logo

logo

logo

logo

logo

المذياع

مذياع

Microphone - Microphone

المذياع

 

المذياع أو المستقبل الإذاعي broadcast receiver هو مستقبل راديوي radio receiver يستخرج الصوت المذاع من طاقة التردد الراديوي التي يلتقطها هوائي الاستقبال من الموجات الكهرطيسية الصادرة عن محطات البث الإذاعي[ر].

لمحة تاريخية

بدأ انتشار أجهزة المذياع بعد تدشين محطة KDKA الإذاعية الأمريكية في عام 1920، والتي تعد أول محطة للبث الإذاعي[ر]. وكانت المستقبلات الإذاعية الأولى نحو عام 1925 من نوع المستقبلات البلورية crystal receivers البسيطة أو من نوع المستقبل المولف على التردد الراديوي tuned radio- frequency receiver، أو باختصار مستقبل TRF، وكان إرنست ألكساندرسون Ernst F. W. Alexanderson قد ابتكره عام 1916. واعتمد تصميم معظم أجهزة المذياع لاحقاً على مبدأ مستقبل السوبرهترودين superheterodyne receiver الذي ابتكره إدوين آرمسترونغ Edwin Howard Armstrong نحو عام 1918. وباستثناء أجهزة المذياع البلورية، صُمِّمت كل أجهزة المذياع نحو عام 1952 باستخدام الصمامات الإلكترونية. وبدأ إنتاج أول أجهزة مذياع ترانزستورية في ذلك العام، ثم استخدمت بدلاً من الصمامات في كل المستقبلات الراديوية. ومنذ نحو عام 1980 بدأ الاستخدام الواسع للدارات المتكاملة في كثير من أجهزة المذياع، ثم بدأ انتشار المستقبلات الخاصة باستقبال البث الإذاعي الرقمي digital  audio broadcasting ـ أو باختصار DABـ أرضياً أو فضائياً منذ عام 1995.

مكونات المذياع

تشمل مكونات المذياع هوائي الاستقبال الذي يلتقط الموجات الكهرطيسية ويحولها إلى اهتزازات (ذبذبات) كهربائية، ومضخمات أو مكبرات amplifiers لزيادة شدة تلك الاهتزازت، ودارة كشف التعديل demodulation للحصول على الإشارة الصوتية أو السمعية signal audio، ومجهاراً loudspeaker (أو سماعة أذن earphone أو سماعة رأس headphone). وتشمل مكونات المذياع المصمم بطريقة السوبرهترودين أيضاً مهتزاً أو مذبذباً محلياً local oscillator ومازجاً mixer لمزج الموجة الجيبية التي يولدها المهتز المحلي مع الإشارة المستقبلة.

إن أبسط مذياع هو المستقبل البلوري الذي يتألف من سلك طويل يعمل كهوائي antenna، ودارة رنين أو دارة مولفة tuned circuit للانتخاب الترددي لإشارة المحطة المطلوب استقبالها، وثنائي بلوري diode crystal من أجل الكشف، وسماعة رأس أو سماعة أذن لتحويل الإشارة السمعية إلى صوت مسموع.

الشكل (1) المخطط الصندوقي لمستقبل TRF

يلي المستقبلَ البلوري من حيث التعقيد النسبي المستقبلُ المولف على التردد الراديوي، ويبين الشكل (1) مخططاً صندوقياً مبسطاً لهذا المستقبل، الذي يقوم بتضخيم الإشارة المستقبلة المسماة إشارة التردد الراديوي radio frequency، أو باختصار RF. ويتألف مضخم الترددات الراديوية RF من عدة مراحل تضخيم ذات دارات رنين مولَّفة على التردد الراديوي. ويتبع هذا المضخم الكاشف ثم المضخم الصوتي أو السمعي audio amplifier، ويوصل خرجه إلى المجهار (أو سماعة الأذن أو الرأس). ويمتلك المولف على التردد الراديوي عيباً مهماً يتمثل بصعوبة توليف عدة دارات رنين في آن واحد على تردد واحد (تردد المحطة المستقبلة)، ولذلك يفضل عليه مستقبل السوبرهترودين.

يوضح الشكل (2) بنية مذياع السوبرهترودين. ويقوم المازج بعملية مزج الإشارة المستقبلة ذات التردد الراديوي بعد تضخيمها مع موجة جيبية يولِّدها المهتز المحلي؛ مما يؤدي إلى توليف إشارة ذات تردد أخفض يسمى التردد الوسيط (IF) intermediate frequency. ويستخدم لتوليف دارات الرنين في مضخم الترددات الراديوية والمهتز اثنان أو ثلاثة من المكثفات المتغيرة المترابطة ميكانيكياً. وعند الرغبة في تغيير تردد المحطة المطلوب استقبالها يُغيّر توليف دارات رنين مضخم الترددات الراديوية والمهتز، بحيث يُحصل على فرق ثابت بين تردد المهتز والتردد الراديوي. ويمثل ذلك الفرق الثابت التردد الوسيط IF، وقيمته 455 كيلوهرتز في مستقبلات التعديل المطالي amplitude modulation، أو باختصار AM، و10.7 ميغاهرتز في مستقبلات التعديل الترددي frequency modulation، أو باختصار FM.

الشكل (2) المخطط الصندوقي لمذياع سوبرهتروديني

يسمى مبدأ المزج الموضح في الشكل (2) مبدأ السوبرهترودين أو «التضارب الفوقي». ومن أهم مزايا مستقبل السوبرهترودين ثبات قيمة التردد الوسيط IF، إذ لا يحتاج إلى تغيير توليف دارات رنين مضخم التردد الوسيط IF عند تغيير تردد المحطة المستقبلة. ولذلك يسهل تصميم مضخم التردد الوسيط IF، وذلك للحصول على انتقائية selectivity جيدة تتيح انتخاب إشارة المحطة المطلوب استقبالها من دون أن تمر معها تدخلات من إشارات المحطات المجاورة ترددياً.

تُستخدم معظم المستقبلات ذات التعديل المطالي AM بدلاً من مضخم التردد الراديوي، في الشكل (1) دارة رنين بسيطة تولَّف على التردد الراديوي، في حين يستخدم مضخم التردد الراديوي في كل المستقبلات ذات التعديل الترددي FM من أجل تقوية إشارة RF بحيث يصبح مستواها أعلى كثيراً من مستوى الضجيج noise الذي ينتج من المازج. ويكون تأثير ذلك الضجيج الداخلي في مستقبلات AM ضئيلاً عادة، لأن مستواه فيها يكون منخفضاً نسبياً وأخفض كثيراً مما في حالة مستقبلات FM (حيث تتناسب استطاعة الضجيج مع عرض المجال الترددي الذي تكون قيمته 9 أو 10 كيلوهرتز لإشارة AM، وقرابة 200 كيلوهرتز لإشارة FM).

تأثير خصائص الإرسال في خصائص تصميم المذياع

تُصنّف المجالات الترددية التي تعمل عليها محطات البث الإذاعي بطريقة التعديل المطالي[ر] AM إلى ثلاثة مجالات: مجال الموجات الطويلة long waves أو باختصار LW (وهو يمتد ترددياً بين نحو 150 - 300 كيلوهرتز)، ومجال الموجات المتوسطة medium waves، أو باختصار MW (وهو يمتد ترددياً بين نحو 450 - 1600 كيلوهرتز)، ومجال الموجات القصيرة short waves أو باختصار SW (وهو يمتد ترددياً بين نحو 6 - 26 ميغا هرتز). ويخصص لمحطات البث بطريقة التعديل الترددي FM المجال الترددي بين 88 - 108 ميغا هرتز.

يختار طول هوائي استقبال محطات التعديل الترددي FM مساوياً تقريباً f 75، بافتراض التردد f بالميغاهرتز، وذلك حتى يكون طول الهوائي مساوياً تقريباً لربع طول الموجة (حيث يكون طول الموجة مساوياً f 300). ويزود كثير من المستقبلات ذات التعديل الترددي FM بهوائي تليسكوبي، بشكل قضيب معدني متغير الطول، يضبط طوله للحصول على أفضل استقبال. ويستخدم في مذياع التعديل المطالي AM غالباً هوائي داخلي بشكل ملف ملفوف على قضيب من الفيريت(من أكاسيد الحديد) من أجل مجالي الموجات الطويلة والمتوسطةLW  وMW، ويستخدم سلك هوائي خارجي (بطول يقارب f 75، حيث f بالميغاهرتز) من أجل مجال الموجات القصيرة SW.

تتأثر جودة استقبال التعديل المطالي AM كثيراً بالتداخلات (التشويشات) الخارجية، لأن مستواها يكون مرتفعاً نسبياً في المجالات الترددية المخصصة لمحطات AM. ويكون مستوى التداخلات الخارجية ضعيفاً عادة في المجال الترددي المخصص لمحطات FM، ولكن استقبال FM أكثر تأثراً بالضجيج الداخلي كما سبق ذكره، ولذلك يستخدم مضخم التعديل الترددي RF في كل مستقبلات FM (في حين يستغنى عنه عادة في مستقبلات التعديل المطالي AM).

يستخدم في مستقبل التعديل الترددي FM كاشف ترددي بدلاً من الكاشف المطالي المستخدم في مستقبل التعديل المطالي AM. ويستخدم قبل الكاشف الترددي في مستقبل التعديل الترددي FM محدد للمطال amplitude limiter؛ مما يجعل جودة استقبال التعديل الترددي FM أقل تأثراً بالضجيج والتداخلات (التشويشات) الخارجية.

تكون جودة الصوت في حالة مذياع التعديل الترددي FM أعلى كثيراً مما هي في حالة مذياع التعديل المطالي AM؛ لأن مذياع FM المجال الترددي للإشارة السمعية المتاح لمحطات بث FM يمتد حتى 10 كيلوهرتز بدلاً من 5 أو 4.5 كيلوهرتز في حالة محطات بث التعديل المطالي AM. ولذلك تزود أكثر أجهزة المذياع المصممة لاستقبال محطات التعديل الترددي FM (أو استقبال كل من محطات التعديل الترددي FM والتعديل المطالي AM) بمجاهير ذات مجال ترددي أوسع من المجال الترددي للمجاهير المستخدمة في أجهزة مذياع التعديل المطالي AM؛ مما يجعل أجهزة مذياع التعديل الترددي FM أفضل من حيث أمانة الأداء performance fidelity.

إن بنية أجهزة استقبال البث الإذاعي الرقمي أكثر تعقيداً من مستقبلات AM وFM، لأنها تتضمن المراحل التي تتطلبها نظم البث الإذاعي الرقمي[ر] من أجل كشف التعديل وكشف الترميز decoding ودارات للحماية من الأخطاء ودارات أخرى. ويعدّ تعقيد مستقبلات البث الإذاعي الرقمي مبرراً من وجهة نظر تلبية متطلبات وثوقية الاستقبال والحصول على جودة عالية للصوت، بحيث تقارب جودة الصوت الناتج من الأقراص المتراصة أو المدمجة compact discs (CD’s).

التقانات المعاصرة

يتزايد الاعتماد على التقانات المعاصرة في أجهزة المذياع[ر] من حيث استخدام دارات متكاملة integrated circuits  ذات إمكانات أكبر، بحيث يتم الحصول على مزايا أفضل من حيث دقة التوليف وثباته وكذلك الانتقائية والحساسية والمناعة ضد التداخلات والضجيج، وكذلك من حيث جودة الصوت العادي mono والستيريو stereo والصوت المحيطي. وتشمل التقانات الحديثة في أجهزة المذياع استخدام مركب ترددي frequency synthesizer للتوليف بدلاً من المهتز المحلي البسيط، واستخدام دارات أدق للكشف ومعالجات الإشارة الرقمية digital signal processors أو باختصار DSP، ودارات متكاملة متطورة لمعالجة الإشارة الصوتية. ويتجلى استخدام التقانات المعاصرة خصوصاً في مستقبلات البث الإذاعي الرقمي[ر].

عصام عبود

 

 الموضوعات ذات الصلة:

 

الإرسال من بعد ـ الاتصال من بعد ـ الاستقبال اللاسلكي ـ البث الإذاعي ـ  تعديل الإشارة

 

 مراجع للاستزادة:

 

ـ عصام عبود، ديب خلفة، أسس هندسة الاتصالات (جامعة دمشق، 2005).

- R.BOYLESTAD & L.NASHELSKY, Electronics (A Survey) (Prentice-Hall, USA, 1989).

- G.KENNEDY, Electronic Communication Systems, McGraw- Hill, 3rd Ed. (USA, 1985).

- M.S.RODEN, Analog and Digital Communication Systems (Prentice-Hall, USA, 1996).

- R.BAIR, Digital Techniques in Broadcasting Transmission (Focal Press, UK, 1999).


التصنيف : التقنيات (التكنولوجية)
النوع : تقانة
المجلد: المجلد الثامن عشر
رقم الصفحة ضمن المجلد : 293
مشاركة :

اترك تعليقك



آخر أخبار الهيئة :

البحوث الأكثر قراءة

هل تعلم ؟؟

عدد الزوار حاليا : 547
الكل : 29656586
اليوم : 36596

الاستهلاك

الاستهلاك   الاستهلاك consumption هو استخدام سلع أو إتلافها أو التمتع بخدمات، وذلك من أجل إشباع حاجات أو رغبات معينة. ويمكن النظر إلى الاستهلاك على أنه الهدف أو الغاية الأساسية لكل النشاطات الاقتصادية. وللاستهلاك علاقة عضوية بالإنتاج، فالاستهلاك يواجه دائماً إما بالسلع التي تنتج في ذلك الوقت وإما بالسلع التي أنتجت من قبل. وللاستهلاك دور أساسي في تركيب البنيان الاقتصادي وفي تحريك العجلة الاقتصادية، إذ إن الاستثمارات وفرص العمل هما أمران متعلقان بحجم الطلب الكلي على السلع والخدمات.
المزيد »