Đang tải... (xem toàn văn)
Chapter1 DuongTruyen tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩnh vực kinh tế...
Chương 1: GIỚI THIỆU CÁC ĐƯỜNG TRUYỀN TÍN HIỆU ĐIỀU KHIỂN GIỚI THIỆU CÁC ĐƯỜNG TRUYỀN TÍN HIỆU ĐIỀU KHIỂN 1.1 Đường truyền hữu tuyến 1.1.1 Cáp đồng trục (coaxial cable) 1.1.2 Cáp xoắn (twisted cable) 1.1.3 Cáp quang (optical cable) 1.2 Đường truyền vơ tuyến (wireless) 1.2.1 Sóng vô tuyến (radio wave) 1.2.2 Hồng ngoại Cáp đồng trục (coaxial cable) Các đặc tính điện cáp đồng trục phụ thuộc vào ứng dụng hiệu suất Trở kháng đặc tính: 50 Ω sử dụng với cơng suất trung bình; 75 Ω thường để kết nối tới antenna cài đặt khu dân cư Có thể sử dụng với dải tần sở (baseband) dải tần rộng (broadband) Cáp đồng trục (tt) Cáp đồng trục kết nối mạng: • Cáp gầy (thin coaxial cable – 10B2/IEEE 802.3a): trở kháng 50Ω, truyền tín hiệu xa 185m • Cáp béo (thick coaxial cable – 10B5): truyền xa đến 500 m Kết nối cáp đồng trục: dùng đầu BNC (Bayonet Neill–Concelman), nối T, nối I, nối N, nối C, nối đầu cuối Cáp đồng trục (tt) Hình 1.1: cấu tạo cáp đồng trục Hình 1.2: cáp đồng trục RG-59 Cáp đồng trục (tt) Hình 1.3: đấu nối cáp đồng trục Cáp đồng trục (tt) Loại cáp Trở kháng Ứng dụng RG-6 75 Ω Video, TV RG-8 50 Ω Radio, computer RG-11 75 Ω Truyền xa RG-58 50 Ω Radio, computer RG-59 75 Ω Video, TV Bảng 1.1: số loại cáp đồng trục Cáp xoắn (twisted cable) Cáp xoắn loại có cặp dây dẫn bên xoắn lại với để loại bỏ can nhiễu điện từ từ nguồn bên (như: xạ điện từ cặp dây xoắn lớp vỏ bảo vệ (cáp UTP), xuyên kênh cặp dây gần Cáp xoắn (tt) Cáp không vỏ bọc chống nhiễu (UTP – Unshielded Twisted Pair): • mức độ chống nhiễu, khoảng cách truyền, dải tần số thiết bị gắn vào xếp mức trung bình Khi truyền mức độ cao (1Mbps) tạo sóng RF, phải sử dụng thêm lọc cần thiết • Cáp xoắn đơi trần 10BASE T đưa tín hiệu đến 100 mét Cáp xoắn đôi dùng đầu nối RJ45 Cáp xoắn (tt) Hình 1.4: cáp UTP RJ45 10 Cáp quang (tt) Các thông số quan trọng • Suy hao quang (optical loss): lượng cơng suất quang (optical power) suốt trình truyền dẫn qua cáp quang, điểm ghép nối Ký hiệu dB • Suy hao phản xạ (optical return loss): ánh sáng bị phản xạ điểm ghép nối, đầu nối quang • Suy hao tiếp xúc (insertion loss): giảm công suất quang hai đầu ghép nối Giá trị thông thường từ 0,2dB 0,5dB • Suy hao (attenuation): mức suy giảm cơng suất quang suốt q trình truyền dẫn khoảng cách xác định Ký hiệu dB/km 18 Cáp quang (tt) • Bước sóng (wavelength): đơn vị nm Hình 1.9: bước sóng quang 19 Đường truyền vơ tuyến (wireless) Ưu điểm Khi dùng loại cáp ta gặp số khó khăn sở cài đặt cố định, khoảng cách khơng xa, để khắc phục khuyết điểm người ta dùng đường truyền vô tuyến Đường truyền vơ tuyến mang lại lợi ích sau: • Khoảng cách truyền xa • Lắp đặt đường truyền vơ tuyến nơi địa hình phức tạp khơng thể dây • Cung cấp nối kết tạm thời với mạng cáp có sẵn 20 Đường truyền vơ tuyến (tt) • Những thiết bị liên tục di chuyển nối kết vào mạng dùng cáp mạng vơ tuyến • Dùng cho mạng có giới hạn rộng lớn vượt khả cho phép cáp đồng cáp quang • Dùng làm kết nối dự phòng cho kết nối hệ thống cáp 21 Đường truyền vơ tuyến (tt) Khuyết điểm • Bảo mật tín hiệu khơng an tồn • Nhiễu mơi trường truyền phức tạp • Băng thơng truyền khơng cao 22 Sóng vơ tuyến (radio wave) Đặc điểm sóng vơ tuyến • Là sóng điện từ, nằm nhóm với sóng ánh sáng, xạ hồng ngoại tia X Sóng điện từ phát với tần số thấp sóng ánh sáng xạ hồng ngoại Trong kỹ thuật thông tin, người ta sử dụng sóng có tần số khoảng 10KHz – 300Ghz • Sóng tần số thấp: dễ phản xạ (vượt qua khoảng nhìn thẳng), hoạt động tương tự sóng âm Ở băng tần VLF, lan truyền mơi trường nước • Sóng tần số cao: truyền theo đường nhìn thẳng (bị mưa hấp thụ làm tán xạ), hoạt động giống sóng ánh sáng 23 Sóng vơ tuyến (tt) Sự lan truyền sóng vơ tuyến Sự lan truyền sóng mặt đất (sóng bề mặt): Sự lan truyền sóng điện từ có tần số MHz có khuynh hướng theo đường cong bề mặt trái đất (hay gọi sóng bề mặt) Sóng đất sóng phân cực đứng Khuyết điểm: • Sóng đất u cầu cơng suất phát cao • Kích thước antenna lớn • Tổn hao thay đổi đáng kể theo loại đất Ưu điểm: • Với cơng suất phát đủ lớn, sóng đất dùng để liên lạc điểm giới • Sóng đất bị ảnh hưởng thay đổi điều kiện khí 24 Sóng vơ tuyến (tt) Sự lan truyền sóng khơng gian: Sóng khơng gian bao gồm sóng trực tiếp sóng phản xạ mặt đất, khoảng cách truyền khoảng vài kilomet đến vài chục kilomet tầng khí Sóng trực tiếp lan truyền theo đường thẳng anten phát anten thu, gọi sóng thẳng (Line Of Sight) Vì sóng thẳng bị hạn chế độ cong bề mặt đất Sóng phản xạ mặt đất sóng phản xạ từ bề mặt trái đất anten phát anten thu Độ cong trái đất tạo nên đường chân trời lan truyền sóng khơng gian, gọi chân trời vơ tuyến Có thể kéo dài chân trời vô tuyến cách nâng cao anten phát anten thu Sóng khơng gian đặc trưng cho sóng vơ tuyến có tần số cao 30MHz 25 Sóng vơ tuyến (tt) Sự lan truyền sóng trời: Các sóng điện từ có hướng xạ cao đường chân trời tạo thành góc lớn so với mặt đất gọi sóng trời Sóng trời phản xạ khúc xạ trái đất từ tầng điện ly, gọi sóng điện ly Tầng điện ly vùng không gian nằm cách mặt đất chừng 50 km đến 400 km Tầng hấp thụ số lượng lớn lượng tia cực tím tia X xạ mặt trời, làm ion hóa phân tử khơng khí tạo electron tự Khi sóng điện từ vào tầng điện ly, điện trường sóng tác động lực lên electron tự do, làm cho chúng dao động Khi sóng chuyển động xa trái đất, ion hóa tăng, song lại có phân tử khí để ion hóa Do đó, phần khí có số phần trăm phân tử ion hóa cao phần Mật độ ion cao, khúc xạ lớn 26 Sự lan truyền sóng trời (tt) Nói chung, tầng điện ly phân chia thành lớp: lớp D, E F Lớp D: lớp thấp nhất, có độ cao 50 ÷ 100 km nằm xa mặt trời nhất, có ion hóa Như lớp D có ảnh hưởng đến hướng truyền lan sóng vơ tuyến Song ion lớp hấp thụ đáng kể lượng sóng điện từ Lớp D biến đêm Lớp phản xạ sóng VLF LF, hấp thụ sóng MF HF 27 Sự lan truyền sóng trời (tt) Lớp D: lớp thấp nhất, có độ cao 50 ÷ 100 km nằm xa mặt trời nhất, có ion hóa Như lớp D có ảnh hưởng đến hướng truyền lan sóng vơ tuyến Song ion lớp hấp thụ đáng kể lượng sóng điện từ Lớp D biến đêm Lớp phản xạ sóng VLF LF, hấp thụ sóng MF HF Lớp E: có độ cao 100 ÷ 140 km, gọi lớp Kennelly Heaviside theo tên hai nhà bác học khám phá Lớp F: gồm lớp F1 F2 Lớp F1 có độ cao 140 ÷ 250 km vào ban ngày Lớp F2 có độ cao 140 ÷ 300 km mùa đơng 250 ÷ 350 km mùa hè Về đêm, lớp hợp lại với tạo thành lớp Lớp F1 hấp thụ suy hao số sóng HF, cho qua phần lớn sóng để đến F2 , khúc xạ ngược trái đất 28 Đường truyền vơ tuyến (tt) Hình 1.10: truyền tín hiệu qua vệ tinh Hình 1.11: truyền tín hiệu trực tiếp hai thiết bị 29 Dải tần sóng vơ tuyến Dải tần vơ tuyến Hình 1.12: dải tần vơ tuyến 30 Dải tần sóng vơ tuyến (tt) Băng tần VLF (very low frequency) LF (low frequency) MF (medium frequency) Dải tần ÷ 30KHz 30 ÷ 300 KHz 300 ÷ 3000 KHz HF (high frequency) ÷ 30 MHz VHF (very high frequency) 30 ÷ 300 MHz UHF (ultra high frequency) 300 ÷ 3000MHz SHF (super high frequency) ÷ 30GHz EHF (extremly high frequency) Hồng ngoại Ánh sáng nhìn thấy Tia cực tím 30 ÷ 300GHz 103 ÷ 107 GHz Ứng dụng Thông tin nước, hàng không, định vị Hàng không Phát AM, hàng hải, trạm thơng tin dun hải, dẫn tìm kiếm cứu nạn Điện thoại, điện báo, phát sóng ngắn, hàng hải, hàng khơng Truyền hình, phát FM, điều khiển giao thơng, hàng khơng Truyền hình, thơng tin vệ tinh, thám, da giám sát, hàng không Hàng không, thông tin viba, thông tin di động, thông tin vệ tinh Thông tin radar Thông tin quang, thiên văn học (không gọi sóng vơ tuyến) Bảng 1.3: bang tần vơ tuyến 31 Hồng ngoại • Ánh sáng hồng ngoại (tia hồng ngoại) ánh sáng khơng thể nhìn thấy mắt thường, có bước sóng khoảng từ 0.86μm đến 0.98μm Tia hồng ngoại có vận tốc truyền vận tốc ánh sáng • Tia hồng ngoại truyền nhiều kênh tín hiệu Nó ứng dụng rộng rãi cơng nghiệp Lượng thơng tin đạt mega bit /s Lượng thông tin truyền với ánh sáng hồng ngoại lớn gấp nhiều lần so với sóng điện từ mà người ta dùng • Tia hồng ngoại dễ bị hấp thụ, khả xuyên thấu Trong điều khiển từ xa tia hồng ngoại, chùm tia hồng ngoại phát hẹp, có hướng, thu phải hướng 32