Tóm tắt lý môn anten và truyền sóng

Tóm tắt lý thuyết anten truyền sóng cu u du on g th an co ng c om Tóm tắt lý thuyết mơn anten truyền sóng Trang CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Tóm tắt lý thuyết anten truyền sóng Mục Lục Tóm tắt lý thuyết mơn anten truyền sóng CHƯƠNG : CƠ SỞ LÝ THUYẾT ANTEN CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG BỨC XẠ CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TRUYỀN SÓNG CHƯƠNG 5: ẢNH HƯỞNG CỦA MẶT ĐẤT ĐẾN TRUYỀN SĨNG VƠ TUYẾN 12 CHƯƠNG 6: ẢNH HƯỞNG CỦA TẦN ĐỐI LƯU VỚI TRUYỀN SÓNG 14 CHƯƠNG 7: ẢNH HƯỞNG CỦA TẦNG ĐIỆN LY ĐẾN TRUYỀN SĨNG VƠ TUYẾN 16 cu u du on g th an co ng c om CHƯƠNG 8: TRUYỀN SĨNG TRONG THƠNG TIN VỆ TINH 19 Trang CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Tóm tắt lý thuyết anten truyền sóng CHƯƠNG : CƠ SỞ LÝ THUYẾT ANTEN 1.1.Cơ sở xạ điện từ  Cơ sử xạ điện từ dựa vào phương trình maxwel ∂H Rot V 𝐸⃗ = -μ Di V.ɛ𝐸⃗ = p ∂t ⃗ = 𝑗 + ɛ∂E Rot V 𝐻 ⃗ =0 Di V μ𝐻 ∂t  Sự biến đổi E theo t tạo H xoáy ngược lại ( sở tạo sóng điện từ ) 1.2 Vai trị nhiệm vụ anten c om 1.2.1 Nhiệm vụ  Bức xạ điện từ từ anten phát  Điện từ anten thu th an co ng Anten thiết bị đầu máy phát đầu vào máy thu sóng điện từ, làm nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu Anten bao gồm nhiều phần tử Tín hiệu đến phần tử tính tốn xử lý giúp Anten xác định hướng nguồn tín hiệu, tập trung xạ theo hướng mong muốn điều chỉnh theo thay đổi mơi trường tín hiệu Cơng việc tính tốn địi hỏi thực theo thời gian thực ( realtime ) để Anten thu hay phát nguồn tín hiệu Với tính chất vậy, Anten phải đảm bảo có khả giảm thiểu ảnh hưởng tượng đa đường can nhiễu u du on g 1.2.2 Vai trò + Anten phát : Biến đổi tín hiệu điện cao tần từ máy phát thành sóng điện từ tự lan truyền không gian + Anten thu : Tập trung lượng sóng điện từ khơng gian thành tín hiệu điện cao tần đưa đến máy thu cu 1.3.Khảo sát xạ dịng điện dịng từ khơng gian tự  Mục đích xác định E H  Cách làm giải hệ phương trình Maxwell Tính chất tổng qt trường khu xa, khơng gian tự hệ thống nguồn hỗn hợp : + Trường xạ có dạng sóng chạy ( biểu thị hàm 𝑒 −𝑖𝑘𝑅 ), lan truyền từ nguồn xa vô tận Biên độ cường độ trường suy giảm tỷ lệ nghịch với khoảng cách + Véc tơ mật độ cơng suất có hướng phù hợp với hướng bán kính hệ tọa độ cầu phân bố không gian theo hàm số |𝑊𝐺 (𝑒, ѳ) + G(m, ϕ)|2 + |𝑊𝐺 (𝑒, ϕ) − 𝐺(m, ѳ)|2 Trang CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Tóm tắt lý thuyết anten truyền sóng Do hướng truyền lan sóng xạ xác định hướng véc tơ ⃗⃗⃗ 𝑖𝑟 + Vecto điện trường từ trường có hướng vng góc hai vng góc với hướng truyền lan Sóng xạ thuộc loại sóng điện – từ ngang + Sự biến đổi cường độ điện trường từ trường không gian (khi R không đổi ) xác định tổ hợp hàm xạ Ge(ѳ, ϕ) Gm(ѳ, ϕ) Các hàm số phụ thuộc vào phân bố dòng điện dịng từ khơng gian hệ thống xạ Trong trường hợp tổng quát chúng hàm vec to phức số 1.4.Các đặc trưng thông số anten ng c om 4.2 Hệ số định hướng anten D(ѳ,ϕ) 4.3 Hiệu suất anten (η10000m 10000 -> 1000 m 1000 -> 100m 100 -> 10m 10m -> mm < 30KHz 30-> 300KHz 300 -> 30000KHz -> 30MHz 30 MHz -> 300GHz c om Loại sóng ng 4.3.Các phương pháp truyền co 4.3.1 Truyền sóng bề mặt  Nguyên lý an + Bề mặt trái đất mơi trường dẫn khép kín đường sức điện trường  cu u du on g mặt đất đến điểm thu th + Nguồn xạ nằm thẳng đứng mặt đất, sóng điện từ truyền lan dọc theo Đặc điểm + Năng lượng sóng bị hấp thụ tần số thấp, đặc biệt với mặt đất ẩm, mặt biển (độ dẫn lớn) + Khả nhiễu xạ mạnh, cho phép truyền lan qua vật chắn + Sử dụng cho băng sóng dài trung với phân cực đứng Phù hợp với sóng cực dài, dài, phần song trung 4.3.2 Truyền sóng nhờ phản xạ tầng ion  Nguyên lý + Lợi dụng đặc tính phản xạ sóng tầng điện ly với băng sóng ngắn Trang CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Tóm tắt lý thuyết anten truyền sóng Đặc điểm ng  c om + Sóng điện từ phản xạ quay trở trái đất co + Không ổn định thay đổi điều kiện phản xạ tầng điện ly an Phù hợp với sóng ngắn cu u du on g th 4.3.3 Truyền sóng trực tiếp tầm nhìn thẳng - Hai anten thu phát phải đặt cao mặt đất để tránh bị che chắn vật cản đường truyền hay độ cong trái đất - Sóng truyền từ phát đến thu miền khơng gian nhìn thấy trực tiếp hai anten - Đặc điểm: Ít phụ thuộc vào điều kiện thiên nhiên, sử dụng phổ biến Phù hợp với sóng cực ngắn Trang 10 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Tóm tắt lý thuyết anten truyền sóng 4.4.Cơng thức truyền sóng lí tưởng 173√𝑃[𝑘𝑤] 𝐷1 𝑚𝑉/𝑚 r[km] 𝐸= P : công suất phát R : khoảng cách từ điểm khảo sát tới nguồn phát D : hệ số định hướng 4.5.Miền Fresned du on g th an co ng c om Miền Fresned miền elipsoit tròn xoay nhận điểm thu phát làm tiêu điểm Hâu lượng điểm thu phát tâp trung miền Fresned thứ cu u  Bán kính miền Fresned thứ 𝐹1 = √𝑙1 𝑙2.⋋1 √𝑙1 + 𝑙21 (𝑚) Trong l1,l2 đo m l1+l2 = AB ( A phát, B thu)  Khoảng hở Fresned Δh Δh ≥0,6F1 Trang 11 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Tóm tắt lý thuyết anten truyền sóng CHƯƠNG 5: ẢNH HƯỞNG CỦA MẶT ĐẤT ĐẾN TRUYỀN SĨNG VƠ TUYẾN 5.1.Các đặc điểm gây ảnh hưởng - Mặt đất không phẳng (chỉ coi phẳng với cự li nhỏ λ lớn) - Thông số điện mặt đất thay đổi theo độ sâu khoảng cách truyền lan (trong nghiên cứu lấy thông số điện tương đương) 5.2.Các đặc điểm mặt đất đến truyền sóng Phương pháp truyền sóng bề mặt : phù hợp với sóng dài,sóng cực dài phần sóng trung Ảnh hưởng mặt đất đến anten đặt cao (h>>λ) co ng c om 5.2.1 an Trường điểm thu: th Ebthu  E1  E Eh  2,18 P[km]D h1[m]h2[m] r [km][m] (mV/m) du Công thức vedenski: on g Ebthu max E1 E2 pha cu u 5.2.2 Ảnh hưởng mặt đất đến anten đặt thấp  Anten đặt vuông góc mặt đất Eh  245 P[km].D r[km] (mV/m)  Anten đặt song song mặt đất E//=0 Dòng điện anten ảnh biên độ ngược chiều anten thật 5.2.3 Ảnh hưởng mặt đất đến cự li thông tin cực đại tầm nhìn thẳng AB max  3,57( h1[m]  h2[m]) Trang 12 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Tóm tắt lý thuyết anten truyền sóng 5.2.4 Ảnh hưởng mặt đất đến hấp thụ sóng truyền Eh  245 P[km]D F r[km] (mV/m) F: ảnh hưởng mặt đất làm suy hao sóng lan truyền (  F  ) c om 5.2.5 Ảnh hưởng mặt đất làm lệch đường sóng Sóng truyền theo phương pháp bề mặt qua miền đất có thơng số điện khác bị đổi hướng co ng 5.2.6 Nhiễu xạ sóng quanh mặt đất cầu - Hiện tượng nhiễu xạ:quỹ đạo sóng bị uốn cong quanh vật đường truyền ( thấy rõ kích thước vật   ) cu u du on g th an - Mặt đất hình cầu chướng ngại với truyền sóng Eh  P[km]D h1'[m]h2 '[m] r [km][m] Trong : h1'  h1  h1 h1  ( A1C ) 2a A1C  r h1 h1  h h  (mV/m) h2'  h2  h2 ( B1C ) 2a B1C  r h2 h1  h Trang 13 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Tóm tắt lý thuyết anten truyền sóng CHƯƠNG 6: ẢNH HƯỞNG CỦA TẦN ĐỐI LƯU VỚI TRUYỀN SĨNG 6.1.Đặc điểm tầng đối lưu với truyền sóng dn dh = 25000 km(khí thường) c  R= om Do chiết suất khí thay đổi theo độ cao nên sóng truyền tầng đối lưu bị khúc xạ liên tục(uốn cong) ng Thay a= atd (atd = 8500km) với cơng thức truyền sóng thẳng co 6.2.Hiện tượng phadinh - Khái niệm: tượng trường điện từ điểm thu thay đối theo thời gian th an -Nguyên nhân xảy ra: thay đôi chiết suất dẫn đến thay đối khúc xạ => thay đổi đường => gây phadinh g -Khắc phục: cu u du on  Phân tập không gian: sử dụng hay nhiều anten phát thu để thu phát đồng thời tín hiệu tần số đường tia sóng khác nên bị phadinh cách đồng thơi  Phân tập tần số: 1anten phát—1 anten thu thu phát tín hiệu nhiều tần số khác nhờ làm giảm ảnh hương đài phát lân cận  Đưa ảnh hưởng phadinh vào tính tốn đường truyền Pthu[dB]=Pphat +Gphat+Gthu-α∑ G : tăng ích α∑: tống suy hao 6.3.Ảnh hưởng mưa - Mưa ảnh hưởng đến truyền sóng, đặc biệt λ 10GHz Trang 15 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Tóm tắt lý thuyết anten truyền sóng CHƯƠNG 7: ẢNH HƯỞNG CỦA TẦNG ĐIỆN LY ĐẾN TRUYỀN SĨNG VƠ TUYẾN Đặc điểm tầng điện li th an co ng c om 7.1 cu u du on g - Tầng điện li tầng trái đất (60-600km) - Chịu tác động trực tiếp xạ mặt trời dòng hạt vũ trụ dẫn đến phân ly phân tử thành nguyên tử: N2  N + N O2  O + O - Mật độ điện tích N=(102 – 106 ) đt/1cm3 , N thay đổi theo độ cao, ngày đêm Tầng điện li chia thành lớp: D ,E , F1 , F2 Lớp D F1 tồn vào ban ngày, lớp E F2 tồn ban đêm ban ngày mật độ điện tử ban ngày lớn ban đêm 7.2.Ảnh hưởng tầng điện li đến truyền sóng vơ tuyến 7.2.1 Phương thức phản xạ tầng điện li không ổn định theo ngày đêm - Truyền sóng khoảng thời gian ngắn, cố định ngày, xem thời gian đó, mật độ điện tích N thay đổi chưa đáng kể - Thay đổi bước sóng làm việc 7.2.2 Ảnh hưởng tượng pha đinh sóng ngắn Pha đinh tượng trường nhận điểm thu thay đổi theo thời gian, lúc mạnh, lúc yếu Trang 16 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Tóm tắt lý thuyết anten truyền sóng Khắc phục: + Phân tập khơng gian + Phân tập tần số + Đưa ảnh hưởng pha đinh vào tính tốn đường truyền sóng 7.2.3 Hiện tượng hồi âm Trong ngày thời tiết tốt, sóng truyền theo phương thức phản xạ tầng điện li xa nhờ tổn hao nhỏ nhờ tượng truyền sóng “ống dẫn sóng” Sóng hết vài vịng trái đất, tình cờ rơi trúng điểm thu, nhận hồi âm (thu tín hiệu lần) Hiện tượng nội phản xạ on g th an co ng c 7.2.4 om τ=0,13s u du Sóng đến tầng điện li, khúc xạ vài lần, sâu vào lớp điện li (E) , sau phản xạ lại mặt đất gọi tượng nội phản xạ cu Góc tới hạn θth : góc ứng với tia sóng phản xạ xuống mặt đất Sinθth = √1 − 80,8 𝑁𝑒 𝑓2 θtới > θth : sóng ln phản xạ xuống mặt đất θtới < θth : sóng xuyên qua tầng điện li ( dùng thông tin vệ tinh) Cự li thông tin ngắn nhất, dmin cự li ứng với tia xuống (θtới = θth ) 7.2.5 Miền im lặng Trong thơng tin sóng ngắn, sử dụng đồng thời phương thức truyền sóng (bề mặt, phản xạ nhờ tầng điện li), người ta quan sát thấy tượng gần đài phát quan sát tốt Trang 17 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Tóm tắt lý thuyết anten truyền sóng cu u du on g th an co ng c om Hình xuyến có bán kính AB, bán kính ngồi AC gọi miền im lặng Ở khơng thu tín hiệu Trang 18 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Tóm tắt lý thuyết anten truyền sóng CHƯƠNG 8: TRUYỀN SĨNG TRONG THƠNG TIN VỆ TINH 8.1.Giới thiệu thông tin vệ tinh - Phương thức truyền sóng truyền thẳng trực tiếp - Vệ tinh có vai trò chuyển tiếp phát thu - Quỹ đạo vệ tinh: Quỹ đạo tròn quỹ đạo elip 8.2.Đặc điểm kênh truyền sóng thơng tin vệ tinh - Cự li thông tin lớn với thông tin vệ tin sử dụng quỹ đạo địa tĩnh, cu u du on g th an co ng c om khoảng mặt đát đến vệ tinh 36000 km nên tổn hao lượng tín hiệu khơng gian tự lớn Độ trễ lớn 0,2s - Dải tần số làm việc – 52 GHz khoảng mà suy giảm tầng khí gây chấp nhận Một số băng tần phổ biến: băng C, Ku - Sóng truyền qua tầng khí quyển: tầng đối lưu tầng điện li nên chịu ảnh hưởng tầng (suy hao mưa, hấp thụ khí quay phân cực) Trang 19 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .. .Tóm tắt lý thuyết anten truyền sóng Mục Lục Tóm tắt lý thuyết mơn anten truyền sóng CHƯƠNG : CƠ SỞ LÝ THUYẾT ANTEN CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG BỨC... https://fb.com/tailieudientucntt Tóm tắt lý thuyết anten truyền sóng Do hướng truyền lan sóng xạ xác định hướng véc tơ ⃗⃗⃗