كاشف (راديو)

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 6 صور
الموسوعة الحرة
كاشف التماسك، مفيد فقط لإشارات شفرة مورس.

في مجال الراديو ، الكاشف هو جهاز أو دائرة تستخلص المعلومات من تيار أو جهد بتردد راديوي مُعدَّل . يعود هذا المصطلح إلى العقود الثلاثة الأولى من عصر الراديو (1888-1918). على عكس محطات الراديو الحديثة التي تبث الصوت ( إشارة صوتية ) على موجة حاملة متصلة ، كانت محطات الراديو القديمة تبث المعلومات عبر التلغراف اللاسلكي . كان يتم تشغيل وإيقاف جهاز الإرسال لإنتاج فترات طويلة أو قصيرة من الموجات الراديوية، لتكوين رسائل نصية بلغة مورس . لذلك، كان على أجهزة استقبال الراديو القديمة ، لاستقبال الرسالة، أن تكتشف وجود أو غياب الموجة الراديوية، مما يسمح لجهاز الاستقبال بإصدار صوت أثناء ظهور "النقاط" و"الشرطات" في لغة مورس. كان الجهاز الذي يؤدي هذه الوظيفة في دائرة الاستقبال يُسمى كاشفًا . [ 1 ] استُخدمت مجموعة متنوعة من أجهزة الكشف المختلفة، مثل الكاشف المتماسك ، والكاشف الإلكتروليتي ، والكاشف المغناطيسي ، والكاشف البلوري ، خلال عصر التلغراف اللاسلكي حتى حلت محلها تقنية الصمامات المفرغة.

بعد اختراع تعديل السعة (AM) الذي مكّن من تطوير الاتصالات اللاسلكية بتقنية AM ، أي نقل الصوت، خلال الحرب العالمية الأولى، تطور المصطلح ليشير إلى جهاز فك التعديل (عادةً ما يكون أنبوبًا مفرغًا ) الذي يستخلص الإشارة الصوتية من الموجة الحاملة للترددات الراديوية . هذا هو معناه الحالي، على الرغم من أن أجهزة الكشف الحديثة تتكون عادةً من ثنائيات أشباه الموصلات أو الترانزستورات أو الدوائر المتكاملة .

في جهاز استقبال سوبر هيتروداين، يُستخدم المصطلح أحيانًا للإشارة إلى الخلاط ، وهو الصمام أو الترانزستور الذي يحوّل إشارة التردد اللاسلكي الواردة إلى التردد المتوسط . يُسمى الخلاط بالكاشف الأول ، بينما يُسمى جهاز إزالة التضمين الذي يستخلص الإشارة الصوتية من التردد المتوسط ​​بالكاشف الثاني . في تقنية الموجات الميكروية والموجات المليمترية، يشير مصطلحا الكاشف والكاشف البلوري إلى مكونات دليل الموجة أو خط النقل المحوري، المستخدمة لقياس القدرة أو نسبة الموجة الموقوفة (SWR) ، والتي تتضمن عادةً ثنائيات نقطة التلامس أو ثنائيات شوتكي ذات الحاجز السطحي.

كاشفات تعديل السعة

كاشف المغلفات

كاشف ثنائي بسيط. [ 2 ] يتم تقويم إشارة الدخل (الأخضر) أولاً بواسطة الثنائي . يتذبذب جهد الخرج (الأحمر) أسفل الحد الأعلى مباشرةً نتيجةً لشحن وتفريغ المكثف .

غلاف الموجة هو منحنى يحدد شكل الموجة. وتعتمد إحدى الفئات الرئيسية لتقنيات إزالة التضمين السعوي على كشف الغلاف ، لأن غلاف إشارة التضمين السعوي هو الإشارة الأصلية .

كاشف الثنائي هو نوع من كواشف الغلاف البسيطة. يتكون من ثنائي موصول بين مدخل ومخرج الدائرة، مع مقاومة ومكثف موصولين بالتوازي من مخرج الدائرة إلى الأرض لتشكيل مرشح تمرير منخفض . يجب أن يكون ثابت الزمن RC صغيرًا بما يكفي لتفريغ المكثف بسرعة كافية عند انخفاض الغلاف. في الوقت نفسه، يجب أن يكون تردد القطع للمرشح أقل بكثير من تردد الموجة الحاملة لتوهينها بشكل كافٍ.

يمكن استخدام راديو بلوري بسيط بدون دائرة ضبط للاستماع إلى إشارات البث الإذاعي AM القوية

كان كاشف البلورة أحد الأشكال المبكرة لكاشف الغلاف ، وقد استُخدم في جهاز استقبال الراديو البلوري . ولا يزال الإصدار الأحدث الذي يستخدم ثنائي البلورة مستخدمًا في أجهزة الراديو البلورية حتى اليوم. يؤدي استجابة التردد المحدودة لسماعة الرأس إلى إلغاء مكون الترددات اللاسلكية، مما يجعل مرشح الترددات المنخفضة غير ضروري. [ 3 ] : 104-106، 111، 115 [ 4 ]

تشمل أجهزة الكشف عن الغلاف الأكثر تطوراً كاشف تسرب الشبكة ، وكاشف اللوحة ، وكاشف المعاوقة اللانهائية ، ومكافئات الترانزستور الخاصة بها، والمقومات الدقيقة التي تستخدم مكبرات التشغيل.

كاشف المنتجات

كاشف المنتج هو نوع من أجهزة فك التشفير المستخدمة لإشارات AM و SSB ، حيث تُزال إشارة الموجة الحاملة الأصلية بضرب الإشارة المستقبلة بإشارة عند تردد الموجة الحاملة (أو قريبة منه). وبدلاً من تحويل غلاف الإشارة إلى شكل الموجة المُفكَّكة عن طريق التقويم كما يفعل كاشف الغلاف، يأخذ كاشف المنتج ناتج ضرب الإشارة المُعدَّلة في مذبذب محلي ، ومن هنا جاءت التسمية. من خلال المزج غير المتجانس ، تُخلط الإشارة المستقبلة (في نوع من الأجهزة غير الخطية) مع إشارة من المذبذب المحلي، لإعطاء ترددات الجمع والطرح للإشارات الممزوجة، تمامًا كما تُنتج مرحلة الخلط الأولى في جهاز المزج الفائق ترددًا وسيطًا ؛ وهو تردد الخفقان في هذه الحالة . تُستعاد إشارة التعديل منخفضة التردد، وتُصفَّى الترددات العالية غير المرغوب فيها من خرج كاشف المنتج. لأن النطاقات الجانبية لإشارة معدلة السعة تحتوي على جميع المعلومات الموجودة في الموجة الحاملة المزاحة عن المركز بواسطة دالة لترددها، فإن كاشف المنتج يقوم ببساطة بمزج النطاقات الجانبية إلى النطاق المسموع بحيث يمكن سماع الصوت الأصلي.

تُعدّ دوائر كاشف المنتج في جوهرها مُعدِّلات حلقية أو كاشفات متزامنة ، وهي وثيقة الصلة ببعض دوائر الكاشف الحساسة للطور . يمكن تنفيذها باستخدام مكونات بسيطة كحلقة من الثنائيات أو ترانزستور تأثير المجال ثنائي البوابة، وصولًا إلى مكونات متطورة كدائرة متكاملة تحتوي على خلية جيلبرت . يُفضّل مُستمعو الموجات القصيرة وهواة الراديو عادةً كاشفات المنتج على كاشفات الغلاف، لأنها تسمح باستقبال إشارات AM وSSB. كما يمكنها فك تشفير إرسالات CW إذا تم ضبط تردد الخفقان للمذبذب أعلى أو أسفل تردد الموجة الحاملة بقليل.

كاشفات تعديل التردد والطور

لا تستطيع أجهزة الكشف عن تعديل السعة (AM) فك تشفيرهاتتشابه إشارات FM و PM في سعتها الثابتة. مع ذلك، قد يلتقط راديو AM صوت بث FM من خلال ظاهرة الكشف عن الميل ، والتي تحدث عند ضبط الراديو أعلى أو أسفل تردد البث الاسمي بقليل. يُحدث تغير التردد على أحد جانبي منحنى ضبط الراديو تغيرًا محليًا مماثلًا في سعة الإشارة المُضخّمة، وهو ما يكون كاشف AM حساسًا له. يُنتج الكشف عن الميل تشويهًا وعزلًا للضوضاء أقل مقارنةً بكواشف FM المُخصصة المستخدمة عادةً.

كاشف الطور

كاشف الطور هو جهاز غير خطي، يُمثل خرجه فرق الطور بين إشارتي دخل متذبذبتين. له مدخلان ومخرج واحد: تُطبق إشارة مرجعية على أحد المدخلين، وتُطبق إشارة مُعدَّلة الطور أو التردد على الآخر. ويكون الخرج إشارة تتناسب مع فرق الطور بين المدخلين.

في عملية إزالة التضمين الطوري، يتم تضمين المعلومات في مقدار ومعدل إزاحة الطور في الموجة الحاملة .

التمييز بين فوستر وسيلي

يُعدّ مُميّز فوستر-سيلي كاشفًا شائع الاستخدام في تقنية التضمين الترددي (FM). يتكون هذا الكاشف من محوّل خاص ذي نقطة مركزية يُغذّي ثنائيين في دائرة تقويم تيار مستمر كاملة الموجة . [ 5 ] [ 6 ] عندما يكون محوّل الإدخال مضبوطًا على تردد الإشارة، يكون خرج المُميّز صفرًا. وعندما لا يكون هناك انحراف في تردد الموجة الحاملة، يكون نصفي المحوّل ذي النقطة المركزية متوازنين. ومع تذبذب تردد إشارة التضمين الترددي أعلى وأسفل تردد الموجة الحاملة، يختل التوازن بين نصفي الملف الثانوي ذي النقطة المركزية، وينتج جهد خرج يتناسب مع انحراف التردد.

كاشف النسبة

مخطط الدائرة الكهربائية وأشكال الموجات لكاشف النسبة باستخدام الثنائيات الصلبة

كاشف النسبة هو نوع من أنواع مُمَيِّز فوستر-سيلي، حيث يعمل أحد الثنائيات في اتجاه معاكس، ويستخدم ملفًا ثانويًا في المحول السابق. [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] في هذه الحالة، يُؤخذ الخرج بين مجموع جهود الثنائيات ونقطة المنتصف. يُوصل الخرج عبر الثنائيات بمكثف ذي قيمة كبيرة، مما يُزيل ضوضاء تعديل السعة (AM) من خرج كاشف النسبة. يتميز كاشف النسبة عن مُمَيِّز فوستر-سيلي بأنه لا يستجيب لإشارات تعديل السعة ، مما قد يُغني عن مرحلة تحديد الإشارة؛ ومع ذلك، فإن خرجه لا يتجاوز 50% من خرج المُمَيِّز لنفس إشارة الدخل. يتميز كاشف النسبة بنطاق ترددي أوسع، ولكنه يُسبب تشويهًا أكبر من مُمَيِّز فوستر-سيلي.

كاشف التربيع

في كاشفات التربيع، تُقسّم إشارة التضمين الترددي المُستقبلة إلى إشارتين. تُمرّر إحدى هاتين الإشارتين عبر مكثف ذي مُفاعلة عالية ، مما يُغيّر طور تلك الإشارة بمقدار 90 درجة. ثم تُطبّق هذه الإشارة المُغيّرة الطور على دائرة LC، التي تكون رنانة عند تردد إشارة التضمين الترددي غير المُضمّنة، أو ما يُعرف بترددها المركزي أو ترددها الحامل. إذا كان تردد إشارة التضمين الترددي المُستقبلة يُساوي التردد المركزي، فسيكون هناك فرق طور بين الإشارتين مقداره 90 درجة ، ويُقال حينها إنهما في حالة "تربيع طوري" - ومن هنا جاء اسم هذه الطريقة. بعد ذلك، تُضرب الإشارتان معًا في جهاز تناظري أو رقمي، يعمل ككاشف طور؛ أي جهاز يكون خرجه متناسبًا مع فرق الطور بين الإشارتين. في حالة إشارة التضمين الترددي غير المُضمّنة، يكون خرج كاشف الطور - بعد ترشيحه ، أي بعد حساب متوسطه الزمني - ثابتًا، أي يساوي صفرًا. مع ذلك، إذا تم تعديل إشارة FM المستقبلة، فإن ترددها سيختلف عن التردد المركزي. في هذه الحالة، ستعمل دائرة الرنين LC على زيادة إزاحة طور الإشارة عن المكثف، بحيث يكون إجمالي إزاحة طور الإشارة مساويًا لمجموع 90 درجة التي يفرضها المكثف، والتغير الطوري الموجب أو السالب الذي تفرضه دائرة LC. عندئذٍ، سيختلف خرج كاشف الطور عن الصفر، وبهذه الطريقة، يمكن استعادة الإشارة الأصلية التي استُخدمت لتعديل حامل FM.

كاشف بوابة XOR

يمكن أيضًا تحقيق عملية الكشف الموصوفة أعلاه من خلال دمج إشارة FM الأصلية المحدودة ، إما مع نسخة منها مُمرَّرة عبر دائرة تُحدث إزاحة طور متغيرة مع التردد، مثل دائرة LC ( محدودة هي الأخرى)، أو مع موجة حاملة مربعة ثابتة التردد عند التردد المركزي للإشارة، وذلك باستخدام بوابة منطقية XOR (أو XOR). تُنتج بوابة XOR سلسلة من نبضات الخرج، يتناسب معدل تشغيلها مع فرق الطور بين الإشارتين. وبسبب اختلاف فرق الطور بين المدخلين، تُنتَج إشارة مُعدَّلة عرض النبضة (PWM). عند تطبيق مُرشِّح تمرير منخفض على هذه النبضات، يرتفع خرج المُرشِّح مع ازدياد طول النبضات، وينخفض ​​مع تناقصها. وبهذه الطريقة، تُستعاد الإشارة الأصلية التي استُخدمت لتعديل موجة FM الحاملة.

عند استخدام نسخة معدلة الطور من الإشارة الأصلية، تكون النتيجة هي إزالة التضمين الترددي، حيث يظل فرق التردد بين مدخلات بوابة XOR صفرًا وبالتالي لا يؤثر على علاقة الطور بينهما.

مع حامل ذي تردد ثابت، تكون النتيجة هي إزالة التضمين الطوري ، والتي تكون في هذه الحالة تكاملاً لإشارة التضمين الأصلية.

أجهزة كشف الترددات الراديوية الأخرى

تشمل أنواع أجهزة الكشف الأقل شيوعًا أو المتخصصة أو القديمة ما يلي: [ 11 ]

  • ترافيس [ 12 ] أو مُمَيِّز الدائرة المُضَبَّطة المزدوجة باستخدام دائرتين مضبوطتين غير متفاعلتين أعلى وأسفل التردد المركزي الاسمي
  • مُمَيِّز فايس الذي يستخدم دائرة رنين LC واحدة أو بلورة
  • جهاز تمييز عدد النبضات الذي يحول التردد إلى سلسلة من النبضات ذات السعة الثابتة، مما ينتج عنه جهد يتناسب طرديًا مع التردد.

كاشف الحلقة المقفلة الطور

لا يتطلب كاشف الحلقة المغلقة الطورية شبكة LC انتقائية التردد لإتمام عملية إزالة التضمين. في هذا النظام، يتم قفل طور مذبذب مُتحكم فيه بالجهد (VCO) بواسطة حلقة تغذية راجعة ، مما يُجبر المذبذب على تتبع تغيرات تردد إشارة FM الواردة. يُعد جهد الخطأ منخفض التردد، الذي يُجبر تردد المذبذب على تتبع تردد إشارة FM المُضمنة، هو خرج الصوت المُزال التضمين. يجب عدم الخلط بين كاشف الحلقة المغلقة الطورية ومُركِّب التردد ذي الحلقة المغلقة الطورية، والذي يُستخدم غالبًا في أجهزة راديو AM وFM المُضبوطة رقميًا لتوليد تردد المذبذب المحلي .

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ جيه إيه فليمنج، مبادئ التلغراف والهاتف بالموجات الكهربائية ، لندن: لونجمانز، جرين وشركاه، 1919، ص 364
  2. ↑ جيبسون، جيري (1993). مبادئ الاتصالات الرقمية والتناظرية . نيويورك: شركة ماكميلان للنشر. الصفحات 111-112 . ISBN  0023418605.
  3. ↑ ناهين، بول (2024). الراديو الرياضي: داخل سحر AM وFM والنطاق الجانبي الأحادي . برينستون: مطبعة جامعة برينستون. ص 74-76 . ISBN  9780691235318.
  4. ↑ برتراند، رون (2022). دليل الراديو . الصفحات 348-349 . ISBN  9798362553722.
  5. ↑ US 2121103 ، سيلي، ستيوارت دبليو ، "دوائر استجابة تغير التردد"، صدر في 21 يونيو 1938 
  6. ↑ فوستر، دي إي؛ سيلي، إس دبليو (مارس 1937)، "الضبط التلقائي، والدوائر المبسطة، وممارسات التصميم"، وقائع معهد مهندسي الراديو ، 25 (3): 289-313 ، doi : 10.1109/jrproc.1937.228940 ، S2CID 51654596 الجزء الأول.
  7. ↑ US 2497840 ، سيلي، ستيوارت ويليام ، "كاشف تعديل الزاوية"، صدر في 14 فبراير 1950 
  8. ↑ US 2561089 ، أندرسون، إيرل الأول، صدر في 17 يوليو 1951 
  9. ↑ التقرير LB-645: "أجهزة الكشف عن النسبة لأجهزة استقبال FM" (15 سبتمبر 1945) الصادر عن شركة راديو أمريكا، قسم خدمات الصناعة في مختبرات RCA، 711 الجادة الخامسة، نيويورك، نيويورك. أعيد طبعه في مجلة راديو ، الصفحات 18-20 (أكتوبر 1945).
  10. ↑ سيلي، ستيوارت دبليو .؛ أفينز، جاك (يونيو 1947)، "كاشف النسبة"، مراجعة آر سي إيه ، 8 ( 2): 201-236
  11. ↑ دي إس إيفانز وجي آر جيسوب، دليل VHF-UHF (الطبعة الثالثة) ، جمعية الراديو في بريطانيا العظمى، لندن، 1976، الصفحات من 4-48 إلى 4-51
  12. ↑ تشارلز ترافيس، "نظام التحكم التلقائي في تردد المذبذب"، براءة اختراع أمريكية رقم 2,294,100 (تاريخ الإيداع: 4 فبراير 1935؛ تاريخ الإصدار: أغسطس 1942). انظر أيضًا: تشارلز ترافيس، "التحكم التلقائي في التردد"، وقائع معهد مهندسي الراديو ، المجلد 23، العدد 10، الصفحات 1125-1141 (أكتوبر 1935).
  • شعار ويكيميديا ​​كومنزالوسائط المتعلقة بأجهزة الكشف (الراديو) على ويكيميديا ​​كومنز
  • مخططات كتلية بسيطة ووصف للدوائر الرئيسية لأجهزة إرسال واستقبال FM: