أهمية الموجات الكهرومغناطيسية في مجالات الاتصالات

استخدامات الموجات الكهرومغناطيسية في مجالات الاتصالات

تُعتبر الموجات الكهرومغناطيسية الأساس التقني لكافة عمليات الاتصالات، حيث تُستخدم في مجموعة متنوعة من التطبيقات، بدءًا من الاستخدامات البسيطة مثل الراديو وأجهزة الهواتف المحمولة، وصولاً إلى التطبيقات المتقدمة مثل الاتصالات بين أقمار ناسا الصناعية في الفضاء. تُشكل موجات الراديو عماد شبكة الاتصال العالمية التي تربط بين البشر سواء داخل كوكب الأرض أو خارجه. وفيما يلي نستعرض أبرز استخدامات موجات الراديو في مجال الاتصالات:

تقنيات الاتصالات اللاسلكية

تستفيد الأجهزة اليومية، مثل أجهزة التلفاز والهواتف المحمولة وأجهزة الراديو، من الموجات الكهرومغناطيسية. تقوم هذه الأجهزة باستقبال موجات الراديو وتحويلها إلى إشارة كهربائية، والتي تُترجم فيما بعد إلى موجات صوتية أو اهتزازات ميكانيكية.

التحكم عن بُعد

تُمكّن موجات الراديو من التحكم عن بُعد بالعديد من الأجهزة بما في ذلك الطائرات المسيّرة، والآليات المختلفة، وكذلك الأقمار الصناعية في مجال الاتصالات الفضائية.

القطاع العسكري

تُستخدم الموجات الكهرومغناطيسية في عدة عمليات عسكرية تشمل التحكم في الروبوتات، وإطلاق الصواريخ، بالإضافة إلى أنظمة الملاحة الجوية والبحرية.

عوامل فقدان الاتصال

يتكون أي نظام اتصالات من مُرسل، ومُستقبل، بالإضافة إلى موجة كهرومغناطيسية تحمل المعلومات التي تنتقل بينهما عبر مسافة محددة. لكن قد تحدث مشكلات أثناء نقل الإشارة تؤدي إلى التشوه أو الضعف، مما ينتج عنه فشل في الاتصال. ومن بين الأسباب الشائعة نجد ما يلي:

• التشويش

يشير التشويش إلى وجود موجات كهرومغناطيسية غير مرغوب فيها تؤثر سلبًا على إشارة المعلومات، وأحد أبرز الأنواع هو الضوضاء البيضاء الغاوسية المضافة (AWGN).

• التشويه والتداخل

يتعلق التشويه بتغيير خصائص الموجة مثل سعتها أو طورها أو ترددها، مما يؤدي إلى تغيير شكل الإشارة. وغالبًا ما يحدث هذا نتيجة وجود موجة أخرى تتداخل مع إشارة المعلومات في نفس الوسط.

• طول المسافة

طبيعة الموجات الكهرومغناطيسية تجعل من طاقتها تتناقص مع زيادة المسافة. لتحقيق تحسين في قوة الإشارة، يتم استخدام أبراج تقوية على المسافات الطويلة لرفع طاقة الموجة أثناء الإرسال.

• التبديد

يعني التبديد فقدان جزء من الطاقة، حيث يتم تحويل بعض الطاقة الكهرومغناطيسية إلى أشكال أخرى مثل الحرارة.

تعريف الموجات الكهرومغناطيسية

تُعد الموجات الكهرومغناطيسية نوعًا من الطاقة الناتجة عن تذبذب الشحنات الكهربائية داخل الذرات، وتتكون هذه الموجات من مكونات كهربائية ومغناطيسية، وتنتقل بسرعة الضوء (3 × 10⁸ م/ث). كما يُصنف هذا النوع من الموجات ضمن الطيف الترددي وفقًا لتردداتها وأطوالها الموجية.

تُعتبر موجات الراديو إحدى فئات الموجات الكهرومغناطيسية، حيث لها أطول أطوال موجية بين الموجات الكهرومغناطيسية الأخرى، كما تتمتع بأدنى الترددات التي تتراوح بين 30 هرتز و300 جيجاهرتز. وقد اكتشفها جيمس ماكسويل في عام 1865، مما شكل إنجازًا تكنولوجيًا بارزًا في القرن العشرين.