مبادئ الإرسال والتسلم للموجات الكهرومغناطيسية

مبادئ الإرسال والتسلم للموجات الكهرومغناطيسية

تُنقل المعلومات من الموجة السمعية (المحمولة) إلى الموجة الراديوية (الحاملة)، ثم تُبث عن طريق محطة الإرسال وتُستقبل عن طريق جهاز الاستقبال (المذياع). وتعتمد عملية الإرسال والتسلم على جهازين أساسيين:

1- الدائرة المهتزة (دائرة الرنين)

تتألف من ملف $L$ (مهمل المقاومة الأومية) يتصل مع متسعة متغيرة السعة $C$، ويمكنها أن تولد تردداً رنينياً $f_r$ من خلال عملية التوليف على وفق العلاقة: $f_r=\frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}$

2- الهوائي

يتكون من سلكين معدنيين منفصلين يُربطان إلى مصدر فولطية متناوبة فيُشحن السلكان بشحنتين متساويتين بالمقدار ومختلفتين بالنوع، وتتبدد الطاقة المنبعثة منه في الفضاء بشكل موجات كهرومغناطيسية. وتعتمد قدرة الهوائي في الإرسال أو التسلم على: (1) مقدار الفولطية المجهزة للهوائي، (2) تردد الإشارة المرسلة أو المستلمة.

• وُجد عملياً أن طول الهوائي عندما يساوي نصف طول الموجة المرسلة أو المستلمة يحقق إرسالاً أو استقبالاً أكبر طاقة للإشارة.
• في هوائي نصف الموجة يكون فرق الطور بين التيار والقوة الدافعة الكهربائية $90^{\circ}$؛ تكون الفولطية في قيمتها العظمى $V_{max}$ عند نهايتي الهوائي، والتيار في قيمته العظمى $I_{max}$ عند منتصفه (نقطة التغذية)، فتكون الممانعة قليلة عند نقطة التغذية وعالية عند النهايتين، لذا يمكن تغذية الهوائي بأعظم قدرة من الدائرة المهتزة.
• يمكن تأريض أحد قطبي الهوائي ليكون هوائي ربع الموجة، إذ تعمل الأرض على تكوين صورة للقطب بالطول نفسه فتكتمل خواص هوائي نصف الموجة.

حساب طول الهوائي

نحسب الطول الموجي أولاً من $\lambda=\frac{c}{f}$ حيث $c=3\times10^{8}\,m/s$، ثم: طول هوائي نصف الموجة $\ell=\frac{\lambda}{2}$، وطول هوائي ربع الموجة (المؤرض) $\ell=\frac{\lambda}{4}$. مثال الكتاب: للتردد $20\,kHz$ يكون $\lambda=15\,km$ و $\ell=7.5\,km$ (غير عملي، لذا تُحمّل الإشارة على موجة حاملة عالية التردد بالتضمين)، وللتردد $200\,MHz$ يكون $\lambda=1.5\,m$ و $\ell=75\,cm$ ولربع الموجة $37.5\,cm$ (مناسب عملياً).