جهاز استقبال التحويل المباشر

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

جهاز الاستقبال ذو التحويل المباشر ( DCR )، المعروف أيضًا باسم جهاز الاستقبال المتجانس أو المتزامن أو جهاز الاستقبال ذي التردد الوسيط الصفري ( جهاز الاستقبال ذو التردد الوسيط الصفري )، هو تصميم لجهاز استقبال لاسلكي يقوم بإزالة التضمين من الإشارة اللاسلكية الواردة باستخدام الكشف المتزامن الذي يحركه مذبذب محلي يكون تردده مطابقًا لتردد الموجة الحاملة للإشارة المقصودة أو قريبًا جدًا منه. وهذا يختلف عن جهاز الاستقبال الفائق التغاير القياسي ، الذي يستخدم تحويلًا أوليًا إلى تردد وسيط (IF). [ 1 ]

يُقلل تبسيط عملية تحويل التردد إلى عملية واحدة فقط من تعقيد الدائرة الأساسية، لكن تظهر مشكلات أخرى، مثل تلك المتعلقة بالنطاق الديناميكي . في شكلها الأصلي، لم تكن هذه التقنية مناسبة لاستقبال إشارات AM وFM دون استخدام حلقة قفل طور معقدة . ورغم أن هذه التحديات التقنية وغيرها جعلت هذه التقنية غير عملية إلى حد ما في وقت اختراعها (في ثلاثينيات القرن العشرين)، إلا أن التكنولوجيا الحديثة، ولا سيما برامج الراديو ، قد أعادت إحياء استخدامها في بعض المجالات، بما في ذلك بعض المنتجات الاستهلاكية.

مبدأ التشغيل

مخطط كتلي لجهاز استقبال التحويل المباشر

يتم تحويل الإشارة المُعدَّلة إلى نطاق التردد الأساسي في عملية تحويل تردد واحدة. وهذا يُجنِّبنا تعقيدات جهاز الاستقبال الفائق التغاير ، التي تتطلب عمليتي تحويل تردد (أو أكثر)، ومرحلة (مراحل) التردد المتوسط، ومشاكل رفض الصورة. تُغذَّى إشارة التردد اللاسلكي المُستقبَلة مباشرةً إلى مُخَلِّط التردد ، تمامًا كما في جهاز الاستقبال الفائق التغاير . ولكن على عكس جهاز الاستقبال الفائق التغاير، فإن تردد المذبذب المحلي لا يختلف عن تردد الإشارة المُستقبَلة، بل هو مطابق له. والنتيجة هي خرج مُزال التضمين، تمامًا كما هو الحال في جهاز الاستقبال الفائق التغاير الذي يستخدم الكشف المتزامن ( كاشف المنتج ) بعد مرحلة التردد المتوسط .

مشاكل تقنية

لتحقيق أداء مماثل لجهاز الاستقبال الفائق التغاير ، يجب إنجاز عدد من الوظائف التي تؤديها عادةً مرحلة التردد المتوسط ​​في نطاق التردد الأساسي . ونظرًا لعدم وجود مضخم تردد متوسط ​​عالي الكسب يستخدم التحكم التلقائي في الكسب، فقد يتغير مستوى خرج نطاق التردد الأساسي ضمن نطاق واسع جدًا اعتمادًا على قوة الإشارة المستقبلة. يُعد هذا أحد التحديات التقنية الرئيسية التي حدّت من جدوى التصميم. تتمثل مشكلة أخرى في عدم قدرة هذا التصميم على تنفيذ كشف الغلاف لإشارات التضمين السعوي. وبالتالي، يتطلب فك التضمين المباشر لإشارات التضمين السعوي أو التضمين الترددي (كما هو مستخدم في البث) مزامنة طور المذبذب المحلي مع تردد الموجة الحاملة ، وهي مهمة أكثر تعقيدًا بكثير مقارنةً بكاشف الغلاف أو كاشف النسبة الأكثر موثوقية عند خرج مرحلة التردد المتوسط ​​في تصميم الفائق التغاير . مع ذلك، يمكن تجنب ذلك في حالة تصميم التحويل المباشر باستخدام كشف التربيع متبوعًا بمعالجة الإشارة الرقمية . باستخدام تقنيات الراديو البرمجي ، يمكن معالجة مخرجي الإشارة التربيعية لإجراء أي نوع من عمليات فك التضمين والترشيح على الإشارات المحولة من ترددات قريبة من تردد المذبذب المحلي. وقد ساهم انتشار الأجهزة الرقمية، إلى جانب التحسينات التي طرأت على المكونات التناظرية المستخدمة في تحويل التردد إلى النطاق الأساسي ، في جعل هذه البنية المبسطة عملية في العديد من التطبيقات.

التاريخ والتطبيقات

طُوِّرَ جهاز التداخل المتجانس (Homodyne) عام 1932 على يد فريق من العلماء البريطانيين الذين كانوا يبحثون عن تصميم يتفوق على جهاز التداخل الفائق (Superheterodyne) ( نموذج التحويل ثنائي المراحل ). أُعيد تسمية هذا التصميم لاحقًا إلى "جهاز التزامن" (Synchrodyne). لم يقتصر تميزه على الأداء الفائق بفضل مرحلة التحويل الواحدة، بل تميز أيضًا بانخفاض تعقيد الدائرة واستهلاك الطاقة. عانى التصميم من الانحراف الحراري للمذبذب المحلي، مما أدى إلى تغيير تردده بمرور الوقت. ولمواجهة هذا الانحراف، تمت مقارنة تردد المذبذب المحلي بإشارة الإدخال المُذاعة بواسطة كاشف طور . نتج عن ذلك جهد تصحيح يُغير تردد المذبذب المحلي، مما يحافظ على تزامن تردده مع الإشارة المطلوبة. تطور هذا النوع من دوائر التغذية الراجعة إلى ما يُعرف الآن بحلقة التزامن الطوري (Plugined Loop ). على الرغم من وجود هذه الطريقة لعقود، إلا أن تطبيقها كان صعبًا، ويعود ذلك بشكل أساسي إلى تفاوتات المكونات ، التي يجب أن تكون ضئيلة لكي يعمل هذا النوع من الدوائر بنجاح.

المزايا

لا تحتاج إشارات التداخل غير المرغوب فيها الناتجة عن مرحلة المزج إلى أي معالجة إضافية، إذ يتم رفضها تمامًا باستخدام مرشح تمرير منخفض في مرحلة إخراج الصوت. يتميز تصميم جهاز الاستقبال بميزة إضافية تتمثل في الانتقائية العالية ، مما يجعله جهازًا دقيقًا لإزالة التضمين. يمكن توسيع مبادئ التصميم للسماح بفصل إشارات البث للقنوات المتجاورة التي قد تتداخل نطاقاتها الجانبية مع الإرسال المطلوب. كما يُحسّن التصميم من اكتشاف إشارات نمط الإرسال المُعدَّل نبضيًا .

العيوب

قد تحدث مسارات لتسريب الإشارة في جهاز الاستقبال. قد يؤدي كسب التردد الصوتي العالي المطلوب إلى صعوبة في التخلص من ضوضاء التيار الكهربائي. يمكن أن تتسرب طاقة المذبذب المحلي عبر مرحلة المزج إلى مدخل الهوائي ، ثم تنعكس عائدةً إلى مرحلة المزج. والنتيجة هي أن طاقة المذبذب المحلي ستختلط ذاتيًا، مما يُنتج إشارة إزاحة تيار مستمر . قد تكون هذه الإزاحة كبيرة بما يكفي لإثقال مكبرات النطاق الأساسي ومنع استقبال الإشارة المطلوبة. توجد تعديلات تصميمية لمعالجة هذه المشكلة، لكنها تزيد من تعقيد جهاز الاستقبال. غالبًا ما يفوق هذا التعقيد الإضافي فوائد جهاز الاستقبال ذي التحويل المباشر.

الاستخدام الحديث

أثارت مقالة ويس هايوارد وديك بينغهام عام 1968 اهتماماً جديداً بتصميمات التحويل المباشر. [ 2 ]

ساهم تطوير الدوائر المتكاملة ودمج أجهزة حلقة الطور المغلقة الكاملة في حزم الدوائر المتكاملة منخفضة التكلفة في انتشار هذا التصميم على نطاق واسع. ولم يعد استخدامه مقتصراً على استقبال إشارات راديو AM، بل يُستخدم أيضاً في معالجة طرق التضمين الأكثر تعقيداً. [ 3 ] تُستخدم أجهزة الاستقبال ذات التحويل المباشر حالياً في العديد من تطبيقات الاستقبال، بما في ذلك الهواتف المحمولة ، وأجهزة النداء ، وأجهزة التلفزيون ، وأنظمة الطيران ، وأجهزة التصوير الطبي ، وأنظمة الراديو المعرفة بالبرمجيات . [ 4 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ mwrf.com: الاختلافات بين أنواع أجهزة الاستقبال، الجزء 1 اقتباس: "...جهاز الاستقبال ذو التحويل المباشر، المعروف أيضًا باسم جهاز الاستقبال المتجانس أو جهاز الاستقبال ذو التردد المتوسط ​​الصفري، هو أحد أنواع بنية أجهزة الاستقبال (الشكل 1). تقوم أجهزة الاستقبال ذات التحويل المباشر بتحويل إشارة التردد اللاسلكي إلى إشارة بتردد 0 هرتز في مرحلة واحدة..."، نسخة احتياطية
  2. ↑Hayward, Wes; Bingham, Dick (November 1968). "Direct Conversion - A Neglected Technique". QST. ARRL: 15–17, 156.
  3. ↑"Quad Demodulators Arm Direct-Conversion Receivers". Microwaves & RF 2004. Retrieved 9 February 2011.
  4. ↑"Direct Conversion Receiver". Qsl Network. Retrieved 9 February 2011.