L vt lý H it truy n d n
2.2.2ng truy n lan sóng vô tuy n
T ns Phân l oi b ng t n
2.2.2ng truy n lan sóng vô tuy n
Sóng vô tuy n không truy n lan theo d ng lý t ng khi chúng trong không gian do nh h ng c a m t đ t và t ng đ i l u. Hình 2.1 mô t đ ng truy n sóng gi a các đ u phát T và đ u thu R và ch cho th y còn có sóng ph n x t b m t đ t đ đ t t i tr m thu, ngoài sóng tr c ti p theo đ ng th ng.
(a) Trong t m tr c thi (b)Ngoài t m tr c thi
Hình 2.1. ng đi c a Sóng vô tuy n
Khi kho ng cách gi a tr m phát và tr m thu xa nhau h n, thông tin b ng sóng đi th ng tr nên không th đ c do đ cong c a b m t trái đ t nh trình bày trong hình 2.1(b) nh ng v n có th có sóng vô tuy n truy n lan xu ng m t đ t do có sóng b m t và sóng tr i, nh hi n t ng khúc x (hình 2.2). Nói chung, sóng b m t, sóng tr c ti p và sóng ph n x , tr sóng tr i, đ u đ c g i là sóng đ t. Sóng tr i là sóng đi n t b thay đ i hành trình c a mình t i t ng đi n ly và quay tr v trái đ t; t ng đi n ly là n i h i t c a vô s đi n tích, đ nh hình t i đ cao 100-400Km. Ngoài sóng b m t và sóng tr i còn có sóng tán x - đó là ph n x do nh ng s bi n đ i mãnh li t c a t ng đ i l u và đi n ly ho c do sóng đi n t va ch m v i các v t ch t, ch ng h n nh các sao b ng, và b tán x đ r i đ t t i đ u thu. Sóng tán x đ c s d ng trong ph ng pháp chuy n ti p qua tán x đ i l u.
Hình 2.2. Hành trình c a sóng vô tuy n đi qua đ ng chân tr i
1. S lan truy n c a b ng t n s th p
S lan truy n c a b ng t n s th p là nh vào sóng đ t. Nó đ c th c hi n nh nhi u x sóng đi n t . Do đ nhi u x t l ngh ch v i b c sóng cho nên t n s s d ng càng cao, sóng đ t càng y u (đ truy n lan t n s th p). Hi n t ng nhi u x có m i t ng quan ch t ch v i đ d n đi n và h ng s đi n môi c a đ t trong đ ng lan truy n. Vì c ly truy n sóng trên m t bi n dài h n so v i m t đ t cho nên t n s th p đ c s d ng r ng rãi trong thông tin vô tuy n đ o hàng. Trong tr ng h p t n s c c th p, b c sóng l n h n nhi u so v i chi u cao t b m t trái đ t lên t i t ng đi n ly. Cho nên, m t đ t và t ng đi n ly đóng vai trò nh hai b c
t ng. Nó đ c g i là ch đ ng d n sóng m t đ t - đi n ly mà nh nó, có th thông tin t i toàn th gi i. B ng t n s c c th p đ c s d ng ch y u cho thông tin hàng h i và thông tin đ o hàng.
2. S truy n lan c a b ng t n s cao
Thông tin c ly xa b ng b ng t n s cao đ c th c hi n nh s ph n x c a sóng tr i trên t ng đi n ly. Trong ph ng th c thông tin này, m t đ thu sóng tr i ph thu c vào t n s vô tuy n và tr ng thái c a t ng đi n ly, tr ng thái này thay đ i theo th i gian, theo ngày, theo mùa và theo đi u ki n th i ti t. Cho nên vi c d báo tr ng thái c a t ng đi n ly là vô cùng quan tr ng đ i v i thông tin liên l c s d ng sóng tr i.
(1) T ng đi n ly
T ng đi n ly hình thành t i đ cao 100Km - 400Km là do k t qu c a vi c ion hoá tr ng thái c a t ng đ i l u b ng các tia c c tím và tia X do m t tr i b c x . T ng đi n ly đ c phân chia thành m t vài l p có giá tr m t đ đi n t c c đ i. M i t ng đ c phân chia thành các l p D, E, F theo đ cao c a nó. L p F l i đ c phân chia thành l p F1, F2. Hình 2.3 trình bày m t đ tính theo đ cao c a các l p ion đi n hình.
Hình 2.3. M t đ đi n t /ion c a t ng đi n ly - theo đ cao (2) Truy n sóng trong l p Ion
Trong khi t ng đi n ly có th xem nh m t t m d n đi n ph ng trong vi c truy n lan các t n s th p thì l p ion hoá gi ng nh m t t m đi n môi kh ng l mà h s khúc x c a nó bi n đ i liên t c, vì s bi n đ i c a m t đ ion theo b c sóng là không đáng k trong b ng t n s cao (b c sóng ng n h n). H s khúc x hi u d ng đ c xác đ nh nh sau:
Trong công th c này, N bi u th cho s l ng ion trong tr ng thái các đi n t t do ho c plasma, trên m3. Hình 2.4 trình bày đ ng đi c a sóng
vô tuy n trong t ng đi n ly. Góc t i q i đi đ c xác đ nh theo công th c sau:
Trong chi u t i th ng đ ng (q i = 0), n u giá tr c c đ i c a m t đ đi n t trong t ng đi n ly là Nm, thì t n s c c đ i ph n x t i đi m này là q Nm, g i là t n s c c tr cho t ng đi n ly này.
Hình 2.4.- C ch ph n x c a t ng đi n ly
N u t n s c c tr cho bi t tr c thì t n s l n nh t đ c ph n x đ i v i góc kích thích có th đ c quy t đ nh. T n s này g i là T n s kh d ng C c đ i (MUF) và đ c bi u th b ng MUF = f.sec q i . Hành trình vô tuy n c a MUF là kho ng cách t i đa mà sóng tr i có th đ t t i và đ c g i là kho ng nh y. Vùng mà c sóng tr c ti p l n sóng không gian đ u không đ t t i đ c g i là vùng nh y. Khi sóng vô tuy n đi xuyên qua t ng đi n ly thì nó s b suy gi m vì va ch m v i các phân t . i u này ch y u x y ra l p D có m t đ đi n t cao h n so v i trong l p E và F. suy hao t l thu n v i 1/f2, do v y , v m t ch t l ng thông tin, đi u đáng mong mu n là ch n đ c t n s cao nh t đ đ c s d ng nh sóng không gian.
B ng vi c nghiên c u s bi n đ i c a MUF theo ngày và theo th i gian, ng i ta th ng s d ng t n s th p h n kho ng 15% so v i giá tr d ki n trung bình c a MUF trong thông tin b ng sóng tr i. T n s th p h n này đ c g i là t n s làm vi c t i u (OWF). OWF th p h n MUF trong kho ng 90% t l chi m th i gian.
Tr m t vài tr ng h p đ c bi t, gi i h n trên mà sóng không gian truy n lan đ c là 30 MHz . Sóng không gian đ c s d ng cho các tín hi u l n h n VHF. S thay đ i h s khúc x theo đ cao c a khí quy n gây nh h ng đ n sóng không gian. Khí quy n tiêu chu n là m t khí quy n lý t ng có m t t l bi n đ i h s khúc x theo đ cao m t cách đ u đ n, b i vì nó có m t h s thay đ i c đ nh c a áp su t khí quy n theo đ cao, nhi t đ và đ m. ITU-R quy đ nh ch s khúc x c a khí quy n tiêu chu n theo đ cao h Km nh sau:
Vì có s bi n đ i h s khúc x m t cách liên t c, cho nên đ ng đi th c t c a sóng không gian là khác v i đ ng tr c ti p (th ng). bù l i s khác nhau này, c ly thông tin c c đ i th c t đ c tính toán theo đ ng tr c ti p d a trên quy đ nh bán kính hi u qu c a trái đ t KR (K=4/3 trong khí quy n tiêu chu n) (tham kh o Hình 2.5).
a) i u ki n th c t
b) i u ki n t ng đ ng c a bán kính trái đ t đ c tính b ng KR (4=4/3)
Hình 2.5. Khúc x c a sóng vô tuy n trong khí quy n tiêu chu n 4) Sóng tán x đ i l u.
Vi c lan truy n cu sóng vô tuy n nh hi u ng tán x đ i l u c a khu v c khí quy n r ng l n trong t ng đ i l u đ c dùng cho b ng t n trên VHF. Ph ng pháp này cho phép thông tin liên l c c ly xa các b ng t n VHF, UHF, và SHF và ph thu c r t nhi u vào thông tin tr c thi tr c đây. Ph ng pháp này có nhi u u đi m c a thông tin b ng r ng và ghép kênh c ng nh thông tin đ ng th i cho m t khu v c r ng. M t khác nó c ng đòi h i công su t phát l n và máy thu có đ nh y cao.
2.5. H TH NG THÔNG TIN DI NG
G n đây, thông tin di đ ng đã tr thành m t ng d ng trong l nh v c thông tin vô tuy n. S phát tri n c a thông tin di đ ng đ c b t đ u b ng
phát minh thí nghi m v sóng đi n t c a Hertz và đi n báo vô tuy n c a Marconi và vào th i k đ u c a phát minh thông tin vô tuy n, nó đ c s d ng trong d ch v v n t i an toàn đ ng bi n đ đi u khi n các tàu. i v i thông tin vô tuy n m t đ t, sau chi n tranh th gi i th nh t, h th ng đi n tho i vô tuy n di đ ng đã đ c l p đ t và khai thác trong ngành c nh sát c a M . Trong d ch v thông tin di đ ng hàng không - m t h th ng đ c khai thác các d i thông HF và VHF đã đ c thi t l p đ ki m soát bay. Hi n nay, h th ng đi n tho i xe c t đ ng và h th ng đi n tho i di đ ng tàu bè đã đ c thi t l p đ s d ng trong th c t . Ng i ta s d ng chuông b túi, đi n tho i không đ y, d i b ng nghi p d các nhân (CB_máy b đàm... và các d ch v thông tin vô tuy n di đ ng khác nhau ch ng h n nh d ch v v tinh hàng h i, đi n tho i trên tàu ho máy bay đang đ c cung c p. T n s s d ng lên đ n VHF và UHF và trong t ng lai không xa t n s c n vi ba (quasi microwave) (1-2 GHz) c ng s đ c s d ng. Trong m c này, chúng ta s xem xét các d ch v thông tin di đ ng khác nhau, s phát tri n c a chúng trong t ng lai, đ c bi t, thông tin di đ ng m t đ t s đ c đ c p đ n m t cách t m h n.