Sóng điện từ dùng để liên thông giữa bên phát và bên thu gồm hai thành phần chính là tần số, cường độ. Vậy sóng điện từ là gì và làm sao để tạo ra sóng điện từ?
Hình 3.10: Thu phát sóng điện từ
Nếu chúng ta vào nhà vàđóng một khóa điê ̣n, dòng điê ̣n chảy qua mô ̣t tim đèn, làm nóng sợi tim, và đèn phát ra ánh sáng, ánh sáng chúng ta thấy được đó chính là sóng điện từtrường. Vậy có thể dùng sóng điê ̣n từtrường để truyền đi xa các tín hiê ̣u. Sóng điê ̣n từ trường quen go ̣i là sóng điê ̣n từ hay go ̣n hơn là sóng. Sóng điê ̣n từ là các dao động lâ ̣p đi lâ ̣p la ̣i và càng lúc càng lan ra xa, nó lan truyền cũng giống như sóng nước lan truyền trên mă ̣t nước. Vâ ̣y, sóng điê ̣n từ cũng có các đă ̣c tính như:
1. Tần số của sóng: Chỉ số lần dao đô ̣ng đếm được trong 1 giây. 2. Bước sóng: Chỉ đoa ̣n đường sóng đi được ứng với 1 chu kỳ sóng. 3. Tốc đô ̣ lan truyền: Chỉđoa ̣n đường sóng đi được trong 1 giây. 4. Cường đô ̣ sóng: Chỉ biên đô ̣ của sóng.
Tần số cho thấy chuyển đô ̣ng nhanh châ ̣m của các dao đô ̣ng, còn cường độ dùng chỉ sức ma ̣nh yếu của sóng. Tóm la ̣i, Chúng ta có thể dùng sóng điện từ để ta ̣o liên thông "vô tuyến" với các thiết bi ̣đă ̣t ở xa.
a. Quá trình ta ̣o ra sóng điê ̣n từ
Người ta có thể dùng mô ̣t bóng đèn bình thường để ta ̣o ra sóng điê ̣n từ trường, rất đơn giản, vì ánh sáng chính là sóng điê ̣n từ trường, nhưng ánh sáng là da ̣ng sóng "hỗn ta ̣p", trong đó có rất nhiều tần số rất khó phân lo ̣c, trong khi đó cái người ta cần là mô ̣t sóng dạng sin có tần số cao nhưng tần số phải thuần nhất và khống chế được. Để có loại sóng này dùng trong "điều khiển vô tuyến", khởi đầu người ta dùng ma ̣ch dao đô ̣ng cô ̣ng hưởng LC, nó được kết nối bởi một cuô ̣n dây và một tụ điê ̣n, khi ma ̣ch LC bị kích thích, trong cuô ̣n dây sẽ xuất hiê ̣n từ trường và trong tụđiê ̣n sẽ xuất hiê ̣n điện trường, khi vào trạng thái cô ̣ng hưởng, từtrường trong cuô ̣n dây L và điê ̣n trường trong tụ C sẽ kết hợp ta ̣o ra da ̣ng sóng điê ̣n từtrường. Bây giờ chỉ cần dùng dây anten cho sóng trong mạch LC phát vào không gian, chúng ta đã có tia sóng dùng cho công viê ̣c điều khiển vô tuyến.
Hình 3.11: Mạch điện điển hình dùng tạo rasóng mang RF, dùng anten cho phát vào không gian, để liên thông với các máy thu sóng xung quanh.
Hình vẽ cho thấy, trong mạch, người ta dùng mô ̣t cuô ̣n dây L cho mắc song song với mô ̣t tụđiê ̣n tinh chỉnh C. Dùng cuô ̣n cản 10μH để lấy tín hiệu cho qua tụ 5pF hồi tiếp về chân B của transistor để duy trình tra ̣ng thái dao động của ma ̣ch. Mỗi khi chân B của transistor được cấp mức volt phân cực, transistor sẽ dao đô ̣ng nó liên tục bơm dòng điê ̣n kích thích vào ma ̣ch cô ̣ng hưởng LC, mạch này sẽ ta ̣o ra sóng điê ̣n từ trường có tần số rất cao và sóng điê ̣n từ sẽ phủ sóng vào không gian chung quanh. Trong mạch người ta dùng mô ̣t con Led nhỏđể báo cho biết mạch đang được cấp điê ̣n.
Hình 3.12: Mạch cộng hưởng LC phát sóng điện từ
XC = 1/2πfC, XL= 2πfL. Trong C có điện trường, trong L có từ trường tạo sóng điện từ. Xc= XL hay 1/2πfC = 2πfL suy ra 1 2 f LC
Hình trên cho thấy, cách xác đi ̣nh tần số cô ̣ng hưởng của của mạch LC. Với tụ C chúng ta có dung kháng XC = 1/2πfC và với cuô ̣n cảm chúng ta có cảm kháng XL =2πfL. ở trạng thái cô ̣ng hưởng, lúc đó dung kháng bằng với cảm kháng, và từ hê ̣ thức cân bằng này chúng ta tính ra được tần số của tín hiê ̣u da ̣ng sin ta ̣o ra trong các mạch cộng hưởng LC. Hê ̣ thức này cho thấy, khi thay đổi tri ̣ của tụ C hay cuô ̣n cảm L, chúng ta sẽ làm thay đổi tần số của sóng điê ̣n từtrường ta ̣o ra từ các ma ̣ch cô ̣ng hưởng này.
b. Phương thức điều khiển vô tuyến.
Hình 3.13: Phương thức điều khiển vô tuyến
Muốn điều khiển các thiết bị phải dùng đến mã lệnh. Vậy mã lệnh là gì và làm sao để tạo ra các mã lệnh.
Khi chúng ta đã biết dùng ma ̣ch cộng hưởng LC để tạo ra các tia sóng dùng làm sóng mang để phát vào không gian, bây giờ phải nghĩđến cách dùng nó để đóng mở các thiết bi ̣đă ̣t ở đằng xa. Để làm được điều này, người ta phải nghĩ ra cách tạo ra các nhóm mã lê ̣nh và"cho điều chế" các mã lê ̣nh này vào nằm trong sóng mang. Tóm la ̣i cách điều khiển các thiết bi ̣ bằng sóng vô tuyến sẽđược thực hiê ̣n như sau:
Bước 1: Ở bên phát dùng mạch cô ̣ng hưởng LC ta ̣o ra sóng mang có tần số ổn đi ̣nh dùng làm sóng mang. Dùng ma ̣ch ta ̣o ra tín hiê ̣u mã lê ̣nh và cho mã lê ̣nh điều chế vào sóng mang rồi cho phát vào không gian.
Bước 2: Ở bên thu dùng ma ̣ch cô ̣ng hưởng LC làm bẫy sóng để bắt thu sóng điê ̣n từ có trong không gian, nó đãđược phát ra từbên phát, cho giải mãđể lấy ra tín hiê ̣u mã lê ̣nh có trong sóng mang, dùng tín hiê ̣u mã lê ̣nh đểđóng mở các thiết bị.