التداخل الكهرومغناطيسي

الموسوعة الحرة

تم تسجيل مناقشة مجلس النواب الأمريكي في 8 أكتوبر 2002، والتي انقطعت وتشوهت بسبب التداخل الكهرومغناطيسي الناتج عن توهج شمسي في حوالي الساعة 2:30  مساءً. [ 1 ]
التداخل الكهرومغناطيسي في إشارة التلفزيون التناظري

التداخل الكهرومغناطيسي ( EMI )، ويُسمى أيضًا تداخل الترددات الراديوية ( RFI ) عند استخدامه في نطاق الترددات الراديوية ، هو اضطراب ناتج عن مصدر خارجي يؤثر على الدائرة الكهربائية عن طريق الحث الكهرومغناطيسي أو الاقتران الكهروستاتيكي أو التوصيل. [ 2 ] قد يؤدي هذا الاضطراب إلى تدهور أداء الدائرة أو حتى توقفها عن العمل. في حالة مسار البيانات، تتراوح هذه التأثيرات من زيادة معدل الخطأ إلى فقدان البيانات بالكامل. [ 3 ]

تُنتج المصادر البشرية والطبيعية على حد سواء تيارات وفولتيات كهربائية متغيرة قد تُسبب تداخلًا كهرومغناطيسيًا، مثل أنظمة الإشعال ، وشبكات الهواتف المحمولة، والبرق ، والتوهجات الشمسية ، والشفق القطبي (الأضواء الشمالية/الجنوبية). يؤثر التداخل الكهرومغناطيسي بشكل متكرر على أجهزة الراديو AM ، كما قد يؤثر على الهواتف المحمولة ، وأجهزة الراديو FM ، وأجهزة التلفزيون ، بالإضافة إلى عمليات الرصد في علم الفلك الراديوي وعلوم الغلاف الجوي .

يمكن استخدام التداخل الكهرومغناطيسي عمداً للتشويش على الراديو ، كما هو الحال في الحرب الإلكترونية .

 رصد رادار دوبلر للأرصاد الجوية تداخلاً ناتجاً عن شبكة واي فاي بتردد 5 جيجاهرتز

تاريخ

منذ الأيام الأولى للاتصالات اللاسلكية، تم الشعور بالآثار السلبية للتداخل الناتج عن عمليات الإرسال المتعمدة وغير المتعمدة، وأصبحت الحاجة إلى إدارة طيف الترددات الراديوية واضحة. [ 4 ]

في عام 1933، أوصى اجتماع اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) في باريس بتشكيل اللجنة الدولية الخاصة المعنية بالتداخل اللاسلكي ( CISPR ) لمعالجة مشكلة التداخل الكهرومغناطيسي الناشئة. وقد أصدرت اللجنة لاحقًا منشورات فنية تغطي تقنيات القياس والاختبار، وأوصت بحدود للانبعاثات والمناعة. وقد تطورت هذه المنشورات على مر العقود، وتشكل أساسًا للكثير من لوائح التوافق الكهرومغناطيسي في العالم اليوم. [ 5 ]

في عام 1979، فرضت لجنة الاتصالات الفيدرالية الأمريكية قيودًا قانونية على الانبعاثات الكهرومغناطيسية من جميع الأجهزة الرقمية، وذلك استجابةً لتزايد عدد الأنظمة الرقمية التي كانت تتداخل مع الاتصالات السلكية واللاسلكية. واستندت أساليب الاختبار والحدود إلى منشورات CISPR، على الرغم من أن حدودًا مماثلة كانت مطبقة بالفعل في أجزاء من أوروبا. [ 6 ]

في منتصف ثمانينيات القرن الماضي، اعتمدت الدول الأعضاء في الاتحاد الأوروبي عدداً من التوجيهات ذات "النهج الجديد" بهدف توحيد المتطلبات الفنية للمنتجات حتى لا تُشكل عائقاً أمام التجارة داخل الاتحاد الأوروبي. وكان من بين هذه التوجيهات توجيه التوافق الكهرومغناطيسي (89/336/EC) [ 7 ] ، الذي ينطبق على جميع المعدات المطروحة في السوق أو المستخدمة. ويشمل نطاقه جميع الأجهزة "التي يُحتمل أن تُسبب اضطراباً كهرومغناطيسياً أو التي يُحتمل أن يتأثر أداؤها بهذا الاضطراب". [ 6 ]

كانت هذه المرة الأولى التي يُفرض فيها شرط قانوني بشأن المناعة، وكذلك الانبعاثات، على الأجهزة المخصصة للاستخدام العام. ورغم أن بعض المنتجات قد تتطلب تكاليف إضافية لتوفير مستوى معروف من المناعة، إلا أن ذلك يُحسّن من جودتها المتصورة، إذ يُتيح لها التعايش مع الأجهزة في بيئة الكهرومغناطيسية النشطة في العصر الحديث، مع تقليل المشاكل. [ 6 ]

تفرض العديد من الدول الآن متطلبات مماثلة على المنتجات لتلبية مستوى معين من تنظيم التوافق الكهرومغناطيسي (EMC). [ 6 ]

الأنواع

ينقسم التداخل الكهرومغناطيسي إلى عدة فئات وفقًا لخصائص المصدر والإشارة.

يمكن أن يكون أصل التداخل، والذي يُطلق عليه غالبًا اسم "الضوضاء" في هذا السياق، من صنع الإنسان (اصطناعي) أو طبيعي.

ينشأ التداخل المستمر، أو تداخل الموجة المستمرة (CW)، عندما يُصدر المصدر موجات بشكل مستمر ضمن نطاق ترددي محدد. يُقسم هذا النوع بطبيعته إلى فئات فرعية وفقًا لنطاق التردد، ويُشار إليه أحيانًا باسم "من التيار المستمر إلى ضوء النهار". ومن التصنيفات الشائعة تصنيفه إلى نطاق ضيق ونطاق عريض، وذلك بحسب مدى اتساع نطاق التردد.

  • الترددات الصوتية، من الترددات المنخفضة جدًا وحتى حوالي 20 كيلوهرتز. قد تُصنف  الترددات التي تصل إلى 100 كيلوهرتز أحيانًا على أنها ترددات صوتية. تشمل المصادر ما يلي: 
    • طنين التيار الكهربائي ناتج عن: وحدات إمداد الطاقة، وأسلاك إمداد الطاقة القريبة، وخطوط النقل، والمحطات الفرعية.
    • معدات معالجة الصوت، مثل مضخمات الطاقة الصوتية ومكبرات الصوت .
    • إزالة التضمين لموجة حاملة عالية التردد مثل إرسال راديو FM .
  • تداخل الترددات الراديوية (RFI)، الذي يتراوح عادةً من 20  كيلوهرتز إلى حد أقصى يزداد باستمرار مع تطور التكنولوجيا. تشمل مصادره ما يلي:
  • قد ينتشر التشويش واسع النطاق عبر أجزاء من نطاق الترددات أو كليهما، دون أن يبرز تردد معين. وتشمل مصادره ما يلي:

تنشأ النبضة الكهرومغناطيسية (EMP)، والتي تُسمى أحيانًا اضطرابًا عابرًا ، عندما يُصدر المصدر نبضة طاقة قصيرة المدة. عادةً ما تكون هذه الطاقة واسعة النطاق بطبيعتها، على الرغم من أنها غالبًا ما تُثير استجابة موجية جيبية مُخمدة ذات نطاق ضيق نسبيًا لدى الضحية.

تنقسم المصادر بشكل عام إلى أحداث معزولة وأحداث متكررة.

تشمل مصادر أحداث النبض الكهرومغناطيسي المعزولة ما يلي:

تشمل مصادر أحداث النبضات الكهرومغناطيسية المتكررة، والتي تظهر أحيانًا على شكل سلاسل نبضات منتظمة ، ما يلي:

  • المحركات الكهربائية
  • أنظمة الإشعال الكهربائي، كما هو الحال في محركات البنزين.
  • عمليات التبديل المستمرة للدوائر الإلكترونية الرقمية.

ينتج التداخل الكهرومغناطيسي الموصل عن التلامس المادي بين الموصلات، على عكس التداخل الكهرومغناطيسي المشع الذي ينتج عن الحث الكهرومغناطيسي (دون تلامس مادي بين الموصلات). لا تقتصر الاضطرابات الكهرومغناطيسية في المجال الكهرومغناطيسي للموصل على سطحه، بل تنتشر منه. يستمر هذا التأثير في جميع الموصلات، ويؤدي الحث المتبادل بين مجالين كهرومغناطيسيين مشعين إلى حدوث التداخل الكهرومغناطيسي. [ 8 ]

آليات الاقتران

أنماط اقتران التداخل الكهرومغناطيسي الأربعة (EMI)

قد تُستخدم بعض المصطلحات التقنية بمعانٍ مختلفة، وقد تُشار إلى بعض الظواهر بمصطلحات متعددة. تُستخدم هذه المصطلحات هنا بطريقة مقبولة على نطاق واسع، بما يتوافق مع مقالات أخرى في الموسوعة.

يوضح الشكل أدناه الترتيب الأساسي لمصدر الضوضاء ، ومسار الاقتران ، والمستقبل . عادةً ما يكون المصدر والمستقبل أجهزة إلكترونية ، مع أن المصدر قد يكون ظاهرة طبيعية مثل صاعقة برق ، أو تفريغ كهربائي ساكن، أو في حالة شهيرة ، الانفجار العظيم الذي أدى إلى نشأة الكون.

توجد أربع آليات اقتران أساسية: التوصيلية ، والسعوية ، والمغناطيسية أو الحثية، والإشعاعية . يمكن تقسيم أي مسار اقتران إلى آلية اقتران واحدة أو أكثر تعمل معًا. على سبيل المثال، يتضمن المسار السفلي في الرسم التخطيطي أنماطًا حثية وتوصيلية وسعوية.

يحدث التوصيل الكهربائي عندما يتشكل مسار التوصيل بين المصدر والضحية عن طريق التلامس الكهربائي المباشر مع جسم موصل، مثل خط نقل أو سلك أو كابل أو مسار لوحة الدوائر المطبوعة أو غلاف معدني. كما يتميز التشويش الموصل بطريقة ظهوره على الموصلات المختلفة.

  • الاقتران ذو الوضع المشترك: يظهر الضجيج في نفس الطور (في نفس الاتجاه) على موصلين.
  • اقتران الوضع التفاضلي: يظهر الضجيج خارج الطور (في اتجاهين متعاكسين) على موصلين.

يحدث الاقتران الحثي عندما يفصل بين المصدر والهدف مسافة قصيرة (عادةً أقل من طول الموجة ). ويمكن تصنيف الاقتران الحثي إلى نوعين: الحث الكهربائي والحث المغناطيسي. ويُشار عادةً إلى الحث الكهربائي بالاقتران السعوي ، وإلى الحث المغناطيسي بالاقتران الحثي .

يحدث الاقتران السعوي عندما يوجد مجال كهربائي متغير بين موصلين متجاورين عادةً ما يكونان على مسافة أقل من طول الموجة، مما يؤدي إلى تغيير في الجهد على الموصل المستقبل.

يحدث الاقتران الحثي أو الاقتران المغناطيسي عندما يوجد مجال مغناطيسي متغير بين موصلين متوازيين عادةً ما يكونان على مسافة أقل من طول الموجة، مما يؤدي إلى تغيير في الجهد على طول الموصل المستقبل.

مرشح التداخل الكهرومغناطيسي لكبح الانبعاثات الموصلة

يحدث الاقتران الإشعاعي أو الاقتران الكهرومغناطيسي عندما يفصل بين المصدر والضحية مسافة كبيرة، عادةً ما تكون أكبر من طول الموجة. يعمل المصدر والضحية كهوائيات راديوية: يُصدر المصدر موجة كهرومغناطيسية تنتشر عبر المسافة بينهما، وتلتقطها الضحية.

تعريف الاتحاد الدولي للاتصالات

التداخل بمعنى التداخل الكهرومغناطيسي ، وكذلك تداخل الترددات الراديوية ( EMI أو RFI ) هو – وفقًا للمادة 1.166 من لوائح الراديو (RR) للاتحاد الدولي للاتصالات (ITU) [ 9 ] – يُعرَّف بأنه " تأثير الطاقة غير المرغوب فيها الناتجة عن انبعاثات أو إشعاعات أو حث واحد أو مجموعة منها على الاستقبال في نظام الاتصالات الراديوية ، والذي يتجلى في أي تدهور في الأداء أو سوء تفسير أو فقدان للمعلومات التي يمكن استخلاصها في غياب هذه الطاقة غير المرغوب فيها".  

وهذا أيضاً تعريف تستخدمه إدارة الترددات لتوفير تخصيصات الترددات وتخصيص قنوات التردد لمحطات الراديو أو الأنظمة، فضلاً عن تحليل التوافق الكهرومغناطيسي بين خدمات الاتصالات اللاسلكية .

وفقًا لتقرير الاتحاد الدولي للاتصالات (المادة 1)، يتم تصنيف تغيرات التداخل على النحو التالي: [ 10 ]

  • التداخل المسموح به (RR 1.167)
  • التداخل المقبول (RR 1.168)
  • التداخل الضار (RR 1.169)

التداخل الموصل

يحدث التداخل الكهرومغناطيسي الموصل بسبب التلامس المادي للموصلات على عكس التداخل الكهرومغناطيسي المشع الذي يحدث بسبب الحث (بدون تلامس مادي للموصلات).

بالنسبة للترددات المنخفضة، يحدث التداخل الكهرومغناطيسي عن طريق التوصيل، وبالنسبة للترددات العالية، عن طريق الإشعاع.

يُعد التداخل الكهرومغناطيسي عبر سلك التأريض شائعًا جدًا أيضًا في المنشآت الكهربائية.

حساسية التقنيات اللاسلكية المختلفة

تُعدّ مشكلة التداخل أكثر إلحاحًا مع تقنيات الراديو القديمة، مثل تعديل السعة التناظري ، التي لا تملك آلية لتمييز الإشارات غير المرغوب فيها ضمن النطاق عن الإشارة المقصودة، ومع الهوائيات متعددة الاتجاهات المستخدمة في أنظمة البث. تتضمن أنظمة الراديو الحديثة العديد من التحسينات التي تعزز الانتقائية . في أنظمة الراديو الرقمية، مثل الواي فاي ، يمكن استخدام تقنيات تصحيح الأخطاء . كما يمكن استخدام تقنيات الطيف المنتشر والقفز الترددي مع كلٍ من الإشارات التناظرية والرقمية لتحسين مقاومة التداخل. ويمكن استخدام مستقبل عالي التوجيه ، مثل الهوائي المكافئ أو مستقبل التنوع ، لاختيار إشارة واحدة في الفضاء دون غيرها.

يُعدّ النطاق العريض للغاية ( UWB ) المثال الأبرز حتى الآن لتقنية الإشارات الرقمية ذات الطيف المنتشر ، حيث يقترح استخدام أجزاء كبيرة من الطيف الراديوي بسعات منخفضة لنقل البيانات الرقمية ذات النطاق الترددي العالي. وإذا ما استُخدم النطاق العريض للغاية حصريًا، فسيتيح استخدامًا فعالًا جدًا للطيف، إلا أن مستخدمي التقنيات الأخرى غير النطاق العريض للغاية ليسوا مستعدين بعد لمشاركة الطيف مع النظام الجديد نظرًا للتداخل الذي قد يُسببه لأجهزة الاستقبال الخاصة بهم (تُناقش الآثار التنظيمية للنطاق العريض للغاية في مقال النطاق العريض للغاية ).

التداخل مع الأجهزة الاستهلاكية

في الولايات المتحدة ، سمح القانون العام رقم 97-259 لعام 1982 للجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) بتنظيم مدى حساسية المعدات الإلكترونية الاستهلاكية. [ 11 ] [ 12 ]

تشمل المصادر المحتملة للتداخل الكهرومغناطيسي وتداخل الترددات الراديوية ما يلي: [ 13 ] أنواع مختلفة من أجهزة الإرسال ، ومحولات أجراس الأبواب، وأفران التحميص ، والبطانيات الكهربائية ، وأجهزة مكافحة الآفات بالموجات فوق الصوتية، وأجهزة صاعق الحشرات الكهربائية ، ووسادات التدفئة ، والمصابيح التي تعمل باللمس . قد تتسبب شاشات الكمبيوتر أو أجهزة التلفزيون ذات أنبوب أشعة الكاثود المتعددة الموضوعة بالقرب من بعضها البعض في حدوث اهتزازات متبادلة، نظرًا للطبيعة الكهرومغناطيسية لأنابيب الصورة فيها، خاصةً عند تنشيط أحد ملفات إزالة المغنطة .

قد يحدث التداخل الكهرومغناطيسي عند تردد 2.4 جيجاهرتز بسبب الأجهزة اللاسلكية 802.11b و 802.11g و 802.11n وأجهزة البلوتوث وأجهزة مراقبة الأطفال والهواتف اللاسلكية وأجهزة إرسال الفيديو وأفران الميكروويف .

تُسبب الأحمال الكهربائية ( الحثية والسعوية والمقاومة )، مثل المحركات الكهربائية والمحولات والسخانات والمصابيح والموازنات ومصادر الطاقة، تداخلًا كهرومغناطيسيًا، خاصةً عند التيارات التي تتجاوز 2 أمبير . وتتمثل الطريقة المعتادة لكبح هذا التداخل في توصيل دائرة تخميد ، وهي عبارة عن مقاومة موصولة على التوالي مع مكثف ، عبر زوج من نقاط التلامس. ورغم أن هذه الطريقة قد تُحقق خفضًا طفيفًا في التداخل الكهرومغناطيسي عند التيارات المنخفضة جدًا، إلا أن دوائر التخميد لا تُجدي نفعًا عند التيارات التي تتجاوز 2 أمبير مع نقاط التلامس الكهروميكانيكية . [ 14 ] [ 15 ]  

هناك طريقة أخرى لقمع التداخل الكهرومغناطيسي وهي استخدام مثبطات الضوضاء ذات النواة الفريتية (أو الخرزات الفريتية )، وهي غير مكلفة ويتم تثبيتها على سلك الطاقة الخاص بالجهاز المسبب للمشكلة أو الجهاز المتضرر.

يمكن أن تكون مصادر الطاقة ذات الوضع المبدل مصدرًا للتداخل الكهرومغناطيسي، ولكنها أصبحت أقل إشكالية مع تحسن تقنيات التصميم، مثل تصحيح عامل القدرة المتكامل .

تفرض معظم الدول متطلبات قانونية تلزم بالتوافق الكهرومغناطيسي : يجب أن تظل الأجهزة الإلكترونية والكهربائية تعمل بشكل صحيح عند تعرضها لكميات معينة من التداخل الكهرومغناطيسي، ويجب ألا تصدر تداخلاً كهرومغناطيسياً، والذي قد يتداخل مع المعدات الأخرى (مثل أجهزة الراديو).

تراجعت جودة إشارات الترددات الراديوية طوال القرن الحادي والعشرين بمعدل ديسيبل واحد تقريبًا سنويًا مع ازدياد ازدحام الطيف الترددي. وقد أدى ذلك إلى منافسة شرسة في صناعة الهواتف المحمولة، حيث اضطرت الشركات إلى إنشاء المزيد من أبراج الاتصالات (على ترددات جديدة)، مما تسبب في مزيد من التداخل، وبالتالي تطلب المزيد من الاستثمارات من مزودي الخدمة وتحديثات متكررة للهواتف المحمولة لمواكبة هذا التدهور. [ 16 ]

المعايير

تضع اللجنة الدولية الخاصة بالتداخلات الراديوية (CISPR)، وهي اختصار فرنسي لعبارة "Comité International Spécial des Perturbations Radioélectriques"، التابعة للجنة الكهروتقنية الدولية (IEC)، معايير دولية للتداخل الكهرومغناطيسي المشع والموصل. وتُعدّ هذه المعايير مدنية، وتُطبّق في القطاعات المنزلية والتجارية والصناعية وقطاع السيارات. وتُشكّل هذه المعايير أساسًا لمعايير وطنية أو إقليمية أخرى، أبرزها المعايير الأوروبية (EN) الصادرة عن اللجنة الأوروبية للتوحيد القياسي الكهروتقني (CENELEC). ومن بين المنظمات الأمريكية التي تضع هذه المعايير: معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE)، والمعهد الوطني الأمريكي للمعايير (ANSI)، والجيش الأمريكي (MILSTD).

التداخل الكهرومغناطيسي في الدوائر المتكاملة

غالباً ما تكون الدوائر المتكاملة مصدراً للتداخل الكهرومغناطيسي، ولكنها عادةً ما تحتاج إلى ربط طاقتها بأجسام أكبر مثل المشتتات الحرارية وألواح لوحات الدوائر والكابلات لكي تشع بشكل ملحوظ. [ 17 ]

في الدوائر المتكاملة ، تشمل الوسائل المهمة لتقليل التداخل الكهرومغناطيسي ما يلي: استخدام مكثفات التجاوز أو الفصل على كل جهاز نشط (موصولة عبر مصدر الطاقة، بالقرب من الجهاز قدر الإمكان)، والتحكم في زمن صعود الإشارات عالية السرعة باستخدام مقاومات متسلسلة، [ 18 ] وترشيح أطراف مصدر طاقة الدائرة المتكاملة . عادةً ما يُلجأ إلى التدريع كحل أخير بعد فشل التقنيات الأخرى، نظرًا للتكلفة الإضافية لمكونات التدريع مثل الحشيات الموصلة.

تعتمد كفاءة الإشعاع على الارتفاع فوق مستوى الأرض أو مستوى الطاقة (في ترددات الراديو ، يكون كلاهما بنفس الكفاءة) وعلى طول الموصل بالنسبة لطول موجة مكون الإشارة ( التردد الأساسي ، أو التوافقيات ، أو الظواهر العابرة مثل التجاوز، أو النقص، أو الرنين). عند الترددات المنخفضة، مثل 133 ميجاهرتز ، يكون الإشعاع عبر كابلات الإدخال/الإخراج بشكل شبه حصري؛ حيث تصل ضوضاء ترددات الراديو إلى مستويات الطاقة وتتصل بمحركات الخط عبر دبابيس VCC وGND. ثم تنتقل ضوضاء ترددات الراديو إلى الكابل عبر محرك الخط كضوضاء الوضع المشترك . ولأن الضوضاء من الوضع المشترك، فإن تأثير التدريع ضئيل للغاية، حتى مع الأزواج التفاضلية . تنتقل طاقة ترددات الراديو سعويًا من زوج الإشارة إلى التدريع، ويقوم التدريع نفسه بالإشعاع. أحد الحلول لهذه المشكلة هو استخدام قاطع جديلة أو خانق لتقليل إشارة الوضع المشترك. 

عند الترددات العالية، عادةً ما فوق 500  ميجاهرتز، تصبح المسارات أطول كهربائيًا وأعلى فوق المستوى. تُستخدم تقنيتان عند هذه الترددات: تشكيل الموجة باستخدام مقاومات متسلسلة، وتضمين المسارات بين المستويين. إذا لم تُجدِ هذه الإجراءات نفعًا في تقليل التداخل الكهرومغناطيسي، يُمكن استخدام مواد حماية مثل حشوات الترددات الراديوية والنحاس أو الشريط الموصل. تُصمَّم معظم الأجهزة الرقمية بأغلفة معدنية أو بلاستيكية مطلية بمواد موصلة.

المناعة ضد الترددات الراديوية والاختبار

أي شبه موصل غير محمي (مثل الدوائر المتكاملة) سيميل إلى العمل ككاشف لإشارات الراديو الشائعة في البيئة المنزلية (مثل الهواتف المحمولة). [ 19 ] يمكن لهذا الكاشف فك تشفير إشارة حاملة عالية التردد للهواتف المحمولة (مثل GSM850 وGSM1900 وGSM900 وGSM1800) وإنتاج  إشارات منخفضة التردد (مثل 217 هرتز) بعد فك تشفيرها. [ 20 ] يتجلى هذا الفك في صورة طنين مسموع غير مرغوب فيه في الأجهزة الصوتية مثل مضخمات الميكروفونات ومضخمات مكبرات الصوت وراديو السيارة والهواتف، إلخ. يمكن أن تساعد إضافة مرشحات التداخل الكهرومغناطيسي المدمجة أو تقنيات تصميم خاصة في تجاوز التداخل الكهرومغناطيسي أو تحسين مناعة الترددات اللاسلكية. [ 21 ] صُممت بعض الدوائر المتكاملة (مثل LMV831-LMV834، [ 22 ] وMAX9724 [ 23 ] ) لتضمين مرشحات ترددات لاسلكية مدمجة أو تصميم خاص يساعد في تقليل أي فك تشفير لإشارة الحاملة عالية التردد.

يحتاج المصممون غالبًا إلى إجراء اختبارات خاصة لمقاومة الترددات اللاسلكية للأجزاء المستخدمة في النظام. تُجرى هذه الاختبارات عادةً في غرفة معزولة صوتيًا ذات بيئة ترددات لاسلكية مضبوطة، حيث تُنتج متجهات الاختبار مجال ترددات لاسلكية مشابهًا للمجال الناتج في بيئة حقيقية. [ 20 ]

التداخل الكهرومغناطيسي في علم الفلك الراديوي

يُعرَّف التداخل في علم الفلك الراديوي ، والذي يُشار إليه عادةً بتداخل الترددات الراديوية (RFI)، بأنه أي مصدر إرسال يقع ضمن نطاق التردد المرصود باستثناء المصادر السماوية نفسها. ونظرًا لأن أجهزة الإرسال الموجودة على سطح الأرض وحولها قد تكون أقوى بكثير من الإشارة الفلكية المراد رصدها، فإن تداخل الترددات الراديوية يُعدّ مصدر قلق بالغ في مجال علم الفلك الراديوي. [ 24 ]

تخضع بعض نطاقات الترددات بالغة الأهمية لعلم الفلك الراديوي، مثل خط الهيدروجين المتعادل (HI) بطول 21 سم عند 1420  ميجاهرتز، للحماية بموجب اللوائح التنظيمية. [ 25 ] ومع ذلك، تتمتع المراصد الفلكية الراديوية الحديثة، مثل VLA و LOFAR و ALMA ، بنطاق ترددي واسع للغاية للرصد. ونظرًا لمحدودية الحيز الطيفي عند الترددات الراديوية، لا يمكن تخصيص هذه النطاقات الترددية بالكامل لعلم الفلك الراديوي؛ فعلى سبيل المثال، قد تتداخل الصور المزاحة نحو الأحمر لخط الهيدروجين المتعادل (HI) بطول 21 سم من حقبة إعادة التأين مع نطاق بث FM (88-108 ميجاهرتز)، وبالتالي يتعين على التلسكوبات الراديوية التعامل مع التداخل الراديوي في هذا النطاق الترددي. [ 24 ] 

تتراوح تقنيات التعامل مع التداخل الكهرومغناطيسي بين المرشحات في الأجهزة والخوارزميات المتقدمة في البرمجيات. إحدى طرق التعامل مع أجهزة الإرسال القوية هي ترشيح تردد المصدر تمامًا. هذا هو الحال، على سبيل المثال، في مرصد LOFAR، الذي يقوم بترشيح محطات راديو FM بين 90 و110  ميجاهرتز. من المهم إزالة مصادر التداخل القوية هذه في أسرع وقت ممكن، لأنها قد تُشبع أجهزة الاستقبال عالية الحساسية ( المضخمات ومحولات الإشارة التناظرية إلى الرقمية )، مما يعني أن الإشارة المستقبلة أقوى مما يستطيع جهاز الاستقبال التعامل معه. مع ذلك، فإن ترشيح نطاق ترددي يعني أنه لا يمكن رصد هذه الترددات باستخدام الجهاز.

إحدى التقنيات الشائعة للتعامل مع التداخل الكهرومغناطيسي ضمن نطاق التردد المرصود هي استخدام برامج كشف التداخل الكهرومغناطيسي. تستطيع هذه البرامج تحديد العينات في فضاء الزمن أو التردد أو فضاء الزمن-التردد الملوثة بمصدر تداخل. تُتجاهل هذه العينات لاحقًا في التحليل اللاحق للبيانات المرصودة. تُعرف هذه العملية عادةً باسم " تحديد البيانات" . ولأن معظم أجهزة الإرسال ذات نطاق ترددي ضيق، ولا تعمل بشكل مستمر كالبرق أو أجهزة راديو النطاق المدني ، فإن معظم البيانات تبقى متاحة للتحليل الفلكي. مع ذلك، لا يُمكن لتحديد البيانات حل مشكلات أجهزة الإرسال ذات النطاق الترددي العريض المستمر، مثل طواحين الهواء أو أجهزة إرسال الفيديو الرقمي أو الصوت الرقمي .

من الطرق الأخرى لإدارة التداخل الكهرومغناطيسي إنشاء منطقة هادئة كهرومغناطيسيًا . تُعرَّف هذه المنطقة بأنها منطقة محددة جيدًا تحيط بأجهزة الاستقبال، وتخضع لأنظمة خاصة للحد من التداخل الكهرومغناطيسي لصالح عمليات الرصد الفلكي الراديوي داخلها. قد تشمل هذه الأنظمة إدارة خاصة للطيف الترددي وتدفق الطاقة، أو تحديد كثافة تدفق الطاقة. قد تشمل الضوابط داخل المنطقة عناصر أخرى غير أجهزة الإرسال أو الأجهزة اللاسلكية، مثل ضوابط الطائرات والتحكم في مصادر الإشعاع غير المقصودة كالأجهزة الصناعية والعلمية والطبية، والمركبات، وخطوط نقل الطاقة. أول منطقة هادئة كهرومغناطيسيًا مخصصة لعلم الفلك الراديوي هي المنطقة الوطنية الهادئة كهرومغناطيسيًا في الولايات المتحدة (NRQZ)، التي أُنشئت عام ١٩٥٨. [ ٢٦ ]

طلب معلومات حول الرصد البيئي

قبل ظهور تقنية الواي فاي، كان رادار دوبلر الطرفي للأرصاد الجوية  أحد أبرز تطبيقات نطاق 5 جيجاهرتز . [ 27 ] [ 28 ] وقد اتُخذ القرار النهائي باستخدام طيف 5 جيجاهرتز للواي فاي في المؤتمر العالمي للاتصالات الراديوية عام 2003، إلا أن هيئات الأرصاد الجوية لم تُشارك في هذه العملية. [ 29 ] [ 30 ] وقد تسبب التراخي في تطبيق نظام DFS وسوء تكوينه لاحقًا في اضطراب كبير في عمليات رادار الأرصاد الجوية في عدد من دول العالم. ففي المجر، أُعلن عن توقف نظام رادار الأرصاد الجوية عن العمل لأكثر من شهر. ونظرًا لشدة التداخل، تخلت هيئات الأرصاد الجوية في جنوب إفريقيا عن استخدام نطاق C، وحولت شبكة الرادار الخاصة بها إلى نطاق S. [ 28 ] [ 31 ] 

تسببت عمليات الإرسال على نطاقات مجاورة لتلك المستخدمة في الاستشعار عن بُعد السلبي ، مثل أقمار الأرصاد الجوية ، في حدوث تداخل، كان في بعض الأحيان كبيرًا. [ 32 ] وثمة مخاوف من أن يؤدي اعتماد تقنية الجيل الخامس (5G) غير المنظمة بشكل كافٍ إلى مشاكل تداخل كبيرة. ويمكن أن يؤدي التداخل الكبير إلى إضعاف أداء التنبؤات العددية بالطقس ، وإلى آثار سلبية على الاقتصاد والسلامة العامة. [ 33 ] [ 34 ] [ 35 ] وقد دفعت هذه المخاوف وزير التجارة الأمريكي ويلبر روس ومدير وكالة ناسا جيم بريدنستين في فبراير 2019 إلى حث لجنة الاتصالات الفيدرالية على إلغاء مزاد الطيف المقترح ، والذي رُفض. [ 36 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ «جلسة مجلس النواب: ناقش مجلس النواب استخدام القوة العسكرية ضد العراق. ملاحظة: توجد مشاكل في التسجيل بسبب توهجات شمسية حوالي الساعة 16:50» . سي-سبان . 8 أكتوبر 2002. تم الاطلاع عليه في 31 أغسطس 2025 .
  2. ↑ استنادًا إلى مدخل "التداخل" في قاموس أكسفورد الإنجليزي المختصر ، الطبعة الحادية عشرة، على الإنترنت
  3. ↑ سو، إم كيه (15 يونيو 1981). تداخل الترددات الراديوية في المدار الثابت بالنسبة للأرض. خادم التقارير الفنية التابع لناسا (تقرير). مختبر الدفع النفاث. hdl : 2060/19810018807 .
  4. ↑ كريم، رضاول. التداخل الكهرومغناطيسي في المحركات الصناعية (أطروحة).
  5. ↑ سو، إم كيه؛ سو، إم كيه. (15 يونيو 1981)، "ناسا" ، تداخل الترددات الراديوية في المدار الثابت بالنسبة للأرض ، مختبر الدفع النفاث، hdl : 2060/19810018807 ، تم الاسترجاع في 10 مايو 2023
  6. حلول 1 2 3 4 ، شركة Holland Shielding Systems BV | رائدة في مجال حشوات الحماية من التداخل الكهرومغناطيسي/الترددات الراديوية. "شرح لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC)" . شركة Holland Shielding Systems BV . تاريخ الاسترجاع: 10 مايو 2023 .
  7. ↑ "توجيه المجلس 89/336/EEC الصادر في 3 مايو 1989 بشأن تقريب قوانين الدول الأعضاء المتعلقة بالتوافق الكهرومغناطيسي" . EUR-Lex. 3 مايو 1989. تاريخ الاطلاع: 21 يناير 2014 .
  8. ↑ "ما هو التوافق الكهرومغناطيسي - كيفية الامتثال - توجيهات استخدام معدات العمل (PUWER)، ومستشارو توجيهات استخدام معدات العمل (PUWER)، وخدمات تقييم علامة CE - استشارات UKCA وعلامة CE - وضع علامات السلامة على الآلات - توجيهات استخدام معدات العمل (PUWER) - تقييم وتدريب توجيهات الآلات" . www.cemark.co.uk . تاريخ الوصول: 10 مايو 2023 .
  9. ↑ لوائح الاتحاد الدولي للاتصالات الراديوية، القسم السابع. مشاركة التردد – المادة 1.166، التعريف: التداخل 
  10. ↑ "المادة الأولى من اتفاقية نقل الاتصالات" (ملف PDF) . الاتحاد الدولي للاتصالات . تاريخ الاطلاع: 10 مايو 2023 .
  11. ↑ القانون العام 97-259
  12. ↑ باغلين، ماكس د.؛ هوبسون، جيمس ر.؛ روزنبلوم، جويل (1999)، قانون الاتصالات: تاريخ تشريعي للتعديلات الرئيسية، 1934-1996 ، بايك آند فيشر - شركة تابعة لـ BNA، ص 210، ISBN   0-937275-05-0
  13. ↑ "دليل التداخل" . لجنة الاتصالات الفيدرالية . مؤرشف من الأصل في 16 أكتوبر 2013. تم الاطلاع عليه في 21 يناير 2014 .
  14. ↑ "ملاحظة المختبر رقم 103: مخمدات التفريغ - هل هي مانعات للقوس الكهربائي؟ " . تقنيات كبح القوس الكهربائي. أبريل 2011. تم الاطلاع عليه في 5 فبراير 2012 . 
  15. ↑ "ملاحظة المختبر رقم 105: تقليل التداخل الكهرومغناطيسي - غير المكبوت مقابل المكبوت " . تقنيات قمع القوس الكهربائي. أبريل 2011. تم الاطلاع عليه في 5 فبراير 2012 . 
  16. ↑ سميث، توني (7 نوفمبر 2012). "ما هو... RF-MEMS؟" . TheRegister.co.uk . تاريخ الاسترجاع: 21 يناير 2014 .
  17. ↑ "التوافق الكهرومغناطيسي للدوائر المتكاملة" . مختبر إلكترونيات المركبات بجامعة كليمسون . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 يناير 2014 .
  18. ↑ "لا تقم بإزالة الشوائب من خطوط الإشارة، بل أضف مقاومة بدلاً من ذلك" . Massmind.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 يناير 2014 .
  19. ↑ فيوري، فرانكو (نوفمبر 2000). "حساسية الدوائر المتكاملة للتداخل اللاسلكي الموصل" . هندسة الامتثال . Ce-mag.com. مؤرشف من الأصل في 2 مارس 2012. تم الاطلاع عليه في 21 يناير 2014 .
  20. 1 2 ميهتا، أربيت (أكتوبر 2005). "تقنية قياس عامة لتحديد مناعة الترددات اللاسلكية" (ملف PDF) . تصميم الترددات اللاسلكية . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 2 فبراير 2014. تم الاطلاع عليه في 21 يناير 2014 .
  21. ↑ "ملاحظة تطبيقية رقم 3660: تقنيات تصميم لوحات الدوائر المطبوعة لتحقيق مناعة الترددات اللاسلكية لمضخمات الصوت" . ماكسيم إنتجريتد . 4 يوليو 2006. مؤرشف من الأصل في 14 ديسمبر 2009. تم الاطلاع عليه في 21 يناير 2014 .
  22. ↑ LMV831-LMV834 مؤرشفة بتاريخ 7 يناير 2009 في أرشيف الإنترنت
  23. ↑ "MAX9724" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 17-09-2009 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 13-07-2009 .
  24. 1 2 دايسون، ت.؛ تشيانغ، هـ.س.؛ إيغان، إ.؛ غازي، ن.؛ مينارد، ت.؛ مونسالف، ر.أ.؛ موسو، ت.؛ بيترسون، ج.؛ سيفرز، ج.ل.؛ تارتكوفسكي، س. (يونيو 2021). "تداخل الترددات الراديوية في محطة ماكجيل للأبحاث القطبية". مجلة الأدوات الفلكية . 10 (2): 2150007–2150564 . arXiv : 2012.06521 . Bibcode : 2021JAI....1050007D . doi : 10.1142/S2251171721500070 . S2CID 228372046 . 
  25. ↑ "التعايش السلمي ضمن الطيف الراديوي" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2025-11-03 .
  26. ↑ خصائص المناطق الهادئة لاسلكياً (تقرير ITU-R RA.2259) (ملف PDF) . الاتحاد الدولي للاتصالات. سبتمبر 2012. تاريخ الاطلاع: 22 أبريل 2017 .
  27. ↑ سبين، كريس (10 يوليو 2014). "استعادة قنوات راديو الطقس تُضيف سعةً إلى طيف واي فاي 5 جيجاهرتز - مدونات سيسكو" . مدونات سيسكو . سيسكو . تم الاطلاع عليه في 4 ديسمبر 2019. يُعيد قرار لجنة الاتصالات الفيدرالية فتح نطاق رادار دوبلر الطرفي للطقس (TDWR) (القنوات 120 و124 و128) مع متطلبات اختبار جديدة لحماية DFS. 
  28. 1 2 سالتيكوف، إيلينا (2016). "تهديد تقنية الاتصالات اللاسلكية لرادارات الأرصاد الجوية" . نشرة الجمعية الأمريكية للأرصاد الجوية . 97 (7): 1159-1167 . Bibcode : 2016BAMS...97.1159S . doi : 10.1175/BAMS-D-15-00048.1 . ISSN 0003-0007 . منذ عام 2006، تزايدت معاناة معظم أعضاء OPERA من تداخل رادارات النطاق C من شبكات RLAN. ... حاولت خدمات الأرصاد الجوية في جنوب إفريقيا في البداية تطبيق برامج ترشيح محددة لتحسين الوضع، لكنها قررت في عام 2011 نقل شبكة رادارات الأرصاد الجوية الخاصة بها إلى النطاق S. 
  29. ↑ تو، رون (16 نوفمبر 2016). "كشف الرادار وDFS على MikroTik" (ملف PDF) . كشف الرادار وDFS على MikroTik . MikroTik . تم الاطلاع عليه في 4 ديسمبر 2019 - عبر يوتيوب. يضيف القرار ERC/DEC/(99)23 نطاقي التردد 5250-5350 ميجاهرتز و5470-5725 ميجاهرتز مع طاقة إرسال أكبر، ولكن مع التحفظ الإضافي بأن DFS كان مطلوبًا لحماية المستخدمين القدامى (الرادار العسكري ووصلات الأقمار الصناعية).
  30. ↑ تريستان، فيليب (23-24 أكتوبر 2017). "رادارات الأرصاد الجوية في النطاق C - التهديدات المتعلقة بشبكة الراديو المحلية بتردد 5 جيجاهرتز" (ملف PDF) . EUMETNET . تم الاطلاع عليه في 5 ديسمبر 2019 - عبر itu.int.  
  31. ↑ تريستان، فيليب (16-18 سبتمبر 2009). "تداخل شبكة الراديو اللاسلكية بتردد 5 جيجاهرتز مع رادارات الأرصاد الجوية في أوروبا" (ملف PDF) . الاتحاد الدولي للاتصالات . تاريخ الاطلاع: 4 ديسمبر 2019. شهدت أكثر من 12 دولة أوروبية حالات تداخل مماثلة (كما تم الإبلاغ عن حالات أخرى في عدد من دول العالم). تداخل ضار بشكل قاطع (في المجر، تم إيقاف تشغيل الرادار لأكثر من شهر). 
  32. ↑ لوبار، ديفيد ج. (9 يناير 2019). "عدد لا يحصى من التغييرات المقترحة في طيف الراديو - هل يمكن أن تؤثر مجتمعة على الأرصاد الجوية التشغيلية؟" . الندوة السنوية الخامسة عشرة حول أنظمة الأقمار الصناعية البيئية التشغيلية من الجيل الجديد . فينيكس، أريزونا: الجمعية الأمريكية للأرصاد الجوية.
  33. ↑ ميسرا، سيدهارث (10 يناير 2019). "الساحر وراء الستار؟ - الدور المهم والمتنوع، والذي غالبًا ما يكون خفيًا، لتخصيص الطيف الترددي للأقمار الصناعية البيئية الحالية والمستقبلية، وللأقمار الصناعية المتعلقة بالمياه والطقس والمناخ" . الندوة السنوية الخامسة عشرة حول أنظمة الأقمار الصناعية البيئية التشغيلية من الجيل الجديد . فينيكس، أريزونا: الجمعية الأمريكية للأرصاد الجوية.
  34. ↑ ويتز، ألكسندرا (26 أبريل 2019). "شبكات الجيل الخامس اللاسلكية العالمية تهدد التنبؤات الجوية: قد تتداخل تكنولوجيا الجيل التالي للهواتف المحمولة مع عمليات رصد الأرض الحيوية القائمة على الأقمار الصناعية" . أخبار الطبيعة .
  35. ↑ براكيت، رون (1 مايو 2019). "شبكات الجيل الخامس اللاسلكية تحذر من احتمال تداخلها مع توقعات الطقس"، قناة الطقس .
  36. ↑ سامينو، جيسون (8 مارس 2019). "بيانات الطقس الحيوية مهددة باقتراح لجنة الاتصالات الفيدرالية بشأن "الطيف الترددي"، بحسب وزارة التجارة ووكالة ناسا" . صحيفة واشنطن بوست . تاريخ الاسترجاع: 5 مايو 2019 .