مبدأ عمل وتحليل تطبيق القارنة

المُقرِّن هو جهاز سلبي يُستخدم لنقل الإشارات بين دوائر أو أنظمة مختلفة. ويُستخدم على نطاق واسع في مجالات الترددات الراديوية والميكروويف. وتتمثل وظيفته الرئيسية في ربط نسبة معينة من الطاقة من خط النقل الرئيسي إلى الخط الثانوي لتحقيق توزيع الإشارة أو مراقبتها أو التغذية الراجعة.

كيف يعمل الوصل

تتكون الوصلات عادةً من خطوط نقل أو هياكل موجهات موجية، تنقل جزءًا من طاقة الإشارة في الخط الرئيسي إلى منفذ التوصيل من خلال تأثير اقتران المجالات الكهرومغناطيسية. ولا تؤثر عملية الاقتران هذه بشكل كبير على نقل إشارة الخط الرئيسي، مما يضمن التشغيل الطبيعي للنظام.

الأنواع الرئيسية للموصلات

المقرن الاتجاهي: يحتوي على أربعة منافذ ويمكنه ربط جزء من إشارة الإدخال بشكل اتجاهي بمنفذ إخراج محدد لمراقبة الإشارة والتحكم في التغذية الراجعة.

مقسم الطاقة: يقوم بتوزيع إشارات الإدخال على منافذ إخراج متعددة بنسب متساوية، ويستخدم غالبًا في مجموعات الهوائيات وأنظمة القنوات المتعددة.

مُقرِّن هجين: يُقسِّم إشارة الدخل إلى إشارات خرج متعددة ذات سعة مُتساوية ومراحل مُختلفة. يُستخدم على نطاق واسع في مُغيِّرات الطور والمُضخِّمات المُتوازنة.

المعلمات الرئيسية للمقرن

عامل الاقتران: يشير إلى نسبة طاقة الإشارة التي يستقبلها منفذ الاقتران إلى طاقة الإدخال، والتي يتم التعبير عنها عادةً بالديسيبل (dB).

العزل: يقيس درجة عزل الإشارة بين المنافذ غير المستخدمة. كلما زادت درجة العزل، قلّ التداخل بين المنافذ.

فقدان الإدخال: يُشير إلى فقدان الطاقة عند مرور الإشارة عبر المُقرن. كلما انخفض فقدان الإدخال، زادت كفاءة نقل الإشارة.

نسبة الموجة الدائمة (VSWR): تعكس مطابقة معاوقة منفذ الوصلة. كلما اقتربت نسبة الموجة الدائمة من 1، كان أداء المطابقة أفضل.

مجالات تطبيق الوصلات

مراقبة الإشارة: في أنظمة الترددات الراديوية، يتم استخدام المقرنات لاستخراج جزء من الإشارة للمراقبة والقياس دون التأثير على نقل الإشارة الرئيسية.

توزيع الطاقة: في مجموعة الهوائيات، يتم استخدام الموصلات لتوزيع الإشارات بالتساوي على عناصر الهوائي الفردية لتحقيق تشكيل الحزمة والتحكم في الاتجاه.

التحكم في التغذية الراجعة: في دوائر مكبر الصوت، يتم استخدام المقرنات لاستخراج جزء من إشارة الخرج وإعادتها إلى المدخل لتحقيق الاستقرار في المكسب وتحسين الخطية.

تجميع الإشارات: في أنظمة الاتصالات، يمكن استخدام أجهزة التوصيل لتجميع إشارات متعددة في إشارة واحدة لتسهيل النقل والمعالجة.

أحدث التقدم التكنولوجي

مع التطور السريع لتكنولوجيا الاتصالات، تتزايد باستمرار متطلبات أداء المُقرِّنات من حيث التردد العالي والقدرة العالية والنطاق الترددي الواسع. في السنوات الأخيرة، استمر ظهور مُقرِّنات تعتمد على مواد وعمليات جديدة، تتميز بفقدان إدخال أقل، وعزل أعلى، ونطاق تردد تشغيل أوسع، مما يُلبي احتياجات اتصالات الجيل الخامس، وأنظمة الرادار، والاتصالات عبر الأقمار الصناعية، وغيرها من المجالات.

ختاماً

باعتبارها مكونًا أساسيًا في أنظمة الترددات الراديوية والموجات الدقيقة، تلعب الوصلات دورًا هامًا في نقل الإشارات وتوزيعها ومراقبتها. سيساعد فهم مبدأ عملها ونوعها ومعاييرها الرئيسية ومجالات تطبيقها في اختيار الوصلة المناسبة وتحسين أداء النظام في المشاريع الفعلية.