وهي العملية التي يتم فيها نقل المعلومات من نقطة في الفضاء تسمى المصدر إلى نقطة أخرى تسمى الوجهة.
ما هو نظام الاتصال؟
هي مجموعة الأجهزة التي توفر الارتباط بين المصدر والوجهة.
ما هي وظيفة نظام الاتصال؟
إنه نقل المعلومات.
عناصر نظام الاتصالات:
نظام الاتصالات الكهربائية النموذجي الموضح في الشكل (1.1). وترد وظيفة كل عنصر أدناه:
الشكل (1.1)-مخطط الكتلة لنظام الاتصالات
المصدر:
ينشئ الرسالة (مثل الصوت البشري أو صورة تلفزيونية أو رسالة برقية أو بيانات).
محول طاقة الإدخال:
تحويل الرسالة المادية إلى إشارة كهربائية تسمى "إشارة النطاق الأساسي".
جهاز الإرسال:
يعدل إشارة النطاق الأساسي لإرسال فعال.
القناة:
هو وسيط مثل الأسلاك، والكابلات المحورية
المستقبِل:
إعادة معالجة الإشارة من القناة عن طريق إلغاء تعديلات الإشارة التي تم إجراؤها في جهاز الإرسال والقناة.
محول الإخراج:
تحويل الإشارة الكهربائية إلى شكلها الأصلي - الرسالة.
الوجهة
الوحدة التي يتم إرسال الرسالة إليها.
نقل المعلومات باستخدام إشارات كهربائية (تيار أو جهد كهربائي) يتم عن طريق تغيير هذه الإشارات مع مرور الوقت (مثل تغيير سعة أو طور أو تردد إشارة جيبية).
في قناة الإرسال، تعاني الإشارة المرسلة من:
التوهين: يزداد كلما زاد طول القناة.
التشويه: ناتج عن معدات الإرسال ويمكن تصحيحه في جهاز الاستقبال بواسطة معادل الصوت.
التداخل: الناجم عن بعض الإشارات الأخرى الموجودة.
ضوضاء مضافة: إشارة كهربائية عشوائية وغير متوقعة تتولد بشكل طبيعي من حالات خارجية وداخلية.
نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR):
نسبة قدرة الإشارة (S)(S) إلى قدرة الضوضاء (N)(N)
{:[SNR=(S)/(N)],[SNR(dB)=10log_(10)((S)/(N))]:}\begin{aligned}
& S N R=\frac{S}{N} \\
& S N R(d B)=10 \log _{10}\left(\frac{S}{N}\right)
\end{aligned}
عرض النطاق الترددي (B):
وينتج نطاق الترددات التي يمكن أن تنقلها بدقة معقولة (على سبيل المثال من 0 هرتز تيار متردد إلى 5 كيلو هرتز) عرض نطاق ترددي =5kHz=5 \mathrm{kHz}
W=2pi BW=2 \pi B
حيث W هو عرض النطاق الترددي (BW) بالراد/الثانية، بينما B هو عرض النطاق الترددي بالهرتز.
مكونات جهاز الإرسال الأساسية:
أداة التشفير: تختار أفضل شكل للإشارة من أجل تحسين اكتشافها عند الإدخال.
المغير: ينتج إشارة متغيرة (ناقل) متناسبة مع إشارة المعلومات.
مكونات جهاز الاستقبال الأساسية:
مُزيل التشكيل: يقوم بإجراء العملية العكسية للمُعدِّل لاستعادة الإشارة بشكلها الأصلي.
أداة فك التشفير: تقوم بالعملية العكسية التي تقوم بها أداة التشفير لاتخاذ أفضل قرار بأن الرسالة كانت بالفعل لإرسالها (انظر الشكل 1.2)
الشكل 1.2
أنواع نظام الإرسال:
إرسال في اتجاه واحد (Simplex SX):
يكون تدفق المعلومات في هذا النظام في اتجاه واحد فقط (أي من Tx- إلى Rx) انظر الشكل 1-2.
2. إرسال ثنائي الاتجاه (DX مزدوج DX):
هناك نوعان في هذا النظام، وهما:
أ) نصف مزدوج (HDX);
الشكل 1.3
هنا، على الرغم من أن الاتصالات تتدفق في كلا الاتجاهين: فإن تدفق المعلومات يكون في اتجاه واحد فقط في وقت معين.
ب) ازدواجية كاملة (FDX);
الشكل 1.4
هنا، يتم الاتصال المتزامن في كلا الاتجاهين.
قناة الاتصال
قناة الاتصال هي الوسيط الذي يتم من خلاله إرسال الإشارة الإلكترونية من مكان إلى آخر. وتستخدم العديد من أنواع الوسائط المختلفة في أنظمة الاتصالات، بما في ذلك الموصلات السلكية وكابلات الألياف الضوئية والفضاء الحر.
1- الموصلات الكهربائية
قد يكون الوسيط (القناة) مجرد زوج من الأسلاك التي تحمل إشارة صوتية من ميكروفون إلى سماعة رأس. وقد يكون أيضاً كبل محوري مثل ذلك المستخدم لنقل إشارات تلفزيون الكابل. أو قد يكون كابل ملتوي الزوج يستخدم في شبكة المنطقة المحلية (LAN) لأجهزة الكمبيوتر الشخصية.
2- الوسائط الضوئية
قد يكون وسيط الاتصال أيضاً كابل ألياف ضوئية أو أنبوب ضوئي يحمل الرسالة على موجة ضوئية. وتستخدم هذه الوسائط على نطاق واسع اليوم لنقل المكالمات البعيدة المدى وجميع اتصالات الإنترنت.
يتم تحويل المعلومات إلى شكل رقمي يمكن استخدامه لإيقاف تشغيل الصمام الثنائي الليزري وتشغيله بسرعات عالية.
بدلاً من ذلك، يمكن استخدام إشارات الصوت أو الفيديو التناظرية لتغيير سعة الضوء.
3- المساحة الخالية
عندما يكون الفضاء الحر هو الوسيط، يُعرف النظام الناتج باسم الراديو، ويعرف أيضاً باسم اللاسلكي.
الراديو هو المصطلح العام المطبق على أي شكل من أشكال الاتصال اللاسلكي من نقطة إلى أخرى.
يتم تحويل الإشارات المعلوماتية إلى مجال كهربائي ومغناطيسي ينتشر بشكل شبه فوري عبر الفضاء لمسافات طويلة.
أنواع أنظمة الاتصال:
هناك ثلاثة أنواع من نظام الاتصال وفقًا لنوع مصدر المعلومات:
نظام الاتصال التناظري. (مصدر مستمر)
نظام اتصالات رقمي. (مصدر منفصل)
نظام اتصالات هجين. (مصدر مستمر مع ADC و DAC)
ADC: محول تناظري إلى رقمي.
DAC: محول رقمي إلى تناظري.
تحليل الإشارات:
الإشارة هي التي تعمل على بدء عمل ما. في أنظمة الاتصالات، تكون الإشارة عبارة عن جهد كهربائي v(t)v(t)
تصنيف الإشارات
يُقال أن الإشارة حتمية إذا كان من الممكن التعبير عنها رياضيًا كدالة للزمن (على سبيل المثال f(t)=cos omega tf(t)=\cos \omega t
يُقال إن الإشارة تكون دورية إذا كانت تتكرر بعد مدة زمنية ثابتة (أي f(t)=f(t+T)f(t)=f(t+T)
يُقال للإشارة إنها إشارة قدرة إذا كان لها قيمة محدودة لمتوسط القدرة بينما يُقال إنها إشارة طاقة إذا كانت لها قيمة محدودة للطاقة.
قوة الإشارة
P_(av)=(1)/(T)int_(0)^(t)|f(t)|^(2)dt quadP_{a v}=\frac{1}{T} \int_{0}^{t}|f(t)|^{2} d t \quad وات
طاقة الإشارة
E=int_(-oo)^(oo)|f(t)|^(2)dt quadE=\int_{-\infty}^{\infty}|f(t)|^{2} d t \quad
Signal power P_(av)=(1)/(T)int_(0)^(t)|f(t)|^(2)dt quad Watt
Signal energy E=int_(-oo)^(oo)|f(t)|^(2)dt quad Joule quad(1-4)quad At R=1Omega.| Signal power | $P_{a v}=\frac{1}{T} \int_{0}^{t}\|f(t)\|^{2} d t \quad$ Watt |
| :--- | :--- | :--- |
| Signal energy | $E=\int_{-\infty}^{\infty}\|f(t)\|^{2} d t \quad$ Joule $\quad(1-4) \quad$ At $\mathrm{R}=1 \Omega$. |
الملاحظات:
بالنسبة لقيمة مقاومة معينة RR :
إذا كان f(t)f(t) جهدًا، فسيتم تحديث P_(av)P_{a v} ، و EE إلى;
{:P_(av)=(P_(av))/(R):}" and "quad E=(E)/(R)\begin{array}{|l|}
\hline P_{a v}=\frac{P_{a v}}{R} \\
\hline
\end{array} \text { and } \quad E=\frac{E}{R}
إذا كان f(t)f(t) حالياً، فسيتم تحديث P_(av)P_{a v} ، و EE إلى;
P_(av)=P_(av)xx R quad" and "quad E=E xx RP_{a v}=P_{a v} \times R \quad \text { and } \quad E=E \times R
الإشارة الدورية هي إشارة الطاقة تقريبًا.
الإشارة غير الدورية (غير الدورية) هي إشارة طاقة تقريبًا.
بعض الإشارات ليست قوة ولا طاقة، (إشارات متزايدة أو متباينة مثل إشارات tt
قدرة إشارة الطاقة تساوي صفرًا بينما طاقة إشارة الطاقة تساوي ما لا نهاية.|
استجابة النظام:
تُعرّف استجابة النظام بأنها رد فعل أي نظام ديناميكي استجابةً لبعض التغييرات الخارجية (المدخلات).
يمكن تمثيل هذا التفاعل في نطاقات الزمن أو التردد.
في المجال الزمني، يتم تمثيل الاستجابة على أنها العلاقة بين سعة الإشارة والزمن.
في مجال التردد، يتم تمثيل الاستجابة على أنها العلاقة بين سعة الإشارة والزمن، وتسمى (طيف السعة)، والعلاقة بين طور الإشارة والتردد، وتسمى (طيف الطور).
التحوير
التحوير هو عملية وضع إشارة الرسالة على حامل ما لجعلها مناسبة للإرسال عبر مسافة طويلة. وإشارة المودم الحاملة هي في اﻷساس تردد أعلى من تردد الرسالة، وهناك ثﻻثة أنواع من التحوير وهي:
تعديل السعة (AM).
تعديل التردد (FM).
تعديل الطور (PM).
معنى مصطلح الإشارات
الإشارة هي كمية فيزيائية تتغير بتغير الزمان أو المكان أو أي متغير مستقل آخر. وتستخدم لتمثيل المعلومات في شكل تغيرات في المعلمات مثل الجهد أو التيار أو الضوء أو الصوت أو الموجات الكهرومغناطيسية.
أمثلة على ذلك:
الموجات الصوتية في الهواء (الإشارات الصوتية).
الإشارات الكهربائية في الدوائر (الجهد أو التيار).
موجات الراديو في الاتصالات اللاسلكية (الموجات الكهرومغناطيسية).
خصائص الإشارات
a. السعة:
أقصى قيمة أو قوة للإشارة
b. التردد:
المعدل الذي تتأرجح فيه الإشارة أو تكرر نفسها، ويقاس بالهرتز (Hz). يحدد التردد درجة الصوت أو القناة في نظام الاتصالات اللاسلكية.
`c. المرحلة:
الموضع النسبي للإشارة في الزمن. ويقاس بالدرجات أو الراديان، وهو مهم في أنظمة الاتصالات التي تستخدم تعديل الطور.
d. الطول الموجي:
المسافة بين القمم المتتالية لإشارة دورية، وهي ذات صلة بشكل خاص بالموجات الكهرومغناطيسية مثل موجات الراديو أو موجات الضوء.
e. عرض النطاق الترددي:
نطاق الترددات التي تشغلها الإشارة. يسمح النطاق الترددي الأعلى بنقل المزيد من المعلومات ولكنه يتطلب سعة قناة أكبر.
الرسائل التناظرية والرقمية:
رسائل رقمية: مكوّنة من عدد محدود من الرموز (على سبيل المثال 26 حرفاً، معلومات ثنائية).
الرسائل التناظرية: تتميز بالبيانات التي تختلف قيمتها على مدى مستمر (مثل درجة الحرارة، خطاب الضغط).
ولغرض المقارنة، فإن الرسالة الرقمية أسهل في الاستخراج ومناعة عالية ضد الضوضاء من الرسالة التناظرية.
الفرق بين الإشارات التناظرية والرقمية
أسبكت
إشارة تناظرية
إشارة رقمية
التعريف
إشارة مستمرة تتغير بسلاسة مع مرور الوقت.
إشارة منفصلة تمثل المعلومات في شكل ثنائي.
الطبيعة
مستمر في كل من الزمن والسعة.
منفصلة في كل من الزمن والسعة.
أمثلة
إشارات الصوت، وإشارات الفيديو، وتغيرات درجة الحرارة.
بيانات الكمبيوتر والصوت الرقمي والفيديو الرقمي والنصوص.
التمثيل
يمكن أن تأخذ أي قيمة ضمن نطاق.
يأخذ قيمًا محددة، عادةً ما تكون 0 و1.
حساسية الضوضاء
أكثر عرضة للتشويش والتشويش.
أقل تأثراً بالضوضاء، حيث يمكن استعادة البيانات بسهولة.
التخزين
يصعب تخزينها بسبب طبيعتها المستمرة.
أسهل في التخزين، حيث يتم تمثيل البيانات بالبتات (0 و1).
ناقل الحركة
يتطلب المزيد من النطاق الترددي للإرسال لمسافات طويلة.
فعالة للإرسال لمسافات طويلة مع عرض نطاق ترددي أقل.
المعالجة
يتطلب التحويل التناظري إلى رقمي لمعالجة الكمبيوتر.
معالجة مباشرة بواسطة أنظمة رقمية بدون تحويل.
التطبيقات
تُستخدم في الإرسال الصوتي وإشارات الراديو وإشارات الفيديو.
تُستخدم في أجهزة الكمبيوتر الرقمية والهواتف الذكية وأنظمة الاتصالات الرقمية.
Aspect Analog Signal Digital Signal
Definition A continuous signal that varies smoothly over time. A discrete signal that represents information in binary form.
Nature Continuous in both time and amplitude. Discrete in both time and amplitude.
Examples Audio signals, video signals, temperature variations. Computer data, digital audio, digital video, and text.
Representation Can take any value within a range. Takes on specific values, typically 0 and 1.
Noise Sensitivity More susceptible to noise and distortion. Less affected by noise, as data can be easily restored.
Storage Difficult to store because of continuous nature. Easier to store, as data is represented in bits (0s and 1s).
Transmission Requires more bandwidth for long-distance transmission. Efficient for long-distance transmission with less bandwidth.
Processing Requires analog-to-digital conversion for computer processing. Directly processed by digital systems without conversion.
Applications Used in audio transmission, radio signals, and video signals. Used in digital computers, smartphones, and digital communication systems.| Aspect | Analog Signal | Digital Signal |
| :--- | :--- | :--- |
| Definition | A continuous signal that varies smoothly over time. | A discrete signal that represents information in binary form. |
| Nature | Continuous in both time and amplitude. | Discrete in both time and amplitude. |
| Examples | Audio signals, video signals, temperature variations. | Computer data, digital audio, digital video, and text. |
| Representation | Can take any value within a range. | Takes on specific values, typically 0 and 1. |
| Noise Sensitivity | More susceptible to noise and distortion. | Less affected by noise, as data can be easily restored. |
| Storage | Difficult to store because of continuous nature. | Easier to store, as data is represented in bits (0s and 1s). |
| Transmission | Requires more bandwidth for long-distance transmission. | Efficient for long-distance transmission with less bandwidth. |
| Processing | Requires analog-to-digital conversion for computer processing. | Directly processed by digital systems without conversion. |
| Applications | Used in audio transmission, radio signals, and video signals. | Used in digital computers, smartphones, and digital communication systems. |
تنبيه التصدير
يرجى الحذر عند تحميل PDF يتجاوز 300 صفحة، فقد يؤدي ذلك إلى نفاد الذاكرة.
يتطلب تحميل PDF Pro استخدام وظيفة الطباعة في المتصفح. عند ظهور واجهة الطباعة، اختر 【حفظ كـ PDF】 تحت 【الطابعة】، ثم انقر على 【حفظ】.