Đề tài Truyền lan sóng trong không gian tự do

CHƯƠNG 1 QUÁ TRÌNH TRUYỀN SÓNG TRONG KHÔNG GIAN TỰ DO 1.1 Cơ sở lí thuyết về truyền lan sóng: 1.1.1 Kênh truyền sóng trong môi trường không gian: Chất lượng của các hệ thống thông tin

LỜI MỞ ĐẦU

Trong những năm vừa qua hệ thống thông tin vô tuyến đã được sử dụng rộng rãitrên phạm vi toàn thế giới đặc biệt là trong ngành viễn thông và truyền dữ liệu Bêncạnh đó cuộc sống ngày càng nâng cao thì nhu cầu của con người về trao đổi thông tinngày càng nhanh và phải đạt hiệu quả cao Để đáp ứng những nhu cầu đó,đòi hỏi mạnhlưới viễn thông phải có tốc độ cao, dung lượng lớn Bên cạnh đó một tuyến truyền dẫn

vô tuyến khi tuyến làm phương pháp truyền dẫn tín hiệu, đem lại phương thức truyềndẫn, thiết kế phù hợp với những thông số và công thức chính xác Mở rộng dung lượng

là công nghệ truyền dẫn siêu lớn, suy hao truyền dẫn nhỏ,bảo mật tốt nhưng dễ bị ảnhhưởng trong quá trình truyền lan song trong các môi trường Chính vì thế em đã chọn

đề tài:”quá trình truyền lan sóng trong không gian tự do “

Tuy nhiên quá trình làm đồ án không tránh khỏi thiếu xót, rất mong nhận được sựđóng góp ý của thầy cô và các bạn Và em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tậntình của thầy giáo bộ môn Nguyễn Vũ Anh Quang

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

MỤC LỤC 2

DANH MỤC HÌNH VẼ: 4

CHƯƠNG 1 QUÁ TRÌNH TRUYỀN SÓNG 5

TRONG KHÔNG GIAN TỰ DO 5

1.1 Cơ sở lí thuyết về truyền lan sóng: 5

1.1.1 Kênh truyền sóng trong môi trường không gian: 5

1.1.2 Khái niệm về sóng điện từ: 5

1.1.3 Các phương pháp truyền lan sóng trong môi trường thực: 5

1.1.3.1 Truyền lan sóng bề mặt: 5

1.1.3.2 Truyền lan sóng không gian: 6

1.1.3.3 Truyền lan sóng trời: 8

1.1.3.4 Truyền lan sóng tự do: 8

1.1.4 Công thức truyền lan sóng trong không gian tự do: 9

1.1.4.1 Mật độ thông lượng công suất, cường độ điện trường: 9

1.1.5 Các hiện tường xảy ra trong truyền lan sóng: 11

1.1.5.1 Phản xạ: 11

1.1.5.2 Khúc xạ: 11

1.1.5.3 Nhiễu xạ: 11

1.1.5.4 Fading: 12

1.2 Các hiện tượng ảnh hưởng đến chất lượng truyền lan sóng trong không gian tự do: 12

1.2.1 Hiện tượng đa đường (Multipath) : 13

1.2.2 Hiệu ứng Doppler: 14

1.2.3 Suy hao trên đường truyền: 15

1.2.4 Hiệu ứng bóng râm (Shadowing): 15

CHƯƠNG 2 GIẢI BĂNG TẦN 17

2.1 Định nghĩa băng tần: 17

2.2 Phân loại và ứng dụng băng tần: 17

2.3 Khảo sát một số loại băng tần: 18

2.3.1 Băng tần 700 MHz: 18

2.3.2 Băng tần 900 MHz: 18

2.3.4 Băng tần 1800 MHz: 18

GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang Trang 2

2.3.5 Băng tần 2100 MHz: 19

Chương III MIỀN FRESNEL 19

3.1 Công thức huyghen: 20

3.2 Miền fresnel: 22

CHƯƠNG 4 TỔN HAO TRONG TRUYỀN SÓNG 27

VÀ BIỆN PHÁP PHÒNG CHỐNG 27

4.1 Truyền lan sóng phẳng trong môi trường vô tuyến Fadinh di động: 27

4.1.1 Ảnh hưởng phạm vi rộng 28

4.2.2 Ảnh hưởng phạm vi hẹp 29

4.2 Kênh tần số trong miền không gian: 30

4.2 Kênh truyền sóng trong miền tần số: 31

4.3 Kênh truyền sóng trong miền không gian: 32

4.4 Các loại phađinh hẹp: 33

CHƯƠNG 5 KHẢO SÁT TỔN HAO KHI TRUYỀN SÓNG TRONG KHÔNG GIAN TỰ DO BẰNG MATLAB 34

TÀI LIỆU THAM KHẢO 42

DANH MỤC HÌNH VẼ:

Hình 1.1: Quá trình truyền lan sóng bề mặt 6

Hình 1.2: Truyền lan sóng không gian 7

Hình 1.3 truyền lan sóng trời 8

Hình 1.4 Sự truyền lan sóng tự do 8

Hình 1.5 Các phương thức truyền sóng vô tuyến điện 9

Hình 1.6: Bức xạ của nguồn bức xạ vô hướng trong không gian tự do 9

Hình1.7: Nguồn bức xạ có hướng 10

Hình 2.1 Hiện tượng truyền sóng đa đường 14

Hình 2.3: Mật độ phổ của tín hiệu thu 15

Hình 3.1 xác định trường theo nguyên lí huyghen 20

Hình 3.2 Biểu diễn nguyên lý Huyghen trong không gian tự do 22

Hình 3.3: Miền fresnel 23

Hình 3.4: Nguyên lý cấu tạo miền Fresnel trên mặt sóng cầu 24

Hình 3.5: Xác định bán kính miền Fresnel 24

Hình 3.6: Vùng tham gia vào quá trình truyền lan sóng 25

Hình 4.1 Truyền sóng vô tuyến 27

Hình 4.2 Góc tới αi của sóng tới i minh họa hiệu ứng Doppler 28

Hình 4.3 Suy hao đường truyền và che tối 29

Hình 4.4 Các ảnh hưởng phạm vi hẹp trong kênh vô tuyến 30

Hình 5.1: Giao diện các thông số trong tuyến 34

Hình 5.2: Các thông số trong quá trình truyền sóng 38

Hình 5.3: Công suất thu tăng khi công suất phát tăng 39

Hình 5.4: Sự thay đổi của công suất thu khi tăng tần số phát 40

GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang Trang 4

CHƯƠNG 1 QUÁ TRÌNH TRUYỀN SÓNG

TRONG KHÔNG GIAN TỰ DO

1.1 Cơ sở lí thuyết về truyền lan sóng:

1.1.1 Kênh truyền sóng trong môi trường không gian:

Chất lượng của các hệ thống thông tin phụ thuộc nhiều vào kênh truyền, nơi mà tín hiệuđược truyền từ máy phát đến máy thu Không giống như kênh truyền hữu tuyến là ổn định và

có thể dự đoán được, kênh truyền vô tuyến là hoàn toàn ngẫu nhiên và không hề dễ dàngtrong việc phân tích Tín hiệu được phát đi, qua kênh truyền vô tuyến, bị cản trở bởi các toànhà, núi non, cây cối …, bị phản xạ, tán xạ, nhiễu xạ

1.1.2 Khái niệm về sóng điện từ:

Sóng điện từ (hay bức xạ điện từ) là sự kết hợp (nhân vector) của dao động điệntrường và từ trường vuông góc với nhau, lan truyền trong không gian như sóng Sóngđiện từ cũng bị lượng tử hoá thành những "đợt sóng" có tính chất như các hạt chuyểnđộng gọi là photon

Khi lan truyền, sóng điện từ mang theo năng lượng, động lượng và thông tin Sóngđiện từ với bước sóng nằm trong khoảng 400 nm và 700 nm có thể được quan sát bằngmắt người và gọi là ánh sáng

1.1.3 Các phương pháp truyền lan sóng trong môi trường thực:

1.1.3.1 Truyền lan sóng bề mặt:

Sóng bề mặt truyền lan tiếp xúc trực tiếp với bề mặt trái đất Bề mặt quả đất là mộtmôi trường bán dẫn điện, khi một sóng điện từ bức xạ từ một anten đặt thẳng đứng trênmặt đất, các đường sức điện trường được khép kín nhờ dòng dẫn trên bề mặt quả đấtnhư chỉ ra ở hình 1.1 Nếu gặp vật chắn trên đường truyền lan, sóng sẽ nhiễu xạ quavật chắn và truyền lan ra phía sau vật chắn

Hình 1.1: Quá trình truyền lan sóng bề mặt Như vậy sự truyền lan sóng bề mặt có thể dùng để truyền tất cả các băng sóng.Tuy nhiên, sóng bề mặt bị suy giảm nhiều do sự hấp thụ của trái đất Sự suy giảm phụthuộc vào tần số, khi tần số tăng thì sự suy giảm càng lớn Hơn nữa khả năng nhiễu xạqua vất chắn trên đường truyền phụ thuộc vào độ cao tương đối của vật chắn so vớibước sóng Với các loại đất có độ dẫn điện lớn như mặt biển, đất ẩm thì sóng ít bị suyhao trong đất, làm cho cường độ trường tại điểm thu tăng lên Các sóng vô tuyến điện

có bước sóng lớn khả năng nhiễu xạ mạnh và bị mặt đất hấp thụ nhỏ Bởi vậy sóng bềmặt được sử dụng để truyền lan các băng sóng dài và sóng trung như trong hệ thốngphát thanh điều biên, hay sử dụng cho thông tin trên biển

1.1.3.2 Truyền lan sóng không gian:

Lớp khí quyển bao quanh quả đất có độ cao từ 0 đến 11km (với tầng đối lưu tiêuchuẩn), gọi là tầng đối lưu Các hiện tượng thời tiết như sương mù mưa, bão, tuyết đều xẩy ra trong tầng đối lưu và ảnh hưởng rất lớn đến quá trình truyền lan sóng vôtuyến điện Nếu hai anten thu và phát đặt cao (nhiều lần so với bước sóng công tác)trên mặt đất thì sóng có thể truyền trực tiếp từ anten phát đến anten thu, hoặc phản xạ

từ mặt đất, hoặc lợi dụng sự không đồng nhất của một vùng nào đó trong tầng đối lưu

để tán xạ sóng vô tuyến dùng cho thông tin gọi là thông tin tán xạ tầng đối lưu Cácphương thức thông tin như trên gọi là truyền lan sóng không gian hay sóng tầng đốilưu

Phương thức truyền lan sóng không gian thường được sử dụng cho thông tin ởbăng sóng cực ngắn (VHF, UHF, SHF), như truyền hình, các hệ thống vi ba như hệthống chuyển tiếp trên mặt đất, hệ thống thông tin di động, thông tin vệ tinh

GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang Trang 6

Hình 1.2: Truyền lan sóng không gian

1.1.3.3 Truyền lan sóng trời:

Lớp khí quyển ở độ cao khoảng 60 km đến 600 km bị ion hoá rất mạnh chủ yếu donăng lượng bức xạ của mặt trời, tạo thành một lớp khí bao gồm chủ yếu là điện tử tự

do và các ion Lớp khí quyển đó được gọi là tầng điện ly Tính chất đặc biệt của tầngđiện ly là trong những điều kiện nhất định có thể phản xạ sóng vô tuyến điện Lợi dụng

sự phản xạ đó để sử dụng cho thông tin vô tuyến bằng cách phản xạ một hoặc nhiềulần từ tầng điện ly, như chỉ ra ở hình 1.3a Phương thức đó gọi là phương thức truyềnlan sóng trời hay tầng điện ly

1.1.3.4 Truyền lan sóng tự do:

Trong một môi trường đồng nhất, đẳng hướng và không hấp thụ ví dụ như môitrường chân không, sóng vô tuyến điện khi truyền lan từ điểm phát đến điểm thu sẽ đitheo đường thẳng, như chỉ ra trên hình 1.4, không ảnh hưởng đến quá trình truyềnsóng Trong thực tế một môi trường lý tưởng như vậy chỉ tồn tại ngoài khoảng không

vũ trụ Với lớp khí quyển quả đất chỉ trong những điều kiện nhất định, khi tính toáncũng có thể coi như môi

trường không gian tự do

các phương pháp truyền lan sóng trong môi trường thực của khí quyển quả đất.

Hình 1.5 Các phương thức truyền sóng vô tuyến điện

1.1.4 Công thức truyền lan sóng trong không gian tự do:

1.1.4.1 Mật độ thông lượng công suất, cường độ điện trường:

Giả thiết có một nguồn bức xạ vô hướng (đẳng hướng) có công suất phát PT(W) đặttại điểm A trong một môi trường không gian tự do là môi trường đồng nhất đẳnghướng và không hấp thụ, có hệ số điện môi tương đối ε' = 1 Xét trường tại một điểm

M cách A một khoảng r (m)

Hình 1.6: Bức xạ củanguồn bức xạ vô hướngtrong không gian tự do

Vì nguồn bức xạ là vôhướng, môi trường đồngnhất và đẳng hướng nênnăng lượng sóng điện từ do nguồn bức xạ sẽ tỏa đều ra không gian thành hình cầu.Như vậy mật độ công suất (mật độ thông lượng năng lượng) ở điểm M cách nguồnmột khoảng r sẽ được xác định bằng công thức sau:

(1.1)Theo lý thuyết trường điện từ tacó:

)/(4

2

2 W m r

H E

S i = h h

(1.3)Trong đó: Eh (V/m), Hh (A/m) là giá trị hiệu dụng của cường độ điện trường và từ trường ; 120π là trở kháng sóng của không gian tự do (Ω)

Thay công thức (1.3) vào (1.2) được:

(1.4)

So sánh công thức (1.1) và (1.4) ta có:

(1.5)Nhận xét: cường độ điện trường của sóng vô tuyến điện truyền lan trong môi trườngđồng nhất đẳng hướng và không hấp thụ tỷ lệ thuận với căn hai công suất bức xạ, tỷ lệnghịch với khoảng cách Khoảng cách tăng thì cường độ trường giảm vì năng lượngsóng toả rộng ra không gian, còn gọi là sự khuyếch tán tất yếu của sóng Để hạn chế sựkhuếch tán này người ta sử dụng các bộ bức xạ có năng lượng tập trung về hướng cầnthông tin để làm tăng cường độ trường lên

Đó chính là các anten có hướng, với hệ số hướng tính D hoặc hệ số khuếch đại G.Nếu nguồn bức xạ có hướng, lúc đó năng lượng của sóng vô tuyến điện sẽ được tậptrung về hướng điểm M được biểu thị bằng hệ số hướng tính hay hệ số khuếch đại nhưchỉ ra trên hình 1.10

Hình1.7:Nguồn bức xạ

có hướngTrong trường hợp này mật độ công suất được xác định theo công thức

(1.6)khi đó cường độ điện trường sẽ được tính theo công thức:

GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang Trang 10

)/(

2

2

m W

E

)/(

30

2 V m r

P

h =

)/(4

2

2 W m r

G P

S T T

π

=

(1.7)Nếu sóng điện từ do nguồn bức xạ biến đổi điều hoà theo thời gian, nghĩa là theoquy luật sinωt, cosωt, hoặc viết dưới dạng phức số eiωt thì giá trị tức thời của cường

độ điện trường sẽ được biểu thị bởi công thức

1.1.5 Các hiện tường xảy ra trong truyền lan sóng:

1.1.5.1 Phản xạ:

Là hiện tượng sóng khi lan truyền tới bề mặt tiếp xúc của hai môi trường khác nhau

bị đổi hướng lan truyền và quay trở lại môi trường mà nó đã tới

Độ cong của đường thay đổi theo thòi gian do sự thay đổi về nhiệt độ, áp suất và độ

ẩm

Hiện tường siêu khúc xạ có thể xuất hiện do không khí lạnh đi qua một khu vựcnước ấm Sự bay hơi của nước sẽ tăng độ ẩm và nhiệt độ gần mặt nước thấp, do đó làmột dấu hiệu của đáo nhiệt nhiệt độ thấp và độ ẩm cao làm cho mật độ khí quyển gần

bề mặt đất tăng lên nhiều, điều đó gây ra sự uốn xuống rất cong một các dị thường cácsóng vô tuyến

30

m V r

G P

h =

thoa với các sóng khác lan ra từ vật cản.

 Hai nguyên nhân gây ra hiện tượng Fading:

• Sóng điên từ truyền từ đầu phát đến đầu thu đi theo nhiều đường khácnhau: đường trực tiếp, đường phản xạ … Tín hiệu tại đầu thu là tổng hợp củacác đường Do đó nếu các đường có tín hiệu cùng pha thì biên độ tổng lớn nhất,nếu các đường có tín hiệu ngược pha thì biên độ tổng giảm xuống gây ra Fading(Fading nhiều tia, Fading đa đường)

• Khi môi trường truyền sóng có chiết suất thay đổi thì sẽ làm sóng điện từ

bị khúc xạ nên không đến thẳng được anten thu, do đó tín hiệu thu bị giảmxuống gọi là Fading (Fading phẳng)

 Khắc phục:

• Trong máy thu sử dụng mạch tự động điều chỉnh hệ số khuếch đạiAGC (Automatic Gain Control) Nguyên tắc AGC: Nếu tín hiệu vào nhỏ, tínhiệu ra được hồi tiếp trở lại bộ khuếch đại, hệ số khuếch đại giảm ít; nếu tínhiệu vào lớn, tín hiệu ngõ ra được hồi tiếp trở lại bộ khuếch đại làm hệ sốkhuếch đại giảm nhiều

• Sử dụng kỹ thuật phân tập:

+ Phân tập anten (phân tập không gian): sử dụng nhiều anten đặt cách xanhau để thu

+ Phân tập tần số: sử dụng nhiều kênh tần số để truyền đi một thông tin

1.2 Các hiện tượng ảnh hưởng đến chất lượng truyền lan sóng trong không gian

tự do:

GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang Trang 12

1.2.1 Hiện tượng đa đường (Multipath) :

Trong một hệ thống thông tin vô tuyến, các sóng bức xạ điện từ thường không baogiờ được truyền trực tiếp đến anten thu Điều này xẩy ra là do giữa nơi phát và nơi thuluôn tồn tại các vật thể cản trở sự truyền sóng trực tiếp

Do vậy, sóng nhận được chính là sự chồng chập của các sóng đến từ hướng khácnhau bởi sự phản xạ, khúc xạ, tán xạ từ các toà nhà, cây cối và các vật thể khác Hiệntượng này được gọi là sự truyền sóng đa đường (Multipath propagation)

Do hiện tượng đa đường, tín hiệu thu được là tổng của các bản sao tín hiệu phát.Các bản sao này bị suy hao, trễ, dịch pha và có ảnh hưởng lẫn nhau Tuỳ thuộc vàopha của từng thành phần mà tín hiệu chồng chập có thể được khôi phục lại hoặc bị hưhỏng hoàn toàn

Ngoài ra khi truyền tín hiệu số, đáp ứng xung có thể bị méo khi qua kênh truyền đađường và nơi thu nhận được các đáp ứng xung độc lập khác nhau Hiện tương này gọi

là sự phân tán đáp ứng xung (impulse dispersion) Hiện tượng méo gây ra bởi kênhtruyền đa đường thì tuyến tính và có thể được bù lại ở phía thu bằng các bộ cân bằng

Hình 2.1 Hiện tượng truyền sóng đa đường

1.2.2 Hiệu ứng Doppler:

Hiệu ứng Doppler gây ra do sự chuyển động tương đối giữa máy phát và máy thu như trìnhbày ở hình 2.2 Bản chất của hiện tượng này là phổ của tín hiệu thu được bị xê lệch đi so vớitần số trung tâm một khoảng gọi là tần số Doppler

Giả thiết góc tới của tuyến n so với hướng chuyển động của máy thu là αn, khi đó tần sốDoppler của tuyến này là :

ﾧ(1.1)Trong đó f0, v, c lần lượt là tần số sóng mang của hệ thống, vận tốc chuyển độngtương đối của máy thu so với máy phát và vận tốc ánh sáng Nếu αn = 0 thì tần sốDoppler lớn nhất sẽ là:

ﾧ(1.2)

) (

2 t

τ

) (

1 t

Hình 2.2: Hàm truyền đạt của kênh

Giả thiết tín hiệu đến máy thu bằng nhiều luồng khác nhau với cường độ nganghàng nhau ở khắp mọi hướng, khi đó phổ của tín hiệu tương ứng với tần số Dopplerđược biểu diễn như sau:

(1.3)

Phổ tín hiệu thu được biểu diễn lại ở hình 2.3

Mật độ phổ tín hiệu thu bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng Doppler do Jake tìm ra năm 1974 Vàđược gọi là phổ Jake Ý nghĩa của phổ tín hiệu này được giải thích như sau: Giả thiết tín hiệuphát đi ở tần số sóng mang f0, khi đó tín hiệu thu được sẽ không nhận được ở chính xác trêntần số sóng màng f0 mà bị dịch đi cả về hai phía với độ dịch là fD,max như hình ở 2.3 Sựdịch tần số này ảnh hưởng đến sự đồng bộ của nhiều hệ thống

1.2.3 Suy hao trên

đường truyền:

Mô tả sự suy giảm

công suất trung bình

của tín hiệu khi

truyền từ máy phát

đến máy thu Sự

giảm công suất do

hiện tượng che chắn và suy hao có thể khác phục bằng các phương pháp điều khiểncông suất

1.2.4 Hiệu ứng bóng râm (Shadowing):

Do ảnh hưởng của các vật cản trở trên đường truyền, ví dụ như các toà nhà cao tầng, cácngọn núi, đồi,… làm cho biên độ tín hiệu bị suy giảm Tuy nhiên, hiện tượng này chỉ xảy ra

0 các trường hợp còn lại

nếu =

Hình 2.3: Mật độ phổ của tín hiệu thu

trên một khoảng cách lớn, nên tốc độ biến đổi chậm Vì vậy, hiệu ứng này được gọi là fadingchậm.

GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang Trang 16

CHƯƠNG 2 GIẢI BĂNG TẦN2.1 Định nghĩa băng tần:

Băng tần là một dải tần số nào đó được giới hạn bởi 1 tần số thấp nhất và 1 tần số cao

nhất Băng thông (dải thông) là băng tần được gán cho 1 người sử dụng nào đó để truyền/nhận

dữ liệu Băng thông phải đảm bảo 1 số điều kiện kỹ thuật thì mới có thể phục vụ cho 1 hìnhthức truyền/nhận dữ liệu Nếu coi băng tần là 1 xa lộ thì băng thông là chiều rộng của 1 lànđường

2.2 Phân loại và ứng dụng băng tần:

Mỗi loại băng tần được sử dụng cho các hệ thống thông tin khác nhau do đặc điểmtruyền lan sóng trong các môi trường thực

Băng sóng cực dài sử dụng ở lĩnh vực vật lý, thông tin cô tuyến đạo hàng, thông tintrên biển

Băng sóng dài và băng sóng trung được sử dụng cho thông tin phát hành nội địa,điều biên, thông tin hàng hải, vô tuyến đạo hàng

Băng sóng ngắn sử dụng cho phát thanh điều biên cự ly xa và một số dạng thông tinđặc biệt

Băng sóng mét sử dụng cho phát thanh điều tần và truyền hình

Băng sóng decimet được sử dụng cho truyền hình, các hệ thống thông tin ci ba sốbăng hẹp , thông tin di động

Băng sóng centimet được sử dụng cho thông tin vi ba số băng thông rộng , thông tin

vệ tinh

Băng sóng milimet được sử dụng hạn chế cho thông tin vệ tinh với băng Ka, dungcho thông tin vũ trụ

Bảng các băng tần :

Các loại băng tần

2.3 Khảo sát một số loại băng tần:

2.3.1 Băng tần 700 MHz:

Ở một tần số thấp như 700Mhz thì tín hiệu sẽ “khỏe” hơn, nghĩa là tín hiệu truyền xa hơn

và cung cấp chất lượng phủ sóng trong các tòa nhà tốt hơn các tần số cao như các băng tầntrên dưới 2 GHz Vì vậy, các nhà khai thác cần ít trạm gốc hơn để phủ sóng một vùng điềunày dẫn đến giá đầu tư thấp hơn Đó là ưu điểm của băng tần này

2.3.2 Băng tần 900 MHz:

Hiện nay băng tần này có 35 MHz để sử dụng cho mạng GSM Ở nước ta, băng tần nàyđang được cấp phát cho các mạng GSM và do đó băng thông băng thông này được sử dụngrất nhiều

Cũng giống như băng tần 700Mhz, băng tần này thấp nên sẽ “khỏe”, tuy nhiên với việc đãcấp phát cho các mạng GSM thì băng tần khả dụng cho LTE sẽ chỉ đủ để nhà cung cấp LTEtriển khai một sóng mang 1,25Mhz Với một sóng mang như vậy, triển khai các dịch vụ có lẽ

sẽ gặp khó và do đó băng tần này, tuy không phải không thể, nhưng dường như không đượccác nhà khai thác LTE quan tâm nhiều

2.3.4 Băng tần 1800 MHz:

Tình cảnh trái ngược so với băng tần 900 MHz Hiện nay băng tần này cũng được cấp phépcho mạng GSM với tổng cộng 75 MHz Tuy nhiên, một số quốc gia vẫn chưa phân bổ hếttoàn bộ 75 MHz này cho các nhà khai thác di động

GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang Trang 18

Tuy nhiên với tần số “hơi cao”, độ khỏe của sóng sẽ hạn chế và do đó vùng phủ của mộttrạm thu phát sẽ không lớn, dẫn tới số lượng trạm thu phát nhiều và do đó, chi phí triển khaimạng lưới cũng sẽ tăng lên tương đối.

2.3.5 Băng tần 2100 MHz:

Đây là băng tần dành cho 3G UMTS ở một số khu vực trên thế giới đặc biệt là ở Châu Âu,với tổng cộng 60 MHz Trong hầu hết các quốc gia thì mỗi nhà khai thác được cấp một đoạnbăng tần 10 MHz nhưng cũng chỉ sử dụng 5 MHz cho một sóng mang 3G Tuy nhiên, tạinhiều quốc gia, lượng băng tần dành cho 3G chưa hết 60Mhz Thực tế, tại nhiều quốc gia châu Á, băng tần này đang được dùng nhiều nhất bởi nóđược sử dụng một cách rộng rãi và đặc tính truyền sóng tốt trong khi lượng băng tần khả dụngcũng còn tương đối nhiều

Chương III MIỀN FRESNEL

3.1 Công thức huyghen:

Để hiểu rõ một số đặc điểm truyền lan của sóng trên mặt đất cần biết những kháiniệm về miền Fresnel Việc biểu thị miền được dựa trên nguyên lý Huyghen

Nguyên lý Huyghen cho biết rằng mỗi điểm của mặt sóng gây ra bởi một nguồn bức

xạ sơ cấp có thể được coi như một nguồn sóng cầu thứ cấp mới Vì vậy nguyên lý nàycho phép ta có thể tính trường điện từ ở một điểm bất kỳ trong không gian khi đã biếtđược trường ở một bề mặt nào đó

Giả sử nguồn của sóng sơ cấp đặt tại điểm A (hình 3.1) Ký hiệu S là một mặt kínbất kỳ bao quanh nguồn sóng Bây giờ ta xác định trường của sóng tại điểm bất kỳnằm ngoài mặt kín, theo các trị số của trường trên mặt S

Hình 3.1 xác địnhtrường theo nguyên líhuyghen

Ký hiệu ψ là thànhphần của trường cầntìm tại điểm M và ψS

là trị số của thànhphần ấy trên mặt S Khoảng cách từ mỗi điểm trên mặt S đến M được ký hiệu là r Theo nguyên lý Huyghen, trường thứ cấp tạo bởi một nguyên tố bề mặt dS tại điểm

M được xác định theo công thức:

GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang Trang 20

( 1 )Trong đó A làmột hệ số tỷ lệ.Trường tổng tạiđiểm M sẽ là trườngtạo bởi toàn mặt S

( 2 )Nếu S là mặt phẳng thì

n là pháp tuyến ngoài của mặt phẳng;

λ là bước sóng công tác

Thay vào ( 2 ) ta có công thức Huyghen đối với mặt phẳng

Trong trường hợp mặt S có dạng bất kỳ, công thức Huyghen có dạng tổng quát

Nguyên lý Huyghen cũng nêu lên rằng năng lượng từ mỗi điểm truyền theo tất cảcác hướng và tạo thành nhiều mặt sóng cầu sơ cấp được gọi là các sóng con Đườngbao của các sóng con này sẽ tạo ra một mặt sóng mới Với độ chính xác cao, mỗi mặtsóng có thể được biểu diễn bởi một mặt phẳng có pháp tuyến chính là véc tơ mật độ