Giáo trình hướng dẫn cách thiết lập tần số sóng cho các hệ thống kênh liên lạc phần 5 doc

luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số 42 2/ Phòng điều khiển bố trí sau cho có thể đi đến phòng điều khiển mà không phải đi qua phòng thiết bò. 3/Phòng thiết kế nên bố trí ở nơi có thể nới rộng khi thêm cần thiết trong tương lai. 4/ Bố trí phòng làm mát kế bên phòng thiết bò. 5/ Đặt lối vào của các phòng ở các vò trí thích hợp cho việc vận chuyển các thiết bò có tính toán sự bố trí các thiết bò văn phòng. 2. Phòng thiết bò Viba 1/ Bố trí phòng thiết bò Viba càng gần kế tháp anten càng tốt để cho chiều dài Feeder là tối thiểu. 2/Đặt ống dẫn Feeder ở vò trí thích hợp( trần nhà hoặc theo tường nhà) có để ý sự bố trí các thiết bò và vò tr của tháp anten. 3/ Chiều cao của tầng nhà nên được quyết đònh có tính toán đến chiều cao của các thiết bò Viba bao gồm các thiết bò đi kèm gắn với thiết bò Viba. Như là các ống dẫn khí, Giá đỡ cáp, Ống dẫn sóng và các bộ lọc nhánh Viba, thường thì bộ phận thấp nhất trần nhà cách sàn nhà 3,5 mét. 4/Khả năng chòu tải trọng của nền nhà từ 1- 1,25 tấn/m2 5/Phòng nên chắn bụi đủ ánh sáng và được điều hòa nhiệt độ 6/ Phòng có thể nới rộng trong tương lai mà không gặp quá nhiều khó khăn 3. Phòng điều khiển. Các thiết bò cảnh báo và giám sát được lắp đặt ở trong phòng, các dây điện thoại cũng được lắp đặt trong phòng do đó đòi hỏi các điều kiện sau đây. 1/Phòng điều khiễn nên đặt đối diện với phòng thiết bò. 2/ Phòng xây dựng sau cho nó không phải là đường đi đến các phòng khác. 3/ Phòng nên được làm cách âm và chắn bụi, có đủ độ sáng và điều hòa nhiệt độ. 4/ Phòng làm mát. Một vài thiết bò đòi hỏi phải điều hòa nhiệt độ, để giử nt độ của môi trường trong khoản cần thiết một vài bộ phân của thiết bò đòi hỏi phải làm mát. Trong một hệ thống lưu thông không khí vòng hở, không khí từ bên ngoài được đưa vào phòng làm mát và sau đó đến phòng thiết bò qua các ống dẫn không khí và sau đó được thoát ra ngoài. Trong hệ thống lưu thông không khí vòng kín, Không khí được lấy từ phòng thiết bò đưa vào phòng làm mát rồi sau đó được đưa ngược vào phòng thiết bò qua các ống dẫn khí. Các máy lọc bụi cũng cần thiết khi không khí lấy vào có chứa bụi khói 5.Các phòng khác. 1.Phòng cho công việc bảo trì. 2. Kho chứa. Phòng cho các nhân viên: Phòng ngủ trưa, phòng ăn, phòng chuẩn bò trang phục và phòng vệ sinh 4.Gara xe 2. Cách bố trí trạm. . luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số 43 Các yếu tố sau đây nên được đưa vào tímh toán khi thiết kế cách bố trí trạm: 1. Cần có thêm các chỗ trống để có thể mở rộng trạm. 2.Có chỗ để đậu xe và quay đầu xe. 3. Có chỗ trống cho phép lắp đặt (các kho tạm để chứa vật liệ, công việc để lắp đặt tháp anten ) 4 Đường vào trạm nên dẫn thẳng đến lối vào nhà trạm. 5.Vò trí các tiện nghi ngoài trời như: tháp anten, Các bồn chgứa nhiên liệu, gara nên được xem kỹ lưỡng có liên hệ đến nhà trạm chính. 6.Hướng gió nên được khảo sát để quyết đònh cho việc lấy không khí vaò thoát không khí ra. 3.Đường vào trạm. Trong nhiều trường hợp, các trạm thường được bố trí trêncác đỉnh núi để có được điề kiện trực xạ. Do đó việc xây dựng các đường vào trạm thường phải làm để phục vụ cho công việc lắp đặt và bảo trì. Mặc dù đường vào trạm cho các phương tiện lưu thông thường được xây dựng. Các đường nhỏ có thể được chọn trong các trường hợp đặc biệt khi mà việc xây dựng các đường lớn qúa khó khăn hoặc đôi khi mới cần tới trạm để bảo trì trong các trường hợp này các thiết bò và các vật tư cho việc lắp đặt được chuyển tới bằng máy bay trực thăng hoặc các đường cáp tạm thời Bởi vì khoảng thời gian cần thiết cho việc xây dựng trạm thay đổi tùy theo trạm, kế hoạch xây dựng đường vào trạm cho mỗi trạm là khác nhau sau cho việc lắp đặt của tấ cả các trạm liên quan có thể hoàn thành trong thời gian kế hoạch. 1/ Chiều dài đường vào trạm càng ngắn càng tốt. 2/ Nên tránh các đường cong hoặc đường dốc. Cung cong nhỏ nhất là 10 mét và độ dốc lớn nhất là 1,4/10. 3/Đường vào không nên đi qua các thưng lũng nơi mà có thể bò gián đoạn bởi các cơn lũ trong mùa mưa, hoặc không nên vưựt qua các vùng nguy hiểm. VII. THÁP ANTEN. 1. Tổng quát Có hai loại chủ yếu của tháp anten là: tháp tự đỡ và tháp dây néo. Nếu các tháp anten rất thấp, hai loại tháp này có tốn kém như nhau nhưng nếu chiều cao tăng lên, tốn kém của tháp tự đỡ tăng gần như theo hàm mũ trong khi loại tháp dây néo tăng tuyến tính. Do đó khi cần các anten cao thường có xu hướng sử dụng các tháp dây néo nếu có đủ khoảng trống cho chúng. Nhưng nếu trạm xây dựng ở vùng đông dân cư như là các trạm đầu cuối thì các tháp dây néo thường không thích hợp nên phải sử dụng các tháp tự đỡ nhưng lúc này rất tốn kém. Hình 2-5-15 và 2-5-16 cho ta một vài loại phổ biến của tháp anten. các loại tháp anten khác nhau, đặc biệt các tháp anten lớn, có cấu trúc nặng sử dụng cho các hệ thống mật độ cao sẽ có thêm các đòi hỏi khác và diện tích đòi hỏi khác. Có vài vấn đề liên quan đến tháp anten như sau: 1.Tình trạng của đất 2. Lưu lượng gió 3.Khối nhà cao tầng của điạ phương và các khối qui đònh. . luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số 44 Trừ khi các thông tin chính xác và đầy đủ về tình trạng của đất và vò trí dựng anten có sẵn còn trong phần lớp các trường hợp đất được tính như "đất tiêu chuẩn" cho bởi EIA, tiêu chuẩn RS-222A. Nếu đất không phải là đất tiêu chuẩn (quá nhiều đá hoặc chiụ tải trọng quá kém) phải tính thêm các tổn thất phụ. Lưu lượng gió đượ chỉ đònh bởi các tiêu chuẩnEIA Vùng được ưu tiên 140% độ cao tháp 140%độ cao tháp 120 0 120 0 120 0 80% độ cao tháp 120 0 120 0 80% độ cao tháp 120 % độ cao tháp . luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số 45 Độ cao của thápÄ R P 15.0 4.7 6.6 22.5 5.4 7.7 30.0 6.3 8.8 37.5 7.0 9.8 45.0 7.7 11.0 52.5 8.5 12.0 60.0 9.3 13.2 67.5 10.1 14.3 75.0 10.9 15.5 82.5 11.6 16.4 90 12.4 17.6 97.5 13.0 18.3 105.5 13.6 19.5 2. Tháp anten trạm đầu cuối. Nói chung một kiến trúc sư thiết kế có nhiệm vụ thiết kế thap và một kỹ sư Viba cho kiến trúc sư những thông tin và những yêu cầu cho tháp anten, thường chú ý đến các điểm sau: a/ Nó có thể thuận lợi nếu xây dựng tháp anten trên nóc các nhà cao tầng mà các thiết bò Viba đặt ở trong. b/ Tháp antenphải có khả năng gắn tất cả các anten (Gồm cả anten VHF/UHF ) cần thiết phải đứng vững trong vòng 15 năm. P RP . luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số 46 c/Chiều cao của tháp anten phải đủ cao để các anten gắn trên nó thỏa trạng thái trực xạ, có tính toán đến các nhà cao tầng và sự phát triển của các cây cối trong tương lai ở các vùng phụ cận. d/ Tháp anten phải đặt sau cho chiều dài của Feeder là nhỏ nhất. e/Thap anten phải có những tiện nghi sau đây: 1/Thang để trèo lên và xuống tháp 2/Các bụt có tay vòn 3/Một cột thu lôi được nối đất đúng. 4/ Đèn cảnh báo 5/ Sơn chống sét Khi anten được lắp đặt nó có thể sử dụng hơn 30 năm. Tuy nhiên nếu như tầm nhìn thẳng bò cản trở nó sẽ khong còn sử dụng được nữa. Do đó, sự quyết đònh về chiều cao của tháp anten rất là quan trọng đặc biệt là các trạm đầu cuối vì các trạm này thường được đặt ở vùng có dân cư. Để dự đoán sự phát triển và sự nới rộng của các nhà cao tầng xung quanh trạm Viba sự phát triển của khu vực đó nên được dự đoán. Đôi khi việc dự đoán này rất khó khăn do đó các công thức sau chỉ có tính chất tương đối và chỉ áp dụng khi trạng thái tầm nhìn thẳng đã thỏa mãn. Công thức tính chiều cao của anten. h>=30Log 10 P +30 Trong đó : h:là chiều cao của anten(m) P: là mật độ dân cư (10000 người) . luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số 47 BƯỚC 6 CẤU HÌNH HỆ THỐNG 1. Dạng cơ bản Hoạt dộng cơ bản của một hệ thống Viba điểm nối điểm là truyền các tín hiệu thoại đa hợp hoặc các tín hiệu fax, truyền hình từ một trạm phát đến một trạm nhận bằng một sóng mang cao tần được điều chế bởi tìn hiệu cần truyền và ngược lại nhận các tín hiệu thoại đa hợp, các tín hiệu truyền hình, Fax theo chiều ngược lại. Dạng cơ bản của một hệ Viba điểm nối điểm như sau: hình vẽ như sau Theo cấu hình này ta thấy. Tại trạm A các tín hiệu hiệu thoại, tín hiệu truyền hình, các tín hiệu Fax, các tín hiệu cho kênh giám sát và kênh phục vụ được đưa vào tổng đài điện thoại rồi bộ ghép kênh,sau đó được xử lý qua nhiều giai đoạn cho ra một luồng tín hiệu số và sau cùng được điều chế bởi sóng mang cao tần f1 và truyền đi. Đồng thời trạm A cũng nhận một tín hiệu cao tần f2 xử lý các tín hiệu này và cho ra các tín hiệu thoại, các tín hiệu truyền hình, các tín hiệu Fax Bảo đảm nối liền liên lạc giữa điểm A và điểm B theo cả hai chiều (Duplex) Bộ chuyển mạch bảo vệ có nhiệm vụ chọn các máy thu và máy phát ở các vò trí A và B một cách thích hợp nhất để đảm bảo chất lượng và độ tin cậy của hệ thống là cao nhất. Bộ trộn (Duplexer) để cho phép kết nối các máy phát và máy thu đến cùng một anten mà không bò giao thoa tương hỗ đồng thời cho tính chọn lọc để chống lại giao thoa giữa các kênh kế cận. 2. Các hệ thống dự phòng. Có mộtvài loại các hệ thống đự phòng để bảo vệ sự gián đoạn mạch điện đó là: Hệ thống dự phòng (Set Stanbdy System) và các hệ thống dự phòng RF. Trong Viba điểm nố điểm Chỉ sử dụng hệ thống dự phòng kênh RF dạng của nó được vẽ như sau: Kênh dự phò n g kênh làm việc kênh làm việc 1 kênh làm việc 1 #2 #2 #3 #3 #4 #4 #5 #5 #2 #2 #3 #4 #5 #1 . luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số 48 Ta thấy một kênh bảo vệ đươcï cung cấp song song với các kênh làm việc, khi một kênh làm việc bò hỏng do Fading sâu hoặc hư hỏng thiết bò thì kênh bò hỏng này được chuyển mạch đến kênh bảo vệ. Việc chuyển mạch bảo vệ thường thực hiện dựa trên giá trò C/I (Carrier-to- Interferences) khi giá trò của tỉ số C/I vượt qúa mức cho trước ở một kênh nào đó thì kênh này xem như bò hư và sẽ chuyển mạch đến kênh dự phòng. Hệ thống dự phòng hoạt động theo kiểu này được sử dụng rộng rải khi có nhiều hơn hai kênh RF cùng làm việc. Khi chỉ có một kênh Rf làm việc ta có thể thực hiện hệ thống chuyển mạch bảo vệ đơn giản hơn nhiều lúc này nó có dạng như hình 2-6-3 Hình 2-6-3: Hệ thống dự phòng sử dụng chuyển mạch bảo vệ. 3.Các hệ thống điều khiển và cảnh báo. Điểm chủ yếu cần quan tâm trong hệ thống cảnh báo và điều khiển là độ tin cậy của hệ thống, loại cảnh báo và điều khiển. . luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số 49 Các loại thông tin được truyền bởi một hệ thống cảnh báo và điều khiển thường là như sau: 1. Hiển thò - Sự hiện hữu của nguồn điện thương mại cung cấp. - Hoạt động của máy - Các trạng thái bình thường hoặc không bình thường của máy phát và thu. - Trạng thái chuyển mạch ( bình thường hay dự phòng). 2. Cảnh báo - Hư hỏng máy móc. - Cháy - Sóng bò nhiễu hoàn toàn 3. Điều khiển. -Sự khởi động của máy móc - Điều khiển các cuộc gọi Các tín hiệu để truyền thông tin này thường được truyền qua một đường điều khiển. Thường sử dụng một hệ thống mã hoặc một hệ thống tần số tone. a/ Hệ thống mã tích hợp cho việc truyền một số lượng lớn của các loại thông tin. Hệ thống này thường sử dụng hệ thống xung mã, một mã tương ứng với một loại của thông tin và một mã bao gồm một hoặc nhiều xung. Trong hệ thống này dùng một điều chế xung mã ngắn và dải được sử dụng trong đó các xung ngắn được gởi giữa các xung bắt đầu và kết thúc. Ở trạng thái bình thường mỗi xung ngắn tương ứng với một loại thông tin. ở trạng thái bất thường các xung ngắn tương ứng với trạng thái bất thường được đổi thành các xung dài. Hình vẽ sau là một dạng chuỗi xung trong hệ thống này. Hình (a) biểu diễn trạng thái bình thường Hình (b) biểu diễn trạng thái bất thường ở loại số 3 và số n Xung bắt đầu 1 2 n-1 n Xung kết thúc Hình a Xung bắt đầu 1 2 3 n-1 n Xung kết thúc Hình b Hình 2-6-4 :Thí dụ về chuỗi xung sử dụng phương pháp ngắn và dài cho kênh giám sát . luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số 50 b/ Hệ Thống tần số Tone. Một hệ thống giám sát sử dụng các tần số Tone để truyền các tín hiệu thông tin đưa trên FDM và cũng được sử dụng rộng rãi. Hệ thống này sử dụng một số cụ thể của các Tone đơn ở các tần số khác nhau và phân biệt với mỗi loại thông tin bởi sự có mặt của Tone hoặc sự kết hợp của các Tone. 4. Các kênh phục vụ. Các kênh phục vụ để dùng cho bảo dưỡng, giám sát và điều khiển liên lạc vô tuyến. Các kênh phục vụ được sử dụng để cho: 1. Các kênh thoại bằng Bus (Ommibus) 2.Các kênh thoại khẩn. 3. Các kênh điều khiển và giám sát. 5. Các hệ thống anten. Hệ thống anten trong một hệ thống điểm nối điểm cần phải có một độ lợi hợp lí, một hệ thống Feeder có tổn thất thấp, hệ số VSWR (voltages Standing Wave Ratio) thấp và độ đònh hướng anten tốt, ít kết nối tạp âm và cũng phải có kết nối cơ khí đủ bền để bảo đảm liên lạc với một tốc độ gió lớn nhất có thể có. Có nhiều loại anten được sử dụng trong kỹ thuật Viba nhưng có hai loại thường được sử dụng là anten dạng parabol và anten dạng kèn. Anten dạng parabol là loại hay được sử dụng nhất trong tất cả các loại anten vì nó có cấu trúc đơn giản, dể gắn trên các tháp anten, ít tốn kém và có phẩm chất khá tốt. Tuy nhiên chúng không phù hợp cho sử dụng đa băng tần. Các anten dạng kèn có khả năng sử dụng cho đa băng tần và có biểu đồ bức xạ rất tốt vì tỉ số F/B (Front- to - Back) lớn, tỉ số s-s (Side-Side) và tỉ số B-S (Back-Side) nhỏ. Nhưng kích thước của chúng rất lớn, rất nặng và tốn kém. 6.Các hệ thống phân tập a.Tổng quát Sự gián đoạn mạch điện gây ra bởi Fading xâu của các sóng vô tuyến có thể tránh bằng cách chọn các đường truyền vô tuyến ổn đònh nơi mà Fading xấu ít xảy ra. Trong một vài trường hợp sẽ không thực tế hoặc không có tính kinh tế cao. Để chọn một vò trí dựa trên cơ sở về truyền sóng. Khi một đường tuyền vô tuyến có một trạng thái truyền không mong muốn nhưng bò bắt buộc phải chọn. Các kỹ thuật phân tập được sử dụng rộng rãi như là một giải pháp cho vấn đề truyền sóng. Các hệ thống phân tập được loại tổng quát thành hệ thống phân tập không gian và hệ thống phân tập tần số. Chúng cũng được phân loại thành nhiều loại khác nhau tuỳ theo băng tần mà hai tín hiệu nhận được kết hợp hoặc tuỳ thuộc vào các phương pháp kết hợp tín hiệu Các băng tần số kết hợp là RF (Radio Frequency), IF (Intermediate Frequency) và băng gốc (Baseband). - Kết hợp RF được sử dụng chủ yếu cho phân tập không gian và chỉ đòi hỏi một máy thu . - Kết hợp IF và băng gốc được sử dụng cho các hệ thống phân tập tần số và phân tập không gian và cần hai máy thu. Các phương pháp kết hợp được phân loại thành: - Các bộ cộng tuyến tính. - Bình phương tỉ lệ. . luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số 51 - Chuyển mạch lựa chọn. b.Phân tập tần số. Trong hệ thống trên kênh RF dự phòng Fading sâu có thể dự đoán bằng việc tách tạp âm máy thu ở các trạm chuyển mạch. Các kênh RF có tạp âm tần được chuyển mạch đến kênh bảo vệ đến khi kênh này bò mất hoàn toàn do Fading sâu. Vì kênh bảo vệ hoạt động ở một tần số khác kênh thông thường, một ít ảnh hưởng phân tập tần số có thể có được trong hệ thống dự phòng kênh RF. Có một phương pháp khác của việc sử dụng phân tập tần số : Các ngõ ra của các máy thu hoạt động ở các tần số RF độc lập có cùng độ thông minh (Inteligence) được nối đến một bộ phận kết hợp. Bộ kết hợp sẽ chọn mạch tốt hơn hoặc kết hợp các ngõ ra một cách tự động tuỳ theo tình trạng của hai mạch. c.Phân tập không gian Mặc dù hệ thống phân tập không gian khá tốn kém so với hệ thống phân tập tần số, nó sẽ rất thuận lợi nếu áp dụng đúng cho một tuyến vô tuyến có các truyền dẫn không mong muốn vì hệ thống phân tập không gian có khả năng giảm hầu hết các ảnh hưởng của Fading sâu. Có rất nhiều loại hệ thống phân tập không gian. Từ quan điểm của phương pháp kết hợp, một bộ chọn, một bộ cộng tuyến tính, hoặc bộ bình phương tỉ lệ có các tính chất kết hợp khác nhau và có cấu hình mạch khác nhau. Sự phân loại khác là thuộc về băng tần kết hợp như: Băng gốc, IF, RF chúng đòi hỏi các kỷ thuật và mạch khác nhau. Để làm phân tập không gian có kết qủa,không gian đối lập giữa vò trí hai anten nên nhỏ. Không gian đối lập trong mạch phẳng nằm ngang lớn hơn nhiều so với mặt phẳng thẳng đứng cho cùng một khoảng cách không gian giữa hai anten và khoảng cách không gian theo chiều ngang sẽ lớn hơn khoảng 10 lần so với khoảng cách không gian theo chiều đứng nếu không gian đối lập yêu cầu là như nhau. Vì vậy, trong hầu hết các trường hợp hai anten được đặt trong môi trường thẳng đứng và khoảng cách không gian anten được chọn sao cho hệ thống không gian đối lập có giá trò từ 0,4 đến 0,6 tùy theo băng RF được sử dụng. Trong các đường truyền vô tuyến mà các sóng phản xạ khá mạnh khoảng cách không gian anten được chọn là một số lẻ lần một nữa chiều cao của anten, để cho ngay trong trường hợp xấu nhất mức tính hiệu kết hợp nhận được lớn hơn mức tín hiệu nhận được chỉ bằng một anten. Một anten nhận sóng trực tiếp và anten còn lại nhận sóng phản xạ một góc  so với sóng trực tiếp. Việc quyết đònh khoảng cách một nửa cho khoảng cách anten phải tính đến sự dao động của khỏang cách dao động có thể có của K để cho độ lệch của mức tín hiệu nhận được so với mức trong tình trạng K tiêu chuẩn là nhỏ nhất Khi sóng phản xạ đất nhỏ, hệ thống không gian đối lập được chọn nhỏ hơn 0,6; 0,5; 0,4 tương ứng với các băng tần 2 GHz,4 GHz và 6 GHz. 7.Các hệ thống nguồn cung cấp. a.Yêu cầu. Các hệ thống nguồn cung cấp cho các thiết bò thông tin liên lạc đòi hỏi: - Có độ tin cậy cao. . . pháp ngắn và dài cho kênh giám sát . luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số 50 b/ Hệ Thống tần số Tone. Một hệ thống giám sát sử dụng các tần số Tone để truyền các tín hiệu thông. kênh phục vụ để dùng cho bảo dưỡng, giám sát và điều khiển liên lạc vô tuyến. Các kênh phục vụ được sử dụng để cho: 1. Các kênh thoại bằng Bus (Ommibus) 2 .Các kênh thoại khẩn. 3. Các kênh. phân tập tần số có thể có được trong hệ thống dự phòng kênh RF. Có một phương pháp khác của việc sử dụng phân tập tần số : Các ngõ ra của các máy thu hoạt động ở các tần số RF độc lập có cùng