Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu hàng hải – bài giảng GOC sẽ cung cấp cho các bạn kiến thức về hệ thống thông tin GMDSS và 1 số phướng pháp sử dụng máy móc thiết bị, cũng như nguyên lý hoạt động Hi vọng tài liệu sẽ cung cấp kiến thức cho các bạn.
BÀI TẦN SỐ VÀ TRUYỀN SÓNG VÔ TUYẾN ĐIỆN NỘI DUNG I II III IV V Kiến thức sơ đẳng tần số dải tần số Cơ chế truyền sóng Dải tần số truyền sóng Các chế độ điều chế Các chế độ phát xạ I Kiến thức sơ đẳng tần số dải tần số Tần số - Frequency Tần số vô tuyến điện số dao động sóng điện từ/ giây Đơn vị đo Hertzian (viết tắt Hertz Hz) Hertz = đơn vị/ giây Các bội số đơn vị Hz gồm có: Kilohertz (KHz) = 1000 Hz; Megahertz (MHz) = 1000 KHz hay triệu Hz; Gigahertz (GHz) = 1000 MHz hay tỷ Hz I Kiến thức sơ đẳng tần số dải tần số Bước sóng – Wave length Là khoảng cách đỉnh sóng, ký hiệu Lambda (chữ Hy Lạp λ), đơn vị m Sóng vô tuyến điện – Radio Wave Sóng vô tuyến điện dao động sóng điện từ truyền không gian với vận tốc ánh sáng 300x106 m/s I Kiến thức sơ đẳng tần số dải tần số Mối quan hệ tần số, vận tốc ánh sáng bước sóng Ta có công thức để tính mối quan hệ tần số, vận tốc ánh sáng bước sóng sau: λ = 3.108/ ƒ ƒ = C/ λ C=ƒxλ Ghi chú: λ ký hiệu bước sóng; f ký hiệu tần số; c ký hiệu vận tốc ánh sáng Phổ tần vô tuyến điện • • Phổ tần vô tuyến điện dãy tần số xạ vô tuyến điện Các hệ thống anten xạ máy phát nhận biết sóng vô tuyến với tần số 15 KHz Phổ tần vô tuyến chia thành dải sau: Chữ tắt Chữ rõ Tiếng Việt Phạm vi Tần số Bước sóng VLF Very Low Frequencies Tần số thấp 15 kHz ÷ 30 kHz λ = 100 km ÷ 10 km LF Low Frequencies Tần số thấp 30 kHz ÷ 300 kHz λ = 10 km ÷ km MF Medium Frequencies Tần số trung bình, thường gọi dải sóng trung 300 kHz ÷ MHz λ = km ÷ 100 m HF High Frequencies Tần số cao, thường gọi dải sóng ngắn MHz ÷ 30 MHz λ = 100 m ÷ 10 m VHF Very High Frequencies Tần số cao, thường gọi dải sóng cực ngắn 30 MHz ÷ 300 MHz λ = 10 m ÷ m UHF Ultra Frequencies Tần số cực cao, thường gọi sóng viba 300 MHz ÷ GHz λ = 10dm ÷ 1dm GHz ÷ 30 GHz λ = 10 cm ÷ cm 30 GHz ÷ 300 GHz λ = 10mm ÷ mm 300 GHz ÷ 3000 GHz λ = mm ÷ dmm SHF Super High Frequencies Tần số siêu cao Extremely High EHF Frequencies Tần số vô cao II Cơ chế truyền sóng Có chế vật lý truyền sóng vô tuyến từ máy phát tới máy thu thông tin vô tuyến hàng hải: Sóng thẳng Sóng đất Sóng trời Truyền sóng thẳng Hình C3-1 mô tả kết nối vô tuyến mặt đất Nhìn chung tín hiệu thu nhận tổng tín hiệu thẳng theo đường a, đường tín hiệu phản chiếu đường b c Truyền sóng thẳng • Ở vùng biển A1, kỹ thuật thông tin VHF chiếm ưu cấp cứu an toàn Khả thông tin thương mại phụ thuộc vào thiết bị phát điện thoại, Telex liệu data đài Duyên hải • Khi xem xét nhân tố này, dải tần tối đa biển tính theo công thức: Khoảng cách (NM) = 2hTx ( f t ) + 2hRx ( f t ) h Khoảng cách (NM) = 2,22 x Tx h h ( m) + ( m) + h Rx ( m) ( m) Khoảng cách km = 4,12 x • Trong hTx hRx độ cao anten thu anten phát mực nước biển, tính feet mét Tx Rx Hình C3-2: Đường truyền vô tuyến điện sóng trời Hình C3-3: Đường truyền thông tin liên lạc vô tuyến điện sóng ngắn HF Truyền sóng trời • Trong sơ đồ, việc phát xạ tần số thấp khoảng từ – MHz phản xạ tầng E từ máy phát Tx đến máy thu Rx1 qua đường “a” cách khoảng 1000km Các tần số dải – 12 MHz đạt phạm vi phủ sóng xa qua đường “b” phản xạ tầng F1 để tới máy thu Rx2 Ở tần số cao hơn, từ 16 – 25 MHz khoảng cách lên tới 4000 km, đạt phản xạ từ tầng F2 qua đường “c” tới máy thu Rx3 • Nếu ion hoá tần số cao, sóng vô tuyến điện hoàn toàn qua tầng điện ly mà không trở lại trái đất đường “d” • Vào buổi tối, mức độ ion hoá giảm tầng F1 F2 hợp thành tầng F độ cao thấp Tầng D hấp thụ mạnh hình thành tầng E Do việc phát sóng trời có ảnh hưởng vào ban đêm - với dải tần thấp có tác dụng phạm vi (cự ly) thông tin bị giảm Truyền sóng trời • Trên biển, kỹ thuật thông tin HF thường sử dụng tàu dải sóng trung MF sóng VHF Khi hành trình vùng biển A4, HF phương tiện phù hợp thông tin tới đài duyên hải có khoảng cách xa Tầng điện ly • Khái niệm: Sự truyền sóng cự ly xa sóng vô tuyến điện chủ yếu dải sóng ngắn HF nhiều phản xạ từ nhiều vùng ion tầng khí hiểu chung tầng điện ly Tầng điện ly • Các tầng điện ly quan trọng để truyền lan cự ly xa sóng vô tuyến điện là: Tầng E độ cao 120 km Tầng F1 độ cao 200 km Tầng F2 độ cao khoảng 300 – 400 km • Vào ban đêm màu đông tầng F1 F2 hợp thành tầng F đơn độ cao 250 km • Dưới tầng E tầng D độ cao từ 50 – 90 km có tác dụng truyền sóng, khả hấp thụ sóng vô tuyến điện tầng nhiều so với tầng phản xạ Những phá vỡ tầng điện ly • Thông tin dải HF bị phá huỷ bão từ nhiều ngày thời điểm có vụ nổ mặt trời Nó phát luồng điện tích lượng cao phá huỷ tầng điện ly, đặc biệt vùng F Sự xuất hiện tượng quang cực vùng cực Bắc cực Nam thường kèm theo biến cố • Các bão từ thường báo trước đợt nhiễu loạn điện từ Khi đợt bùng phát mạnh xạ tia cực tím từ mặt trời gây ion hoá dội cho tầng D thấp Khi đợt nhiễu loạn điện từ xuất hiện, sóng vô tuyến bị hấp thụ tầng D trước vươn tới tầng cao sóng vô tuyến bị phản xạ qua đoạn ngắn thông thường Kết thông tin cự ly xa bị đình trệ nhiều thời điểm III Dải tần số truyền sóng Tần số thấp (VLF) Tần số thấp (LF) Tần số trung bình hay dải sóng trung (MF) Tần số cao hay dải sóng ngắn (HF) Tần số cao hay dải sóng cực ngắn (VHF) VHF • • • • Tần số thấp (Very Low Frequency) Sóng vô tuyến truyền lan theo đường cong bề mặt trái đất gọi “sóng mặt đất” Sóng mặt đất suy giảm qua nước biển suy giảm lớn qua mặt đất đá khô cằn qua vùng sa mạc Các tín hiệu VLF phản xạ tốt tầng điện ly D, độ cao tầng D có cấu trúc độ dài bước sóng dải VLF Tín hiệu dải VLF truyền xa 12.000 dặm biển (hải lý) Các hệ thống anten rộng lớn thường sử dụng dải VLF với công suất phát xạ lớn (khoảng 750 kW) có tầm phủ sóng hầu hết bề mặt trái đất => Do phát xạ dải VLF dùng theo hướng từ bờ tàu Các tín hiệu dải VLF xuyên qua nước biển xuống độ sâu vài chục mét hiệu để trì liên lạc với tàu ngầm Tần số thấp (Low Frequency) • Các tín hiệu LF phản xạ tốt tầng điện ly D Ở dải LF có cải thiện mặt mức tín hiệu ồn sở thấp • Tuy nhiên suy giảm đường truyền lại cao Các cự ly từ 1000 - 2000 dặm biển đạt dải LF, phải yêu cầu đến công suất phát cao hệ thống anten rộng lớn Tần số trung bình hay dải sóng trung (Medium Frequency) • Liên lạc dải MF phụ thuộc chủ yếu vào truyền lan sóng mặt đất, cự ly bị giảm hậu suy giảm tăng mặt đất • Một đài Duyên hải đạt phủ sóng mặt đất tốt cho tín hiệu thoại tới 300 hải lý Các đài tàu, với máy phát có công suất phát nhỏ hệ thống anten đơn giản thường đạt thông tin mặt đất tin cậy tới 150 hải lý cho thông tin thoại 300 hải lý cho thông tin DSC/Telex Tần số cao hay dải sóng ngắn (HF) • Tầng điện ly D có hiệu dải MHz truyền sóng khoảng cách dài phản xạ từ tầng E tầng F Theo khái niệm chung, sử dụng dải tần HF cao hơn, cự ly kéo dài Tần số cao hay dải sóng ngắn (HF) • Vào ban đêm, thay đổi tầng điện ly, điều kiện thay đổi tầng F1 F2 hợp lại độ cao tầng E F hạ xuống Kết chung để bao phủ cự ly vào ban đêm, điều cần thiết phải chia đôi tần số khai thác, tức liên lạc từ Hải Phòng đến Capetown vào ban ngày dải 22/ 25 MHz, vào ban đêm dải 12 MHz lựa chọn Tần số cao hay dải sóng cực ngắn (VHF) VHF • Phương thức truyền sóng 50 MHz thực đường truyền thẳng, đường nhìn thấy mắt • Đối với thông tin qua vệ tinh yêu cầu phải có hướng nhìn vệ tinh không bị che khuất, anten đài tàu trái đất phải mắc cao để đạt khả nhìn vệ tinh tốt • Đối với thông tin mặt đất, cự ly phụ thuộc vào độ cao anten máy thu máy phát Bởi hậu bẻ cong nhẹ sóng vô tuyến tầng đối lưu khí gây nước, nên tầm nhìn vô tuyến thực tế lớn so với tầm nhìn quang học theo hệ số = 4/3 Hết ... cực cao, thường gọi sóng viba 30 0 MHz ÷ GHz λ = 10dm ÷ 1dm GHz ÷ 30 GHz λ = 10 cm ÷ cm 30 GHz ÷ 30 0 GHz λ = 10mm ÷ mm 30 0 GHz ÷ 30 00 GHz λ = mm ÷ dmm SHF Super High Frequencies Tần số siêu cao... cần thiết có mức độ cao ion hoá để phản xạ sóng trở lại mặt đất Hình C 3-2 : Đường truyền vô tuyến điện sóng trời Hình C3 -3 : Đường truyền thông tin liên lạc vô tuyến điện sóng ngắn HF Truyền sóng... số thấp 15 kHz ÷ 30 kHz λ = 100 km ÷ 10 km LF Low Frequencies Tần số thấp 30 kHz ÷ 30 0 kHz λ = 10 km ÷ km MF Medium Frequencies Tần số trung bình, thường gọi dải sóng trung 30 0 kHz ÷ MHz λ =