فرستنده‌ی بی‌سیم بدون انتشار امواج برای همه!

.

.

آن چه که همگان از «فرستنده‌ی بی‌سیم» درک می‌کنند، عبارت از تجهیزی است برای تولید و انتشار امواج، یعنی یک سامانه‌ی عمل‌گر یا فعال. اما تغییر دادن در میدان‌های الکترومغناتیسی، طوری که قابل آشکارسازی باشد، می‌تواند از راه دیگری نیز ایجاد شود. بر یک چنین امکانی می‌توان «فرستنده‌ی غیرفعال^[1]» نام نهاد که برای به‌کارگیری و استفاده از آن هنوز قانوناً هیچ پروانه یا مجوز رسمی و اداری لازم نیست. برای دوستداران الکترونیک و مخابرات این به معنای بازشدن حوزه‌ای تازه برای پژوهش و تجربه است.

هر فرد رادیوآماتور یا «شنیدگر رادیو^[2]» با حکایت‌هایی که بعضی از قدیمی‌های برق و الکترونیک تعریف می‌کنند که گویا از نیروی میدان منتشره از ایستگاه‌های فرستنده‌ی پرقدرت موج متوسط یا موج بلندِ همجوار برای تامین روشنایی استفاده کرده‌اند، آشنا هست. افزون بر این که طبق نص صریح قانون^[3]، هر گونه استفاده‌ی غیرمجاز از انرژی الکتریکیِ شبکه‌ی برق خلاف قانون و مستوجب مجازات است، باید دانست که با روش «برداشت انرژی»، می‌توان یک میدان الکترومغناتیسی غریبه را تحت تاثیر قرار داد و در آن تغییراتی را بوجود آورد.

.

.

این امر برای هر چیزی که درون یک چنین میدانی بُرده شود، معتبر است. مثلاً در رادار از بازتاب یک موج الکترومغناتیسی  استفاده می‌شود و از این طریق سرعت و جهت حرکت و موقعیت اشیاء تعیین می‌گردد.

اما حتی یک «رادیوی کریستالی» یا به عبارت دیگر یک «رادیو گوشی» ساده هم برای دریافت ایستگاه‌های فرستنده‌ی موج متوسط، از میدان الکترومغناتیسی آن‌ها مقداری انرژی را برداشت می‌کند که بتواند گوشی را، بدون استفاده از یک منبع تغذیه‌ی اضافی، به کار بیاندازد.

این موضوع بر میدان حاضر در پیرامون آنتن هر گیرنده نیز تاثیراتی دارد. حتی یک دستگاه «گرید دیپ متر^[4]» نیز «فرکانس تشدید مدار تانک» در یک نوسان‌ساز را از طریق آشکارکردنِ میزانِ جذب انرژیِ منتشره از ژنراتورش توسط مدار تحت آزمایش تعیین می‌کند.

.

محدود‌کردن برداشت انرژی به «انتقال داده در میدان نزدیک»

از همین اثر در نقل و انتقال داده‌ها از و به کارت‌های هوشمند بانکی و مانند آن‌ها، توسط فن‌آوری «انتقال داده در میدان نزدیک» (NFC)^[5] ، استفاده به عمل می‌آید. در این کاربرد یک مدار مجتمع الکترونیکی کوچک، یک «تراشه^[6]» در داخل کارت، دامنه‌ی یک میدان الکترومغناتیسی را، که توسط یک «مولد موج» در درون دستگاه خودپرداز تولید می‌گردد، «مدوله» می‌کند. این مولد موج (سیگنال ژنراتور)، همزمان، انرژیِ جذب‌شده یا ضریب بازتابش موج را درک و اندازه‌‌گیری می‌کند. در این مثال، «تغییرات در شدتِ جذب امواج»، داده‌هایی را که بر موج بازتاب مدوله شده‌اند، نمایندگی می‌کنند. البته، این فرآیند، درست مانند حالت دیپ‌متر، تنها در فاصله‌هایی که از حدود 10 سانتی‌متر بیش‌تر نیستند، عمل می‌کند.

.

اصول کار مدار ما

با وجود این که رادیوآماتورها و دوستداران مخابرات بی‌سیم اغلب به شرح و بسط مفصّل آنتن‌ها تمایل دارند، اما چنین رساله‌ای برای ساختن فرستنده‌ی غیرفعالی که در این‌جا ارایه شده، هیچ ضرورتی ندارد. پیش از هر چیز یک آنتن مورد نیاز است تا بتوان «انرژی» منتشره از یک میدان متغیر الکترومغناتیسیِ در دسترس را به وسیله‌ی آن به صورت تناوبی (نه یکنواخت و دایمی) برداشت کرد. در کنار آن، «شاهدی» لازم است که در مقایسه با «ان.اف.اس.» چند برابر حساس‌تر باشد. در این‌جا یک واکی-تاکی کوچک اف.ام. کاملاً کفایت می‌کند.

تغییر میدان می‌تواند مثلاً از طریق حرکت‌دادن آنتنی در یک میدان الکترومغناتیسی کمکی انجام گیرد یا خیلی ساده‌تر، وقتی آنتن، در نقطه‌ی اتصالات‌اش (فیش آنتن که محل برداشت انرژی است) توسط یک مولد ضربان‌های الکتریکی (پالس ژنراتور) به صورت تناوبی اتصال‌کوتاه و سپس رفع‌اتصال‌کوتاه شود. همچنین، سوئیچ‌کردن میان دو آنتن برداشت‌کننده که فاصله‌ی مکان استقرارشان از یکدیگر بیش‌تر از «لاندا دوّم» نباشد نیز قابل تصور است و احتمالاً حتی بُرد فرستنده‌ی غیرفعال را در یک محور به حداکثر هم خواهد رساند، زیرا «تراکم اعوجاج^[7]» در میدان بیش‌تر می‌شود.

همچنین، بر اثر این عملِ کلیدگری، از یک طرف بر اثر اُفت شدت میدان محلی به واسطه‌ی زیرِ بار رفتن آنتن (رفع حالت اتصال کوتاه) یک مدولاسیون دامنه‌ی القایی بوجود می‌آید، و از طرف دیگر بر اثر خارج شدن آنتن از زیر بار (اتصال کوتاه شدن فیش آنتن) یک مدولاسیون فرکانس ایجاد می‌گردد، چرا که موقعیت استقرار خطوط میدان مربوط به میدان کمکی کمی منحرف می‌گردد (تصویر زیر را ببینید).

.

نمایش اعوجاج یک میدان کمکی به وسیله‌ی خطوط شطرنجی، به عنوان تابع فاصله از محل آنتنِ برداشت انرژی که در مرکز (x=0 , y=0) قرار دارد؛ بدون برداشت انرژی (اتصال‌کوتاه‌شدن آنتن) گستره‌ی میدان کاملاً تخت و صاف بوده و مقدار «دامنه‌ی فرکانس پایین» به صورت پایدار صفر خواهد ماند.

.

هر دو پدیده را می‌توان توسط یک گیرنده به عنوان شاهد، مثلاً با یک واکی‌تاکی در نزدیکی آنتنِ برداشت‌کننده‌ی انرژی روی فرکانسِ میدانِ کمکی به روشنی آشکار و اثبات کرد.

«درجه‌ی مدولاسیون^[8]» و نیز «انحراف فاز^[9]» به فاصله‌ی میان فرستنده‌ی غیرفعال و گیرنده‌ی شاهد بستگی دارد، به نحوی که توسط آزمایشی ساده از روی شدّت صدا می‌توان حتی جهت میدان نسبت به سمت آنتن سوئیچ‌شونده را به دست آورد. با یک «آنتن جهت‌دار^[10]»، مثلاً یک «آنتن یاگی^[11]» و یا یک «آنتن HB9CV^[12]» موسوم به «آنتن سوییسی» این کار به صورت موثرتری انجام‌پذیر است. فاصله یا بُرد قابل‌دسترسی به «نسبت سیگنال به نویز» دامنه‌های دمدوله‌شده – یا مدولاسیون فرکانس و به ابعاد ساختار آنتن سوئیچ‌شونده بستگی دارد.

در فاصله‌ها یا بُردهای دورتر، سیگنال کلیدگریِ (در محدوده‌ی فرکانس‌های کم یا صوتی) دمدوله‌شده زیر پوششی از نویز زمینه‌ایِ فرکانس کم گیرنده واقع می‌شود و در نتیجه دیگر قابل آشکارسازی و شناسایی نخواهد بود. از لحاظ نظری، اما با پایین رفتن این اثر، اعوجاج میدان در تمام فضا و محیط همچنان وجود خواهد داشت.

.

مقایسه با «آنتن فریتی^[13]»

با این واقعیت که میدان‌های الکترومغناتیسی پس از انتشار می‌توانند «خم شوند» آشنا هستیم و این پدیده را از نحوه‌ی کار آنتن‌های فریتی می‌شناسیم. آنتن فریتی میدان‌های مغناتیسی را «دسته می‌کند» و به‌علاوه همچنین میدان الکتریکی را که به واسطه‌ی «مقاومت میدان» Z_w=376.73 Ohm از میدان مغناتیسی غیرقابل‌تجزیه است نیز به آن پیوند می‌دهد، چون خطوط میدان واقع در نزدیکی مواد فریتی، به واسطه‌ی مقاومت مغناتیسی، R_m، پایین‌ترِ این مواد (µ_r>1) ارجح هستند.  به این دلیل میدان الکترومغناتیسیِ نزدیک به آنتن فریتی ناگزیر «خم می‌شود». در نتیجه، آنتن فریتی از «سطح مفید آنتنی» (A_eff) بزرگ‌تری در مقایسه با یک سیم‌پیچ هوایی (بدون هسته‌ی فریت µr=1) با همان اندازه‌های فیزیکی برخوردار است.

البته در یک گیرنده‌ی موج متوسط فقط چگالی فلوی مغناتیسی (B) در ماده‌ی فریتی مورد استفاده قرار می‌گیرد، که موجب حصول «ولتاژ آنتن» بزرگ‌تری می‌شود.

اگر بتوان یک آنتن فریت را با سرعت کافی چرخاند و همزمان با یک گیرنده‌ی دوم در نزدیک آن به یک ایستگاه فرستنده‌ی دلخواه گوش داد، می‌توان علاوه بر صدای آن ایستگاه، فرکانس چرخش آنتن فریتی را هم رصد و کشف کرد. این که در این‌جا همزمان یک مدولاسیون دامنه پیدا می‌شود، روشن است، زیرا از این اثر و تغییر دادن جهت آنتن فریتی برای دریافت حداکثری رادیویی استفاده می‌شود. اما در محدوده‌های نزدیک این پدیده همچنین یک مدولاسیون فرکانس هم پیدا می‌شود که حاصل اعوجاج در خطوط میدان آنتن است.

.

مدار پیشنهادی

تصویر زیر نشان می‌دهد که چقدر یک فرستنده‌ی غیرفعال می‌تواند ساده باشد. این مدار از یک مولد صوتی (فرکانس پایین) تشکیل شده که با استفاده از یک آی.سی. تایمر معمولی از نوع 555 ساخته می‌شود.

.

.

سیگنال خروجی از این مدار از طریق یک دیود و خازن 1 و یک مقاومت 47 اهمی یک آنتن را به صورت تناوبی سوئیچ می‌کند. مقاومت مستقیم (R_D) دیود 1 که بر اثر عبور جریان مستقیم (فوروارد) 2 میلی‌آمپری ظاهر می‌شود، با تقریب خوبی در محدوده‌ی 50 اهم قرار دارد که با اتصالات SO239 آنتن هماهنگ می‌باشد.

ترانزیستور 1 به عنوان کلید قطع/وصل کلّ مدار عمل می‌کند. این ترانزیستور مدار را هنگامی که یک آنتن با مقاومت اهمی پایین (مانند دیپل‌های خمیده، آنتن‌های کواکسیال معروف به «بازوکا»، و آنتن‌های حلقه مغناتیسی) به آن وصل شود، فعال می‌کند. بنابراین، این مدار با یک آنتن میله‌ای کار نخواهد کرد.

خازن 1 از تداوم تغذیه‌ی مدارِ کلید با ولتاژ، پس از خارج کردن آنتن از مدار، جلوگیری می‌کند. این خازن همراه با مقاومت‌های 2، 3 و 4 و  دیود 1 باید خیلی فشرده در نزدیکی فیش مادگی SO239 متمرکز قرار داده شوند تا هیچ‌گونه مولفه‌ی رآکتانس ناخواسته‌ی دیگری پدیدار نشود. با داشتن ظرفیت 1 نانوفاراد برای خازن 1، بُردی در حدود 2 متر به دست می‌آید. با فرکانس‌های پایین‌تر، مثلاً برای رسیدن به بُرد 10 متر، بایستی برای این خازن ظرفیت بیش‌تری انتخاب کرد (خازن سرامیکی با ظرفیت از 10 نانوفاراد به بالا) که مولفه‌ی رآکتانس آن در مقایسه با امپدانس 50 اهمی آنتن، کوچک باشد.

.

فرستنده‌ی غیرفعال شکار روباه

مسابقه‌های موسوم به «شکار روباه^[14]» مسابقات مفرّحی در محیط باز و در طبیعت است که در میان رادیوآماتورهای جهان مرسوم می‌باشد (فیلمی را در این زمینه ببینید) و طی آن محل اختفای یک یا چند فرستنده‌ی کوچک (روباه) پنهان شده در یک جنگل یا بیشه‌زار توسط رادیوآماتورها (شکارچیان) به کمک گیرنده‌ها و آنتن‌های جهت‌یاب پیدا می‌شود. این مسابقه علاوه بر جنبه‌ی علمی چهره‌ای ورزشی هم دارد.

.

.

مدار معرفی شده در این مقاله نیز می‌تواند در این مسابقات مورد استفاده قرار گیرد. بر خلاف شکارهای معمول روباه، شکارچی در این حالت باید خودش یک میدان کمکی مدوله نشده را روی یک فرکانس دلخواه درست کند که آنتنِ سوئیچ شونده در آن فرکانس در حالت تشدید قرار داشته باشد تا بتواند اعوجاج میدان محسوسی ایجاد کند. همزمان، شکارچی به سیگنال کمکی خودش به کمک یک گیرنده‌ی FM در محدوده‌ی فرکانس روباه گوش فرا می‌دهد.

.

.

همچنین، این موضوع نیز امکان‌پذیر است که چندین فرستنده‌ی غیرفعال با فرکانس کلیدگری‌های متفاوت در مکان‌هایی با فاصله‌ی اندک از یکدیگر مورد استفاده قرار گیرند و عملاً بتوان آن‌ها را به طور جداگانه از هم تشخیص داد.

.

.

منابع:

پایگاه اطلاع‌رسانی قوانین و مقررات کشور

ویکیپدیا

.

.

پانویس ها:

[1]   فرستنده‌ی پسیو Passive Transmitter

[2]   Radio Listener  

[3]   قانون مجازات استفاده کنندگان غیرمجاز از آب، برق، تلفن، فاضلاب و گاز

ماده ١ـ هر شخصی بدون دریافت انشعاب قانونی آب، برق، گاز و شبکه فاضلاب و اشتراک خدمات ارتباطی و فناوری اطلاعات مبادرت به استفاده از خدمات مزبور نماید و یا با داشتن انشعاب مبادرت به استفاده غیرمجاز نماید، علاوه بر الزام به پرداخت بهای خدمات مصرفی و جبران خسارت و سایر حقوق مربوطه به شرح زیر جریمه می شود؛

الف ـ در خصوص مصارف خانگی به جزای نقدی درجه شش موضوع ماده (١٩) قانون مجازات اسلامی مصوب ١/٢/١٣٩٢ و در مصارف غیرخانگی به یک تا دو برابر بهای خدمات مصرفی.

پ ـ در صورت تکرار حسب مورد به حداکثر جریمه مقرر در بند (الف) و قطع انشعاب به مدت سه ماه تا شش ماه.

ماده ٢ـ هر شخصی به هر طریق مبادرت به هر نوع تصرف یا تغییری در وضعیت دستگاه‌های اندازه‌گیری آب، برق، گاز، تلفن و یا شبکه فاضلاب نماید، به نحوی که منجر به اخلال در کارکرد صحیح و ثبت ارقام مصرفی شود. علاوه بر الزام به اعاده وضع به حال سابق، به پرداخت بهای خدمات مصرفی و جبران خسارت و جزای نقدی درجه شش موضوع ماده (١٩) قانون مجازات اسلامی مصوب می‌گردد.

تبصره ١ـ در مواردی که مرتکب از مأموران دستگاه‌های ذیربط باشد و یا ارتکاب جرم موضوع این ماده به صورت سازمان یافته صورت گیرد مرتکب یا مرتکبان به حداکثر مجازات مقرر محکوم می‌شوند.

تبصره ٢ـ مبنای محاسبه جریمه‌ها در مواد (١) و (٢) بالاترین نرخ تعرفه می‌باشد.

ماده ٣ـ با رعایت ماده (٩) قانون رفع موانع تولید رقابت‌پذیر و ارتقای نظام مالی کشور مصوب ١/٢/١٣٩۴ مصرف‌کنندگان مجاز غیردولتی خدمات عمومی مکلفند بهای خدمات مصرفی خود را در موعد مقرر پرداخت نمایند و در غیر این صورت پس از اتمام مهلت مناسبی که از سوی دستگاه ذیربط داده می شود خدمات برق، گاز، آب و فاضلاب آنان تا زمان پرداخت توسط دستگاه ذیربط قطع می شود. در صورت استنکاف مصرف‌کننده از پرداخت بهای خدمات، بدهی معوق مطابق مقررات مربوط به اجرای مفاد اسناد رسمی لازم‌الاجرا، قابل وصول خواهد بود.

مصرف‌کنندگان در صورت اعتراض می‌توانند از طریق مراجع قضائی پیگیری لازم را انجام دهند. درمورد مصرف‌کنندگان دولتی خدمات عمومی مطابق قوانین مربوط و آیین‌نامه اجرایی این قانون عمل می‌شود.

ماده ۴ـ دستگاه‌های مسئول موضوع این قانون می‌توانند، نسبت به برقراری انشعاب‌های غیردائم خدمات عمومی موضوع این قانون مطابق با تعرفه مربوطه، تا تعیین تکلیف قانونی از سوی مراجع ذیصلاح، اقدام نمایند.

تبصره ١ـ در صورت عدم جلوگیری از ساخت و سازهای غیرمجاز و یا عدم تعیین تکلیف قانونی مستحدثات غیرمجاز طی سه سال از  تاریخ ابلاغ این قانون، حسب مورد با دستگاه مسئول در امر ساخت و سازهای غیرمجاز مطابق با ماده (٣) قانون حفظ کاربری اراضی زراعی و باغ‌ها مصوب ٣١/٣/١٣٧۴ و اصلاحات بعدی آن رفتار می‌شود.

تبصره ٢ـ تأمین موقت خدمات موضوع این ماده با اخذ بهای حق انشعاب و اخذ تعهد رسمی که این امر حقی برای مشترکین ایجاب نمی‌کند، صورت خواهد پذیرفت، در صورت قلع و قمع مستحدثات، مبالغ دریافتی حق انشعاب مسترد می‌شود.
ماده ۵ ـ رسیدگی به دعاوی موضوع این قانون در صلاحیت محاکم عمومی دادگستری است.

ماده ۶ ـ از تاریخ تصویب این قانون ماده (۶۶٠) قانون مجازات اسلامی(کتاب پنجم ـ تعزیرات و مجازات‌های بازدارنده) مصوب ٢/٣/١٣٧۵ و اصلاحات بعدی آن نسخ می‌گردد.

ماده ٧ـ آیین‌نامه اجرایی این قانون توسط وزارتخانه‌های نیرو، نفت و ارتباطات و فناوری اطلاعات و سازمان برنامه و بودجه کشور و با همکاری وزارت کشور تهیه می‌شود و به تصویب هیأت وزیران می‌رسد.

قانون فوق مشتمل بر هفت ماده و چهار تبصره در جلسه علنی روز چهارشنبه مورخ دهم خرداد ماه یک‌هزار و سیصد و نود و شش مجلس شورای اسلامی تصویب شد و در ٣١/٣/١٣٩۶ به تأیید شورای نگهبان رسید.

[4]  Grid Dip Meter  نوعی مولد فرکانس‌های بالا که از طریق نمایش نقطه‌ی بیشینه‌ی جذب انرژی، توسط مدارهای زیر آزمایش، برای تعیین فرکانس تشدید مدارهای رادیویی و آنتن‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

[5]    NFC = Near-Field Communication 

[6]    Chip  

Distortion Density    [7]

[8]    Modulation Rate  

Phase Deviation    [9]

Directional Antenna  [10]

Yagi Antenna  [11]

HB9CV  [12]  یا آنتن سوییسی به دسته‌ی آنتن‌های با بارگذاری کامل تعلق دارد. دارای دو المان و دو دایپل با طول‌های نابرابر است. از این نوع آنتن که توسط رادیوآماتور «رودلف باوم‌گارتنر» اختراع شد، در امواج مافوق کوتاه در محدوده‌ی فرکانس‌های یو.اچ.اف. و به ویژه در ساخت تجهیزات قابل حمل جهت‌یابی رادیویی استفاده می‌شود و در علومی مانند جانورشناسی به همراه فرستنده‌های مربوطه برای پیداکردن موقعیت حیوانات وحشی به کار می‌رود.

Ferrite Antenna  [13]

Fox hunt  [14]

.

.

www.etesalkootah.ir ||   2018-11-02© 

2015 www.etesalkootah.ir  © All rights reserved.

تمامی حقوق برای www.etesalkootah.ir محفوظ است. بیان شفاهی بخش یا تمامی یک مطلب از www.etesalkootah.ir در رادیو،  تلویزیون و رسانه های مشابه آن با ذکر واضح "اتصال کوتاه دات آی آر" بعنوان منبع مجاز است. هر گونه  استفاده  کتبی از بخش یا تمامی هر یک از مطالب www.etesalkootah.ir در سایت های اینترنتی در صورت قرار دادن لینک مستقیم و قابل "کلیک" به آن مطلب در www.etesalkootah.ir مجاز بوده و در رسانه های چاپی نیز در صورت چاپ واضح "www.etesalkootah.ir" بعنوان منبع مجاز است.

.