دروس في الإليكترونيات
الدرس التاسع عشر
الاتصالات (4)
- مرحلة المزج
- المذبذب
-المزج ذاتي الذبذبة
- تحكم تلقائي بالكسب
- مكبر التردد المتوسط
إعادة ملخصة : المقاومة تحد من قوة التيار ،،،،، الجهد المتردد له موجات ،،،،، الصمام الثنائي ، يسري به التيار باتجاه واحد فقط ،،،،، المكثف يخزن الجهد(الطاقة) ،،،،، الملف يولد مغنطة طاقية ،،،،، والمحول يحول الجهد إلى الأعلى والى أسفل ،،،،، التقويم يحول الجهد المتردد إلى جهد مستمر،،،،، الترانزيستور - مفتاح أو مكبر،،،، طيف الترددات (درس 11) يشرح تحديد استعمال الترددات للموجات الكهرمغنطيسة ،،،،، يطبق الاتصال عن بـُعد بالإذاعة والاستقبال ،،،، ويمزج في الطرف الإذاعي مع الإشارة (موجاتصوتية أو ضوئية) إشارة أخرى حاملة ،،،، وتذاع الإشارة (المركبة) عبر الهوائي كموجات كهرمغنطيسة ،،،،، وتعبر المسافات الطويلة بسرعة الضوء للطرف المستقبل(هذا الدرس) ،،،، فـَتـُـلـتقـط بهوائي المستقبل وتفـُـكك لتعود إلىموجاتصوتية أو ضوئية لتصل الأذن أو العين ،،،،،،،،، تتغير السعة في التعديل السعوي(AM)(الموجات : الطويلة ، المتوسطة والقصيرة) ويتغير التردد في التعديل الترددي(FM)،،،،، "المستقبل البسيط" بخمسة مكونات،،،،، من الهوائي إلى الكشف مباشرة ،،،،، أهم الاختلافات بينه وبين المستقبل المركب (Superheterodyne ) هو المذبذب في الجهاز ،،،،،

المزج والمذبذب
يوضح الرسم أعلاه المبدأ الأساسي "للمستقبل الإذاعي المركب" ، ويلحق الهوائي "مـُمرر حزمة" (band-pass) وهو معـيّـرا (موّلف) "لتـنقية" التردد المرغوب به ، ثم تدخل الإشارة بعد ذلك إلى "المكبر الأولي للتردد العالي" (preamplifier) (والذي تعدل شركات كثيرا عن تصميمه لأسباب اقتصادية . كما أن هناك أجهزة تعمل بمرحلتين للمزج بدلا من واحدة (4): ("مستقبل مزدوج التركيب") والفوائد في هذه أجهزة هي ، تنقية أفضل وأجود ، ووقاية أكثر من الترددات أو الإشارات الخيالية(3)التي تنتج عن ترددات الإذاعة حين يكون ترددها المتوسط أعلى من قيمة تردد المذبذب فتلتقط إذاعتان . وكما ذكر فباختلاف "المستقبل البسيط" (direct-detection receiver) يوجد في "المستقبل المركب" "مرحلة مزج" (Mixer ) و "مولد عالي التردد" وهو "المذبذب" (اوسيلاتور) ، الذي يتجاوب مع ترددات المدخل . ولضمان تساوي التغيـّرات في التردد ، فهناك رابطا أليا بين "المُعـَـيـّـر الكثائفي" (أو صمامات كثائفية) في المدخل وترددات "المُعـَـيـّـر الكثائفي" في "المذبذب" .
ويدخل الترددان (تردد المدخل وتردد "المذبذب") إلى "مرحلة المزج" ليشكلا سويا "التردد المتوسط" (أو البيني) (intermediate frequency IF )، ويكوّنا بذلك الفرق بين تردد المدخل وتردد "المذبذب" ، وكما ذكر سابقا أن قيمة التذبذب فيه في التعديل السعوي أي للموجات القصيرة ، والمتوسطة ، والطويلة 460 كيلوهرتز تقريبا ، ويكون دائما في أعلى تردد المدخل .
مرحلة المزج ذاتية الذبذبة
وهناك من يوفر "دائرة الذبذبة" في التصميم لأسباب اقتصادية وفي الأجهزة الأقل بساطة فيستعمل بها ما يسمى ب- "مرحلة مزج ذاتية الذبذبة" ويصمم "المذبذب" بداخلها ، ولكن هذا الأسلوب غير قابل للتحكم في الكسب .
المزج الإضافي والمزج الضربي
وكهربائيا تتم عملية المزج إما أضافا (1) أو ضربا (حسابيا) ويتم "المزج الإضافي" بعنصر كهربائي ذو منحنى منطوي مثل الصمام الثنائي أو الترنزيستور أو صمامات (المضيئة) ، حيث تدخل الإشارتان من خلال قطب واحد، فينتـقي المذبذب في المخرج فرق التردد كالتردد المتوسط .
أما "المزج الضربي"(2) فيتم توصيل الإشارات المرغوب بمزجها خلال عنصر يتم توجيه التيار به من خلال قطبين ، أي من خلال بوابتين لترنزستور تأثير المجال ( FET) (أنظر الرسم) . وأسلوب المزج الضربي هو أكثر تجنبا لإلتقاط الموجات العلية والغير مرغوب بها ، وهناك ميزة أخرى في المزج الضربي وهي الفصل بين دوائر المذبذب والمدخل ، وبذلك يمنع من أن يصبح المستقبل إذاعة ، حيث يحول دون وصول إشارة المذبذب إلى الهوائي لينتشر جويا .

ويـبـين الرسم أعلاه دائرة مزج ودائرة مذبذب ودائرة "تحكم تلقائي للكسب" ودائرة مدخل بموجة واحدة ، حيث تتم عملية المزج بترنزيستور تأثير المجال ( FET) ذو البوابتين أي "بالمزج الضربي" ، حيث تصل إشارة المدخل إلى بوابة 1 وإشارة "المذبذب" إلى بوابة 2 ، وفي المخرج يتم الحصول على "إشارة التردد المتوسط" التي يتعلق قيمة جهدها بقيمة إشارة المدخل ، وبالمكثف( 4,7 نانو فراد) يوصل جزء من جهد هذه الإشارة إلى ترنزيستور(BC308) الذي يعمل هنا كمكبر لجهد "التحكم التلقائي للكسب" ، ويتم تقويم وسهمدة جهد مخرج الدائرة ثم يوصل إلى ترنزيستور تأثير المجال (BF 244) لهدف توجيهه. وفي حالة ارتفاع جهد إشارة المدخل فيرتفع جهد "إشارة التردد المتوسط" ، وبالتالي ترتفع قيمة جهد البوابة ، وبذلك تنخفض المقاومة بين المصرف والمنبع للترنزيستور ، وبما أنه يكوّن مع المقاومة (33 آوم) دائرة توالي وكلاهما على التوازي مع دوائر المدخل فينتج عن ذلك كبت أو تخميد كبير على هذه الدوائر فتنخفض عملية التكبير.
تحكم تلقائي بالكسب
لتجنب تغيرات أو تأرجح مستوى الصوت في جهاز الإستقبال ، نتيجة لتأثيرات جوية أو خلال تغيير المحطات الإذاعية والتي يختلف عامل "شدة المجال" (Fieldstrenght) فيها اختلافا يصل إلى ألف ضعف ، ولكي لا يطر المستهلك للرفع أو الخفض المتكرر لصوت الجهاز، ولثبات مستوى معيـّن في "شدة المجال" لترددات العالية ، يحتاج "المستقبل الإذاعي المركب" إلى دائرة "تحكم تلقائي بالكسب" (AGC -Automatic Gain Control) ، وتعمل هذه الدائرة في "مرحلة الكاشف" أي التقويم ويستعمل بالأخص في التعديل السعوي(AM) ، ويكتفا في التعديل الترددي(FM) بتحديد سعة الإشارة فقط - وسنعود للأخيرة و"لمرحلة الكاشف" لحقا إنشاء الله .
وهناك عدة إمكانيات "للتحكم التلقائي بالكسب" (أنظر رسم "تحكم الكسب الأوتوماتيكي") ففي "مرحلة الكاشف"( Demodulator) يتم تقويم إشارة المدخل ، ثم يتم ترشيحها وسهمدتها (وفي الضرورة يتم تأخيرها أيضا) ثم يوصل جهد التحكم إما بعد أو قبل التقويم ، وإذا تم توصيل التحكم بالمكبر بعد التقويم (مرحلة الكاشف) ، أي التردد السمعي ، فيكون ذلك "تحكم أمامي" أما إذا تم توصيله فيما قبل ذلك من مراحل فيكون "تحكم الانحداري".
وكهربائيا يمكن استغلال الترنزيستور هنا بطريقتين : الأولى تستعمل في "التحكم الأمامي" برفع تيار مجمع الترنزيستور وبذلك تنخفض مقاومات مدخل الترنزيستور وبالتالي يزيد كبت أو تخميد أو كتم دائرة التذبذب المتصلة ، والثانية يتم فيها خفض تيار المجمع بتصغير قيمة جهد القاعدة وبذلك خفض عامل التكبير به .
مكبر التردد المتوسط
يحتوي "مكبر التردد المتوسط" مـُـمرات حزمة وعناصر مكبرة( ترنزيستورات أو دوائر متكاملة مثل TAA 981 وهي للتعديل الترددي أيضا) ويعمل كمكبر مُحدْدْ (5) ، أي لحزمة تردد معيـّـن ، وتحديد تنقية التردد تتم بدوائر رنين مكونة من مكثفات وملفات أو مرشحات فخارية (6) (Ceramic) .
وتدخل إشارة التردد المتوسط المعدلة سعويا من وتد 1 (وتد 2 لتعديل الترددي) ، وتد 3 للتحكم التلقائي للكسب ، أما الكثافة بين وتد 4 و 5 فهي لتغطية مقاومات المشع أي كإقران عكسي .
==========
من الموسوعة :


المزج الإضافي


1 - المزج الإضافي ، يتم توصيل الإشارات المرغوب بمزجها من خلال قطب واحد . (وبعنصر كهربائي ذو منحنى منطوي مثل الصمام الثنائي أو الترنزيستور أو صمامات الإضاءة)






المزج الضربي
2 - المزج الضربي (حسابيا) ، يتم توصيل الإشارات المرغوب بمزجها خلال عنصر يتم توجيه التيار فيه من قطبين ، أي من خلال بوابتين لترنزستورات المجال




الترددات الخيالية



3 - الترددات أو الإشارات الخيالية ، في أجهزة الإستقبال من نوع السوبر هيتروداين (مستقبل المركب) تكون هناك ترددات إذاعة أخرى غير المرغوب بها والسبب هو ان تردد هذه الإذاعة أعلى بقيمة التردد المتوسط ويتم تجنب هذا الخطـأ بالتنقية القريبة* ، الانتقاء الدقيق لترددات الإرسال لمحطة إرسال واحدة دون تداخل ترددات المحطات الأخرى.








مرحلتين للمزج


4 - "مستقبل مزدوج التركيب" جهاز الراديو المركب الذي يعمل بمرحلتين للمزج بدلا من واحدة ، وفائدته بالنسبة للأجهزة ذو مرحلة واحدة للمزج هي : تنقية أفضل وأجود ، ووقاية أكثر من الترددات أو الإشارات الخيالية.






مكبر محدد التردد

5 - "مكبر محدد التردد" وكما يعرف الاسم فهو يكبر حزمة معيّـنة للتردد 700 ميجا هرتز مثلا، ويستعمل في التردد العالي .









مكثفات فخاريية

6 - مكثف فخاري أو خزفي ، يصنع من خليط أكسيد الفخار الذي يسخن ويُضغط عليه ثم تُدخل الأقطاب المعدنية أليه . وللمكثف الفخاري نوعان الأول ثابت العزل (re ) فيه من 1010 الى 200 أي مقاومة العازل فيه تكون 10 ميجا آوم تقريبا والنوع الثاني يكون ثابت العزل فيه 000 10 والمقاومة العازل 107 ميجا آوم أما القيمة السعوية فتكون مُعلمة بالألوان .

- المـَرْو ، كوَاتـْـز (Quartz) ، أحد أهم الأحجار المنرالية في الطبيعة ، وهو مكون من ثاني أكسيد السيليكون(SiO2) ، وله خاصية ظاهرة البـِـيّـزو، وتابع للعناصر الكهربائية ذو خاصية التأثير لتناوب المجال الكهربائي نتيجة لتذبب مكنيّ ، وتتميز بثبات وبجودة عالية للتجاوب مع الذبذبة.
- ظاهرة البـِـيّـزو الكهربائية (Piezoelectric effect) ، ظـاهرة تضاغط بلوري أو فخاري، ظاهرة فيزيائية ، بمجرد الضغط أو التحريك أو انحناء مكنيّ لبلورته ينتج من خلال أطراف البلورة شحنات كهربائية ، تتعلق قيمتها بقيمة الضغط المكنيّ الخارجي عليها . وإذا تناوب إيقاع الضغط علها فتتناوب الشحنات الكهربائية بنفس الإقطاع . أما نطاق التردد لظاهرة البـِـيّـزو فيـبدأ بقـليل من الهرتز وتنتهي 300 ميجا هرتز تقريبا . وتستغل ظاهرة البـِـيّـزو في عملية القدح (من ولاعات السجائر وما يشبه ذلك عبر اللاقط (Microphone) البلوري ، والعناصر النصف موصلة مثل ترنزيستور البـِـيّـزو وثنائي البـِـيّـزو إلى أدرعة قراءة الأسطوانات البلورية) .




Quartz , Quarz



……… والى اللقاء ……..