ממסר רדיו

איור המדגים ממסר רדיו

מערכת ממסר רדיו היא אמצעי שתפקידו לקלוט אות רדיו בנקודה מסוימת, להגביר אותו ולהפיץ אותו לנקודה אחרת, נקודות אחרות או לאזור אחר.

לצורך כך מתבצעים שלושה שלבים:

• קליטה: בכל תחנת ממסר ישנו לפחות רכיב קולט אחד.
• עיבוד: שלב זה אופציונלי, והוא עשוי לכלול שחזור של האות, תיקון שגיאות, והמרה של האות לפורמט אחר.
• שידור: בכל תחנה ישנו משדר מטיפוס כלשהו. בשלב זה גם מתבצעת באופן טבעי הגברה של האות, מכיוון שבדרך כלל האות המגיע לתחנה חלש מזה שבאפשרותה לשדר.

רכיב שכל תפקידו הוא לבצע את שלב העיבוד, כגון מודם, לא נחשב לממסר, אם כי הוא עשוי להיות חלק מתחנת הממסר.

המונח "תחנת ממסר" איננו מתייחס דווקא לתחנה המבצעת ממסר רדיו, אך השימוש המקובל במילה מתייחס דווקא לממסר כזה. זאת כיוון שהסיבה העיקרית לשימוש בממסר היא הדעיכה של האות בתווך, מה שבולט במיוחד באות אלקטרומגנטי עליו משפיעים (בנוסף לבליעה באוויר) גם עצמים בדרך והעובדה שהוא מתפשט על פני כדור ולכן נחלש ביחס הפוך לריבוע המרחק. זאת לעומת אות הנע בתווך קווי, שמושפע באופן כמעט בלעדי ממידת הבליעה של התווך ולכן דועך באופן לינארי.

סוגי ממסרים

דרך מקובלת להבדיל בין סוגי הממסרים השונים היא על פי תווך הקליטה והשידור:

• F1-F2 - האות המקורי נקלט בתחנת הממסר כאות רדיו בתדר כלשהו (F1), ומשודר מהתחנה בתדר אחר.
• F1-F1 - האות המקורי נקלט בתחנה ומשודר ממנה באותו תדר.
• קוי-F1 - האות המקורי מתקבל בתחנת הממסר דרך קו תקשורת, והממסר מפיץ את השידור הלאה כשידור אלחוטי, וכן לכיוון ההפוך - קליטה של תשדורת אלחוטית והמרתה למידע העובר בתווך קווי.
• קוי-קוי - האות נקלט ומשודר בתווך קווי. זהו ממסר שאיננו ממסר רדיו כלל. משחזר הוא דוגמה לרכיב כזה.

כמו כן ניתן להבדיל בין נוהלי עבודה שונים של ממסר:

• חד כיווני - כאשר התחנה קולטת אך ורק מצד אחד ומשדרת אך ורק לצד השני (או לאזור השני).
• דו כיווני - התחנה משדרת לשני הצדדים וקולטת משני הצדדים.
• חצי-דופלקס - תחנה שמשדרת רק לאחר שהפסיקה לקלוט (ע"פ רוב בשיטת F1-F1 זאת תהיה שיטת הפעולה, על מנת למנוע תפיסת ממסר).
• דופלקס מלא - כאשר השידור והקליטה הם בו-זמניים (או תוך שימוש בחלוקת זמן, שמדמה בו-זמניות).

דרך שלישית לחלק את סוגי הממסרים היא על פי מספר המקורות והיעדים:

• נקודה לנקודה (P2P) - ממסר שמעביר אות בין שתי נקודות ספציפיות. ממסר כזה יכול להיות קוי-קוי אך לא בהכרח. למשל ממסר שמקבל אות דרך עורק רדיו ומשדר אותו דרך עורק רדיו אחר.
• נקודה למספר נקודות (P2MP) - ממסר בין מספר מקומות מוגדרים לנקודה מרכזית.
• נקודה לאזור - ממסר ששמעביר אות בין נקודה מסוימת לאזור כללי (לפחות צד אחד יהיה בשידור רדיו).
• ממסר רדיו בין שני אזורים.

שימושים

שימושים אזרחיים

• לוויין תקשורת הוא בעצם תחנת ממסר רדיו השוהה בחלל.
• בתקשורת סלולרית נעשה שימוש בכמה סוגי ממסרים.
• בתקשורת מחשבים: נקודת גישה ומגדילי טווח.
• הפצת שידורים ממרכז שידור (לדוגמה, הפצת שידורי קול ישראל והערוץ הראשון מהאולפנים בירושלים לכל הארץ). שיטה זו גם מסייעת לתחנות רדיו פיראטי מכיוון שהיא מקשה על אוכפי החוק (מטעם משרד התקשורת או המשטרה) לאתר את מקור השידורים.
• העברת אותות ומידע בין מרכזים שונים של מערכת לתקשורת נתונים.

שימושים צבאיים

בנוסף לשימושים מקבילים לשימושים האזרחיים, השימוש בממסרי רדיו נפוץ בצבאות בעולם בעיקר בשל החיוניות של קשר רדיו טקטי ללחימה ולשליטה בשדה הקרב.

מערכת ממסר מטיפוס F1-F1 משמשות להתגברות על בעיות של טווח שידור, מחסומים (כגון הרים), וכן להתגברות על חסימה אלקטרונית עוינת: תחנת ממסר שתהיה קרובה אל כוח עליו מתבצעת חסימה שכזו עשויה לאפשר תקשורת עם הכוח. לשימוש בתחנת ממסר רדיו בלחימה יש גם חיסרון: כאשר מתבצעת חסימה אלקטרונית באזור התחנה בתחום הקליטה שלה, התחנה מפיצה את החסימה הלאה ובכך עוזרת לאויב. מה שהופך שימוש באמצעים שונים להימנעות מחסימות לחיוניים.

מערכת ממסר מטיפוס "קווי-F1" משמשות למטרות דומות, בשני הבדלים עיקריים: הן על פי רוב אמינות יותר, והן נייחות, ולכן משמשות בעיקר מפקדות מרחביות. בצה"ל אמצעי הנעזר בממסר כזה נקרא ש"ט. מערכת כזאת כוללת על פי רוב אמצעי קלט-פלט, הנמצא בחמ"ל, ממיר את האותות (על פי רוב דיבור ושמע) לאותות חשמליים ומעביר אותם דרך תווך קווי (או עורקי תקשורת) אל תחנה הממוקמת באזור בעל כיסוי רדיו אפקטיבי. שם מומר האות לגלי רדיו ומשודר החוצה. המסלול ההפוך זהה.

בנוסף לאמור לעיל, שימוש בממסרי רדיו מקשה על האויב לבצע איכון שידורים לצורך פגיעה בכוחות לוחמים או במפקדות.

תפיסת ממסר

בתחנה מטיפוס F1-F2, כאשר השידור נעשה בתדר קרוב מספיק (או כאשר הרמוניה כלשהי של תדר השידור קרובה מספיק) לתדר הקליטה של התחנה, ועוצמת האות חזקה יותר מעוצמת האות המגיע מתחנת המקור, תתרחש תפיסת ממסר (שהיא סוג של משוב חיובי): האות שיצא מהתחנה ייקלט בה שוב, וישודר שוב, וחוזר חלילה. כתוצאה מכך התחנה לא תבצע יותר ממסר אלא חסימה אלקטרונית. התופעה דומה (ולמעשה זהה מרוב הבחינות) לתופעה המתרחשת כאשר מקרבים מיקרופון אל המגבר אליו הוא מחובר, מה שגורם לצפצוף חזק וצורם.
ישנן מספר דרכים להימנע מתפיסת ממסר:

• שידור בחצי דופלקס, או בחלוקת זמן, כך שכאשר המשדר פועל המקלט כבוי, ולהפך.
• שידור בתדרים רחוקים מתדרי הקליטה. במקרה זה יש לוודא שתדר הקליטה לא יהיה קרוב מדי לכפולה כלשהי של תדר השידור על מנת למנוע מההרמוניות של הגל לגרום לתפיסת ממסר. המרחק הדרוש נקבע ממספר פרמטרים: רוחב הפס של האות המשודר והספקו, רוחב הפס של המקלט ומידת הרגישות שלו.
• שידור וקליטה כיווניים על ידי שימוש באנטנות כיווניות כאשר הדבר אפשרי. דבר זה יקטין את הסבירות להתרחשות התופעה אך לא ימנע אותה לחלוטין כיוון שגם אנטנה כיוונית למעשה משדרת בכל הכיוונים, אם כי בהספק נמוך. תנאי הסביבה עשויים להשפיע על מידת האפקטיביות של השיטה הזאת כתוצאה מהחזרות של האות המשודר מעצמים בסביבה.
• קיימים רכיבים אלקטרוניים המסוגלים לזהות תפיסת ממסר ולבצע פעולות שיעזרו למנוע אותה, או לכבות את המשדר כך שלא תתבצע חסימה.