تضمين النطاق الجانبي الجزئي – VSB

في عالم هندسة الاتصالات، يُعد تعديل الإشارات (Modulation) هو حجر الأساس لنقل المعلومات عبر مسافات طويلة. ومن بين أكثر تقنيات تعديل السعة (AM) شيوعًا، نجد تضمين النطاق الجانبي المزدوج (DSB) وتضمين النطاق الجانبي المفرد (SSB).

• في تقنية DSB، يتم إرسال نطاقين جانبيين يحملان نفس المعلومات، مما يهدر عرض النطاق الترددي (Bandwidth).

• أما في تقنية SSB، يتم قمع أحد النطاقين الجانبيين بالكامل، مما يوفر عرض النطاق الترددي، ولكنه يتطلب مرشحات (Filters) معقدة وحادة جدًا يصعب تصميمها عمليًا.

للتغلب على هذه التحديات، ظهرت تقنية وسطية تُعرف بـ تضمين النطاق الجانبي الجزئي (Vestigial Sideband - VSB)، والتي توازن بين كفاءة SSB وبساطة DSB.

ما هو تضمين النطاق الجانبي الجزئي (VSB)؟

هو نوع من أنواع تضمين السعة (AM) يتم فيه إرسال نطاق جانبي واحد بالكامل، بالإضافة إلى جزء صغير (أثر أو بقية) من النطاق الجانبي الآخر. هذا "الأثر" المتبقي من النطاق الجانبي غير المرغوب فيه هو ما يمنح هذه التقنية اسمها.

تُستخدم هذه الطريقة بشكل أساسي في بث الإشارات التلفزيونية التناظرية والرقمية، حيث إنها تسمح بنقل مكونات التردد المنخفض لإشارة الفيديو بكفاءة، وهو أمر صعب تحقيقه باستخدام تقنية SSB النقية.

مصطلح تقني: النطاق الجانبي (Sideband): عند تعديل موجة حاملة (Carrier Wave) بإشارة معلومات (مثل الصوت أو الفيديو)، يتم إنشاء ترددات جديدة على جانبي تردد الموجة الحاملة. هذه الترددات الجديدة هي "النطاقات الجانبية"، وهي التي تحمل المعلومات الفعلية.

مزايا النطاق الجانبي الجزئي (VSB)

• كفاءة طيفية جيدة: عرض النطاق الترددي المستخدم أقل بكثير من DSB، وقريب جدًا من كفاءة SSB.

• متطلبات تصميم المرشح أبسط: لا يتطلب مرشحات حادة ومثالية مثل SSB، مما يسهل تصنيعه وتطبيقه عمليًا.

• نقل ممتاز للترددات المنخفضة: يسمح "الأثر" المتبقي بمرور مكونات التردد المنخفض للإشارة، وهو أمر حيوي لإشارات الفيديو.

• خصائص طور جيدة: يحافظ على استقرار طور الإشارة بشكل أفضل من SSB.

عيوب النطاق الجانبي الجزئي (VSB)

• عرض نطاق ترددي أكبر قليلاً من SSB: بسبب وجود "الأثر"، فإنه يشغل حيزًا تردديًا أكبر بقليل من SSB.

• تعقيد عملية كشف الإشارة (Demodulation): استعادة الإشارة الأصلية في جهاز الاستقبال أكثر تعقيدًا مقارنة بتقنية DSB.

آلية عمل النطاق الجانبي الجزئي (VSB)

يتم توليد إشارة VSB عبر الخطوات التالية:

1. توليد إشارة DSB-SC: في البداية، يتم توليد إشارة نطاق جانبي مزدوج مع قمع الموجة الحاملة (DSB-SC) عن طريق ضرب إشارة المعلومات بالموجة الحاملة.

2. التمرير عبر مرشح VSB: يتم تمرير إشارة DSB-SC الناتجة عبر مرشح خاص (VSB Filter). هذا المرشح مصمم ليقوم بالآتي:

   • يمرر النطاق الجانبي المرغوب ( العلوي أو السفلي) بالكامل.

   • يقمع معظم النطاق الجانبي غير المرغوب فيه.

   • يسمح بمرور جزء صغير (أثر) من النطاق الجانبي غير المرغوب فيه، خاصة حول تردد الموجة الحاملة.

3. الإرسال: الإشارة الناتجة بعد الترشيح هي إشارة VSB، والتي يتم تضخيمها وإرسالها عبر هوائي الإرسال.

أحد التطورات الهامة لهذه التقنية هو 8-VSB، وهو المعيار المستخدم في بث التلفزيون الرقمي (DTV) في العديد من البلدان (مثل معيار ATSC)، حيث يتم ضغط البيانات الرقمية وإرسالها بكفاءة ضمن قناة بث عرضها 6 ميجاهرتز.

تطبيقات على تضمين النطاق الجانبي الجزئي (VSB)

• بث الإشارات التلفزيونية: هو التطبيق الأكثر شيوعًا وبروزًا. تُعد إشارات الفيديو (خاصة إشارة السطوع) غنية بالترددات المنخفضة التي يصعب نقلها بكفاءة باستخدام SSB. تقنية VSB تحل هذه المشكلة، مما يجعلها المعيار العالمي للبث التلفزيوني.

• الاتصالات الرقمية ذات النطاق المحدود: يمكن استخدامها في بعض أنظمة نقل البيانات التي تتطلب كفاءة في استخدام عرض النطاق الترددي ولكن لا يمكنها تحمل تعقيد مرشحات SSB.