• الموجات الكهرومغناطيسية Electromagnetic waves

    الفريد في الفيزياء
    الموجات الكهرومغناطيسية
    Electromagnetic waves

    طيف ضوئي كهرومغناطيسي

    وفي هذه الحلقة الحلقة سنتناول العديد من النقاط المتعلقة بالموجات الكهرومغناطيسية 

    تصنيف الموجات الكهرومغناطيسية :

    Ø تصنف الأمواج اللاسلكية بطريقتين :

    a) من حيث المجال والتردد.

    a) من حيث طريقة الانتشار.

    تصنيف الأمواج اللاسلكية من حيث المجال والتردد :

    Ø حسب تصنيف اللجنة العالمية للاتصالات اللاسلكية يقسم جزء الأمواج الراديوية الى تسعة مجالات من (4) حتى (12) يحدد كل مجال كما بالجدول.

    Ø تستخدم في الوقت الحاضر التسميات القديمة للمجالات: 

    التسميات القديمة للمجالات : 

    Ø أمواج زائدة الطول (VLW) وهذه الامواج هي أمواج المجال الرابع.

    Ø أمواج طويلة (LW) وهي أمواج المجال الخامس .

    Ø أمواج متوسطة (MW) وهي أمواج المجال السادس.

    Ø أمواج قصيرة (SW) وهي أمواج المجال السابع.

    Ø أمواج قصيرة جدا (VSW) وهي أمواج المجال الثامن والتاسع. 

    Ø أمواج فوق القصيرة جدا والأمواج المايكروية وهي أمواج المجالات العاشر والحادي عشر والثاني عشر

    تصنيف الموجات اللاسلكية من حيث طريقة الانتشار :

    Ø حسب طريقة الانتشار تصنف الى :

    1) الموجات المستقيمة المسار:

    تسمى الامواج اللاسلكية المنتشرة في وسط متجانس أو قريب من التجانس بمسار مستقيم أو شبه مستقيم بالامواج المستقيمة المسار أو الأمواج الحرة الانتشار.

    2. الموجات الأرضية :Ground waves

    Ø وقد سميت بهذا الاسم لأنها تنحني وتتبع سطح الأرض عند انتشارها .

    Ø ويتراوح مجال الترددات المستخدم عند الاتصال بين نقطتين باستخدام الموجات الأرضية بين 150 KHZ الى 500 KHZ 

    هناك مزايا لاستخدام هذا النوع من الموجات في عملية الاتصال تتمثل في :

    Ø الوصول الي مسافات بعيدة تصل الى 4000 KM لذا فهي تستخدم في الاتصالات البحرية.

    Ø الموثوقية العالية ,اذ يمتاز انتشار هذه الموجات بعدم تأثره بتعاقب الليل والنهار أو فصول السنة أو الأحوال الجوية .

    أما أهم العيوب فهي :

    Ø محطات ارسال ذات قدرة كهربائية عالية مما يجعلها غير اقتصادية.

    Ø محدودية النطاق الترددي المتاح للاستخدام حوالي (350 KHZ) 

    Ø الهوائي المستخدم للاشعاع للموجات الارضية ذو أبعاد كبيرة نظرا لانخفاض التردد.

    3. الموجات السماوية : Sky Waves ( الأيونوسفيرية )

    * وهي التي يتم بثها نحو السماء لتعود ثانية الى الارض بفعل انعكاسها داخل طبقة الأيونوسفير .
    * وتعتمد المسافة التي تقطعها هذه الموجات داخل طبقة الأيونوسفير على ترددها حيث تزداد بازدياد التردد.

    * اما اذا زاد ترددها عن قيمة معينة (حوالي 30 MHZ) فستنطلق الى الفضاء الخارجي ولا تنعكس الى الأرض. 

    * وهي تنتشر الى مسافات بعيدة والى الوجه الثاني من سطح الكرة الأرضية نتيجة للانعكاس الواحد أو الانعكاسات المتعددة على طبقة الأيونوسفير .

    * طولها حوالي 10 m

    * تستخدم الموجات السماوية بكثرة في عمليات البث الازاعي حيث يمكن تحقيق انتشار يصل الى 4000 Kmفي الظروف الجيدة . 

    أهم مزايا استخدام الموجات السماوية في الاتصال: 

    * لا تحتاج محطة الارسال الى قدرة كهربائية عالية .

    * لا تتأثر بسطح الأرض ,وقادرة على توفير اتصال ضمن نطاق الترددات العالية (3 – 30 MHZ)لعدد كبير من المحطات الاذاعية . 

    * يمكن تحقيق الاتصال لمسافات بعيدة. 

    أما العيوب فتتمثل في:

    q عدم استقرار نظام الارسال لاعتماده على طبقة الأيونوسفير , والتي تتغير باستمرار خلال اليوم وخلال فصول السنة وظروف الجو.

    q لا يمكن استخدام هذا النمط من الارسال في أنظمة الاتصال التي تتطلب عرض نطاق ترددي كبير.

    4. الموجات الفضائية : Space Waves ( التروبوسفيرية )

    o تسمى الموجات التي تنتشر الي مسافات بعيدة تقريبا حتى 1000 Kmبالموجات الفضائية .

    o تردد هذه الموجات عادة يكون أعلى من 30 MHZ لذا فهي تميل للانتشار بخطوط مستقيمة لتحقيق الاتصال بين أنظمة الرؤية على سطح الأرض .

    o أو في الاتصالات الفضائية عبر الأقمار الاصطناعية. 

    تنقسم الموجات الفضائية الي قسمين :

    I. الموجات المباشرة :

    وهي التي تصل مباشرة من هوائي الارسال الى هوائي الاستقبال وتشكل غالبية الموجات الفضائية المرسلة.

    II. الموجات المنعكسة من الأرض :

    • وهي التي تصل الي هوائي الاستقبال بعد انعكاسها عن سطح الأرض , وتشكل نسبة قليلة من الموجات الفضائية المرسلة .

    ومن الجدير بالذكر أنه لاستخدام الموجات الفضائية في عمليات الاتصال فانه يشترط وجود خط رؤية ( Line – of – Sight ) بين هوائي الارسال وهوائي الاستقبال .

    ويمكن حساب أكبر مسافة ممكنة لتحقيق خط الرؤية من العلاقة التالية:

    R (Km) = 4 ( ht(m)^½ + hr(m) ^½ )

    حيث : 

     R = المسافة بين هوائي الارسال والاستقبال بالكيلومتر.

     ht = ارتفاع هوائي الارسال عن سطح الارض بالمتر.

     Hr = ارتفاع هوائي الاستقبال عن سطح الارض بالمتر.

    Example:

    أحسب أكبر مسافة ممكنة بين هوائيي ارسال واستقبال مع المحافظة على وجود خط رؤية بينهما اذا علمت ان ارتفاع كل منهما يساوي 36 مترا .

    يكثر استخدام الموجات الفضائية في:

    i. اتصالات الميكروويف .

    ii. البث التلفازي .

    iii. الاتصالات عبر الاقمار الصناعية.

    مزايا استخدام هذه الموجات في عمليات الاتصال هي:

    1. درجة الوثوقية العالية .

    1. النطاق الترددي المتاح لنقل المعلومات كبير.

    أما العيوب فهي:

    1. كثرة استخدام محطات التقوية عند الارسال لمسافات بعيدة مما يزيد من التكلفة الاقتصادية.

    2.تتأثر المباشرة أكثر من غيرها بالعوامل الجوية كالمطر والثلج وغيرها حيث تعمل على اضعافها وتشتيتها.

    ملاحظة مهمة / يحتوي هذا الموقع على كتب خاصة بالكهرومغناطيسية يمكن تحميلها من هنا
    ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
    لا تنسى تسجيل إعجابك ومشاركة زملاءك لتصلكم مواضيعنا القادمة إن شاء الله تعالى

    جميع الحقوق محفوظة لــ الفريد في الفيزياء 2018 ©