الفيزياء

المراحِل الصوتيّة

2013 تبسيط علم الإلكترونيات

ستان جيبيليسكو

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الفيزياء

يمكن في المُستقبِل الراديوي تحقيقُ انتقائيةٍ معززة عبر حياكةِ وضبطِ استجابة التردّد الصوتيّ AF ضمن مراحِل تلي اللاقط.

يمكن للمراحِل الصوتية كذلك أن توفِّرَ تضخيماً إضافيّاً. إذا أردنا استخدامَ مُكبِّرٍ للصوت، توجّب على المراحِل الصوتية أن تؤمِّن قدرةخرجٍ تكفي لأن تُديرَ المُكبِّر وتشغِّلَه (على الأقلّ 1 واط).  

 

– الترشيح الصوتي

تحتاج إشارةُ صوتٍ إلى حزمةِ تردّدات تمتدّ تقريباً من 300 هرتز إلى 3000 هرتز، وذلك لكي تخرج بشكلٍ مفهومٍ بالنسبة للمستمِع. يستطيع مرشِّحُ تمريرِ حزمةٍ صوتيّة ذو حزمةِ تمريرٍ من 300 إلى 3000 هرتز (تُمثِّل عرضَ حزمةٍ مقداره 2700 هرتز) أن يُحسِّنَ نوعيةَ الاستقبال لبعض المُستقبِلات الصوتيّة.

في مُرشِّح الصوت السمعي المثالي، يكون التوهين معدوماً أو ضئيلاً للغاية ضمن مجال حزمة التمرير، بينما يكون مرتفعاً خارجها، وتكون التنّورتان (الأقسام التي تهبط وتنخفض بشدّة  في منحني الانتقائيّة) شديدتَي الانحدار.

إذا رسمنا توهينَ مثل هذا المُرشِّح بمقابل التردّد حصلنا على ما يُدعى بـالاستجابة المستطيلة (Rectangular Response)، تتميّز بـ"قمّة" مستوية، وبـ "جوانبَ" تكاد تكون شاقوليّة.

لا تحتاج إشارةٌ مقفولةٌ مفتاحيّاً باستخدام مفاتيح التشغيل والتوقيف إلاّ إلى مقدارٍ صغيرٍ من عرض الحزمة لكي يكون الوضوحُ أمثلياً. تستطيع المُرشِّحات الصوتيّة تضييقَ عرض حزمة الاستجابة إلى قيمةٍ صغيرةٍ تقارِب 100 هرتز.

 

تُنتِج حزمات التمرير الأكثر ضيقاً من 100 هرتز رنيناً، ممّا يُفسِد نوعيّةَ الاستقبال. يجب أن يوضَع تردّد المركز للمرشِّح الصوتيّ في مكانٍ ما بين 400 و1000 هرتز، ممّا يمثِّل طبقَةَ صوتٍ مريحةً للاستماع من أجل غالبيّة الناس.

تمتلك غالبيّةُ مرشِّحاتِ الإبراق الراديوي (Radio Telegraphy) الصوتيّةِ (رِماز مورس) -الرائجةِ في أوساط الهواة المشتغلين بالراديو- تردّداتٍ مركزيّةً قابلةً للضبط.

يُصدِر حامِلٌ تداخليّ – يُدعى بـمتغايرة التردّد – علامةً صوتيّةً بتردّد ثابت في خرج المُستقبِل. يمكن لـمُرشِّح ثُلمة (أخدودي) أن يتخلّص من علامة التغاير التردّدي المُزعجة دون التأثير بشكلٍ غير مؤاتٍ على باقي حزمة التمرير.

يمكن لمرشِّحِ ثُلمةٍ صوتيٍّ جيّدٍ أن يقوم بالتوليف الدقيق على مدى مجال التردّد الصوتي AF برمّته -تقريباً من 20 هرتز إلى 20 كيلو هرتز-. تمتلك مرشِّحات الثُّلمة الصوتيّة المُعدَّة للاتصالات مجالاتٍ أكثرَ ضيقاً، كأن تكون من 300 إلى 3000 هرتز.

 

فكرة مفيدة:  تولِّف بعضُ مرشِّحات الثُّلمة الصوتية نفسَها بشكلٍ آليّ. عندما تظهر متغايرة تردّد وتبقى لبضعة أجزاء من المئة جزء للثانية، يتسبّب متحكِّم صغريّ داخلي ("حاسوب على رُقاقة") بِمَرْكَزَةِ الثُّلمة لنفسِها على تردّد المتغايرة التردّديّة. يمكن أن تَسمعَ المتغايرةَ التردّديّةَ وهي "تذوى تدريجيّاً" بفترةٍ قصيرة بعد ظهورِها.  

 

– الإخماد

يُسكِت الإخمادُ (التخميدُ) (Squelching) المُستقبِلَ عند غياب أيِّ إشارةٍ آتيةٍ، ممّا يسمح باستقبالٍ صافٍ للإشارات بمجرّد ظهورِها. تستخدم غالبيّةُ مُستقبِلات اتّصالات الـ FM نُظُمَ إخمادٍ. تكون منظومة الإخمادِ عادةً مُغلقةً ممّا يُسكِت المُستقبِل عند غياب أيّ إشارة.

تقوم الإشارةُ بـ فتحِ منظومة الإخماد عندما تتجاوز سعتها عتبةَ الإخماد، التي يستطيع المُشغِّلُ ضبطَها وفقاً لرغبته. عندما تكون منظومةُ الإخماد مفتوحةً تستطيع جميعُ إشاراتُ الدخل الآتيّةُ (بالإضافة إلى أيّ ضجيجٍ أو إشاراتِ تداخُلٍ مُرافِقة) الواقعة ُضمن حزمة التمرير أن تبلغَ خرجَ المُستقبِل.

في بعض النُّظُم، لا تُفتَحُ منظومةُ الإخماد ما لم تمتلكِ الإشارةُ بعض السمات الخاصّةَ. تستخدِم أكثرُ الطرائق العامة في ما يُسمّى بـالإخماد الانتقائي مولِّداتِ نغماتٍ بتردّد صوتيّ AF.

يمكن لهذا الاحتراس أن يمنع أجهزةَ إرسالٍ غيرَ مسموحٍ لها من التأثير على المُستقبِلات وتشغيلها. لا تَفتح منظومةُ الإخماد إلّا من أجل إشاراتٍ ترافقها نغمةٌ تحت سمعيّة (أدنى من 300 هرتز) تمتلك التردّد الصحيحَ، أو تصاحبها متتاليةٌ سريعةٌ من النغمات السمعيّة الممتلِكة للتردّدات الصحيحة في ترتيبٍ خاصّ مُحدَّدٍ مُسبَقاً عند بداية أيّ إرسالٍ آتٍ.      

 

– مسألة 10-6 :

لنفترض أن دارات الخرج الصوتي للمُستقبِل يمكنها تمريرُ حزمةٍ من التردّدات أكبر بكثير مّما نحتاج لإعادة إنتاج الصوت.

على سبيل المثال، افترض أن الداراتِ تستطيع أن تُمرِّرَ التردّداتِ من 20 هرتز إلى 20 كيلو هرتز. ماذا علينا أن نتوقّع إذا أصغَينا إلى إشارة اتّصالاتٍ صوتيّة بمثل هذا المُستقبِل؟

الحلّ: 

سوف يعمل المُستقبِل بشكلٍ ممتاز شريطةَ وجود ضجيجٍ أصغريّ، وطالما لا توجد إشاراتٌ تشغل التردّداتِ المجاورةَ. ولكننا سوف نعاني تداخُلاً حادّاً إذا ظهرت إشاراتٌ قريبةٌ من تردّدنا بأقلّ من 10 أو 20 كيلو هرتز.

علاوةً على ذلك، إذا وُجِد ضجيجٌ خارجيّ "ساكِن" كبير – مثل العواصف الرعديّة- فإن قسمَ الضجيج الذي سوف تخترق مع معلومات الصوت الأساسيّة يكون أكبرَ منه في حالة دارةٍ لا تُمرّر الطاقةَ إلاّ في حيز الاتّصالات الصوتيّة المعياريّ من 300 إلى 3000 هرتز. 

اظهر المزيد

مقالات ذات صلة

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق
إغلاق