Chương 4: TRUYỀN SÓNG VÔ TUYẾN pdf

1 Chương 4: TRUYỀN SÓNG VÔ TUYẾN 1. Giới thiệu 2. Qúa trình truyền sóng trong không gian tự do 3. Truyền sóng trong tần đối lưu 4. Bài tập 2 1. Giới thiệu 1. Trực tiếp 2. Phản xạ 3. Tầng đối lưu 4. Qua tầng điện ly 5. Chuyển tiếp qua vệ tinh 6. Sóng mặt (sóng đất) Tầng đối lưu (troposphere): vùng thấp của khí quyền (thấp hơn 10km) Tầng điện ly (ionosphere): từ 50 km đến 1000km Ảnh hưởng đến sóng: phản xạ, khúc xạ, nhiễu xạ, tán xạ, suy hao, phân cực 3 1. Giới thiệu • Truyền thông bằng sóng vô tuyến được thực hiện bằng sóng điện từ truyền trong không gian trong một khoảng cách xa mà không dùng dây. • Sóng điện từ có tần số từ 100Hz đến 300GHz. • Dựa vào tính chất vật lý, đặc điểm lan truyền, chia thành các băng sóng: 4 1. Giới thiệu Tên băng tần (Băng sóng) Ký hiệu Phạm vi tần số Tần số vô cùng thấp ULF 30 - 300 Hz Tần số cực thấp ELF 300 - 3000 Hz Tần số rất thấp VLF 3 - 30 kHz Tần số thấp (sóng dài) LF 30 - 300 kHz Tần số trung bình (sóng trung) MF 300 - 3000 kHz Tần số cao (sóng ngắn) HF 3 - 30 MHz Tần số rất cao (sóng mét) VHF 30 - 300 MHz Tần số cực cao (sóng decimet) UHF 300 - 3000 MHz Tần số siêu cao (sóng centimet) SHF 3 - 30 GHz Tần số vô cùng (sóng milimet) EHF 30 - 300 GHz Dưới milimet 300 - 3000 GHz • Ứng dụng các băng sóng: + LF, MF: phát thanh điều biên nội địa, thông tin hàng hải. + HF: phát thanh điều biên cự ly xa. + VHF, UHF: phát thanh điều tần (66-108MHz), truyền hình, viba số băng hẹp, hệ thống thông tin di động mặt đất. + SHF: viba số băng rộng, thông tin vệ tinh. + EHF: thông tin vũ trụ. 5 1. Giới thiệu • Các hiện tượng ảnh hưởng đến truyền sóng vô tuyến 1. Sóng trực tiếp (line of sight): đa số radar, tuyến (SHF) từ mặt đất đến vệ tinh 2. Sóng trực tiếp cộng với phản xạ của mặt đất: VHF UHF broadcast, ground to air, air to air 3. Sóng mặt (sóng đất) : AM broadcast, thông tin hàng hải tầm ngắn 6 1. Giới thiệu • Các hiện tượng ảnh hưởng đến truyền sóng vô tuyến 4. Bước nhảy ở tầng điện ly : MF HF broadcast , communication 5. Dẫn sóng nhờ tầng điện ly : VLF LF communication 7 1. Giới thiệu • Các hiện tượng ảnh hưởng đến truyền sóng vô tuyến 6. Đường do tầng đối lưu : tuyến microwave, over the horizon (OTH) radar and communication 7. Nhiễu xạ mặt đất 8. Truyền sóng tầm thấp và bề mặt 8 1. Giới thiệu • Đặc tính kênh vô tuyến di động ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng truyền dẫn và ứng dụng Các yếu tố hạn chế từ môi trường: +Suy hao: tăng theo khoảng cách. +Che chắn: các vật cản trên đường truyền làm suy giảm tín hiệu. +Phadinh đa đường:tín hiệu trực tiếp, phản xạ, tán xạ, nhiễu xạ giao thoa với nhau gây méo tín hiệu. +Nhiễu: trùng tần số, kênh lân cận. 9 2. Quá trình truyền sóng trong không gian tự do • Công suất trung bình nguồn phát , phát theo mọi hướng. Cách nguồn phát 1 khoảng r, mật độ công suất trên một đơn vị diện tích: • Nếu anten phát có độ lợi hướng tính cực đại là , mật độ công suất theo hướng cực đại: • Anten thu được điều chỉnh để nhận công suất cực đại từ nguồn phát. Nếu anten thu có diện tích hiệu dụng , công suất tiêu tán trên tải là: ]/[ 4 2 2 mW r P W T π = T P 1 m 2 r T R (P 1-W ) T G ]/[ 4 . . 2 2 mW r GP GWP TT TD π == eff A R P ][. 4 . . 2 WA r GP APP eff TT effDR π == 10 2. Quá trình truyền sóng trong không gian tự do • Tại anten thu, tỷ số diện tích hiệu dụng , với độ lợi của anten thu: • Do đó, tỉ số công suất thu và công suất phát là: • Nhớ rằng: • Biểu diễn f theo MHz, r theo Km. Tỉ số công suất thu và phát theo dB: π λ 4 = R eff G A eff A R G 2 4 .       = r GG P P RT T R π λ 2 4 .         =⇒= rf c GG P P f c RT T R π λ )log20log205.32()()( fdGG P P dBRdBT dB T R ++−+=         [...]... + (GR ) dB − LdB = 14 + 45 − 196 = −136dB P   T  dB PR ⇒ = 0.25 ×10 −13 ⇒ PR = 200 × 0.25 ×10 −13 = 5 × 10 −12W = 5 pW PT 12 3 Truyền sóng trong tần đối lưu • Sơ đồ lan truyền sóng: Sóng đến điểm thu theo hai đường: + Sóng trực tiếp: Đi trực tiếp từ phát đến thu + Sóng phản xạ: Đến thu sau khi phản xạ từ mặt đất (chỉ có một tia thỏa mãn định luật phản xạ) B Tia 1 A hr Tia 2 ht C r • Cường độ điện... 106 λ= = 2m 6 150 ×10 0.5 Vì 2πht hr / λr . 1 Chương 4: TRUYỀN SÓNG VÔ TUYẾN 1. Giới thiệu 2. Qúa trình truyền sóng trong không gian tự do 3. Truyền sóng trong tần đối lưu 4 thiệu • Truyền thông bằng sóng vô tuyến được thực hiện bằng sóng điện từ truyền trong không gian trong một khoảng cách xa mà không dùng dây. • Sóng điện