الانحراف وقرينة الترنيم

2013 تبسيط علم الإلكترونيات

ستان جيبيليسكو

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الفيزياء

يكمِّم الانحرافُ في إشارة مُرنَّمة تردّديّاً (إف إم FM) أو طوريّاً (بي إم PM) المدى الأعظمي الذي يختلف به تردّد الحامِل الآنيّ عن تردّد الحامِل غير المُرنَّم.

يساوي الانحرافُ في غالبية مُرسِلات الاتّصالات الصوتيّة من النوع FM أو PM قيمةَ ±5 كيلو هرتز عندما نُطبِّق نغمةً صوتيّة بشكل موجة جيبيّة عند التردّد 1 كيلو هرتز (الشكل 9-12).

ندعو هذا النمطَ بـالترنيم التردّدي ضيّق الحزمة (NBFM). يساوي عرضُ حزمة إشارة NBFM تقريباً ذاك الموافقَ لإشارةِ AM تحتوي على معلومات الترنيم نفسها.

يتجاوز الانحرافُ في بثّ موسيقى FM وفي إرسال الصور وفي تطبيقات المعطيات ذات السرعة العالية قيمةَ ±5 كيلو هرتز، ممّا يعطينا إشارة ترنيمٍ تردّدي عريض الحزمة (WBFM).

من أجل أيّ تردّد خاصّ للمُهتَزّ، يتجاوز الانحرافُ الأعظمي المُتاح من خلال ترنيمٍ تردّدي FM مباشرٍ الانحرافَ الأعظميّ الذي يمكننا الحصول عليه عبر الترنيم الطوريّ PM.

 مع ذلك، يمكننا زيادةُ انحرافِ أيِّ إشارةِ FM أو PM بواسطة ضارِب (مُضاعِف) للتردّد. عندما تمرّ إشارة FM أو PM في ضارِبِ (مُضاعِفِ) تردّد فإن الانحرافَ يزيد بالعامِل نفسه الذي يزداد به تردّد الحامِل.

ينبغي على الانحراف في إشارة FM أو PM أن يساوي على الأقلّ التردّد الصوتيَّ المُرنِّمَ الأعلى إذا أردنا دقّةً صوتيّةً أمثليّة. ولذلك تُمثِّل قيمةُ ±5 كيلو هرتز انحرافاً أكثر ممّا هو كافٍ للاتّصالات الصوتيّة التي تحتاج تردّدات صوتيّة لغاية 3 كيلو هرتز.

أمّا من أجل الموسيقى فإننا نحتاج انحرافاً بمقدار ±15 كيلو هرتز أو ±20 كيلو هرتز بهدف إعادةِ إنتاجٍ جيّدة للصوت في المُستقبِل (يمتدّ مجال السمع البشري لغاية قيمةٍ عليا مساوية لـ 15 أو 20 كيلو هرتز).   

يدعو المهندسون في أيّ إشارة FM نسبةَ انحراف التردّد إلى التردّد الصوتي المُرنِّم الأعلى بـ قرينة الترنيم. تقع هذه القرينةُ مثاليّاً بين 1:1 و2:1 فإذا كانت أصغرَ من 1:1 بَدَت الإشارةُ مكتومةً أو مُشوَّهةً، ولَفَقدْنا عندها الفعاليّة. تتسبّب زيادةُ قرينةُ الترنيم لقيمةٍ تعلو بكثير النسبةَ 2:1 باتّساع عرض الحزمة دون تأمين أيّ تحسينٍ ملموس في الوضوح أو الدقة.