نقل الموجات الدقيقة

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 12 صور
الموسوعة الحرة
التوهين الجوي للموجات الدقيقة في الهواء الجاف مع مستوى بخار ماء قابل للتكثيف يبلغ 0.001  مم. تتوافق الارتفاعات الهابطة في الرسم البياني مع الترددات التي يتم عندها امتصاص الموجات الدقيقة بقوة أكبر، كما هو الحال بواسطة جزيئات الأكسجين .

الإرسال عبر الموجات الميكروية هو نقل المعلومات باستخدام الموجات الكهرومغناطيسية ذات أطوال موجية ضمن نطاق ترددات الموجات الميكروية من 300  ميجاهرتز إلى 300  جيجاهرتز (طول موجة يتراوح بين 1 متر و1  مليمتر) من الطيف الكهرومغناطيسي . تقتصر إشارات الموجات الميكروية عادةً على خط البصر المباشر ، لذا يتطلب الإرسال لمسافات طويلة باستخدام هذه الإشارات سلسلة من أجهزة إعادة الإرسال لتشكيل شبكة ترحيل ميكروية . من الممكن استخدام إشارات الموجات الميكروية في الاتصالات عبر الأفق باستخدام التشتت التروبوسفيري ، لكن هذه الأنظمة مكلفة وتُستخدم عمومًا في تطبيقات متخصصة فقط.

على الرغم من تجربة إنشاء وصلة اتصالات لاسلكية بالميكروويف بطول 64 كيلومترًا (40 ميلًا) عبر القناة الإنجليزية عام 1931، إلا أن تطوير الرادار خلال الحرب العالمية الثانية وفر التكنولوجيا اللازمة للاستخدام العملي للاتصالات بالميكروويف. خلال الحرب، قدم الجيش البريطاني جهاز اللاسلكي رقم 10، الذي استخدم أجهزة تقوية الإشارة بالميكروويف لدمج ثماني قنوات هاتفية عبر مسافات طويلة. وقد مكّنت هذه الوصلة عبر القناة الإنجليزية الجنرال برنارد مونتغمري من البقاء على اتصال دائم مع مقر قيادة مجموعته في لندن. 

في فترة ما بعد الحرب، شهدت تكنولوجيا الميكروويف تطورًا سريعًا، مما أدى إلى إنشاء العديد من أنظمة الترحيل عبر القارات في أمريكا الشمالية وأوروبا. وإلى جانب نقل آلاف المكالمات الهاتفية في آن واحد، استُخدمت هذه الشبكات أيضًا لإرسال إشارات التلفزيون للبث عبر البلاد، ولاحقًا، بيانات الحاسوب. استحوذت أقمار الاتصالات الصناعية على سوق البث التلفزيوني خلال سبعينيات وثمانينيات القرن الماضي، وأدى إدخال أنظمة الألياف الضوئية بعيدة المدى في ثمانينيات وتسعينيات القرن الماضي، على وجه الخصوص، إلى تدهور سريع في شبكات الترحيل، التي هُجر معظمها.

شهدت السنوات الأخيرة زيادة هائلة في استخدام طيف الموجات الدقيقة من قِبل تقنيات الاتصالات الحديثة ، مثل الشبكات اللاسلكية وأقمار البث المباشر التي تبث التلفزيون والراديو مباشرةً إلى منازل المستهلكين. وعادت وصلات خط البصر الأطول إلى رواجها مجدداً لربط أبراج الهواتف المحمولة، على الرغم من أنها لا تُنظّم عادةً في سلاسل ترحيل طويلة.

الاستخدامات

تُستخدم الموجات الميكروية على نطاق واسع في الاتصالات المباشرة بين نقطتين، نظرًا لقصر طول موجاتها الذي يسمح لهوائيات ذات أحجام مناسبة بتوجيهها في حزم ضيقة، يمكن توجيهها مباشرةً نحو هوائي الاستقبال. يتيح هذا الاستخدام للحزم المركزة المباشرة لأجهزة إرسال الموجات الميكروية في المنطقة نفسها استخدام الترددات نفسها، دون تداخل فيما بينها كما يحدث مع موجات الراديو ذات الترددات المنخفضة. يُسهم هذا الاستخدام المُعاد للتردد في الحفاظ على عرض نطاق الطيف الراديوي المحدود. ومن المزايا الأخرى أن التردد العالي للموجات الميكروية يمنح نطاقها سعةً هائلةً لنقل المعلومات؛ إذ يبلغ عرض نطاقها 30 ضعف عرض نطاق جميع موجات الراديو الأخرى التي تقع أسفلها. أما من عيوبها، فهي أن الموجات الميكروية تقتصر على الانتشار في خط البصر ؛ فلا يمكنها تجاوز التلال أو الجبال كما تفعل موجات الراديو ذات الترددات المنخفضة.

هوائي قمر صناعي مكافئ لمحطة راديو رايستينغ، ومقرها في رايستينغ ، بافاريا ، ألمانيا

تُستخدم تقنية الإرسال اللاسلكي بالميكروويف بشكل شائع في أنظمة الاتصالات من نقطة إلى نقطة على سطح الأرض، وفي الاتصالات عبر الأقمار الصناعية ، وفي الاتصالات اللاسلكية في الفضاء السحيق . كما تُستخدم أجزاء أخرى من نطاق ترددات الميكروويف في أجهزة الرادار ، وأنظمة الملاحة اللاسلكية ، وأنظمة الاستشعار، وعلم الفلك الراديوي .

يُطلق على نطاق التردد الأعلى التالي في طيف الراديو ، بين 30  و300  جيجاهرتز، اسم " الموجات المليمترية " لأن أطوال موجاتها تتراوح بين 10  و1  مليمتر. تتعرض الموجات الراديوية في نطاق الموجات المليمترية لتوهين شديد بفعل غازات الغلاف الجوي ، مما يحد من مسافة إرسالها العملية إلى بضعة كيلومترات، وهي مسافة غير كافية للاتصالات بعيدة المدى. كما أن التقنيات الإلكترونية اللازمة في نطاق الموجات المليمترية لا تزال في مراحل تطوير متقدمة مقارنةً بتلك المستخدمة في نطاق الموجات الميكروية.

نقل المعلومات لاسلكيًا

وفي الآونة الأخيرة، تم استخدام الموجات الدقيقة لنقل الطاقة لاسلكياً .

مرحل راديو الميكروويف

هوائيات عاكسة بوقية تعمل بنطاق C على سطح مركز تحويل هاتفي في سياتل ، واشنطن، وهو جزء من شبكة ترحيل الميكروويف للخطوط الطويلة التابعة لشركة AT&T الأمريكية
عشرات أطباق الميكروويف على برج هاينريش هيرتز في هامبورغ ، ألمانيا

تُعدّ تقنية الترحيل اللاسلكي بالميكروويف تقنيةً شائعة الاستخدام في خمسينيات وستينيات القرن الماضي لنقل المعلومات، مثل المكالمات الهاتفية بعيدة المدى والبرامج التلفزيونية ، بين نقطتين أرضيتين عبر حزمة ضيقة من الموجات الميكروية. في هذه التقنية، يقوم جهاز إرسال وهوائي اتجاهي بإرسال حزمة ضيقة من الموجات الميكروية تحمل قنوات معلومات متعددة عبر خط رؤية مباشر إلى محطة ترحيل أخرى، حيث يستقبلها هوائي اتجاهي وجهاز استقبال، مُشكّلين بذلك اتصالاً لاسلكياً ثابتاً بين النقطتين. غالباً ما كان هذا الاتصال ثنائي الاتجاه، حيث يستخدم جهاز إرسال وجهاز استقبال في كل طرف لنقل البيانات في كلا الاتجاهين. يُقيّد شرط خط الرؤية المباشر المسافة بين المحطات إلى الأفق المرئي، أي ما بين 48 و80 كيلومتراً (30 إلى 50 ميلاً ) . أما بالنسبة للمسافات الأطول، فيمكن لمحطة الاستقبال أن تعمل كمحطة ترحيل، تُعيد إرسال المعلومات المُستلمة إلى محطة أخرى على طول مسارها. وقد استُخدمت سلاسل من محطات الترحيل بالميكروويف لنقل إشارات الاتصالات عبر مسافات عابرة للقارات. كانت محطات تقوية الإشارة بالميكروويف غالباً ما تقع على المباني الشاهقة وقمم الجبال، مع وضع هوائياتها على أبراج للحصول على أقصى مدى. 

ابتداءً من خمسينيات القرن العشرين، بدأت شبكات وصلات الترحيل بالميكروويف، مثل نظام الخطوط الطويلة لشركة AT&T في الولايات المتحدة، بنقل المكالمات الهاتفية بعيدة المدى والبرامج التلفزيونية بين المدن. [ 1 ] ربط النظام الأول، المسمى TDX والذي بنته شركة AT&T، بين نيويورك وبوسطن عام 1947 عبر سلسلة من ثماني محطات ترحيل لاسلكية. [ 1 ] وخلال خمسينيات القرن العشرين، نشرت الشركة شبكة من نسخة محسّنة قليلاً في جميع أنحاء الولايات المتحدة، تُعرف باسم TD2 . تضمنت هذه الشبكة وصلات متسلسلة طويلة امتدت عبر سلاسل جبلية وعبر القارات. وفّر إطلاق أقمار الاتصالات الصناعية في سبعينيات القرن العشرين بديلاً أرخص. يُنقل جزء كبير من حركة البيانات العابرة للقارات الآن عبر الأقمار الصناعية والألياف الضوئية ، لكن الترحيل بالميكروويف لا يزال مهمًا للمسافات القصيرة.

تخطيط

برج اتصالات على جبل فريزر ، جنوب كاليفورنيا، مزود بأطباق تقوية إشارة الميكروويف

نظرًا لأن الموجات في نقل الموجات الميكروية تنتقل في حزم ضيقة ضمن مسار خط رؤية مباشر من هوائي إلى آخر، فإنها لا تتداخل مع أجهزة الميكروويف الأخرى، مما يسمح لوصلات الميكروويف القريبة باستخدام الترددات نفسها. ولذلك، يجب أن تكون الهوائيات عالية التوجيه (عالية الكسب )، وتُركّب في مواقع مرتفعة مثل أبراج الراديو الكبيرة لتجنب العوائق القريبة من الأرض ولإرسال الإشارات عبر مسافات طويلة. ومن أنواع الهوائيات الشائعة الاستخدام في تركيبات وصلات الترحيل الراديوي: الهوائيات المكافئة ، والعدسات العازلة، وهوائيات العاكسة القرنية ، والتي يصل قطرها إلى 4 أمتار (13 قدمًا) . وتتيح الهوائيات عالية التوجيه استخدامًا اقتصاديًا لطيف التردد المتاح، على الرغم من مسافات الإرسال الطويلة.  

مركز ترحيل الراديو العسكري الدنماركي

نظراً للترددات العالية المستخدمة، يلزم وجود خط رؤية مباشر بين المحطات. إضافةً إلى ذلك، ولتجنب ضعف الإشارة، يجب أن تكون المنطقة المحيطة بها، والتي تُسمى منطقة فرينل الأولى ، خالية من العوائق. فالعوائق في مجال الإشارة تُسبب ضعفاً غير مرغوب فيه . وغالباً ما تُعد قمم الجبال العالية أو التلال مواقع مثالية للهوائيات.

بالإضافة إلى استخدام أجهزة إعادة الإرسال التقليدية المزودة بأجهزة راديو متصلة ببعضها البعض والتي تبث على ترددات مختلفة، يمكن أيضًا معالجة العوائق في مسارات الميكروويف باستخدام أجهزة إعادة الإرسال السلبية أو أجهزة إعادة الإرسال على نفس التردد.

شاحنة الإنتاج المستخدمة في البث المباشر للأخبار التلفزيونية مزودة بصحن ميكروويف مثبت على عمود تلسكوبي قابل للسحب لنقل الفيديو المباشر إلى الاستوديو.

تُعدّ العوائق، وانحناء الأرض، وجغرافية المنطقة، ومشاكل الاستقبال الناجمة عن استخدام الأراضي المجاورة (كما في الصناعات التحويلية والحراجية) من العوامل المهمة التي يجب مراعاتها عند تخطيط وصلات الراديو. في عملية التخطيط، من الضروري إعداد "مخططات مسار الإشارة"، التي توفر معلومات حول التضاريس ومناطق فرينل المؤثرة على مسار الإرسال. كما يجب مراعاة وجود سطح مائي، كالبحيرة أو النهر، على طول المسار، لأنه قد يعكس الشعاع، وقد يتداخل الشعاع المباشر والمنعكس عند هوائي الاستقبال، مما يُسبب تلاشي الإشارة عبر مسارات متعددة . عادةً ما يكون تلاشي الإشارة عبر مسارات متعددة شديدًا في بقعة صغيرة ونطاق ترددي ضيق، لذا يمكن تطبيق تقنيات تنويع الفضاء و/أو التردد للتخفيف من هذه التأثيرات.

تتسبب تأثيرات التطبق الجوي في انحناء مسار الإشارة اللاسلكية نحو الأسفل في الظروف العادية، مما قد يؤدي إلى امتداد كبير للإشارة مع ازدياد انحناء الأرض المكافئ من 6370 كم (3960 ميلًا) إلى حوالي 8500 كم (5300 ميل) (تأثير نصف قطر مكافئ 4/3). وقد تُحدث ظواهر نادرة لتغيرات درجة الحرارة والرطوبة والضغط الجوي مع الارتفاع انحرافات كبيرة وتشوهات في انتشار الإشارة، مما يؤثر على جودة الإرسال. كما يجب مراعاة هطول الأمطار والثلوج الغزيرة، التي تُسبب تلاشي الإشارة، كعامل مُضعف، خاصةً عند الترددات التي تزيد عن 10 جيجاهرتز. تُشير جميع العوامل الضارة المذكورة في هذا القسم، والمعروفة مجتمعةً بفقدان الإشارة ، إلى ضرورة حساب هوامش طاقة مناسبة للحفاظ على تشغيل الرابط لفترة طويلة، مثل النسبة القياسية 99.99% أو 99.999% المستخدمة في خدمات "فئة الناقل" لدى معظم شركات الاتصالات.     

أطول محطة ترحيل راديوية معروفة تعمل بالميكروويف تعبر البحر الأحمر بمسافة 361 كم (224 ميل) بين جبل عربا ( 20°44′47″ شمالاً 36°50′18″ شرقاً / 20.74639° شمالاً 36.83833° شرقاً / 20.74639؛ 36.83833 ، السودان، 2109.8 م (6922 قدم) فوق مستوى سطح البحر) وجبل دكا ( 21°5′36″ شمالاً 40°17′28″ شرقاً / 21.09333° شمالاً 40.29111° شرقاً / 21.09333؛ 40.29111 ، المملكة العربية السعودية، 2650.65 م (8696.4 قدم) فوق مستوى سطح البحر). تم إنشاء هذا الرابط عام 1979 بواسطة شركة تيليترا لنقل 300 قناة هاتفية وإشارة تلفزيونية واحدة، في نطاق التردد 2.4 جيجاهرتز. (مسافة القفزة هي المسافة بين محطتي ميكروويف). [ 2 ]       

تمثل الاعتبارات السابقة المشكلات النموذجية التي تميز وصلات الراديو الأرضية التي تستخدم الموجات الميكروية لما يُسمى بشبكات العمود الفقري: حيث كانت أطوال القفزات التي تتراوح بين بضعة عشرات من الكيلومترات (عادةً من 10 إلى 60 كيلومترًا (من 6.2 إلى 37.3 ميلًا) ) شائعة الاستخدام حتى تسعينيات القرن الماضي. وكانت نطاقات الترددات الأقل من 10 جيجاهرتز، والمعلومات المراد إرسالها، عبارة عن تدفق يحتوي على كتلة ذات سعة ثابتة. وكان الهدف هو توفير التوافر المطلوب للكتلة بأكملها ( التسلسل الهرمي الرقمي شبه المتزامن ، أو التسلسل الهرمي الرقمي المتزامن ). وكان لا بد من مواجهة التلاشي و/أو تعدد المسارات الذي يؤثر على الوصلة لفترات قصيرة خلال اليوم من خلال بنية التنوع. وخلال تسعينيات القرن الماضي، بدأ استخدام وصلات الراديو الميكروية على نطاق واسع للوصلات الحضرية في شبكات الهاتف المحمول . تغيرت متطلبات مسافة الربط لتصبح أقصر (أقل من 10 كيلومترات ، عادةً من 3 إلى 5 كيلومترات ) ، وزادت الترددات لتشمل نطاقات بين 11 و43 جيجاهرتز ، ومؤخرًا حتى 86 جيجاهرتز (النطاق E). علاوة على ذلك، أصبح تخطيط الربط يركز بشكل أكبر على الأمطار الغزيرة وأقل على تعدد المسارات، مما أدى إلى انخفاض استخدام تقنيات التنوع. ومن التغييرات الكبيرة الأخرى التي طرأت خلال العقد الماضي، التطور نحو الإرسال اللاسلكي عبر حزم البيانات . ولذلك، تم اعتماد تدابير مضادة جديدة، مثل التعديل التكيفي .         

تُضبط القدرة المنبعثة لأنظمة الاتصالات الخلوية والميكروويف. تستخدم عمليات الإرسال هذه طاقة منبعثة تتراوح عادةً بين 0.03 و0.30 واط، تُشعّ بواسطة هوائي مكافئ على حزمة ضيقة تتباعد بزاوية بضع درجات (من 1 إلى 3-4). يُنظّم ترتيب قنوات الميكروويف من قِبل الاتحاد الدولي للاتصالات ( ITU-R ) واللوائح المحلية ( ETSI ، FCC ). في العقد الماضي، أصبح الطيف المخصص لكل نطاق ميكروويف مزدحمًا للغاية، مما حفّز استخدام تقنيات لزيادة سعة الإرسال مثل إعادة استخدام التردد، وتعدد الإرسال بتقسيم الاستقطاب ، و XPIC ، وMIMO .

تاريخ

هوائيات وصلة ترحيل الميكروويف التجريبية بتردد 1.7 جيجاهرتز عبر القناة الإنجليزية عام 1931. وُضع هوائي الاستقبال (في الخلفية، على اليمين) خلف هوائي الإرسال لتجنب التداخل.
محطة ترحيل الميكروويف المحمولة التابعة لفيلق الإشارة بالجيش الأمريكي ، 1945. تم تطوير أنظمة ترحيل الميكروويف لأول مرة في الحرب العالمية الثانية من أجل الاتصالات العسكرية الآمنة.

بدأ تاريخ الاتصالات اللاسلكية الترحيلية عام 1898 مع نشر يوهان ماتوش بحثًا في المجلة النمساوية "Zeitschrift für Elektrotechnik". [ 3 ] [ 4 ] إلا أن اقتراحه كان بدائيًا وغير عملي. أُجريت أولى التجارب على محطات إعادة الإرسال اللاسلكية لترحيل الإشارات اللاسلكية عام 1899 على يد إميل غواريني فوريسيو. [ 3 ] ومع ذلك، أثبتت الموجات اللاسلكية منخفضة ومتوسطة التردد، المستخدمة خلال الأربعين عامًا الأولى من عصر الراديو ، قدرتها على قطع مسافات طويلة عبر انتشار الموجات الأرضية والسماوية .

في عام 1931، عرض اتحاد أنجلو-فرنسي برئاسة أندريه سي. كلافير وصلة ترحيل تجريبية تعمل بالموجات الدقيقة عبر القناة الإنجليزية باستخدام أطباق قطرها 3 أمتار . [ 5 ] تم نقل بيانات الهاتف والتلغراف والفاكس عبر حزم ثنائية الاتجاه بتردد 1.7 جيجاهرتز لمسافة 64 كيلومترًا بين دوفر ، المملكة المتحدة، وكاليه ، فرنسا. بلغت الطاقة المشعة، الناتجة عن أنبوب باركهاوزن-كورتس مصغر موجود في بؤرة الطبق، نصف واط. وفي عام 1933، تم إنشاء وصلة عسكرية تعمل بالموجات الدقيقة بين مطاري سانت إنجلفيرت، فرنسا، وليمبن، المملكة المتحدة، بمسافة 56 كيلومترًا ، تبعها في عام 1935 وصلة اتصالات بتردد 300 ميجاهرتز، وهي أول نظام تجاري لترحيل الموجات الدقيقة. [ 6 ]     

ساهم تطوير الرادار خلال الحرب العالمية الثانية في توفير جزء كبير من تكنولوجيا الموجات الدقيقة التي أتاحت إنشاء روابط اتصالات عملية عبر هذه الموجات، ولا سيما مذبذب الكليسترون وتقنيات تصميم الهوائيات المكافئة. وعلى الرغم من عدم شيوع هذه المعلومة، فقد استخدم الجيش البريطاني جهاز اللاسلكي رقم 10 لهذا الغرض خلال الحرب العالمية الثانية. ولم تبدأ الحاجة إلى إعادة الإرسال اللاسلكي فعليًا إلا في أربعينيات القرن العشرين مع استغلال الموجات الدقيقة ، التي تنتقل عبر خط البصر ، وبالتالي كان مداها محدودًا بمسافة انتشار تبلغ حوالي 64 كيلومترًا (40 ميلًا) بسبب الأفق المرئي. 

بعد الحرب، استخدمت شركات الهاتف هذه التقنية لإنشاء شبكات ترحيل لاسلكية واسعة النطاق تعمل بالموجات الدقيقة لنقل المكالمات الهاتفية لمسافات طويلة. خلال خمسينيات القرن الماضي، أنشأت وحدة تابعة لشركة الاتصالات الأمريكية AT&T Long Lines نظامًا عابرًا للقارات من وصلات الترحيل بالموجات الدقيقة في جميع أنحاء الولايات المتحدة، والذي نما ليحمل غالبية حركة الاتصالات الهاتفية لمسافات طويلة في الولايات المتحدة ، بالإضافة إلى إشارات شبكات التلفزيون . [ 7 ] كان الدافع الرئيسي لاستخدام الموجات الدقيقة بدلًا من الكابلات في عام 1946 هو إمكانية تركيب سعة كبيرة بسرعة وبتكلفة أقل. كان من المتوقع آنذاك أن تكون تكاليف التشغيل السنوية للموجات الدقيقة أعلى من تكاليف الكابلات. كان هناك سببان رئيسيان وراء ضرورة إدخال سعة كبيرة فجأة: الطلب المتراكم على خدمة الهاتف لمسافات طويلة، بسبب التوقف خلال سنوات الحرب، ووسيلة الإعلام الجديدة، التلفزيون، الذي احتاج إلى نطاق ترددي أكبر من الراديو. أُطلق على النموذج الأولي اسم TDX وتم اختباره مع اتصال بين مدينة نيويورك وموراي هيل، موقع مختبرات بيل في عام 1946. تم إنشاء نظام TDX بين نيويورك وبوسطن في عام 1947. تم ترقية TDX إلى نظام TD2، الذي استخدم [أنبوب مورتون، 416B ولاحقًا 416C، من إنتاج ويسترن إلكتريك] في أجهزة الإرسال، ثم لاحقًا إلى TD3 الذي استخدم إلكترونيات الحالة الصلبة .

Richtfunkstelle برلين فروناو

كانت وصلات الترحيل بالميكروويف إلى برلين الغربية خلال الحرب الباردة لافتة للنظر ، إذ كان لا بد من بنائها وتشغيلها نظرًا للمسافة الشاسعة بين ألمانيا الغربية وبرلين، والتي كانت على حافة الإمكانيات التقنية. إلى جانب شبكة الهاتف، شملت هذه الوصلات أيضًا توزيع البث التلفزيوني والإذاعي. وتضمن ذلك وصلات من الاستوديوهات إلى أنظمة البث المنتشرة في جميع أنحاء البلاد، وكذلك بين محطات الإذاعة، على سبيل المثال لتبادل البرامج.

استمر استخدام أنظمة الترحيل الميكروويفية العسكرية حتى ستينيات القرن العشرين، حين استُبدلت العديد منها بأنظمة التشتت التروبوسفيري أو أنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية . ومع تأسيس الجناح العسكري لحلف الناتو ، نُقل جزء كبير من هذه المعدات إلى مجموعات الاتصالات. وتألفت أنظمة الاتصالات النموذجية التي استخدمها الناتو خلال تلك الفترة من التقنيات التي طُوّرت لاستخدامها من قِبل شركات الاتصالات الهاتفية في الدول المضيفة. ومن الأمثلة على ذلك  نظام الترحيل الميكروويفي RCA CW-20A بتردد 1-2 جيجاهرتز من الولايات المتحدة الأمريكية، والذي استخدم كابل UHF مرنًا بدلًا من الموجه الموجي الصلب المطلوب لأنظمة الترددات الأعلى، مما جعله مثاليًا للتطبيقات التكتيكية. وكانت وحدة الترحيل الميكروويفي النموذجية أو الشاحنة المتنقلة تحتوي على نظامي راديو (بالإضافة إلى نظام احتياطي) يربطان موقعين ضمن خط رؤية مباشر . وكانت هذه الأجهزة اللاسلكية غالبًا ما تحمل 24 قناة هاتفية بتقنية تعدد الإرسال بتقسيم التردد على حامل الميكروويف (مثل Lenkurt 33C FDM). ويمكن تخصيص أي قناة لحمل ما يصل إلى 18 اتصالًا عبر التلكس . كما استُخدمت أنظمة مماثلة من ألمانيا ودول أعضاء أخرى.

تم بناء شبكات الترحيل بالميكروويف لمسافات طويلة في العديد من البلدان حتى ثمانينيات القرن الماضي، عندما فقدت هذه التقنية حصتها من التشغيل الثابت لصالح تقنيات أحدث مثل كابلات الألياف الضوئية وأقمار الاتصالات ، والتي توفر تكلفة أقل لكل بت.

التجسس باستخدام الميكروويف

خلال الحرب الباردة، أفادت التقارير أن وكالات الاستخبارات الأمريكية، مثل وكالة الأمن القومي (NSA)، تمكنت من اعتراض حركة الموجات الدقيقة السوفيتية باستخدام أقمار صناعية مثل رايولايت/أكواكيد . [ 8 ] يمر جزء كبير من شعاع وصلة الموجات الدقيقة عبر هوائي الاستقبال ويشع باتجاه الأفق، في الفضاء. ومن خلال وضع قمر صناعي متزامن مع الأرض في مسار الشعاع، يمكن استقباله.

مع مطلع القرن الحادي والعشرين، ازداد استخدام أنظمة الترحيل اللاسلكي بالميكروويف في تطبيقات الراديو المحمولة. وتُعدّ هذه التقنية ملائمةً بشكل خاص لهذا التطبيق نظرًا لانخفاض تكاليف التشغيل، وكفاءة البنية التحتية ، وتوفير وصول مباشر للأجهزة لمشغل الراديو المحمول.

وصلة الميكروويف هي نظام اتصالات يستخدم حزمة من الموجات الراديوية ضمن نطاق تردد الميكروويف لنقل الفيديو أو الصوت أو البيانات بين موقعين، قد تكون المسافة بينهما بضعة أقدام أو أمتار فقط، أو عدة أميال أو كيلومترات. وتُستخدم وصلات الميكروويف بشكل شائع من قبل محطات البث التلفزيوني لنقل البرامج عبر البلاد، على سبيل المثال، أو لنقل البث الخارجي إلى الاستوديو.

يمكن تركيب الكاميرات على الوحدات المتنقلة، مما يتيح للكاميرات حرية الحركة دون أسلاك متدلية. وغالبًا ما تُرى هذه الوحدات على خطوط التماس في الملاعب الرياضية مع أنظمة ستيديكام .

  • في الاتصالات بين الأقمار الصناعية والمحطات الأساسية
  • باعتبارها ناقلات أساسية للأنظمة الخلوية
  • في الاتصالات الداخلية قصيرة المدى
  • ربط مقاسم الهاتف البعيدة والإقليمية بالمقاسم الرئيسية الأكبر حجماً دون الحاجة إلى خطوط نحاسية/ألياف ضوئية
  • قياس شدة هطول الأمطار بين موقعين
  • لإعطاء ميزة مالية للمتداولين ذوي التردد العالي في بورصة واحدة من خلال معرفة أسرع بتغيرات الأسعار في بورصة بعيدة [ 10 ].

تشتت التروبوسفير

تقتصر وصلات الترحيل الميكروية الأرضية على مسافة الأفق المرئي، والتي تتراوح بين بضعة عشرات من الأميال أو الكيلومترات تبعًا لارتفاع البرج. أما تقنية التشتت التروبوسفيري (أو "التشتت")، فقد طُوّرت في خمسينيات القرن الماضي لتمكين وصلات اتصالات الميكروويف التي تتجاوز الأفق، لتصل إلى مدى عدة مئات من الكيلومترات. يُشعّ جهاز الإرسال حزمة من الموجات الميكروية في السماء، بزاوية منخفضة فوق الأفق باتجاه جهاز الاستقبال. وعندما تمر الحزمة عبر طبقة التروبوسفير، يتشتت جزء صغير من طاقة الميكروويف عائدًا إلى الأرض بفعل بخار الماء والغبار في الهواء. يلتقط جهاز استقبال حساس يقع خلف الأفق هذه الإشارة المنعكسة. وتعتمد وضوح الإشارة المُتحصّل عليها بهذه الطريقة على الأحوال الجوية وعوامل أخرى، ونتيجة لذلك، ينطوي إنشاء وصلة ترحيل لاسلكية موثوقة تتجاوز الأفق على مستوى عالٍ من الصعوبة التقنية. لذا، لا تُستخدم وصلات التشتت التروبوسفيري إلا في ظروف خاصة لا يُمكن فيها الاعتماد على الأقمار الصناعية وقنوات الاتصال الأخرى بعيدة المدى، كما هو الحال في الاتصالات العسكرية.

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 بوند، نورمان هـ (2008). رجال الأنابيب . روس كوكران. ص  170. ISBN 9-780-9816-9230-2.
  2. ↑ أومبرتو كاسيراغي (21 مايو 2010). "وثيقة تاريخية: وصلة راديوية مرجعية من شركة تيليترا على البحر الأحمر، 360 كم ورقم قياسي عالمي" . تيليترا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2 أكتوبر 2012 - عبر فيسبوك .
  3. 1 2 سليوسار، فاديم. (2015). الهوائيات الأولى لمحطات التقوية (ملف PDF) . المؤتمر الدولي لنظرية وتقنيات الهوائيات، 21-24 أبريل 2015، خاركيف، أوكرانيا. الصفحات 254-255 . 
  4. ^ ماتوش ، ج. (16 يناير 1898). "Telegraphie ohne Draht. Eine Studie" [ تلغراف بدون أسلاك. دراسة ] (PDF) . Zeitschrift für Elektrotechnik (باللغة الألمانية). السادس عشر (3). Elektrotechnischen Vereines في فيينا: 35– 36 – عبر www.slyusar.kiev.ua.
  5. ↑ فري، إي إي (أغسطس 1931). "راديو كشاف مع موجات جديدة بقطر 7 بوصات" (ملف PDF) . أخبار الراديو . المجلد 8، العدد 2. نيويورك: منشورات علوم الراديو. الصفحات 107-109 . تاريخ الاسترجاع: 24 مارس 2015 .   
  6. ↑ "موجات الميكروويف تعبر القناة الإنجليزية" (ملف PDF) . مجلة Short Wave Craft . المجلد 6، العدد 5. نيويورك: شركة Popular Book. سبتمبر 1935. الصفحات 262، 310. تاريخ الاطلاع: 24 مارس 2015 .   
  7. ↑ "هوائيات مغرفة السكر تلتقط الموجات الدقيقة" . مجلة Popular Mechanics . مجلات هيرست. فبراير 1985. ص 87. 
  8. ↑ بامفورد، جيمس ( 2008). مصنع الظلال . دابلداي. ص 176. ISBN  978-0-385-52132-1.
  9. ↑ كينكيد، شيريل-أنيت (مايو 2007). تحليل أطياف الموجات الميكروية التي جمعها جهاز تحديد مواقع الانفجارات الراديوية الشمسية (رسالة ماجستير). دينتون، تكساس: جامعة شمال تكساس . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2 أكتوبر 2012 – عبر المكتبة الرقمية لجامعة شمال تكساس.
  10. 1 2 لافلين، غريغوري؛ أغيري، أنتوني؛ غروندفيست، جوزيف (مايو 2014). "نقل المعلومات بين الأسواق المالية في شيكاغو ونيويورك" . مجلة فايننشال ريفيو . 49 (2): 283-312 . arXiv : 1302.5966 . doi : 10.1111/fire.12036 . ISSN 0732-8516 . 
  • دليل تصميم إرسال موجات الميكروويف ، تريفور مانينغ، دار أرتيك هاوس، 1999