بررسی انواع (تداخل سیگنال signal interference) و عوامل پدید آورنده آن

نویسنده: افشین رشید

در مخابرات ، به سیگنالی که هم‌ زمان و در باندِ فرکانسیِ سیگنال اصلی (درحال عبور از فرستنده به گیرنده) منتشر شده و باعث مزاحمت و وقفه در مخابرات شود، تداخل (یا سیگنال تداخلی) گفته می‌شود.

هر‌ گاه دو (یا بیشتر) سیگنال همزمان با همان زاویه پرتاب در حال انتشار باشند ، این دو سیگنال دارای مرحله مخالف هستند ، آنها به طور مخرب بر هم دخالت می کنند و یکدیگر را از بین می برند. وقتی دو یا چند سیگنال در حالت (انتشار و زاویه یکسان) به هم می رسند، اختلالی در وضعیت قرار گیری اولیه آن ها در محیط به وجود می آید. جمع دو یا چند سیگنال در همان فضای اولیه انتشار را ‌تداخل سیگنال می نامند.

تداخل، سیگنال دریافت‌ شده در گیرنده را تغییر داده، و می ‌تواند گیرنده را در دریافت سیگنال اصلی و استخراج اطلاعات آن با مشکل جدی روبرو کند. در واقع، سیگنال تداخلی با سیگنال اصلی جمع شده و وارد گیرنده مخابراتی می‌ شود. تداخل می‌ تواند عمدی (پارازیت) یا غیر عمدی (سیگنال فرستنده‌ های دیگر) باشد.تداخل را نباید با نویز ، یکی دانست. منشأ، اثر، و ویژگی‌ های این دو لزوماً یکی نبوده، و در حالت کلی، هر دو می ‌توانند مستقل از هم حاضر باشند. همان‌طور که نسبت سیگنال به نویز تعریف می‌شود، «نسبت سیگنال به تداخل» هم قابل تعریف است، به ‌طوری‌ که می‌توان در حالت کلی، «نسبت سیگنال به تداخل و نویز» را تعریف کرد. با مدیریت منابع رادیویی می‌توان از بروز تداخل جلوگیری کرد، یا اثرات مخرب آن را کاهش داد.

نوشته شده توسط افشین رشید در یکشنبه پنجم مرداد ۱۴۰۴

بررسی و تحلیل سیگنال ها ؛ انواع و تفاوت در سیگنال ها

نویسنده : افشین رشید

-

-

سیگنال ها اغلب توابع سطری از زمان هستند (سهمی شکل)، ولی ممکن است به صورت توابع ستونی نیز یافت شوند و نیز ممکن است توابعی از هر متغیر مستقل مربوطه دیگری باشند. این مفهوم بسیار گسترده‌است و تعریف دقیق آن بسیار دشوار. مفاهیم مربوط به رشته‌های زیر مجموعه، مشترک می‌باشد برای مثال در تئوری اطلاعات یک سیگنال پیغام کد دار شده‌ای است که این همان ترتیب حالت‌ها در یک کانال ارتباطی است که پیغام را دربر می‌گیرد. در یک سیستم ارتباطی یک منتقل کننده پیغام را به سیگنال تبدیل می‌کند که این پیغام از طریق کانال ارتباطی به گیرنده می‌رسد.این سیگنال از طریق سیم‌ها به تلفن گیرنده منتقل می‌شود و در آنجا به صداها تبدیل می‌شود. سیگنال‌ها را می‌توان به روش‌های گوناگون دسته بندی کرد. عمده‌ترین تفاوت بین فضاهای گسسته و پیوسته این است که توابع بر روی آن‌ها تعریف می‌شوند.

سیگنال های گسسته و پیوسته
به عنوان مثال بازه زمانی گسسته و پیوسته. سیگنال‌های دارای زمان پیوسته را نیز اغلب حتی زمانی که توابع سیگنال پیوسته نیستند سیگنال‌های پیوسته می‌نامند و مثال آن سیگنال موج مربعی است. تفاوت عمده دیگر بین سیگنال‌ها از لحاظ ارزش گسسته یا پوسته آنها است.
سیگنال‌های دیجیتال دارای ارزش گسسته‌اند ولی به طور نامشهودی از روند فیزیکی دارای ارزش پیوسته‌ای به دست می‌آیند.

سیگنال‌های دیجیتال و آنالوگ
به طور غیر رسمی تر از تفاوت‌های تئوری که در بالا به آن اشاره کردیم و به طور عملی به دو نوع سیگنال بر می‌خوریم که یکی دیجیتال و دیگری آنالوگ نام دارد. به طور مختصر تفاوت آنها این است که سیگنال‌های دیجیتال گسسته و کمیت گذاری شده هستند در حالی که سیگنال‌های آنالوگ هیچ یک از این دو خصوصیت را ندارند.

مثال‌هایی از سیگنال‌ها

• حرکت. – حرکت جزئی در میان قسمتی از فضا را می‌توان یک سیگنال در نظر گرفت و یا می‌توان آن را به کمک یک سیگنال نشان داد.

محدوده: یک سیگنال حرکتی یک بعدی است (زمان)، و بازه آن عموماً سه بعدی است. بنابراین موقعیت آن به صورت یک سیگنال سه ستونی است به همین ترتیب موقعیت و جایگیری آن در نار هم به صورت یک سیگنال ۶ ستونی است.

• صوت. -از آنجایی که صدا ناشی از لرزش یک واسطه‌است (مانند هوا) یک سیگنال صوتی و به هر ارزشی اززمان و سه بعد مکان یک ارزش فشار نیز می‌افزای. یک میکروفن فشار صوت را در یک مکان تنها به تابعی از زمان تبدیل می‌کند. این کار با استفاده از یک سیگنال ولتاژ به عنوان آنالوگی از سیگنال صوتی انجام می‌شود.
• لوح‌های فشرده: . cdها شامل سیگنالهای منقطعی هستند که نشان دهنده صوت اند و در هر ثانیه ۴۴ هزار و صد نمونه از آنها ضبط می‌شود هر نمونه شامل اطلاعاتی برای کانالهای چپ و راست است که می‌توان آن را به عنوان سیگنال ۲ ستونی در نظر گرفت (از آنجایی که CDها به صورت استریو ضبط می‌شوند.
• تصاویر. تصاویر یک تصویر به علاوه تمام ارزش‌های ذکر شده دارای یک ارزش رنگی نیز می‌باشد ازآنجایی که نقاط مربوط به این ارزش‌ها بر روی یک صفحه قرار می‌گیرند محدوده آن دو بعدی می‌باشد اگر تصویر یک جسم فیزیکی باشد برای مثال یک نقاشی سیگنالی پیوسته به حساب میآید اگر تصویر یک عکس دیجیتال باشد یک سیگنال منقطع به شمار می‌آید. غالبا راحت تر است که یک رنگ را به صورت جمعی از شدت‌های سه رنگ اصلی در نظر بگیریم تا سیگنال دارای ارزش ستونی و بعد سه گانه شود.
• ویدئو. ویدئوها (فیلم‌ها) یک سیگنال ویدئویی ترکیبی از تصاویر است یک نقطه از یک ویدئو براساس موقعیتش و زمانی که در آن واقع شده مشخص می‌شود. (۲ بعدی) بنابراین یک سیگنال ویدئویی دارای محدوده سه بعدی است. ویدئوی آنالوگ دارای محدوده بعدی پیوسته‌است (در طول خط اسکن) و دارای دو بعد ناپیوسته یا منقطع است (۴ چوب و خط).
• پتانسیل های قشایی
• زیست شناختی پتانسیل‌های قشایی. ارزش این سیگنال یک پتانسیل الکتریکی مستقل است (ولتاژ) تعیین محدوده این سیگنال بسیار دشوار است. برخی سلول‌ها و یا اجزاء به طور کلی دارای پتانسیل غشایی یکسانی هستند، نورون‌ها عموماً در نقاط مختلف پتانسیل‌های مختلف دارند این سیگنال‌ها دارای انرژی‌های بسیار کمی هستند ولی برای راه اندازی سیستم عصبی کافی هستند ولی می‌توان میزان آنها را به کمک تکنیک‌های الکتروفیزیولوژی اندازه گیری کرد.

نوشته شده توسط افشین رشید در دوشنبه یکم اردیبهشت ۱۴۰۴

(علوم مخابرات) بررسی و تحلیل مدار گیرنده سیگنال مخابراتی ( RX )

نویسنده : افشین رشید

مدار گیرنده سیگنال مخابراتی ( RX ) گیرنده روی سیگنال خروجی کانال عمل کرده ,سیگنال مناسب را برای مبدل واقع در مقصد فراهم می کند . در عمل گیرنده شامل تقویت برای جبران تلفات انتقال و دِمودلاسیون و کد گشایی برای معکوس کردن پردازش سیگنال انجام شده در مدار دریافت کننده سیگنال مخابراتی ( RX ) می باشد. فیلتر کردن نیز عمل مهم دیگری است که در گیرنده انجام می شود .

ارتباط رادیویی، از طریق مدار گیرنده سیگنال مخابراتی ( RX ) با استفاده از مدولاسیون امواج الکترومغناطیسی و در فرکانس‌ های رادیویی است. امواج الکترو مغناطیسی می ‌توانند از هوا و خلأ بگذرند. اطلاعات (صدا، تصویر، پیام) با استفاده از روش‌ های معین و با تغییر بعضی از مشخصه‌ های امواج منتشر شده مانند دامنه، فرکانس، فاز یا پهنای پالس منتقل می‌ شوند. امواج الکترو مغناطیسی یا به ‌طور مستقیم یا از راه بازتاب یا پراش، از محیط (هوا، خلأ) عبور می ‌کنند. شدت امواج الکترو مغناطیسی، با افزایش فاصله از منبع انتشار، کم می ‌شود، و در بعضی موارد هم انرژی آن ‌ها توسط محیط انتشار جذب می ‌شود (مانند جذب امواج مایکروویو توسط قطرات باران). پارازیت (تداخل) عموماً موج منتشر شده را دچار تغییر می‌کند، این تداخل الکترو مغناطیسی از سوی منابع طبیعی (مانند رعد و برق) یا منابع مصنوعی (مثل دیگر فرستنده‌ ها و انتشار دهنده‌ های ناگهانی) ناشی می‌ شود. همچنین مدار گیرنده سیگنال مخابراتی ( RX )، نویز تولید می‌ شود (نویز را نباید با پارازیت یکی دانست). اگر توان نویز یا تداخل به اندازه کافی زیاد باشد، سیگنال مورد نظر دیگر قابل تشخیص و آشکار سازی نیست. این موضوع اساساً باعث محدود شدن گسترهٔ ارتباطات رادیویی و مخابرات می‌ شود.

مدار گیرنده سیگنال مخابراتی ( RX ) سیگنال دریافتی را پردازش می کند تا یک سیگنال مخابراتی مناسب با مشخصات کانال دریافت ایجاد کند . پردازش سیگنال برای دریافت تقریبا همیشه با مدولاسیون همراه است و می تواند شامل کد گذاری هم بشود. در یک سیستم مخابراتی رادیویی ، فرستنده TX و گیرنده RX به دستگاه های الکتریکی اطلاق می­شود که قابلیت فرستادن و یا دریافت پیام را دارند و کانال انتقال ، به محیطی اطلاق می­شود که امواج در آن انتشار می یابند. در این سیستم کانال انتقال فضای آزاد است. فضا خاصیت انتقال امواج الکترومغناطیس را دارا می­باشد. خط انتقال به کابلهایی گفته می­شود که پیام را به صورت موج الکتریکی از فرستنده به آنتن و در محل گیرنده از آنتن به گیرنده انتقال می­دهد. مهم ترین مسئله در ارتباط بی سیم فرستادن پیام از طریق امواج الکترو مغناطیسی به فضا و گرفتن این امواج از آن می­باشد.

نوشته شده توسط افشین رشید در شنبه دوم فروردین ۱۴۰۴

بررسی و تحلیل عمل تشخیص حضور یک سیگنال LPI ومشخصات مدولاسیون LPI در مقادیر مختلف سیگنال بـه نـویـز در گـیـرنـده هـای ELINT و ESM

نویسنده : افشین رشید

یکی از موضوعات مهمی که در رادارهای LPI اهمیت ویـژه ای پـیـدا میکند تکنیک فشرده سازی پالس میباشد. در یک تقسیم بندی کلی روشهای فشرده سازی پالس به دو دسته کلی فشرده سازی پالس بـامدولاسیون فرکانس و یا فاز تقسیم میشونـد.

روش مـدولاسـیـون فرکانس به دو دسته مدولاسیون خطی و غیر خطی فرکانس و روش مدولاسیون فازی نیز به دو روش باینری و چند فازی انجام میگیـرد و به سیگنالهای کد شده فاز معرفی میشوند.

تنوع کدهای چند فازی در رادارهای LPI

کدهای چند فازی دنباله هایی طول محدود، با دامنه ثـابـت و فـاز متغییر ϕk هستند که در آنها بر خلاف کدهای باینری مقادیـر ϕk میتواند هر مقداری بین 0 و 2π داشته باشد. افزایش تعداد عناصر یا مقادیر فاز در دنباله، امکان تولید دنباله هایی با طول بلندتر و سـطـح لوب فرعی پایین را میدهد که منجر به بهره پردازشی بـیـشـتـر در گیرنده میشود. از معروفترین کدهای چند فازی که در کاربردهـای راداری مورد استفاده قرارمیگیرند کدهای چندفازی بارکر، کـدهـای فرانک، P1 ،P2 ،P3 و P4 میباشد که در ادامه بررسی میشونـد. لازم به ذکر است که تنوع کدهای چند فازی که در رادار استفاده میشوند بسیار زیاد هستند و در بخش رادار LPI فقط دو دسته از این کدهـا (فرانک و بارکر) استفاده میگردد.

(کد های فرانک ) شناسایی سیگنالهای کـد شده فازی در رادارهای LPI

این کد با مدولاسیون خطی فرکانس و کدهای بارکر ارتباط نزدیکـی دارد که به دلیل دستیابی به سطح لوبهای فرعی پایین در رادارهـا مورد استفاده قرار گرفته اند. اینکد از تقریب پله ای سـیـگـنـال بـا مدولاسیون فرکانس خطی با M پله فرکانسی و M نـمـونـه در هـر فرکانس حاصل میشود. پس شکل موج فرانک شامل یک سیگنال بـا دامنه ثابت میباشد که مدولاسیون فاز آن به وسیله فازهایی مطـابـق با سیستم رادار انجام میشود.

(کدهای بارکر) کاربرد تبدیلات زمان-فرکانس در پردازش سیگنال راداری LPI

ایده اساسی رادارهای LPI استفاده از پخش کردن توان تشعشع یافته در حوزه زمان و حوزه فرکانس (سیگنال های طیف گسـتـرده)، به منظور تولید چگالی طیف توان زیر سطح نویزِ ورودیِ گیرندة شنود میباشد. بنابراین برای اینکه گیرندة شنود بتواند این سیگنـالهـا را آشکارسازی کند به گین پردازشی بالایی نیاز دارد که معـمـولاً ایـن گین پردازشی در قسمت پردازش سیگنال گیرنده دیجیتال بـهدسـت میآید. احتمال پایین شنود سیگنالهای رادار LPI قابلیت آشکـارسـازی گیرنده های شنود امروزی را با مشکل مواجه کـرده اسـت. مـیـزان موفقیت یک رادار LPI ،به میزان سخت بودن آشکارسازی سیـگـنـال آن برای گیرندههای شنود، وابسته میباشد. نشان داده شده کـه بـا پردازشهای خاص در قسمت پردازش سیگنال گیرنده دیـجـیـتـال میتوان میزان LPI بودن رادار را کاهش داد یا آن را از LPI بـودنخارج کرد.برای استخراج اطلاعات سیگنال، تبدیل فوریه به عنوان ابزار اصلی پردازش سیگنالها در شاخه های مختلف مورد استفاده قرار میگیـرد ولی این تبدیل ضعف های کلیدی دارد که مرتبط به پایه های مختلـط آن میباشد. یکی از ضعف های تبدیل فوریه این است که برای تحلیل سیگنالهای غیر ایستان و سیگنالهای دارای تغیرات ناگهانی مناسب نمیباشد. تبدیل فوریه برای یک سیگنال نشان میدهد که سیگـنـال مورد نظر دارای چه فرکانسهایی میباشد ولی نمیتواند زمان وقـوع هر فرکانس را نمایش دهد. بنابراین ضعف اساسی تبدیل فرکانس راداری LPI ایـن است که در تبدیل به حوزة فرکانس اطلاعات زمانی از بیـن مـیرود. برای غلبه بر این مشکل باید در این تبدیل اصلاحاتی صورت گیرد تا بتواند در تحلیل سیگنالهای غیر ایستان مفید باشد. برای این منظور برخی تبدیلات خطی و غیر خطی معرفی شدند کـه در تـبـدیـلات QMFB به طور خطی نظیر تبدیل فوریه زمان کوتاه، تبدیل ویولت و همزمان نمیتوان تفکیک پذیری فرکانسی و زمانی خوبـی داشـت و برای رسیدن به یک تفکیک پذیری فرکانسی خوب، حجم محاسبـات بالایی نیاز است. برای رفع این مشکلات تبـدیـلهـای غـیـرخـطـی معرفی شدند. توزیع وینر-ویل به عنوان یکی از چند تکنیک تحـلـیـل زمان فرکانسی غیرخطی در پردازش سیـگـنـال ذکـر شـده اسـت.

نکته: در این تحلیل عمل تشخیص حضور یک سیگنال LPI ومشخصات مدولاسیون LPI در مقادیر مختلف سیگنال بـه نـویـز را به دست میآید.

نتایج شبیه سازیهای صورت گرفته برای انواع سیگنالهایِ LPI راداری آمده است. طبق این نتایج، توزیع وینر-ویل برای آشکارسازی سیگنال و تشخیـص پـارامـتـرهـای آن در مـورد سیگنالهای FMCW ،کدهای چندفازه و چندزمانه مناسب میباشـد. این توزیع برای کدهای کاستاس،FSK و PSK/FSK به خوبی عـمـل نمیکند. اما برای سیگنال PSK/FSK و FSK تکنیک CWD نـتـایـج بسیارخوبی ارائه میکند

نوشته شده توسط افشین رشید در جمعه دوازدهم بهمن ۱۴۰۳

بررسی تبدیل انواع سیگنال های ارتباطی دیتا به جریان الکترونیکی (علومِ مخابرات)

نویسنده : افشین رشید

بسیاری از سنسور های صنعتی دارای خروجی جریان هستند نه ولتاژ ولی در سیستم های صنعتی مقاومت های خطوط که غیر قابل پیش بینی هم هستند هر روزه رخ میدهد و وضعیتی را به وجود می آورند که باعث می شود تا به سیستم های آنالوگ که بر پایه خروجی ولتاژ هستند تا حد نهایی خود فشار وارد شود.

راه حل مقابله با این مشکل چیزی است که اصطلاحا حلقه های جریان نامیده می شود. در این روش به جای ولتاژ ، این جریان است که نشان دهنده سیگنال هایی است که باید منتقل شوند. شکل 1 نشان می دهد که چگونه تغییرات در مقدار جریان عبوری از یک سیم که ناشی از تغییر در کاهش ولتاژ در مقدار مقاومت سنسور Rsense است، هم از مقاومت داخلی منبع جریان Ri و هم از مقاومت ثابت بار RL (دستگاه اندازه گیر) مستقل می باشد ( در حالت ایده ال به مقدار بی نهایت). در این حالت افت ولتاژ در دو طرف دستگاه دقیقا متناسب با تغییرات جریان IQ است که توسط Rsense ایجاد شده است.

در کاربرد های صنعتی از این نوع حلقه های جریانی که جریانی در حد 4 تا 20 میلی آمپر ارائه میدهند، استفاده میکنیم. حداکثر مقاومت ورودی دستگاه سنجش ( تقویت کننده سنجش) را میتوان با استفاده از قانون اهم به راحتی محاسبه کرد. فرض کنید تقویت کننده سنسور مورد استفاده، دارای حداکثر ولتاژ خروجی نیم ولت کمتر از ولتاژ تغذیه باشد. اگر منبع تغذیه ما 5 ولتی باشد مقدار حداکثر مقاومتی که خواهیم داشت برابر با 225 اهم خواهد بود (RL=4.5V/20mA=220Ω). اگر مشخص شود که مقدار مقاومت کمتر از این مقدار است مشکلی وجود نخواهد داشت. به هر حال در عمل از ولتاژ هایی در حدود 24 ولت استفاده می شود.سوالی که باقی می ماند این است که چرا مقدار استانه تحریک حداقل، 4 میلی آمپر است نه صفر میلی آمپر. حال اگر مقدار جریان را 4 تا 20 میلی آمپر در نظر بگیریم این مشکل دیگر رخ نمی دهد زیرا هر مقدار کمتر از 4 میلی آمپری به معنای بروز خطا است و دستگاه خاموش می شود. از نقطه نظر فنی بکارگیری این استانه حداقل، کاملا منطقی و واضح است: هنگامی که جریانی اندازه گیری شد ، فقط یک مقدار ثابت جبرانی را به مقدار اندازه گیری شده اضافه میکنیم تا فرایند سنجش ادامه یابد.

نوشته شده توسط افشین رشید در پنجشنبه یکم آذر ۱۴۰۳

بررسی و تحلیل کوانتیزاسیون و aliasing (نایکوئیست) در پردازش سیگنال های دیجیتال و آنالوگ

نویسنده: افشین رشید

.

.

دیجیتال کردن سیگنال شامل دو مرحله نمونه برداری و کوانتیزه کردن سیگنال است. شما در این فایل با نمونه برداری سیگنال پیوسته در زمان و پدیده aliasing و نیز کوانتیزه کردن سیگنال نیز میگویند.

پدیده aliasing و نایکوئیست در علوم مخابرات

پدیده aliasing زمانی رخ میدهد که فرکانس نمونه برداری کمتر از نرخ نایکوئیست باشد. این پدیده در حوزه فرکانس، به صورت نمایش فرکانس های بالا در محدوده فرکانس های پایین ظاهر میشود. در حوزه زمان نیز، این پدیده باعث از بین رفتن اطلاعات سیگنال میگردد. لذا aliasing یک پدیده مزاحم بوده و باید رفع شود .راههای مختلفی برای مقابله با aliasing وجود دارد که رعایت نرخ نایکوئیست یکی از آنهاست. متاسفانه بسیاری از سیگنالها در محیط اطراف، محدوده فرکانسی معینی ندارند و برای این سیگنالها، امکان رعایت نرخ نایکوئیست وجود ندارد. یک راه حل مناسب برای ذخیره سازی این نوع سیگنال ها، حذف فرکانسهای بالای سیگنال به وسیله یک فیلتر پایین گذر آنالوگ پیش از ذخیره سازی سیگنال است.

کوانتیزاسیون در پردازش سیگنال:

نمونه برداری یکی از گام ها در جهت ذخیره سازی و پردازش سیگنال ها است. گام بعدی، کوانتیزاسیون این سیگنال های نمونه برداری شده است.

کوانتیزاسیون، در کل به معنای فرایند تبدیل گستره ای از مقادیر ورودی، به گستره ی کوچکتری از مقادیر، در خروجی است، به طوری که مقادیر خروجی، تقریبی از مقادیر ورودی باشند.آسانترین راه برای کوانتیزاسیون یک سیگنال، این است که نزدیک ترین عدد دیجیتال به مقدار سیگنال آنالوگ در لحظه را، جایگزین آن کنیم.

تلفات مقادیر و خطا، از اتفاقات ناگزیر حین انجام فرایند فشرده سازی است. تفاوت بین مقدار ورودی و مقدار کوانتیزه شده، خطای کوانتیزاسیون نام دارد. دستگاه یا الگوریتمی که عملیات کوانتیزاسیون را انجام می دهد، Quantizer نام دارد. یک مبدل آنالوگ به دیجیتال، مثالی از یک کوانتیزر است.

کوانتیزاسیون و aliasing (نایکوئیست) در پردازش سیگنال های دیجیتال و آنالوگ

نکته : دیجیتال کردن سیگنال شامل دو مرحله نمونه برداری و کوانتیزه کردن سیگنال است. شما در این فایل با نمونه برداری سیگنال پیوسته در زمان و پدیده aliasing و نیز کوانتیزه کردن سیگنال نیز میگویند.

پدیده aliasing و نایکوئیست در علوم مخابرات :

پدیده aliasing زمانی رخ میدهد که فرکانس نمونه برداری کمتر از نرخ نایکوئیست باشد. این پدیده در حوزه فرکانس، به صورت نمایش فرکانس های بالا در محدوده فرکانس های پایین ظاهر میشود. در حوزه زمان نیز، این پدیده باعث از بین رفتن اطلاعات سیگنال میگردد. لذا aliasing یک پدیده مزاحم بوده و باید رفع شود .راههای مختلفی برای مقابله با aliasing وجود دارد که رعایت نرخ نایکوئیست یکی از آنهاست. متاسفانه بسیاری از سیگنالها در محیط اطراف، محدوده فرکانسی معینی ندارند و برای این سیگنالها، امکان رعایت نرخ نایکوئیست وجود ندارد. یک راه حل مناسب برای ذخیره سازی این نوع سیگنال ها، حذف فرکانسهای بالای سیگنال به وسیله یک فیلتر پایین گذر آنالوگ پیش از ذخیره سازی سیگنال است.

کوانتیزاسیون در پردازش سیگنال:

نمونه برداری یکی از گام ها در جهت ذخیره سازی و پردازش سیگنال ها است. گام بعدی، کوانتیزاسیون این سیگنال های نمونه برداری شده است.

کوانتیزاسیون، در کل به معنای فرایند تبدیل گستره ای از مقادیر ورودی، به گستره ی کوچکتری از مقادیر، در خروجی است، به طوری که مقادیر خروجی، تقریبی از مقادیر ورودی باشند.

آسانترین راه برای کوانتیزاسیون یک سیگنال، این است که نزدیک ترین عدد دیجیتال به مقدار سیگنال آنالوگ در لحظه را، جایگزین آن کنیم. تلفات مقادیر و خطا، از اتفاقات ناگزیر حین انجام فرایند فشرده سازی است. تفاوت بین مقدار ورودی و مقدار کوانتیزه شده، خطای کوانتیزاسیون نام دارد. دستگاه یا الگوریتمی که عملیات کوانتیزاسیون را انجام می دهد، Quantizer نام دارد. یک مبدل آنالوگ به دیجیتال، مثالی از یک کوانتیزر است.

نوشته شده توسط افشین رشید در چهارشنبه دوم آبان ۱۴۰۳

بررسی و تحلیل ( فرکانس بسیار , بسیار بالا SHF یا Super high frequency )

نویسنده : افشین رشید

فرکانس باند SHF به امواج بین ۳ گیگا هرتز تا ۳۰ گیگا هرتز گفته می‌شود.که برای مخابرات و پرتاب امواج راه دور مورد استفاده قرار میگیرد.

امواج رادیویی نوعی اشعه الکترو مغناطیسی هستند، مانند میکروفون، اشعه مادون قرمز ، اشعه ایکس و اشعه گاما شناخته شده ترین استفاده از امواج رادیویی برای ارتباطات است تابش الکترو مغناطیسی در امواج و ذرات در طول موج و فرکانس های مختلف انتقال می یابد. این طیف گسترده ای از طول موج ها به عنوان طیف الکترو مغناطیسی فرکانس بسیار بسیار بالا SHF یا ( Super high frequency ) شناخته می شود.واحد فرکانس Hz یا به نوعی برثانیه میباشد.در علوم مخابرات فرکانس مفهومی است که در هر جا امواج در‌حال (رفت و آمد) منظم در حال تکرار است مثلا تعداد رفت و آمد امواج در ثانیه، اگر در یک ثانیه ۶ بار تکرار شود در آن صورت فرکانسش میشود 6 hz هرتز (فرکانس با واحد هرتز (Hz) اندازه گیری می شود )برخی کلمات در مباحث مختلف معنای متفاوتی دارند که فرکانس نیز از آن دسته است.تعریف عمومی یا جنرال فرکانس عبارت است از تعداد چرخه در ثانیه (Cycles Per Second) به عبارت دیگر تعریف عمومی فرکانس تعداد تکرار یک کار تکراری در واحد زمان است (که معمولاً واحد زمان را ثانیه می‌گیرند).

امواج رادیویی متزلزل و قابل نوسان می باشند و این بدان معناست که مکرراً افزایش می یابند و به نقطه ارتعاش و نوسان می رسند که در اصطلاح به آن " پیک " می گوئیم و دوباره به حداقل و پائین ترین حد خود می رسند که در اصطلاح فیزیک آن را " فید " یا " کاهش فرکانس " می نامیم؛ پس به طور مکرر این افزایش و کاهش فرکانس در این امواج پدید می آیند.فرکانس باند بسیار بسیار بالا SHF یا ( Super high frequency ) به امواج بین ۳ گیگا هرتز تا ۳۰ گیگا هرتز گفته می‌شود.که برای مخابرات و پرتاب امواج راه دور مورد استفاده قرار میگیرد.

نوشته شده توسط افشین رشید در دوشنبه شانزدهم مهر ۱۴۰۳

بررسی دسیبل یا (db) در اندازه گیری و توان قدرت سیگنال ها و فرکانس های (مخابراتی -ارتباطی_ ماهواره ای)

نویسنده : افشین رشید

.

امواج الکترومغناطیس ماده نیستند بلکه صورتی از انرژی هستند که از ترکیب میدان های الکتریکی ومغناطیسی عمود برهم درست شده اند ودرجهت عمود بر صفحه تشکیل شده از این دو میدان انتشار می یابند .

مقادیر و معادلات بر اساس dB در تمام فعالیتهای حرفه ای که در آنها مباحث انتشار رادیویی بررسی میشوند، قدرت سیگنالها، بهره ها و اتلافها عمدتا به شکل dB بیان میشوند. بدین ترتیب میتوانیم از شکل dB معادلات که استفاده از آنها راحتتر از شکاعادی معادلات است استفاده کنیم.

هر عددی که به شکل dB بیان میشود لگاریتمی است و این امر بدان معناست که ما به راحتی میتوانیم اعدادی را که مقدار آنها چند مرتبه با یکدیگر متفاوت است به راحتی با هم مقایسه کنیم. برای راحتی ما اعدادی را که به شکل غیر dB بیان میشوند را «خطی» مینامیم تا بتوانیم آنها را از شکل لگاریتمی dB اعداد متمایز کنیم. اعداد بیان شده بر حسب dB دارای این مزیت هستند که کار کردن با آنها بسیار راحت است:
- برای ضرب کردن اعداد خطی، لگاریتمهای آنها را با هم جمع کنیم.
- برای تقسیم کردن اعداد خطی، لگاریتمهای آنها را از هم کم میکنیم.

- برای محاسبه توان n ام یک عدد خطی، لگاریتم آن را بر n ضرب میکنیم.
- برای محاسبه ریشه n ام یک عدد خطی، لگاریتم آن را بر n تقسیم میکنیم.
برای اینکه بیشترین استفاده را از این تسهیلات ببریم، باید اعداد را در همان مراحل اولیه به شکل dB بنویسیم و در مراحل نهایی آنها را به شکل خطی برگردانیم (در صورت نیاز). در بیشتر حالتها در مراحل نهایی نیز جوابها به شکل dB باقی میمانند.

درک این مطلب مهم است که هر عددی که بر حسب dB بیان میشود باید به صورت یک نسبت باشد (که به صورت لگاریتم در آمده است). مثالهای معمول آن بهره تقویت کننده ها و آنتنها و اتلاف در مولدها یا انتشارهای رادیویی است.

نوشته شده توسط افشین رشید در جمعه شانزدهم شهریور ۱۴۰۳

بررسی سیگنال ها ؛ انواع و تفاوت در سیگنال ها

نویسنده : افشین رشید

-

-

سیگنال ها اغلب توابع سطری از زمان هستند (سهمی شکل)، ولی ممکن است به صورت توابع ستونی نیز یافت شوند و نیز ممکن است توابعی از هر متغیر مستقل مربوطه دیگری باشند. این مفهوم بسیار گسترده‌است و تعریف دقیق آن بسیار دشوار. مفاهیم مربوط به رشته‌های زیر مجموعه، مشترک می‌باشد برای مثال در تئوری اطلاعات یک سیگنال پیغام کد دار شده‌ای است که این همان ترتیب حالت‌ها در یک کانال ارتباطی است که پیغام را دربر می‌گیرد. در یک سیستم ارتباطی یک منتقل کننده پیغام را به سیگنال تبدیل می‌کند که این پیغام از طریق کانال ارتباطی به گیرنده می‌رسد.این سیگنال از طریق سیم‌ها به تلفن گیرنده منتقل می‌شود و در آنجا به صداها تبدیل می‌شود. سیگنال‌ها را می‌توان به روش‌های گوناگون دسته بندی کرد. عمده‌ترین تفاوت بین فضاهای گسسته و پیوسته این است که توابع بر روی آن‌ها تعریف می‌شوند.

سیگنال های گسسته و پیوسته
به عنوان مثال بازه زمانی گسسته و پیوسته. سیگنال‌های دارای زمان پیوسته را نیز اغلب حتی زمانی که توابع سیگنال پیوسته نیستند سیگنال‌های پیوسته می‌نامند و مثال آن سیگنال موج مربعی است. تفاوت عمده دیگر بین سیگنال‌ها از لحاظ ارزش گسسته یا پوسته آنها است.
سیگنال‌های دیجیتال دارای ارزش گسسته‌اند ولی به طور نامشهودی از روند فیزیکی دارای ارزش پیوسته‌ای به دست می‌آیند.

سیگنال‌های دیجیتال و آنالوگ
به طور غیر رسمی تر از تفاوت‌های تئوری که در بالا به آن اشاره کردیم و به طور عملی به دو نوع سیگنال بر می‌خوریم که یکی دیجیتال و دیگری آنالوگ نام دارد. به طور مختصر تفاوت آنها این است که سیگنال‌های دیجیتال گسسته و کمیت گذاری شده هستند در حالی که سیگنال‌های آنالوگ هیچ یک از این دو خصوصیت را ندارند.

مثال‌هایی از سیگنال‌ها

• حرکت. – حرکت جزئی در میان قسمتی از فضا را می‌توان یک سیگنال در نظر گرفت و یا می‌توان آن را به کمک یک سیگنال نشان داد.

محدوده: یک سیگنال حرکتی یک بعدی است (زمان)، و بازه آن عموماً سه بعدی است. بنابراین موقعیت آن به صورت یک سیگنال سه ستونی است به همین ترتیب موقعیت و جایگیری آن در نار هم به صورت یک سیگنال ۶ ستونی است.

• صوت. -از آنجایی که صدا ناشی از لرزش یک واسطه‌است (مانند هوا) یک سیگنال صوتی و به هر ارزشی اززمان و سه بعد مکان یک ارزش فشار نیز می‌افزای. یک میکروفن فشار صوت را در یک مکان تنها به تابعی از زمان تبدیل می‌کند. این کار با استفاده از یک سیگنال ولتاژ به عنوان آنالوگی از سیگنال صوتی انجام می‌شود.
• لوح‌های فشرده: . cdها شامل سیگنالهای منقطعی هستند که نشان دهنده صوت اند و در هر ثانیه ۴۴ هزار و صد نمونه از آنها ضبط می‌شود هر نمونه شامل اطلاعاتی برای کانالهای چپ و راست است که می‌توان آن را به عنوان سیگنال ۲ ستونی در نظر گرفت (از آنجایی که CDها به صورت استریو ضبط می‌شوند.
• تصاویر. تصاویر یک تصویر به علاوه تمام ارزش‌های ذکر شده دارای یک ارزش رنگی نیز می‌باشد ازآنجایی که نقاط مربوط به این ارزش‌ها بر روی یک صفحه قرار می‌گیرند محدوده آن دو بعدی می‌باشد اگر تصویر یک جسم فیزیکی باشد برای مثال یک نقاشی سیگنالی پیوسته به حساب میآید اگر تصویر یک عکس دیجیتال باشد یک سیگنال منقطع به شمار می‌آید. غالبا راحت تر است که یک رنگ را به صورت جمعی از شدت‌های سه رنگ اصلی در نظر بگیریم تا سیگنال دارای ارزش ستونی و بعد سه گانه شود.
• ویدئو. ویدئوها (فیلم‌ها) یک سیگنال ویدئویی ترکیبی از تصاویر است یک نقطه از یک ویدئو براساس موقعیتش و زمانی که در آن واقع شده مشخص می‌شود. (۲ بعدی) بنابراین یک سیگنال ویدئویی دارای محدوده سه بعدی است. ویدئوی آنالوگ دارای محدوده بعدی پیوسته‌است (در طول خط اسکن) و دارای دو بعد ناپیوسته یا منقطع است (۴ چوب و خط).
• پتانسیل های قشایی
• زیست شناختی پتانسیل‌های قشایی. ارزش این سیگنال یک پتانسیل الکتریکی مستقل است (ولتاژ) تعیین محدوده این سیگنال بسیار دشوار است. برخی سلول‌ها و یا اجزاء به طور کلی دارای پتانسیل غشایی یکسانی هستند، نورون‌ها عموماً در نقاط مختلف پتانسیل‌های مختلف دارند این سیگنال‌ها دارای انرژی‌های بسیار کمی هستند ولی برای راه اندازی سیستم عصبی کافی هستند ولی می‌توان میزان آنها را به کمک تکنیک‌های الکتروفیزیولوژی اندازه گیری کرد.

نوشته شده توسط افشین رشید در یکشنبه چهارم شهریور ۱۴۰۳

بررسی ساختار و عملکرد توان سیگنال و قدرت سیگنال ؛ پرتاب سیگنال (power signal)

نویسنده : افشین رشید

یک سیگنال به دلیل توان بسیار پایین خود عملا نمی‌تواند مسافت‌های طولانی را طی کند. علاوه بر این، محیط فیزیکی، اضافه شدن نویزهای خارجی و مسافت طولانی مسیر انتقال باعث می‌شوند که توان سیگنال بیشتر و بیشتر تضعیف شود. برای ارسال سیگنال به مسافت‌های طولانی، لازم است که توان سیگنال افزایش داده شود. این کار با استفاده از یک سیگنال با انرژی بالا و یا یک سیگنال با فرکانس بالا انجام می‌شود و چنین سیگنالی را سیگنال حامل (Carrier Signal) می‌گویند. یک سیگنال با انرژی بالاتر می‌تواند مسافت‌های طولانی‌تری را طی کند، بدون این‌که تحت تاثیر نویز‌های خارجی قرار بگیرد.استفاده از مدولاسیون، سیگنال‌های صوتی باند پایه مربوط به یک بازه فرکانسی، به بازه‌های فرکانسی مختلفی شیفت می‌یابند. بنابراین هر سیگنال دارای بازه فرکانسی خاص مربوط به خود در پهنای باند کلی خواهد بود. بعد از انجام مدولاسیون، سیگنال‌های چندگانه، بازه‌های فرکانسی مختلفی را به دست می‌آورند و می‌توانند به سادگی با استفاده از یک کانال مخابراتی و بدون نیاز به میکس منتقل شوند. در این حالت، در سمت گیرنده نیز سیگنال‌ها به سادگی از هم تفکیک می‌شوند.

پرتاب و مخابره سیگنال

یک سیگنال حاوی اطلاعات مفید و مورد نظر کاربر است که باید به مقصد خاصی مخابره شود. سیگنال خام را گاهی سیگنال باند پایه (Baseband) نیز می‌گویند. گستره فرکانس‌های اصلی مربوط به یک سیگنال توان‌ ، باند پایه نام دارد. اکثر سیگنال‌های خام یا سیگنال‌های باند پایه قبل از این که در طول کانال‌های مخابراتی ارسال شوند، تحت فرایندی به نام مدولاسیون قرار می‌گیرند. به همین دلیل است که سیگنال توان را می‌توان یک سیگنال تحت مدولاسیون نیز نامید.

توان سیگنال ، سیگنال حامل ؛ سیگنال پوچ

سیگنال حامل، سیگنالی با انرژی یا فرکانس بالا است که دارای مشخصه‌هایی نظیر فرکانس، دامنه و فاز بوده، اما شامل هیچ اطلاعات مفیدی نیست. گاهی برای سادگی این سیگنال را فقط حامل می‌گویند. سیگنال حامل برای حمل کردن سیگنال خام از فرستنده به گیرنده مورد استفاده قرار می‌گیرد. به دلیل این‌که سیگنال حامل هیچ اطلاعات مفیدی در خود ندارد، می‌توان آن را سیگنال تهی نیز نامید.

نوشته شده توسط افشین رشید در سه شنبه پانزدهم خرداد ۱۴۰۳

بررسی (تداخل سیگنال signal interference) و عوامل پدید آورنده آن

نویسنده: افشین رشید

در مخابرات ، به سیگنالی که هم‌ زمان و در باندِ فرکانسیِ سیگنال اصلی (درحال عبور از فرستنده به گیرنده) منتشر شده و باعث مزاحمت و وقفه در مخابرات شود، تداخل (یا سیگنال تداخلی) گفته می‌شود.

هر‌ گاه دو (یا بیشتر) سیگنال همزمان با همان زاویه پرتاب در حال انتشار باشند ، این دو سیگنال دارای مرحله مخالف هستند ، آنها به طور مخرب بر هم دخالت می کنند و یکدیگر را از بین می برند. وقتی دو یا چند سیگنال در حالت (انتشار و زاویه یکسان) به هم می رسند، اختلالی در وضعیت قرار گیری اولیه آن ها در محیط به وجود می آید. جمع دو یا چند سیگنال در همان فضای اولیه انتشار را ‌تداخل سیگنال می نامند.

تداخل، سیگنال دریافت‌ شده در گیرنده را تغییر داده، و می ‌تواند گیرنده را در دریافت سیگنال اصلی و استخراج اطلاعات آن با مشکل جدی روبرو کند. در واقع، سیگنال تداخلی با سیگنال اصلی جمع شده و وارد گیرنده مخابراتی می‌ شود. تداخل می‌ تواند عمدی (پارازیت) یا غیر عمدی (سیگنال فرستنده‌ های دیگر) باشد.تداخل را نباید با نویز ، یکی دانست. منشأ، اثر، و ویژگی‌ های این دو لزوماً یکی نبوده، و در حالت کلی، هر دو می ‌توانند مستقل از هم حاضر باشند. همان‌طور که نسبت سیگنال به نویز تعریف می‌شود، «نسبت سیگنال به تداخل» هم قابل تعریف است، به ‌طوری‌ که می‌توان در حالت کلی، «نسبت سیگنال به تداخل و نویز» را تعریف کرد. با مدیریت منابع رادیویی می‌توان از بروز تداخل جلوگیری کرد، یا اثرات مخرب آن را کاهش داد.

نوشته شده توسط افشین رشید در سه شنبه پانزدهم خرداد ۱۴۰۳

دسیبل یا (db) در اندازه گیری و توان قدرت سیگنال ها و فرکانس های مخابراتی -ارتباطی_ ماهواره ای

نویسنده: افشین رشید

.

امواج الکترومغناطیس ماده نیستند بلکه صورتی از انرژی هستند که از ترکیب میدان های الکتریکی ومغناطیسی عمود برهم درست شده اند ودرجهت عمود بر صفحه تشکیل شده از این دو میدان انتشار می یابند .

مقادیر و معادلات بر اساس dB در تمام فعالیتهای حرفه ای که در آنها مباحث انتشار رادیویی بررسی میشوند، قدرت سیگنالها، بهره ها و اتلافها عمدتا به شکل dB بیان میشوند. بدین ترتیب میتوانیم از شکل dB معادلات که استفاده از آنها راحتتر از شکاعادی معادلات است استفاده کنیم.

هر عددی که به شکل dB بیان میشود لگاریتمی است و این امر بدان معناست که ما به راحتی میتوانیم اعدادی را که مقدار آنها چند مرتبه با یکدیگر متفاوت است به راحتی با هم مقایسه کنیم. برای راحتی ما اعدادی را که به شکل غیر dB بیان میشوند را «خطی» مینامیم تا بتوانیم آنها را از شکل لگاریتمی dB اعداد متمایز کنیم. اعداد بیان شده بر حسب dB دارای این مزیت هستند که کار کردن با آنها بسیار راحت است:
- برای ضرب کردن اعداد خطی، لگاریتمهای آنها را با هم جمع کنیم.
- برای تقسیم کردن اعداد خطی، لگاریتمهای آنها را از هم کم میکنیم.

- برای محاسبه توان n ام یک عدد خطی، لگاریتم آن را بر n ضرب میکنیم.
- برای محاسبه ریشه n ام یک عدد خطی، لگاریتم آن را بر n تقسیم میکنیم.
برای اینکه بیشترین استفاده را از این تسهیلات ببریم، باید اعداد را در همان مراحل اولیه به شکل dB بنویسیم و در مراحل نهایی آنها را به شکل خطی برگردانیم (در صورت نیاز). در بیشتر حالتها در مراحل نهایی نیز جوابها به شکل dB باقی میمانند.

درک این مطلب مهم است که هر عددی که بر حسب dB بیان میشود باید به صورت یک نسبت باشد (که به صورت لگاریتم در آمده است). مثالهای معمول آن بهره تقویت کننده ها و آنتنها و اتلاف در مولدها یا انتشارهای رادیویی است.

نوشته شده توسط افشین رشید در جمعه بیست و یکم اردیبهشت ۱۴۰۳

بررسی (فرکانس های VHF) فرکانس بسیار بالا و قابلیت در کشف اهداف پنهان راداری

نویسنده: افشین رشید

فرکانس هایی که در دسته وی-اچ-اف (VHF ) قرار می گیرند از قابلیت بالایی در کشف اهداف پنهان کار برخوردارند .

فرکانس خیلی بالا ( Very High Frequency) به امواج بین ۳۰ مگا هرتز تا ۳۰۰مگاهرتز گفته می‌شود. این دسته از فرکانس‌ها با مدولاسیون فرکانس در امواج رادیویی شهری استفاده می‌شود.

امواج رادیویی بسته به طول موج خود توسط انواع مختلفی از فرستنده ها تولید می شوند. این امواج می توانند توسط ستاره ها، جرقه ها و رعد و برق ها نیز ایجاد شوند و به همین دلیل است که تداخل امواج رادیویی را در هنگام طوفان و رعد و برق احساس می کنید.

در بین طیف الکترومغناطیسی، امواج رادیویی کم ترین فرکانس (بزرگ ترین طول موج) را دارند و بیش ترین استفاده از این امواج در ارتباطات و مخابرات است.

باند VHF در فرکانسهای 40 مگاهرتز تا 68 مگاهرتز قرار دارد. کانالهای 1 تا 4 در این باند میباشند و پهنای فرکانس هر کانال در این باند 7 مگاهرتز در نظر گرفته شده است.

باند VHF III یا B III در فرکانسهای 174 مگاهرتز تا 230 مگاهرتز قرار دارد. کانالهای 5 تا 12 در این باند میباشند و پهنای فرکانس هر کانال در این باند 7 مگاهرتز در نظر گرفته شده است.

کاربرد و عملکرد VHF

در کل فرکانس VHF اغلب به عنوان " باند رادیویی به طور گسترده ای در تلویزیون، رادیو FM، تلفن همراه، پیجر، دستگاه سهام اطلاعات، ارتباطات مایکروویو و رادار استفاده می شود.

انواع انتشار امواج رادیویی در فضای آزاد، تا به زمان و محدودیت های جغرافیایی، صلیب فرکانس های کف و، بدون محدودیت و مقررات، به ناچار تولید تعامل، به طوری که استفاده از امواج رادیویی در جهان به یک نیاز یکنواخت، به طوری که تعامل بین آنها به حداقل برسد.

نوشته شده توسط افشین رشید در جمعه چهاردهم اردیبهشت ۱۴۰۳

بررسی رِزونانس یا فرکانس (نوسان و تشدید) Resonance

نویسنده: ( افشین رشید )

هنگامی که یک نیروی نوسان در فرکانس رزونانس یک سیستم دینامیکی اعمال می شود ، سیستم در یک دامنه بالاتر از زمانی که همان نیرو در سایر فرکانس های غیر تشدید شده اعمال می شود ، نوسان می کند. فرکانسهایی که دامنه پاسخ در آنها حداکثر نسبی است. به عنوان فرکانس های تشدید (رزونانس Resonance) یا فرکانس های رزونانس سیستم نیز شناخته می شوند.

نیروهای دوره ای کوچک که در نزدیکی فرکانس رزونانس سیستم قرار دارند ، به دلیل ذخیره انرژی لرزش توانایی تولید نوسانات دامنه بزرگ در سیستم را دارند. فرکانس رزونانس تقریباً برابر با فرکانس طبیعی سیستم است که فرکانس ارتعاشات بدون استفاده است. برخی از سیستم ها دارای فرکانس های مختلف ، متمایز و رزونانس هستند.

.

.

فرکانس Resonance رزونانس نوسانات یک سیستم با رزونانس طبیعی یا بدون فشار آن است. رزونانس زمانی اتفاق می افتد ، که یک سیستم قادر به ذخیره و انتقال انرژی به راحتی بین حالت های مختلف ذخیره سازی ، مانند انرژی جنبشی یا انرژی پتانسیل است که می توانید با یک آونگ ساده پیدا کنید. بیشتر سیستم ها دارای یک فرکانس Resonance رزونانس و چندین فرکانس هارمونیک هستند که به تدریج در دامنه کم می شوند و از مرکز فاصله می گیرند.این فرکانس به اندازه ، شکل و ترکیب جسم بستگی دارد. چنین جسم وقتی در معرض لرزش ها یا تکانه های منظم با فرکانس برابر یا خیلی نزدیک به فرکانس طبیعی آن قرار بگیرد ، به شدت لرزش می کند. این پدیده را رزونانس می نامند. از طریق رزونانس ، یک لرزش نسبتاً ضعیف در یک جسم می تواند باعث لرزش شدید در دیگری شود.

.

جدول باند های فرکانسی

مخفف باندهاگستره فرکانستقسیماتنمادها

b.mam( 3-30) KHzامواج۱۰ هزارمتریVLF

b.km(30-300) KHzامواج کیلومتریLF

b.hm(300-3000) KHzامواج هکتامتریFM

b.dam(3-30) MHzامواج دکامتریHF

b.m(30-300) MHzامواج متریVHF

b.dm(300-3000) MHzامواج دسیمتریUHF

b.cm(3-30) GHzامواج سانتیمتریSHF

b.mm(30-300) GHzامواج میلیمتریEHF

3000GHz-300امواج دسیمیلیمتر

.

به طور قیاس ، اصطلاح رزونانس نیز برای توصیف پدیده ای استفاده می شود که توسط آن یک جریان الکتریکی در حال نوسان توسط سیگنال الکتریکی با فرکانس خاص تقویت می شود.چیز‌های زیادی در طبیعت، فرکانس خود رزونانس دارند. معنی این حرف این نیست که به‌خودی‌خود نوسان کنند، بلکه به این مفهوم که اگر توسط یک انرژی بیرونی تحریک شوند، در یک فرکانس مشخص رزونانس می ‌کنند. از رزونانس الکتریکی برای تنظیم و افزایش قدرت فرکانس مخابراتی استفاده می شود. تنظیم شامل ایجاد مدار با فرکانس رزونانس برابر با فرکانس مشخص شده ایستگاه مخابراتی مورد نظر است.در حالت کلی، فرکانس تشدید همان فرکانس طبیعی سیستم است. رفتار سیستم در فرکانس رزونانس (یا نزدیک آن) به طرز عجیبی با رفتار سیستم در فرکانس‌های دیگر متفاوت است.

نوشته شده توسط افشین رشید در شنبه یکم اردیبهشت ۱۴۰۳

بررسی سیگنال آنالوگ نحوه عملکرد و کاربرد (علومِ مخابرات)

نویسنده : افشین رشید

مدارهای آنالوگ معمولا به نویز (تغییرات کوچک و ناخواسته در ولتاژ) خیلی حساس هستند. یک تغییر کوچک در ولتاژ می‌تواند خطاهای زیادی را در عملکرد به همراه داشته باشد.

دنیای ما یک دنیای آنالوگ است. بینهایت تن صدا وجود دارد که می‌توانیم بشنویم،سیگنال‌ها و اشیای دیجیتال در محدوده‌ای تهی و متناهی قرار دارند، یعنی تعداد مقدارهایی که می‌توانند داشته باشند محدود است. آن‌ها می‌توانند فقط دو، 255، 4,249,967,296 و یا هر تعداد مقدار دیگری داشته باشند؛ فرقی نمی‌کند، با این حال محدود هستند

تعریف سیگنال

قبل از اینکه وارد موضوع شویم، باید اول ببینیم اصلا سیگنال، به ویژه سیگنال الکترونیک، دقیقاً چیست (این سیگنال با سیگنال‌های ترافیکی و سیگنال‌های برقراری ارتباط و … اشتباه گرفته نشود). سیگنال‌هایی که ما داریم راجع به آن صحبت می‌کنیم مقادیری هستند که در طول زمان ثابت نیستند و نوعی اطلاعات را منتقل می‌کنند. در مهندسی برق به این مقادیر متغیر در زمان معمولا ولتاژ گفته می‌شود (یا در برخی جاها به آن جریان می‌گویند). پس هرکجا حرف از سیگنال زدیم، به ولتاژهایی فکر کنید که در طول زمان در حال تغییر هستند.سیگنال‌ها بین دستگاها رفت و آمد می‌کنند تا اطلاعات را منتقل کنند، که این اطلاعات می‌توانند ویدیو، صوت یا نوعی داده‌ی رمزنگاری شده باشد. معمولا این سیگنال‌ها توسط سیم‌ها منتقل می‌شوند، ولی همچنین می‌توان آن‌ها را از طریق هوا توسط امواج رادیویی نیز منتقل کرد؛ مثلا سیگنال‌های صوتی ممکن است بین کارت صدای رایانه‌ شما و بلندگوها جابه‌جا شوند، درحالی که سیگنال‌های اینترنت در هوا بین تبلت و روتر وای‌فای رد و بدل می‌شوند

گراف سیگنال آنالوگ

از آنجایی که سیگنال‌ها در طول زمان متفاوت هستند، بهتر است که آن‌ها را برروی گراف‌هایی بکشیم که خط افقی در مدار xها نشان دهنده‌ی زمان و خط عمودی در مدار yها نشان دهنده‌ی ولتاژ باشد. نگاه کردن به گراف سیگنال معمولا ساده‌ترین راه برای تشخیص آنالوگ یا دیجیتال بودن سیگنال است. یک گراف زمان-ولتاژ آنالوگ باید نرم و دنباله‌دار باشد

سیگنال آنالوگ چگونه اندازه گیری میشود:

سیگنال آنالوگ در طی هر بازه T نمونه‌برداری می‌شود. مهم‌ترین عامل در نمونه‌برداری نرخ مربوط به نمونه‌برداری سیگنال آنالوگ است. بر اساس قضیه Nyquist، نرخ نمونه‌برداری باید دست‌کم دو برابر بالاترین فرکانس سیگنال باشد.

مثال برای سیگنال‌های آنالوگ

سیگنال‌های ویدیو و صوت معمولا در نوع آنالوگ ثبت و منتقل می‌شوند. برای مثال سیگنال‌های ویدیویی که توسط سیم‌های قدیمی RCA (سیم‌های سه شاخه‌ی زرد و قرمز و سفید) منتقل می‌شوند، توسط سیگنال‌های آنالوگی بین 0 تا 0/073 ولت منتقل می‌شوند. کوچکترین تغییری در این سیگنال‌ها می‌تواند تاثیر بزرگی برروی رنگ و محل فیلم داشته باشد.

مدارهای آنالوگ معمولا از ترکیب پیچیده‌ی تقویت‌کننده‌ها، مقاومت‌ها، خازن‌ها و سایر اجزای پایه‌ی الکترونیک تشکیل شده‌اند.

مدارهای آنالوگ می‌توانند با تعداد زیادی از اجزا، طراحی شیکی را ارائه دهند، و یا می‌توانند خیلی ساده باشند، مثل دو تا مقاومت که با هم ترکیب می‌شوند تا یک کاهش‌دهنده‌ ولتاژ را شکل دهند. ولی به طور کلی، طراحی مدارهای آنالوگ خیلی سختتر از طراحی مدارهای دیجیتال است. طراحی یک مدار آنالوگ گیرنده‌ رادیویی و یا شارژر باتری، کار هر کسی نیست. در واقع تجهیزات دیجیتال برای این ساخته شده‌اند که کار طراحی را خیلی ساده‌تر کنند

نوشته شده توسط افشین رشید در یکشنبه یکم بهمن ۱۴۰۲

تحلیل عمل تشخیص حضور یک سیگنال LPI ومشخصات مدولاسیون LPI در مقادیر مختلف سیگنال بـه نـویـز در گـیـرنـده هـای ELINT و ESM

نویسنده : افشین رشید

یکی از موضوعات مهمی که در رادارهای LPI اهمیت ویـژه ای پـیـدا میکند تکنیک فشرده سازی پالس میباشد. در یک تقسیم بندی کلی روشهای فشرده سازی پالس به دو دسته کلی فشرده سازی پالس بـامدولاسیون فرکانس و یا فاز تقسیم میشونـد.

روش مـدولاسـیـون فرکانس به دو دسته مدولاسیون خطی و غیر خطی فرکانس و روش مدولاسیون فازی نیز به دو روش باینری و چند فازی انجام میگیـرد و به سیگنالهای کد شده فاز معرفی میشوند.

تنوع کدهای چند فازی در رادارهای LPI

کدهای چند فازی دنباله هایی طول محدود، با دامنه ثـابـت و فـاز متغییر ϕk هستند که در آنها بر خلاف کدهای باینری مقادیـر ϕk میتواند هر مقداری بین 0 و 2π داشته باشد. افزایش تعداد عناصر یا مقادیر فاز در دنباله، امکان تولید دنباله هایی با طول بلندتر و سـطـح لوب فرعی پایین را میدهد که منجر به بهره پردازشی بـیـشـتـر در گیرنده میشود. از معروفترین کدهای چند فازی که در کاربردهـای راداری مورد استفاده قرارمیگیرند کدهای چندفازی بارکر، کـدهـای فرانک، P1 ،P2 ،P3 و P4 میباشد که در ادامه بررسی میشونـد. لازم به ذکر است که تنوع کدهای چند فازی که در رادار استفاده میشوند بسیار زیاد هستند و در بخش رادار LPI فقط دو دسته از این کدهـا (فرانک و بارکر) استفاده میگردد.

(کد های فرانک ) شناسایی سیگنالهای کـد شده فازی در رادارهای LPI

این کد با مدولاسیون خطی فرکانس و کدهای بارکر ارتباط نزدیکـی دارد که به دلیل دستیابی به سطح لوبهای فرعی پایین در رادارهـا مورد استفاده قرار گرفته اند. اینکد از تقریب پله ای سـیـگـنـال بـا مدولاسیون فرکانس خطی با M پله فرکانسی و M نـمـونـه در هـر فرکانس حاصل میشود. پس شکل موج فرانک شامل یک سیگنال بـا دامنه ثابت میباشد که مدولاسیون فاز آن به وسیله فازهایی مطـابـق با سیستم رادار انجام میشود.

(کدهای بارکر) کاربرد تبدیلات زمان-فرکانس در پردازش سیگنال راداری LPI

ایده اساسی رادارهای LPI استفاده از پخش کردن توان تشعشع یافته در حوزه زمان و حوزه فرکانس (سیگنال های طیف گسـتـرده)، به منظور تولید چگالی طیف توان زیر سطح نویزِ ورودیِ گیرندة شنود میباشد. بنابراین برای اینکه گیرندة شنود بتواند این سیگنـالهـا را آشکارسازی کند به گین پردازشی بالایی نیاز دارد که معـمـولاً ایـن گین پردازشی در قسمت پردازش سیگنال گیرنده دیجیتال بـهدسـت میآید. احتمال پایین شنود سیگنالهای رادار LPI قابلیت آشکـارسـازی گیرنده های شنود امروزی را با مشکل مواجه کـرده اسـت. مـیـزان موفقیت یک رادار LPI ،به میزان سخت بودن آشکارسازی سیـگـنـال آن برای گیرندههای شنود، وابسته میباشد. نشان داده شده کـه بـا پردازشهای خاص در قسمت پردازش سیگنال گیرنده دیـجـیـتـال میتوان میزان LPI بودن رادار را کاهش داد یا آن را از LPI بـودنخارج کرد.برای استخراج اطلاعات سیگنال، تبدیل فوریه به عنوان ابزار اصلی پردازش سیگنالها در شاخه های مختلف مورد استفاده قرار میگیـرد ولی این تبدیل ضعف های کلیدی دارد که مرتبط به پایه های مختلـط آن میباشد. یکی از ضعف های تبدیل فوریه این است که برای تحلیل سیگنالهای غیر ایستان و سیگنالهای دارای تغیرات ناگهانی مناسب نمیباشد. تبدیل فوریه برای یک سیگنال نشان میدهد که سیگـنـال مورد نظر دارای چه فرکانسهایی میباشد ولی نمیتواند زمان وقـوع هر فرکانس را نمایش دهد. بنابراین ضعف اساسی تبدیل فرکانس راداری LPI ایـن است که در تبدیل به حوزة فرکانس اطلاعات زمانی از بیـن مـیرود. برای غلبه بر این مشکل باید در این تبدیل اصلاحاتی صورت گیرد تا بتواند در تحلیل سیگنالهای غیر ایستان مفید باشد. برای این منظور برخی تبدیلات خطی و غیر خطی معرفی شدند کـه در تـبـدیـلات QMFB به طور خطی نظیر تبدیل فوریه زمان کوتاه، تبدیل ویولت و همزمان نمیتوان تفکیک پذیری فرکانسی و زمانی خوبـی داشـت و برای رسیدن به یک تفکیک پذیری فرکانسی خوب، حجم محاسبـات بالایی نیاز است. برای رفع این مشکلات تبـدیـلهـای غـیـرخـطـی معرفی شدند. توزیع وینر-ویل به عنوان یکی از چند تکنیک تحـلـیـل زمان فرکانسی غیرخطی در پردازش سیـگـنـال ذکـر شـده اسـت.

نکته: در این تحلیل عمل تشخیص حضور یک سیگنال LPI ومشخصات مدولاسیون LPI در مقادیر مختلف سیگنال بـه نـویـز را به دست میآید.

نتایج شبیه سازیهای صورت گرفته برای انواع سیگنالهایِ LPI راداری آمده است. طبق این نتایج، توزیع وینر-ویل برای آشکارسازی سیگنال و تشخیـص پـارامـتـرهـای آن در مـورد سیگنالهای FMCW ،کدهای چندفازه و چندزمانه مناسب میباشـد. این توزیع برای کدهای کاستاس،FSK و PSK/FSK به خوبی عـمـل نمیکند. اما برای سیگنال PSK/FSK و FSK تکنیک CWD نـتـایـج بسیارخوبی ارائه میکند

نوشته شده توسط افشین رشید در چهارشنبه یکم شهریور ۱۴۰۲

امواج مادون قرمز یا فروسرخ (Infrared) (علوم مخابرات) 

نویسنده :  افشین رشید

تقریباً تمامی موجودیت‌هایی که در اطراف خود مشاهده می‌کنیم از خود امواج الکترومغناطیس ساتع می‌کنند. اما طول موج‌هایی که از هریک از اجسام منتشر می‌کنند مختص خودشان است و همین موضوع نیز گستره عظیمی از اطلاعات را پیش روی ما قرار می‌دهد.امواج مادون قرمز یا فروسرخ (Infrared) ، به نوعی از امواج الکترو مغناطیس اطلاق می‌گردد که بعد از برخورد با جسم موجب گرم شدن آن می‌شود. این امواج دسته‌ای از پرتوهای نامرئی خورشید هستند. به همین سبب وقتی در مقابل نور خورشید قرار می ‌گیریم احساس گرما می ‌کنیم. این امواج دارای طول موجی بیشتر از امواج مرئی و بسامد (فرکانس) کمتر از آنها می ‌باشند. به همین دلیل در نمودار طیف الکترومغناطیس بعد از امواج مرئی قرار دارد. این امواج در نمودار بعد از رنگ سرخ در امواج مرئی، که کم‌ترین شکست را نسبت به دیگر رنگ‌ها دارد قرار می‌گیرند. به همین سبب به آنها امواج مادون قرمز یا فروسرخ (Infrared) می‌گویند.

این امواج بطور معمول به سه منطقۀ طیفی تقسیم می‌شوند:

مادون قرمز نزدیک (near)، میانه (mid) و دور (far)

برروی مرزهای بین این سه منطقۀ طیفی توافق قطعی وجود ندارد و این مرزها می‌توانند جابجا شوند. عنصر اصلی که مشخص می‌کند چه طول موج‌هایی در هرکدام از این سه گروه قرار می‌گیرند، نوع تکنولوژی بکار گرفته شده در آشکارساز مربوط به گیرندۀ نور این امواج می‌باشد.

مشاهدات طیف میانه و دور، تنها با جریاناتی که در بالای اتمسفر صورت می‌گیرد، ایجاد می‌شوند. این مشاهدات نیازمند استفاده از آشکارسازهای مبدل ویژه‌ای می‌باشند که از کریستال‌های خاصی تشکیل شده‌ و مقاومت الکتریکی آنها نسبت به حرارت بسیار حساس است.تشعشعات این طول موج می‌توانند از هر پدیده‌ای که دارای حرارت است، ساتع شوند. ( بعنوان مثال: تشعشعات گرمایی). بنابراین، اساسأ همۀ اجرام سماوی کم و بیش این تشعشعات را از خود ساتع می‌کنند. طول موجی که یک شئ از خود ساتع می‌کند، اغلب بشدت به درجۀ حرارت آن شئ وابسته است.بطور کلی، در طول مدتی که دمای یک شئ به سردی می‌گراید، تشعشعات ساتع شده از آن آشکارا به سمت مادون قرمز دور می‌رود. این بدان معنی است که بعضی از این طول موج‌ها بدلیل حفظ حالت پیوستگی‌شان برای مطالعه و تحقیق مناسب‌تر از سایر طول موج‌ها می‌باشند.همانطور که از نور مرئی به سمت نورهای با طول موج بلندتر حرکت می‌کنیم، وارد منطقۀ مادون قرمز(فروسرخ) می‌شویم.

نوشته شده توسط افشین رشید در دوشنبه بیست و سوم اسفند ۱۴۰۰ |

تداخل امواج رادیویی و نویز (مخابرات ) امنیت سیگنال چیست؟

طیف امواج رادیویی یک مقوله سه بعدی (زمان- مکان - فرکانس) است بطوریکه با تغییر یکی از ابعاد بدفعات مورد استفاده واقع میشود و بستر لازم برای تأمین هرگونه ارتباط رادیویی است. طیف امواج رادیویی از دو بعد نرم افزاری و سخت افزاری قابل بررسی است. طیف فرکانس رادیویی بستر لازم برای تأمین هرگونه ارتباط بیسیمی درباندهای مختلف طیف رادیویی است. امواج در فرکانسهای مختلف، دارای ویژگیهای مختلف انتشاری میباشند. براساس قابلیتهاو ویژگیهای مختلف انتشاری امواج رادیویی ، سرویس های رادیویی مختلفی طراحی میشود. استفاده صحیح و اصولی از طیف امواج رادیویی نیازمند شناخت کافی از فن آوری روز علم ارتباطات، ارزیابی واقعی میزان تقاضا و آشنائی کامل با چگونگی بکارگیری آن است.

عملکرد ازفضای فرکانس گسترده و وسیع است عبارت است نظارت براطلاع رسانی و عملکرد مجموعه ایستگاههای فرستنده وگیرنده رادیوبیسیم شامل (تکرارکننده ،ثابت، سیارودستی) که بوسیله کاربران متعدد مورد استفاده قرارمیگیرد.

تداخل امواج رادیویی

یکی از مشکلات هرسیستم رادیویی تداخلات امواج رادیویی است. تداخل رادیویی عبارت است ازهرنوع عاملی یا علتی که درراه ارسال ودرک پیام اختلال ایجادکندکه میتوان به دونوع داخلی وخارجی تقسیم نمود.اثرانرژی ناخواسته سیگنالهای بیگانه یا فرستنده های دیگر رادیویی برگیرنده یک سیستم رادیویی وتداخل کانالهای مجاوریا هم کانال ایستگاههای رادیویی میباشد. تداخل غالبا درسیستمهای رادیویی که آنتن گیرنده دریک زمان چندین سیگنال رامتوقف میکنند بروزمیکند. که بصورت تنزل کیفیت ، نامفهوم بودن و فقدان اطلاعات یا ازدست دادن اطلاعات ظاهر میشود.

نویز چیست؟

نویز در لغت به معنی “صدا” می‌باشد، صدایی که دارای هیچ وزن موسیقی نیست و به طور نامنظم است. اما به طور کلی نویز سیگنالی است ناخواسته که بر روی دستگاه الکترونیکی یا الکتریکی ما تاثیر می‌گذارد و به سه دسته زیر تقسیم می‌شود:

• Background Noise (نویز زمینه)
• Modulated Noise (نویز نوسانی)
• Interference Noise (نویز مزاحم)

نوع دیگرتداخلات ، نویزاست ،نویزدرسیستمهای مخابراتی هرنوع آشفتگی الکتریکی یا سیگنالهای الکتریکی ناخواسته ای ازقبیل تغییرات جوی ، نویزداخل مدارهاو... میباشد که با سیگنالهای پیام تداخل میکند. حضورنویزسوارشده برسیگنال حامل توانایی گیرنده رادرتشخیص صحیح سیگنال اصلی محدوده کرده وبنابراین اطلاعات ارسالی رامحدود یا خراب میکند.

درسیستم رادیویی چون بیسیمها با ایستگاههای تکرار کننده رله میشوند بنابراین اگرتداخل درکانال یک ایستگاه رادیویی بوجود آمد چنانچه تداخل داخلی باشد میتوان کانال رپیتر را به یک کانال دیگری ازکانالهای تعریف شده به عنوان مثال A;B;C تغییرداد و براساس آن کانال CH محلی ایستگاههای مرکزی و سیار را تنظیم نمود. اگرتداخل خارجی ازنوع نویز، تلفن بیسیمی یا امواج شبکه های رادیویی دیگری باشد در این حالت با کد بندی pl دستگاههای بیسیم میتوان از تداخل خارجی نظیرنویزیا تداخل امواج رادیویی مزاحم جلوگیری نمود. درصورتی که با این تغییرات مشکل تداخل امواج رادیویی حل نشد از طریق مدیریت فرکانس حتما باید فرکانسهای اختصاص یافته در طیف امواج رادیویی تغییر داده شود.

امنیت سیگنال چیست؟

یکی از مسائل سیستم رادیویی امنیت آن است. با داشتن فرکانس شبکه میتوان مکالمات را شنود و کنترل نمود یعنی سیستمهای رادیویی از امنیت کمی برخوردارند بخصوص اینکه این سیستم بوسیله پلیس و نظامیان در جنگها مورد استفاده قرارمیگیرد، در ارتباط بیسیمی، لو رفتن محتوای اطلاعات محرمانه میتواند خطرناک باشد. دراین حالت معمولا از کد رمز استفاده میشود. اسم رمزمشخصه ای است که به یک ایستگاه بیسیم اعم ازسیار یا ثابت اتلاق میشود. هرایستگاه بیسیم را با اسم مشخصی(CALL SIGN) که ازترکیب کلماتی از قبیل درخت ،اشیاء و اعداد و...است نامگذاری میشود. درشبکه افراد بهره بردار با استفاده از چندبار تکراراسم رمز صدا ومعرفی میشوند. اسم رمز با دو روش تعیین میگردد. معمولا درنامگذاری اسم رمز، کلمه اصلی را به ایستگاه ثابت مرکزی وترکیبی ازآن با اعداد را به ایستگاههای سیار خودرویی ودستی نسبت میدهند. همچنین بدلیل رعایت مسائل امنیتی میتوان اطلاعات مهم و محرمانه را کدگذاری نمود ودرهنگام ارسال پیام بجای تلفظ فارسی پیام معادل آن کد را ارسال نمود.

نوشته شده توسط افشین رشید در چهارشنبه شانزدهم تیر ۱۴۰۰

(علوم مخابرات) مدار گیرنده سیگنال مخابراتی ( RX )

نویسنده : افشین رشید

مدار گیرنده سیگنال مخابراتی ( RX )  گیرنده روی سیگنال  خروجی کانال عمل کرده ,سیگنال مناسب را برای مبدل واقع در مقصد فراهم می کند . در عمل گیرنده شامل تقویت برای جبران تلفات انتقال و دِمودلاسیون و کد گشایی برای معکوس کردن پردازش سیگنال  انجام شده در مدار دریافت کننده سیگنال مخابراتی ( RX )  می باشد. فیلتر کردن نیز عمل مهم دیگری است که در گیرنده انجام می شود .

ارتباط رادیویی، از طریق مدار گیرنده سیگنال مخابراتی ( RX ) با استفاده از مدولاسیون امواج الکترومغناطیسی و در فرکانس‌ های رادیویی است. امواج الکترو مغناطیسی می ‌توانند از هوا و خلأ بگذرند. اطلاعات (صدا، تصویر، پیام) با استفاده از روش‌ های معین و با تغییر بعضی از مشخصه‌ های امواج منتشر شده مانند دامنه، فرکانس، فاز یا پهنای پالس منتقل می‌ شوند. امواج الکترو مغناطیسی یا به ‌طور مستقیم یا از راه بازتاب یا پراش، از محیط (هوا، خلأ) عبور می ‌کنند. شدت امواج الکترو مغناطیسی، با افزایش فاصله از منبع انتشار، کم می ‌شود، و در بعضی موارد هم انرژی آن ‌ها توسط محیط انتشار جذب می ‌شود (مانند جذب امواج مایکروویو توسط قطرات باران). پارازیت (تداخل) عموماً موج منتشر شده را دچار تغییر می‌کند، این تداخل الکترو مغناطیسی از سوی منابع طبیعی (مانند رعد و برق) یا منابع مصنوعی (مثل دیگر فرستنده‌ ها و انتشار دهنده‌ های ناگهانی) ناشی می‌ شود. همچنین مدار گیرنده سیگنال مخابراتی ( RX )، نویز تولید می‌ شود (نویز را نباید با پارازیت یکی دانست). اگر توان نویز یا تداخل به اندازه کافی زیاد باشد، سیگنال مورد نظر دیگر قابل تشخیص و آشکار سازی نیست. این موضوع اساساً باعث محدود شدن گسترهٔ ارتباطات رادیویی و مخابرات می‌ شود.

مدار گیرنده سیگنال مخابراتی ( RX ) سیگنال دریافتی را پردازش می کند تا یک سیگنال  مخابراتی  مناسب با مشخصات کانال دریافت ایجاد کند . پردازش سیگنال برای دریافت تقریبا همیشه با مدولاسیون  همراه است و می تواند شامل کد گذاری هم بشود. در یک سیستم مخابراتی رادیویی ، فرستنده TX و گیرنده RX به دستگاه های الکتریکی اطلاق می­شود که قابلیت فرستادن و یا دریافت پیام را دارند و کانال انتقال ، به محیطی اطلاق می­شود که امواج در آن انتشار می یابند. در این سیستم کانال انتقال فضای آزاد است. فضا خاصیت انتقال امواج الکترومغناطیس را دارا می­باشد. خط انتقال به کابلهایی گفته می­شود که پیام را به صورت موج الکتریکی از فرستنده به آنتن و در محل گیرنده از آنتن به گیرنده انتقال می­دهد. مهم ترین مسئله در ارتباط بی سیم فرستادن پیام از طریق امواج الکترو مغناطیسی به فضا و گرفتن این امواج از آن می­باشد.

نوشته شده توسط افشین رشید در یکشنبه نوزدهم اردیبهشت ۱۴۰۰

(علوم مخابرات) مدار فرستنده سیگنال مخابراتی ( TX )

نویسنده: افشین رشید

مدار TX فرستنده سیگنال ورودی را پردازش می کند تا یک سیگنال  مخابراتی  مناسب با مشخصات کانال انتقال ایجاد کند . پردازش سیگنال برای انتقال تقریبا همیشه با مدولاسیون  همراه است و می تواند شامل کد گذاری هم بشود . 

در یک سیستم مخابراتی رادیویی ، فرستنده TX و گیرنده RX به دستگاه های الکتریکی اطلاق می­شود که قابلیت فرستادن و یا دریافت پیام را دارند و کانال انتقال ، به محیطی اطلاق می­شود که امواج در آن انتشار می یابند. در این سیستم کانال انتقال فضای آزاد است. فضا خاصیت انتقال امواج الکترومغناطیس را دارا می­باشد. خط انتقال به کابلهایی گفته می­شود که پیام را به صورت موج الکتریکی از فرستنده به آنتن و در محل گیرنده از آنتن به گیرنده انتقال می­دهد. مهم ترین مسئله در ارتباط بی سیم فرستادن پیام از طریق امواج الکترو مغناطیسی به فضا و گرفتن این امواج از آن می­باشد.

 بطور کلی دریافت RX و TX ارسال پیام از طریق امواج الکترو مغناطیس توسط دستگاه های الکتریکی گیرنده و فرستنده انجام می شود.مدار گیرنده سیگنال مخابراتی ( TX ) یک مدار الکترونیکی _ مخابراتی  است که معمولاً با کمک آنتن  و تابش الکترو مغناطیسی ، سیگنالی (مانند سیگنال رادیویی یا تلویزیونی) را مخابره می‌ کند. این دستگاه، پس از مدولاسیون سیگنالِ ارسالی روی یکی از باند های VHF‏، UHF‏، AM یا FM آن را برای ارسال به آنتن می ‌فرستد.معمولاً سیستم‌ های مخابراتی دو طرفه هستند، و یک دستگاه واحد ، نقش فرستنده TXو گیرنده RX  سیگنال را ایفا می‌ کند.در سیستم های مخابراتی عموماً فرستنده TX و گیرنده RX در سیستم جدا از هم نیستند، بلکه هر سیستم به تنهایی خود هم TX فرستنده است و هم Rx گیرنده. بنابراین آنتن هر دستگاه نیز به عنوان آنتن گیرنده RX و فرستنده Tx بکار می­رود.

نوشته شده توسط افشین رشید در پنجشنبه نوزدهم فروردین ۱۴۰۰

تداخل سیگنال  signal interference 

نویسنده: افشین رشید

در مخابرات ، به سیگنالی که هم‌ زمان و در باندِ فرکانسیِ سیگنال اصلی (درحال عبور از فرستنده به گیرنده) منتشر شده و باعث مزاحمت و وقفه در مخابرات شود، تداخل (یا سیگنال تداخلی) گفته می‌شود.

هر‌ گاه دو (یا بیشتر) سیگنال همزمان با همان زاویه پرتاب در حال انتشار باشند ،  این دو سیگنال دارای مرحله مخالف هستند  ، آنها به طور مخرب بر هم دخالت می کنند و یکدیگر را از بین می برند. وقتی دو یا چند سیگنال در حالت (انتشار و زاویه یکسان) به هم می رسند، اختلالی در وضعیت قرار گیری اولیه آن ها در محیط به وجود می آید. جمع دو یا چند سیگنال در همان فضای اولیه انتشار را ‌تداخل سیگنال می نامند. 

تداخل، سیگنال دریافت‌ شده در گیرنده را تغییر داده، و می ‌تواند گیرنده را در دریافت سیگنال اصلی و استخراج اطلاعات آن با مشکل جدی روبرو کند. در واقع، سیگنال تداخلی با سیگنال اصلی جمع شده و وارد گیرنده مخابراتی می‌ شود. تداخل می‌ تواند عمدی (پارازیت) یا غیر عمدی (سیگنال فرستنده‌ های دیگر) باشد.تداخل را نباید با نویز ، یکی دانست. منشأ، اثر، و ویژگی‌ های این دو لزوماً یکی نبوده، و در حالت کلی، هر دو می ‌توانند مستقل از هم حاضر باشند. همان‌طور که نسبت سیگنال به نویز تعریف می‌شود، «نسبت سیگنال به تداخل» هم قابل تعریف است، به ‌طوری‌ که می‌توان در حالت کلی، «نسبت سیگنال به تداخل و نویز» را تعریف کرد. با مدیریت منابع رادیویی می‌توان از بروز تداخل جلوگیری کرد، یا اثرات مخرب آن را کاهش داد.

نوشته شده توسط افشین رشید در دوشنبه هجدهم اسفند ۱۳۹۹

شناسایی سیگنالهای کـد شده فازی در رادارهای LPI و نحوه شنود آنـهـا در گـیـرنـده هـای ELINT و ESM 

نویسنده : افشین رشید

یکی از موضوعات مهمی که در رادارهای LPI اهمیت ویـژه ای پـیـدا میکند تکنیک فشرده سازی پالس میباشد. در یک تقسیم بندی کلی روشهای فشرده سازی پالس به دو دسته کلی فشرده سازی پالس بـامدولاسیون فرکانس و یا فاز تقسیم میشونـد. 

روش مـدولاسـیـون فرکانس به دو دسته مدولاسیون خطی و غیر خطی فرکانس و روش مدولاسیون فازی نیز به دو روش باینری و چند فازی انجام میگیـرد و به  سیگنالهای کد شده فاز معرفی میشوند.

تنوع کدهای چند فازی در رادارهای LPI

کدهای چند فازی دنباله هایی طول محدود، با دامنه ثـابـت و فـاز متغییر ϕk هستند که در آنها بر خلاف کدهای باینری مقادیـر ϕk میتواند هر مقداری بین 0 و 2π داشته باشد. افزایش تعداد عناصر یا مقادیر فاز در دنباله، امکان تولید دنباله هایی با طول بلندتر و سـطـح لوب فرعی پایین را میدهد که منجر به بهره پردازشی بـیـشـتـر در گیرنده میشود. از معروفترین کدهای چند فازی که در کاربردهـای راداری مورد استفاده قرارمیگیرند کدهای چندفازی بارکر، کـدهـای فرانک، P1 ،P2 ،P3 و P4 میباشد که در ادامه بررسی میشونـد. لازم به ذکر است که تنوع کدهای چند فازی که در رادار استفاده میشوند بسیار زیاد هستند و در  بخش رادار LPI فقط دو  دسته  از این کدهـا (فرانک و بارکر) استفاده میگردد.

(کد های فرانک ) شناسایی سیگنالهای کـد شده فازی در رادارهای LPI

این کد با مدولاسیون خطی فرکانس و کدهای بارکر ارتباط نزدیکـی دارد که به دلیل دستیابی به سطح لوبهای فرعی پایین در رادارهـا مورد استفاده قرار گرفته اند. اینکد از تقریب پله ای سـیـگـنـال بـا مدولاسیون فرکانس خطی با M پله فرکانسی و M نـمـونـه در هـر فرکانس حاصل میشود. پس شکل موج فرانک شامل یک سیگنال بـا دامنه ثابت میباشد که مدولاسیون فاز آن به وسیله فازهایی مطـابـق با سیستم رادار انجام میشود.

(کدهای بارکر) کاربرد تبدیلات زمان-فرکانس در پردازش سیگنال راداری LPI

ایده اساسی رادارهای LPI استفاده از پخش کردن توان تشعشع یافته در حوزه زمان و حوزه فرکانس (سیگنال های طیف گسـتـرده)، به منظور تولید چگالی طیف توان زیر سطح نویزِ ورودیِ گیرندة شنود میباشد. بنابراین برای اینکه گیرندة شنود بتواند این سیگنـالهـا را آشکارسازی کند به گین پردازشی بالایی نیاز دارد که معـمـولاً ایـن گین پردازشی در قسمت پردازش سیگنال گیرنده دیجیتال بـهدسـت میآید. احتمال پایین شنود سیگنالهای رادار LPI قابلیت آشکـارسـازی گیرنده های شنود امروزی را با مشکل مواجه کـرده اسـت. مـیـزان موفقیت یک رادار LPI ،به میزان سخت بودن آشکارسازی سیـگـنـال آن برای گیرندههای شنود، وابسته میباشد. نشان داده شده کـه بـا پردازشهای خاص در قسمت پردازش سیگنال گیرنده دیـجـیـتـال میتوان میزان LPI بودن رادار را کاهش داد یا آن را از LPI بـودنخارج کرد.برای استخراج اطلاعات سیگنال، تبدیل فوریه به عنوان ابزار اصلی پردازش سیگنالها در شاخه های مختلف مورد استفاده قرار میگیـرد ولی این تبدیل ضعف های کلیدی دارد که مرتبط به پایه های مختلـط آن میباشد. یکی از ضعف های تبدیل فوریه این است که برای تحلیل سیگنالهای غیر ایستان و سیگنالهای دارای تغیرات ناگهانی مناسب نمیباشد. تبدیل فوریه برای یک سیگنال نشان میدهد که سیگـنـال مورد نظر دارای چه فرکانسهایی میباشد ولی نمیتواند زمان وقـوع هر فرکانس را نمایش دهد. بنابراین ضعف اساسی تبدیل فرکانس راداری LPI ایـن است که در تبدیل به حوزة فرکانس اطلاعات زمانی از بیـن مـیرود. برای غلبه بر این مشکل باید در این تبدیل اصلاحاتی صورت گیرد تا بتواند در تحلیل سیگنالهای غیر ایستان مفید باشد. برای این منظور برخی تبدیلات خطی و غیر خطی معرفی شدند کـه در تـبـدیـلات QMFB به طور خطی نظیر تبدیل فوریه زمان کوتاه، تبدیل ویولت و همزمان نمیتوان تفکیک پذیری فرکانسی و زمانی خوبـی داشـت و برای رسیدن به یک تفکیک پذیری فرکانسی خوب، حجم محاسبـات بالایی نیاز است. برای رفع این مشکلات تبـدیـلهـای غـیـرخـطـی معرفی شدند. توزیع وینر-ویل بهعنوان یکی از چند تکنیک تحـلـیـل زمان فرکانسی غیرخطی در پردازش سیـگـنـال ذکـر شـده اسـت.

نکته:  در این تحلیل عمل تشخیص حضور یک سیگنال LPI ومشخصات مدولاسیون LPI در مقادیر مختلف سیگنال بـه نـویـز را به دست میآید.

 نتایج شبیه سازیهای صورت گرفته برای انواع سیگنالهایِ LPI راداری آمده است. طبق این نتایج، توزیع وینر-ویل برای آشکارسازی سیگنال و تشخیـص پـارامـتـرهـای آن در مـورد سیگنالهای FMCW ،کدهای چندفازه و چندزمانه مناسب میباشـد. این توزیع برای کدهای کاستاس،FSK و PSK/FSK به خوبی عـمـل نمیکند. اما برای سیگنال PSK/FSK و FSK تکنیک CWD نـتـایـجبسیارخوبی ارائه میکند

نوشته شده توسط افشین رشید در شنبه هجدهم بهمن ۱۳۹۹

توان سیگنال و قدرت سیگنال ؛ پرتاب سیگنال (power signal)

نویسنده : افشین رشید

یک سیگنال  به دلیل توان بسیار پایین خود عملا نمی‌تواند مسافت‌های طولانی را طی کند. علاوه بر این، محیط فیزیکی، اضافه شدن نویزهای خارجی و مسافت طولانی مسیر انتقال باعث می‌شوند که توان سیگنال بیشتر و بیشتر تضعیف شود.  برای  ارسال سیگنال به مسافت‌های طولانی، لازم است که توان سیگنال افزایش داده شود. این کار با استفاده از یک سیگنال با انرژی بالا و یا یک سیگنال با فرکانس بالا انجام می‌شود و چنین سیگنالی را سیگنال حامل (Carrier Signal) می‌گویند. یک سیگنال با انرژی بالاتر می‌تواند مسافت‌های طولانی‌تری را طی کند، بدون این‌که تحت تاثیر نویز‌های خارجی قرار بگیرد.استفاده از مدولاسیون، سیگنال‌های صوتی باند پایه مربوط به یک بازه فرکانسی، به بازه‌های فرکانسی مختلفی شیفت می‌یابند. بنابراین هر سیگنال دارای بازه فرکانسی خاص مربوط به خود در پهنای باند کلی خواهد بود. بعد از انجام مدولاسیون، سیگنال‌های چندگانه، بازه‌های فرکانسی مختلفی را به دست می‌آورند و می‌توانند به سادگی با استفاده از یک کانال مخابراتی و بدون نیاز به میکس منتقل شوند. در این حالت، در سمت گیرنده نیز سیگنال‌ها به سادگی از هم تفکیک می‌شوند.

پرتاب و مخابره سیگنال 

یک سیگنال  حاوی اطلاعات مفید و مورد نظر کاربر است که باید به مقصد خاصی مخابره شود. سیگنال خام را گاهی سیگنال باند پایه (Baseband) نیز می‌گویند. گستره فرکانس‌های اصلی مربوط به یک سیگنال توان‌ ، باند پایه نام دارد. اکثر سیگنال‌های خام یا سیگنال‌های باند پایه قبل از این که در طول کانال‌های مخابراتی ارسال شوند، تحت فرایندی به نام مدولاسیون قرار می‌گیرند. به همین دلیل است که سیگنال توان را می‌توان یک سیگنال تحت مدولاسیون نیز نامید.

توان سیگنال ، سیگنال حامل ؛ سیگنال پوچ 

سیگنال حامل، سیگنالی با انرژی یا فرکانس بالا است که دارای مشخصه‌هایی نظیر فرکانس، دامنه و فاز بوده، اما شامل هیچ اطلاعات مفیدی نیست. گاهی برای سادگی این سیگنال را فقط حامل می‌گویند. سیگنال حامل برای حمل کردن سیگنال  خام از فرستنده به گیرنده مورد استفاده قرار می‌گیرد. به دلیل این‌که سیگنال حامل هیچ اطلاعات مفیدی در خود ندارد، می‌توان آن را سیگنال تهی نیز نامید.

نوشته شده توسط افشین رشید در پنجشنبه هجدهم دی ۱۳۹۹

قدرت سیگنال(power frequncy) چیست ؟؟؟

نویسنده: افشین رشید

واحد توان سیگنال رادیویی وات (w)می­ باشد که بعلت کوچک بودن مقادیر توان معمولاً با یکهزارم این مقدار یا میلی وات (mW) نمایش داده می­ شود.

توان سیگنال رادیویی، میزان مسافت قابل انتشار برای موج رادیویی را مشخص می­نماید . با توجه به افت بالای توان در سیگنالهای رادیویی و جهت مقایسه مقادیر مختلف آن، از لگاریتم مقدار میلی وات و یا دسیبل میلی وات (dbm) نیز استفاده گسترده­ای می­ شود:

Power(dbm)=10 Log10 (Power(mw))

سیگنال رادیویی ارسالی از سوی فرستنده بعلت عواملی همچون مسافت طی شده، جذب و انعکاس توسط موانع و .. دچار تضعیف شده و توسط گیرنده دریافت می­شود.برای داشتن یک ارتباط مطمئن  و با قدرت مخابراتی هر دو مقدار RX و TX میبایست مناسب وقدرت فرکانس گیرنده و فرستنده هم سطح باشد.

نوشته شده توسط افشین رشید در سه شنبه هجدهم آذر ۱۳۹۹

امواج بسامد پایین سیگنال ULF نحوه عملکرد در (علوم مخابرات)

نویسنده : افشین رشید

سیگنال های الکترومغناطیسی خاصی که در محدوده امواج ULF هستند و پیش از زلزله قوی در مناطق لرزه خیز دیده می شوند.

در کل ظهور این امواج و سیگنال ULF پیش نشانگرهای الکترومغناطیسی زلزله می باشد .  امواج ULF بیشتر  که منشاء فضایی و طبیعی  دارند  . پس می توان انتظار یک سری پیش نشانگر های الکترومغناطیسی - لرزه ای مرتبط با زلزله را داشت .

تولید امواج UFL به صورت مصنوعی (پیش نشانگری زلزله)

تحریک و انتشار امواج الکترومغناطیسی در باند‌های فرکانسی بسیار پایین در جو زمین، کاربردهای بسیاری در زمینه‌های مختلف، از جمله فیزیک فضا، ارتباطات رادیویی و پیش‌نشانگری زلزله دارد. لذا این طیف فرکانسی همواره مورد توجه پژوهشگران بوده است. با توجه به پیچیدگی‌های بسیار زیاد، مطالعه و بررسی تحریک این نوع امواج الکترومغناطیسی همواره مشکل بوده است. تحریک امواج رادیویی در طیف فرکانسی بی‌نهایت پایین (ULF (Ultra Low Frequency (300 Hz to 3 kHz)) و ELF (Extremely Low Frequency (3 to 30 Hz))) در بازه فرکانسی 3 هرتز تا ۳ کیلوهرتز، و طیف فرکانسی خیلی پایین (VLF (Very Low Frequency (3 to 30 kHz))) در بازه فرکانسی ۳ تا ۳۰ کیلو‌هرتز در لایه E (یون‌_سپِهر)، در ارتفاع 8۰ تا ۱۲۰ کیلومتری از سطح زمین می‌باشد. در این  عملکرد ها از روش‎‌های عددی، برای تحریک جریان الکتریکی، و ایجاد آنتن مجازی در لایه پلاسما برای تولید امواج VLF استفاده شده است.   نحوه کاربرد امواج UFL در علوم مخابرات  همچنین تحریک لایه پلاسما و تغییر میزان ضرایب هدایت با استفاده از امواج الکترومغناطیسی باند فرکانسی بالا HF (High Frequency) تاکنون  مورد استفاده قرار گرفته است. مدل عددی مورد استفاده در این امواج شامل قوانین ماکسول و ضرایب رسانایی لایه (یون‌_سپِهر) می‌باشد که در نوع خود منحصر بفرد است. این مدل تغییرات لایه یون‌سپهر بر روی انتشار امواج ارسالی، و همچنین تحریک امواج ثانویه را از طریق ترکیب ضرایب هدایت با قوانین ماکسول برای پیش بینی زلزله شبیه‌سازی می‌کنند، به‌طوری‌که زمان انجام محاسبات تا حد قابل توجهی کاهش می‌یابد. نتایج نشان می‌دهد که آنتن‌های زمین پایه در باند فرکانسی ELF دارای بازدهی بسیار خوبی بوده و می‌توانند جایگزین مناسبی برای ایجاد این امواج توسط فرستنده‌های قوی باند HF که به گرم‌کننده لایه بالای جو معروف هستند، باشند. همچنین میزان نفوذ موج پالسی در لایه (یون‌_سپِهر) کمتر از۱۰ کیلومتر در فرکانس ۱۰۰ هرتز بوده و امواج تحریکی دارای سرعت انتشار در حدود ۱۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه می‌باشند. میزان نفوذ امواج الکترومغناطیسی در جو زمین با افزایش فرکانس ارسالی به طیف فرکانسی خیلی پایین VLF به‌میزان بسیار زیادی کاهش می‌یابد.

نوشته شده توسط افشین رشید در دوشنبه هفدهم آذر ۱۳۹۹

امنیت ارتباطات و مخابرات و سیگنال ها (علوم مخابرات)

نویسنده : افشین رشید

در حال حاضر ارتباطات و شبکه های کامپیوتری_مخابراتی بخشی اجتناب ناپذیر از مباحث حوزه فناوری اطلاعات است. هر زمانی که شبکه و ارتباطات مطرح است امنیت شبکه مخابراتی _ ارتباطی نیز به همراه آن مطرح می شود. در ابتدا باید بدانیم امنیت شبکه چیست و چگونه می توان امنیت شبکه های (ارتباطی _ مخابراتی)  را تامین کرد.

تئوری امنیت در (علوم مخابرات )شامل ۴ بخش : راداری _ جنگ الکترونیک _ امنیت سیگنال ارتباطی - امنیت شبکه دیتا _ارتباطی  (امنیت کاربر و میزبان ) میباشد.

معنی واژه  امنیت مخابرات ؛ سیگنال ؛ رادار چیست؟؟

امنیت را حالت فراغت نسبی از تهدید یا حمله یا آمادگی برای رویارویی با هر تهدید و حمله را گویند. امنیت از ضروری‌ترین نیازهای یک جامعه است. امنیت مخابرات بر نبود خطر و تهدیدات برای سیگنال های ضروری و مهم و عمومی استوار است؛ امنیت از درون یک شبکه مخابراتی _ ارتباطی به روز و هماهنگ  الگو میگیرد . هر گاه یک سیستم سخت افزاری و نرم افزاری مخابراتی _ راداری بتواند به مدیریت سخت افزار و نرم افزار خویش تعادل لازم را بین قوای درونی خود مانند رادار _ مخابرات _شبکه کامپیوتری  برقرار کند . شبکه ارتباطی ایمنی است. 

نکته : پس نتیجه میگیریم : امنیت مخابرات یعنی سخت افزار و نرم افزار  مخابراتی (به روز ) و هماهنگ همراه با (نظم  کاربری)  و نظم ساختمانی راداری _مخابراتی و به کارگیری فایروال های سخت افزاری و نرم افزاری مناسب میباشد.

آیا پیشرفت راداری و جنگ الکترونیک هم امنیت مخابرات در مواقع ضروری و بحرانی میباشد؟؟؟؟

جنگ الکترونیک Measures Electronic واژه هاى مترادفى هستند که معناى واحدى را افاده مى کنند، و آن به کارگیرى عـلوم کـاربـردى جـدیـد -بـه ویـژه عـلوم مـرتـبـط بـا حـوزه الکـتـرونـیک نظامى - در خدمت تـاکـتـیـکـهـاى تـهـاجـمى و تدافعى نظامى و نیز به کارگیرى این علوم براى مقابله با تدابیر الکترونیک دشمن و بى اثر ساختن آنها مى باشد. در این جنگ سیستم هاى زیر به کار گرفته مى شوند:

1. سیستم هاى نظامى هشدار دهنده و شناسایى :

2- هشدار و شناسایى دو ماءموریت مستقل اند.

(systems detection and warning military) مـاءمـوریـت سـیـسـتـم هـاى هـشـداردهـنـده جـلوگـیـرى از غـافلگیرى تاکتیکى است . و سیستم هاى شناسایى ماءموریت پیام رسانى دربـاره انـجـام یـا احـتـمـال انـجـام تـهـاجـم و مـیـزان نـزدیـکـى ، مـحـل اسـتـقـرار، حـجـم و نـوع فـعالیت و سلاح دشمن را به عهده دارند. اما ماءموریت هشدار، فـراگـیـرتـر از ایـن اسـت ؛ زیـرا عـلاوه بـر عـمـلیـات شـنـاسـایـى ، فـرآیـنـد تحلیل و اتخاذ تصمیم مناسب ، پس از دریافت اطلاعات لازم از انواع تجهیزات الکترونیک را نـیـز بـر عـهـده دارد. 

نکته : تمام شرکت های سازنده رادار و فناوری ارتباطی یک نقطه کور در رادار و یک (در پشتی) Back door در سیستم های خود برای مواقع ضروری قرار میدهند پس گزینه مناسب استفاده از فناوری بازسازی شده این شرکت ها یا فناوری بومی میباشد.

وظایف کاربران و فایروال ها Firewall در شناسایی ضعف و نقاط نفوذ شبکه ارتباطی؛ مخابرتی؛ راداری ؛ امنیت شبکه دیتا _ارتباطی  (امنیت کاربر و میزبان ) 

دیوار آتش یا فایروال (Firewall) به برنامه‌های یا سخت افزارهایی گفته می‌شود که از دسترسی غیرمجاز به کامپیوتر  ونوع سخت افزاری به شبکه مخابراتی شخص جلوگیری کرده و ترافیک رد و بدل شده در شبکه را کنترل می‌کنند.

فایروال (Firewall) یا دیوار آتش به نرم افزارها یا سخت افزارهایی گفته می‌شود که از دسترسی‌های غیرمجاز به کامپیوتر فرد در یک شبکه یا شبکه مخابراتی  جلوگیری کرده و داده‌های ورودی و خروجی را کنترل می‌کند. درواقع کار فایروال بسیار شبیه به در خانه شماست. کسانی که مجوز ورود را دارند می‌توانند وارد خانه شوند و برعکس کسانی که حق ورود به خانه را ندارند، نمی‌توانند به آن وارد شوند (با این تفاوت که معمولاً در فایروال‌ها هر دو جهت ورودی و خروجی کنترل می‌شود). یعنی فایروال به عنوان یک لایه امنیتی داده‌ها و ارتباطات را ورود (بد افزار ؛ ویروس ؛ worm) فیلتر می‌کند.دیوار آتش یکی از مهمترین لایه‌های امنیتی شبکه‌های کامپیوتری است که وجود نداشتن آن موجب می‌شود هکرها و افراد خراب کار بدون وجود داشتن محدودیتی به شبکه وارد شده و کار خود را انجام دهند. یک فیلتر هوای خودرو را فرض کنید که از ترکیبات بسیار موجود در هوا، فقط اکسیژن را عبور می‌دهد حال آن که اگر ذرات دیگر مانند گرد و غبار نیز به داخل موتور وارد شوند، به آن آسیب خواهند رساند. بنابراین وجود یک فایروال (حتی اگر آنتی ویروس یا اینترنت سکیوریتی داشته باشید) برای همه کاربرانی که به یک شبکه وصل هستند یا از اینترنت استفاده می‌کنند، کاملاً ضروری است.

نوشته شده توسط افشین رشید در شنبه هفدهم آبان ۱۳۹۹

کوانتیزاسیون و aliasing (نایکوئیست)  در پردازش سیگنال های دیجیتال و آنالوگ (علوم مخابرات)

نویسنده: افشین رشید

دیجیتال کردن سیگنال شامل دو مرحله نمونه برداری و کوانتیزه کردن سیگنال است. شما در این فایل با نمونه برداری سیگنال پیوسته در زمان و پدیده aliasing و نیز کوانتیزه کردن سیگنال نیز میگویند.

پدیده aliasing و نایکوئیست در علوم مخابرات

پدیده aliasing زمانی رخ میدهد که فرکانس نمونه برداری کمتر از نرخ نایکوئیست باشد. این پدیده در حوزه فرکانس، به صورت نمایش فرکانس های بالا در محدوده فرکانس های پایین ظاهر میشود. در حوزه زمان نیز، این پدیده باعث از بین رفتن اطلاعات سیگنال میگردد. لذا aliasing یک پدیده مزاحم بوده و باید رفع شود .راههای مختلفی برای مقابله با aliasing وجود دارد که رعایت نرخ نایکوئیست یکی از آنهاست. متاسفانه بسیاری از سیگنالها در محیط اطراف، محدوده فرکانسی معینی ندارند و برای این سیگنالها، امکان رعایت نرخ نایکوئیست وجود ندارد. یک راه حل مناسب برای ذخیره سازی این نوع سیگنال ها، حذف فرکانسهای بالای سیگنال به وسیله یک فیلتر پایین گذر آنالوگ پیش از ذخیره سازی سیگنال است.

کوانتیزاسیون در پردازش سیگنال: 

نمونه برداری یکی از گام ها در جهت ذخیره سازی و پردازش سیگنال ها است. گام بعدی، کوانتیزاسیون این سیگنال های نمونه برداری شده است.

کوانتیزاسیون، در کل به معنای فرایند تبدیل گستره ای از مقادیر ورودی، به گستره ی کوچکتری از مقادیر، در خروجی است، به طوری که مقادیر خروجی، تقریبی از مقادیر ورودی باشند.آسانترین راه برای کوانتیزاسیون یک سیگنال، این است که نزدیک ترین عدد دیجیتال به مقدار سیگنال آنالوگ در لحظه را، جایگزین آن کنیم. 

تلفات مقادیر و خطا، از اتفاقات ناگزیر حین انجام فرایند فشرده سازی است. تفاوت بین مقدار ورودی و مقدار کوانتیزه شده، خطای کوانتیزاسیون نام دارد. دستگاه یا الگوریتمی که عملیات کوانتیزاسیون را انجام می دهد، Quantizer نام دارد. یک مبدل آنالوگ به دیجیتال، مثالی از یک کوانتیزر است.

کوانتیزاسیون و aliasing (نایکوئیست)  در پردازش سیگنال های دیجیتال و آنالوگ

نکته : دیجیتال کردن سیگنال شامل دو مرحله نمونه برداری و کوانتیزه کردن سیگنال است. شما در این فایل با نمونه برداری سیگنال پیوسته در زمان و پدیده aliasing و نیز کوانتیزه کردن سیگنال نیز میگویند.

پدیده aliasing و نایکوئیست در علوم مخابرات

پدیده aliasing زمانی رخ میدهد که فرکانس نمونه برداری کمتر از نرخ نایکوئیست باشد. این پدیده در حوزه فرکانس، به صورت نمایش فرکانس های بالا در محدوده فرکانس های پایین ظاهر میشود. در حوزه زمان نیز، این پدیده باعث از بین رفتن اطلاعات سیگنال میگردد. لذا aliasing یک پدیده مزاحم بوده و باید رفع شود .راههای مختلفی برای مقابله با aliasing وجود دارد که رعایت نرخ نایکوئیست یکی از آنهاست. متاسفانه بسیاری از سیگنالها در محیط اطراف، محدوده فرکانسی معینی ندارند و برای این سیگنالها، امکان رعایت نرخ نایکوئیست وجود ندارد. یک راه حل مناسب برای ذخیره سازی این نوع سیگنال ها، حذف فرکانسهای بالای سیگنال به وسیله یک فیلتر پایین گذر آنالوگ پیش از ذخیره سازی سیگنال است.

کوانتیزاسیون در پردازش سیگنال: 

نمونه برداری یکی از گام ها در جهت ذخیره سازی و پردازش سیگنال ها است. گام بعدی، کوانتیزاسیون این سیگنال های نمونه برداری شده است.

کوانتیزاسیون، در کل به معنای فرایند تبدیل گستره ای از مقادیر ورودی، به گستره ی کوچکتری از مقادیر، در خروجی است، به طوری که مقادیر خروجی، تقریبی از مقادیر ورودی باشند.

آسانترین راه برای کوانتیزاسیون یک سیگنال، این است که نزدیک ترین عدد دیجیتال به مقدار سیگنال آنالوگ در لحظه را، جایگزین آن کنیم. تلفات مقادیر و خطا، از اتفاقات ناگزیر حین انجام فرایند فشرده سازی است. تفاوت بین مقدار ورودی و مقدار کوانتیزه شده، خطای کوانتیزاسیون نام دارد. دستگاه یا الگوریتمی که عملیات کوانتیزاسیون را انجام می دهد، Quantizer نام دارد. یک مبدل آنالوگ به دیجیتال، مثالی از یک کوانتیزر است.

نوشته شده توسط افشین رشید در پنجشنبه هفدهم مهر ۱۳۹۹

آشنایی با انواع سیگنال نویز؛ پارازیت  و کانال AWGN (مخابرات)

نویسنده : افشین رشید

نویز یعنی سیگنال ناخواسته که به ۳ دسته اصلی تقسیم می شوند :
۱- Background Noise ( نویز زمینه )
۲- Modulated Noise ( نویز نوسانی )
۳- Interference Noise ( نویز مزاحم )

بیشتر بحث درباره گزینه سوم می باشد که همانند یک سیگنال این امواج منتشر می شوند و سیگنالهای دریافتی ما را پوشش می دهند به نحوی که باعث بهم ریختن سیگنال اصلی می شوندشکل زیر تاثیرپذیری سیگنال سالم توسط نویز را نمایش می دهد .

در زیر دسته بندی دقیق تری از نویز را داریم :

- Backgroud and system noise ( تاثیرات داخلی سیستم یا نویز زمینه )
- Earth thermal noise ( تاثیرات حرارتی یا گرمایی زمین بر ماهواره )
- Free space lose ( از دست دادن سیگنال توسط فضا و جو )
- Rainfade ( تاثیرات بارانی بر روی ماهواره )
- Terrestrail Interference ( امواج رادیویی یا میکرو ویو مزاحم ) 
- ( Solar outage ( sun transit , solar interference ( تاثیرات خورشیدی بر روی ماهواره )

این امواج زمینی رادیویی یا میکرو ویو نامیده می شوند که همانند سیگنال از برج رادیویی فرستاده می شوند و روی سیگنالهای اصلی دیجیتال سوار می شوند و باعث می شوند اختلال امواج گردد . معمولا microwave tower ها یا این برجها در محلهای بلند شهر نصب می شوند 

نویز‌های ذاتی یا داخلی :

این نوع نویز در داخل مدار تولید می‌شودو وابسته به ماهیت فیزیکی مدار هستند. این نوسانات همیشگی و غیر قابل اجتناب هستند، از مهمترین ویژگی‌های نویز‌های ذاتی تصادفی بودن آن‌هاست به این معنی که ما قادر به پیش‌بینی دامنه نوسنات ولتاژ و جریان نیستیم و مجبوریم یک توصیف آماری برای آن بیان کنیم.

ضررهایی که این امواج هنگام ارسال ایجاد می کنند

۱- تداخل در سیستم هدایت هواپیما
۲- تداخل در سیستم گیرندگی و فرستندگی کلیه دستگاههای ارتباطی ؛ ماهواره ای مخابراتی؛ راداری و امواج دیجیتال تصویری 

نحوه عملکرد نویز و پارازیت بر روی امواج ارتباطی و محیطی
مواج رادیویی را میتوان متفاوت بار دار کرد، سیگنالهای الکترونیکی قابلیت حمل هر نوع باری که بتوانند از طریق امواج رادیویی در هوا به حرکت در آیند و برای هدفهای متفاوتی بکار گرفته شوند، را دارند. امواج پارازیتی بدون ضرر وجود ندارد و در اساس نیز برای به هم زدن تعادل بکار گرفته میشود و مادام که پخش میشوند، بر روی هر رسانایی، از جمله بدن انسان، آب و موجودات می نشینند و عکس العمل نشان میدهند. امواج تنها در مسافت معیینی نمی مانند و در برخورد با کوهها، آبها ، ساختمانها، شیروانیها، آینه ها، وسایل نقلیه و ... میتوانند چند بار تکرار و تا مسافتهای طولانی باز پخش شوند.

مقابله با نویز و پارازیت با کانال AWGN و BSC در مخابرات و امواج دیجیتال و راداری

الگوریتمی مبتنی بر تئوری آنتروپی، طراحی و پیشنهاد می گردد که قادر است انواع کدینگ بلوکی و کانولوشنال را تشخیص دهد. نتایج شبیه سازی الگوریتم پیشنهادی نشان می دهد این الگوریتم قادر به تشخیص نوع کدینگ در کانال های نویز سفید گوسی جمع شونده (AWGN) با حداقل نسبت سیگنال به نویز 3dB، کانال دودویی متقارن (BSC) با احتمال خطای کمتر از 0.1 و کانال دودویی دارای پاک شدگی (BEC) با احتمال خطای کمتر از 0.2 می باشد.

نوشته شده توسط افشین رشید در دوشنبه هفدهم شهریور ۱۳۹۹

تبدیل سیگنال های ارتباطی دیتا به جریان الکترونیکی (علومِ مخابرات)

نویسنده : افشین رشید

بسیاری از سنسور های صنعتی دارای خروجی جریان هستند نه ولتاژ ولی در سیستم های صنعتی مقاومت های خطوط که غیر قابل پیش بینی هم هستند هر روزه رخ میدهد و وضعیتی را به وجود می آورند که باعث می شود تا به سیستم های آنالوگ که بر پایه خروجی ولتاژ هستند تا حد نهایی خود فشار وارد شود.

راه حل مقابله با این مشکل چیزی است که اصطلاحا حلقه های جریان نامیده می شود. در این روش به جای ولتاژ ، این جریان است که نشان دهنده سیگنال هایی است که باید منتقل شوند. شکل 1 نشان می دهد که چگونه تغییرات در مقدار جریان عبوری از یک سیم که ناشی از تغییر در کاهش ولتاژ در مقدار مقاومت سنسور Rsense است، هم از مقاومت داخلی منبع جریان Ri و هم از مقاومت ثابت بار RL (دستگاه اندازه گیر) مستقل می باشد ( در حالت ایده ال به مقدار بی نهایت). در این حالت افت ولتاژ در دو طرف دستگاه دقیقا متناسب با تغییرات جریان IQ است که توسط Rsense ایجاد شده است.

در کاربرد های صنعتی از این نوع حلقه های جریانی که جریانی در حد 4 تا 20 میلی آمپر ارائه میدهند، استفاده میکنیم. حداکثر مقاومت ورودی دستگاه سنجش ( تقویت کننده سنجش) را میتوان با استفاده از قانون اهم به راحتی محاسبه کرد. فرض کنید تقویت کننده سنسور مورد استفاده، دارای حداکثر ولتاژ خروجی نیم ولت کمتر از ولتاژ تغذیه باشد. اگر منبع تغذیه ما 5 ولتی باشد مقدار حداکثر مقاومتی که خواهیم داشت برابر با 225 اهم خواهد بود (RL=4.5V/20mA=220Ω). اگر مشخص شود که مقدار مقاومت کمتر از این مقدار است مشکلی وجود نخواهد داشت. به هر حال در عمل از ولتاژ هایی در حدود 24 ولت استفاده می شود.سوالی که باقی می ماند این است که چرا مقدار استانه تحریک حداقل، 4 میلی آمپر است نه صفر میلی آمپر. حال  اگر مقدار جریان را 4 تا 20 میلی آمپر در نظر بگیریم این مشکل دیگر رخ نمی دهد زیرا هر مقدار کمتر از 4 میلی آمپری به معنای بروز خطا است و دستگاه خاموش می شود. از نقطه نظر فنی بکارگیری این استانه حداقل، کاملا منطقی و واضح است: هنگامی که جریانی اندازه گیری شد ، فقط یک مقدار ثابت جبرانی را به مقدار اندازه گیری شده اضافه میکنیم تا فرایند سنجش ادامه یابد.

نوشته شده توسط افشین رشید در جمعه هفدهم مرداد ۱۳۹۹

بررسی مدار فرستنده سیگنال مخابراتی ( TX )

نویسنده: افشین رشید

مدار TX فرستنده سیگنال ورودی را پردازش می کند تا یک سیگنال مخابراتی مناسب با مشخصات کانال انتقال ایجاد کند . پردازش سیگنال برای انتقال تقریبا همیشه با مدولاسیون همراه است و می تواند شامل کد گذاری هم بشود .

در یک سیستم مخابراتی رادیویی ، فرستنده TX و گیرنده RX به دستگاه های الکتریکی اطلاق می­شود که قابلیت فرستادن و یا دریافت پیام را دارند و کانال انتقال ، به محیطی اطلاق می­شود که امواج در آن انتشار می یابند. در این سیستم کانال انتقال فضای آزاد است. فضا خاصیت انتقال امواج الکترومغناطیس را دارا می­باشد. خط انتقال به کابلهایی گفته می­شود که پیام را به صورت موج الکتریکی از فرستنده به آنتن و در محل گیرنده از آنتن به گیرنده انتقال می­دهد. مهم ترین مسئله در ارتباط بی سیم فرستادن پیام از طریق امواج الکترو مغناطیسی به فضا و گرفتن این امواج از آن می­باشد.

بطور کلی دریافت RX و TX ارسال پیام از طریق امواج الکترو مغناطیس توسط دستگاه های الکتریکی گیرنده و فرستنده انجام می شود.مدار گیرنده سیگنال مخابراتی ( TX ) یک مدار الکترونیکی _ مخابراتی است که معمولاً با کمک آنتن و تابش الکترو مغناطیسی ، سیگنالی (مانند سیگنال رادیویی یا تلویزیونی) را مخابره می‌ کند. این دستگاه، پس از مدولاسیون سیگنالِ ارسالی روی یکی از باند های VHF‏، UHF‏، AM یا FM آن را برای ارسال به آنتن می ‌فرستد.معمولاً سیستم‌ های مخابراتی دو طرفه هستند، و یک دستگاه واحد ، نقش فرستنده TXو گیرنده RX سیگنال را ایفا می‌ کند.در سیستم های مخابراتی عموماً فرستنده TX و گیرنده RX در سیستم جدا از هم نیستند، بلکه هر سیستم به تنهایی خود هم TX فرستنده است و هم Rx گیرنده. بنابراین آنتن هر دستگاه نیز به عنوان آنتن گیرنده RX و فرستنده Tx بکار می­رود.

نوشته شده توسط افشین رشید در دوشنبه بیست و سوم تیر ۱۳۹۹

DSP پردازش سیگنال (علومِ مخابرات )

نویسنده : افشین رشید

کلمه یDSP در دو مورد به کار میرود. Digital Signal Processing که علم پردازش سیگنال و تئوری آن است و  DigitalSignal Processor که تراشه هایی هستند که بر روی آن بلوک های پردازش سیگنال پیاده سازی و اجرا می شود.

و کاربرد آن در حوزه های مختلف مهندسی روز به روز در حال گسترش است. در حالت کلی، DSP شامل زیردامنه‌های: صوت و پردازش سیگنال صحبت، تشخیص صدا، پردازش سیگنال سونار و رادار، پردازش آرایه‌های حسگر، پردازش سیگنال آماری، پردازش تصویر دیجیتال، فشرده‌سازی ویدیو،پردازش سیگنال برای مخابرات، کنترل سیستم‌ها، پردازش سیگنال بدن درمانی،زلزله‌شناسی، داروسازی و ... است.

در DSP مهندسین معمولاً به مطالعه سیگنال دیجیتال در یکی از زمینه‌های زیر می‌پردازند: حوزه زمان (سیگنال‌های یک بعدی)، حوزه فضایی (سیگنال‌های چندبعدی)، حوزه فرکانس، حوزه خودهمبستگی، و حوزه موجک. معمولا حوزه‌ای انتخاب می‌شود که در آن حوزه، یک سیگنال را بتوان با استفاده از اطلاعات در دسترس، به بهترین صورت پردازش کرد و خصوصیات اصلی سیگنال را بتوان به بهترین شکل استخراج و نمایش داد.

مزیت پردازش سیگنال های دیجیتال (DSP) عبارتند از:

مصونیت از اختلال بالا

    تکرارپذیری
        حساسیت کم به خطای مولفه ­ها
        حساسیت کم به تغیرات دما
        حساسیت کم به عوامل زمانی
            عملکرد تقریباً یکسان در همه دستگاه­ها
            مدارهای تطبیق یافته با قیمت کمتر
    در بسیاری از کاربردها DSP، عملکرد بهتر و قیمت ارزان تر را فراهم می کند. برای مثال:
 الگوریتم­ها می­توانند توسط یک کامپیوتر شخصی بررسی شوند. بنابراین یک سیستم DSP از نظر طراحی، تکامل، تحلیل، شبیه سازی، آزمایش و نگه داری نسبتاً آسان است.

محدودیت های DSPبه صورت خلاصه عبارتند از:

 پهنای باند یک سیستم DSPبه خاطر نرخ نمونه برداری و وسایل سخت افزاری جانبی محدود است.
 یک سیستم  DSP دارای خطای کوانتازیسیون و محاسباتی است چون الگوریتم های DSP توسط تعداد ثابتی، بیت با دقت و گستره  محدود پیاده سازی می شوند.

نوشته شده توسط افشین رشید در جمعه شانزدهم خرداد ۱۳۹۹

سیگنال آنالوگ نحوه عملکرد و کاربرد (علومِ مخابرات)

نویسنده : افشین رشید

مدارهای آنالوگ معمولا به نویز (تغییرات کوچک و ناخواسته در ولتاژ) خیلی حساس هستند. یک تغییر کوچک در ولتاژ می‌تواند خطاهای زیادی را در عملکرد به همراه داشته باشد.

دنیای ما یک دنیای آنالوگ است.  بینهایت تن صدا وجود دارد که می‌توانیم بشنویم،

سیگنال‌ها و اشیای دیجیتال در محدوده‌ای تهی و متناهی قرار دارند، یعنی تعداد مقدارهایی که می‌توانند داشته باشند محدود است. آن‌ها می‌توانند فقط دو، 255، 4,249,967,296 و یا هر تعداد مقدار دیگری داشته باشند؛ فرقی نمی‌کند، با این حال محدود هستند

تعریف سیگنال

قبل از اینکه  وارد موضوع شویم، باید اول ببینیم اصلا سیگنال، به ویژه سیگنال الکترونیک، دقیقاً چیست (این سیگنال با سیگنال‌های ترافیکی و سیگنال‌های برقراری ارتباط و … اشتباه گرفته نشود). سیگنال‌هایی که ما داریم راجع به آن صحبت می‌کنیم مقادیری هستند که در طول زمان ثابت نیستند و نوعی اطلاعات را منتقل می‌کنند. در مهندسی برق به این مقادیر متغیر در زمان معمولا ولتاژ گفته می‌شود (یا در برخی جاها به آن جریان می‌گویند). پس هرکجا حرف از سیگنال زدیم، به ولتاژهایی فکر کنید که در طول زمان در حال تغییر هستند.

سیگنال‌ها بین دستگاها رفت و آمد می‌کنند تا اطلاعات را منتقل کنند، که این اطلاعات می‌توانند ویدیو، صوت یا نوعی داده‌ی رمزنگاری شده باشد. معمولا این سیگنال‌ها توسط سیم‌ها منتقل می‌شوند، ولی همچنین می‌توان آن‌ها را از طریق هوا توسط امواج رادیویی نیز منتقل کرد؛ مثلا سیگنال‌های صوتی ممکن است بین کارت صدای رایانه‌ شما و بلندگوها جابه‌جا شوند، درحالی که سیگنال‌های اینترنت در هوا بین تبلت و روتر وای‌فای رد و بدل می‌شوند

گراف سیگنال آنالوگ

از آنجایی که سیگنال‌ها در طول زمان متفاوت هستند، بهتر است که آن‌ها را برروی گراف‌هایی بکشیم که خط افقی در مدار xها نشان دهنده‌ی زمان و خط عمودی در مدار yها نشان دهنده‌ی ولتاژ باشد. نگاه کردن به گراف سیگنال معمولا ساده‌ترین راه برای تشخیص آنالوگ یا دیجیتال بودن سیگنال است. یک گراف زمان-ولتاژ آنالوگ باید نرم و دنباله‌دار باشد

سیگنال آنالوگ چگونه اندازه گیری میشود

سیگنال آنالوگ در طی هر بازه T نمونه‌برداری می‌شود. مهم‌ترین عامل در نمونه‌برداری نرخ مربوط به نمونه‌برداری سیگنال آنالوگ است. بر اساس قضیه Nyquist، نرخ نمونه‌برداری باید دست‌کم دو برابر بالاترین فرکانس سیگنال باشد.

مثال برای سیگنال‌های آنالوگ

سیگنال‌های ویدیو و صوت معمولا در نوع آنالوگ ثبت و منتقل می‌شوند. برای مثال سیگنال‌های ویدیویی که توسط سیم‌های قدیمی RCA (سیم‌های سه شاخه‌ی زرد و قرمز و سفید) منتقل می‌شوند، توسط سیگنال‌های آنالوگی بین 0 تا 0/073 ولت منتقل می‌شوند. کوچکترین تغییری در این سیگنال‌ها می‌تواند تاثیر بزرگی برروی رنگ و محل فیلم داشته باشد.

مدارهای آنالوگ معمولا از ترکیب پیچیده‌ی تقویت‌کننده‌ها، مقاومت‌ها، خازن‌ها و سایر اجزای پایه‌ی الکترونیک تشکیل شده‌اند.

مدارهای آنالوگ می‌توانند با تعداد زیادی از اجزا، طراحی شیکی را ارائه دهند، و یا می‌توانند خیلی ساده باشند، مثل دو تا مقاومت که با هم ترکیب می‌شوند تا یک کاهش‌دهنده‌ ولتاژ را شکل دهند. ولی به طور کلی، طراحی مدارهای آنالوگ خیلی سختتر از طراحی مدارهای دیجیتال است. طراحی یک مدار آنالوگ گیرنده‌ رادیویی و یا شارژر باتری، کار هر کسی نیست. در واقع تجهیزات دیجیتال برای این ساخته شده‌اند که کار طراحی را خیلی ساده‌تر کنند

نوشته شده توسط افشین رشید در سه شنبه شانزدهم اردیبهشت ۱۳۹۹

سیگنال ها ؛ انواع و تفاوت سیگنال ها

سیگنال ها اغلب توابع سطری از زمان هستند (سهمی شکل)، ولی ممکن است به صورت توابع ستونی نیز یافت شوند و نیز ممکن است توابعی از هر متغیر مستقل مربوطه دیگری باشند. این مفهوم بسیار گسترده‌است و تعریف دقیق آن بسیار دشوار. مفاهیم مربوط به رشته‌های زیر مجموعه، مشترک می‌باشد برای مثال در تئوری اطلاعات یک سیگنال پیغام کد دار شده‌ای است که این همان ترتیب حالت‌ها در یک کانال ارتباطی است که پیغام را دربر می‌گیرد. در یک سیستم ارتباطی یک منتقل کننده پیغام را به سیگنال تبدیل می‌کند که این پیغام از طریق کانال ارتباطی به گیرنده می‌رسد.این سیگنال از طریق سیم‌ها به تلفن گیرنده منتقل می‌شود و در آنجا به صداها تبدیل می‌شود. سیگنال‌ها را می‌توان به روش‌های گوناگون دسته بندی کرد. عمده‌ترین تفاوت بین فضاهای گسسته و پیوسته این است که توابع بر روی آن‌ها تعریف می‌شوند.

سیگنال های گسسته و پیوسته 
به عنوان مثال بازه زمانی گسسته و پیوسته. سیگنال‌های دارای زمان پیوسته را نیز اغلب حتی زمانی که توابع سیگنال پیوسته نیستند سیگنال‌های پیوسته می‌نامند و مثال آن سیگنال موج مربعی است. تفاوت عمده دیگر بین سیگنال‌ها از لحاظ ارزش گسسته یا پوسته آنها است.
سیگنال‌های دیجیتال دارای ارزش گسسته‌اند ولی به طور نامشهودی از روند فیزیکی دارای ارزش پیوسته‌ای به دست می‌آیند.

سیگنال‌های دیجیتال و آنالوگ
به طور غیر رسمی تر از تفاوت‌های تئوری که در بالا به آن اشاره کردیم و به طور عملی به دو نوع سیگنال بر می‌خوریم که یکی دیجیتال و دیگری آنالوگ نام دارد. به طور مختصر تفاوت آنها این است که سیگنال‌های دیجیتال گسسته و کمیت گذاری شده هستند در حالی که سیگنال‌های آنالوگ هیچ یک از این دو خصوصیت را ندارند.

مثال‌هایی از سیگنال‌ها
 

• حرکت. – حرکت جزئی در میان قسمتی از فضا را می‌توان یک سیگنال در نظر گرفت و یا می‌توان آن را به کمک یک سیگنال نشان داد.

محدوده: یک سیگنال حرکتی یک بعدی است (زمان)، و بازه آن عموماً سه بعدی است. بنابراین موقعیت آن به صورت یک سیگنال سه ستونی است به همین ترتیب موقعیت و جایگیری آن در نار هم به صورت یک سیگنال ۶ ستونی است.

• صوت. -از آنجایی که صدا ناشی از لرزش یک واسطه‌است (مانند هوا) یک سیگنال صوتی و به هر ارزشی اززمان و سه بعد مکان یک ارزش فشار نیز می‌افزای. یک میکروفن فشار صوت را در یک مکان تنها به تابعی از زمان تبدیل می‌کند. این کار با استفاده از یک سیگنال ولتاژ به عنوان آنالوگی از سیگنال صوتی انجام می‌شود.
• لوح‌های فشرده: . cdها شامل سیگنالهای منقطعی هستند که نشان دهنده صوت اند و در هر ثانیه ۴۴ هزار و صد نمونه از آنها ضبط می‌شود هر نمونه شامل اطلاعاتی برای کانالهای چپ و راست است که می‌توان آن را به عنوان سیگنال ۲ ستونی در نظر گرفت (از آنجایی که CDها به صورت استریو ضبط می‌شوند.
• تصاویر. تصاویر یک تصویر به علاوه تمام ارزش‌های ذکر شده دارای یک ارزش رنگی نیز می‌باشد ازآنجایی که نقاط مربوط به این ارزش‌ها بر روی یک صفحه قرار می‌گیرند محدوده آن دو بعدی می‌باشد اگر تصویر یک جسم فیزیکی باشد برای مثال یک نقاشی سیگنالی پیوسته به حساب میآید اگر تصویر یک عکس دیجیتال باشد یک سیگنال منقطع به شمار می‌آید. غالبا راحت تر است که یک رنگ را به صورت جمعی از شدت‌های سه رنگ اصلی در نظر بگیریم تا سیگنال دارای ارزش ستونی و بعد سه گانه شود.
• ویدئو. ویدئوها (فیلم‌ها) یک سیگنال ویدئویی ترکیبی از تصاویر است یک نقطه از یک ویدئو براساس موقعیتش و زمانی که در آن واقع شده مشخص می‌شود. (۲ بعدی) بنابراین یک سیگنال ویدئویی دارای محدوده سه بعدی است. ویدئوی آنالوگ دارای محدوده بعدی پیوسته‌است (در طول خط اسکن) و دارای دو بعد ناپیوسته یا منقطع است (۴ چوب و خط).
• پتانسیل های قشایی
• زیست شناختی پتانسیل‌های قشایی. ارزش این سیگنال یک پتانسیل الکتریکی مستقل است (ولتاژ) تعیین محدوده این سیگنال بسیار دشوار است. برخی سلول‌ها و یا اجزاء به طور کلی دارای پتانسیل غشایی یکسانی هستند، نورون‌ها عموماً در نقاط مختلف پتانسیل‌های مختلف دارند این سیگنال‌ها دارای انرژی‌های بسیار کمی هستند ولی برای راه اندازی سیستم عصبی کافی هستند ولی می‌توان میزان آنها را به کمک تکنیک‌های الکتروفیزیولوژی اندازه گیری کرد.

نوشته شده توسط افشین رشید در جمعه سی ام فروردین ۱۳۹۸

تاثیر مخرب الکترو مغناطیس (میدان مغناطیسی) یا ناپایداری حرارتی بر سیستم های مخابراتی- راداری (علوم مخابرات)

نویسنده: افشین رشید

علت وجود خاصیت مغناطیسی در برخی مواد، وجود مولکول های دو قطبی مغناطیسی است. هر یک از این مولکول ها در حقیقت یک ذره آهنربایی با دو قطب N و Sهستند که اگر به صورت منظم کنار هم قرار بگیرند، خاصیت مغناطیسی قوی تر شده و میدان مغناطیسی ایجاد می شود.میدان‌ های الکترومغناطیس را میتوان به‌عنوان مناطق نامرئی انرژی معرفی کرد. که اغلب به تشعشعات الکترومغناطیس اتلاق می‌شود که با استفاده از برق و انواع مختلف نور طبیعی و یا ساخته دست بشر  ایجاد می‌شوند.میدان‌ های مغناطیسی از جریان الکتریکی ایجاد می‌شود. هر چه میزان الکتریسیته در میدان مغناطیسی قوی‌تر باشد، تابش الکترومغناطیس قوی‌تر است.میدان‌های الکترومغناطیسی متغیر در زمان که توسط دستگاه‌های الکتریکی مصنوعی  تولید می شوند، نمونه‌ای از میدان‌های فرکانس کم (ELF) هستند که به‌طور کلی فرکانس‌هایی تا 300 هرتز دارند.فرکانس‌های متوسط (IF) از 300 تا 10 مگاهرتز؛ امواج رادیویی با فرکانس بالا “بخشی از طیف الکترومغناطیسی” مانند تشعشع نور هستند. که توسط دستگاه هایی مانند هارپ تولید میشوند.

نحوه نفوذ امواج مخرب الکترومغناطیس (طبیعی_ مصنوعی) در امواج راداری- مخابراتی_ ارتباطی - دیتا

گردابه پشت امواج مخابراتی _ ارتباطی _ دیتا که از جدایش جریان روی آنها به وجود می‌آید موجب ایجاد نیروهای ناپایا و ارتعاش روی آنها می‌گردد. کنترل رفتار مخرب این گردابه و فرونشاندن ناپایداری‌های حرارتی و جریانی ایجاد شده توسط آن از دیرباز مورد توجه بسیاری از محققین بوده است. با اعمال میدان مغناطیسی در جهت مناسب، رفتار مخرب گردابه و ناپایداری‌ های حرارتی و جریانی ایجاد شده توسط آن را در یک فرکانس و امواج پایه  کنترل کرد. میدان مغناطیسی موجب کاهش انتقال می‌شود. برای جبران این مشکل وهمچنین کاهش طول فرکانس ها ، از مواد متخلخل با نفوذ پذیری و هدایت حرارتی بالا استفاده میشود.

نوشته شده توسط افشین رشید در پنجشنبه شانزدهم فروردین ۱۳۹۷