إستخدام الموجات الكهرومغناطيسية في الاتصالات

تعد الموجات الكهرومغناطيسية من العناصر الأساسية المستخدمة في مجال الاتصالات، حيث تُستخدم في مجموعة واسعة من التطبيقات، بدءًا من التطبيقات البسيطة مثل راديو السيارة والهاتف المحمول، وصولًا إلى الأنظمة المعقدة مثل الاتصالات الفضائية التي تتبناها وكالة ناسا مع أقمارها الصناعية. تُعتبر موجات الراديو بمثابة شبكة الاتصال العالمية التي تربط البشر في مختلف أنحاء الأرض وخارجها. إليكم أبرز استخدامات موجات الراديو في مجال الاتصالات:

تقنيات الاتصالات اللاسلكية

تستخدم هذه التقنيات في أجهزة مثل التلفاز، الهواتف المحمولة، وأجهزة الراديو. تقوم هذه الأجهزة باستقبال موجات الراديو، وتحويلها إلى إشارة كهربائية، ومن ثم إلى موجات صوتية أو اهتزازات ميكانيكية.

التحكم عن بعد

تُستخدم الموجات الكهرومغناطيسية في التحكم عن بعد في مجموعة من الأجهزة مثل الآلات، الطائرات المسيّرة، والأقمار الصناعية، مما يسهل عمليات الاتصالات في الفضاء.

الاستخدامات العسكرية

تساهم الموجات الكهرومغناطيسية في التحكم بالروبوتات، إطلاق الصواريخ، وتشغيل أنظمة الملاحة الجوية والبحرية.

أسباب فقدان الاتصال

يتكون نظام الاتصالات من مُرسل ومستقبل، حيث ينتقل بينهما موجة كهرومغناطيسية تحتوي على المعلومات عبر مسافات معينة. خلال عملية الاتصال، قد يحدث ضعف أو تشويه في الإشارة مما يؤدي إلى فشل الاتصال. من أبرز الأسباب التي تؤدي إلى هذه المشكلة:

• التشويش

يعني وجود موجات كهرومغناطيسية عشوائية وغير مرغوب فيها يمكن أن تتداخل مع إشارة المعلومات، ومن المعروف أن الضوضاء الغاوسية البيضاء المضافة (AWGN) واحدة من أشهر أنواع التشويش.

• التشويه والتداخل

يشير هذا إلى تغيير خصائص الموجة مثل السعة أو الطور أو التردد، مما يؤثر على شكل الإشارة. وقد يتسبب وجود موجة أخرى تتحرك في نفس الوسط الذي تنتقل فيه إشارة المعلومات في حدوث التداخل.

• طول المسافة

تتمتع الموجات الكهرومغناطيسية بخصائص تجعل طاقتها تقل مع زيادة المسافة. لذلك، يتم وضع أبراج تقوية على المسافات الطويلة لضمان وصول طاقة الموجة الإشارية بشكل فعال إلى المستقبل.

• التبديد

يُشير إلى فقدان الطاقة، حيث يحدث تحويل لجزء من الطاقة الكهرومغناطيسية إلى أشكال أخرى مثل الحرارة.

فهم الموجات الكهرومغناطيسية

تعتبر الموجات الكهرومغناطيسية شكلاً من أشكال الطاقة الناتجة عن تذبذب الشحنات الكهربائية في الذرة. وتتكون هذه الموجات من مكونات كهربائية ومغناطيسية، وتنتقل بسرعة الضوء (3×10⁸ م/ث). تصنف الموجات الكهرومغناطيسية ضمن الطيف الترددي بناءً على تردداتها وأطوالها الموجية.

وموجات الراديو هي أحد أنواع الموجات الكهرومغناطيسية، حيث تمتلك أطول موجات في الطيف الكهرومغناطيسي وأقل ترددات، والتي تتراوح بين 30 هرتز و300 جيجاهرتز. تم اكتشافها بواسطة جيمس ماكسويل في عام 1865، وكان ذلك اكتشافًا حاسمًا في الثورة التكنولوجية خلال القرن العشرين.