Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động của hệ thống thông tin dân dụng 14
Sơ đồ khối chức năng
Hình 1 Sơđồkhối tổng quát củahệ thống thông tin dân dụng
Hệ thống thông tin dân dụng được mô tả qua sơ đồ khối tổng quát, trong đó các tín hiệu phát và thu đều được chuyển đổi và truyền tải dưới dạng tín hiệu điện trong môi trường.
Nhiệm vụ của từng khối chức năng
Khối phát có chức năng xử lý tín hiệu tin tức và cung cấp tín hiệu phù hợp với đặc tính của môi trường thông tin, đảm bảo nội dung tin tức được truyền đi không thay đổi Khối phát bao gồm các phần mã hóa, điều chế và khuếch đại phát.
Nhiễu ,can nhiễu hoặc tác nhân gây méo dạng
Môi trường thông tin là không gian vật lý cho phép truyền tải tín hiệu từ nơi phát đến nơi thu, có thể dưới dạng hữu tuyến hoặc vô tuyến Tuy nhiên, môi trường này cũng gây ra sự suy hao công suất tín hiệu và trễ pha trong quá trình truyền tin Đặc biệt, khi cự ly thông tin tăng lên, độ suy hao và trễ pha cũng trở nên nghiêm trọng hơn.
Khối thu có nhiệm vụ tiếp nhận tín hiệu tin tức từ môi trường thông tin và tái tạo lại để cung cấp cho nơi nhận tin Nó bao gồm các phần như khuếch đại tín hiệu điện để bù đắp sự suy hao trong quá trình truyền, giải điều chế và giải mã hóa nhằm khôi phục tín hiệu gốc từ nơi phát Đồng thời, khối thu cũng có chức năng chọn lọc kênh thông tin, giúp lựa chọn tín hiệu chính xác từ nguồn tin mong muốn trong khi môi trường thông tin có thể truyền tải nhiều nguồn tin khác nhau cùng lúc.
Trong bất kỳ hệ thống thông tin nào, khối nhiễu, can nhiễu và các tác nhân gây méo dạng luôn xuất hiện và tồn tại như là tín hiệu phụ không mong muốn Những tín hiệu này có thể xuất hiện dưới dạng nhiễu cộng hoặc nhiễu nhân trong môi trường truyền tin Do suy hao của môi trường thông tin, tín hiệu tin tức cần truyền có thể bị suy giảm công suất đến mức bị xen lẫn với các tín hiệu nhiễu, dẫn đến việc quá trình thông tin thất bại và nơi nhận không thể tái tạo lại tin tức từ nguồn phát.
Nhiễu là các tín hiệu không mong muốn xuất hiện ngẫu nhiên trong môi trường hoặc từ các linh kiện của thiết bị Để loại bỏ hoặc giảm thiểu nhiễu cộng, có thể sử dụng các bộ lọc tần số và bộ xử lý ngưỡng tại nơi thu Đối với nhiễu nhân, quá trình xử lý phức tạp hơn, thường cần áp dụng các thuật toán thử và sai như thuật toán logic mờ, mạng neural, hoặc chuỗi Markov.
Can nhiễu là loại nhiễu phát sinh từ các tác nhân chủ quan, bao gồm nhiễu do tín hiệu từ nguồn phát khác, nhiễu từ nguồn cung cấp công suất, và nhiễu từ các thiết bị phụ trợ Loại nhiễu này xuất hiện ở các dãi tần số khác với tần số mong muốn thu nhận Mặc dù có thể loại bỏ can nhiễu ở các dãi tần số khác một cách dễ dàng bằng các phép lọc tần số thông thường, nhưng việc loại bỏ can nhiễu cùng dãi tần lại rất khó khăn, yêu cầu sử dụng các phép mã hóa nguồn phù hợp.
Các tác nhân gây méo dạng tín hiệu thường xuất phát từ các thành phần tử linh kiện không có đặc tính tuyến tính trong thiết bị Điểm khác biệt giữa méo dạng và nhiễu là méo dạng chỉ xảy ra khi có tín hiệu phát Để khắc phục sự méo dạng này, các bộ sủa dạng (equalizer) trong hệ thống thông tin có thể được sử dụng hiệu quả.
• Trong hệthống thông tin nếu tin tức luôn truyền theo một duy nhấttừnguồn phát đến nguồn thu ta có hệ thông truyềnđơn công(simple)
Nếuhệthống cho phép truyền tin tức theo hai chiều đồngthời gọi là hệ thống song công ( full duplex)
Nếuhệ thống cho phép thông tin theo hai chiều tuầntự nhau (tạimột thời điểmchỉ có một bên phát và một bên thu) hệthống bán song công(half duplex)
Nguyên lý hoạt động của hệ thống thông tin dân dụng
Nguyên lý hoạt động
Tin tức được phát đi từ nhiều nguồn khác nhau và có thể là digital hoặc analog, tùy thuộc vào hệ thống sử dụng Trong hệ multiplex, có thể có nhiều nguồn đầu vào, với hệ digital sử dụng vi xử lý và hệ analog sử dụng mạch lọc thông thấp Hệ lai kết hợp cả tín hiệu analog và digital hóa thành mã PCM Tín hiệu sau khi được mã hóa, điều chế và khuếch đại sẽ được đưa lên môi trường truyền, nơi tín hiệu có thể bị suy giảm do nhiễu Môi trường truyền có thể chứa các bộ khuếch đại như hệ thống repeater trong điện thoại hoặc vệ tinh trong viễn thông Các bộ phận này rất cần thiết để giữ cho tín hiệu mạnh hơn nhiễu Môi trường truyền cũng có thể có nhiều đường truyền với thời gian trễ và tính chất giảm biên khác nhau, và những thay đổi này có thể dẫn đến hiện tượng fading ở tín hiệu đầu ra Cuối cùng, tín hiệu sẽ được gửi đến khối thu để chuyển đổi thành tín hiệu băng gốc.
Sự phân chia các vùng tầnsố (Frequency Allocations)
Trong các hệ thống thông tin sử dụng không khí làm kênh truyền, điều kiện giao thoa và truyền sóng phụ thuộc chặt chẽ vào tần số truyền Về mặt lý thuyết, mọi kiểu biến điệu như AM, FM, băng cạnh đơn, chuyển pha, và chuyển tần đều có thể áp dụng cho bất kỳ tần số nào Tuy nhiên, theo quy ước quốc tế, kiểu biến điệu độ rộng băng và loại tin được truyền cần được phân loại cho từng băng tần cụ thể Bảng dưới đây liệt kê các băng tần, ký hiệu, điều kiện truyền và công dụng tiêu biểu của chúng.
Sóng siêu mili có tần số cao hơn 300GHz, chủ yếu được sử dụng trong xử lý tia laser và hồng ngoại, nhưng không phổ biến như sóng vô tuyến Tia hồng ngoại kết hợp với bức xạ của nam châm tạo ra sức nóng, trong khi các loại tia như tia tử ngoại, tia cực tím, tia X và tia gamma có rất ít ứng dụng trong ngành thông tin do tính chất hạn chế của chúng.
Nguyên lý hoạt động của từng khối
Nguyên lý hoạt động của khối truyền tin bao gồm việc nhận thông tin, chuyển hóa thành tín hiệu, và xử lý tín hiệu để phù hợp với môi trường truyền Cuối cùng, tín hiệu sẽ được phát đi qua môi trường truyền dẫn.
Thông tin có thể là âm thanh, hình ảnh, tiếng nói, văn bản… Xử lý có thể là mã hóa nguồn, ghép kênh, điềuchế…
Môi trường truyền tin phụ thuộc vào phương thức truyền dẫn, cho phép việc truyền thông tin dựa trên các nguyên tắc lan truyền tín hiệu trong vật lý Các hình thức truyền tin bao gồm lan truyền sóng âm, tín hiệu trong dây dẫn và sóng trong không khí, mỗi phương pháp mang lại hiệu quả khác nhau trong việc truyền tải thông tin.
Khối nhận thông tin hoạt động dựa trên nguyên tắc thu tín hiệu trong các môi trường truyền dẫn vật lý, như thu sóng vô tuyến và tín hiệu điện qua dây dẫn hoặc cáp.
Chức năng và nhiệm vụ của các khối trong hệ thống thông tin dân dụng 18
Phân loại các hệ thống thông tin dân dụng
3.1.1 Thông tin vô tuyến cố định
Thông tin vô tuyến cố định chủ yếu được áp dụng trong việc truyền dẫn viba cho các tuyến đường dài Các thiết bị phát và thu sóng được lắp đặt tại các trạm đầu cuối hoặc trạm lặp để đảm bảo tín hiệu được truyền tải hiệu quả.
3.1.2 Thông tin vô tuyến di động
Gần đây, thông tin di động đã trở thành một ứng dụng quan trọng trong lĩnh vực thông tin vô tuyến Sự phát triển của thông tin di động bắt đầu từ các thí nghiệm sóng điện từ của Hertz và điện báo vô tuyến của Marconi Trong giai đoạn đầu của thông tin vô tuyến, nó chủ yếu được sử dụng trong dịch vụ vận tải an toàn đường biển để điều khiển tàu thuyền Sau này, thông tin vô tuyến di động đã mở rộng ra thành các lĩnh vực như thông tin vô tuyến di động mặt đất, hàng hải và hàng không.
Thông tin vô tuyến di động đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực viễn thông, với sự phát triển nhanh chóng của các dịch vụ này Các dịch vụ thông tin vô tuyến có thể được phân chia thành hai loại: dịch vụ viễn thông công cộng và dịch vụ thông tin dùng riêng Trong đó, thông tin di động mặt đất là một phần quan trọng trong hệ thống này.
Hình 2Thông tin di độngmặt đất.
Thông tin di động mặt đất được phân thành hai hệ thống chính: công cộng và dùng riêng Hệ thống công cộng cho phép truy cập vào mạng điện thoại chuyển mạch công cộng (PSTN) và bao gồm điện thoại xe cộ, điện thoại không dây và chuông bủ túi Hệ thống dịch vụ công cộng phục vụ các cơ quan như cảnh sát, cứu hỏa, cấp cứu, điện lực và giao thông Trong khi đó, hệ thống dùng riêng phục vụ cá nhân và doanh nghiệp, bao gồm dịch vụ kinh doanh sử dụng sóng vô tuyến riêng và hệ thống truy cập đa kênh (MCA) cho thông tin vô tuyến nội bộ Các dịch vụ mới trong thông tin di động mặt đất cũng đang xuất hiện, chẳng hạn như chuông bỏ túi có màn hình và đầu cuối xa Các đặc tính của thông tin di động được tóm tắt trong bảng b) và thông tin di động hàng hải cũng được đề cập.
Hình 3 Thông tin di động hàng hải
Thông tin di động hàng hải được chia thành hai hệ thống chính: hệ thống thông tin tàu thuyền giữa trạm gốc ở cảng và tàu dọc bờ biển, cùng với hệ thống thông tin vệ tinh hàng hải cho các tàu ngoài khơi Điện thoại tàu thuyền phát triển từ điện báo vô tuyến sử dụng sóng ngắn trung bình, trong khi hệ thống điện thoại thực sự sử dụng băng tần VHF, bắt đầu từ năm 1952 tại Great Lakes, Mỹ Tại châu Âu, kênh thông tin hai hướng được mở rộng và phát triển theo các mô hình khác nhau.
Mỹ Các nước ở vùng biển bắc bắtđầu khai thác hệthống này năm 1956,nhưng hệ thống này thuộc kiểu khai thác công nhân vớibăngtần 150Mhz
Sau đó ITU - R đãkhuyếnnghị kiểu truy nhập tựđộng và bây giờ hệthống 450Mhz NMT được khai thác ở phía bắc và kiểu tựđộng băng tần 250Mhz được sửdụngởnhật
Trong giai đoạn đầu của thông tin vệ tinh hàng hải, hệ thống MARISATA đã được khai thác như một công ty nội bộ, dẫn đến sự ra đời và phát triển của INMARSAT vào năm 1979 Hệ thống này đã cung cấp nhiều dịch vụ quan trọng như điện thoại, telex, dữ liệu và cứu hộ hàng hải Đồng thời, hệ thống GMDSS (hệ thống cứu hộ và an toàn hàng hải) cũng đang được phát triển để nâng cao hiệu quả cứu hộ trên biển.
Hình 4Thông tin di động hàng không
Trong lĩnh vực thông tin di động hàng không, có hai dịch vụ quan trọng là điện thoại vô tuyến sân bay phục vụ cho việc kiểm soát bay và hệ thống điện thoại công cộng hàng không dành cho hành khách.
Dịch vụ điện thoại công cộng hàng không cung cấp thông tin trực tiếp giữa đài mặt đất và máy bay, được sử dụng chủ yếu ở Mỹ, Nhật và một số quốc gia khác Hai kiểu chính của dịch vụ này là ARINC và Airfone, phát triển tại Mỹ Băng tần sử dụng là 800 - 900 MHz, chung với băng tần thông tin di động mặt đất, và điều chế sử dụng là SSB Về truy cập cuộc gọi, loại thứ nhất là chuyển vùng thông tin.
,loại sau là kiểu vùng thông tin phụthuộc.
Hình 5Mô hình cung cấp dịchvụ Internet qua vệ tinh cho những khu vực nhỏ.
Hình 6Các thành phần chính cho cơ sở hạtầngmạng di động qua vệ tinh
Hình ảnh minh họa nguyên lý hoạt động của thông tin vệ tinh, trong đó một vệ tinh thực hiện các chức năng thu, phát và khuếch đại sóng vô tuyến, trở thành trạm thông tin ngoài không gian Vệ tinh thu sóng từ Trái Đất, khuếch đại và phát lại đến một trạm khác trên mặt đất Đường truyền từ mặt đất lên vệ tinh được gọi là đường lên, trong khi đường truyền từ vệ tinh xuống mặt đất được gọi là đường xuống Để tránh nhiễu tín hiệu giữa hai đường truyền này, cần sử dụng các băng tần và sóng phân cực khác nhau Có hai loại vệ tinh chính: vệ tinh quỹ đạo và vệ tinh địa tĩnh.
Vệ tinh địa tĩnh có ưu điểm nổi bật là vị trí cố định so với mặt đất, được phóng lên quỹ đạo ở độ cao 36.000 km so với đường xích đạo Thời gian để vệ tinh hoàn thành một vòng quay quanh Trái Đất là 24 giờ.
Vệ tinh thông tin bao gồm các thiết bị phục vụ cho mục đích truyền tải thông tin, với các thiết bị chức năng như anten thu sóng vô tuyến từ trạm mặt đất và thiết bị chuyển tiếp thông tin Những thiết bị này có nhiệm vụ biến đổi và khuếch đại sóng vô tuyến thu nhận để phát xuống mặt đất, hỗ trợ hiệu quả cho các ứng dụng thông tin.
Các trạm mặt đất đóng vai trò quan trọng trong việc truyền tải thông tin vệ tinh, bao gồm các thiết bị thông tin trên mặt đất Hệ thống thông tin vệ tinh được phân loại thành các anten, máy phát và máy thu, cùng với hệ thống điều khiển thông tin.
Các nhược điểm của thông tin vô tuyến
Fading là hiện tượng sai lệch tín hiệu trong các hệ thống vô tuyến do tác động của môi trường truyền dẫn Các yếu tố gây ra fading bao gồm sự thăng giáng của tầng điện ly trong hệ thống sóng ngắn, sự hấp thụ từ các phân tử khí, hơi nước, mưa, tuyết và sương mù, đặc biệt là ở dải tần cao (>10GHz) Thêm vào đó, sự khúc xạ do mật độ không khí không đồng đều, phản xạ sóng từ bề mặt trái đất, đặc biệt là từ bề mặt nước, và phản xạ sóng từ các bất đồng nhất trong khí quyển cũng góp phần vào hiện tượng này Những yếu tố này dẫn đến sự truyền lan đa đường, gây ra hiện tượng trễ và giao thoa sóng tại điểm thu do tín hiệu nhận được là tổng hợp của nhiều tín hiệu truyền theo nhiều đường khác nhau.
Chúng được phân loại theo chu kỳ của tín hiệu và băng thông của tín hiệu dãi nền như sau:
Là Fading mà suy hao phụthuộc vào tầnsố là không đángkể và hầunhư là hằng sốvới toàn bộbăngtầnhiệu dụngcủa tín hiệu.
Fading phẳng thường xảy ra ở các hệ thống vô tuyến có dung lượng nhỏ và vừa, do băng thông tín hiệu hạn chế Hiện tượng fading này chủ yếu xuất phát từ sự truyền dẫn đa đường và ảnh hưởng của mưa, gần như không có sự chọn lọc theo tần số.
Khi băng tần của tín hiệu lớn hơn băng thông của kênh truyền, hiện tượng này sẽ xảy ra Hệ thống có tốc độ vừa và lớn, với độ rộng băng tín hiệu lớn hơn độ rộng kênh, sẽ chịu tác động mạnh mẽ của hiện tượng fading chọn lọc.
Băng thông của kênh truyền không được phân bổ đồng đều, dẫn đến sự biến động về cường độ tín hiệu ở các khu vực khác nhau Hiện tượng này chủ yếu do fading đa đường gây ra, ảnh hưởng đến chất lượng truyền tải dữ liệu.
Tác hại lớn nhất của fading chọn lọc là gây nhiễu liên ký tự (ISI) Fading chọn lọc ảnh hưởng đến các tần số khác nhau trong cùng băng tần tín hiệu, khiến việc dự trữ như fading phẳng trở nên không khả thi Để khắc phục vấn đề này, cần áp dụng một số biện pháp hiệu quả.
1/Phân tập (diversity): không gian (dùng nhiều anten phát và thu) và thời gian
(truyềntại nhiềuthời điểm khác nhau)
2/ Sửdụngmạch san bằng thích nghi, thường là các ATDE (Adaptive Time Domain Equalizer) với các thuật toán thích nghi thông dụng là Cưỡng ép không ZF (Zero Forcing) và Sai số trung bình bình phươngcựctiểu LMS (Least Mean Square error); 3/Sửdụng mã sửa lỗiđểgiảm BER (vốn có thểlớn do selective fading gây nên); 4/Trải phổ tín hiệu (pha-đinh chọn lọc thường do hiện tượng truyền dẫn đa đường(multipath propagation) gây nên, trảiphổ chuỗitrựctiếp,nhất là với máy thu RAKE, có khảnăng tách các tia sóng và tổnghợp chúng lại,loạibỏảnhhưởngcủa multipath propagation); 5/Sửdụng điều chế đa sóng mang mà tiêu biểu là OFDM (ứng dụng trong di động 3G, trong WIFI, WIMAX hay trong truyền hình sốmặtđất DVB-T )
Fading phẳng chủ yếu xảy ra do mưa mù và hiện tượng đa đường, đặc biệt là ở các kênh băng thông hẹp Trong khi đó, fading chọn lọc chủ yếu liên quan đến fading đa đường và các kênh truyền rộng Fading có thể được phân loại thành fading nhanh và fading chậm.
Fading nhanh, hay còn gọi là hiệu ứng Doppler, xảy ra do sự chuyển động tương đối giữa máy thu và máy phát Hiện tượng này dẫn đến tần số thu được bị dịch chuyển một lượng delta_f so với tần số phát, theo công thức f thu = f phát * (c + v thu) / (c + v phát).
=> delta_f=|fthu-fphát|=|v/(c+vphát)|.fphát
Mứcđộ dịchtầnsẽ thay đổi theo vận tốctươngđối (v) giữa máy phát và thu (tại cùng 1 t/s phát) Do đó hiệntượng này gọi là fading nhanh
Fading nhanh không chỉ đơn thuần là hiện tượng giảm tín hiệu mà còn bị ảnh hưởng bởi các hiệu ứng đa đường (multipath), dẫn đến sự biến đổi nhanh chóng của mức nhiễu tại đầu thu, gây ra hiện tượng fast fading.
Fading chậm (slow fading) là hiện tượng suy giảm biên độ tín hiệu do ảnh hưởng của các vật cản trở như tòa nhà cao tầng, ngọn núi hay đồi, dẫn đến hiệu ứng bóng râm (shadowing) Hiện tượng này xảy ra chủ yếu trên những khoảng cách lớn, gây ra sự không ổn định trong cường độ tín hiệu, và được gọi là suy hao chậm.
Nhưvậy, slow fading và fast fading phân biệt nhau ở mứcđộbiếnđổi nhiễutại anten thu
Cường độ tín hiệu trong mọi môi trường truyền đều suy giảm theo khoảng cách, thường theo quy luật hàm logarit trong các đường truyền định tuyến Sự suy giảm này cũng có thể diễn ra theo một hàm phức tạp trong các môi trường không định tuyến, phụ thuộc vào khoảng cách, áp suất không khí, cũng như các yếu tố như mưa, mù và khí hậu Tín hiệu suy giảm ảnh hưởng đến nhiều yếu tố quan trọng.
Tín hiệu tạiđiểm thu phải đủlớn để máy thu có thể phát hiện và khôi phục tín hiệu
Tín hiệu nhậnđượctại điểm thu phảiđủ lớnđể máy thu có thể phát hiện và khôi phục không bị sai lỗi. Độ suy giảmthường là một hàm tăng theo tầnsố
Hình 9 Suy hao do mưa.
Thườngđể phát đi xa thì người ta cần các bộkhuếch đạilại tín hiệu và chuyểntiếp,vớitầnsố càng cao thì thường bộkhuếch đại càng phải gầnlại.
Hình 10Suy hao do mưaphụ thuộc vào tầnsố và cường độmưa, góc ngẩng.
Hình 11Suy hao do cường độmưa.
3.2.3 Nhiễu vô tuyến a) Nhiễu trắng (White Gaussian Noise)
Nhiễutrắng là quá trình xác xuất có mậtđộ phổ công suất phẳng( không đổi ) trên toàn bộdảitần
Qui luật phân bố xác xuất củanhiễu trắng tuân theo hàm phân bố Gaussian
Nhiễu sinh ra do sựchuyển động nhiệtcủa các điện tử trong các linh kiện bán dẫn Những âm thanh nhưtiếng gió, tiếngnước cũng là những nguồnnhiễu trắng
Các vấn đềnhưthời tiết, con người b) Nhiễu xuyên âm ( Intersymbol Inteference)
Dải thông của các xung nhiều mức đỉnh phẳng là vô hạn Nếu các xung này không được lọc đúng cách khi truyền qua hệ thống thông tin, chúng sẽ trải ra theo thời gian, dẫn đến hiện tượng chèn vào các khe thời gian bên cạnh và gây ra nhiễu giữa các ký hiệu (ISI).
Hình 13 Nhiễu xuyên âm Để giảmnhiễu xuyên âm người ta phải làm thế nào hạn chếdải thông mà vẫn không gây ra ISI
Khi dải thông bị giớihạn, xung sẽ có đỉnh tròn thay vì đỉnhphẳng
Một trong những phương pháp đểloại bỏnhiễu ISI là dùng bộ lọc cos nâng và bộ lọc ngang ép không (phương pháp Nyquist I) c) Nhiễu xuyên kênh ( Interchannel Interference)
Gây ra do các thiết bị phát trên các kênh kề nhau
Hình 14 Nhiễu xuyên kênh d) Nhiễu đồng kênh ( Cochannel Interference)
Giao thoa xảy ra khi hai thiết bị phát sóng cùng tần số trong một mạng, thường thấy trong hệ thống thông tin di động số cellular Hiện tượng này làm tăng hiệu suất sử dụng phổ tần số thông qua việc tái sử dụng tần số Tuy nhiên, không thể dùng bộ lọc để loại bỏ giao thoa, mà chỉ có thể giảm thiểu nhiễu đồng kênh bằng cách thiết kế mạng cellular một cách hợp lý.
Thiết kế mạng cần đảm bảo rằng các cell sử dụng cùng nhóm tần số không gây ảnh hưởng lẫn nhau, do đó khoảng cách giữa các cell cùng tần số phải đủ lớn để giảm thiểu nhiễu Nhiễu đa truy nhập (Multiple Access Interference) là một yếu tố quan trọng cần xem xét trong quá trình này.
Là nhiễu gây ra do các tín hiệucủa các user giao thoa với nhau
Nguyên lý đổi tần và dịch phổ tín hiệu
Phổ của tín hiệu
4.1.1 Khái niệm về phổ tín hiệu
Tín hiệu xác định là hàm của biến thời gian t, ký hiệu là s(t) Hàm này có thể được biểu diễn dưới dạng một biểu thức giải tích hoặc thông qua đồ thị.
Một trong các đặctrưngvật lý quan trọng của tín hiệu là hàm mật độphổ biên độ phức S(ω) Với tín hiệu s(t) khả tích tuyệtđối, ta có cặp biếnđổi Fourier sau:
Sau đây là mộtsố đặctrưngvật lý quen thuộc của tín hiệu:
Thờihạn của tín hiệu (T): Thời hạncủa tín hiệu là khoảngthời gian tồntại của tín hiệu, trong khoảng này giá trị của tín hiệu không đồng nhất bằng 0
- Bề rộng phổcủa tín hiệu (F): Đây là miền xác định bởi tầnsố khác không cao nhấtcủa tín hiệu.
- Năng lượngcủa tín hiệu (E): Nănglượng của tín hiệu có thể tính theo miềnthời gian hay miềntầnsố.
4.1.2 Các tham số đặc trưng của phổ tín hiệu
Giữa tín hiệu s(t) và phổ S(w) của nó có mối liên hệ thông qua cặp tích phân Fourier Dựa vào tính chất của phép tính tích phân, ta có thể suy ra những đặc điểm quan trọng của phổ tín hiệu, trong đó có tổng các tín hiệu.
Khi đó phổcủa tín hiệu s(t) là :
Trong đó là phổcủa tín hiệu b) Tăng hoặc giảm độ lớn của tín hiệu
Giảsử tín hiệu s(t) có phổ là ,khi đó tín hiệu a s(t) (a là hằngsố)sẽ có phổ là a
Tính chấtthứnhất và thứ hai còn đượcgọi là tính chấttuyến tính củaphổ tín hiệu. c) Giữ chậm tín hiệu
Hình 17 Giữ chậm tín hiệu d) Nén tín hiệu theo thời gian
Giảsử tín hiệu bị nén thành tín hiệu
Dộrộngcủa tín hiệu nhỏ hơnđộrộng của tín hiệu n lần và bằng T/n (n>1)
Phổ của tín hiệu là
Trong tích phân trên ta thực hiệnđổibiến
Tích phân phần bên phải chính là hàm phổcủa tín hiệu ,nhưngvới tầnsố bằngnghĩa là Do đó :
Khi nén tín hiệu theo n lần, phổ của nó sẽ được mở rộng theo n lần trên trục tần số, trong khi biên độ phổ giảm theo n lần Ngược lại, khi giản tín hiệu n lần theo trục thời gian, phổ sẽ bị nén lại n lần trên trục tần số và biên độ phổ sẽ tăng lên n lần.
Vi phân tín hiệu có thể được thực hiện bằng cách vi phân tất cả các thành phần hài chứaphổ của nó Mặt khác ,từ phép biến đổingược
Thì các thành phần hài ứngvớitầnsố của tín hiệu có thểviết đươidạng
Biểuthức trong dấu ngoặc vuông có thểđược xem như biên độ của dao động trong dãi tần
Thựchiện vi phân biểu thức trên ta sẽnhậnđược :
Từđó suy ra hàm phổ của vi phấn tín hiệu : bằng
Khi vi phân tín hiệu theo thời gian, phổ sẽ tăng ở vùng tần số cao, trong khi đó, tích phân tín hiệu theo thời gian sẽ làm tăng phổ ở vùng tần số thấp.
Giảsử tín hiệu s(t) là tích của 2 tín hiệu g(t) và f(t): s(t) = g(t).f(t) (1.14)
Theo công thức biếnđổi Fourier thuận: (1.15) ta xác địnhđược phổcủa tín hiệu s(t):
Gọi G( là phổ của tín hiệu g(t)
F( là phổ của tín hiệu f(t)
Theo công thức biếnđổingược Fourier, ta có: g(t) = 1 ( (1.17) f(t) = 2 (1.18)
Nếu trong tích phân (1.16), thực hiện thay hoặc g(t), hoặc f(t) từ các tích phân trên, ví dụ thay g(t) ta sẽnhậnđược:
Biểuthức trong dấu ngoặc vuông của tích phân chính là mật độphổ của hàm f(t) ứngvới tầnsố -x, nghĩa là :
S( (1.19) Vậy,phổ của tích hai tín hiệubằng tích chập phổcủa chúng nhân với thừasố
Từ các biểuthức (1.16), (1.19) dễ dàng nhậnthấyrằng, trong trường hợp riêng, khi
=0 hay thay biến x = , ta nhậnđược:
= = (1.20) trong đó = là hàm phổ liên hợpphức của hàm phổ
Tươngtự, có thểchứng minh đượcrằng, hàm phổcủa tín hiệu s(t) là tích chậpcủa hai tín hiệu f(t) và g(t) s(t) = f(t)*g(t) bằng tích của các hàm phổ tươngứng, nghĩa là:
Biểu thức (1.21) thường được áp dụng trong việc giải quyết bài toán truyền tín hiệu qua mạch tuyến tính, trong đó f(t) và g(t) đại diện cho tín hiệu đầu vào và đặc tính xung của mạch Các hàm F và G tương ứng là mật độ phổ của tín hiệu và hàm truyền đạt phức của mạch Mối liên hệ giữa hàm thời gian t và hàm tần số của tín hiệu đóng vai trò quan trọng trong phân tích này.
Cho hàm tín hiệu s(t), khi đóphổ của nó được xác định theo công thứcbiếnđổi Fourier thuận là:
Nếu s(t) là hàm số chẵn theo thời gian t, thì tích phân thứ hai bên vế phải sẽ bằng không Điều này xảy ra vì tích phân s(t) nhân với sin sẽ tạo ra hàm số lẻ theo thời gian t, và giới hạn tích phân là đối xứng.
Bởivậy, nếu s(t) là một hàm sốchẵn, thì hàm phổ của nó:
G( Đây là một hàm sốthực và cũng là hàm sốchẵn theo biến tầnsố
Nếu s(t) là một hàm số không chẵn cũng không lẻ, ta có thể phân tích s(t) thành tổng của hai hàm s1(t) và s2(t), trong đó s1(t) là hàm số chẵn và s2(t) là hàm số lẻ Trong trường hợp này, phổ G của tín hiệu s(t) sẽ là một hàm biến phức, với phần thực là hàm chẵn theo tần số và phần ảo là hàm lẻ theo tần số.
Kết quả phân tích cho thấy khi tín hiệu s(t) là một hàm chẵn, ta có thể tự do chọn dấu trong quá trình lấy tích phân ngược Fourier theo biến thời gian t.
Nếu trong tích phân trên ta thực hiện thay biếnlấy tích phân bằng t và tham số t bằng thì vế bên trái của biểuthứcbiến thời gian t cũngsẽđược thay bằngbiến
Tích phân (1.22) có thể xem như mậtđộ phổcủa hàm mới G(t) nhận được khi thay bằng t trong hàm phổ của tín hiệu s(t)
Nếubiểuthị mật độphổ của hàm mới là Y( ,khi đó ta sẽ có :
Biến trong tích phân Fourier liên quan tươnghỗvới nhau :nếu tín hiệuchẳn s(t) có phổ là G( ,thì tín hiệu G(t) sẽ có phổ là
Đổi tần
4.2.1 Ý nghĩa và tầm quan trọng của việc đổi tần trong kỹ thuật thông tin
Tín hiệu ởđầu ra bộbiếnđổi tín hiệu có tầnsốrấtthấp do đó không thểtruyềnđi xa vì hiệu suấttruyền không cao Người ta phải thựchiệnđiều chế tín hiệuvới ba mụcđích sau:
• Để có thểbứcxạ tín hiệu vào không gian dướidạng sóng điệntừ.
Để truyền tín hiệu âm thanh qua khoảng cách lớn bằng sóng điện từ, cần có anten phát ở đầu ra của máy phát điện Theo lý thuyết trường điện từ, kích thước của anten phát không được nhỏ hơn một phần mười độ dài bước sóng phát xạ Với phổ tín hiệu tiếng nói khoảng 200 Hz đến 10 KHz, kích thước anten phát sẽ phải lên tới hàng chục km, điều này là không khả thi trong thực tế.
Việc điều chế tín hiệu giúp chuyển phổ tín hiệu lên tần số cao, cho phép sử dụng anten có kích thước hợp lý Trong trường hợp kênh truyền là dây dẫn, băng thông của hầu hết các loại cáp cũng nằm trong miền tần số cao, dẫn đến sự suy giảm tín hiệu tần thấp Do đó, việc dịch chuyển phổ tín hiệu có thể làm mất đi những hiệu ứng quan trọng này.
• Việcđiềuchế tín hiệu cho phép ta sửdụng hữuhiệu kênh truyền.
Nếu không có điều chế, việc truyền đồng thời nhiều tín hiệu trên một kênh truyền chỉ có thể dẫn đến việc không thể tách riêng chúng ở đầu thu Điều chế tín hiệu giúp dịch chuyển phổ của tín hiệu từ tần số thấp lên các miền tần số cao khác nhau, cho phép đầu thu nhận và tách biệt từng tín hiệu nhờ vào các mạch lọc thông dải.
• Tăngkhả năngchống nhiễu cho hệthống thông tin
Bởi vì các tín hiệuđiềuchế có khảnăng chốngnhiễu,mứcđộ tùy thuộc vào các loạiđiều chế khác nhau
Quá trình chuyển phổcủa tín hiệu từ vùng tần số này sang vùng tầnsố khác
(thườngtừ vùng tầnsố cao về vùng tầnsốthấphơn) mà không thay đổicấu trúc cũngnhưmối tương quan giữa các thành phầncủa phổ đượcgọi là biếntần.
Điều kiện không thay đổi cấu trúc và mối tương quan giữa các thành phần của phổ được thực hiện khi quy luật biến thiên của đường bao và pha của tín hiệu đầu ra lặp lại quy luật biến thiên của đường bao và pha của tín hiệu đầu vào Cụ thể, nếu tín hiệu đầu vào được biểu diễn là s1(t) = a(t) cos, thì tín hiệu đầu ra sẽ tương ứng với quy luật này.
Trên hình vẽ (1.19) mô tả đồthịthời gian và đồthịphổ của tín hiệu trên đầu vào và trên đầu ra bộbiếntần(với tín hiệu điều biên)
Hình 19Mô tảđồ thịthời gian và đồthị phổcủa quá trình biếntần a) Trên đầu vào b) trên đầu ra
4.2.2 Nguyên lý hoạt động của bộ đổi tần
Ta xét sơ đồkhối tổng quát củamạch biếntần trên hình :
Sơ đồ khối tổng quát của mạch biến tần cho thấy tín hiệu u1 được phát đi từ nguồn phát và thu nhận từ anten thu Tín hiệu này được biểu diễn dưới dạng u1 = U(t) cos Tại máy thu, dao động được lấy từ đầu ra bộtạo dao động tại chỗ, được gọi là bộtạo dao động ngoại sai, với tín hiệu u2 được định nghĩa là dao động ngoại sai Giả sử dao động ngoại sai có dạng u2 = Uns cos(ns t), trong đó biên độ Uns và tần số dao động ngoại sai us là các hằng số.
Giảsửđặctuyến của phầntử phi tuyến được tiệm cận hóa bằngđathứclũythừa bậc 2 khi đó, ta có i = a0 + a1u + a2u 2 i = a 0 + a 1 u 1 + a 1 u 2 + a 2 + a 2 + 2a 2 u 1 u 2
Năm thành phần đầu bao gồm các thành phần một chiều, thành phần hài bậc một và thành phần hài bậc hai của tần số và ns Những thành phần này không có giá trị hữu ích khi biết tần số Thành phần thứ sáu là một yếu tố quan trọng cần xem xét.
= a2U(t)Unscos + a 2 U(t)Unscos , trong đó thành phầntầnsốhiệu = tg là thành phần hữu ích
Nhờbộlọctuyến tính mà trên đầu ra mạch biến tầnchỉ có thành phầnhữu ích urabt = a2UnsU(t) cos
Trong trường hợp xét tín hiệu đầu ra của mạch biến tần, biên độ và pha của tín hiệu có quy luật biến thiên lặp lại tương tự như biên độ và pha của tín hiệu đầu vào Điều này cho thấy mạch biến tần hoạt động hiệu quả mà không gây méo tín hiệu.
Tham số quan trọng nhất của mạch biến tần là đặc tuyến biến tần, thể hiện sự phụ thuộc của biên độ thành phần tín hiệu tần số trung gian tg vào biên độ của tín hiệu đầu vào mạch biến tần.
Khi đặc tuyến của phần tử phi tuyến trong mạch biến tần được tiệm cận hóa bằng đa thức lũy thừa bậc 2, đặc tuyến biến tần sẽ trở thành đường thẳng đi qua gốc tọa độ Điều này cho thấy sự đơn giản hóa trong việc mô hình hóa đặc tuyến của phần tử phi tuyến khi áp dụng phương pháp tiệm cận.
Tang của góc nghiêng củađặc tuyến biếntần xác địnhhỗdẫn biếntần:
Khi biên độcủa dao động ngoại sai càng lớn, hỗdẫn biếntần càng lớn Tuy nhiên, khi thiếtkế, tính toán mạch biếntần, chọn biên độcủa dao độngngoại sai
U ns không chỉphụthuộc vào tham sốhỗdẫn biến tần, mà cầnphải tính khảnăng các thành phần dao độngphụ trong mạch biếntầnsẽ làm cho kếtcấu bộlọctrở nên phức tạp.
Trong trường hợpđặc tuyến củaphầntử phi tuyến dùng trong mạch biếntầnđược tiệmcần bởi đathứclũythừabậc lớnhơn 2, thí dụbậc 4 i = a0 + a1u +a2u 2 + a3u 3 +a4u 4 , khi đó biên độ thành phầntầnsố trung gian:
Độ méo trong mạch biến tần không chỉ liên quan đến biên độ điện áp tín hiệu mà còn tỉ lệ với pha biên độ của điện áp tín hiệu U3(t), dẫn đến việc tín hiệu đầu ra bị méo so với tín hiệu đầu vào Để đánh giá độ méo, người ta sử dụng tỉ số giữa biên độ của thành phần số trung gian và biên độ điện áp tín hiệu Để giảm thiểu độ méo trong mạch biến tần, cần phải chọn biên độ dao động ngoại sai lớn hơn nhiều so với biên độ điện áp tín hiệu, cụ thể là Uns >> U(t).
Dao động ngoại sai được lấy từ bộ dao động chọn tại chỗ, với biên độ dao động ngoại sai Unst thường nằm trong khoảng từ 2-4 volt Trong khi đó, biên độ của dao động tín hiệu thường chỉ dao động trong dải microvolt đến vài millivolt.
Cũngtừ biểuthức (1.24) ta thấy, khi hệsốtiệm cần a4 = 0, độ méo trong mạch biến tần = 0
4.2.3 Sự đồng chỉnh dao động nội Đồng chỉnh là chức năng của mạch dao động nội trong máy thu để mạch dao động vớitầnsốlớnhơnhoặc nhỏ hơntầnsố sóng mang Radio đãđượcchọn và luôn bằng với tần số trung tần trên khắp cả dải tần số Radio Đối với “high side injection “ dao độngnội nên điềuchỉnh lớn hơntầnsố sóng mang và đúngbằng giá trị tần số fRF + fIF Đối với “ low- side injection “ dao động nội nên điều chỉnh nhỏ hơntầnsố sóng mang và đúngbằng giá trịtầnsố fRF - fIF
Sơ đồ khối của mạch tiền lựa chọn và điều hưởng dao động nội trong máy thu AM được thể hiện trong hình 1.21a Nhóm điều hưởng, bao gồm hai tụ điều hưởng nối với nhau, chính là bộ điều hưởng trong máy thu thanh Mạch điều hưởng trong khối tiền lựa chọn có khả năng điều hưởng từ tần số trung tâm 540 KHz đến 1600 KHz, trong khi mạch dao động được điều hưởng từ 995 KHz đến 2055 KHz Tần số cộng hưởng của mạch điều hưởng tỷ lệ nghịch với căn bậc hai của điện dung, ảnh hưởng đến việc điều chỉnh mạch tiền lựa chọn.
Ngõ ra mạch tiền lựa chọn RF
(a) Sơđồ nguyên lý của mạch dao độngnội và mạch tiền lựachọn.
Điện dung trong mạch tiền lựa chọn cần thay đổi với hệ số 8.8, trong khi điện dung trong mạch dao động nội phải điều chỉnh với chỉ số 4.26 Mạch dao động nội cần hoạt động ở tần số 455 KHz, lớn hơn tần số trung tâm của mạch tiền lựa chọn để tương thích với băng thông AM Ngoài ra, nên có một mạch đồng chỉnh riêng, nhưng việc thiết kế mạch này rất phức tạp, dẫn đến sự đồng chỉnh trên toàn bộ băng thông AM không đồng nhất.
Sự khác biệt giữa tần số dao động nội thực và tần số dao động nội chuẩn được gọi là quá trình đồng chỉnh sai lệch, không đồng đều trên toàn bộ phổ tần RF Giá trị tối đa của đồng chỉnh sai lệch chấp nhận được là 3KHz Trong máy thu dân dụng, tần số trung tần IF thường là 455 KHz.
CÁC PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHỀ TÍN HIỆU
Khái niệm tín hiệu, các thành phần cơ bản và các tham số đặc trưng trong từng loại tín hiệu
Từ tín hiệu có nguồngốc từ tiếng Latin: signum dùng đểchỉ một vậtthể, một dấuhiệu, một phầntử của ngôn ngữ hay mộtbiểu tượngđãđược thừa nhậnđểthể hiệnmột tin tức.
Khái niệm tín hiệu: là sựbiểuhiện vật lý của tin tức mà nó mang từnguồn tin đến nơinhận tin
Phương cách biểu diễn tín hiệu: tín hiệuđiện: dòng điện hay điện áp
1.1.1 Các tính chất của tín hiệu theo cách biểu diễn thời gian t
Tính tiềnđịnh :tín hiệuđược mô tả bằng hàm cụthể
Tính tuần hoàn :có sựlặplại sau một khoảngthời gian nhất định
Tính nhân quả : không có tín hiệuxuất hiệntrước thờiđiểm t=0;
1.1.2 Các tính chất của tín hiệu theo cách biểu diễn thời gian τ Độ dài của tín hiệu là khoảngthời gian tồntạicủa nó (từ lúc bắtđầu xuấthiện đến lúc mấtđi) Độ dài mang ý nghĩa là khoảng thời gian mắc bậnvới tín hiệucủa một mạch hay hệthốngđiện tử Nếu tín hiệu s(t) xuấthiện lúc t o có độ dài là τ thì giá trị trung bình của s(t), ký hiệu là s(t) được xác định bởi:
1.1.3 Dải động của tín hiệu
Là tỉsốcủa tín giữa các giá trịlớn nhất và nhỏ nhất của công suất tứcthời của tín hiệu.Nếu tính theo đơnvị logarit(dexiben ),dãi độngđượcđịnh nghĩa là :
Thông số này đặctrưng cho khoảngcường độ hay khoảngđộlớn của tín hiệu tác động lên mạchhoặc hệ thốngđiệntử.
1.1.4 Thành phần một chiều và xoay chiều của tín hiệu
Một tín hiệu s(t) có thể được phân tích thành hai thành phần: thành phần biến thiên theo thời gian s~ với giá trị trung bình bằng 0 và thành phần cố định s = Theo công thức trị trung bình của tín hiệu, ta có thể xác định các thành phần này một cách rõ ràng.
1.1.5 Các thành phần chẵn và lẻ của tín hiệu
Một tín hiệu s(t) cũng luôn có thể phân tích cách khác thành hai thành phầnchẵn và lẻ được xác địnhnhư sau :
1.1.6 Thành phần thực và ảo của tín hiệu hay biểu diễn phức của một tín hiệu hay biểu diễn phức của một tín hiệu
Một tín hiệu s(t) bất kì có thểbiểudiễn tổng quát dướidạngmột sốphức :
Trong đó là phầnthực và là thành phầnảocủa
Theo định nghĩa ,lượng liên hiệp phứccủa
Khi đó các thành phầnthực và ảocủa
1.2 Khái niệm về sóng điện từ và tín hiệu thông tin Điệntrườngbiến thiên sẽ làm sinh ra từtrường, từtrườngbiến thiên sẽ làm phát sinh điệntrường Quá trình này cứnhưvậy tiếp diễn làm cho trườngđiệntừ lan truyền ra xa trong không gian Trườngđiện từ lan truyền d i dạng sóng nên đựơc gọi là sóng điện từ.Sóngđiệntừđược chia thành các loại sau đây: sóng phẳng, sóng trụ và sóng cầu là các loại sóng có mặtđồng pha lầnlượt là mặt phẳng, mặt trụ và mặtcầu Trong thực tế, các sóng đều là sóng trụ hoặc sóng cầu.Tínhiệu là khái niệmđể mô tả các biểu hiệnvật lý của tin tức Các biểuhiện này đadạng và thường được phân chia thành hai nhóm: có bản chất điện từ và không có bản chất điệntừ Tuy nhiên, dạngcuối cùng thường gặp trong các hệ thốngđiệntử, thểhiện qua thông sốtrạng thái điện áp hay đòng điện, là có bản chấtđiệntừ.
1.3 Tính chất và các thành phần cơ bản của sóng điện từ
Sóng điện từ được cấu thành từ hai thành phần chính: điện trường (ký hiệu E, đơn vị V/m) và từ trường (ký hiệu H, đơn vị A/m) Hai thành phần này có mối quan hệ chặt chẽ trong quá trình truyền lan sóng và được mô tả thông qua hệ phương trình Maxwell, với nhiều dạng khác nhau.
Giả sử một sóng phẳng lan truyền trong môi trường điện môi đồng nhất và đẳng hướng với các tham số hệ số điện môi ε và hệ số từ thẩm μ Khi không có dòng điện và điện tích bên ngoài, hệ phương trình Maxwell mô tả mối quan hệ giữa điện trường và từ trường có thể được viết dưới dạng vi phân.
Nghiệmcủa hệphương trình này cho ta dạngcủa các thành phầnđiện trường và từtrường là một hàm bấtkỳ.
Trong đó: , , là các hàm sóng tùy ý sốcủa môi trường có giá trị: ε0 = 10 9 /36π (F/m) ; μ0 = 4π.10 -7 (H/m)
Sóng điện từ thường biến đổi điều hòa theo thời gian và có thể được coi là tổng hợp của nhiều dao động điều hòa phức tạp Phép phân tích Fourier cho phép chúng ta biểu thị các sóng này một cách chính xác Trong trường hợp chỉ có sóng thuận, tức là sóng truyền từ nguồn theo phương trục z mà không có sóng nghịch, các thành phần điện trường và từ trường được biểu thị một cách cụ thể.
Trong đó k = ω/v = 2π/λgọi là hệsố pha hay hằngsố sóng
Sóng điện từ có mật độ công suất, hay còn gọi là thông lượng năng lượng, được biểu thị bởi véc tơ năng lượng Sóng điện từ có các véc tơ nằm trong mặt phẳng vuông góc với phương truyền sóng Do đó, sóng điện từ truyền đi trong môi trường đồng nhất đẳng hướng được gọi là sóng điện từ ngang TEM.
Hình 1Sự lan truyền song điệntừ trong không gian
Các phương thức điều chế tín hiệu
2.1 Điều chế biên độ Địnhnghĩa: biên độ sóng mang cao tầntỷlệ với tín hiệuđiều chếbănggốc gọi là điềuchế AM
Hình 2Sơ đồkhốiđiều chế AM mứcthấp.
Sơđồkhối mạchđiều chế AM mức cao:
Hình 3Điều chế AM mứcthấp.
Hình 4Sóng tín hiệu hình Sin
Hình 5Dạng sóng điều chế hình bao
Trong đó là giá trị biên độ sóng mang và tầnsốgốc sóng mang
Tín hiệu bănggốc: trong đó là giá trị biên độ tín hiệubănggốc và là tầnsố gốc tín hiệubăng gốc. vớilớn hơn rấtnhiều
Khi chưa có tín hiệubănggốc đưa vào (V m =0), nghĩa là máy phát hoạt độngở chếđộ sóng mang, khi đó ngõ ra có dạng:
Khi có tín hiệubănggốc đưa vào ( máy phát, khi đó ngõ ra có dạng:
2.1.2 Băng thông và phổ tần số AM
Hình 6Tín hiệu hình Sin và Phổ.
Hình 7Tín hiệu AM và phổ.
Biếnđổi công thức trên ta được :
Ta thấy tín hiệu AM gồm hai thành phần sóng mang và hai biên
Hình 8Băng thông của tín hiêu AM LSB: Lower Side Band
Băng thông của tín hiệu điều chế được chia thành hai băng cạnh thông qua hai lần tần số Quá trình điều chế biên độ là tuyến tính, do đó mỗi tần số của tín hiệu tạo ra một băng thông riêng Khi tín hiệu bao gồm nhiều tần số khác nhau, băng thông của tín hiệu biến điệu sẽ được xác định dựa trên các tần số này.
BW = 2f m (max) fm (max) là tầnsố tín hiệu cao nhất.
2.1.3 Hệ số điều chế và phần trăm điều chế
Vớithì:Giảiđiều chếđúng (bên phía thu khôi phụclại đúng tín hiệucầntruyền ban đầu)
Hình 9Điềuchế AM với Với :Trườnghợp này được gọi là quá điềuchế
Hình 10Điềuchế AM với Phầntrămđiều biên M là :
Ta thấy khi phầntrămđiều biên là 100% thì Khi điều biên 100% thì biên độnhỏ nhấtcủa hình bao là 0V (
Phầntrăm điều biên lớn nhất mà không gây ra biếndạng tín hiệu là 100% Đôi khi phầntrămđiều biên được biểudiễngiốngnhư quan hệcủa sự thay đổiđiện áp đỉnh
-Vmin=-Vc+Vm của sóng điều biên đốivới biên độ đỉnhcủa sóng mang chưa điều biên ,đó là sự thay đổiphầntrăm điều biên
Hình 12Phầntrăm điềubiến của hình bao AM
(a) Tín hiệuđiềubiến (b) Sóng mang chưađiều biến (c) Dạng sóng điềubiến 50%
2.1.4 Sự phân bố điện áp AM
Sóng mang chưa điềubiến có thểđược miêu tả theo biểuthức toán học sau:
Vc(t) = Vc Cos 2fc t Trong đó : Vc(t) là điện áp thay đổi theo thời gian (Volt)
Vc là biên độđỉnh của sóng mang (Volt) fc là tầnsố sóng mang (Hz)
Trong phần trước, chúng ta đã tập trung vào tín hiệu đầu ra, trong đó tần số của sóng AM tương ứng với tần số của tín hiệu điều biến Biên độ của sóng AM thay đổi tỷ lệ với biên độ của tín hiệu điều biến, và biên độ cực đại của sóng được điều biến cũng phụ thuộc vào yếu tố này.
Vc + Vm Vì vậy, biệnđộtức thời củadạng sóng điềubiến đượcdiễn tảnhư sau:
Vam(t) = [ Vc + Vm Cos 2fm.t ] x [Cos 2fc.t ] (2.1.4.1)
Trong đó :Vc + Vm Cos 2fm.t là biên độcủa sóng mang điềubiến.
V m là biên độđỉnh hình bao AM (Volt) fm là tầnsốcủa tín hiệu điềubiến (Hz)
Trong đó : 1 + Cos 2fm.t = Hằng số + Tín hiệu điềubiến
VcCos 2fc.t là sóng mang chưa điều biến Điện áp Vp flsf fc fusf f(KHz) cho thấy đặc điểm chung của biến điệu biên độ sóng mang dải biên kép đầy đủ (DSBFC) được mô tả trong biểu thức (2.1.4.4) Biên độ sóng mang sau khi điều biến vẫn giữ nguyên như trước khi điều biến, do đó, biên độ của sóng mang không ảnh hưởng đến quá trình điều biến.
Biên độ tần số biên trên và tần số biên dưới phụ thuộc vào biên độ sóng mang và hệ số điều biến Khi điều biến đạt 100% (m = 1), biên độ của cả hai tần số biên sẽ bằng nhau và bằng một nửa biên độ sóng mang (V c /2).
Do đó, khi điều biến 100% thì:
Vmax = Vc + Vc/2 + Vc/2 = 2Vc (V)
Từ mối quan hệ biểu diễn và kết hợp với biểu thức (2.1.4.4), có thể chứng minh rằng quá trình điều biến không thể vượt quá 100% Biên độ đỉnh cực đại của hình bao AM là V max = 2V c, trong khi biên độ đỉnh cực tiểu là V min = 0V Mối quan hệ này được minh họa trong hình (2.12), và hình 2.13 trình bày phổ điện áp của fc m.Vc/2 m.Vc/2.
66 dạng sóng AM DSBFC Nhưng chú ý rằngtấtcả các giá trịđiện áp đều cho dưới dạngđiện áp đỉnh.
Biểu thức (2.1.4.1) minh họa mối quan hệ giữa tần số sóng mang, tần số biên trên và tần số biên dưới Tần số sóng mang được biểu diễn bằng hàm điều hòa hình sine, trong khi tần số biên trên là hàm “-cosine” và tần số biên dưới là hàm “+cos” Hình bao thể hiện dạng sóng mô phỏng Tại thời điểm bắt đầu của mỗi chu kỳ hình bao AM, sóng mang dịch pha 90 độ cho cả tần số biên trên và tần số biên dưới, với tần số biên trên và tần số biên dưới lệch pha nhau 180 độ.
2.1.5 Sự phân bố công suất AM
Trong các mạch điện tử công suất, công suất tiêu tán luôn tỷ lệ với bình phương điện áp Việc phân chia điện áp được thực hiện thông qua điện trở Do đó, công suất tiêu tán trung bình trên tải của sóng mang chưa điều biến tương đương với bình phương điện áp của sóng mang được phân chia bởi điện trở tải Công thức toán học cho công suất sóng mang chưa điều biến là:
Trong đó : Pc là công suất sóng mang (W) Vc là điện áp đỉnh của sóng mang (V)
P usb là công suấtdải biên trên (W) P lsb là công suấtdảibiên dưới (W)
Khi thay biểu thức 2.11 vào 2.12, công suất sóng mang vẫn được duy trì Tuy nhiên, công suất biên trên giảm đáng kể khi hệ số điều biến m giảm từ 1 xuống 0.5 Điều này xảy ra vì công suất biên dải tỉ lệ với bình phương của hệ số điều biến; khi m giảm xuống bằng 1/2, công suất biên dải giảm xuống còn 1/4.
Quan hệ giữa hệ số điều biến và công suất chỉ là tương đối, vì tổng công suất truyền đi chủ yếu bao gồm công suất sóng mang, ảnh hưởng không đáng kể đến sự thay đổi của m Tuy nhiên, một phần công suất truyền tải thông tin của tín hiệu lại có ảnh hưởng đáng kể đến sự thay đổi của m Do đó, hệ thống AM luôn duy trì hệ số điều biến trong khoảng từ 0.9 đến 0.95, giúp tín hiệu thông tin đạt được biên độ cực đại.
2.1.6 Sơ đồ mạch điện điều chế AM
Tại máy phát, quá trình điều biến yêu cầu có mạch điện để xác định mức độ cao hay thấp Đối với điều biến mức thấp, công suất tín hiệu thấp và phần trăm điều biến phải cao, trong khi điều biến mức cao yêu cầu biên độ sóng mang đạt giá trị cực đại Để đạt được phần trăm điều biến tối đa, biên độ tín hiệu điều biến phải lớn hơn Tín hiệu điều biến mức cao cần được khuếch đại để cung cấp công suất cho tất cả các dải biên, với công suất dải biên phải lớn hơn 33% tổng công suất phát Điều biến mức thấp mang lại lợi ích về công suất cao, nhưng yêu cầu khuếch đại tuyến tính ở tần số điều biến, điều này thực hiện được nhưng kém hiệu quả.
Một tín hiệu nhỏ khuếch đại hạng A, như được thể hiện trong hình 2.14, có thể được sử dụng để điều biến biên độ AM Mạch khuếch đại này yêu cầu hai ngõ vào: ngõ vào thứ nhất là tín hiệu sóng mang và ngõ vào thứ hai là tín hiệu điều biến Khi không có tín hiệu điều biến, mạch hoạt động như mạch khuếch đại tuyến tính hạng A, với ngõ ra là tín hiệu sóng mang được khuếch đại bởi độ lợi áp tĩnh.
Khi tín hiệu điều biến được áp dụng vào mạch khuếch đại không tuyến tính, quá trình nhân tần số xảy ra, như mô tả trong biểu thức 2.14 Trong hình 2.14, tín hiệu sóng mang được kết nối với cực nền B của transistor, trong khi tín hiệu điều biến được đưa vào cực phát E, tạo thành mạch điều hợp cực phát E Tín hiệu điều biến sẽ thay đổi theo độ lợi của mạch khuếch đại dưới dạng sóng sin, tương ứng với tần số ban đầu của tín hiệu điều biến Độ lợi áp của mạch điều hợp cực phát được thể hiện qua biểu thức toán học tương ứng.
Av = Aq (1 + m.Cos2f m t) Trong đó : Av là hệsốkhuếch đại áp khi có tín hiệu điềubiến.
Aq là hệsốkhuếchđại áp tĩnh (không có tín hiệuđiềubiến) Cos2 fmt thay đổitừ giá trị cựcđại +1 đến giá trịcực tiểu -1 cho nên biểu thức
Av = Aq (1 m) Trong đó: m là hệsốđiềubiến, khi điềubiến 100 thì m =1 Nên
Hình 2.14 minh họa dạng sóng ra của tín hiệu điều biến, được đưa vào mạch qua biến áp T1 tới cực phát của Q1, trong khi sóng mang Vc được cấp trực tiếp vào cực nền B Tín hiệu điều biến điều khiển mạch hoạt động ở hai trạng thái: dẫn bão hòa và ngưng dẫn, do đó cần thiết phải tạo ra sự khuếch đại phi tuyến trong quá trình điều biến Tụ điện C2 có nhiệm vụ di chuyển tần số tín hiệu điều biến ra khỏi dạng sóng AM, dẫn đến việc sinh ra bao hình AM đối xứng tại V out Mạch điều biên AM hoạt động với công suất trung bình.
Máy phát AM công suất trung bình và cao trước đây bị giới hạn bởi việc sử dụng đèn chân không, một loại linh kiện thụ động Tuy nhiên, từ giữa những năm 1970, sự xuất hiện của linh kiện bán dẫn đã nâng cao công suất ra lên hàng ngàn Watts Các thiết bị này đã được cải tiến dần dần thông qua việc thay thế các mạch khuếch đại công suất và phối hợp pha của tín hiệu đầu ra Hình 2.14 trình bày sơ đồ nguyên lý của mạch điều biến AM công suất trung bình.
Mạch điều biến AM sử dụng một transistor, với quá trình điều biến diễn ra tại cực thu, tạo thành tín hiệu ra của transistor Nếu đây là tầng cuối cùng của máy phát, thì đó là điều biến mức cao mà không có sự khuếch đại công suất và anten Để đạt hiệu quả làm việc và công suất cao, mạch điều biến AM thường hoạt động ở chế độ C, cho phép công suất thực tế đạt hơn 80% Sơ đồ mạch điện 2.14 minh họa mạch khuếch đại chế độ C với hai ngõ vào: ngõ vào sóng mang (Vc) và ngõ vào tín hiệu điều biến đơn tần (Vm).
Hình 16 Mạchđiềubiến AM công suất trung bình dùng 1 transistor
(b) Dạng sóng cực thu khi không có tín hiệu điềubiến. (c) Dạng sóng cực thu khi có tín hiệu điềubiến
CÁC PHƯƠNG THỨC TRUYỀN DẪN SÓNG ĐIỆN TỪ 91 Mục tiêu
Cấu tạo và tính chất của các môi trường truyền dẫn
Sợi quang là những dây nhỏ, dẻo, có khả năng truyền tải ánh sáng nhìn thấy và tia hồng ngoại Chúng bao gồm một lõi ở giữa và phần vỏ bọc xung quanh Để ánh sáng phản xạ hoàn toàn trong lõi, chỉ số khúc xạ của lõi phải lớn hơn chỉ số khúc xạ của vỏ bọc.
Vỏbọcở phía ngoài áo bảo vệsợi quang khỏiẩmướt và ăn mòn ,đồngthời chống xuyên âm với các sợi đi bên cạnh làm cho sợi quang dễxử lý
Lõi và áo của sợi quang được làm từ sợi thủy tinh, chất dẻo, kim loại, fluor và sợi quang kết tinh Chúng được phân loại thành sợi quang đơn mode và đa mode dựa trên số lượng mode ánh sáng truyền qua Ngoài ra, sợi quang còn được phân loại theo chỉ số bước và chỉ số lớp, tùy thuộc vào hình dạng và cấu trúc của phần lõi.
Hình 2Cấutạo bên trong sợi quang
Tầngđốilưu là khoảng không gian tính từbềmặt trái đất lên đến độ cao 6 đến 11 km
Nhiệt độ không khí trong tầng đối lưu thay đổi theo độ cao, với nhiệt độ giảm khi độ cao tăng Chẳng hạn, nhiệt độ trên bề mặt trái đất khoảng 10°C có thể giảm xuống tới -55°C ở biên trên của tầng đối lưu.
Các hiệntượng thờitiếtnhư sương mù mưa, bão, tuyết đều xẩy ra trong tầngđối lưu và ảnhhưởngrất lớn đến quá trình truyền lan sóng vô tuyến điện.
Khi hai anten thu và phát được đặt cao trên mặt đất, sóng có thể truyền trực tiếp từ anten phát đến anten thu, hoặc phản xạ từ mặt đất, hoặc bị tán xạ nhờ sự không đồng nhất trong tầng đối lưu Các phương thức này được gọi là truyền lan sóng không gian hay sóng tầng đối lưu, cho phép sử dụng sóng vô tuyến trong thông tin liên lạc.
Phương thức truyền lan sóng không gian được áp dụng chủ yếu cho thông tin ở băng sóng cực ngắn (VHF, UHF, SHF), bao gồm các ứng dụng như truyền hình, hệ thống vi ba, hệ thống chuyển tiếp trên mặt đất, thông tin di động và thông tin vệ tinh.
Hình 3Truyền sóng trong không gian
Tầng điện ly nằm ở độ cao từ 60 km đến 600 km, nơi có lớp khí quyển mỏng và bị ion hóa mạnh mẽ Sự ion hóa chủ yếu do bức xạ từ mặt trời, cùng với bức xạ từ các vì sao, tia vũ trụ, và chuyển động của các thiên thạch, tạo thành một miền chứa chủ yếu là các điện tử tự do và ion.
Tầng điện ly, nằm ở độ cao từ 60 km đến 600 km, bị ion hóa mạnh mẽ do năng lượng bức xạ từ mặt trời, tạo thành một lớp khí chủ yếu gồm điện tử tự do và các ion Đặc điểm nổi bật của tầng điện ly là khả năng phản xạ sóng vô tuyến điện trong những điều kiện nhất định Việc tận dụng sự phản xạ này cho thông tin vô tuyến thông qua việc phản xạ một hoặc nhiều lần từ tầng điện ly được gọi là phương thức truyền lan sóng trời.
Hình 4Truyền sóng ở tầngđiện ly.
Các Phương thức truyền dẫn tín hiệu và lĩnh vực áp dụng
2.1 Truyền dẫn bằng nhiễu xạ trên mặt đất
Sóng điện từ có tần số dưới 2 MHz thường lan truyền theo đường cong của trái đất, nhờ vào sự nhiễu xạ Cơ chế này cho phép sóng truyền theo bề mặt trái đất, và được ứng dụng phổ biến trong phát thanh.
AM, việcphủ sóng địaphương theo đường cong mặtđất.Để bứcxạ có hiệusuất cao thì anten cần dài hơn 1/10 bước sóng
2.2 Truyền dẫn bằng phản xạ tầng điện ly và tầng đối lưu
Các sóng điện từ có tần số từ 2 đến 30 MHz có khả năng phủ sóng xa nhờ vào sự phản xạ từ tầng điện ly và các đường biên của trái đất Tầng điện ly hoạt động như một lớp phản xạ, tạo ra các vùng phủ sóng dọc theo bề mặt trái đất Vùng phủ sóng gần anten phát chủ yếu do cơ chế sóng mặt đất, trong khi các vùng phủ sóng xa hơn được tạo ra từ sóng trời Tuy nhiên, giữa anten phát và anten thu vẫn tồn tại những vùng không được phủ sóng.
Sự truyền sóng radio chủ yếu xảy ra nhờ vào phản xạ từ tầng F, một tầng điện ly nằm ở độ cao từ 144 km đến 400 km Tầng điện ly này cho phép chúng ta thu nhận các đài phát thanh quốc tế ở băng tần khác nhau.
HF từmặt bên kia của trái đất vào bấtcứthời gian nào trong ngày hoặcđêm.
2.3 Truyền dẫn bằng chuyển tiếp qua vệ tinh
Một hệ thống thông tin vệ tinh nổi bật với ba ưu điểm chính mà các mạng mặt đất không thể so sánh được Đầu tiên, khả năng phủ sóng rộng rãi, cho phép kết nối ở những khu vực xa xôi, khó tiếp cận Thứ hai, tính linh hoạt trong việc triển khai, giúp dễ dàng mở rộng và điều chỉnh theo nhu cầu sử dụng Cuối cùng, độ tin cậy cao trong việc truyền tải dữ liệu, ngay cả trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt hoặc khi có sự cố xảy ra trên mặt đất.
- Nhanh chóng và dễ dàng đặtlạicấu hình khi cầnthiết (ví dụ khi bổ sung trạm mớihoặc thay đổi thông sốtrạmcũ…)
Để hai trạm thông tin vô tuyến mặt đất có thể giao tiếp, các anten cần phải nhìn thấy nhau, được gọi là thông tin vô tuyến có tầm nhìn thẳng (Line Of Sight - LOS) Tuy nhiên, hình dạng cầu của trái đất giới hạn khoảng cách giữa hai trạm, khiến những khu vực không nhìn thấy anten của đài phát không thể nhận tín hiệu Khi cần truyền tin xa, có thể nâng cao cột anten, sử dụng sóng phản xạ tầng điện ly, hoặc xây dựng trạm chuyển tiếp Mỗi phương pháp đều có nhược điểm: nâng cao cột anten tốn kém và hiệu quả thấp, truyền sóng phản xạ cần công suất lớn và bị ảnh hưởng bởi môi trường, trong khi trạm chuyển tiếp có chi phí lắp đặt cao và không phù hợp cho việc mở tuyến mới.
Để truyền tin xa, việc xây dựng các trạm anten cao và ổn định là rất quan trọng, và vệ tinh ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu này Vệ tinh cho phép truyền sóng đi xa và dễ dàng kết nối thông tin toàn cầu hơn bất kỳ hệ thống mạng nào khác Qua vệ tinh INTEL SAT, hai trạm đối diện trên hai bờ đại dương lần đầu tiên đã có thể thông tin với nhau Với khả năng rộng lớn, vệ tinh rất phù hợp cho các phương thức truyền tin đa điểm đến đa điểm (cho dịch vụ quảng bá) hoặc đa điểm đến một điểm HUB (cho dịch vụ thu thập số liệu).
Hệ thống vệ tinh có khả năng phủ sóng rộng và băng tần lớn, phù hợp cho các dịch vụ quảng bá như truyền hình số HD, phát thanh và ISDN qua mạng mặt đất hoặc trực tiếp đến thuê bao qua mạng VSAT Nhờ vào việc sử dụng giao diện vô tuyến, các hệ thống thông tin vệ tinh cho phép cấu hình lại dễ dàng, nhanh chóng và với chi phí tối thiểu cho việc triển khai trạm mới, loại bỏ trạm cũ hay thay đổi tuyến.
Tuy nhiên hệthống thông tin vệ tinh cũng có nhược điểmđó là:
- Khoảng cách truyền dẫn xa nên xuy hao lớn,ảnhhưởng củatạp âm lớn
- Giá thành lắp đặthệ thống rất cao, chi phí cho trạm mặt đấtcũng tương đối tốn kém
- Tuổithọthấp hơn các hệthốngmặt đất, khó bảodưỡng, sửachữa và nâng cấp.
Vệ tinh, mặc dù được kỳ vọng như một cột anten cố định, thực tế luôn di chuyển tương đối với mặt đất, dẫn đến sự dao động nhỏ ngay cả với vệ tinh địa tĩnh Điều này yêu cầu hệ thống phải có các trạm điều khiển để giữ vệ tinh ở vị trí tối ưu cho việc truyền thông tin Tuy nhiên, do vệ tinh không hoàn toàn cố định, các trạm mặt đất cần sử dụng hệ thống bám phức tạp, làm tăng đáng kể chi phí Hơn nữa, việc truyền sóng giữa các trạm gặp phải suy hao lớn do khoảng cách xa và bị ảnh hưởng bởi thời tiết cũng như các môi trường khác nhau Để đảm bảo chất lượng tuyến truyền, cần áp dụng nhiều kỹ thuật bù và chống lỗi phức tạp.
Chi phí phóng vệ tinh rất cao, dẫn đến khả năng hạn chế của các vệ tinh Để bù đắp cho điều này, các trạm mặt đất cần phải có khả năng hoạt động mạnh mẽ, đồng nghĩa với việc thiết bị tại đây thường có giá thành cao Chẳng hạn, một trạm mặt đất được trang bị anten khoảng 30m có thể tiêu tốn khoảng 10 triệu USD.
Các vệ tinh hoạt động trong không gian sử dụng năng lượng từ nhiên liệu lỏng hoặc rắn cho động cơ phản lực điều khiển Lượng nhiên liệu dự trữ bị giới hạn do khả năng của tên lửa đẩy và kích thước vệ tinh Khi hết nhiên liệu, vệ tinh không thể duy trì sự ổn định và coi như đã hỏng, dẫn đến tuổi thọ ngắn hơn so với các thiết bị thông tin mặt đất Để khôi phục hoạt động, cần thu hồi vệ tinh để sửa chữa và tiếp thêm nhiên liệu, nhưng quá trình này tốn kém và phức tạp Do đó, phương pháp thay thế bằng vệ tinh mới thường được áp dụng thay vì sửa chữa vệ tinh cũ.
Hệ thống vệ tinh ngày càng đa dạng và cung cấp nhiều loại hình dịch vụ khác nhau, chủ yếu bao gồm ba lớp dịch vụ chính Đầu tiên, dịch vụ trung chuyển các kênh thoại và chương trình truyền hình, đáp ứng nhu cầu cơ bản của người sử dụng bằng cách thu thập và phân phối dữ liệu đến mạng mặt đất với tỷ lệ hợp lý, điển hình là các hệ thống INTELAT và EUTELSAT với anten đường kính từ 15-30m Thứ hai, dịch vụ cung cấp khả năng đa dịch vụ cho các nhóm người sử dụng phân tách về mặt địa lý, cho phép họ chia sẻ một trạm mặt đất và truy cập qua mạng, ví dụ như TELECM 1, SBS, và EUTELSAT 1 với anten từ 3-10m Cuối cùng, dịch vụ kết nối các thiết bị đầu cuối VSAT để truyền dẫn dữ liệu dung lượng thấp và phát sóng chương trình truyền hình, truyền thanh số, thường kết nối trực tiếp với trạm mặt đất có anten từ 0,6-1,2m, như EQUATORIAN và ITELNET Các dịch vụ VSAT hiện nay rất phong phú, bao gồm quản lý thẻ tín dụng tự động, thu thập và phân tích dữ liệu, cung cấp dịch vụ thoại mật độ thưa, và truyền hình hội nghị.
2.4 Truyền dẫn bằng cáp Được chia làm hai loại là :
Thường dùng 3 loại chính là :cáp xoắnđôi, cáp đồngtrục ,cáp quang
Cáp xoắnđôi thường là hai dây đồng cách điệnvới nhau và chúng được xoắnlại với nhau.Và được bó lại thành bó lớn
Hình 6Cấutạo bên trong cáp đồngtrục Trong cùng là kim loạidẫn tín hiệu
Tiếp đến là lớp cách điện Lướibảo vệ bên ngoài
Ngoài cùng là lớp nhựabảo vệ
Cấpđồngtrục thường được dùng trong : Cáp truyền hình ,truyềndấn điệnthoạiđi xa
Kết nối các hệthống máy tính khoảng cách gần Mạngcục bộ
Kết nối các thiết bịkhoảng cách gần cần đườngtruyềntốcđộ cao cáp đồng trục
Các ảnh hưởngchủ yếu là: suy giảm,nhiễu nhiệt và nhiễuđiều chế.
Hình 8 Cấu tạo cáp quang
Sợi quang có đường kính từ 8 đến 100 micromet, được làm từ thủy tinh hoặc nhựa, được bao bọc bởi một lớp áo có đặc tính quang học khác biệt Lớp ngoài cùng là lớp nhựa bảo vệ, giúp tăng cường độ bền và khả năng truyền dẫn ánh sáng.
Cáp quang thường được dùng trong:
• Môi trườngtruyền thích hợpđểtriển khai các ứngdụngmạng sốđadịch vụ tích hợp băngrộng(Broadband Integrated Services Digital Networks)
• Đường trung kếkhoảng cách xa
• Trung kếtổng đài nông thôn
• Tốcđộdữliệu lên đến hàng trăm Gbps
• Kích thước và trọng lượng nhỏ
• Cách ly trườngđiện từ (ít bị ảnhhưởngcủa nhiễu và môi trường xung quanh)
• Khoảng cách giữa các bộlặp xa
• Giảm sốbộlặp,giảm giá thành, giảmkhả năng lỗi
4 Các loại anten thông dụng
Anten vòng là loại anten có phần tử bức xạ chính là các vòng dây dẫn với dòng điện thẳng đứng Việc sử dụng chấn tử vòng là một trong những biện pháp quan trọng và phổ biến để mở rộng dải tần công suất của anten.
4.2.1 Anten parabol có sơ cấp đặt tại tiêu điểm
Gương parabol được làm từ vật liệu có hệ số phản xạ cao như nhôm hoặc hợp kim nhôm, với mặt phản xạ phẳng để giảm thiểu sự tán xạ sóng Tại tiêu điểm của gương, một nguồn bức xạ sơ cấp như anten loa được đặt, đảm bảo tâm pha của bộ chiếu xạ nằm trung tâm tiêu điểm Loại anten này có cấu trúc đơn giản và chi phí thấp, thường được sử dụng cho các trạm chỉ thu và các trạm nhỏ có dung lượng thấp Tuy nhiên, nó có nhược điểm về hệ số tăng ích và búp sóng phụ không tốt, cùng với việc cáp nối từ loa thu đến máy phát và máy thu thường dài, khiến nó không phù hợp cho các trạm mặt đất thông thường.
Hình 9Anten parabol có sơ cấpđặttại tiêu điểm
Là loại anten có thêm một gươngphảnxạphụ ,được sửdụng cho các trạm bình thường vừa thu vừa phát có quy mô trung bình
Anten 1 gương parabol và anten 2 gương Cassegrain đều có nhược điểm chung do bộ chiếu xạ hay gương phụ đặt thẳng hàng với đỉnh gương, gây ra hiện tượng "miền tối" phía sau gương Hiện tượng này làm giảm hệ số tăng ích, hiệu suất và tăng búp phụ Để khắc phục nhược điểm này, người ta sử dụng anten lệch, trong đó bộ chiếu xạ được đặt lệch ra ngoài hướng của các tia phản xạ từ gương parabol.