انتشار الموجات الراديوية

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 4 صور
الموسوعة الحرة

انتشار الموجات الراديوية هو سلوك الموجات الراديوية أثناء انتقالها، أو انتشارها ، من نقطة إلى أخرى في الفراغ ، أو في مختلف طبقات الغلاف الجوي . [ 1 ] : 26-1 وباعتبارها شكلاً من أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي ، تتأثر الموجات الراديوية، مثل الموجات الضوئية، بظواهر الانعكاس والانكسار والحيود والامتصاص والاستقطاب والتشتت . [ 2 ] إن فهم تأثيرات الظروف المتغيرة على انتشار الموجات الراديوية له تطبيقات عملية عديدة، بدءًا من اختيار الترددات لاتصالات هواة الراديو ، ومحطات البث الدولية للموجات القصيرة ، وصولاً إلى تصميم أنظمة هواتف محمولة موثوقة ، والملاحة الراديوية ، وتشغيل أنظمة الرادار .

تُستخدم أنواعٌ مختلفة من الانتشار في أنظمة الإرسال اللاسلكي العملية. يُقصد بالانتشار المباشر انتقال الموجات اللاسلكية في خط مستقيم من هوائي الإرسال إلى هوائي الاستقبال. يُستخدم هذا النوع من الإرسال في الاتصالات اللاسلكية متوسطة المدى، مثل الهواتف المحمولة ، والهواتف اللاسلكية ، وأجهزة الاتصال اللاسلكي ، والشبكات اللاسلكية ، وإذاعة FM ، والبث التلفزيوني ، والرادار ، والاتصالات عبر الأقمار الصناعية (مثل التلفزيون الفضائي ). يقتصر مدى الإرسال المباشر على سطح الأرض على المسافة إلى الأفق المرئي، والتي تعتمد على ارتفاع هوائيات الإرسال والاستقبال. ولأن خصائص الغلاف الجوي للأرض غير متجانسة، يجب أن يشمل حساب مسافة "الانتشار المباشر" تأثير الانكسار في الغلاف الجوي، والتوهين عند بعض الترددات بسبب الهطول وبخار الماء. ويمكن زيادة مدى الانتشار المباشر باستخدام عواكس طبيعية أو اصطناعية.

عند الترددات المنخفضة في نطاقات التردد المتوسط ​​(MF ) والمنخفض ( LF ) والمنخفض جدًا (VLF) ، يسمح الانعراج للموجات الراديوية بالانحناء فوق التلال والعوائق الأخرى، والانتشار إلى ما وراء الأفق، متتبعةً تضاريس الأرض. تُسمى هذه الموجات بالموجات السطحية أو موجات الأرض . تستخدم محطات البث الإذاعي AM ومحطات الراديو للهواة موجات الأرض لتغطية مناطق بثها. مع انخفاض التردد، يقل التوهين مع المسافة، لذا يمكن استخدام موجات الأرض ذات التردد المنخفض جدًا (VLF) إلى التردد المنخفض للغاية (ELF) للتواصل عالميًا. تستطيع موجات VLF إلى ELF اختراق مسافات كبيرة عبر الماء والأرض، وتُستخدم هذه الترددات في الاتصالات المتعلقة بالألغام والاتصالات العسكرية مع الغواصات .

في نطاقات الموجات المتوسطة والقصيرة ( نطاقي MF و HF )، يمكن أن تنكسر الموجات الراديوية بفعل طبقة الأيونوسفير ، وهي طبقة من الجسيمات المشحونة ( الأيونات ) تقع في طبقات الجو العليا. هذا يعني أن الموجات الراديوية المتوسطة والقصيرة التي تُرسل بزاوية نحو السماء يمكن أن تنكسر عائدةً إلى الأرض على مسافات شاسعة تتجاوز الأفق، حتى أنها قد تصل إلى مسافات عابرة للقارات. تُعرف هذه الظاهرة باسم انتشار الموجات السماوية . ويستخدمها هواة الراديو للتواصل مع مشغلين في بلدان بعيدة، كما تستخدمها محطات البث الإذاعي للموجات القصيرة للبث الدولي.

بالإضافة إلى ذلك، هناك العديد من آليات انتشار الراديو الأقل شيوعًا، مثل التشتت التروبوسفيري (التشوت التروبوسفيري)، والتوجيه التروبوسفيري (التوجيه) عند ترددات VHF وموجة السماء ذات السقوط العمودي القريب (NVIS) والتي تستخدم عندما تكون اتصالات HF مطلوبة في نطاق بضع مئات من الأميال.

الاعتماد على التردد

تنتقل الموجات الراديوية عبر الغلاف الجوي بترددات مختلفة عن طريق آليات أو أنماط مختلفة: [ 3 ]

الترددات الراديوية وطريقة انتشارها الأساسية
فرقةتكرارالطول الموجيالانتشار عبر
قزمتردد منخفض للغاية3-30 هرتز100,000–10,000  كمموجهة بين الأرض وطبقة D من الغلاف الأيوني.
SLFتردد منخفض للغاية30-300 هرتز10000–1000  كمموجهة بين الأرض والغلاف الأيوني .
ULFتردد منخفض للغاية0.3–3 كيلوهرتز (300–3000 هرتز)  1000-100  كمموجهة بين الأرض والغلاف الأيوني .
VLFتردد منخفض جداً3-30 كيلوهرتز (3000-30000 هرتز)  100–10  كمموجهة بين الأرض والغلاف الأيوني .

الموجات الأرضية .

LFالتردد المنخفض30-300 كيلوهرتز (30000-300000 هرتز)  10-1  كمموجهة بين الأرض والغلاف الأيوني.

الموجات الأرضية .

MFالتردد المتوسط300–3000 كيلوهرتز (300000–3000000 هرتز)  1000–100  مترالموجات الأرضية .

انكسار الأيونوسفير في الطبقتين E و F ليلاً، عندما يضعف امتصاص الطبقة D.

HFالتردد العالي ( الموجة القصيرة )3-30 ميجاهرتز (3,000,000-30,000,000 هرتز)  100–10  مانكسار طبقة E في الغلاف الأيوني.

انكسار الأيونوسفير في الطبقتين F1 و F2 .

VHFتردد عالي جداً30–300 ميجاهرتز (30,000,000– 300,000,000 هرتز)    10–1 مترانتشار الإشارة عبر خط البصر .

انكسار أيوني نادر في طبقة E (E s ) . انكسار أيوني غير شائع في طبقة F2 أثناء نشاط البقع الشمسية العالي حتى 50  ميجاهرتز، ونادرًا ما يصل إلى 80  ميجاهرتز. أحيانًا يحدث توجيه أيوني في طبقة التروبوسفير أو تشتت النيازك.

UHFتردد فائق العلو300–3000 ميجاهرتز (300,000,000– 3,000,000,000 هرتز)    100-10  سمالانتشار عبر خط البصر . أحياناً عبر قنوات التروبوسفير .
SHFتردد فائق العلو3-30 جيجاهرتز (3,000,000,000– 30,000,000,000 هرتز)   10-1  سمالانتشار عبر خط البصر . أحياناً يتشتت بفعل المطر .
الاتحاد الأوروبي لكرة اليدتردد عالٍ للغاية30–300 جيجاهرتز (30,000,000,000– 300,000,000,000 هرتز)    10-1  ممانتشار الموجات في خط البصر ، محدود بسبب امتصاص الغلاف الجوي إلى بضعة كيلومترات (أميال).
THFتردد عالٍ للغاية0.3–3 تيراهيرتز (300,000,000,000– 3,000,000,000,000 هرتز)    1-0.1  ممانتشار الإشارة عبر خط البصر ، محدود بسبب امتصاص الغلاف الجوي إلى بضعة أمتار. [ 4 ] [ 5 ]
محضر الشرطةضوء الأشعة تحت الحمراء البعيدة (يتداخل مع موجات الراديو)0.3–20 تيراهيرتز (300,000,000,000– 20,000,000,000,000 هرتز)    1000–150  ميكرومتر [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]انتشار الموجات في خط البصر ، والذي يحده في الغالب امتصاص الغلاف الجوي إلى بضعة أمتار. [ 6 ] [ 8 ]

انتشار في الفضاء الحر

في الفضاء الحر ، تخضع جميع الموجات الكهرومغناطيسية (الراديو، الضوء، الأشعة السينية، إلخ) لقانون التربيع العكسي الذي ينص على أن كثافة القدرةρ{\displaystyle \rho \,}تتناسب سرعة الموجة الكهرومغناطيسية عكسياً مع مربع المسافة.ر{\displaystyle r\,}من مصدر نقطي [ 1 ] : 26-19 أو:

ρ∝1ر2 .{\displaystyle \rho \propto {\frac {1}{r^{2}}}~.}

في نطاقات الاتصال المعتادة من جهاز الإرسال، يمكن عادةً تقريب هوائي الإرسال بمصدر نقطي. مضاعفة المسافة بين جهاز الاستقبال وجهاز الإرسال تعني أن كثافة طاقة الموجة المشعة في ذلك الموقع الجديد تنخفض إلى ربع قيمتها السابقة.

تتناسب كثافة الطاقة لكل وحدة مساحة طرديًا مع حاصل ضرب شدة المجالين الكهربائي والمغناطيسي. وبالتالي، فإن مضاعفة مسافة مسار الانتشار من جهاز الإرسال يقلل شدة كل من هذين المجالين المستقبلين في مسار الفضاء الحر بمقدار النصف.

تنتقل الموجات الراديوية في الفراغ بسرعة الضوء . الغلاف الجوي للأرض رقيق بما يكفي بحيث تنتقل الموجات الراديوية فيه بسرعة قريبة جدًا من سرعة الضوء، ولكن الاختلافات في الكثافة ودرجة الحرارة يمكن أن تسبب انكسارًا طفيفًا (انحناءً) للموجات على مسافات.

الأوضاع المباشرة (خط البصر)

يشير مصطلح "خط البصر" إلى الموجات الراديوية التي تنتقل مباشرةً في خط مستقيم من هوائي الإرسال إلى هوائي الاستقبال، ويُطلق عليه أيضًا "الموجة المباشرة". ولا يتطلب هذا النوع من الانتشار بالضرورة مسار رؤية واضحًا؛ ففي الترددات المنخفضة، يمكن للموجات الراديوية اختراق المباني والنباتات وغيرها من العوائق. يُعد هذا النمط الأكثر شيوعًا لانتشار الموجات الراديوية في نطاق الترددات العالية جدًا (VHF) وما فوقها، والنمط الوحيد الممكن في نطاق ترددات الميكروويف وما فوقها. على سطح الأرض، يقتصر انتشار الموجات الراديوية في خط البصر على مدى الأفق المرئي إلى حوالي 64 كيلومترًا (40 ميلًا) . هذه هي الطريقة المستخدمة في الهواتف المحمولة ، والهواتف اللاسلكية ، وأجهزة الاتصال اللاسلكي ، والشبكات اللاسلكية ، ووصلات الترحيل الراديوي بالميكروويف من نقطة إلى نقطة ، وبث الإذاعة والتلفزيون ، والرادار . أما الاتصالات عبر الأقمار الصناعية فتستخدم مسارات أطول لخط البصر؛ فعلى سبيل المثال، تستقبل أطباق استقبال الأقمار الصناعية المنزلية إشارات من أقمار الاتصالات التي ترتفع 35,000 كيلومتر (22,000 ميل) فوق سطح الأرض، ويمكن للمحطات الأرضية التواصل مع المركبات الفضائية التي تبعد مليارات الكيلومترات عن الأرض.  

تُعدّ تأثيرات انعكاس مستوى الأرض عاملاً مهماً في انتشار موجات VHF عبر خط البصر. غالباً ما يؤدي التداخل بين شعاع خط البصر المباشر والشعاع المنعكس من الأرض إلى قانون فعال يتناسب عكسياً مع القوة الرابعة ( 1 / المسافة⁴ ) للإشعاع المحدود بمستوى الأرض.

الأنماط السطحية (الموجة الأرضية)

انتشار الموجات الأرضية
انتشار الموجات الأرضية

يمكن أن تنتقل الموجات الراديوية ذات التردد المنخفض (بين 30 و 3000  كيلو هرتز) والمستقطبة عموديًا كموجات سطحية تتبع محيط الأرض؛ وهذا ما يسمى انتشار الموجات الأرضية .

في هذا النمط، تنتشر الموجات الراديوية بالتفاعل مع سطح الأرض الموصل. تلتصق الموجة بالسطح، وبالتالي تتبع انحناء الأرض، مما يسمح للموجات الأرضية بالانتقال فوق الجبال وما وراء الأفق. تنتشر الموجات الأرضية باستقطاب رأسي، لذا يلزم استخدام هوائيات رأسية ( أحادية القطب ). ولأن الأرض ليست موصلاً كهربائياً مثالياً، تضعف الموجات الأرضية أثناء انتقالها على سطحها. يتناسب التضاؤل ​​طردياً مع التردد، لذا تُعد الموجات الأرضية النمط الرئيسي للانتشار عند الترددات المنخفضة، في نطاقات التردد المتوسط ​​(MF ) والمنخفض (LF) والمنخفض جداً (VLF) . تستخدم محطات البث الإذاعي الموجات الأرضية في نطاقي التردد المتوسط ​​والمنخفض، وكذلك في إشارات التوقيت وأنظمة الملاحة الراديوية .

عند ترددات أقل، في نطاقات الترددات المنخفضة جدًا إلى المنخفضة للغاية ، تسمح آلية توجيه الموجات بين الأرض والغلاف الأيوني بنقل البيانات لمسافات أطول. تُستخدم هذه الترددات للاتصالات العسكرية الآمنة . كما أنها قادرة على اختراق أعماق كبيرة في مياه البحر، ولذا تُستخدم للاتصالات العسكرية أحادية الاتجاه مع الغواصات الغاطسة.

استخدمت الاتصالات اللاسلكية بعيدة المدى المبكرة ( التلغراف اللاسلكي ) قبل منتصف عشرينيات القرن العشرين ترددات منخفضة في نطاقات الموجات الطويلة ، واعتمدت حصراً على انتشار الموجات الأرضية.  واعتُبرت الترددات التي تزيد عن 3 ميجاهرتز غير مجدية، ووُضعت لهواة اللاسلكي . ومع اكتشاف آلية انعكاس الأيونوسفير أو الموجات السماوية حوالي عام 1920 ، أصبحت ترددات الموجات المتوسطة والقصيرة مفيدة للاتصالات بعيدة المدى، ووُضعت للمستخدمين التجاريين والعسكريين . [ 9 ]

أوضاع غير قائمة على خط الرؤية

يحدث انتشار الموجات الراديوية خارج خط الرؤية المباشر (NLOS) خارج خط الرؤية المباشر (LOS) المعتاد بين المرسل والمستقبل، كما هو الحال في انعكاسات الأرض . وتشير ظروف خط الرؤية القريب (NLOS) أيضًا إلى وجود عائق جزئي بسبب جسم مادي في منطقة فريسنل الداخلية .

تشمل العوائق الشائعة التي تُسبب انتشار الإشارات اللاسلكية خارج نطاق الرؤية المباشرة المباني والأشجار والتلال والجبال، وفي بعض الحالات خطوط نقل الطاقة الكهربائية ذات الجهد العالي . تعكس بعض هذه العوائق ترددات لاسلكية معينة، بينما يمتص بعضها الآخر الإشارات أو يشوهها؛ ولكن في كلتا الحالتين، فإنها تحد من استخدام أنواع عديدة من الإرسال اللاسلكي، خاصةً عند انخفاض مستوى الطاقة المتاحة.

يؤدي انخفاض مستوى الطاقة في جهاز الاستقبال إلى تقليل فرص استقبال الإشارة بنجاح. ويمكن أن ينتج هذا الانخفاض عن ثلاثة أسباب رئيسية على الأقل: انخفاض مستوى الإرسال، كما هو الحال في شبكات الواي فاي ؛ بُعد جهاز الإرسال، كما هو الحال في شبكات الجيل الثالث أو التلفزيون ؛ ووجود عائق بين جهاز الإرسال وجهاز الاستقبال، مما يحول دون وجود مسار واضح.

يؤدي عدم وجود خط رؤية مباشر إلى تقليل القدرة المستقبلة الفعالة. يمكن عادةً التعامل مع وجود خط رؤية مباشر باستخدام هوائيات أفضل، ولكن عدم وجود خط رؤية مباشر يتطلب عادةً مسارات بديلة أو طرق انتشار متعددة المسارات.

أصبح تحقيق شبكات فعّالة بدون خط رؤية مباشر (NLOS) أحد أهمّ التحديات في شبكات الحاسوب الحديثة. حاليًا، الطريقة الأكثر شيوعًا للتعامل مع ظروف NLOS في الشبكات اللاسلكية هي ببساطة تجاوز هذه الظروف بوضع نقاط تقوية في مواقع إضافية، لإرسال محتوى الإرسال اللاسلكي حول العوائق. تستخدم بعض أنظمة الإرسال المتقدمة بتقنية NLOS انتشار الإشارة متعدد المسارات ، حيث ترتد الإشارة اللاسلكية عن الأجسام القريبة للوصول إلى جهاز الاستقبال.

يُستخدم مصطلح "غير خط البصر" (NLOS) غالبًا في الاتصالات اللاسلكية لوصف قناة أو رابط لاسلكي لا يوجد فيه خط رؤية مرئي (LOS) بين هوائي الإرسال وهوائي الاستقبال . في هذا السياق، يُؤخذ خط الرؤية المرئي (LOS ) في الاعتبار.

  • إما كخط مستقيم خالٍ من أي شكل من أشكال العوائق البصرية، حتى لو كان في الواقع بعيدًا جدًا بحيث لا يمكن رؤيته بالعين البشرية المجردة
  • باعتبارها خط رؤية افتراضي، أي كخط مستقيم يمر عبر مادة تحجب الرؤية، مما يترك مجالاً كافياً لانتقال الموجات الراديوية ليتم اكتشافها

هناك العديد من الخصائص الكهربائية لوسائط الإرسال التي تؤثر على انتشار الموجات الراديوية وبالتالي على جودة تشغيل قناة الراديو، إن أمكن ذلك على الإطلاق، عبر مسار NLOS.

أصبح اختصار NLOS أكثر شيوعًا في سياق الشبكات المحلية اللاسلكية (WLANs) وشبكات المناطق الحضرية اللاسلكية مثل WiMAX، نظرًا لقدرة هذه الروابط على توفير مستوى معقول من تغطية NLOS، مما يُحسّن بشكل كبير من قابليتها للتسويق وتعدد استخداماتها في البيئات الحضرية النموذجية حيث تُستخدم بكثرة. مع ذلك، يشمل NLOS العديد من المجموعات الفرعية الأخرى للاتصالات اللاسلكية.

قد يتراوح تأثير العوائق البصرية على وصلة غير مباشرة (NLOS) بين تأثير ضئيل وانعدام تام للإشارة. على سبيل المثال، في حالة وجود خط رؤية مباشر (LOS) بين هوائي بث تلفزيوني وهوائي استقبال مثبت على سطح مبنى، إذا مرت سحابة بين الهوائيين، فقد تصبح الوصلة غير مباشرة (NLOS)، لكن جودة القناة اللاسلكية قد لا تتأثر عمليًا. أما إذا شُيّد مبنى كبير في مسار الإشارة، مما يجعلها غير مباشرة (NLOS)، فقد يصبح استقبال الإشارة مستحيلاً.

يُستخدم مصطلح " خارج نطاق الرؤية المباشرة " (BLOS) في المجال العسكري لوصف قدرات الاتصالات اللاسلكية التي تربط الأفراد أو الأنظمة البعيدة جدًا أو المحجوبة تمامًا بالتضاريس بحيث يتعذر الاتصال عبر نطاق الرؤية المباشرة. وتعتمد هذه الأجهزة اللاسلكية على أجهزة إعادة الإرسال النشطة ، وانتشار الموجات الأرضية ، ووصلات التشتت التروبوسفيرية ، وانتشار الموجات الأيونوسفيرية لتوسيع نطاق الاتصالات من بضعة كيلومترات إلى بضعة آلاف من الكيلومترات.

قياس انتشار الترددات العالية

يمكن محاكاة ظروف انتشار الموجات عالية التردد باستخدام نماذج انتشار الموجات الراديوية ، مثل برنامج تحليل تغطية صوت أمريكا ، كما يمكن إجراء قياسات آنية باستخدام أجهزة إرسال الترددات المتغيرة . بالنسبة لهواة الراديو، يوفر نمط WSPR خرائط لظروف الانتشار الآنية بين شبكة من أجهزة الإرسال والاستقبال. [ 10 ] حتى بدون منارات خاصة، يمكن قياس ظروف الانتشار الآنية: إذ تقوم شبكة عالمية من أجهزة الاستقبال بفك تشفير إشارات شفرة مورس على ترددات راديو الهواة في الوقت الفعلي، وتوفر وظائف بحث متطورة وخرائط انتشار لكل محطة يتم استقبالها. [ 11 ]

التأثيرات العملية

يمكن للشخص العادي أن يلاحظ آثار التغيرات في انتشار الموجات الراديوية بعدة طرق.

في البث الإذاعي بتقنية AM ، تُؤدي التغيرات الأيونوسفيرية الكبيرة التي تحدث ليلاً في نطاق الموجات المتوسطة [ 12 ] إلى نظام ترخيص بث فريد في الولايات المتحدة، حيث تختلف مستويات طاقة الإرسال وأنماط توجيه الهوائيات اختلافًا جذريًا للتعامل مع انتشار الموجات السماوية ليلاً. يُسمح لعدد قليل جدًا من المحطات بالبث دون تعديلات خلال ساعات الليل، وعادةً ما تقتصر هذه المحطات على تلك التي تبث على قنوات واضحة في أمريكا الشمالية . [ 13 ] ولا تملك العديد من المحطات أي ترخيص للبث خارج ساعات النهار.

بالنسبة للبث الإذاعي بتقنية FM ( ومحطات التلفزيون القليلة المتبقية ذات النطاق المنخفض )، يُعدّ الطقس السبب الرئيسي لتغيرات انتشار موجات VHF، إلى جانب بعض التغيرات اليومية عندما تكون السماء صافية في معظمها . [ 14 ] وتكون هذه التغيرات أكثر وضوحًا خلال ظاهرة الانقلاب الحراري، كما هو الحال في ساعات الليل المتأخرة وساعات الصباح الباكر عندما يكون الجو صافيًا، مما يسمح للأرض والهواء المحيط بها بالتبريد بسرعة أكبر. وهذا لا يتسبب فقط في تكوّن الندى أو الصقيع أو الضباب ، بل يتسبب أيضًا في "سحب" طفيف على الجزء السفلي من الموجات الراديوية، مما يؤدي إلى انحناء الإشارات لأسفل بحيث يمكنها أن تتبع انحناء الأرض فوق الأفق الراديوي المعتاد. والنتيجة عادةً هي سماع عدة محطات من سوق إعلامي آخر - عادةً ما يكون سوقًا مجاورًا، ولكن في بعض الأحيان من أسواق تبعد بضع مئات من الكيلومترات. كما أن العواصف الجليدية هي أيضًا نتيجة للانقلاب الحراري، ولكنها عادةً ما تتسبب في انتشار أكثر تشتتًا في جميع الاتجاهات، مما يؤدي بشكل رئيسي إلى التداخل، غالبًا بين محطات الراديو الخاصة بالأحوال الجوية . في أواخر الربيع وأوائل الصيف، يمكن لمجموعة من العوامل الجوية الأخرى أن تتسبب أحيانًا في حدوث انقطاعات توجه إشارات عالية الطاقة إلى أماكن  تبعد أكثر من 1000 كيلومتر (600 ميل).

تتأثر الإشارات غير المذاعة أيضًا. تقع إشارات الهواتف المحمولة ضمن نطاق الترددات العالية جدًا (UHF)، من 700 إلى أكثر من 2600  ميجاهرتز، وهو نطاق يجعلها أكثر عرضة لتغيرات الانتشار الناتجة عن الأحوال الجوية. في المناطق الحضرية (وإلى حد ما الضواحي ) ذات الكثافة السكانية العالية ، يُعوض هذا جزئيًا باستخدام خلايا أصغر حجمًا، تستخدم طاقة إشعاعية فعالة أقل وزاوية ميل للشعاع لتقليل التداخل، وبالتالي زيادة إعادة استخدام التردد وسعة المستخدم. مع ذلك، ولأن هذا لن يكون مجديًا اقتصاديًا في المناطق الريفية ، فإن هذه الخلايا أكبر حجمًا، وبالتالي من المرجح أن تُسبب تداخلًا على مسافات أطول عندما تسمح ظروف الانتشار بذلك.

على الرغم من أن هذا الأمر يكون شفافًا للمستخدم بشكل عام بفضل طريقة تعامل شبكات الهاتف المحمول مع عمليات نقل البيانات بين الخلايا ، إلا أنه عند وجود إشارات عابرة للحدود ، قد تُفرض رسوم غير متوقعة للتجوال الدولي حتى لو لم يغادر المستخدم البلاد على الإطلاق. يحدث هذا غالبًا بين جنوب سان دييغو وشمال تيخوانا عند الطرف الغربي للحدود الأمريكية المكسيكية ، وبين شرق ديترويت وغرب وندسور على طول الحدود الأمريكية الكندية . نظرًا لأن الإشارات تنتقل دون عوائق فوق مسطح مائي أكبر بكثير من نهر ديترويت ، ولأن انخفاض درجة حرارة المياه يؤدي أيضًا إلى حدوث انعكاسات حرارية في الهواء السطحي، فإن هذا "التجوال الهامشي" يحدث أحيانًا عبر البحيرات العظمى ، وبين جزر البحر الكاريبي . يمكن للإشارات أن تنتقل من جمهورية الدومينيكان إلى سفح جبل في بورتوريكو والعكس، أو بين جزر العذراء الأمريكية والبريطانية ، وغيرها. في حين أن أنظمة فوترة شركات الهاتف المحمول غالبًا ما تزيل التجوال العابر للحدود غير المقصود تلقائيًا ، فإن التجوال بين الجزر لا يُزال عادةً.

النماذج التجريبية

نموذج انتشار الموجات الراديوية ، المعروف أيضًا بنموذج انتشار الموجات الراديوية أو نموذج انتشار الترددات الراديوية ، هو صياغة رياضية تجريبية لوصف انتشار الموجات الراديوية كدالة للتردد والمسافة وظروف أخرى. عادةً ما يُطوَّر نموذج واحد للتنبؤ بسلوك الانتشار لجميع الروابط المتشابهة في ظل قيود مماثلة. صُمِّمت هذه النماذج بهدف وضع إطار رسمي لكيفية انتشار الموجات الراديوية من مكان إلى آخر، وهي تتنبأ عادةً بفقدان الإشارة على طول الرابط أو منطقة التغطية الفعالة لجهاز الإرسال .

قام مخترع الاتصالات اللاسلكية، غولييلمو ماركوني ، قبل عام 1900 بصياغة أول قاعدة تجريبية بدائية لانتشار الموجات الراديوية: حيث تتناسب مسافة الإرسال القصوى مع مربع ارتفاع الهوائي.

بما أن فقدان المسار الذي يتم مواجهته على طول أي وصلة راديوية يمثل العامل المهيمن في تحديد خصائص انتشار الإشارة لهذه الوصلة، فإن نماذج انتشار الراديو تركز عادةً على تحقيق فقدان المسار مع المهمة المساعدة المتمثلة في التنبؤ بمنطقة التغطية لجهاز الإرسال أو نمذجة توزيع الإشارات على مناطق مختلفة.

نظراً لأن كل وصلة اتصالات فردية تواجه تضاريس ومسارات وعوائق وظروف جوية وظواهر أخرى مختلفة، فإنه من غير العملي صياغة الخسارة الدقيقة لجميع أنظمة الاتصالات في معادلة رياضية واحدة. ونتيجة لذلك، توجد نماذج مختلفة لأنواع مختلفة من وصلات الراديو في ظل ظروف مختلفة. وتعتمد هذه النماذج على حساب متوسط ​​خسارة المسار لوصلة ما باحتمالية معينة لحدوث الظروف المدروسة.

تعتمد نماذج انتشار الموجات الراديوية على بيانات تجريبية، أي أنها تُطوَّر بناءً على مجموعات بيانات ضخمة تُجمع لسيناريو محدد. ويجب أن تكون مجموعة البيانات كبيرة بما يكفي لتوفير نطاق واسع لجميع أنواع الحالات التي قد تحدث في ذلك السيناريو. وكما هو الحال في جميع النماذج التجريبية، لا تُحدد نماذج انتشار الموجات الراديوية السلوك الدقيق للرابط، بل تتنبأ بالسلوك الأكثر ترجيحًا الذي قد يُظهره الرابط في ظل الظروف المحددة.

تم تطوير نماذج مختلفة لتلبية احتياجات محاكاة سلوك الانتشار في ظروف مختلفة. تشمل أنواع نماذج انتشار الموجات الراديوية ما يلي:

نماذج لتوهين الفضاء الحر
نماذج لتخفيف الضوضاء الخارجية
نماذج لتخفيف الضوضاء الداخلية

انظر أيضاً

الحواشي

  1. ↑ الاتصالات عبر الموجات السماوية متغيرة: فهي تعتمد على ظروف طبقة الأيونوسفير . وتكون الاتصالات عبر الموجات القصيرة لمسافات طويلة أكثر موثوقية ليلاً وخلال فصل الشتاء. منذ ظهور أقمار الاتصالات الصناعية في ستينيات القرن الماضي، أصبحت العديد من احتياجات الاتصالات بعيدة المدى التي كانت تعتمد سابقاً على الموجات السماوية تستخدم الآن الأقمار الصناعية والكابلات المغمورة ، لتجنب الاعتماد على الأداء غير المنتظم للاتصالات عبر الموجات السماوية.
  2. ↑ تعمل الشبكات الخلوية حتى بدون خط رؤية واضح واحد عن طريق نقل الإشارات على طول مسارات متعددة لخط الرؤية من خلال أبراج الخلايا.

مراجع

  1. 1 2 ويستمان، إتش بي؛ وآخرون ، المحررون. (1968). بيانات مرجعية لمهندسي الراديو ( الطبعة الخامسة). هوارد دبليو سامز وشركاه. ISBN   0-672-20678-1. إل سي سي إن 43-14665 . 
  2. ↑ باريس، ديمتريوس ت. وهيرد، ف. كينيث (1969). النظرية الكهرومغناطيسية الأساسية . نيويورك، نيويورك: ماكجرو هيل. الفصل 8. ISBN  0-07-048470-8.
  3. ↑ سيبولد، جون س. (2005). مقدمة في انتشار الترددات الراديوية . جون وايلي وأولاده. الصفحات 3-10 . ISBN  0471743682.
  4. ↑ كوتا، جان لويس؛ غاريه، فريدريك؛ والاس، فنسنت ب. (2018). مبادئ مطيافية تيراهيرتز في المجال الزمني: كتاب تمهيدي . بوكا راتون، فلوريدا: مطبعة سي آر سي. ص 18. ISBN  9781351356367.
  5. ↑ سيجل، بيتر (2002). "دراسة طاقة الكون" . الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء (nasa.gov) . مواد تعليمية. مؤرشف من الأصل في 20 يونيو 2021. تم الاطلاع عليه في 19 مايو 2021 .
  6. 1 2 بيرنز، جيمس (2009). الكشف عن الذخائر غير المنفجرة والتخفيف من آثارها . سبرينغر. ص 21-22 . ISBN  978-1-4020-9252-7.
  7. ↑ غلاغوليفا-أركادييفا، أ. (1924). "موجات كهرومغناطيسية قصيرة يصل طول موجتها إلى 82 ميكرون" . مجلة نيتشر . 2844 (113). doi : 10.1038/113640a0 . 
  8. 1 2 "الأشعة تحت الحمراء القريبة والمتوسطة والبعيدة" . مركز معالجة وتحليل الأشعة تحت الحمراء في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 يناير 2013 .{{cite web}}: CS1 maint: deprecated archiveal service ( link )
  9. ↑ دي سوتو، كلينتون ب. (1936). 200 متر وما دون - قصة هواية الراديو . نيوينغتون، كونيتيكت: الرابطة الأمريكية لهواة الراديو . الصفحات 132-146 . ISBN   0-87259-001-1.{{cite book}}عدم توافق رقم ISBN / التاريخ ( مساعدة )
  10. ↑ "ظروف انتشار WSPR" . wsprnet.org (خريطة) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 ديسمبر 2020 .
  11. ↑ "شبكة من أجهزة فك تشفير إشارات CW للتحليل في الوقت الحقيقي" . شبكة المنارات العكسية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 ديسمبر 2020 .
  12. ↑ "مقدمة في انتشار موجات الراديو عالية التردد" (ملف PDF) . Sws.bom.gov.au. صفحة 22. تاريخ الاطلاع: 27 مايو 2026 . 
  13. ↑ لماذا يتعين على محطات AM خفض الطاقة، أو تغيير عملياتها، أو التوقف عن البث ليلاً (تقرير). لجنة الاتصالات الفيدرالية الأمريكية. 11 ديسمبر 2015. مؤرشف من الأصل في 28 أبريل 2020. تم الاطلاع عليه في 11 فبراير 2017 .
  14. ↑ "انتشار الموجات في نطاقي VHF/UHF" . rsgb.org . جمعية الراديو في بريطانيا العظمى . تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 فبراير 2017 .

للمزيد من القراءة

  • بويثايس، لوسيان (1987). انتشار الموجات الراديوية . نيويورك، نيويورك: شركة ماكجرو هيل للنشر. ISBN 0-07-006433-4.
  • راور، كارل (1993). انتشار الموجات في الغلاف الأيوني . دوردريخت، هولندا: كلوير أكاديميك للنشر. ISBN 0-7923-0775-5.
  • بوكوك، إميل (2010). "انتشار الإشارات اللاسلكية". في: سيلفر، هـ. وارد وويلسون، مارك ج. (محرران). دليل الرابطة الأمريكية لهواة اللاسلكي للاتصالات اللاسلكية (  الطبعة 88). نيوينغتون، كونيتيكت: الرابطة الأمريكية لهواة اللاسلكي. الفصل  19. ISBN 978-0-87259-095-3.
  • بلاناروفيتش، يوري (VE3BMV، K3BU) (يونيو 1980). "انتشار الموجات الكهرومغناطيسية بالتوصيل" . مجلة CQ . ص  44. مؤرشف من الأصل في 4 ديسمبر 2021. تم الاطلاع عليه في 13 يناير 2015 .{{cite magazine}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط ) صيانة CS1: أسماء رقمية: قائمة المؤلفين ( رابط )
  • قاسمي، عبد الله؛ عابدي، علي؛ وقاسمي، فرشيد (2016). هندسة الانتشار في الاتصالات اللاسلكية (  الطبعة الثانية). رقم ISBN 978-3-319-32783-9.