Sự truyền sóng điện từ Sự truyền sóng điện từ Bởi: phạm văn Sự truyền sóng điện từ Các đặc tính truyền sóng điện từ truyền kênh truyền dây mềm phụ thuôc nhiều vào tần số Điều thấy từ bảng kê Phổ điện từ chia làm băng lớn: Sóng mặt đất ( Ground ware ), sóng trời ( Sky ware ) sóng truyền theo đường tầm mắt ( light of sight ) LOS 1/6 Sự truyền sóng điện từ Hình 1.2: truyền sóng điện từ Tần số sóng đất nhỏ MHz Ở sóng điện từ có khuynh hướng truyền theo chu vi trái đất Kiểu truyền dùng đài AM Ở phủ sóng địa phương theo đường cong mặt đất tín hiệu truyền đường chân trời thấy Câu hỏi thường đặt ra: “ Tần số thấp sóng dùng ? Câu trả lời tần số tùy thuộc vào chiều dài anhten phát Để xạ có hiệu quả, antenna cần dài 1/10 bước sóng Ví dụ: Với sóng mang fC = 10KHz, bước sóng là: 2/6 Sự truyền sóng điện từ Như vậy, anten dài 3.000m để xạ có hiệu sóng điện từ 10KHz! Khoảng tần số sóng trời đến 30 Mhz Sự truyền sóng dựa vào phản xạ tầng ion ( ion sphere - tầng điện ly ) mặt đất Nhờ đó, truyền khoảng xa Tầng ion có biểu đồ phân bố sau: Hình 1.3: Biểu đồ phân bố tầng ion Sự ion hóa xãy kích thích phân tử khí xạ vũ trụ từ mặt trời Tầng ion gồm lớp E, F1, F2, D Lớp D hình thành vào ban ngày lớp chủ yếu hấp thụ sóng trời Lớp F lớp chính, làm phản xạ sóng trời trái đất Thực tế, khúc xạ bậc qua lớp tầng ion khiến tầng tác dụng vật phản xạ làm sóng trời bị phản xạ trở lại trái đất 3/6 Sự truyền sóng điện từ Hình 1.4: Sự phản xạ sóng trời bở tầng ion Chỉ số khúc xạ n thay đổi theo độ cao tầng ion, mật độ electron tự thay đổi Trong đó: N: Mật độ electron tự ( số e-/m3 ) f: tần số sóng (Hz) - Dưới vùng ion hóa, n = - Trong vùng ion hóa, n < ( Vì N > ) Sóng bị khúc xạ theo định luật Snell: nsinPr = sinPi Trong đó: PI : Góc đến Pr: Góc khúc xạ Với sóng có tần số f < 2MHz : 81N > f2 nên n trở nên ảo Tầng ion làm giảm sóng đến Với sóng có tần số từ - 30 MHz ( Sóng trời ), truyền sóng, góc phản xạ hao hụt tín hiệu điểm phản xạ tầng ion tùy thuộc vào f, vào thời gian ngày, theo mùa tác động vết đen mặt trời Ban ngày, N lớn làm n ảo Sóng bị hấp thu, có sóng trở lại trái đất Ban đêm, N nhỏ nên n < Khi đó, sóng truyền từ trái đất lên tầng ion Pr > PI Sẽ xãy tượng khúc xạ bậc Do phản xạ nhiều lần tầng ion mặt đất, sóng trời truyền xa Vì thế, có sóng trời phát từ đài xa bên trái đất thu băng sóng ngắn Sự truyền LOS phương thức truyền cho tần số 30 MHz Ở đó, sóng điện từ truyền theo đường thẳng Trong trường hợp f2 >> 81N làm cho n gan= có sóng bị khúc xạ tầng ion Sóng truyền ngang qua tầng Tính chất dùng cho thông tin vệ tinh 4/6 Sự truyền sóng điện từ Cách truyền LOS bất lợi cho việc truyền thông tin trạm mặt đất, mà đường tín hiệu phải đường chân trời Độ cong mặt đất chặn đường truyền LOS Hình 1.5 Anten phát cần phải đặt cao, cho anten thu phải “ thấy “ Bán kính trái đất 3.960 miles Tuy nhiên, tần số LOS bán kính hiệu dụng là4/3x(3960) Vậy khoảng cách d = bậc 2rh miles Trong h tính feet Thí dụ: Các đài truyền hình có tần số 30MHz băng VHF UHF, vùng phủ sóng đài công suất lớn bị giới hạn đường tầm mắt Với tháp anten 1000 ft -> d = 44,7miles Nếu anten thu cao 30 feet , d = 7,75 miles Vậy với chiều cao đài phát máy thu này, đài có vùng phủ sóng có bán kính 44,7 + 7,75 = 52,5 miles Với tần số 30 - 60 MHz, tín hiệu bị tán xạ tầng ozon Sự tán xạ bất thường n lớp tầng ( gan= 50 miles mặt đất ) Khiến cho thông tin truyền xa 1000 miles Tương tự phản xạ tầng tropo ( vòng 10 miles cao mặt đất ) truyền tín hiệu ( 40 MHz - 4GHz ) xa vài trăm miles 5/6 Sự truyền sóng điện từ miles = 1.609,31 m feet = 0.3048 m sea miles = 1852 m 6/6 .. .Sự truyền sóng điện từ Hình 1.2: truyền sóng điện từ Tần số sóng đất nhỏ MHz Ở sóng điện từ có khuynh hướng truyền theo chu vi trái đất Kiểu truyền dùng đài AM Ở phủ sóng địa phương... Ví dụ: Với sóng mang fC = 10KHz, bước sóng là: 2/6 Sự truyền sóng điện từ Như vậy, anten dài 3.000m để xạ có hiệu sóng điện từ 10KHz! Khoảng tần số sóng trời đến 30 Mhz Sự truyền sóng dựa vào... đất, sóng trời truyền xa Vì thế, có sóng trời phát từ đài xa bên trái đất thu băng sóng ngắn Sự truyền LOS phương thức truyền cho tần số 30 MHz Ở đó, sóng điện từ truyền theo đường thẳng Trong trường