Điện tử viễn thông truyen song khotailieu
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.4 MB, 47 trang )
CÁC VẤN ĐỀ CHUNG CỦA TRUYỀN SÓNG
Sky wave
Điện ly
(60 - 720 km)
Space wave
Ground wave
Earth
Bình lưu
(12 - 60 km)
Đối lưu
(0 - 12 km)
CÁC VẤN ĐỀ CHUNG CỦA TRUYỀN SÓNG
CÁC VẤN ĐỀ CHUNG CỦA TRUYỀN SÓNG
Tên băng sóng
Ký hiệu Tần số
T/s vô cùng thấp
ULF
< 300 Hz
T/s cực thấp
ELF
300 Hz - 3 kHz
T/s rất thấp
VLF
3 kHz - 30 kHz
T/s thấp (sóng dài)
LF
30 kHz - 300 kHz
T/s trung bình (sóng trung) MF
300 kHz - 3 MHz
Sóng đất/Sóng trời
(Ground/Skywave)
T/s cao (sóng ngắn)
HF
3 MHz - 30 MHz
Sóng trời (Sky wave)
T/s rất cao (sóng mét)
VHF
30 MHz - 300 MHz
T/s cực cao (sóng dm)
UHF
300 MHz - 3 GHz
T/s siêu cao (sóng cm)
SHF
3 GHz - 30 GHz
T/s vô cùng cao (sóng mm) EHF
30 GHz - 300 GHz
Tremendously high
(sóng dưới mm)
300 GHz 3000GHz
THF
Phương thức
Sóng đất (Ground
wave)
Sóng không gian
(Space wave)
Phân cực sóng
Phân cực sóng: thể hiện phương của véc tơ cường
độ điện trường dọc theo phương truyền sóng hay
xét sự thay đổi phương hướng của véc tơ cường độ
điện trường theo thời gian
𝐸2 = 𝐸𝑜2 cos(𝜔𝑡 + 𝜑2 )
E
𝐸1 = 𝐸𝑜1 cos(𝜔𝑡 + 𝜑1 )
Phân cực sóng
𝜑2 − 𝜑1 = ±𝑘𝜋
2𝑘 + 1 𝜋
𝜑2 − 𝜑1 =
2
𝐸𝑜1 = 𝐸𝑜2
Phân cực sóng
Direction of Propagation
Direction of Propagation
Vertically polarized omnidirectional
dipole antenna
Horizontally polarized directional
yagi antenna
SÓNG ĐẤT
Nguyên lý
+Bề mặt trái đất là môi trường dẫn khép kín đường sức điện
trường
+Nguồn bức xạ nằm thẳng đứng trên mặt đất, sóng điện từ
truyền lan dọc theo mặt đất đến điểm thu
Đặc điểm
+Năng lượng sóng bị hấp thụ ít đối với tần số thấp, đặc biệt với
mặt đất ẩm, mặt biển (độ dẫn lớn)
+Khả năng nhiễu xạ mạnh, cho phép truyền lan qua các vật
chắn
+Sử dụng cho băng sóng dài và trung với phân cực đứng
SÓNG KHÔNG GIAN
Nguyên lý
+Anten đặt cao trên mặt đất ít nhất vài bước sóng
+Sóng điện từ đến điểm thu theo 2 cách
-Sóng trực tiếp: Đi thẳng từ điểm phát đến điểm thu
-Sóng phản xạ: Đến điểm thu sau khi phản xạ trên mặt đất
(thỏa mãn ĐL PX)
Đặc điểm
+Chịu ảnh hưởng nhiều của điều kiện môi trường
+Phù hợp cho băng sóng cực ngắn, là phương thức
truyền sóng chính trong thông tin vô tuyến
SÓNG TRỜI (SÓNG PHẢN XẠ ĐIỆN LY)
Nguyên lý
+Lợi dụng đặc tính phản xạ sóng của tầng điện ly với các
băng sóng ngắn
+Sóng điện từ phản xạ sẽ quay trở về trái đất
Đặc điểm
+Không ổn định do sự thay đổi điều kiện phản xạ của
tầng điện ly
CƯỜNG ĐỘ TRƯỜNG
Giả thiết
+ Nguồn bức xạ vô hướng trong không gian tự do, công
suất bức xạ P1 (W) đặt tại điểm T
+ Xét trường tại R cách T một khoảng r (m)
+ Nguồn bức xạ sẽ bức xạ
vô số mặt sóng cầu liên tiếp
có tâm tại T
+ Xét mặt cầu đi qua R có
bán kính là r. Thông lượng
năng lượng (mật độ công
suất) tại mặt cầu:
CƯỜNG ĐỘ TRƯỜNG
Theo lý thuyết trường điện từ:
Trong đó:
Eh, Hh: Cường độ điện trường, từ trường hiệu dụng
Z0: Trở kháng sóng trong không gian tự do
Cường độ trường tại điểm thu:
CƯỜNG ĐỘ TRƯỜNG
Sử dụng anten có hướng
+ Tập trung năng lượng giúp tăng công suất tại điểm
thu,hệ số định hướng D1
𝑇ℎ𝑎𝑦𝑠ố𝐸𝑜 =
245. 𝑃𝑇(𝑘𝑊) .𝐷𝑇
𝑟(𝑘𝑚)
(mV/m)
+ Công suất nhận được trên anten thu: P2=S2. Ah
Trong đó Ah: Diện tích hiệu dụng của anten thu
TỔN HAO TRUYỀN SÓNG
+ Xác định bằng tỷ số giữa công suất bức xạ của
máy phát với công suất anten thu nhận được
L=P1/P2
+ Tổn hao không gian tự do:
HỆ SỐ SUY HAO
+ Môi trường truyền sóng thực tế có nhiều yếu tố ảnh
hưởng tới công suất thu. Sử dụng hệ số suy hao F
+ Trong môi trường thực:
TRUYỀN LAN SÓNG CỰC NGẮN
Đặc điểm:
+ Sóng có tần số 30 MHz đến 300GHz (VHF – EHF)
+ Tần số cao nên không thể phản xạ trong tầng điện
ly
+ Bước sóng ngắn nên khả năng nhiễu xạ kém, bị
hấp thụ mạnh bởi mặt đất
+ Phương thức truyền phù hợp nhất: truyền sóng
trong không gian
- Tán xạ tầng đối lưu
- Siêu khúc xạ tầng đối lưu
- Truyền sóng tầm nhìn thẳng - LOS
TÁN XẠ TẦNG ĐỐI LƯU
+ Xuất hiện khi tia sóng gặp vùng không đồng nhất
+ Sóng sẽ khuếch tán theo mọi hướng truyền sóng
tới điểm thu
+ Không ổn định
SIÊU KHÚC XẠ
+ Tia sóng có bán kính cong lớn hơn độ cong trái đất
nên quay trở lại mặt đất truyền sóng đến điểm thu
sau nhiều lần phản xạ trên mặt đất
+ Không ổn định
TRUYỀN SÓNG TẦM NHÌN THẲNG - LOS
+ Hai anten thu và phát được đặt cao để tránh bị che
chắn bởi các vật cản trên đường truyền và độ cong
của trái đất
+ Ít phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên nên được sử
dụng phổ biến
LOS TRONG ĐIỀU KIỆN LÝ TƯỞNG
+ Mặt đất là bằng phẳng, không có vật cản
+ Khí quyển đồng nhất và không hấp thụ
+ Anten đặt cao so với mặt đất (vài lần bước sóng)
CƯỜNG ĐỘ TRƯỜNG
Tổng hợp cường độ trường hai sóng giao thoa:
𝐸𝑅 = 𝐸1 + 𝐸2
Cường độ trường do tia trực tiếp:
𝐸1 =
245. 𝑃𝑇(𝑘𝑊) .𝐷𝑇1
𝑟1(𝑘𝑚)
. 𝑒 𝑗𝜔𝑡
(mV/m)
Cường độ trường do tia phản xạ:
𝐸2 = 𝑅
245. 𝑃𝑇(𝑘𝑊) .𝐷𝑇2
𝑟2(𝑘𝑚)
. 𝑒 𝑗(𝜔𝑡−𝑘∆𝑟)
(mV/m)
Trong đó:
∆r = r1-r2
DT1, DT2: hệ số định hướng của anten phát theo
hướng tia trực tiếp và tia phản xạ
𝑅 hệ số phản xạ mặt đất (dạng phức), 𝑅 = 𝑅. 𝑒 −𝑗𝜃
CƯỜNG ĐỘ TRƯỜNG
Do chiều cao anten hT, hR<
Cường độ trường do tia trực tiếp:
𝐸1 =
245. 𝑃𝑇(𝑘𝑊) .𝐷𝑇
𝑟(𝑘𝑚)
. 𝑒 𝑗𝜔𝑡
(mV/m)
Cường độ trường do tia phản xạ:
𝐸2 = 𝑅
245. 𝑃𝑇(𝑘𝑊) .𝐷𝑇
𝑟(𝑘𝑚)
.𝑒
𝑗(𝜔𝑡−𝜃−
2.𝜋
∆𝑟)
𝜆
(mV/m)
Cường độ trường tổng hợp:
𝐸=
245. 𝑃𝑇(𝑘𝑊) .𝐷𝑇
𝑟(𝑘𝑚)
. 1+
2.𝜋
𝑅. 𝑒 −𝑗(𝜃+Δ𝑟 𝜆 )
𝑒 𝑗𝜔𝑡
(mV/m)
CƯỜNG ĐỘ TRƯỜNG
Đặt 𝛽 = 𝜃 + Δ𝑟
2.𝜋
𝜆
là góc sai pha toàn phần
Cường độ trường tại điểm thu:
𝐸=
245. 𝑃𝑇(𝑘𝑊) .𝐷𝑇 . 1+2𝑅𝑐𝑜𝑠𝛽+𝑅2
𝐸ℎ =
𝑟(𝑘𝑚)
. 𝑒 𝑗(𝜔𝑡−𝜑)
173. 𝑃𝑇(𝑘𝑊) .𝐷𝑇 . 1+2𝑅𝑐𝑜𝑠𝛽+𝑅2
𝑟(𝑘𝑚)
(mV/m)
(mV/m)
Hệ số suy hao 𝐹 = 1 + 2𝑅𝑐𝑜𝑠𝛽 + 𝑅2
và 1-R
Cực tiểu: 𝛽 = (2𝑛 + 1)𝜋
n=1,2....
CƯỜNG ĐỘ TRƯỜNG
Ψ
Ψ
