حدود تضمين السعة
AM يعمل بوضوح — وصل إلى معظم الكوكب وما زال على الهواء. فلماذا أمضى المهندسون عقدين يبحثون عن بديل؟ أربع شكاوى. ثلاث منها قابلة للإصلاح، وواحدة لا.
فاتورة كهرباء 50 كيلوواط
عند m = 1 تُشعّ محطة موجة متوسطة بقدرة 50 كيلوواط 33.3 كيلوواط حاملة لا تنقل شيئًا. وتأخذ الشرائح 16.7 كيلوواط — ولأنها صور مرآوية، فإن 8.3 كيلوواط فقط غير مكرّرة. سُدس الفاتورة يؤدي العمل.
الكفاءة تتوقّف عند الثُّلث
اقسِم قدرة الشرائح على القدرة الكلية فتحصل على هذا. تتزايد مع m وتتوقّف عند 1/3 بالضبط حين m = 1. لا يوجد عمق تضمين يكون عنده AM القياسي كفؤًا.
إلى أين تذهب القدرة
المادة الحقيقية أهدأ
الكلام والموسيقى يمضيان معظم وقتهما بعيدًا تحت قممهما. وعند عمق متوسط m = 0.3 تكون الكفاءة 0.09/2.09 = 4.3% — أي عائق −13.7 dB قبل أن تسافر الإشارة مترًا واحدًا.
الضوضاء هي الإشارة
ضوضاء حرارية، صاعقة، مغذٍّ مُبدَّل، محرك ذو فُرَش — كل اضطراب يُضاف إلى الموجة، والجمع يغيّر السعة. وAM وضع الرسالة في السعة. فليس عند الكاشف طريقة، ولو من حيث المبدأ، ليميّز تغيّرًا في الغلاف وضعه المُرسِل من تغيّرٍ وضعته صاعقة.
لا يوجد محدِّد
مستقبِل FM يقصّ الموجة الواردة إلى ارتفاع ثابت ويرمي كل تغيّر في السعة، والضوضاء معه، لأن رسالته لم تكن في السعة. ضَع تلك الدائرة أمام كاشف غلاف فإنها تمحو الرسالة وتُبقي الضوضاء.
خبوت انتقائي
الخبوت العادي لا يفعل أكثر من إخفات المحطة، والتحكّم الآلي في الكسب يتولّاه. لكن انتشار تأخير نحو 1 ميلي ثانية على الموجة القصيرة يضع عرض نطاق ترابط القناة قرب 160 هرتز — والحاملة وشرائحها تفصلها كيلوهرتزات. فهي تخبو باستقلال.
الحاملة تخبو، و m يتضاعف
دَع الحاملة تخبو 6 dB بينما لا تخبو الشرائح. تنصّفت سعتها، فيصبح مؤشر التضمين الذي يراه المستقبِل 2m. و m = 0.6 المؤدَّبة تصل كـ 1.2 — تضمين زائد وانقلاب غلاف، دون أن يتغيّر شيء عند المُرسِل.
كل نبضة طقّة
محركات المُبدِّلات، ومُخفّضات الإضاءة، والمغذّيات المُبدَّلة، وخطوط الطاقة، ومشغّلات LED الرخيصة. كلها عريضة النطاق ونبضية، وكلها أقوى ما تكون عند الترددات المنخفضة التي يسكنها بثّ AM. والنبضة حدث سعة كبير وقصير — أسوأ شكل تداخل ممكن لكاشف يقرأ السعة.
لا تأثير أسر
إشارتا AM على تردد واحد تتجمّعان ببساطة، فهذا ما تفعله السعات. تسمع المحطتين مع صفير عند الفرق بين حاملتيهما، ولا شيء في المستقبِل يستطيع اختيار إحداهما. محدِّد FM يقمع الأضعف شبه تمامًا — فجواب AM لا بد أن يكون تنظيميًا: تباعد مُرخَّص، وحدود محمية، وتخفيض قدرة عند الغروب.
تكرار، لا عرض
AM ضيّق — 2fm يتقدّم على كل ما في الوحدة الرابعة. والمهدور أن الشريطين صورتان مرآويتان، فيُنفق الإرسال المزدوج 2fm ليُوصِّل fm. والفاتورة تُدفَع من جودة الصوت: قناة 10 كيلوهرتز مقسومة تترك نحو 5 كيلوهرتز، ولهذا يبدو AM باهتًا.
ما يحتاجه الحلّ
- ضَع المعلومة حيث لا تصل ضوضاء السعة — في التردد أو الطور
- أبقِ الغلاف ثابتًا، ليستطيع محدِّد أن يفرده بأمان
- أنفِق كل القدرة على الرسالة — بلا حد حاملة عاطل
- قدّم مقايضة: مفتاحًا يشتري مناعة الضوضاء بعرض النطاق
- تدهوَر إلى محطة واحدة صالحة بدل محطتين مُخرَّبتين
استنتج كارسون في 1922 أن تضمين التردد يوسّع النطاق فقط. وكان محقًّا في الحالة ضيقة النطاق — ثم أظهر أرمسترونج في 1933 أن الذهاب عريضًا بقصد يغيّر الجواب.
حين يصبح العيب ميزة
صوت الطيران AM جزئيًا لأنه لا يوجد تأثير أسر. فإن أرسلت طائرتان معًا، سُمِعت الاثنتان — مشوّشتين، بصفير، متقاطعتين بوضوح. وتحت FM كانت الطائرة الأضعف تختفي بلا أي دلالة على أنها تكلّمت.
أهم النقاط
- الكفاءة m²/(2+m²) — أقصاها 1/3، و4.3% فقط عند m = 0.3 الواقعية
- تلك الحاملة تشتري المستقبِل ذا الصمام: مقايضة لا هدر خالص
- العيب غير القابل للإصلاح: الضوضاء سعة، والرسالة كذلك
- الخبوت الانتقائي هو العيب نفسه — حاملة خابية تُضاعف m الفعّال
- لا تأثير أسر، فتتجمّع الإشارات على القناة الواحدة
- شكوى عرض النطاق تكرار لا عرض — وSSB يُصلحها بترابط
الوحدة 3 اكتملت!
لقد بنيت تضمين السعة من الفكرة إلى المعادلة، وفكّكته بصمام ثنائي، وجمعت فاتورته. وكل ما في قائمة الإصلاح يشير إلى الاتجاه نفسه: أبقِ السعة ثابتة وضَع الرسالة في التردد.