النطاق الأساسي

طيف إشارة النطاق الأساسي ، الطاقة E لكل وحدة تردد كدالة للتردد f . الطاقة الكلية هي المساحة تحت المنحنى.

في مجال الاتصالات ومعالجة الإشارات ، يُعرَّف النطاق الأساسي بأنه نطاق الترددات الذي تشغله الإشارة دون تعديلها إلى ترددات أعلى. [ 1 ] تنشأ إشارات النطاق الأساسي عادةً من محولات الطاقة ، التي تحوّل متغيرًا آخر إلى إشارة كهربائية. على سبيل المثال، يُعدّ خرج الميكروفون الإلكتروني إشارة نطاق أساسي تُشابه الصوت المُطبَّق. في البث الإذاعي التناظري التقليدي ، تُستخدم إشارة الصوت في النطاق الأساسي لتعديل إشارة حاملة بترددات الراديو ذات تردد أعلى بكثير.

قد تحتوي إشارة النطاق الأساسي على مكونات ترددية تصل إلى جهد الانحياز المستمر ، أو على الأقل سيكون لها عرض نطاق ترددي عالٍ . تُسمى إشارة النطاق الأساسي المُعدّلة إشارة نطاق التمرير . تشغل هذه الإشارة نطاقًا تردديًا أعلى ولها عرض نطاق ترددي أقل .

استخدامات متعددة

إشارة النطاق الأساسي

إشارة النطاق الأساسي أو إشارة التمرير المنخفض هي إشارة يمكن أن تتضمن ترددات قريبة جدًا من الصفر، مقارنةً بأعلى تردد لها (على سبيل المثال، يمكن اعتبار شكل الموجة الصوتية إشارة نطاق أساسي، بينما لا تُعتبر إشارة الراديو أو أي إشارة معدلة أخرى كذلك). [ 2 ]

يُساوي عرض نطاق التردد الأساسي أعلى تردد لإشارة أو نظام، أو حدًا أعلى لهذه الترددات، [ 3 ] على سبيل المثال تردد القطع العلوي لمرشح تمرير الترددات المنخفضة . في المقابل، يُمثل عرض نطاق التردد التمريري الفرق بين أعلى تردد وأدنى تردد غير صفري.

قناة النطاق الأساسي

قناة النطاق الأساسي أو قناة التمرير المنخفض (أو النظام أو الشبكة ) هي قناة اتصال قادرة على نقل الترددات القريبة جدًا من الصفر. [ 4 ] ومن أمثلتها الكابلات التسلسلية وشبكات المنطقة المحلية (LAN)، على عكس قنوات تمرير النطاق مثل قنوات الترددات الراديوية وأسلاك تمرير النطاق المُفلترة في شبكة الهاتف التناظرية. يسمح تعدد الإرسال بتقسيم التردد (FDM) لسلك الهاتف التناظري بنقل مكالمة هاتفية بنطاق أساسي، بالتزامن مع مكالمة هاتفية واحدة أو عدة مكالمات هاتفية مُعدَّلة بتردد الموجة الحاملة.

نقل النطاق الأساسي الرقمي

يهدف الإرسال الرقمي عبر النطاق الأساسي، المعروف أيضًا باسم ترميز الخط ، [ 5 ] إلى نقل دفق بتات رقمي عبر قناة النطاق الأساسي، والتي عادةً ما تكون سلكًا غير مُصفّى، على عكس الإرسال عبر نطاق التمرير ، المعروف أيضًا باسم الإرسال المُعدَّل بالحامل . [ 6 ] يُتيح الإرسال عبر نطاق التمرير إمكانية الاتصال عبر قناة مُصفّاة بنطاق تمرير، مثل الحلقة المحلية لشبكة الهاتف أو قناة لاسلكية محدودة النطاق. [ 7 ]

نقل النطاق الأساسي في الإيثرنت

تشير كلمة "BASE" في معايير الطبقة الفيزيائية لشبكة الإيثرنت ، مثل 10BASE5 و 100BASE-TX و 1000BASE-SX ، إلى الإرسال الرقمي في النطاق الأساسي (أي استخدام رمز خطي وسلك غير مُصفّى). [ 8 ] [ 9 ]

معالج النطاق الأساسي

يُستخدم معالج النطاق الأساسي، المعروف أيضًا باسم BP أو BBP، لمعالجة الإشارة الرقمية المُخفَّضة التردد لاسترجاع البيانات الأساسية لنظام رقمي لاسلكي. وتتولى وحدة معالجة النطاق الأساسي في أجهزة استقبال GNSS مسؤولية توفير البيانات القابلة للملاحظة، أي نطاقات الشفرة الزائفة وقياسات طور الموجة الحاملة، بالإضافة إلى بيانات الملاحة. [ 7 ]

إشارة النطاق الأساسي المكافئة

على اليسار جزء من جهاز الإرسال، يستقبل تيارًا من بيانات IQ في النطاق الأساسي ، ويستخدمها لتعديل سعة إشارة المذبذب المحلي، سواءً الموجة الجيبية القياسية من المذبذب المحلي، أو نسخة منها مُزاحة طوريًا بمقدار 90 درجة (متوافقة الطور ومتعامدة). تُدمج هذه الإشارات المُعدّلة لتكوين تمثيل التردد المتوسط ​​(IF). في جهاز إرسال نموذجي، يُحوّل التردد المتوسط ​​إلى تردد أعلى، ثم يُرشّح، ويُضخّم، ثم يُرسل من هوائي (غير موضح). على اليمين، نرى جانبًا من جهاز الاستقبال. بعد تضخيم الإشارة بضوضاء منخفضة، ثم ترشيحها، ثم تحويلها إلى تردد متوسط ​​(غير موضح)، تُخلط الإشارة مع الموجة الجيبية المتوافقة الطور من المذبذب المحلي، وكذلك مع النسخة المتعامدة منه، مما يُعطي تمثيلًا مُركبًا (أو ثنائي الأبعاد) للإشارة. يمكن بعد ذلك تزويد معالج الإشارات الرقمية ببيانات IQ هذه لاستخراج الرموز أو البيانات.

إشارة النطاق الأساسي المكافئة أو إشارة التمرير المنخفض المكافئة هي تمثيل ذو قيم مركبة للإشارة الفيزيائية المُعدَّلة (ما يُسمى بإشارة نطاق التمرير أو إشارة الترددات الراديوية ). وهو مفهوم ضمن طرق التعديل التناظرية والرقمية لإشارات (نطاق التمرير) ذات تردد حامل ثابت أو متغير (على سبيل المثال ASK و PSK وQAM و FSK ). إشارة النطاق الأساسي المكافئة هيZ(ت)=أنا(ت)+جسؤال(ت){\displaystyle Z(t)=I(t)+jQ(t)\,}أينأنا(ت){\displaystyle I(t)}هي الإشارة المتوافقة في الطور،سؤال(ت){\displaystyle Q(t)}إشارة الطور التربيعي، وج{\displaystyle j}الوحدة التخيلية . تُسمى هذه الإشارة أحيانًا بيانات IQ . في طريقة التضمين الرقمي،أنا(ت){\displaystyle I(t)}وسؤال(ت){\displaystyle Q(t)}تتضح إشارات كل رمز من رموز التضمين من مخطط التشكيل . ويشمل طيف تردد هذه الإشارة ترددات سالبة وموجبة. وتتوافق إشارة نطاق التمرير الفيزيائي مع

أنا(ت)كوس(ωت)-سؤال(ت)الخطيئة(ωت)=Rهـ{Z(ت)هـجωت}{\displaystyle I(t)\cos(\omega t)-Q(t)\sin(\omega t)=\mathrm {Re} \{Z(t)e^{j\omega t}\}\,}

أينω{\displaystyle \omega }يمثل التردد الزاوي للحامل بوحدة راديان/ثانية. [ 10 ]

تعديل

تُستخدم إشارة النطاق الأساسي غالبًا لتعديل إشارة حاملة ذات تردد أعلى، وذلك لتمكين إرسالها عبر موجات الراديو. يؤدي التعديل إلى رفع تردد الإشارة إلى نطاقات أعلى بكثير (ترددات الراديو) من نطاقها الأصلي. ومن أهم نتائج تعديل السعة ثنائي النطاق الجانبي (AM) المعتاد، مضاعفة نطاق الترددات التي تغطيها الإشارة ( عرض نطاقها الطيفي ). وبالتالي، يصبح عرض نطاق الترددات الراديوية للإشارة (المقاس من أدنى تردد وليس من الصفر هرتز) ضعف عرض نطاقها الأساسي. يمكن اتخاذ خطوات للحد من هذا التأثير، مثل تعديل النطاق الجانبي الأحادي . في المقابل، تستخدم بعض أنظمة الإرسال، مثل تعديل التردد، عرض نطاق أكبر. 

يوضح الشكل أدناه تعديل السعة (AM):

مقارنة بين نسخة النطاق الأساسي المكافئة للإشارة ونسخة الترددات الراديوية المعدلة بـ AM ( النطاق الجانبي المزدوج )، مما يوضح المضاعفة النموذجية لعرض النطاق الترددي المشغول.

انظر أيضاً

مراجع

  1. جيف روتنبيك، المصطلحات التقنية: ما يجب أن يعرفه كل متخصص في الاتصالات والإعلام الرقمي ، ص 24 ، دار نشر سي آر سي، 2012، رقم ISBN 1136034501
  2. ستيفن آلان تريتر (1995). تصميم أنظمة الاتصالات باستخدام خوارزميات معالجة الإشارات الرقمية: مع تجارب معملية لجهاز TMS320C30 . سبرينغر. ISBN 0-306-45032-1.
  3. ميشا شوارتز (1970). المعلومات، الإرسال، التضمين، والضوضاء: منهج موحد لأنظمة الاتصالات . ماكجرو هيل. ISBN 9780070557611.
  4. كريس سي. بيسيل وديفيد أ. تشابمان (1992). نقل الإشارات الرقمية . مطبعة جامعة كامبريدج. ISBN 0-521-42557-3.
  5. ^ ميكائيل جوستافسون وج. جاكوب ويكنر (2000). محولات بيانات CMOS للاتصالات . سبرينغر. رقم ISBN 0-7923-7780-X.
  6. جان دبليو إم بيرغمانز (1996). الإرسال والتسجيل الرقمي للنطاق الأساسي . سبرينغر. ISBN 0-7923-9775-4.
  7. 1 2 "معالجة النطاق الأساسي - Navipedia" . gssc.esa.int . تم الاسترجاع في 2022-07-04 .
  8. IEEE 802.3 1.2.3 الطبقة الفيزيائية ورموز الوسائط
  9. "برنامج IEEE Get" . معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE). مؤرشف من الأصل في 25 نوفمبر 2010. تم الاطلاع عليه في 29 مارس 2017 .
  10. بروكيس، جون ج. الاتصالات الرقمية ، الطبعة الرابعة. ماكجرو هيل، 2001. ص 150