Ondes électromagnétiques et transmission d’informations

Crmef - fes Physique chimie

qualifiant

Said el-bot2012-2013

الكهرومغناطيسية الموجاتالمعلومات وانتقال

Ondes électromagnétiques et transmission d’informations

الكهرومغناطيسية -1• الموجات

الكهرومغناطيسية - 2• الموجات

المعلومات و انتقال

الوسع- 3• تضمين

التضمين- 4• إزالة مبدأ

تطبيقات- 5•

التربوية التوجيهات

وتطبيقا • للموجات كامتداد التطبيقات من الجزء هذا يأتيRLCللدارة

الترددات • مناطق توزيع لمناقشة مناسبة الجزء هذا يشكلاالتصال ميدان في المستعملين مختلف بين

محدد • تردد بمجال يتميز اتصال ميدان كلالهوائي • من المنبعثة اإلشارة على أساسا التركيز يتم

األخير هذا طرف من والملتقطةوالطور • التردد تضمين من كل إلى يتطرق الالحصول • من يمكن الذي التجريبي التركيب إلى يتوصل

وظائف مختلف على اعتمادا المضمنة اإلشارة علىدراستها تمت التي الجزئية التراكيب

مطلوبة • ليست الظاهرة حول معمقة نظرية دراسة كلالتقويم مرحلة في

• : الثنائي ) الصمام القطب رباعي الغالف كاشف دارة تقدمالمتوازية تجزيء ( RCوالدارة دون

للجذاء • المنجزة المتكاملة الدارة استعمال multiplieurيبرزالوسع تضمين دراسة في

عليها • المحصل المنحنيات رسم التلميذ من اليطلبالمرشحة الدارات مختلف بواسطة

جهاز • إنجازه خالل للتلميذ أكثر حرية إعطاء يستحسناإلذاعي البث استقبال

الكهرومغناطيسية – الموجاتالمعلومات انتقال

الكهرومغناطيسية – الموجاتالمعلومات انتقال

موجة • بواسطة المعلومات نقل يتم كيف معرفةحاملة كهرومغناطيسية

المعلومات • النتقال الالزمة العمليات أهم معرفةوالمستقبل • المرسل الهوائي دور معرفةجيبي • لتوتر الرياضي التعبير معرفةجيبي • توتر تضمين أنواع مختلف تعرفالوسع • تضمين مراحل مختلف تعرفالمرشحات • دور تعرفالتضمين • إزالة مراحل تعرفللوسع • جيد تضمين على الحصول شروط تعرفجيد • لتضمين جيدة إزالة على الحصول شروط تعرف

للوسعالموازية • الدارة دور LC تعرفإزالة • و الوسع تضمين تطبيقات بعض تعرف

التضمين

األهداف

الكهرومغناطيسية – الموجاتالمعلومات انتقال

التالميذ إلى والصوت الصورة نقل تم كيف

القسم؟ في المتواجدين

طويلة؟ لمسافات المعلومات هذه نقل يتم كيف

المقتر1ح

المشكلة الوضعية

المقتر2ح

ثالث في يتم إذاعي بث استقبال : الترددات من مجاالتب له يرمز AMمجالب له يرمز FMمجالب له يرمز SWمجال

مدلول ؟ SWو FMو AMما

الكهرومغناطيسية – الموجاتالمعلومات المشكلة انتقال الوضعية

المقتر3ح

إلى نحتاج حاسوب أي على االنترنيت نظام لتشغيل

المودم يسمى Modemجهاز

المودم؟ دور فما

الكهرومغناطيسية – الموجاتالمعلومات المشكلة انتقال الوضعية

االكتشافات أهم أحد تعد الكهرومغناطيسية الموجاتإلينا تنقل التي فهي الحديث، العصر في العلميةعبر والحوارات والمعلومات والموسيقى األخبار

. فهناك العالم أنحاء جميع من األميال ولماليين األثيرعلى أساسية بصفة تعتمد التي األجهزة من المئات

الموجات من النوع : هذاموجات- على تعمل التي اإلذاعي البث أو AMمحطات

FM التليفزيون- أجهزة

الالسلكية- الهواتفالالسلكية- اآللي الحاسب شبكات

النقالة- الهواتفالفضائية- االتصاالت أجهزة

الفضائية- االصطناعية واألقمار الرادار أجهزةأوتوماتيكيا- األبواب وغلق فتح أجهزةالشرطة- اتصاالت أجهزة

الموجات من الماليين إدن تعمل فكيفحول والمنتشرة غيرالمرئية الكهرومغناطيسيةلبعضها تشويش أو تداخل يحدث أن بدون العالم

؟ البعض

الكهرومغناطيسية – الموجاتالمعلومات انتقال

1832 : Morse الكهربائي التلغراف1876 : Bell الهاتفالموجات: Maxwellماكسويل 1873 نشوء فرضية

الكهرومغناطيسيةالموجات: Hertzهرتز 1889 لتوليد تجربة أول

الكهرومغناطيسيةالموجات: Popovبوبوف 1890 اللتقاط هوائي أول

الكهرومغناطيسيةواستقبال: Marconiماركوني 1895 بث تجربة أول

الراديو موجاتالتلفزيون 1930 اختراعلالتصاالت 1962 اصطناعي قمر أولالنقال 1946 الهاتف لخدمة ظهور أولالبصرية 1970 األليافاالنترنيت 1969GSMنظام 1991

الكهرومغناطيسية – الموجاتالمعلومات انتقال

الكهرومغناطيسية – الموجاتالمعلومات انتقال

هرتز تجربة

متذبذبة : دارة الباعثLC

المستقبل

الموجات مجال الكهرومغناطيسية من الكهرومغناطيسية الموجة تتكون

مغناطيسي Eكهربائي مجال متعامدين Bو

انتشارهما اتجاه مع و البعض مع بعضهما

الكهرومغناطيسي الطيف

MFHFTHF BFUHFSHFEHF

f)Hz(

λ)m(

3.1020 3.1017 3.1014 3.1011 3.108 3.105

103110-310-510-910-12

UVRXRλ IR الـمـوجـات الــهــرتــزيـة

VISIBLE

الهرتزية الموجات مجاالتواستعماالتها

الموجات مميزاتالكهرومغناطيسية

بسرعة • الفراغ في C=3.108ms-1تنتشر

بدور • تتميز دورية بتردد Tموجات وطول fو

λ (λ=C.T)موجة

لالستقطاب • قابلة مستعرضة موجات

و • الحيود حيث من الموجية للخصائص تخضع

واالنعكاس واالنكسار التداخل

وبوسط • الموجة بتردد ترتبط االنتشار خاصية

االنتشار

بوسع • ترتبط الكهرمغنطيسية الموجة قدرة

الجوية والعوامل ترددها و الموجة

استقطاب عمودي

استقطاب أفقي

الموجات مميزاتالكهرومغناطيسية

المعلومات انتقالTransmission d’information

االستقبال

المستعمل

اإلرسال وسط االنتقال

المعلومةصورة - صوت

منظومة تتكون

من :االتصاالت

المستعمل المصدر و

و إلرسالا تيوحد

الستقبالا

وسط ) النقل خط

االنتقال(

1 : الكابالت- الثنائية المتوازية الكابالت

والملتوية المحورية Câblesالكابالت

coaxiaux

البصرية Les fibres optiquesاأللياف

الحر- 2 ( L’atmosphère – Le vide )النقل

الحمراء تحت األشعةالالزر أشعة

الهرتزية الموجات) الراديوية )

انتقال المعلومات

النقل خطوط

المسافات القصيرة

المسافات الطويلة

انتقال المعلومات

النقل خطوط

مميزات الكابالت

التكلفة

Coût

الصيانةMaintenance

التركيب Installation

الحمايةProtection

الصبيب

Débit

صغيرة

بسيطة بسيط جيدة عالالكابالت الملتوية

Paires torsadée

متوسطة

معقدة بسيط جيدة متوسط

الكابالت المحورية

Câbles coaxiaux

كبيرة جدا معقدة معقد ممتازة عال جدا

األلياف البصرية

Fibres optiques

انتقال المعلومات

النقل خطوط

بعض االستعماالت

بعد - عن التحكم آلةtélécommande

األلعاب-- : تلفاز، البصرية السمعية اآلالت

... راديو حاسوب،السيارة - أبوب فتح المرآب، أبواب-... األشغال آالت

الحمراء تحت ضوئية إشارة ترسلصمام وتستقبل D.IRبواسطة ،صمام PD.IRبواسطة

IR – Laserالحر النقل

الحر النقلIR – Laser

تقنية :البلوتوت

سنة - شركة 1994اخترعت طرف مناريكسون

التردد - ذات 2,4GHz-2,8GHzموجات

االشتغال : في محدودية

النيون مصابيح اشتغالها على تشوش

االقتصادية والمصابيح

الشمس أشعة عليها تشوش

محدودة جد مسافات على إال تشتغل ال

الحواجز تخترق أن يمكنها ال

الـنـقـل IR – Laser الـحـر

المعلومات انتقالالممررة المـنـطـقـة

ممررة بمنطقة النقل لخط مكون وسط كل يتميزيستطيع التي وأدناها الترددات أقصى بين الفرق

حملها النقل خط

المنطقة عرضالممررة:

∆f = fmax – fmin

fmaxfmin

المعلومات انتقالالممررة المـنـطـقـة

اإلنسان ≥ 20Hz ≤ fأذن20KHz

اإلنسان ≥ 3.1014Hz ≤ fعين7,5.1014Hz

الموجة الهرتزية

الليف البصري

الكابل المحوري

الكابل الملتوي

variable >1GHz >100MHz >100 KHz المنطقة الممررة

∆f

إلى ينتمي أن يجب إرسالها المراد المعلومة ترددانتقال لوسط الممررة المنطقة

المعلومات انتقال - , , صورة : صوت المنقولة المعلومات

كتابية بيانات

منخفضة - إلى 102Hzمن : تردداتها

104Hz

والكهربائية - الفيزيائية بالخواص تتأثر

االنتقال لوسط

التداخل ) - - - التبدد االمتصاص

التشويش,...(

التضمين ضرورةعالي تردد ذات حاملة موجة

الخمود

عليها - والتنصت اعتراضها يسهل

كبيرة - أبعادها هوائيات تتطلب

((L= λ/2

المعلومات انتقال

اإلرسال االستقبال

المستعمل

المعلوم ة

- صوتصورة

التضمين

المعالجة

إزالة التضمين

المعالجة

وسط االنتقال

المعلومات انتقال

التضمين : أهمية التداخالت من جيدة حماية التشويش من جيدة حماية يتوافق ترددات مجال في المعلومة نقل

االنتقال وسط مع

وإزالة التضمين إلنجازالتضمين

Modemالمودم

المعلومات انتقال

المعالجة

المستعمل

المعلومة - صوت

صورة

التضمينإزالة

التضمين

المعالجة

باعث

مستقبل

بصري ليف

المعلومات انتقال

باعث

مستقبل

المعالجة

المستعمل

المعلومة - صوت

صورة

التضمينإزالة

التضمين

المعالجة

Atmosphère

الهوائيات

الطاقة التقاط أو بإشعاع الهوائي يقومالكهرومغناطيسية

بالموجات تعمل التي األجهزة هوائيات تختلفتبعا وأحجامها أشكالها في الكهرومغناطيسية

ترسلها أو تستقبلها التي الترددات وقوة لنوع

المعلومات انتقال

بوسعها معلومة إشارة كل و Aتتميزطورها fsترددها : φsو = )s)tبحيث

SmCos)2πfst + φs(

بواسطة المعلومة اإلشارة تنقلحاملة موجة

p)t( = PmCos)2πfpt+φp(

المنقولة المعلومة اإلشارة تضمنإحدى وتغير الحاملة الموجة

التضمين : عملية مميزاتها

التضمين عملية

الوسع )AM )1920تضمين

p)t( = Pm)t(Cos)2πfpt+φp(

المعلومات انتقالالتضمين طرق

التردد )FM )1939تضمين

p)t( = PmCos)2πfp)t(t+φp(

الطور تضمين p)t( = PmCos)2πfpt+φp)t((

المعلومات نقل

الوسع تضمين

التضمين طرق

التردد تضمين

المعلومات نقلالتضمين طرق

AM : : Amplitude Modulation 335KHz - 1700KHz

FM : : Frequency Modulation 88MHz - 108MHz

SW : : Short Waves 5,9MHz - 26,1MHz

التردد على إذاعي بث استقبال عند

680KHz مثال

هو التردد هذا الموجة فإن تردد

الحاملة

المعلومات نقلالتضمين طرق

الوسع تضمين

للجداء المنجزة الدارAD633 :

تغذية تتطلبمتماثلة

AD633

Multiplieur

للجداء المنجزة الدارAD633 :

الوسع تضمين

HF

BF

Sortie

: المعلومة = )s)tاإلشارة

SmCos)2πft(

: الحاملة = )p)tالموجة

PmCos)2πfpt(

اإلزاحة : U0توتر

الوسع تضمين

)BF(

)HF(

الوسع تضمين

اإلزاحة توترU0

الوسع تضمين

Us)t(=Kx[s)t(+U0]xp)t(

p)t( = PmCos)2πfpt(

s)t(=SmCos)2πfst(+U0

K للدارة مميز معاملللجداء المنجزة

الوسع تضمين

Us)t( = Kx[s)t(+U0]x)PmCos)2πfpt((

= KPm[s)t(+U0]Cos)2πfpt(

= a[s)t(+b] Cos)2πfpt(

= Um)t( Cos)2πfpt( المضمن التوتر تآلفية )Us)tوسع دالة عن عبارة

المضمن )s)tللتوتر

تغيرات يتبع المضمن التوتر غالفالمضمن )s)tالتوتر

الوسع تضمين

الوسع تضمين

يحتوي المضمن للتوتر العلوي الغالفالمعلومة اإلشارة

الوسع تضمين

Umax = KPm)Sm+U0(Umin = KPm)-Sm+U0(

Umax - Umin = 2KPmSm

Umax

Umin

الوسع تضمين

نسبة التضمين :

m = =

التضمين Sm<U0الجيد: m<1أي

أو fp >> fsfp ≥ 10fs

)Sm>U0 ( m>1 فوقالتضمين )Sm=U0 ( m=1 تضمين

حرج

التضمين الرديء:

جودة التضمين

تضمين جيد

m<1 Sm<U0

فوق تضمين

m>1 Sm>U0

تضمين حرج

m=1 Sm=U0

الوسع تضمينجودة

التضمين

الوسع تضمين

شبه طريقة المنحرف :

: المعلومة اإلشارةs)t( + U0

لراسم Xالمدخل التذبذب

: الخروج توترUs)t(

لراسم Yالمدخل التذبذب

الزر Us)t(=f)s)t(+U0( : XYاستعمال

جودة التضمين

XY

Xالمد خل

Yالمد خل

الوسع تضمين

: الجيد أي m<1التضمينSm<U0

شبه المنحرف

جودة التضمين

الوسع تضمين

XY

Xالمد خل

Yالمد خل

: الحرج =Smأي m=1 التضمينU0

جودة التضمين

الوسع تضمين

التضمين : Sm>U0أي m>1 فوق

XY

Xالمد خل

Yالمد خل

جودة التضمين

الوسع تضمين

Us)t(=Kx[s)t(+U0]x)PmCos2πfpt(

= KPm[SmCos2πfst+U0]Cos2πfpt

= KPmU0[mCos2πfst+1]Cos2πfpt

= ACos2πfpt + AmCos2πfst Cos2πfp

= ACos2πfpt + Am/2Cos 2π)fp+fs(t + Am/2Cos2π)fp-fs(t

Us)t( : تردداتها توترات ثالث مجموع هو

fp وfp + fs وfp - fs

الترددات طيفAM

A

Am/2

fp + fsfp - fs fp

f)Hz(

U)V(

الترددات طيفAM

الوسع تضمين

الطيف : f∆عرض= 2fs

ترددها مضمنة موجة أن fpالستقبال يجب

االنتقاء لدارة الممررة المنطقة تتضمن

الترددات [ مجال ]fp – fs , fp + fsللمستقبل

التضمين إزالةDémodulation

للتضمين العكسية العملية هو المعلومة الموجة BFاسترجاع عبر المبعوثة

الوسع HFالمضمنة : مرحلتين في تتم

الحاملة : الموجة إزالة الغالف )p)tكشفللتوتر المستمرة المركبة U0حذف

المركبة حذف

المستمرة

Us

التضمين إزالةDémodulation

RCالمرشحات

Us بالنسبة صغيرةالعالية للترددات

Us للترددات بالنسبة كبيرةالمنخفضة

Us للترددات بالنسبة كبيرةالعالية

Us بالنسبة صغيرةالمنخفضة للترددات

التضمين إزالةDémodulation الـتـقـويـم

Redressement

Us التوترالمضمن

التوتر المقوم

التضمين إزالةDémodulation

Us)t(=K[s)t(+U0]p)t( s)t(+U0

كشف دارةالغالف

U0

التضمين إزالةDémodulation

جيد الغالف كشفTp<<ζ=RC<Ts

كشف جودةالغالف

Us)t( s)t(+U0

التضمين إزالةDémodulation

مرشح : المستمرة المركبة حذفالعالية الترددات

s)t(s)t(+U0

U0

إذاعي بث استقبالالوسع بتضمين

التضخيم

المعالجة

التضمين إزالة التضخيم

مكبر الصوت

االلتقاط

االنتقاء

: من ” ” الراديو المستقبل يتكونالراديو - موجات اللتقاط هوائيفيها - المرغوب المحطة النتقاء قطب ثنائيالمنتقى - المضمن التوتر مضخماإلشارة - السترجاع الوسع تضمين إزالة دارة

المضمنةالصوت- مكبر و المعلومة اإلشارة مضخم

بث استقبال نظامتلفازي

هوائي الصحن

خافض ) الرأسالتردد(

وحدة االستقبال

القمر االصطناعي

تضمين تجارب محاكاةالوسع

التضمين وإزالة