Khái niệm và bài giảng Anten

Telecommunications Program Anten + Khái niệm anten Anten thiết bị dùng để xạ sóng điện từ không gian bên ngòai thu nhận sóng điện từ từ không gian bên ngòai - Anten phải phối hợp trở kháng - Anten phải có hiệu suất cao - Anten phải có băng thông đủ lớn Blah blah blah blah Telecommunications Program Anten + Phân loại Anten - Theo mục đích sử dụng: Anten thông tin (vệ tinh, viba, ) Anten truyền hình Anten phát Anten radar Anten thiên văn, - Theo băng sóng (kích thước anten tỷ lệ thuận với bước sóng): Anten sóng cực ngắn Anten sóng ngắn Anten sóng trung, sóng dài, - Chức (thu, phát) Telecommunications Program Anten - Theo cấu trúc: Telecommunications Program Anten + Hệ phương trình Maxwell (1874): - Đối với dòng điện - Đối với dòng từ   e  ∂E = J +ε rotH ∂t     ∂H rotE = − µ ∂t   divH =    ρe divE = ε     ∂E rotH = ε ∂t   m   ∂H −J − µ rotE = ∂t    ρm divH = µ  divE =  Telecommunications Program Anten - Giải hệ phương trình Maxwell dòng điện Đặt: e  H = rotA e ∂ϕ e = divA + ε (điều kiện phụ Lorenzt)  ∂t divrotA = rotgradϕ =    = rotrotA graddivA − ∆A e e  − jωµ A + graddivA E = jωε     H = rotAe  Telecommunications Program Anten - Giải hệ phương trình Maxwell dòng điện e   e e ∆A + k A = −J ε pµ = k ω= Với: ω v − jkr e  e e A = J dV ∫ 4π V r Telecommunications Program Anten - Giải hệ phương trình Maxwell dòng từ (một cách tương tự) m   m m ∆A + k A = −J − jkr m  m e A = J dV ∫ 4π V r m m  − jωε A + graddivA H = jωµ   E = −rotA m  Telecommunications Program Anten Nghiệm tổng quát: m e e  −rotA − jωµ A + graddivA E = jωε   e m m  H =rotA − jωε A + graddivA  jωµ Với:  e,m A = 4π  e , m e − jkr dV ∫V J r  e,m A = 4π  e , m e − jkr dS ∫S J r  e,m A = 4π  e ,m e − jkr dL ∫L J r Telecommunications Program Anten + Quá trình xạ sóng điện từ Telecommunications Program Anten + Quá trình xạ sóng điện từ (tt) 10 Telecommunications Program + An tòan lao động số ý 59 Telecommunications Program + Xu hướng phát triển mạng wireless tương lai Near Line of Sight Point to Multi-point Selected sites 802.16 (2004) Point to Point BACKHAUL, Redline 2005 802.16a Existing Near Line of Sight Point to Multi-point Partial Indoor Coverage 802.16 (2004) 2006 Backhaul Network Portable/Mobile Point to Multi-point Ubiquitous Coverage 802.16e, NextNet 2007 INTERNET BACKBONE 60 Telecommunications Program + BTS tương lai (10/100 Base T connection) GPS Sync Sector Antenna Base Station Power Inserter 48 VDC Supply Switch Internet 61 Telecommunications Program + Thiết bị CPE (Customer Premise Equipment) tương lai (Radio Subscriber Unit - RSU) • Self-install indoor unit • Plug & Play compatible • No software required on Subscriber’s computer • 10baseT data interface • IP addressable for over the air management • Always-On, IP over ethernet connection (Wireless DSL) • Dynamic or Static IP addressing can be assigned by ISP 62 Telecommunications Program + Thiết bị CPE (Customer Premise Equipment) tương lai (Outdoor Subscriber Unit - OSU) • Can be mounted on roof, wall, or pole • Typically installed by a network or ISP technician (semi-professional installation recommended) • Ideal for commercial applications or fringe 63 Telecommunications Program + Thiết bị CPE (Customer Premise Equipment) tương lai (Mobile Subscriber Unit - MSU) • Vehicular mobility applications in Public Safety and Transport • Plug-and-play installation • Lightweight aluminum case • Operates over licensed frequencies in an IP-based cellularized network • FCC Type Approved (2.5 – 2.7 GHz) • Suitable for dB and dB omni antennas 64 Telecommunications Program + Giải pháp tương lai Wired LANs WiFi “Hotspot” LANs PC Voice over IP ATMs Laptops Fleet Applications Control and Data Acquisition applications Point of Sale Terminals Video Conferencing Security 65 Telecommunications Program + Cấu trúc mạng vô tuyến tương lai IP Telephony Network PSTN Analog Terminal Adaptor Enterprise IP Voice Traffic PSTN Voice Traffic Analog Phone Softswitch Air Link Ethernet LAN GR-303/V5.2 Gateway Subscriber Data Traffic IP Phone Router Indoor or Outdoor CPE Base Station Subscriber Computer Internet 66 Telecommunications Program + Phân lọai nhiễu: Theo nguồn nhiễu (nhiễu nội, nhiễu ngọai) Theo tần số (băng rộng, băng hẹp, đơn tần, trắng) Theo nguyên nhân (nhiễu tự nhiên, nhiễu người man-made) Theo cách thức tác động (nhiễu cộng, nhiễu nhân) Theo phân bố (nhiễu Gaussian, Rayleigh, Rician, …) (note: interference xem can nhiễu hệ thống có ích với Các khai niệm: Nhiễu AWGN (Additive White Gaussian Noise) Nhiễu nhiệt (Thermal Noise - nhiễu Johnson) Pn = kTB T Temperature in Kenvins T0 290 int agreement k Boltzmann’s constant 1.38x10-23K B Bandwidth in Hertz 67 Telecommunications Program - Mật độ nhiễu Pn N= = kT B - Nhiệt độ nhiễu (Noise Temperature) Pn T= kB - Hệ số nhiễu (Noise Figure) F SNRin N0 = = NF 10 log ( F ) SNRout N i G 68 Telecommunications Program - Hệ số nhiễu linh kiện có độ lợi G nhiễu nội ΔN kT0 BG + ∆N ∆N = 1+ F= kT0 BG kT0 BG - Hệ số nhiễu hệ thống có m tầng Fm − F2 − F = F1 + + + m −1 ⇒ G1 ∏ Gi i =1 Fm − F2 − F − = F1 − + + + m −1 G1 ∏ Gi i =1 69 Telecommunications Program - Nhiệt nhiễu hiệu dụng (Effective Noise Temperature) Te F =1 + T0 Te kB ∆N ⇒ Te =T0 ( F − 1) = kBG Linh kiện không tạo nhiễu (G) Te kBG = ∆N 70 Telecommunications Program - Nhiệt nhiễu hiệu dụng hệ thống (Effective System Noise Temperature) Fn − F2 − F − = F1 − + + + n −1 G1 ∏ Gi i =1 Tes Te1 Te = + + + T0 T0 T0G1 Ten n −1 T0 ∏ Gi i =1 - Nhiệt nhiễu hệ thống: nhiệt nhiễu nguồn nhiễu nhiệt tương đương đặt vào ngõ vào hệ thống thu không tạo nhiễu cho ngõ máy thu không tạo nhiễu có công suất nhiễu với công suất nhiễu ngõ hệ thống thu thực  cống suất nhiễu bên ngòai đến hệ thống thu có nhiệt nhiễu Ta tầng hệ thống có nhiệt nhiễu hiệu dụng hệ thống Tes nhiệt nhiễu hệ thống T= Ta + Tes s 71 Telecommunications Program - Nhiệt nhiễu Anten 72 Telecommunications Program - Nhiệt nhiễu Anten 73 ...Telecommunications Program Anten + Phân loại Anten - Theo mục đích sử dụng: Anten thông tin (vệ tinh, viba, ) Anten truyền hình Anten phát Anten radar Anten thiên văn, - Theo băng sóng (kích thước anten tỷ lệ... Telecommunications Program Anten + Anten Parabol anten có độ lợi lớn độ rộng búp sóng nhỏ 70λ HPBW = D 26 Telecommunications Program Anten + Anten Cassegrain anten có phản xạ nhỏ để phản xạ chùm sóng vào mặt phản... với bước sóng): Anten sóng cực ngắn Anten sóng ngắn Anten sóng trung, sóng dài, - Chức (thu, phát) Telecommunications Program Anten - Theo cấu trúc: Telecommunications Program Anten + Hệ phương