التضمين (Modulation): هو و كما يُفهم من اسمه تضمين أو إدخال إشارة (Baseband signal) تحتوي على معلومات كرسالة صوتية مثلاً في إشارة ناقلة أو حاملة (Carrier signal) لإشارة المعلومات تكون بتردد عالي.
إدخال إشارة المعلومات في الإشارة الناقلة يسبب تغيير على أحد خصائص الإشارة الناقلة كالتردد (Frequency) أو الطور (Phase) مثلاً، ومن خلال هذا التغيير نستطيع استخلاص إشارة المعلومات وفك ارتباطها بالإشارة الناقلة عند وصولها لوجهتها.
الصورة أدناه من موقع: https://realpars.com
للتضمين أهمية كبيرة في أنظمة الاتصالات الحديثة، فعملية التضمين تعتبر جزءًا مفصليًا ولا يمكن الاستغناء عنه في أنظمة الاتصالات الحديثة.
للتضمين أيضًا فوائد عديدة تختلف باختلاف النظام المستخدم: ففي أنظمة الاتصالات اللاسلكية يساهم التضمين في رفع تردد الإشارة المرسلة أو المستقبلة مما يؤدي إلى تصغير حجم الهوائي (Antenna) هذا بسبب العلاقة العكسية بين تردد الإشارة والطول الموجي لها، كذلك يستفاد من التضمين القدرة على دمج الإشارات وإرسالها من خلال وسط واحد (Multiplexing)، وذلك بتخصيص تردد خاص لكل إشارة مما يمكن إرسال الجميع من خلال نفس الوسط أو القناة ويمنع تداخلها، ومن فوائد التضمين أيضًا تقوية الإشارة الاساسية لإرسالها لمسافات طويلة بدون أن تتشتت.
للتضمين نوعين رئيسيين هما التضمين التماثلي والتضمين الرقمي:
أولاً: التضمين التماثلي، والذي بدوره ينقسم إلى قسمين هما: تضمين الموجات المستمرة، وتضمين الموجات النبضية.
من أمثلة تضمين الموجات المستمرة: (Amplitude modulation (AM، و (Frequency modulation (FM، و (Phase modulation (PM.
الصورة أدناه من موقع:
https://www.techtarget.com/searchnetworking
أما تضمين الموجات النبضية فمن أمثلته: (Pulse amplitude modulation (PAM، و (Pulse width modulation (PWM، و
(Pulse position modulation (PPM.
الصورة أدناه من موقع:
ثانياً: التضمين الرقمي، فمن أمثلته: (Amplitude shift keying (ASK، و (Phase shift keying (PSK، و (Frequency shift keying (FSK، و(Pulse code modulation (PCM.
الصورة أدناه من موقع:
https://www.5gtechnologyworld.com
فيما يلي سنتعرض طريقة عمل بعض أنواع التضمين باختصار:
١- التضمين السعوي أو تضمين السعة (Amplitude modulation):
يعمل هذا التضمين بتغيير قيمة الإشارة الحاملة (Carrier signal) تبعاً لقيمة إشارة المعلومات (Baseband signal) وتكون العلاقة بينهما علاقة طردية خطية، وهذا التضمين يعتبر من أسهل الأنواع تطبيقًا إلا أنه من أكثرها عرضة للضوضاء (Noise).
الصورة أدناه من موقع: https://www.etechnog.com
٢- تضمين التردد (Frequency modulation):
هذا التضمين يعمل بتغيير تردد الإشارة الحاملة (Carrier signal) تبعاً لقيمة إشارة المعلومات (Baseband signal) والعلاقة بين تردد الإشارة الحاملة وقيمة إشارة المعلومات طردية وخطية أيضاً، ويتميز هذا التضمين بقدرة أعلى على مجابهة التشويش والضوضاء ولكن تطبيقه أكثر تعقيداً من تضمين السعة.
الصورة أدناه من موقع: https://electronicscoach.com
٣- تضمين الطور (Phase modulation):
هذا التضمين يحدث عندما نقوم بتغيير طور أو زاوية الإشارة الحاملة (Carrier signal) تبعاً لقيمة إشارة المعلومات (Baseband signal)، وهذا التضمين مشابه للتضمين الترددي من حيث القدرة العالية على تحمل الضوضاء وكون تطبيقه أكثر تعقيداً.
الصورة أدناه من موقع: https://www.physics-and-radio-electronics.com/blog
٤- تضمين إزاحة السعة (Amplitude shift keying):
في هذا التضمين الرقمي يتم تغيير قيمة الإشارة الحاملة بين مستويين مختلفين حسب قيمة إشارة المعلومات سواًء كانت صفر أم ١، وفي هذا التضمين ومابعده يتم تحويل إشارة المعلومات الرقمية إلى إشارة تماثلية، ويشابه هذا التضمين تضمين السعة في نوع التغيير الذي يحدث للإشارة الحاملة و سهولة تأثره بالضوضاء وسهولة تشتت الموجة.
الصورة أدناه من موقع: https://link.springer.com
٥- تضمين إزاحة التردد (Frequency shift keying):
هذا التضمين مشابه لتضمين التردد في طريقة عمله المبنية على تغيير تردد الإشارة الحاملة وفقاً لقيمة إشارة المعلومات، بيد أنه في هذا التضمين يكون بين ترددين فقط يمثلان إما صفر أو ١ في إشارة المعلومات، كذلك هذا التضمين أفضل تعاملاً مع الضوضاء مما يؤدي إلى استقبال إشارات ذات جودة أعلى مقارنة بتضمين إزاحة السعة.
الصورة أدناه من موقع: https://link.springer.com
٦- تضمين إزاحة الطور (Phase shift keying):
في هذا التضمين يتم تغيير طور أو زاوية الإشارة الحاملة ١٨٠ درجة عند تحول قيمة إشارة المعلومات من صفر إلى ١ أو العكس، وهذا التضمين كما هو تضمين الطور يتميز بقدرة عالية على مجابهة الضوضاء والتشتت، وأيضاً يتميز هذا التضمين بنطاق أكبر من باقي أنواع التضمين لكن تطبيقه أكثر تعقيداً.
الصورة أدناه من موقع: https://link.springer.com
هنالك أنواع أخرى من التضمين منها ماهو فرع من أنواع مذكورة في هذا المقال ك DSB-SC مثلاً أو DPSK، لكن لم يتسع المجال لذكرها.
