إرشادات مقترحات البحث معلومات خط الزمن الفهارس الخرائط الصور الوثائق الأقسام

مقاتل من الصحراء
Home Page / الأقســام / موضوعات علمية / الاتصالات بالألياف الضوئية: التكنولوجيا والاستخدام





ألياف ذات معامل "خطوة"
نظام الاتصالات العسكري بالعقدة
الألياف الضوئية
الألياف ذات معامل الانكسار المتدرج
المخطط الأساسي للمستشعر
المكونات الأساسية للألياف
الانعكاس والانكسار
الانعكاس الكلي الداخلي
الحيز الكهروبصري
الشبكات النجمية
العدسات
الفتحة الرقمية
االشبكات الخطية
بعض أنواع الكبول
سرعة انتشار الموجة
سرعة انتشار الموجة C




أولاً: الاتصالات الكهرومغناطيسي

أولاً: النظام الأساسي للاتصالات والحيز الكهرضوئي

1. الحيز الكهروبصري

هو جزء من الطيف الكهرومغناطيسي الشامل. ويتكون من حيزات فرعية أساسية، هي:

أ. حيز الأشعة تحت الحمراء Infra Red[1]. (اُنظر شكل سرعة انتشار الموجة C). 

ب. حيز الأشعة المرئية Visible[2]

ج. حيز الأشعة فوق البنفسجية Ultra  Violet[3] (اًنظر شكل الحيز الكهروبصري). 

ونظراً إلى الخواص الفريدة لهذا الحيز، والناتجة من قصر أطواله الموجية[4]، فقد أمكن استغلاله في نقل الإشارات، الصوتية والمرئية، على نطاق واسع، فتحسنت، بذلك، إمكانيات الاتصالات تحسناً بَيّناً.

وأحد أهم تطبيقات استخدام الحيز الكهروبصري في الاتصالات، هو استخدام كُبُول الألياف البصرية في نقل مختلف أنواع الإشارات؛ إذ تسير الموجات الكهروبصرية حاملة كمية هائلة من المعلومات، في شعيرات زجاجية دقيقة، لا يزيد سمكها على سمك شعرة رأس الإنسان، إلى حيث تُستقبَل في نهاية طرف الكَبْل، وتُستخلَص المعلومات المرسلة. 

2. النظام الأساسي للاتصالات الكهرومغناطيسية

يمكن وصف نظام الاتصالات الأساسي، من حيث تكوينه، كالآتي:

أ. المرسل، ويشتمل على

(1) مصدر الرسالة (الإشارة النافعة).

(2) وحدة تعديل، لتحميل الرسالة[5].

(3) مصدر موجة حاملة ذات عرض نطاق ملائم  (Band Width) .(BW)

(4) رابط قنوات.

ب. المستقبل، ويشمل

(1) رابط قنوات.

(2) كاشفاً، لفصل الإشارة عن الموجة الحاملة.

(3) كاشف تعديل، لاستخلاص الإشارة النافعة.

(4) مبيناً، لتوضيح الرسالة [6].

ج. قناة المعلومات (وسط انتقال الموجات الحاملة)، والتي قد تكون

(1) غير موجهة: أي يكون الإشعاع في الجو مباشرة[7].

(2) موجهة، وهي إما:

(أ) خط ذو سلكين.

(ب) كَبل محوري[8].

(ج) دليل موجة[9].

( د) ألياف ضوئية.

ويعتمد عرض النطاق  (B.W) المطلوب، على نوع الإشارة المرسلة.

(1) فبالنسبة إلى الأنظمة التناظرية [10](Analogue)، يكون كالآتي: (اُنظر جدول الأنظمة التناظرية)

(2) أما بالنسبة إلى الأنظمة الرقمية (Digital)[11]، فيكون التعامل مع الإشارات الرقمية، طبقاً لنظرية العينات Sampling. وفي هذه الحالة، فإن شرط اختيار عرض النطاق B.W) (، هو أن يكون معدل العينات Sampling Rate ضعف أكبر تردد على الأقل.



[1] حيز الأشعة تحت الحمراء : (IR)  هو حيز الموجات، التي تقع بين الطول الموجي 0.76 ميكرون (1ميكرون = 10ـ 6 متر) وحتى 1000 ميكرون (1مم) والطول الموجي ( l ) : هو المسافة بين نقطتَين متناظرتَين متتاليتَين في الموجة. ويساوي، خارج قسمة، سرعة الضوء ( C ) التي تسير بها الموجات الكهرومغناطيسية)، على تردد الموجة (f) ، (والذي يقاس بالهرتز HZ ، ويساوي دورة واحدة، في الثانية)، أي أن 1 HZ= 1cycle/ sec. وعليه، فكلما ازداد طول الموجة، قلّ ترددها، والعكس صحيح

[2] حيز الأشعة المرئية: هو حيز الموجات، التي تستطيع العين البشرية التقاط موجاتها وتمييزها. وتنحصر بين الأطوال الموجية 0.38 ميكرون وحتى 0.76 ميكرون، وتشمل ألوان الطيف السبعة المعروفة، ابتداء من البنفسجى وحتى الأحمر

[3] حيز الأشعة فوق البنفسجية: هو حيز الموجات، الواقعة بين الأطوال الموجية 0.1 ميكرون وحتى 0.38 ميكرون

[4] MHZ : ميجاهرتز (1ميجاهرتز = 10 6 هرتز). GHZ : جيجا هرتز (1جيجا هرتز = 10 9 هرتز). المعروف، علمياً، أنه كلما قصر طول الموجة (أي ازداد ترددها)، ازداد عرض النطاق للمعلومات المحملة عليها ( Band width B.W) ، وازادت قدرتها على حمل عدد أكبر من قنزات المعلومات المراد إرسالها

[5] يقصد بالتعديل Modulation تحميل إشارة المعلومات، المراد إرسالها على الموجات الحاملة، التي تسير بها من جهة الإرسال حتى جهة الاستقبال. وذلك لأن إشارة المعلومات نفسها، تكون، عادة، ذات ترددات منخفضة (أطوال موجية كبيرة)، لا يمكنها الانتقال إلى مسافات بعيدة؛ إذ تتعرض للاضمحلال الشديد، في حالة الإرسال السلكي. كما أن إرسالها لاسلكياً، يتطلب استخدام هوائيات ذات أطوال كبيرة جداً (تلائم طول الموجة)؛ وهذا غير عملي. ناهيك أن التعديل، يتيح إرسال غير قناة معلومات عبْر خط واحد (أو وسيلة)؛ فالموجات الصوتية، مثلاً، تقع بين الأطوال الموجية من 300 إلى 3400 هرتز. وهي عبارة عن تسلسل من الانضغاط والتخلخل في طبقات الهواء، أمام المتحدث، ولا يتعدى انتشارها عشرات الأمتار، بحسب قوة الصوت. ولكن، بتحويل هذه الانضغاطات إلى إشارات كهربائية مناظرة، أمكن تحميلها (بالتعديل) على موجات كهرومغناطيسية عالية التردد، يمكنها الانتقال إلى أي مسافة مطلوبة، بحسب وسط الانتشار وأسلوب الإرسال

[6] قد يكون هذا المبين سماعة، في حالة الإشارات الصوتية المختلفة، أو شاشة، في حالة الإشارات المرئية

[7] وهو يعرف بالإرسال اللاسلكي، ويتنوع بتنوع الموجات الحاملة Carrier Radio Frequency RF ؛ فهي قد تكون: أ. ذات تردد عالٍ فقط High Frequency HF، يراوح بين 3 و30 ميجا هرتز. وتعتمد في انتشارها على الانعكاس على طبقات الايونو سفير الجوية، والارتداد إلى حيث منطقة الاستقبال. ولذا، فإن مداها قد يصل إلى مئات أو آلاف الكيلومترات، وفقاً لقدرة الإرسال وزاويته. ب. ذات تردد عالٍ جداً Very HF: VHF ، يراوح بين 30 و300 ميجا هرتز. وتنتشر في خط رؤية مباشر، بين المرسل والمستقبل. ولذا، فلا يتعدى مداها المباشر عشرات الكيلومترات، يجب بعدها إعادة الإرسال، مرة أخرى مثل الإذاعة (FM) والتليفزيون. ج. ذات تردد في حيز UHF Ultra HF ، أو الميكروويف، أي أن طول موجتها، لا يتجاوز جزءاً من المتر أو أقل. وهي تتميز بسعة إرسال عالية، ولها قدرة على اختراق طبقات الايونوسفير الجوية، ويظهر ذلك في استخدامها في الاتصالات عبر الأقمار الصناعية، التي تضطلع بمهمة إعادة الإرسال، بين المرسل والمستقبل. كما تتميز بصغر الهوائيات (نظراً إلى قصر طول الموجة)، ودقة الأجهزة المستخدمة. ويمكن إشعاعها في صورة حزم ضيقة Narrow Beams، مما يجعلها ملائمة للاستخدام في شبكات الاتصالات الهاتفية اللاسلكية، بين مختلف المقسمات، وفي الرادارات، بأنواعها. وأقصر طول موجي لها، هو 1مم، يبدأ، بعده، حيز الأشعة تحت الحمراء (IR)

[8] الكُبُول المحورية Coaxial Caples: تتكون، أساساً، من جزء محوري داخلي (مركزي)، وجزء خارجي، وبينهما عازل؛ وكلها محاطة، من الخارج، بالتدعيم والحماية الملائمين. وهي تصنع من مواد معدنية (نحاس ... رصاص ..)، وتستطيع حمل موجات ذات ترددات عالية (مثل الميكروويف)، حتى عشرات الميجاهرتز؛ إذ تتعرض لفقْد ضئيل بها، وتتمتع بالحماية والأمان من التداخلات والتشويش والتنصت والبُعد عن التأثيرات الجوية (على عكس الموجات اللاسلكية)

[9] دليل الموجة Wave Guide: هو أنبوبة مفرغة ذات مقاطع خاصة (مستطيلة أو دائرية)، تسمح بمرور موجات الميكروويف في حيز الجيجاهرتز، من دون فقْد يذكر، إذ يُعْدَم فيها الفقْد الحراري، نظراً إلى انتشار الإشارة على هيئة موجات كهرومغناطيسية، على السطح الداخلي لدليل الموجة

[10] الإشارة التناظرية: هي الإشارة المتصلة المتغيرة القيمة باستمرار، مع الوقت (مثل الإشارات، الصوتية والمرئية

[11] الإشارة الرقمية: هي الإشارة التي تتكون من قيم محددة، منفصلة عند توقيتات محددة. وتُعَدّ الإشارة الثنائية Binary حالة خاصة من الإشارة الرقمية؛ إذ تتكون من كود من القيمتَين صفر وواحد فقط، وبهذا الكود، يمكن تمثيل المعلومات المفيدة، كما يمكن استخلاصها بطريقة عكسية