إزالة التضمين

فك التضمين هو عملية استخلاص الإشارة الأصلية الحاملة للمعلومات من الموجة الحاملة . جهاز فك التضمين عبارة عن دائرة إلكترونية (أو برنامج حاسوبي في الراديو المعرف برمجياً ) يُستخدم لاستعادة محتوى المعلومات من الموجة الحاملة المُضمّنة. ^{[ 1 ]} توجد أنواع عديدة من تضمين الإشارة ، وأنواع عديدة من أجهزة فك التضمين. قد تمثل الإشارة الخارجة من جهاز فك التضمين صوتًا ( إشارة صوتية تناظرية )، أو صورًا ( إشارة فيديو تناظرية )، أو بيانات ثنائية ( إشارة رقمية ).

تُستخدم هذه المصطلحات تقليديًا فيما يتعلق بأجهزة استقبال الراديو ، ولكن العديد من الأنظمة الأخرى تستخدم أنواعًا مختلفة من أجهزة فك التشفير. على سبيل المثال، في المودم ، وهو اختصار لمصطلحي المُعدِّل/فك التشفير، يُستخدم جهاز فك التشفير لاستخراج دفق بيانات رقمي متسلسل من إشارة حاملة تُستخدم لنقلها عبر خط الهاتف أو الكابل المحوري أو الألياف الضوئية .

استُخدمت تقنية إزالة التضمين لأول مرة في أجهزة استقبال الراديو . في أنظمة التلغراف اللاسلكي المستخدمة خلال العقود الثلاثة الأولى من عصر الراديو (1884-1914)، لم يكن جهاز الإرسال ينقل الصوت، بل كان ينقل المعلومات على شكل نبضات من موجات الراديو التي تمثل رسائل نصية مكتوبة بلغة مورس . لذلك، كان على جهاز الاستقبال فقط اكتشاف وجود إشارة الراديو أو عدم وجودها، وإصدار صوت نقرة. كان الجهاز الذي يقوم بذلك يُسمى كاشفًا . كانت الكواشف الأولى عبارة عن أجهزة متماسكة ، وهي أجهزة بسيطة تعمل كمفتاح. استمر استخدام مصطلح "الكاشف " لأنواع أخرى من أجهزة إزالة التضمين، ولا يزال يُستخدم حتى يومنا هذا للإشارة إلى جهاز إزالة التضمين في جهاز استقبال الراديو.

كان تعديل السعة (AM) أول نوع من أنواع التضمين المستخدمة لنقل الصوت عبر موجات الراديو ، وقد اخترعه ريجينالد فيسيندين حوالي عام 1900. يمكن فك تضمين إشارة راديو AM عن طريق تقويمها لإزالة أحد جانبي الموجة الحاملة، ثم ترشيحها لإزالة مكون التردد الراديوي، ليتبقى فقط مكون الصوت المُعدِّل. وهذا يُعادل كشف الذروة بثابت زمني طويل مناسب. تتغير سعة تردد الصوت المُستعاد بتغير إشارة الصوت المُعدِّلة، لذا يُمكن استخدامه لتشغيل سماعة أذن أو مُضخِّم صوت. اخترع فيسيندين أول جهاز لفك تضمين AM عام 1904، وهو الكاشف الإلكتروليتي ، ويتكون من إبرة قصيرة تُغمس في كوب من حمض مخفف. في العام نفسه، اخترع جون أمبروز فليمنج صمام فليمنج أو الصمام الثنائي الحراري، الذي يُمكنه أيضًا تقويم إشارة AM.

توجد عدة طرق لإزالة التضمين، وذلك بحسب كيفية نقل معلمات إشارة النطاق الأساسي، كالسعة والتردد والطور، في إشارة الموجة الحاملة. فعلى سبيل المثال، بالنسبة لإشارة مُضمّنة بتضمين خطي كالتضمين السعوي (AM)، يُمكن استخدام كاشف متزامن . أما بالنسبة لإشارة مُضمّنة بتضمين زاوي، فيجب استخدام مُزيل تضمين التردد (FM) أو مُزيل تضمين الطور (PM). وتؤدي أنواع مختلفة من الدوائر هذه الوظائف.

العديد من التقنيات مثل استعادة الموجة الحاملة ، واستعادة الساعة ، وانزلاق البت ، ومزامنة الإطار ، ومستقبل rake ، وضغط النبض ، ومؤشر قوة الإشارة المستلمة ، واكتشاف الأخطاء وتصحيحها ، وما إلى ذلك، لا يتم تنفيذها إلا بواسطة أجهزة فك التشفير، على الرغم من أن أي جهاز فك تشفير محدد قد يقوم بتنفيذ بعض هذه التقنيات أو لا يقوم بتنفيذ أي منها.

يمكن للعديد من الأشياء أن تعمل كمزيل للتشكيل، إذا قامت بتمرير الموجات الراديوية بشكل غير خطي . ^{[ 2 ]}

تقوم إشارة تعديل السعة (AM) بتشفير المعلومات في الموجة الحاملة عن طريق تغيير سعتها بما يتوافق تمامًا مع الإشارة التناظرية المراد إرسالها. هناك طريقتان تُستخدمان لفك تشفير إشارات تعديل السعة :

• كاشف الغلاف هو طريقة بسيطة للغاية لإزالة التضمين لا تتطلب مُزيل تضمين متماسك . يتكون من مُقوِّم (أي عنصر يسمح بمرور التيار في اتجاه واحد فقط) أو مُكوِّن غير خطي آخر يُحسِّن نصف الإشارة المُستقبَلة على حساب النصف الآخر، بالإضافة إلى مُرشِّح تمرير منخفض. قد يكون المُقوِّم على شكل ثنائي واحد أو قد يكون أكثر تعقيدًا . تُظهر العديد من المواد الطبيعية سلوك التقويم هذا، ولذلك كانت هذه التقنية من أوائل تقنيات التضمين وإزالة التضمين المُستخدمة في الراديو. عادةً ما يكون المُرشِّح من نوع RC منخفض التمرير ، ولكن يُمكن أحيانًا تحقيق وظيفة المُرشِّح بالاعتماد على استجابة التردد المحدودة للدائرة الكهربائية التي تلي المُقوِّم. تستغل مجموعة البلورات بساطة تضمين AM لإنتاج جهاز استقبال بأجزاء قليلة جدًا، باستخدام البلورة كمُقوِّم واستجابة التردد المحدودة لسماعات الرأس كمُرشِّح.
• يقوم كاشف المنتج بضرب الإشارة الواردة بإشارة مذبذب محلي له نفس التردد والطور لإشارة الموجة الحاملة للإشارة الواردة. بعد الترشيح، ستكون النتيجة هي إشارة الصوت الأصلية.

SSB هو شكل من أشكال تعديل السعة (AM) حيث يتم تقليل أو حجب الموجة الحاملة تمامًا ، مما يتطلب فك تشفير متماسك. لمزيد من المعلومات، انظر النطاق الجانبي .

تتمتع تقنية تعديل التردد (FM) بمزايا عديدة مقارنةً بتقنية تعديل السعة (AM)، مثل دقة الصوت العالية ومقاومة التشويش. مع ذلك، فإن تعديل وفك تعديل الموجة الحاملة باستخدام FM أكثر تعقيدًا بكثير، كما أن تقنية AM أقدم منها بعدة عقود.

توجد عدة أنواع شائعة من أجهزة فك تشفير FM:

• يقوم كاشف التربيع بإزاحة طور الإشارة بمقدار 90 درجة وضربها بالنسخة الأصلية غير المُزاحة. ومن بين العناصر التي تُحذف من هذه العملية إشارة المعلومات الأصلية، والتي يتم اختيارها وتضخيمها.
• يتم إدخال الإشارة إلى دائرة PLL ويتم استخدام إشارة الخطأ كإشارة تم فك تشفيرها.
• أكثر أنواع أجهزة التمييز شيوعًا هو جهاز فوستر-سيلي . يتكون هذا الجهاز من مرشح إلكتروني يُقلل سعة بعض الترددات مقارنةً بترددات أخرى، يليه مُزيل تضمين السعة. إذا تغيرت استجابة المرشح خطيًا مع التردد، فسيكون خرج الإشارة التناظرية النهائي متناسبًا مع تردد الإدخال، كما هو مطلوب.
• أحد أنواع كاشف التمييز فوستر-سيلي يسمى كاشف النسبة ^{[ 3 ]}
• هناك طريقة أخرى تستخدم جهازين لإزالة التضمين AM، أحدهما مضبوط على الطرف الأعلى من النطاق والآخر على الطرف الأدنى، وتغذي المخرجات إلى مضخم فرق.
• باستخدام معالج الإشارات الرقمية ، كما هو مستخدم في الراديو المعرف بالبرمجيات .

يتطلب فك تشفير QAM جهاز استقبال متماسك. ويستخدم كاشفين للمنتج، حيث تفصل بين إشاراتهما المرجعية المحلية ربع دورة في الطور: أحدهما للمكون المتوافق في الطور والآخر للمكون المتعامد. ويحافظ جهاز فك التشفير على ضبط هذين الكاشفين للمنتج على إشارة تجريبية مستمرة أو متقطعة.

• نظرية الكشف
• كاشف (راديو)
• جهاز فك تشفير الفاكس

• فصل إزالة التضمين في كتاب "كل شيء عن الدوائر"