تردد عالي

الموسوعة الحرة
موقع التردد العالي في الطيف الكهرومغناطيسي .

التردد العالي ( HF ) هو تسمية الاتحاد الدولي للاتصالات [ 1 ] [ 2 ] لنطاق الموجات الراديوية التي يتراوح ترددها بين 3 و30 ميجاهرتز (MHz). يُعرف أيضًا بنطاق الديكامتر أو موجة الديكامتر ، حيث يتراوح طول موجاته من ديكامتر واحد إلى عشرة ديكامترات (من عشرة إلى مئة متر). تُسمى الترددات التي تلي التردد العالي مباشرةً بالتردد المتوسط ​​(MF)، بينما يُعرف النطاق التالي ذو الترددات الأعلى بنطاق التردد العالي جدًا (VHF). يُعد نطاق التردد العالي جزءًا رئيسيًا من نطاق الموجات القصيرة ، ولذلك يُطلق على الاتصالات التي تتم بهذه الترددات غالبًا اسم راديو الموجات القصيرة . نظرًا لأن الموجات الراديوية في هذا النطاق يمكن أن تنعكس عائدةً إلى الأرض بواسطة طبقة الأيونوسفير في الغلاف الجوي - وهي طريقة تُعرف باسم انتشار "القفز" أو " الموجة السماوية " - يمكن استخدام هذه الترددات للاتصالات بعيدة المدى عبر المسافات العابرة للقارات، وللمناطق الجبلية التي تعيق الاتصالات المباشرة . [ 3 ] يتم استخدام النطاق بواسطة محطات البث الإذاعي الدولية ذات الموجات القصيرة (3.95-25.82 ميجاهرتز)، والاتصالات الجوية، ومحطات التوقيت الحكومية، ومحطات الأرصاد الجوية، وخدمات الراديو للهواة وخدمات نطاق المواطنين ، من بين استخدامات أخرى.   

خصائص الانتشار

جهاز لاسلكي حديث ثنائي الاتجاه من طراز Icom M700Pro للاتصالات اللاسلكية البحرية عالية التردد.

الوسيلة السائدة للاتصالات بعيدة المدى في هذا النطاق هي انتشار الموجات السماوية ("القفز")، حيث تنكسر الموجات الراديوية الموجهة بزاوية نحو السماء عائدةً إلى الأرض من طبقات الذرات المتأينة في طبقة الأيونوسفير . [ 4 ] بهذه الطريقة، تستطيع الموجات الراديوية عالية التردد أن تنتقل إلى ما وراء الأفق، حول انحناء الأرض، ويمكن استقبالها على مسافات عابرة للقارات. مع ذلك، تختلف ملاءمة هذا الجزء من الطيف لمثل هذه الاتصالات اختلافًا كبيرًا تبعًا لمجموعة معقدة من العوامل.

في أي وقت، بالنسبة لمسار اتصال "تجاوز" معين بين نقطتين، يتم تحديد الترددات التي يكون الاتصال ممكنًا عندها بواسطة هذه المعلمات:

ينخفض ​​الحد الأقصى للتردد القابل للاستخدام بانتظام إلى أقل من 10  ميجاهرتز في الظلام خلال أشهر الشتاء، بينما يتجاوز 30  ميجاهرتز بسهولة في الصيف خلال النهار. ويعتمد ذلك على زاوية سقوط الموجات؛ حيث يكون أدنى مستوى له عندما تكون الموجات موجهة عموديًا لأعلى، ويرتفع مع الزوايا الأقل حدة. وهذا يعني أنه على مسافات أطول، حيث تلامس الموجات طبقة الأيونوسفير بزاوية حادة جدًا، قد يكون الحد الأقصى للتردد القابل للاستخدام أعلى بكثير. ويعتمد أدنى تردد قابل للاستخدام على الامتصاص في الطبقة السفلى من الأيونوسفير (طبقة D). ويكون هذا الامتصاص أقوى عند الترددات المنخفضة، كما يزداد مع ازدياد النشاط الشمسي (على سبيل المثال في ضوء النهار)؛ وغالبًا ما يحدث امتصاص كامل عند ترددات أقل من 5  ميجاهرتز خلال النهار. ونتيجة لهذين العاملين، يتحول الطيف القابل للاستخدام نحو الترددات المنخفضة وضمن نطاق التردد المتوسط ​​(MF) خلال ليالي الشتاء، بينما في يوم صيفي حار، تميل الترددات الأعلى إلى أن تكون أكثر قابلية للاستخدام، وغالبًا ما تقع ضمن نطاق التردد العالي جدًا (VHF) الأدنى .

عندما تكون جميع العوامل في أفضل حالاتها، يصبح الاتصال العالمي ممكنًا عبر نطاق الترددات العالية (HF). وفي كثير من الأحيان الأخرى، يكون الاتصال ممكنًا عبر القارات أو المحيطات. أما في أسوأ الأحوال، عندما يكون نطاق الترددات "غير نشط"، فلا يمكن إجراء أي اتصال يتجاوز مسارات الموجات الأرضية المحدودة ، بغض النظر عن القدرات أو الهوائيات أو التقنيات الأخرى المستخدمة. عندما يكون مسار عابر للقارات أو عالمي مفتوحًا على تردد معين، يصبح الاتصال الرقمي ، والاتصال أحادي النطاق الجانبي (SSB) ، والاتصال بشفرة مورس ممكنًا باستخدام قدرات إرسال منخفضة بشكل مدهش، غالبًا ما تكون في حدود الميلي واط، شريطة استخدام هوائيات مناسبة في كلا الطرفين، وأن يكون التداخل الاصطناعي أو الطبيعي ضئيلًا أو معدومًا . [ 5 ] في مثل هذا النطاق المفتوح، يؤثر التداخل الناشئ من منطقة واسعة على العديد من المستخدمين المحتملين. وتُعد هذه المشكلات ذات أهمية بالغة للمستخدمين العسكريين، وموظفي السلامة [ 6 ] ، وهواة الراديو الذين يستخدمون نطاقات الترددات العالية (HF).

تنتشر بعض الإشارات عبر الموجات الأرضية ، وهي نمط الانتشار الرئيسي في النطاقات المنخفضة، لكن مسافة الإرسال تتناقص مع التردد نتيجةً لزيادة امتصاص الأرض. في الطرف العلوي من النطاق، تقتصر مسافات إرسال الموجات الأرضية على 10-20 ميلاً. [ 7 ] : ص 38. يمكن أن يحدث الاتصال قصير المدى من خلال مزيج من خط البصر المباشر ، وانعكاس الموجات عن الأرض، ومسارات الموجات الأرضية، لكن تداخل المسارات المتعددة قد يتسبب في تلاشي الإشارة .

الاستخدامات

محطة راديو هواة تتضمن جهازي إرسال واستقبال بترددات عالية.
هوائي ياغي نموذجي يستخدمه هاوي راديو كندي للاتصالات بعيدة المدى
استخدمت طائرة بوينغ 707 هوائي HF مثبت أعلى الزعنفة الذيلية [ 8 ]

تتمثل الاستخدامات الرئيسية للطيف الترددي العالي فيما يلي:

يحظى نطاق الترددات العالية بشعبية كبيرة بين هواة الراديو ، الذين يستفيدون من الاتصالات المباشرة بعيدة المدى (غالباً ما تكون عابرة للقارات) ومن عنصر التشويق الناتج عن إجراء اتصالات في ظروف متغيرة. ويستخدم البث الإذاعي الدولي بالموجات القصيرة هذه المجموعة من الترددات، بالإضافة إلى عدد متناقص على ما يبدو من مستخدمي "الخدمات العامة" (البحرية والجوية والعسكرية والدبلوماسية)، الذين تحولوا في السنوات الأخيرة إلى وسائل اتصال أقل عرضة للتقلبات (مثل الأقمار الصناعية )، ولكنهم قد يحتفظون بمحطات الترددات العالية بعد التحول لأغراض احتياطية.

مع ذلك، أدى تطوير تقنية إنشاء الروابط التلقائية القائمة على معيار MIL-STD-188-141 للاتصال الآلي واختيار التردد، إلى جانب التكاليف الباهظة لاستخدام الأقمار الصناعية، إلى انتعاش استخدام الترددات العالية في الشبكات الحكومية. كما ساهم تطوير أجهزة مودم عالية السرعة، مثل تلك المتوافقة مع معيار MIL-STD-188-110C والتي تدعم معدلات بيانات تصل إلى 120 كيلوبت/ثانية، في زيادة استخدام الترددات العالية في اتصالات البيانات ونقل الفيديو. وتوفر معايير أخرى، مثل STANAG 5066، اتصالات بيانات خالية من الأخطاء من خلال استخدام بروتوكولات ARQ .

تُعد بعض أنماط الاتصال، مثل إرسال شفرة مورس ذات الموجة المستمرة (خاصة من قبل مشغلي الراديو الهواة ) وإرسال الصوت أحادي النطاق الجانبي ، أكثر شيوعًا في نطاق التردد العالي مقارنة بالترددات الأخرى، نظرًا لطبيعتها التي تحافظ على عرض النطاق الترددي، ولكن أنماط النطاق العريض، مثل إرسال التلفزيون، محظورة بشكل عام بسبب الجزء الصغير نسبيًا من مساحة الطيف الكهرومغناطيسي للتردد العالي .

تُؤثر الضوضاء، وخاصةً التداخلات الناتجة عن الأجهزة الإلكترونية، تأثيرًا كبيرًا على نطاقات التردد العالي (HF). في السنوات الأخيرة، تزايدت المخاوف بين بعض مستخدمي طيف التردد العالي بشأن خدمة الإنترنت عبر خطوط الطاقة ( BPL ) ، والتي تُلحق ضررًا بالغًا باتصالات التردد العالي. ويعود ذلك إلى الترددات التي تعمل عليها خدمة BPL (والتي تتوافق عادةً مع نطاق التردد العالي) وميل إشارة BPL للتسرب من خطوط الطاقة. وقد قام بعض مزودي خدمة BPL بتركيب مرشحات حجب لحجب أجزاء معينة من الطيف (وتحديدًا نطاقات هواة الراديو)، إلا أن جدلًا واسعًا لا يزال قائمًا حول استخدام هذه الطريقة. كما أن للأجهزة الإلكترونية الأخرى، بما في ذلك أجهزة التلفزيون البلازما، تأثيرًا سلبيًا على طيف التردد العالي.

في مجال الطيران، تُعدّ أنظمة الاتصالات عالية التردد ضرورية لجميع الرحلات الجوية العابرة للمحيطات. وتتضمن هذه الأنظمة ترددات تصل إلى 2  ميجاهرتز، بما في ذلك قناة الاستغاثة والنداء الدولية بتردد 2182 كيلوهرتز .

يشترك الجزء العلوي من نطاق التردد العالي (26.5-30  ميجاهرتز) في العديد من الخصائص مع الجزء السفلي من نطاق التردد العالي جدًا. وتُستخدم أجزاء هذا النطاق غير المخصصة لهواة اللاسلكي للاتصالات المحلية، بما في ذلك أجهزة راديو CB بتردد 27  ميجاهرتز تقريبًا، ووصلات الراديو بين الاستوديو وجهاز الإرسال (STL)، وأجهزة التحكم اللاسلكي للنماذج، وأجهزة إرسال النداء اللاسلكي.

تستخدم بعض علامات تحديد الترددات الراديوية (RFID) الترددات العالية. وتُعرف هذه العلامات عادةً باسم HFID أو HighFID (تحديد الترددات العالية).

الهوائيات

أكثر أنواع الهوائيات شيوعاً في هذا النطاق هي الهوائيات السلكية مثل الهوائيات ثنائية القطب السلكية أو الهوائيات المعينية ؛ أما في الترددات الأعلى، فتُستخدم هوائيات ثنائية القطب متعددة العناصر مثل هوائيات ياغي ، والهوائيات الرباعية ، والهوائيات اللوغاريتمية الدورية . غالباً ما تستخدم محطات البث الإذاعي القوية ذات الموجات القصيرة مصفوفات ستائر سلكية كبيرة .

تُصنع هوائيات بث الموجات السماوية عادةً من ثنائيات أقطاب أفقية أو حلقات تغذية سفلية، وكلاهما يُصدر موجات مستقطبة أفقياً . يُفضل الإرسال المستقطب أفقياً لأن نصف طاقة الإشارة المُرسلة من الهوائي تقريباً تنتقل مباشرةً إلى السماء، بينما ينتقل النصف الآخر نحو الأرض ويرتد إلى السماء. بالنسبة للترددات في نطاق الترددات العالية (HF)، تُعد الأرض عاكساً أفضل للموجات المستقطبة أفقياً ، وممتصاً أفضل للطاقة من الموجات المستقطبة رأسياً . ويقل هذا التأثير مع زيادة طول الموجة.

تُستخدم عادةً هوائيات سلكية عشوائية للاستقبال . وبدلاً من ذلك، تُفيد الهوائيات الاتجاهية نفسها المستخدمة للإرسال في الاستقبال، لأن معظم التشويش يأتي من جميع الاتجاهات، بينما تأتي الإشارة المطلوبة من اتجاه واحد فقط. ويمكن توجيه هوائيات الاستقبال بعيدة المدى (الموجات السماوية) عموديًا أو أفقيًا، لأن الانكسار عبر طبقة الأيونوسفير يُشوش عادةً استقطاب الإشارة، فتُستقبل الإشارات مباشرةً من السماء إلى الهوائي.

يجب أن يتمتع الهوائي بنطاق ترددي واسع بما يكفي لتغطية نطاق التردد المطلوب. يمكن للهوائيات ذات النطاق العريض العمل على نطاق أوسع من الترددات، بينما تكون الهوائيات ذات النطاق الضيق أكثر كفاءة عند ترددات محددة.

لتحسين حساسية الإرسال والاستقبال لهوائي التردد العالي، كلما زادت مساحة الأجزاء المعدنية المعرضة للهواء، زادت حساسية الاستقبال. مع ذلك، في المناطق ذات التشويش العالي لإشارات الراديو، كالمناطق الحضرية، تُسمع إشارات التشويش المحيطة أيضًا، لذا يُطبّق أسلوب التصميم باستخدام هوائي راديو عالي التردد موجه، أو باستخدام هوائي التردد العالي في منطقة نائية ذات مستوى منخفض من تشويش التردد العالي، مع توصيل جهاز الإرسال والاستقبال الخاص به.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ المعيار الفيدرالي الأمريكي 1037ب: الاتصالات السلكية واللاسلكية، مسرد مصطلحات الاتصالات السلكية واللاسلكية . مكتب معايير التكنولوجيا، إدارة الخدمات العامة. 3 يونيو 1991. ص.  S-18.
  2. ↑ الأعمال الختامية للمؤتمر العالمي للاتصالات الراديوية 2015 (ملف PDF) . المؤتمر العالمي للاتصالات الراديوية. جنيف، سويسرا: الاتحاد الدولي للاتصالات. 2015. ص 4. تاريخ الاطلاع: 12 يناير 2025 . 
  3. ↑ هارمون، جيمس ف.؛ فيدلر، المقدم ديفيد م.؛ لام، المقدم المتقاعد جون ر. (ربيع 1994). "الاتصالات الآلية عالية التردد" (ملف PDF) . مجلة الاتصالات العسكرية : 22-26 . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 23 ديسمبر 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 ديسمبر 2018 .
  4. ↑ سيبولد، جون س. (2005). مقدمة في انتشار الترددات الراديوية . جون وايلي وأولاده. الصفحات 55-58 . ISBN  0471743682.
  5. ↑ بول هاردن (2005). "النشاط الشمسي وانتشار الموجات عالية التردد" . نادي هواة الراديو الدولي QRP . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 فبراير 2009 .
  6. ↑ "اتصالات الطوارئ اللاسلكية للهواة" . الرابطة الأمريكية لهواة اللاسلكي، 2008. مؤرشف من الأصل في 29 يناير 2009. تم الاطلاع عليه في 22 فبراير 2009 .
  7. ↑ كار، جوزيف؛ هيبيسلي، جورج (2012). دليل الهوائيات العملي، الطبعة الخامسة (ملف PDF) . ماكجرو هيل. رقم ISBN 9780071639590.
  8. ↑ شوكويست، مارك. "برنامج مُقترن الهوائي" . نادي كبار الشخصيات.

للمزيد من القراءة

  • ماسلين، نيو مكسيكو. "اتصالات التردد العالي - منهج النظم". رقم ISBN 0-273-02675-5تايلور وفرانسيس المحدودة، 1987
  • جونسون، إي إي، وآخرون، "الاتصالات اللاسلكية المتقدمة عالية التردد". ISBN 0-89006-815-1دار أرتيك هاوس، 1997
  • نارايانامورتي، ف.؛ ستورمر، هـ. ل.؛ تشين، م. أ.؛ جوسارد، أ. س.؛ ويغمان، و. (31 ديسمبر 1979). "النقل الانتقائي للفونونات عالية التردد بواسطة شبكة فائقة: مرشح الفونون "العازل"". رسائل المراجعة الفيزيائية . 43 (27). الجمعية الفيزيائية الأمريكية (APS): 2012-2016 . رمز Bibcode : 1979PhRvL..43.2012N . doi : 10.1103/physrevlett.43.2012 . ISSN 0031-9007 . 
  • بجاني، بولس بولس؛ دامييه، فيليب؛ أرنولف، إيزابيل؛ ثيفارد، ليونيل. بونيه، آن ماري؛ دورمونت، ديدييه؛ كورنو، فيليب؛ بيدوكس، برنارد. سامسون، إيف؛ عجيد ، إيف (13/05/1999). "الاكتئاب الحاد العابر الناجم عن تحفيز الدماغ العميق عالي التردد" . نيو انغلاند جورنال اوف ميديسين . 340 (19). جمعية ماساتشوستس الطبية: 1476–1480 . دوى : 10.1056/nejm199905133401905 . ISSN 0028-4793 . بميد 10320386 .  
  • ليو، إتش سي (15 مايو 1991). "نموذج تحليلي للنفق الرنيني عالي التردد: استجابة التيار المتردد من الدرجة الأولى". مجلة Physical Review B ، 43 (15). الجمعية الفيزيائية الأمريكية (APS): 12538-12548 . Bibcode : 1991PhRvB..4312538L . doi : 10.1103/physrevb.43.12538 . ISSN : 0163-1829 . PMID : 9997055 .  
  • سيبيلا، م.؛ ليتينين، ك.؛ بورا، ف. (1988). "نظام قياس شكل الموجة الدورية عالية التردد في المجال الزمني". معاملات IEEE في نظرية وتقنيات الميكروويف . 36 (10). معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE): 1397-1405 . Bibcode : 1988ITMTT..36.1397S . doi : 10.1109/22.6087 . ISSN 0018-9480 . 
  • مورشيد، أ.؛ مارتي، ل.؛ أوتيفانجرز، ج. (1993). "نموذج محول عالي التردد لـ EMTP". معاملات IEEE في مجال توصيل الطاقة . 8 (3). معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE): 1615-1626 . doi : 10.1109/61.252688 . ISSN 0885-8977 .