Kt sieu cao tan he cao dang

• Sóng SCT khi lan truyền trên bề mặt vật dẫn chịu ảnh hưởng tương tự như khi cho sóng chuyền qua các phần tử điện kháng.. Với vật dẫn có kích thước đáng kể so với bước sóng thì coi nh[r]

đài tiếng nói việt nam tr ờng cao đẳng phát truyền hình1

Siªu cao tÇn

Hệ cao đẳng - ktđt-vt

NAM ĐỊNH ngày 16/12/2009

Biên soạn gv:thạc sĩ cù van

TỔNG QUAN VỀ MÔN HỌC.

1.NỘI DUNG MƠN HỌC:

• Chương 1: Tổng quan siêu cao tần • Chương 2: Các đường truyền thơng dụng • Chương : Các linh kiện siêu cao tần

• Chương : Các mạch điện siêu cao tần

• Chương :Anten số hệ thống siêu cao tần 2.MỤC ĐÍCH YÊU CẦU:

• Sinh viên học qua mơn trường điện từ anten

• Cung cấp cho sinh viên số kiến thức , cô đọng siêu cao tần

CHƯƠNG1:TỔNG QUAN VỀ SIÊU CAO TẦN.

NỘI DUNG CHƯƠNG1:

1 Khái niệm băng sóng siêu cao tần Sự phân cực sóng siêu cao tần

CHƯƠNG1:TỔNG QUAN VỀ SIÊU CAO TẦN.

1 1.KHÁI NIỆM VÀ BĂNG SÓNG CỦA SIÊU CAO TẦN

1.1.1.Khái niệm siêu cao tần.

A.Định nghĩa:

• Là loaị sóng trường điện từ mà có bước sóng ngắn cỡ cm, mm, nmvv

B.Tính chất:

• Sóng siêu cao tần có tính phân cực

• Sóng siêu cao tần có tính chất tương tự ánh sáng: phản xạ, khúc xạ , truyền thẳng

1.1.KHÁI NIỆM VÀ BĂNG SÓNG CỦA SIÊU CAO TẦN.

1.1.2 BĂNG SĨNG CỦA SIÊU CAO TẦN •

Băng tần Ký hiệu ứng dụng

1-30Ghz SHF Ttdi động, tt vệ tịnh., tt vi ba

30-300 Ghz Ka,R,Q,V Ra đa vệ tinh thử nghiệm

Thz Ánh sáng, hồng ngoại

CHƯƠNG1:TỔNG QUAN VỀ SIÊU CAO TẦN.

1 2.SỰ PHÂN CỰC CỦA SĨNG SIÊU CAO TẦN

• Phân cực phẳng: véc tơ E, H nằm mặt phẳng nằm ngang,mặt phẳng thẳng đứng

• Phân cực trịn: véc tơ E,H quay theo quỹ đạo đường tròn • Phân cực elíp: véc tơ E,H quay theo quỹ đạo đường elip

CHƯƠNG1:TỔNG QUAN VỀ SIÊU CAO TẦN.

1 3.SỰ TRUYỀN LAN SÓNG SIÊU CAOTẦN

1.3.1.Sự truyền thẳng & tổn hao.

• Sóng từ anten phát tới anten thu truyền theo đường thẳng

• Trên đường truyền lan sóng tổn hao làm nóng phần tử khí chất điện mơi truyền qua nó.Cự ly xa tổn hao lớn

• Trên đường truyền gặp phần tử có kích thước gần bước sóng sóng bị tán xạ khúc xạ làm cho lượng tia tới thẳng bị suy giảm mạnh

1.3.SỰ TRUYỀN LAN SÓNG SIÊU CAOTẦN.

1.3.2.Sự phản xạ , khúc xạ tổn hao.

Tia sóng bị tán xạ thành tia phản xạ ,tia khúc xạ, kết làm cho

lượng tia bị suy giảm mạnh

Sự tổn hao:Trên đường truyền gặp

các phần tử có kích thước gần bước sóng sóng bị tán xạ

khúc xạ làm cho lượng tia tới thẳng bị suy giảm mạnh

n1 sin = n2 sin ~ n1/ n2 = sin/ sin

n1> n2 ~ > ; phxtp =90 độ

~ n2/ n1<1 hay n1> n2

1.4 ĐẶC ĐIỂM CỦA SÓNG SIÊU CAOTẦN.

1.4.1 Ảnh hưởng khí tới SCT.

• Vận tốc SCT phụ thuộc vào (ε,μ ) số điện, từ môi trường ε,μ lại phụ thuộc vaò yếu tố như: áp suất P, độ

ẩm,nhiệt độ Càng gần mặt đất ε,μ lớn làm cho vận tốc SCT giảm

• Do gần mặt đất có nhiều nước, nên tia sóng bị khúc xạ từ thẳng thành cong

• Sự thay đổi số điện từ nhiều tạo môi trường truyền dẫn sóng ống dẫn sóng, ống dẫn sóng có độ cao cách mặt đất từ 50-5000feet( 1,5m-150m)

TĐ Tia cong

1.4 ĐẶC ĐIỂM CỦA SĨNG SIÊU CAOTẦN.

1.4.1 Ảnh hưởng khí tới SCT.

• Thực nghiệm SCT bị suy giảm mạnh nước tần số khác suy hao khác nhau.Tại tần số 10Ghz thấp

• Tại tần số 22,2 183,3 Ghz bị suy hao mạnh nước • Tại tần số 60 120 Ghz bị suy hao mạnh ô xy

• Sự thay đổi số điện từ nhiều tạo môi trường truyền dẫn sóng ống dẫn sóng, ống dẫn sóng có độ cao cách mặt đất từ 50-5000feet( 1,5m-150m)

Sự truyền sóng SCT ống dẫn sóng

Mặt đất

Truyền dẫn ống dẫn sóng gần

1.4 ĐẶC ĐIỂM CỦA SÓNG SIÊU CAOTẦN.

1.4.2 Ảnh hưởng mặt đất tới SCT.

• Phản xạ từ mặt đất , mặt biển tới máy thu SCT làm giảm chất lượng tín hiệu

• Nhiễu xạ sóng vật chướng ngại núi đồi, ảnh hưởng đáng kể tới máy thu SCT

Mặt đất

1.4 ĐẶC ĐIỂM CỦA SÓNG SIÊU CAOTẦN.

1.4.3 Ảnh hưởng tầng khí Plasma tới SCT.

• Tầng khí Plasma hình thành tầng điện ly cách mặt đất khoảng vài trăm Km

• Nó gồm hạt điện tích ion hố xạ mặt trời,bức xạ vũ trụ, ion hoá ma sát trái đất quay chuyển động vũ trụ

1.5.CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG1.

1 Trình bầy khái niệm băng sóng siêu cao tần Nêu ứng dụng sóng SCT?

3 Có loại phân cực sóng SCT?

4 Sóng điện siêu cao tần truyền dẫn nào? Sóng siêu cao tần có ảnh hưởng gì?

6 Tại sóng đa truyền vượt tầm nhìn thẳng?

CHƯƠNG 2:CÁC ĐƯỜNG TRUYỀN SIÊU CAO TẦN.

NỘI DUNG CHƯƠNG 2: Ống dẫn sóng khơng khí Ống dẫn sóng kim loại Ống dẫn sóng điện môi Đường truyền vi dải Cáp đồng chục

6 Cáp quang

2.1 ĐƯỜNG TRUYỀN SCT -Ống dẫn sóng khơng khí.

2.1.1 Ống dẫn sóng sát gần mặt đất.

• Là loại đường truyền sóng SCT hình thành khí sát mặt đất cách mặt đất khoảng m

• Mơi trường ống dẫn sóng khơng khí sát mặt đất số điện từ thay đổi Sự thay đổi nhiều tạo mơi

trường truyền dẫn sóng tốt tổn hao Ống dẫn sóng loại có độ cao cách mặt đất từ 50-5000feet ( 1,5m-150m)

• Ứng dụng :Truyền dẫn sóng rađa mặt biển cự ly vượt tầm nhìn thẳng

Sự truyền sóng SCT ống dẫn sóng

Mặt đất

Truyền dẫn ống dẫn sóng gần

2.1 ĐƯỜNG TRUYỀN SCT -Ống dẫn sóng khơng khí.

• 2.1.2 Ống dẫn sóng hình thành tầng điện ly.

• Là lớp khí Plasma hình thành tầng điện ly cách mặt đất khoảng 200 Km,có bề dầy vài trăm km

• Nó gồm hạt điện tích ion hố xạ mặt trời,bức xạ vũ trụ, ion hoá ma sát trái đất quay chuyển động vũ trụ

• Lớp khí điện tích có ảnh hưởng tới tia sóng SCT truyền qua nó.Nếu lớp khí dầy đặc làm ngắn mạch tín hiệu, làm thông tin mặt đất vệ tinh

2.2 ĐƯỜNG TRUYỀN SCT -Ống dẫn sóng kim loại.

2.1.1 Ống dẫn sóng chữ nhật.

• Là loại đường truyền sóng SCT hình thành việc chế tạo ống hình chữ nhật kim loại rỗng, nhẫn , phẳng.Có

kích thước khoảng 10*10cm*L.(L chiều dài ống )

• Sóng điện từ truyền ống theo kiểu truyền thẳng, phản xạ mặt phẳng kim loại.Có Z=50 Ơm

• Sóng SCT truyền lan bị tổn hao, khơng ảnh hưởng can nhiễu bên ngồi

2.2 ĐƯỜNG TRUYỀN SCT -Ống dẫn sóng kim loại.

2.1.1 Ống dẫn sóng hình trụ trịn.

• Là loại đường truyền sóng SCT hình thành việc chế tạo ống hình trụ trịn kim loại rỗng, nhẫn ,Có kích thước khoảng Ø=5-10cm.L.(L chiều dài ống )

• Sóng điện từ truyền ống theo kiểu truyền thẳng, phản xạ mặt kim loại.Có Z=50 Ơm

• Sóng SCT truyền lan bị tổn hao, khơng ảnh hưởng can nhiễu bên

2.3 ĐƯỜNG TRUYỀN SCT – Ống dẫn sóng điện mụi.

ã 2.3.1 ng dẫn sóng toàn điện môi.

• Loại ống dẫn sóng lõi

• Loại lõi

• Sóng lan truyền dọc ống phần n1

• Ứng dụng làm ống truyền dẫn sóng SCT

2.3.2 Ống dẫn sóng điện mơi có bọc kim.

• Giống với loại lõi, vỏ ngồi kim loại

• Sóng lan truyền dọc chất điện mơi

• Có độ bề cỏ học tốt,

• Tổn hao năng lượng khơng bị ngồi.

• Ứng dụng làm anten điện môi

n2

n1

n1

n2

n1

2.4 ĐƯỜNG TRUYỀN SCT –Các dây dẫn dạng thanh.

2.4.1 Khái niệm.

• Một dạng đường truyền dẫn SCT gồm dây dẫn dạng kim loại mỏng, thường kèm lớp điện môi.Thường sản xuất mạch in vùng tần thấp SCT

2.4.2.Một số dẫn SCT.

• Đường truyền dạng dải (Stripline): Tương tự cáp đồng chục bị chẻ đôi dát mỏng, phần lõi kim loại dát mỏng

• Sản xuất với giá rẻ, dễ kết nối với phận mạch điện • Đường truyền dạng vi dải (Microstrip): Là đoạn dây dẫn

mỏng song song (Mạch in)

2.5.ĐƯỜNG TRUYỀN SCT-CÁP ĐỒNG CHỤC.

2.5.1.Khái niệm hệ thống cáp đồng chục. • Gồm có loại : cáp trung kế cáp thuê bao.

ã Cấu tạo gồm có lõi kim loại , rt b»ng chÊt dỴo, vá b»ng l íi

kim loại, vỏ chất dẻo

d (4)

(3)

(2)

D:đườngư kínhưcápư D

(1):Dâyưdẫnưtrong (2):Líp­nhùa

(3):Láưnhơmưmỏngư hoặcưgiấyưbạc,hoặcư bằngưlớpưlướiưkimưloại (4):Lớpưvỏưnhựa

2.5.NG TRUYN SCT-CP NG CHC.

2.5.2 ặc điểm sóng điện từ:

ã Sóng điện từ lan truyền däc theo chiỊu dµi cđa èng dÉn sãng tạo

bởi ruột vỏ kim loại cáp

ã Không chịu ảnh h ởng can nhiễu khí quyển. ã Tổn hao nhỏ phụ thuộc vào khoảng cách.

• Trở kháng đặc tính từ 50-70 ơm.

2.5.3 ng dơng:Ứ

• Dïng trun dÉn sãng tõ đầu máy phát tơí anten. ã Dùng truyền dẫn sóng từ anten tới đầu vào máy thu ã Dùng làm cáp truyền dẫn tín hiệu RF trun h×nh.

d D Z0 138lg

2.6 ĐƯỜNG TRUYỀN SCT-CÁP QUANG.

2.6.1.Kh¸i niƯm vỊ hệ thống cáp quang.

ã Gồm có nhiều loại cáp khác nhau.nh cáp trôn, cáp treo, cáp ngầm, cáp nhà v.v

ã Cấu tạo gồm có hai phần : +Sợi cáp

+Hệ thống gia c ờng bảo vệ

1

3

1 : PhÇn tư gia c êng , : Lâi c¸p, 3: Vá bäc PVC.

Líp vá Líp phđ Líp bäc lâi 250m

125m

2.6.2 ĐẶ Đ ỂC I M C A SỦ óNG SCT TRONG S I QUANG.Ợ

850 1300 1550 ánh sáng thông tin quang lc lam chm vng tớm

ánh sáng nhìn thấy

300.700 800 1600nm Là sóng ánh sáng

Có tính chất phản xạ, khúc xạ,tán xạ Công suất bơm vào sợi quang nhỏ <1W Không bị can nhiƠu ®iƯn tõ

Tỉn hao nhá nhÊt

2.6.3.Khúc xạ phản xạ toàn phần.

ã ịnh luật Snell.

n1 sin = n2 sin ~ n1/ n2 = sin/ sin n1> n2 ~ >

ã Hiện t ợng phản xạ toàn phần.

Tia khúc xạ

Tia phản xạ Tia phản xạ

M«i tr êng 2: n2 M«i tr êng 1: n1

1’ 1’’ 2’ 3’ 

T

Sự phản xạ khúc xạ ánh sáng

2.6.3.Chiết suất môi tr ờng, chiết suất sợi quang.

ã A Chiết suất môi tr êng.

V C n 

Trong :

n: chiÕt st cđa m«i tr êng

C: vận tốc ánh sáng chân không C = 108m/s

2.6.3.b.ChiÕt suất sợi quang.

ã Chiết suấtnhẩy bậc : (SI:Step-index)

ã Chiết suất giảm dần:(GI: Graded- Index )

n(r) n1 n2

n2 n1

n2

n1

n

n2

n2

n2

n1 n

2.6.4.Sù trun dÉn ¸nh sáng sợi quang:

n2 n1 n

n2

n2 n1 > n2

Sù truyÒn ánh sáng sợi quang có chiết suất nhảy bậc (SI)

n(r) n1 n2

n2

n2

2.6.5.Suy hao SCT sỵi quang.

A Suy hao hÊp thô:

1.Sù hÊp thô chất kim loại:

Cỏc kim loi cú sợi quang là: (Fe), (Cu), (Mn), (Cr), (Co), Nikel , chúng đ ợc gọi tạp chất Mức độ hấp thụ tạp chất phụ thuộc vào nồng độ tạp chất b ớc sóng ánh sáng truyền qua Để có sợi quang có độ suy hao d ới 1dB/Km cần phải có thuỷ tinh thật tinh khiết với nồng độ tạp chất không phần tỷ

2.Sù hÊp thơ cđa OH:

Sự có mặt ion OH sợi quang tạo độ suy hao hấp thụ đáng kể Đặc biệt độ hấp thụ tăng vọt b ớc sóng gần 950nm, 1240nm, 1400nm Nh độ ẩm nh ng nguyên nhân gây suy hao sợi quang Trong trình chế tạo nồng độ ion OH lõi sợi đ ợc giữ mức d ới phần tỷ (10-9) để giảm độ hấp thụ nó.

3.Sù hÊp thơ cực tím hồng ngoại:

2.6.5.Suy hao SCT sỵi quang.

B.Suy hao tán sc.

1.Suy hao tán xạ Raylegh:

Nói chung sóng điện từ truyền mơi tr ờng điện môi gặp chỗ không đồng xảy t ợng tán xạ Các tia sáng truyền qua chỗ không đồng toả nhiều h ớng, phần l ợng ánh sáng tiếp tục truyền theo h ớng cũ phần lại truyền theo h ớng khác chí truyền ng ợc phía nguồn quang

2.Suy hao tán xạ ti mặt phân cách lõi lớp vỏ bọc không hoàn hảo:

2.6.6.Tán sắc sợi quang.

ã Khái niệm:

Khi tín hiệu quang truyền qua sợi quang chúng bị biến dạng t ợng gọi tán sắc

ã Tác hại:

+ Tán sắc làm méo dạng tín hiệu analog làm xung bị chồng lấp tín hiệu digital

+ Tán sắc làm hạn chế dải thông đ ờng truyền dẫn quang

ã Phân loại:

+Tán sắc mod

2.6.6.Tán sắc sợi quang.

A.Tán sắc mode (dmod) ;

Do l ợng ánh sáng phân tán thành nhiều mode Mỗi mode lại truyền với vận tốc nhóm khác nên thời gian trun kh¸c

Sự phụ thuộc dmod vào số mũ g: dmod đạt cực tiểu g ~ dmod tăng nhanh g có giá trị khác hai phía Đây yêu cầu nghiêm ngặt trình chế tạo sợi GI

2,4 2,6 2,8 2,2

2,0 1,8 1,6 0,01

0,1

g dmod

(ns/km)

2.6.6.Tán sắc sợi quang.

B.Tán sắc mầu số sợi quang.

Do tín hiệu quang truyền sợi khơng phải đơn sắc mà gồm khoảng b ớc sóng định Mỗi b ớc sóng lại có vận tốc truyền khác nên thời gian truyền khác

2

3 1300

1200 1400 1500

1600  (nm) 12 -4 -8 -12 dchr (ps/nm.km)

Tán sắc thể loại sợi 1: Sợi bình th ờng (G652)

2.6.6.Tán sắc sợi quang.

C.tán sắc vật liệu.

• Chiết suất sợi quang ln thay đổi vật liệu nó.đây ngun

nh©n gây nên tán sắc chất liệu

ã V mt vật lý, tán sắc chất liệu cho biết mức độ nới rộng xung nm

bề rộng phổ nguồn quang qua km sợi quang, đơn vị độ tán sắc chất liệu M ps/nm.Km

• Tại b ớc sóng 850 nm độ tán sắc chất liệu khoảng 90  120 ps/nm.Km. • Tại b ớc sóng 1300 nm tán sắc chất liệu tán sắc ống dẫn sóng nh ng

ng ợc dấu nên tán sắc thể không Do b ớc sóng 1300 nm th ờng đ ợc chọn cho đ ờng truyền tốc độ cao

2.7.CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 2.

CHƯƠNG :CÁC LINH KIỆN SIÊU CAO TẦN.

1 TiÕp gi¸p ống dẫn sóng

2 Các suy giảm v di pha Bộ ghép đ ờng truyền

4 Phần tử điện kháng Bộ lọc SCT

6 Hèc céng h ëng Isolator&Circulator §I èt laser

9 §I èt tách quang

3.1.TIẾP GIÁP Ống dẫn sóng.

• 3.1.1.Khái niệm tiếp giáp ống dẫn sóng:

• Là linh kiện siêu cao tần ,dùng để kết nối cáp đồng chục với ống

dẫn sóng

• Thường dùng đoạn băng sóng SCT, để nối ống dân sóng

ra hệ thống dây phi (cáp đồng chục)

• Thường dùng làm đoạn nối sóng SCT anten- loại anten ống dẫn sóng

• 3.1.2.Một số tiếp giáp SCT.

• Tiếp giáp lọc hài

• Tiếp giáp với anten

3.2.CÁC BỘ SUY HAO VÀ DI PHA.

• 3.2.1.Khái niệm.

• Sóng SCT bị suy hao di pha cho qua phận có chứa chất điện mơi dạng van, dạng

• Vận tốc SCT nhỏ khơng khí:

• 3.2.1.Một số suy hao di pha.

• Bộ di pha thay đổi tham số

• Bộ có tham số suy hao di pha cố định



c v 

3.3.BỘ GHÉP VÀ CHIA ĐƯỜNG.

• 3.3.1.Khái niệm

• Là linh kiện SCT dùng để ghép cơng suất chia cơng suất sóng SCT mạch máy phát SCT

• Nó có dạng tổng quát sau:

• 3.3.2.Một số ghép , chia thực tế.

bộ chia ghép

Pin Pin1

Pinn

Pout Pout1

Poutn

Mạch lý tưởng

Out 3-Zo/2 Out Zo/2 Out 3-Zo/2

3.4.CÁC PHẦN TỬ ĐIỆN KHÁNG.

• 3.4.1.Khái niệm chung phần tử điện kháng.

• Sóng SCT phân bố bề ngồi vật dẫn, Với bề mặt lồi lõm khác SCT bị ảnh hưởng khác lan truyền

• Sóng SCT lan truyền bề mặt vật dẫn chịu ảnh hưởng tương tự cho sóng chuyền qua phần tử điện kháng Với vật dẫn có kích thước đáng kể so với bước sóng coi tập hợp phần tử : Điện cảm, điện dung, điện trở

• Ta tạo phần tử điện kháng SCT kht, dập gờ , rãnh có kích thước phù hợp vật dẫn

3.4.CÁC PHẦN TỬ ĐIỆN KHÁNG.

• 3.4.2 Một số phần tử điện kháng SCT thực tế.

• Cuộn cảm xoắn chôn ốc làm kim loại dán mặt điện mơi • Tụ điện C tạo điện môi, kim loại Đặt ống dẫn

sóng

1

C C

in out

3.5 BỘ LỌC SCT.

3.5.1.Khái niệm lọc SCT.

• Tập hợp phần tử L,C tạo thành mắt lọc SCT • Là lọc SRF kỹ thuật Analog

• Dùng để lọc sóng hài,lọc chặn băng

3.5.2.Một số lọc SCT.

• Bộ lọc Chebyshev dùng đường truyền vi dải

50Ώ 149,4Ώ 149,4Ώ 50Ώ

50Ώ C 50Ώ

3.5 BỘ LỌC SCT.

3.5.2.Một số lọc SCT.

• Bộ lọc Cauer dùng đường truyền vi dải

Ca

50Ώ 50Ώ

50Ώ C 50Ώ

La

L2

Cb L3

L1 L2 L3

L1

Lb

3.6.HỐC CỘNG HƯỞNG SCT.

• 3.6.1.Khái niệm hốc cộng hưởng.

• Một hốc khoét vật dẫn có kích thước =λ/2.Khi sóng điện từ lan

truyền qua sảy tượng cộng hưởng tương tự tượng cộng hưởng mạch L,C

• Tần số cộng hưởng :

• hệ số phẩm chất:

• Q = ωo

• Ứng dụng làm bọ lọc, mạch tạo dao động

lc o

1  

3.6.HỐC CỘNG HƯỞNG SCT.

• 3.6.2.Một số hốc cộng hưởng.

• A.Hốc cộng hưởng thiết bị đo

• B.Hốc cộng hưởng điện mơi

Điện môi

Tinh chỉnh cộng hưởng Vi dải

λ/2

Zo

Zo

L

3.7 ISOLATOR &CIRCULATOR.

• 3.7.1 Khái niệm

• A Isolator:Là linh kiện SCT, có tác dụng cho sóng SCT theo chiều từ nguồn tới đích, khơng cho theo hướng

ngược lại • B.Circulator

• Là linh kiện SCT có khả cho sóng SCT theo hướng mong muốn

• Circulator kiểu chữ Y

• Circulator kiểu phân cực

ISOLATOR

in out

1

2

3

1

2

3.7 ISOLATOR &CIRCULATOR.

• 3.7.2 Một số ứng dụng Circulator.

• A.Circulator phân đường thu phát

• B.Bộ tách kênh bốn tần số

MP MT

Tải

PĐ Anten

F1

F2 F3

F4

3.8.®ièt laser

ã 3.8.1.laser-nguyên lý phát xạ ánh sáng.

ã Các loại Laser khác nh ng nguyên lý hoạt động nh Hoạt động Laser kết qủa ba q trình mấu chốt, hấp thụ photon, phát xạ tự phát, phát xạ kích thích Ba q trình đ ợc mơ tả sơ đồ hai mức l ợng đơn giản

E2 E2

E1

E2

E1

Phát xạ tù ph¸t HÊp thơ

3.8 ĐIỐT LASER ( Light Amplication by Stimulate Emision of Radiation)

• 3.8.2 Cấu trúc ốt laser

a)

Sio2 Sio2 n-GaAlAs Líp tiÕp xóc p-InP p-InP Líp giới hạn p-InP Lớp tiếp xúc

D ơng toả nhiệt

Lớp tiếp xúc âm Lớp tiếp xúc p-GaAlAs

Líp tÝch cùc InGaAsP Líp tÝch cùc

GaAsP

n-InP

b) Sio2 Sio2

Líp giíi h¹n p-GaAlAs

3.8.3 đặc tính kỹ thuật điốt laser.

• A.tóm tắt đặc tính kỹ thuật điốt lade.

+) C ờng độ xạ cao

+) Có độ ổn định b ớc sóng xạ tốt

+) Mật độ tia xạ cao

3.8.3 đặc tính kỹ thuật điốt laser.

c.Bảng tóm tắt đặc tính Laser DFB

Tham sè Đặc điểm

ã B ớc sóng 1310 nm hoặc1550 nm 10nm

ã Công suất quang 3-14 mW

ã Dải tần làm việc 50-860 MHz

ã Mức RFvào(tín hiệu video) +10 tới +25 dBmV/kênh

ã Hệ số điều chế quang(m) 3-4%/kênh

ã CNR(i vi 80 kênh tải) 52 dB(với công suất đầu thu dB)

• MÐo CSO - 62 dBc

• MÐo CTB - 65 dBc

• Thay đổi đáp ứng tần số ± dB(50-860 MHz)

ã Suy hao đ ờng xuống >16dB(RF đầu vào)

ã Khong nhiờt hot ng 00C tới 500C

• Nhiệt độ bảo quản - 400C tới 500C

.

d.Tóm tắt đặc tính Laser DFB điều chế trực tiếp cho đa kênh AM/QAM đ ờng lên.

Tham sè DỈc điểm

ã B ớc sóng 1310nm 1550nm 10nm ã Công suất quang 3- 5mW

ã Dải tần làm việc 5 – 42MHz • Mức RF vao + 10 tới +25 dBmV/kênh • Di ng 15dB

ã CNR(các kênh QPSK) 16 dB ã tại BER 10-7C/(N+1)

ã kênh QPSK 20dB ã tai BER ≤10-7

3.8.4.øng dơng cđa ®I èt laser

• Th c xây dựng hệ thống thơng tin quang mạng viễn thơng có tốc độ cao cự ly truyền dẫn xa ,ng ời ta phải sử dụng diốt Laser có độ rộng phổ hẹp Laser đơn mode

ã Với hệ thống truyền hình cáp Laser phản hồi phân tán(bố)

3.9 I t TCH QUANG.

ã 3.9.1.đI ốt tách quang pin.

Vùng hoá trị Wv Vùng cấm Eg

Vïng dÉn Wc Vïng diƯn tÝch

kh«ng gian

P

Điện cực vòng

ánh sáng

Lớp chống phản xạ

RT

W

N

a) b)

3.9 ĐI Ốt TÁCH QUANG.

ã 3.9 cấu trúc đI ốt thác apd.

x Vùng thác

ánh sáng

Điện cực vòng

Điện cực N

N SP

RT

M 200

E V tăng F tăng →

3.9 ĐI ỐT TÁCH QUANG.

3.9 ĐI Ốt TÁCH QUANG.

ã 3.9.4.ứng dụng đI ốt pin apd.

+Với b ớc sóng 850 nm Loại Si – PIN APD hay dùng Si – APD có u điểm hơn, có dịng dị hệ số tạp âm nhỏ, hệ số khuếch đại tăng tới 100, điện áo phân cực ng ợc 200V

+Với b ớc sóng 1300 nm đến 1500 nm b ớc sóng Ge-APD đ ợc sử dụng rộng rãi Điện áp làm việc từ 30V

+Với b ớc sóng 1500nm.Loại InGaAs – Pin tách sóng quang phù hợp với tốc độ cao Nó th ờng đ ợc ghép với tiền khuếch đại GaAs FET để tạo thành modul có sẵn thị tr ờng InGaAs/GaAs FET hồn tồn thích nghi với tốc độ 565Mbit/s phù hợp với tốc độ 2,5Gbit/s

3.10.CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CUỐI CHƯƠNG 3.

1 Trình bầy tiÕp gi¸p èng dÉn sãng?

2 Trỡnh by v suy giảm v bé di pha ? Trình bầy bé ghÐp ® êng truyÒn.?

4 Phần tử điện kháng SCT có khác với phần tử điện kháng dải VHF, UHF?

5 Đặc điểm Bộ lọc SCT?

6 Nêu vai trò hèc céng h ëng ? Nêu vai trò Isolator

8 Nêu vai trò Circulator

9 Nêu ứng dụng §I èt laser

CHƯƠNG 4: CÁC MẠCH ĐIỆN SCT.

1 BỘ KHUYẾCH ĐẠI PHẢN XẠ BỘ KHUYẾCH ĐẠI THAM SỐ BỘ TẠO DAO ĐỘNG

4 BỘ TÁCH SÓNG BỘ TRỘN TẦN BỘ SUY GIẢM

7 BỘ CHUYỂN MẠCH BỘ DỊCH PHA

4.1.BỘ KHUYẾCH ĐẠI PHẢN XẠ.

• 4.1.1.Khái niệm.

• Các khuyếch đại phản xạ SCT thường ốt có điện trở âm

• Các ốt là:điốt đường hầm TUNENNL, ốt IMPATT, GUN • Hệ số phản xạ: Γ=(Rn+Zo)/Rn-Zo) >1

• 4.1.2 Mạch điện khuyếch đại phản xạ thực tế:

Cir

Thiên áp

Thiên áp

4.2.BỘ KHUYẾCH ĐẠI THAM SỐ.

• 4.2.1.Khái niệm.

• Các KĐ tham số transsitor ốt • Tin hiệu đầu lớn K lần tín hiệu đầu vào • Tần số đầu khác với đầu vào

• 4.2.2 Mạch điện khuyếch đại tham số thực tế:

BPF (fs)

BPF (fp)

(fs)

(fp)

BPF (fo)

4.3.BỘ DAO ĐỘNG.

• 4.3.1.Khái niệm dao dộng SCT.

• Bộ tạo dao động SCT biến đổi cơng suất DC thành cơng suất SCT • Phần tử tích cực phần tử phi tuyến;thường dùng transsitor , điốt • 4.3.2.Mạch điện dao động SCT.

XL

RL

Xin

Rin

i

Zl Zin

Phần tử điện trở âm

(ZL +Zin)I=

4.4.BỘ TÁCH SÓNG.

• 4.4.1.Khái niệm tách sóng SCT. • A.Bộ tách sóng dải tần 1-100Ghz

• Thơng thường sử dụng ốt, mạch đơn giản

• Tin hiêụ vào tin hiêụ điện RF, tin hiệu dạng tần số thấp • B.Bộ tách sóng quang

• Thường dùng ốt pin cho mạch thuê bao điốt thác APD cho mạch đầu cuối hệ thống

4.4.BỘ TÁCH SÓNG.

• 4.4.2.mạch điệnvề tách sóng SCT. • A.Bộ tách sóng dải tần 1-100Ghz

• B.Bộ tách sóng quang

Mạch phối hợp Z

in out C L R C khuyếc h đại cân bằng xác định & tái tạo A

P D

Out(E)

4.5.BỘ TRỘN TẦN.

• 4.5.1.Tổng quan trộn tần SCT: • A.Khái niệm chung :

• Thực trộn tin hiệu với tần số sóng mang, tạo tin hiệu với tần số sóng mang

• Thực trộn lên phần máy phát • Thực trộn xuống phần máy thu

• Các phần tử trộn tần phần tử phi tuyến thường transsitor điốt

4.5.BỘ TRỘN TẦN.

• 4.5.2.Một số trộn tần SCT: • A.Bộ trộn tần phần điện:

• +Tần số cơng tác từ 1- vài trăm GHZ • +Có nhiều loại mạch trộn tần:

• - Mạch trộn tần đơn

• - Mạch trộn tần cân

fins

fout

fino

Fout=Fins+Fino ( up)

4.5.BỘ TRỘN TẦN.

• 4.5.2.Một số trộn tần SCT: • B.Bộ trộn tần phần quang:

• +Tần số cơng tác dải ánh sáng

• +Thực trộn tin hiệu quang với nguồn quang khơng mang tin tức( Sóng mang)

• +Kết trường quang mang thơng tin có cường độ cao

• +Thường dùng hệ thống thông tin Coherent

demux (o)

4.6.BỘ SUY GIẢM.

• 4.6.1.Tổng quan suy giảm.

• Nhằm giảm cơng suất tín hiệu phía phận thu cần bảo vệ

• Thường dùng mạch suy giảm điện trở ốt • 4.6.2.Một số mạch suy giảm SCT:

• +Bộ suy giảm điện trở

• +Bộ suy giảm dùng điốt

r r

L

4.7 BỘ CHUYỂN MẠCH.

• 4.7.1.Tổng quan chuyển mạch:

• Nhằm kết nối đường chuyền theo hướng định • Chuyển mạch SCT - điện thường dùng điốt

• Chuyển mạch SCT - quang thường dùng điốt quang, transsitor quang

• 4.7.2.Một số mạch chuyển mạch:

1

2

3

đ/k

B1+

B3+

4.8.BỘ DI PHA.

• 4.8.1.Tổng quan di pha:

• Thực dịch pha tin hiệu đầu đầu vào • Có thể dịch pha liên tục

• Có thể dịch pha giá trị xác định

• Mạch dịch pha lý tưởng khơng tổn hao, khơng phản xạ • 4.8.2.Mạch điện di pha:

Cir

hi

ên

p

1

2

4.9.CÂU HỎI CUỐI CHƯƠNG.

1 Trình bầy khuyếch đại phản xạ?

2 Nêu đặc điểm khuyếch đại tham số?

3 Bộ tạo dao động SCT có khác với dao động dải tần VHF? Có loại tách sóng SCT?

5 Vai trị trộn tần SCT?

6 Bộ suy giảm dùng để làm gì? Có loại suy giảm? Bộ chuyển mạch SCt dùng để làm gì?

CHƯƠNG 5: ANTEN VÀ CÁC HỆ THỐNG SCT.

• 5.1.Tham số anten SCT • 5.2.Một số anten SCT

• 5.3.Tổng quan hệ thống thơng tin siêu cao tần • 5.4.Các hệ thống ghép kênh

• 5.5.Các hệ thống đa

5.1.THAM SỐ CỦA ANEN SCT.

• 5.1.1 th tớnh hng.

ã Là đ ờng biểu diễn quan hệ tr ờng xạ theo ph ơng truyền với ph ơng lại

• Mỗi loại anten có đồ thị tín h ớng riêng.

• Với hệ thống thơng tinn vệ tinh đồ thị tính h ớng dạng hình cáI chầy hẹp

5.1.THAM SỐ CỦA ANEN SCT.

• 5.1.2 Hệ số tăng ích.

• Là tỷ số mật độ cơng suất theo hướng xạ mật độ công suất xạ vơ hướng/với cơng suất thu

• G=S(θ,φ)/S= số lần

• 5.1.3.Dải tần số cơng tác

• Là dải tần số mà anten bảo đảm thu, xạ sóng điện từ tốt. • Mỗi anten th ờng công tác tần số.

5.2.MỘT SỐ LOẠI AN TEN SCT.

• 5.2.1.An ten phát lên vệ tinh.

A.Anten parabôn có g ơng phản xạ.

Có kích th ớc lớn vài chục m

Dùng trạm VT cấu hình lớn 1.phiễu xạ sóng

2.g ơng phản xạ nhỏ 3.g ơng phản xạ lớn 4.Bộ phận quay anten 5.giá đỡ anten

6.Cần đỡ g ơng phản xạ nhỏ

1

3

5

5.2.MỘT SỐ ANTEN SCT.

• 5.2.1.An ten phát lên vệ tinh.

ã .B.Anten parabôn có g ơng phản xạ lệch.

ã Có kích th ớc vài m.

ã Dùng trạm vệ tinh cấu hình nhỏ võa.

1.phiễu xạ sóng 2.g ơng phản xạ nhỏ 3.g ơng phản xạ lớn 4.Bộ phận quay anten 5.giá đỡ anten

6.Cần đỡ g ơng phẩn xạ nhỏ

3

5

5.2.MỘT SỐ ANTEN SCT.

5.2.2.anten thu vệ tinh

A Anten parabôn có tiêu điểm gi a.

• Cã kÝch th íc tõ 1-2m.

ã Th ờng dùng thu trạm PTTH.

1

3

4

1.Phễu hứng sóng-bộ khuyếch đại LNA 2.G ơng phản xạ Bộ phận quay anten

5.2.MỘT SỐ ANTEN SCT.

5.2.2.anten thu vệ tinh

B Anten parab«n cã tiêu điểm lệch bên.

ã Có kích th íc tõ 0,5-0,6m.

• Th ờng dùng thu gia đình DTH.

1.Phễu hứng sóng-bộ khuyếch đại LNA 2.G ơng phản xạ

3.Giá đỡ anten

2

5.3.TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG SCT.

• 5.3.1.Hệ thống chuyển tiếp vi ba mặt đất. • Thường cơng tác dải đầu sct 1-3 ghz

• Gồm trạm thu phát vô tuyến SCT đặt liên tiếp đường truyền

• Khoảng cách trạm phụ thuộc vào địa hình, nằm đường thẳng anten thu phát.Thường tối đa 60km

• Có thể dùng để truyền dẫn thoại phi thoại

5.3.TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG SCT.

• 5.3.2.Hệ thống thu phát vệ tinh. • Dải tần cơng tác 1-30 Ghz

• Hệ thống phát truyền hình vệ tinh DTH • Hệ thống chuyển tiếp vệ tinh viễn thơng

• Hệ thống vệ tinh định vị dẫn đường

TĐ

VT

36000 Km

5.3.TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG SCT.

• 5.3.3.Hệ thống thơng tin quang. • A.Sơ đồ khối lược giản:

Truúen dÉn M¹ch kÝch

thÝch

Ngn quang TÝn hiƯu ®iƯn

ThiÕt bị phát

Linh kiện thu quang

Phục hồi tín hiệu KĐ

Tín hiệu điện

Thiết bị thu Thu

quang

Sửa dạng Phát quang

TÝn hiÖu quang TÝn hiÖu quang

5.3.TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG SCT.

• 5.3.3.Hệ thống thơng tin quang. • B Ứng dụng hệ thng

ã Mạng đ ờng trục xuyên quốc gia

• Mạng riêng cơng ty đ ờng sắt, điện lực, • D ờng trung kế ni cỏc tng i.

ã D ờng cáp thả biển liên quốc gia ã D ờng truyền số liệu, mạng LAN ã Mạng truyền hình cáp.

5.4.CÁC HỆ THỐNG GHÉP KÊNH SCT.

• 5.4.1.Ghộp kờnh quang theo bc súng.

ã Các sóng ánh sáng có b ớc sóng khác đ ợc ghép vào sợi quang. ã Là kết hợp b ớc sóng khác vào sợi đầu thực

tỏch chỳng để truyền tới tách sóng quang đầu

M u x

De M u x

Tx1 Tx2

Rx1 Rx2

5.4.2.Hệ thống ghép kênh SCT theo tần số.

• Trong ghép kênh FDM băng tần sóng ánh sáng đ ợc phân chia thành số dải có tần số khác để mang kênh thông tin riêng biệt

• FDM đ ợc truyền sợi, kênh quang riêng biệt có băng tần rộng. • Tổng số luồng bít đ ợc ghép phụ thuộc vào tốc độ mi lung

ã Tại đầu thu tín hiệu quang đ ợc tách ra, công suất quang đ ợc chia kênh riêng đ ợc khôi phục lại

Kết Bộ Hợp

Mix Mix

f1 f1

f2 Mix

Mix

Mix

Mix

f2 Ph¸t

5.4.3 Ghép kênh theo thời gian.

• Các kênh đ ợc truyền khe thời gian định.

• Mỗi kênh đựoc điều chế độc lập, sóng mang quang b ớc sóng

Nguồn Phát Khuyếch đại quang EDFA Bộ chia quang Bộ ghép quang KĐ quang Khối phát Clock Bộ tách kênh

Bé ®iỊu chÕ

Bé ®iỊu chÕ

Bé ®iÒu chÕ

5.5.CÁC HỆ THỐNG RA ĐA.

• 5.5.1.Tổng quan hệ thống đa.

• Thiết bị nhằm đo xác định cự ly vị trí mục tiêu • Thiết bị đa thường dùng quân sự:

• +Ra đa phịng khơng • +Ra đa hải qn

• 5.5.2.Một số thiết bị đa: • A Ra đa xung

ANTEN

T RF

RF

f0 IF

fif OSC

PUL

USB

USB

5.5.CÁC HỆ THỐNG RA ĐA.

• 5.5.2.Một số thiết bị đa: • B Ra đađa doppler

ANTEN

R

F

f0 RF

F0

F0+f

d F0+fd

Fd=2v.F0/C

F0:Tần số máy phát

V:Vận tốc mục tiêu.C Vận tốc ánh sáng Fd:Tần số hiệu ứng doppler

5.6.CÂU HỎI CUỐI CHƯƠNG.

• Trình bầy tham số anten SCT

• 2.Anten Sct đổi lẫn thu sang phát khơng? • 3.Có hệ thống thơng tin dùng sct?