ثامناً: المكونات الرئيسية لمحطة التروبوسكاتر

1. أجهزة التحميل الهاتفية

تستخدم أجهزة التحميل بالتعديل النبضي الكمي في المواصلات الإستراتيجية، وأجهزة التحميل بنظام التعديل دلتا في الأنظمة التكتيكية.

ويتم المزج عادة بين مواصلات التروبوسكاتر والاتجاهات اللاسلكية المتعددة القنوات، ويتم ذلك باستخدام أجهزة الاتصال الخاصة بمواصلات خط الرؤية المباشر. كما يتم تأمين هذه الاتجاهات بواسطة استخدام أجهزة التشفير للحزمة. ومن أجهزة التحميل الهاتفية جهاز تحميل الدلتامكس، ويعمل بنظام التعديل الفرقي الدلتاdelta modulation CVSD.

2. المواصفات الرئيسية لأجهزة تحميل الدلتامكس

أ. 15 قناة، حرية اختيار هذه القنوات للعمل كقنوات تناظرية أو قنوات رقمية أو قنوات برقية.

ب. 30 قناة عند العمل بجهازين، أحدهما يعمل كجهاز رئيسي، والآخر فرعي باستخدام جهازين.

ج. استخدام أربعة أجهزة للحصول على 120 قناة باستخدام جهاز جمع دلتا delta combiner.

3. القنوات الهاتفية التناظرية

أ. معاوقة الدخل 600 أوم.

ب. مستوى الدخل للقناة صفر ديسبل.

ج. مستوى خرج القناة -4 ديسبل.

د. المسافة بين المشتركين والجهاز، عند استخدام بطارية محلية أو بطارية مركزية، واستخدام كابل ميداني، تصل إلى 8 كم، وعند استخدام كابل ذي فقد منخفض، تصل المسافة إلى 40 كم.

4. القنوات الهاتفية الرقمية

أ. متوائمة مع D1.

ب. معدل القنوات 16 ك بت /ث أو 32 ك بت /ث.

ج. مسافة الاتصال للمشتركين بكابل ميداني 5كم، وباستخدام كابل منخفض الفقد تصل المسافة إلى 15 كم وبأداء جيد.

5. قنوات البيانات، القنوات غير المتزامنة

أ. متوائمة مع Eurcom Class2 RS232C.

ب. السرعة 50ـ 4800 بت/ ثانية.

6. القنوات المتزامنة

أ. الموائمة .Eurcom class4, RS232C, EIA RS449

ب. السرعة 4.8 أو 9.6 ك بت/ث.

ج. موائمة الخرج الرقمي OR C Eurcom A, TDM.

7. ظروف التشغيل

أ. 40 درجة مئوية، حتى + 55 درجة مئوية.

ب. الرطوبة النسبية 95%.

ج. التغذية 220 فولت متغير، أو 24 فولت مستمر.

د. الوزن 30 كم.

هـ. الاستهلاك 40 وات.

وتستخدم كل مواصلات التروبو شكلاً من أشكال التنوع، وغالبًا تستخدم التنوع الرباعي (الترددي والفراغي). وهوائيات التروبو أكبر من هوائيات مواصلات خط الرؤية المباشر. ويراوح قطر هوائي التروبو بين9 و120 قدماً، ونادرًا ما تستخدم الهوائيات أبراجًا. وتراوح قدرة خرج الإرسال بين 1 و50 كيلو وات، ويجب استخدام أنظمة استقبال قليلة الضوضاء.

8. أنظمة التروبو الفرعية

أ. الهوائيات، والمُضعفات، والمغذيات.

ب. المعدلات ومكبرات قدرة.

ج. أجهزة استقبال، واختيار مسبق للإشارة.

د. مُجمِع التنوع.

وبالاختيار المثالي لهذه الأنظمة، يمكن عمل اتصال لمسافة 400 كم.

وتستخدم أنظمة التروبو الحيزات الترددية الآتية:

(1) 350 ـ 450 ميجا هرتز.

(2) 755 ـ 985 ميجا هرتز.

(3) 2400 ـ 2700 ميجا هرتز.

(4) 4400 ـ 5000 ميجا هرتز.

9. الهوائيات، والمُضّعِفات، والمغذيات

الهوائيات المستخدمة في التروبو تكون غالبًا ذات الحيز العريض، طبقية ذات كسب عال وكفاءة عالية، وغالباً ما تكون الهوائيات هي العامل المؤثر في تكلفة إنشاء اتجاه التروبو. عند استخدام التنوع الفراغي، يجب أن لا تقل المسافة بين الهوائيين عن 100 من الطول الموجي للتردد المستخدم، لضمان عمل التنوع الفراغي بكفاءة. ويجب أن تقل الطاقة المرسلة في الاتجاهات الجانبية والخلفية للهوائي، لتحسين كفاءة الإشعاع للهوائي، لتقليل التداخل على المحطة المنشأة.

ويجب أن يكون أول حيز جانبي للشعاع أقل من الشعاع الرئيسي (على الأقل 23ديسبل)، وباقي الحيزات أقل من 40 ديسبل بالنسبة إلى الشعاع الرئيسي، وعملية ضبط الهوائي في التروبو مهمة جداً لضيق حيز الإشعاع.

ومن العوامل المهمة، الحصول على قيمة جيدة لجهد الموجات المنعكسة، لتحسين كفاءة النظام، فإن انعكاس القدرة المرسلة بقيمة ضعيفة VSWR تتسبب في تدمير مكبر القدرة. ويتم عادة استخدام عوازل للتقليل من تأثير الموجات المنعكسة، وتأثيرها المدمر على أجهزة الإرسال. وفي أنظمة الاتصال بالتروبو باستخدام مكبرات قدرة عالية، فإن أجهزة العزل تحتاج إلى عملية تبريد لإزالة تأثير الحرارة المتولدة من انعكاس القدرة فيها. وتُفقد هذه العوازل الإشارة حوالى0.5 ديسبل، وتعمل على اضمحلال الإشارة المنعكسة لأكثر من20 ديسبل.

ومن العوامل المهمة عند إنشاء اتجاه التروبو، الاستقطاب. وفي الهوائيات يجب أن تكون الموجات المرسلة متعامدة على الموجة المستقبلة. فإذا كانت الإشارة المرسلة ذات استقطاب أفقي، فإن الإشارة المستقبلة يجب أن تكون ذات استقطاب رأسي.

ويتم التحكم في الاستقطاب بواسطة جهاز مغذٍِّ، يكون عادة مُغذّي هورن feed-horn. والسبب الأولي لاستخدام استقطاب معكوس هو تحسين العزل بين الإرسال والاستقبال، وكذلك ربما يقل تأثير الخفوت على التنوع. ويكون فقد العزل في هذه الهوائيات عادة 35 ديسبل.

وعند اختيار المغذيات الخاصة بمواصلات التروبو، تجب مراعاة أن يكون فقدها أقل ما يمكن، وغالباً ما يكون الكسر من الديسبل مؤثرًا في تكاليف إنشاء اتجاه التروبو عن مواصلات الميكروويف العادية. لذلك يجب استخدام مغذيات موجِه الموجة wave-guide في معظم محطات التروبو، وهو يستخدم غالبًا عالمياً للترددات الأكبر من 1.7جيجاهرتز.

ويجب أن لا تزيد أطوال المغذيات على200 قدم (60م). وأن يكون فقد المغذي أقل من 1 ديسبل. والمُضاعِف duplexer عبارة عن جهاز إرسال خطي يسمح باستخدام هوائي واحد للإرسال والاستقبال في الوقت نفسه. وفقد المضاعف لكل اتجاه أقل من0.5 ديسبل، والعزل بين جزء الإرسال والاستقبال يجب أن يكون أفضل من 30 ديسبل.

10. المُعدِلات ومكبرات قدرة

نوع التعديل المستخدم في مواصلات التروبو يكون غالبًا تعديلاً ترددياً، وبدأ يأخذ التروبو الرقمي مكانته المهمة في المواصلات العسكرية.

وفي التروبو يتكون غالباً جهاز الإرسال من مُثيرexciter، ومكبر قدرة، وخرج مكبر القدرة قياسي وبالقدرات الآتية1، 2، 10، 20، 50 كيلو وات. ومن وجهة النظر الاقتصادية قلما تستخدم محطات التروبو قدرة خرج 50 كيلو وات.

والمحطات التي تعمل بقدرة خرج 2ك وات أو أقل، تستخدم غالبًا تبريد الهواء، والتي تعمل بقدرة أكثر من 2 ك وات تستخدم تبريد السوائل وهوعادة محلول جليكول ـ ماء glycol-water باستخدام مبدلات الحرارة. وعند استخدام مكبر كليسترون في مكبرات القدرة العالية بقدرة 10 ك وات، يحتاج إلى 20 ك وات من سعة المبدلات الحرارية. ويجب أن يكون استقرار التردد ± 0.0001% عند استخدام التعديل الترددي، وعند التعديل بطرق أخرى مثل إرسال الحيز الجانبي المفرد يُحتاج استقرار أكثر للتردد. ويجب أن يكون الانبعاث الزائف للترددات أقل 80 ديسبل من مستوى خرج الموجة الحاملة.

وفي حالة العمل بمُضاعفة التقسيم الترددي للقنوات، وتعديلها تعديلاً ترددياً، فإن الحيز البندى للإشارة المعدلة يتكون من مجاميع ومجاميع فرعية. وتستخدم مواصلات كثيرة الحيز 60ـ552 ك هرتز. وغالبًا ما يستخدم المجموعة الفرعية 12 ـ60 ك هرتز، وفي حالة المسارات الطويلة للتروبو فإنه يجب تقليل القنوات الهاتفية، واختيار الحيز الترددي، الذي يقلل من ترددات التعديل العالية كل ما أمكن. وهذا بدوره يزيد من الكسب الكلي للنظام، ويقلل من حيز الإشارة المرسلة.

وفي حالة استخدام التعديل الترددي، يُضيف المعدل موجة إرشادية تستخدم في الإنذار في كل من طرفي الإرسال والاستقبال، وللتحكم في المحطة البعيدة في جهاز التجميع، وغالبا ما يستخدم التردد 60 ك هرتز كموجة إرشادية في أنظمة المواصلات العسكرية الأمريكية. وحسب توصيات الهيئة الاستشارية الدولية للراديو CCIR تُستَخدم الترددات 116 أو 119 ك هرتز في أنظمة العمل 24 قناة،304 أو331 ك هرتز لأنظمة العمل 60 قناة، 607 أو 304 ك هرتز لأنظمة العمل 120 قناة.

ويستخدم المُعدِل قناة خدمة تعمل بالتعديل الترددي، وتَستخدم الحيز الترددي من 300 ـ3400 هرتز. وفي الأنظمة العسكرية الأمريكية تستخدم أكثر من قناة خدمة بين المحطتين. تستخدم إحدى هذه القنوات لمتابعة الأعطال، وتجميع معلومات الإنذار الخاصة بالمحطة. ويجب أن يُتبَع خرج مكبر القدرة بمرشح إمرار منخفض لتوهين التوافُقية الثانية للتردد على الأقل 40 ديسبل والثالثة بحوالى50 ديسبل.

11. أجهزة الاستقبال

أجهزة الاستقبال في التروبوسكاتر تتكون عادة من جهازين أو أربعة أجهزة، حسب التنوع الموجود، وهذه الأجهزة من نفس النوع وبنفس المواصفات، ويُمزج خرج أجهزة الاستقبال بواسطة نوع معين من أجهزة المزج.

وعند العمل بالتنوع، فإن معظم أنظمة التروبوسكاتر تستخدم التنوع الرباعي للتغلب على الخفوت، سواء كان الخفوت على المستوى القريب أو البعيد. وتوجد عدة طرق للحصول على أشكال للتنوع الرباعي. وبالنسبة للتنوع الترددي، فإن مصممي أنظمة التروبوسكاتر يجب عليهم مراعاة الفاصل الترددي. وعمومًا يجب أن يكون هذا الفاصل 2%على الأقل. فعند التردد 4 جيجا هرتز يكون هذا الفاصل 4000×0.02 =80 ميجا هرتز. ولكن الفاصل النموذجي لهذه الترددات 10%، ومن الصعب الحصول عليه من الهيئات المنظمة لاستخدام الترددات.

والتنوع الفراغي أسهل، ويستخدم عالميًا في مواصلات التروبوسكاتر، والفاصل الطبيعي بين الهوائيات مهم جداً، ويكون عادة الفاصل في المستوى الأفقي من 100 إلى 150 من طول الموجة المستخدمة.

والتنوع الترددي مهم كذلك، على الرغم من أنه غير مسموح به كثيراً؛ نتيجة قلة الترددات المسموح التعامل بها، وكذا نتيجة اعتبارات تداخل ترددات الراديو. والشكل الآخر لاستخدام التنوع هو استخدام التنوع الرباعي باستخدام الاستقطاب، أو ما يسمى بتنوع الاستقطاب، ويعتبر هذا النوع من أنواع تنوع الفراغ. ويستخدم غالبًا عند عدم وجود ترددات كافية للعمل بالتنوع الترددي.

وتنوع الاستقطاب يُستَخدم غالباً مع التنوع الفراغي. ويتم عمل أربعة مسارات لإرسال الإشارة بواسطة إرسال الإشارة في المستوى الأفقي من هوائي، وفي المستوى الرأسي من الهوائي الآخر. وفي قسم الاستقبال، يستخدم هوائيان، كل هوائي له مغذٍّ ثنائي القطبية؛ لاستقبال الإشارة في مستويي الاستقطاب.

ومن العوامل الرئيسية في تصميم اتجاه التروبوسكاتر العزل بين الإشارة المرسلة ودخل الإشارة المستقبلة، ويمكن اعتبار مستوى الإشارة المستقبلة العادية ـ 80  ، إذا كانت قدرة خرج الإشارة 10 ك وات أو70   وأهمل فقد المغذيات، فيجب في هذه الحالة أن يكون العزل أكبر من (80+70) 150 ديسبل. وللحصول على هذا العزل يتم العزل بواسطة وجود فاصل كاف في التردد بين الإرسال والاستقبال وبواسطة الآتي:

أ. الاستقطاب.

ب. المُضاعِف Duplexer.

ج. وحدة الاختيار المُسبَق في جهاز الاستقبال Receiver preselector.

د. مرشحات الإرسال.

هـ. العزل بواسطة تحويل جهاز الاستقبال التردد المُستقبل إلى التردد البينيIF.

12. أجهزة التشفير

تستخدم أجهزة تشفير الحيز لضمان سرية المحادثات سواء في اتجاهات التروبوسكاتر، أو في الاتجاهات الفرعية لاتجاهات خط الرؤية المباشر الموجودة مع محطة التروبو.

أ. وتمتاز هذه الأجهزة بالآتي

(1) أكثر من 100 سنة لطول مفتاح التشفير.

(2) التشفير غير الخطي، والتنقل الأتوماتيكي لمفتاح الشفرة، مما يؤدي إلى أقصى درجة تأمين للمواصلة.

(3) إعادة التزامن بسرعة عنده.

(4) دوائر ومبينات إنذار عند حدوث أعطال.

(5) إمكانية تشخيص الأعطال.

(6) وجود قوائم تشغيل تسهل العمل.

(7) وجود مفتاح للإدارة المتقدمة لمفاتيح الشفرة، ولتحديد الأعطال.

(8) العمل بحاسب آلي متقدم.

(9) اعتمادية كبيرة في العمل.

ب. ويؤدي جهاز الشفرة عمله بكفاءة عالية كالآتي

(1) التشفير السريع للحزمة ( 2.1 ميجا بت، وبعض معدات التشفير الآن تصل إلى معدل 8 ميجا بت /ث)

(2) المواءمة مع أجهزة التحميل الرقمية، وأجهزة الراديو الرقمية باستخدام الإشارة الثنائية، وحسب المواصفات القياسية الآتية:

(أ) 2.048 ميجا بت CEPT AMI،HDB3.

(ب) نظام 1.544ميجابت \ ثانية T1

(ج) نظام D1 256،512، 1024، 2048 وبمعدلات أكثر من ذلك، كما توجد عدة مواءمات أخرى.

(3) يصل عدد مفاتيح الشفرة إلى 800 مفتاح مقسمة على بندين كل منهما 400 مفتاح.

(4) تقنية التشفير غير خطي، واختيار آلي للمفتاح، والتزامن آلي.

(5) الحماية حماية أوتوماتيكية كالآتي:

(أ) عدم وجود معلومات: يمنع إرسال المفتاح عند عدم توافر معلومات في دخل الجهاز.

(ب) عطل المفتاح: يمنع إرسال الرسالة واضحة (غير مشفرة) عند عطل مولد مفتاح الشفرة.

(ج) الاختيار الذاتي: يمكن اختيار وضع الاختيار الذاتي بواسطة العامل، ليضمن عمل آمن ومستقر لجهاز الشفرة.

(6) وزن الجهاز 11.4 كيلو جرام.

(7) لوحة مفاتيح مكونة من ستة مفاتيح لاستخدامها في إصدار الأوامر.

(8) يمكن ملء الجهاز بالمفتاح بواسطة مسدس المفتاح KEY GUN.

(9) مفتاح التشفير ذو ثلاثة أوضاع: واضح، وتشفير، وبرمجة.

(10) التغذية 24 فولت أو 48 فولت (18ـ58 فولت).

(11) الاستهلاك 20 وات حدًّا أقصى.

(12) ظروف العمل:

(أ) يعمل الجهاز من 20 درجة مئوية تحت الصفر إلى + 70 درجة مئوية.

(ب) يعمل الجهاز لمدة 240 ساعة، عند درجة رطوبة نسبية 95%.