159.8[ f ]
265ب162.2
41165.5[ f ]
276Z167.9
42171.3[ f ]
286أ173.8
43177.3[ f ]
296ب179.9
44183.5[ f ]
307Z186.2
45189.9[ f ]
317أ192.8
46196.6[ f ]
47199.5[ f ]
32M1203.5
488Z206.5[ g ] [ f ]
33M2210.7
34M3218.1
35M4225.7
499Z229.1[ g ] [ f ]
36M5233.6
37M6241.8
38M7250.3
500Z254.1[ g ] [ f ]

تُوحّد معايير نغمات نظام CTCSS من قِبل جمعية صناعات الإلكترونيات والاتصالات (EIA/TIA) . يمكن الاطلاع على القائمة الكاملة للنغمات في معيارها الأصلي RS-220A، [ 4 ] وفي أحدث إصدار من معيار EIA/ TIA -603-E؛ [ 5 ] كما قد تُدرج نغمات CTCSS في كتيبات تعليمات الشركات المصنعة أو كتيبات الصيانة أو التشغيل. تستخدم بعض الأنظمة نغمات غير قياسية. [ 6 ] تستخدم أجهزة الراديو العسكرية التابعة لحلف الناتو تردد 150.0  هرتز، ويمكن الاطلاع على ذلك في كتيبات المستخدم الخاصة بهذه الأجهزة. لا تستخدم بعض المناطق نغمات معينة. على سبيل المثال، يُتجنب استخدام نغمة 100.0  هرتز في المملكة المتحدة لأنها تُعادل ضعف تردد خط الطاقة الرئيسي في المملكة المتحدة؛ وقد يتسبب مصدر طاقة غير مُنعّم بشكل كافٍ في فتح غير مرغوب فيه لخاصية كتم الضوضاء (ينطبق هذا على العديد من المناطق الأخرى التي تستخدم  طاقة بتردد 50 هرتز). عادةً ما تنتمي النغمات إلى إحدى السلاسل الثلاث المذكورة أدناه، بالإضافة إلى رمز PL المكون من حرفين والذي تستخدمه شركة موتورولا لتحديد النغمات. تتضمن المجموعة الأكثر شيوعًا من النغمات المدعومة 39 نغمة، تشمل جميع النغمات ذات رموز Motorola PL، باستثناء النغمات 8Z و9Z و0Z (صفر-Z). [ 7 ] تحتوي السلسلة الأدنى على نغمات متجاورة بنسبة توافقية تقريبية تبلغ 2: 0.05 إلى 1 (≈1.035265)، بينما تحتوي السلسلتان الأخريان على نغمات متجاورة بنسبة توافقية تقريبية تبلغ 10: 0.015 إلى 1 (≈1.035142). يمكن الاطلاع على وصف تقني كمثال في نشرة المعلومات التقنية لشركة Philips حول منتجات CTCSS الخاصة بها. [ 8 ]

ملحوظات

  1. ↑ رموز رقمية غير قياسية. تستخدم العديد من أجهزة الراديو مجموعة متطابقة من الرموز الرقمية لتمثيل النغمات المقابلة؛ ومع ذلك، لا يوجد معيار منشور ولا يوجد سوى اعتماد جزئي من قبل الصناعة.
  2. ↑ تستخدم بعض أجهزة الراديو تردد 69.4 هرتز بدلاً من ذلك، وهو ما يتناسب بشكل أفضل مع التسلسل التوافقي، وغالبًا ما يتم حذف هذه النغمة كخيار.
  3. ↑ يُعرف أيضًا بالرمز SP.
  4. ↑ ليس بالضرورة ضمن هذا التسلسل التوافقي، بل هو متوسط ​​النغمتين ZA و1Z المستخدمتين لملء الفجوة بين التسلسلين السفلي والأوسط. ستكون النغمة التي تلي ZA هي 98.1 هرتز، والنغمة التي تسبق 1Z هي 96.6 هرتز، بافتراض استخدام التوافقيات نفسها.
  5. ↑ تحتوي العديد من أجهزة الراديو العسكرية التابعة لحلف الناتو على نغمة قابلة للتبديل بتردد 150.0 هرتز. وتشمل القائمة أجهزة الراديو التالية: AN/PRC-68، وAN/PRC-117F ، وAN /PRC- 117G، و AN/PRC-77 ،، وAN/PRC-137، وAN /PRC-139، وAN/PRC-152 ، وAN/PRC-119 ، و AN/VRC-12 ، وAN/PSC-5، وThales AN/PRC-148 MBITR .
  6. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 النغمة غير القياسية غير مدرجة في TIA-603-E الحالي.
  7. 1 2 3 غالبًا ما يتم حذف النغمات 8Z و 9Z و 0Z ("صفر-Z") من أجهزة الراديو التي تستخدم سلسلة النغمات M1–M7.

عكس CTCSS

تستخدم بعض الأنظمة الاحترافية عكس طور نغمة CTCSS في نهاية الإرسال للتخلص من تشويش كتم الصوت أو ذيله. وهذا شائع في أنظمة جنرال إلكتريك موبايل راديو وموتورولا. عند تحرير زر التحدث، يتغير طور نغمة CTCSS لمدة 200 مللي ثانية تقريبًا. في الأنظمة القديمة، كانت أجهزة فك تشفير النغمات تستخدم ريشًا ميكانيكية لفك تشفير نغمات CTCSS. عند إدخال صوت بتردد رنيني إلى الريشة، فإنها ترن، مما يؤدي إلى إلغاء كتم صوت السماعة. يتسبب عكس طور نهاية الإرسال (الذي تسميه موتورولا "النبضة العكسية" (وهي علامة تجارية مسجلة لها) وتسميه جنرال إلكتريك "إزالة ذيل كتم الصوت" أو "STE") في توقف الريشة عن الاهتزاز فجأة، مما يؤدي إلى كتم صوت الاستقبال فورًا. في البداية، استُخدم إزاحة طورية مقدارها 180 درجة، لكن التجربة أثبتت أن إزاحة تتراوح بين ±120 و135 درجة هي الأمثل لإيقاف اهتزازات القصب الميكانيكية. غالبًا ما تحتوي هذه الأنظمة على منطق كتم الصوت مُعدّ خصيصًا لنظام CTCSS. في حال استخدام جهاز إرسال لا يحتوي على خاصية عكس الطور، قد يبقى كتم الصوت غير مُفعّل طالما استمر اهتزاز القصب - لمدة تصل إلى 1.5 ثانية في نهاية الإرسال أثناء توقفه التدريجي (يُشار إليه أحيانًا باسم "تأثير دولاب الموازنة" أو "الدوران الحر").

التداخل ونظام CTCSS

في الاستخدامات غير الحرجة، يمكن استخدام نظام CTCSS لإخفاء وجود إشارات التداخل، مثل التشويش الناتج عن جهاز الاستقبال. لا تستطيع أجهزة الاستقبال ذات المواصفات الضعيفة - مثل الماسحات الضوئية أو أجهزة الراديو المحمولة منخفضة التكلفة - رفض الإشارات القوية الموجودة في البيئات الحضرية. سيظل التداخل موجودًا وقد يحجب جهاز الاستقبال، لكن وحدة فك التشفير ستمنعه ​​من الوصول إلى الإشارة. سيؤثر ذلك سلبًا على أداء النظام، لكن المستخدم لن يسمع الضوضاء الناتجة عن استقبال التداخل.

يُستخدم نظام CTCSS بشكل شائع في عمليات الراديو للهواة على نطاقي VHF وUHF لهذا الغرض. وتُعد أجهزة الراديو ذات النطاق العريض والحساسية العالية شائعة في مجال الراديو للهواة، مما يفرض قيودًا على التداخل الممكن تحقيقه وأداء القناة المجاورة. [ 9 ]

غالبًا ما تتضمن خدمة راديو العائلة (FRS) و PMR446 وأجهزة الراديو الاستهلاكية الأخرى ميزة CTCSS تُسمى "نغمات CTCSS" أو "نغمات PL" أو "نغمات دون مستوى الصوت". لا توفر هذه الميزة الخصوصية أو الأمان، وإنما تُستخدم فقط للحد من التداخل المزعج من المستخدمين الآخرين أو مصادر الضوضاء الأخرى؛ إذ سيتمكن جهاز الاستقبال الذي تم إيقاف تشغيل خاصية كتم الضوضاء فيه من سماع كل شيء على القناة. [ 10 ] توفر أجهزة راديو GMRS/FRS التي تدعم رموز CTCSS عادةً 38 نغمة للاختيار من بينها، ولكن قد يختلف رقم النغمة وتردداتها من مُصنِّع لآخر (أو حتى ضمن خطوط إنتاج المُصنِّع الواحد)، ولا ينبغي افتراض ثباتها (على سبيل المثال، قد لا تكون "النغمة 12" في جهاز راديو ما هي نفسها "النغمة 12" في جهاز آخر). [ 11 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ رومانشيك، دان (4 فبراير 2022). "دليل دراسة رخصة فني من الفئة العملية" (ملف PDF) . صفحة  121. تم الاطلاع عليه في 19 أغسطس 2023 .
  2. ↑ سيلفر، هـ.، محرر. (2021). دليل ARRL للاتصالات اللاسلكية، المجلد 3، التصميم العملي والمبادئ، الجزء 2. نيوينغتون: ARRL. ص 18.9. ISBN  9781625951403.
  3. ↑ سيشنز، كين الابن (1971). "دليل دوائر مُكرِّر FM" (ملف PDF) . بيتربورو، نيو هامبشاير: 71 Inc.، الصفحات 20-24 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 أكتوبر 2025 . 
  4. ↑ معيار EIA RS-220-A، أنظمة كتم الصوت المستمرة التي يتم التحكم فيها بالنغمة (CTCSS) . مارس 1979.
  5. ↑ أجهزة الاتصالات المتنقلة الأرضية FM أو PM - معايير القياس والأداء، TIA-603-E (تقرير فني). رابطة صناعة الاتصالات. 2 مارس 2016. ص 10. 
  6. ↑ "قائمة رموز CTCSS غير القياسية" . DatasheetCatalog.com .
  7. ↑ "توافق نظام CTCSS في أجهزة راديو FRS" . مؤرشف من الأصل في 24 سبتمبر 2001.
  8. ↑ "ورقة معلومات: نظام كتم الصوت المتحكم فيه بنغمة مستمرة" (ملف PDF) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 يوليو 2019 .
  9. ↑ ويلسون، مارك جيه، محرر. (2007). دليل تشغيل الرابطة الأمريكية لهواة الراديو . الرابطة الأمريكية لهواة الراديو. الصفحات 2-12 - 2-13 . ISBN  978-0872591097.
  10. ↑ سيلفر، إتش. وارد (2011). أجهزة الراديو ثنائية الاتجاه وأجهزة المسح الضوئي للمبتدئين . جون وايلي وأولاده. الصفحات 62-64 . ISBN  978-1118054604.
  11. ↑ إيسنر، روبرت هـ. (23 يوليو 1999). "توافق نظام CTCSS في أجهزة راديو FRS" . مؤرشف من الأصل في 27 سبتمبر 2014. تم الاطلاع عليه في 23 يناير 2023 .