[عادل الثبيتي]

بقلم اللواء الركن : صلاح الدين كامل مشرف

عسكري يستخدم الحاسب الآلي
قد يبدو للقارئ عنوان المقال غريبا ومثيرا ولكن هذه هي الحقيقة لأن التداخلات المتعمدة تسبب أضطرابا في أداء الأجهزة الألكترونية التى تزايد أستخدامها في مجالات متعددة كالاتصالات ونقل المعلومات والحاسبات الألكترونية وأنظمة القيادة والسيطرة الآلية وأجهزة إدارة النيران بمختلف أنواع المستشعرات المستخدمة بالقوات البحرية والجوية والدفاع الجوي وأجهزة التحكم وأجهزة الملاحة والهبوط والإقلاع في الطائرات والصواريخ وأجهزة الإنذار والمراقبة الاستراتيجية وغيرها من الأنظمة الألكترونية.
ويمكن توليد هذه الموجات الكهرومغناطيسية التي تنبعث في صورة إشعاع كهرومغناطيسي وبثها لإتلاف أو إعاقة الأنظمة الألكترونية وإحداث حالة من الفوضى في التحكم والسيطرة على معظم الأسلحة والأجهزة والمعدات العسكرية والمدنية، لذلك أطلق العسكريون على هذه التداخلات المتعمد" الإرهاب بالموجات الكهرومغناطيسية".
ودعني أيها القارئ والزميل نغوص معاً لنتعرف على هذا النوع الغريب والمثير في عالمنا الذي يطالعنا في كل يوم بالجديد والحديث.
وبداية يجب أن نعلم الآتي :
تتوقف نوعية ودرجة كفاءة الطرق المستخدمة للحد من التداخلات الكهرومغناطيسية على نوعية النظام الكهربي أو الألكتروني المعني ونوعية البيئة الكهرومغناطيسية المحيطة به، حيث يجب الأخذ في الاعتبار، عند حماية أى نظام من التداخلات العديد من العوامل مثل تردد الإشارات المستخدمة وأقل مستوى مستخدم للإشارات وكونها إشارات رقمية وتناظرية وطرق معالجة الإشارات لإقلال أثر التداخلات وتصحيح الأخطاء ودرجة حساسية المكونات الإلكترونية للإشارات عالية المستوى.
بالإضافة الى ذلك يلزم معرفة مواصفات ومستويات التداخلات التوصيلية والإشعاعية بصورها الكهربية والمغناطيسية والكهرومغناطيسية الموجودة في الوسط الذي سيعمل به الجهاز لتحديد نوعية ودرجة صرامة الطرق المطلوبة لحماية الجهاز.
وعلى الجانب الآخر عندما يكون الجهاز المعني هو الباعث لإشارات التداخل يلزم معرفة مواصفات إشارات التداخلات المنبعثة من الجهاز ودرجة شدتها ونوعية الأجهزة المعرضة في بيئة عمل الجهاز لهذه التداخلات التوصيلية أو التداخلات الإشعاعية حتى يمكن تحديد الإجراءات المطلوبة لإقلال الانبعاث من الجهاز. وفي كثير من الأحوال يوجد داخل نفس النظام الألكتروني أو الكهربيّ أنظمة جزئية أو دوائر كهربية باعثة للتداخلات وأنظمة جزئية أو دوائر كهربية حساسة للتداخلات وبالتالي يجب معالجة كل من مشكلتي الحد من الانبعاث والحماية من التداخلات داخل نفس النظام.


التداخلات الكهرومغناطيسية المتعمدة


تأخذ التداخلات المتعمدة عدة صور، منها: استخدام الانفجارات الذرية على ارتفاع عالٍ لتوليد نبضة كهرومغناطيسية عالية القدرة تلاف المكونات الألكترونية الحساسة أما بشكل مباشر من خلال مجالات النبضة الناتجة أو بسبب التيارات الكهربية العالية الشدة التى تتولد عنها في خطوط القدرة أو خطوط اتصالات الأجهزة أو من خلال هوائيات، كما يمكن استخدام موجات كهرومغناطيسية ذات شدة عالية بغرض الشوشرة على الأجهزة الألكترونية أو استخدام موجات ذات مستوى أعلى بكثير لتدمير المكونات الحساسة في هذه الأجهزة أو استخدام أجهزة حساسة للتنصت على الانبعاثات الكهرومغناطيسية المنطلقة منها .


1- النبضة الكهرومغناطيسية الذرية :


قد تبين أن النبضة الكهرومغناطيسية الذرية لها القدرة على إتلاف النبائط الحساسة بالأجهزة والمعدات الألكترونية بفعل قدرتها العالية جدا. وبرغم قصر زمن النبضة الا أن محتوى الطاقة بها يكفي لإتلاف النبائط بفعل أثرها الحراري ونتيجة لإمكانية استخدام هذا النوع على المستوى الاستراتيجي ذي التأثير الواسع على مساحة شاسعة من الأرض.
وتولد النبضة الكهرومغناطيسية الذرية تيارات عالية الشدة على خطوط توصيل القدرة وخطوط اتصالات الأجهزة وهوائياتها. ويمكن لهذه التيارات أن تصل الى عدة آلاف من الأمبير على الخطوط الطويلة حيث تتوقف شدة التيار على طول خط التوصيل وكونة مرفوعا عن الأرض أو مدفونا بها وكون التيارات المتولدة فيه ناشئة من النبضة المبكرة أو المتوسطة أو المتأخرة زمنيا، وكذا يختلف التيار الناشئ في الهوائيات الرأسية عن الهوائيات الأفقية كما يختلف شكل النبضة الناشئة في كل الأحوال السابقة


2- الشوشرة:


يتم بث الشوشرة عن بعد باستخدام أجهزة إرسال ذات قدرة عالية وهوائيات ذات توجيه عالٍ على الهدف المراد إعاقته. ويسبق إرسال الشوشرة تحديد وقياس الترددات التى يعمل عليها الهدف المراد إعاقته، كما يلزم معرفة أسلوب معالجة الإشارة ونقله للمعلومات لتحديد أنسب طريقة لإعاقته.
وقد تصل الشوشرة بإشعاع أو حقن إشارات التداخل مباشرة الى الأجهزة الألكترونية المراد إعاقتها من خلال هوائياتها أو من خلال خطوط الإرسال أو الاستقبال أو خطوط تغذية القدرة لها.
وتستخدم هذه الطرق في الإعاقة التقليدية في الحرب الألكترونية ضد أجهزة الرادار وأجهزة الاتصالات.
وتأخذ الشوشرة إحدى صورتين: إما شوشرة ذات مستوى أعلى من مستوى الاشارة المستقبلة في هذه الأجهزة بحيث يفشل الجهاز في التقاط المعلومات المطلوبة، أو شوشرة ذكية بإرسال معلومات مضللة كما هو الحال في أجهزة الرادار والحاسبات التى تعمل بالنبضات.
لتجنب دخول الشوشرة من هوائيات الاستقبال يتم استخدام هوائيات ذات حزمة إشعاع ضيقة في الاتجاه الرئيسي وذات التقاط ضعيف للإشعاع من أي اتجاه جانبي آخر أو استخدام هوائيات متكيفة تمنع الالتقاط من اتجاه منبع الشوشرة، كما يمكن استخدام طريق الوثب في التردد حيث يتم تغيير التردد بسرعة عالية تعرقل مصدر الشوشرة من متابعة التغير في التردد فيعجز عن الشوشرة.
وتستخدم طريقة الطيف الموسع Spread Spectrum للتغلب على الشوشرة واسعة الحيز الترددي حيث ترسل المعلومات في صورة رقمية ويمثل كل رقم بشفرة رقمية طويلة يمكن استخلاصها حتى لو كان مستوى الشوشرة أعلى بكثير من مستوى الإشارة، كما تستخدم الألياف الضوئية بدلا من خطوط التراسل النحاسية لتجنب التداخل على الخطوط.


3- استخدام الموجات الكهرومغناطيسية


لإتلاف المكونات الألكترونية الحساسة :
بدأ الاتجاه جديا مع بداية القرن الحادي والعشرين لتصميم أسلحة كهرومغناطيسية على المستوى التكتيكي في صورة مولدات نبضية ذات قدرة عالية وتحوي طيفا تردديا واسعا يصل الى آلاف الميجاهرتز ومجهزة بهوائيات لتشع النبضات في اتجاة الهدف. وتجري التجارب حاليا لأستخدام الموجات الكهرومغناطيسية ذات القدرة العالية في تسخين طبقة الأيونوسفير الجوية لإعاقة الاتصالات اللاسلكية التى تستخدم هذه الطبقة أو تمر من خلالها مثل موجات حيز التردد العالي.
ويتم حماية الأجهزة الألكترونية من الموجات الكهرومغناطيسية عالية القدرة باستخدام الحوائل الكهرومغناطيسية المتعددة لتوصيل الكابلات بالصورة الصحيحة، لمنع تخلل الموجات الكهرومغناطيسية من خلالها الى الجهاز، مع أستخدام كوابح النبضات والمرشحات الترددية لمنع دخول النبضة من خطوط التراسل وخطوط القدرة.


4- التنصت الكهرومغناطيسي :


يتم استخدام أجهزة حساسة لالتقاط الانبعاثات الضعيفة جدا المنطلقة من الأجهزة الألكترونية مثل الحاسبات الألكترونية، سواء الانبعاثات المشعة على شكل موجات كهرومغناطيسية من على شاشة الحاسب أو المرسلة على خطوط التراسل أو خطوط القدرةويتم استخدام هذا النوع للتنصت على مراكز العمليات الاستراتيجية وأحيانا لمعرفة الأسرار الصناعية .
ويمكن استخدام طرق الحجب والتأريض والتوصيلات الجيدة لخطوط التراسل والقوى مع استخدام المرشحات الترددية وذلك لمنع الإشعاع والانبعاث التوصيلي.
طرق الحد من التداخلات الكهرومغناطيسية الإشعاعية
تتأثر الدوائر الألكترونية بالتداخلات الكهرومغناطيسية الإشعاعية، إما من خلال المجالات الكهرومغناطيسية الموجودة حول الدوائر الألكترونية، أو من المجالات الموجودة بجوار الكابلات وخطوط التوصيل الموصلة بالدائرة الألكترونية.
1- التأريض وتوصيلات الكابلات:ينقسم التأريض الى نوعين :
- أولهما تأريض الأمان وهو ما يطلق عليةSafety Earthing الذي يهدف الى توصيل الغلاف المعدني للجهاز من خلال قطب مدقوق بالأرض حتى لايكتسب الغلاف جهدا عاليا في حالة حدوث قفلة من سلك عليه وكذا منع حدوث انتقال جزئي لجهد القدرة الى الغلاف من خلال أي مكثفات بينهما. ويجب أن تكون وصلة الأرض قادرة على تحمل التيارات العالية الناتجة من القفلات أو من الصواعق.
- النوع الثاني هو التأريض المشترك المرجعي وهو مايطلق عليه Common Ground الذي يمثل جهدا مشتركا ترجع الية الجهود المختلفة بالدوائر الجزئية للنظام الكهربي ويجب مراعاة عدة اعتبارات حتى يحقق التأريض المشترك المرجعي الغرض منه دون أن يؤدي الى حدوث تداخلات كهرومغناطيسية وله عدة أنواع وهي التأريض العائم وتأريض النقطة الواحدة Single Point وتأريض متعدد النقط Multi-Point وينتج التقارب بين خطوط التراسل عن حاصل جمع التقارن الكهربي السعوي Capactive
والمغناطيسي الحثيInductive في حالة الترددات المنخفضة حيث طول الخط أقل من الطول الموجى أما في حالة الترددات الأعلى فتعامل مسألة التقارن كتقارن بين خطوط متوازية ذات عناصر كهربية موزعة Distributed .


2- الحوائل الكهرومغناطيسية:


تعتمد فكرة الحجب الكهرومغناطيسي على استخدام حائل معدني، أو معدني مغناطيسي، ليقلل تخلل الموجات المشعة الى المنطقة المطلوب حمايتها أو يقلل خروج الموجات من المنطقة التى تحوي مصادر تداخل مشعة. ولايحد من أداء الحائل الا بوجود فتحات به أو دخول أسلاك من خلال فتحاته. ويختلف أثر الحائل بالنسبة للمجالات الكهربية عن أثره بالنسبة للمجالات المغناطيسية في الترددات المنخفضة. أما في الترددات العالية فيتفق أثره لكل من المجالات الكهربية والمغناطيسي.ة وتقاس فاعلية الحجب بقيمة النسبة بين المجال الساقط والمجال المتخلل، معبرا عنها بالديسيبل. وليس بالضروري أن يكون الحائل مغلقا.
طرق الحد من التداخلات الكهرومغناطيسية التوصيلية
تتأثر الدوائر الألكترونية بالتداخلات التوصيلية التى تصل إليها من خلال كابلات القدرة الداخلة لأجهزتها الألكترونية أو الكهربية أو من خلال خطوط دخل وخرج الإشارات. ويتم استخدام صور مختلفة من المرشحات للحد من هذه التداخلات، كما يتم أستخدام كوابح الاضطرابات المفاجئة بأنواعها المختلفة للحد من التداخلات النبضية والاضطرابات المفاجئة عالية المستوى في التيار أو الفلطية.


1- مرشحات التداخلات :


تستخدم المرشحات لغرضين :- الأول لمنع تولد التداخلات الإشعاعية أو التوصيلية من مصادرها حتى لاتؤثر على دوائر أخرى ومن مصادر التداخلات التيارات التوافقية الناشئة من بعض منابع القدرة التى تعمل بتقطيع التيار أو نبضات التيار الناتجة من ساعة الحاسب أو المارة على خطوط نقل معلوماته للطابعات والتيارات والمصاحبة بشرارات التفريغ الكهربي التى تنشأ عند فصل حمل حتى بمفتاح كهربي والناتجة من مرسلات أجهزة الرادار وتفريغ الصواعق والتغيرات العارضة المصاحبة لوسائل النقل المكهربة.
- والغرض الثاني: لمنع تيارات التداخل التوصيلية من الدخول الى دائرة ما حتى لاتؤثر على أدائها سواء كان مصدرها من أجهزة موصلة على الخط أو ملتقطة من موجات تداخل إشعاعية أو الوصول على الخطوط المتصلة بالهوائيات أو على الخطوط لمدخل أو خرج الإشارات.
وعادة ما يأخذ ترشيح التداخلات في الترددات العالية صورة مباشرة لأنصاف خطوط التراسل المحورية في الترددات العالية بجودة حجبها الكهرومغناطيسي عندما يكون الحائل صلداً. أما اذا كان مضفرا فإن إشارات التداخل يمكن أن تتخلل الحائل بدرجة أكبر، وعادة مايكون الحيز الترددي النسبي للإشارات في الترددات العالية محدودا مما يجعل ترشيح الترددات يعتمد على استخدام مرشحات نطاق إمرار، يتوقف نوعها على التردد المستخدم مثلا باستخدام دوائر مكونة من مكثفات ومحاثات أو بلورات رنينية في ترددات الموجات الميكروويفية .
ويعتبر موضوع ترشيح الإشارة ذات الترددات المنخفضة موضوعا رئيسيا من موضوعات التوافق الكهرومغناطيسي، نظرا لوجود تأثيرات وحالات متعددة عند استخدام مرشحات ذات نطاق إمرار منخفض عند هذه الترددات ويتكون المرشح عادة إما من مكثف على التوازي لقصر الترددات العالية أو من محاثّ على التوالي لإيجاد معاوقة عالية تمنع الترددات العالية من المرور في الدائرة أو من خليط منهما للحصول على أداء أفضل وتوصل من أطراف دخلها أو خرجها على خطوط ذات معاوقات تتغير بصورة كبيرة في الحيز الترددي الواسع للتداخلات.
ويجب أن تعتمد بصورة كبيرة على امتصاص القدرة الموجودة في إشارات التداخلات وليس لمنعها فقط من الوصول للدائرة بطريقة الانعكاس من مدخل المرشح، الأمر الذي يحتاج الى تعديلات ملموسة عند تطبيق النظريات التقليدية للمرشحات عندما تستخدم لمنع التداخلات.
ومن صور مرشحات إمرار الترددات المنخفضة:
- مرشح المكثف- المقاومة.
- مرشح المحاث- المقاومة .
- مرشحات المكثف - المحاث - المقاومة ومرشحات منابع القدرة.
- مرشحات خطوط البيانات والترددات العالية.

2- كوابح الاضطرابات المفاجئة في الفلطية أو التيار:عند تعرض دائرة كهربية لنبضات تيار توصيلي عالية المستوى فإن المكونات الحساسة في الدائرة تتعرض للتلف بفعل التأثير الحراري لتيار النبضة حيث تتركز طاقتها في فترة زمنية قصيرة جداً.
ويمكن أن تؤدي النبضة الى الإخلال المؤقت بوظيفة الدائرة ولذلك تستخدم كوابح النبضات الكهربية على الخطوط الداخلة الى الدوائر لخفض مستواها الى الحد الذي لاتضر بالدائرة، مع استخدام الطرق الأخرى مثل الحوائل الكهرومغناطيسية التى تستخدم لمنع أو تقليل وصول النبضات الى الدوائر الكهربية .
وتنقسم نبائط الحماية من النبضات الى:
- نبائط خطية كالمرشحات الترددية.
- نبائط غير خطية مثل مقوم زنير وعنصر الفاريستور وصمامات التفريغ الغازي...
وتستخدم المرشحات الترددية لتوهية الترددات العالية في النبضة مما يترتب على إبطاء معدل تزايد النبضة وبالتالي إقلال شدتها. وعادة لايعتمد على المرشحات بصفة أساسية ولكنها تستعمل كعنصر ثانوي يلي العنصر الابتدائي لكبح النبضة.
وتوصل النبائط غير الخطية على التوازي بين خطي مدخل الدائرة الكهربية ولاتؤثر هذه النبائط على أداء الدائرة في حالة عدم وجود النبضة نتيجة لمعاوقتها العالية، ولكن عند وجود النبضة فإن معاوقة النبطية تنخفض بدرجة ملموسة مصحوبة بمرور تيار عالٍ بها الأمر، الذي يؤدي الى انخفاض الجهد على النبطية وبالتالي على الدائرة المطلوب حمايتها.

[GLOW="FF0000"]مجلة الحـــــــــــــــرس الوطـــــــــــــــــــني[/GLOW]

[ناصر اللحياني]

شكرا لك

وجزيت خيرا

[خلف الجميلي]

بارك الله فيك

[kingstars18]

[GRADE="00008B FF6347 008000 4B0082"]شكرا لك ...بارك الله فيك[/GRADE]

[عادل الثبيتي]

[GLOW="663399"]يعطيكم العافيه وبارك الله فيكم وشـــكراً على مروركم الكريم ،،،[/GLOW]

[غموض الفيزياء]

شكرا على طرح هذه المعلومات , فأنا بحاجة إليها في بحثي ...