1.5.1.Phân loại sóng vô tuyến điện.
Sóng vô tuyến điện là dao động điện từ đ−ợc truyền đi trong không gian với tốc độ của ánh sáng (C = 3.108m/s). Sóng vô tuyến đ−ợc bức xạ từ các đài phát sóng cao tần. Ng−ời ta th−ờng phân loại sóng vô tuyến theo b−ớc sóng (hoặc tần số ) của sóng mang. B−ớc sóng λ là khoảng cách mà sóng đi đ−ợc trong một khoảng thời gian bằng một chu kỳ của dao động. Bước sóng λ thường tính bằng
mÐt, centimet, milimet.
Bảng 1.1
Bảng phân loại sóng vô tuyến điện
Số Dải Sóng B−ớc
sãng
Tần số Lĩnh vực TT Tên
chung
Tên riêng λ f ứng dụng
t
t u (t)
u (t)
Ω
Hình 1.10.a) Tín hiệu đơn âm b) Tín hiệu điều tần đơn âm
a)
®t b)
1
2
3
4 Sãng dài (LW) Sãng trung (MW) Sãng ngắn (SW ) Sãng cùc ngắn (SCN)
Sóng siêu dài
Sóng dài Sãng trung
Sóng ngắn
Sãng met Sãng
đêximet Sãng centimet Sãng milimet
100÷10Km 10 ÷ 1km 1km÷100m
100m ÷ 10m
10 ÷1m 1m ÷ 1dm 10 ÷ 1cm 10 ÷ 1mm
3 ÷ 30 Khz 30÷ 300Khz 300khz÷3 Mhz
3 ÷ 30 Mhz
30 ÷ 300Mhz 300Mhz÷3Ghz
3 ÷ 30 Ghz 30÷300Ghz
Thông tin phát thanh ,vô
tuyến định vị Thông tin liên lạc phát thanh, VT định vị
Thông tin liên lạc,phát thanh
Phát thanh FM, thông tin liên lạc , Ra đa, truyÒn h×nh ,VT
định vị....
Tần số của sóng đ−ợc tính bằng Hz, Khz = 103 Hz, Mhz = 106 Hz, Ghz =109 Hz , Thz = 1012 Hz. Độ dài b−ớc sóng λ và tần số liên hệ với nhau theo công thức:
λ[m] =
] [
300 ]
[ 300000000
Mhz f hz
f = (1.21)
Sóng vô tuyến nằm trong các dải tần số khác nhau có những đặc điểm khác nhau và cũng đ−ợc ứng dụng với các mục đích khác nhau.
Có thể phân chia một cách tương đối các sóng vô tuyến theo bảng sau1.1.
1.5.2.Cấu tạo của môi tr−ờng truyền sóng.
Môi trường truyền sóng là không gian bao quanh trái đất, tức là bầu khí quyển của trái đất. Lớp khí quyển có độ cao tính từ mặt đất khoảng 2000 ữ 3000km, trong đó chứa các hỗn hợp khí chủ yếu là Nitơ, hyđrô, ôxy và hơi nước.
Khí quyển được chia thành nhiều tầng, trong đó mỗi tầng ảnh hưởng đến quá
trình truyền sóng khác nhau.
+ Tầng đối lưu: Là tầng khí quyển thấp nhất có chứa đủ các thành phần khí nêu trên. Tầng này có độ cao từ 10 ữ 18km
+ Tầng bình lưu: Tầng bình lưu nằm trên tầng đối lưu, thành phần chủ yếu của nó là hơi nước và hầu như nó không ảnh hưởng đến quá trình truyền sóng vô
tuyến điện
+ Tầng điện ly: Tầng điện ly nằm trên tầng bình lưu nó đóng vai trò quyết
định trong việc truyền sóng vô tuyến điện, đặc biệt với sóng trung và sóng ngắn.
19 Do tác dụng của các tia mặt trời, tia vũ trụ các chất khí bị ion hoá làm xuất hiện các hạt điện tích dương và âm. Tuỳ theo mật độ của các hạt mang điện mà ng−ời ta chia tầng điện ly ra làm nhiều lớp:
• Lớp D là lớp thấp nhất có độ cao khoảng 90km, là lớp chỉ xuất hiện ban ngày khi cường độ tia mặt trời mạnh.
• Lớp E ở độ cao 130km
• Lớp F ở độ cao trên 130km.
Vào ban ngày của mùa hè cường độ tia mặt trời rất mạnh nên lớp F lại chia thành hai lớp con là F1 và F2. Lớp con F1 ở độ cao khoảng 200 km, F2 - 400 km.
Từ lớp D đến lớp F mật độ của các hạt mang điện tăng dần.
Các tầng khí quyển nằm trên tầng điện ly có mật độ rất loãng nên hầu nh−
không ảnh hưởng đến quá trình truyền sóng vô tuyến điện.
1.5.3.Các ph−ơng pháp truyền sóng.
Hình 1.11 mô tả sơ l−ợc các ph−ơng pháp truyền sóng cơ bản.
-Đường 1 là sóng đất, sóng này lan truyền sát bề mặt trái đất.
-Đ−ờng 2 là truyền trực tiếp, sóng này truyền thẳng theo đ−ờng “ chim bay” từ trạm phát đến trạm thu.
-Đ−ờng 3 là truyền qua tầng điện ly, sóng này truyền nhờ hiện t−ợng phản xạ nhiều lần và theo các đường khác nhau giữa các tầng điện ly và mặt đất.
-Đ−ờng 4 là đ−ờng truyền qua vệ tinh viễn thông.
+Sóng dài ít bị mặt đất hấp thụ và có khả năng uốn cong theo hình dáng bề mặt của trái đất, vì vậy người ta thường dùng sóng đất để truyền sóng dài.Đặc biệt ở những vùng hàn đới, ôn đới việc truyền sóng đất rất ổn định nên có thể dùng cho mục đích thông tin, phát thanh. Sóng có thể truyền xa tới 3000km. Tuy nhiên nh−ợcđiểm của cách truyền sóng này là công suất phải lớn, ăng ten thu- phát phải cao.
+ Sóng trung có thể truyền theo hai cách: Hoặc sóng đất hoặc sóng điện ly ( còn gọi là sóng trời ). Ban ngày sóng trung được truyền bằng sóng đất, bước sóng càng dài thì khoảng cách truyền càng xa ( có thể truyền đạt tơí 3000km). Ban ngày không truyền theo sóng điện ly vì tồn tại lớp D có khả năng hấp thụ sóng
trung rất mạnh, bước sóng càng dài thì sự hấp thụ sóng càng tăng. Ban đêm
M ặt trái đất
Com m . Tower
Com m . Tower
Com m . Tower Satellite dish
Satellite
Satellite
Satellite dish
1 2
3
4
Hình1.11.Các dạng đ−ờng truyền sóng 4 4
3
3
3
không có lớp D nên sóng trung có thể truyền bằng cả sóng đất và sóng trời. Sóng
điện ly có cự ly truyền rất lớn nên về đêm sóng trung có khả năng truyền đi rất xa.
+ Sóng ngắn đ−ợc truyền chủ yếu bằng sóng điện ly. Nếu chọn b−ớc sóng thích hợp thì sóng sẽ phản xạ từ tầng điện ly, phần bị tầng điện ly hấp thụ là không đáng kể nên sóng sẽ phản xạ nhiều lần giữa tầng điện ly và bề mặt trái đất.
Do vậy, ta có thể thực hiện đ−ợc thông tin giữa hai điểm bất kỳ của trái đất nếu ta chọn b−ớc sóng thích hợp.
B−ớc sóng thích hợp là b−ớc sóng nhỏ hơn b−ớc sóng giới hạn λgh ( λ < λgh).
Nếu chọn b−ớc sóng lớn hơn b−ớc sóng giới hạn thì sẽ phản xạ kém từ tầng điện ly, còn nếu chọn lớn hơn quá nhiều thì sóng sẽ không phản xạ từ tầng điện ly.
Bước sóng giới hạn λgh phụ thuộc vào mật độ của các hạt mang điện của tầng điện ly, do đó bước sóng giới hạn sẽ biến đổi theo mùa, ngày và đêm.
Th−ờng ban ngày truyền sóng có b−ớc sóng nằm trong khoảng 10ữ25 m, ban
đêm 35 ữ 50 m là tốt nhất.
Do sóng điện ly từ điểm phát đến điểm thu phản xạ theo nhiều đường khác nhau nên pha của sóng đến điểm thu sẽ khác nhau. Nếu các sóng đó ng−ợc pha nhau thì chúng sẽ triệt tiêu nhau làm cho biên độ giảm, nếu chúng đồng pha thì
biên độ tăng. Do vậy biên độ của tín hiệu thu đ−ợc lúc tăng lúc giảm một cách ngẫu nhiên. Hiện tượng đó người ta gọi là hiện tượng pha đinh. Hiện tượng pha
đinh là nh−ợc điểm chính của sóng điện ly.
+ Sóng cực ngắn không phản xạ từ tầng điện ly mà cũng không uốn cong theo bề mặt của trái đất nên chỉ có thể truyền thẳng. Nghĩa là điểm thu và điểm phát (đỉnh ăng ten ) phải “nhìn” thấy nhau. Vì mặt của trái đất cong nên thực tế thông tin chỉ thực hiện đ−ợc ở cự ly 50 ữ 60 Km. Muốn truyền đ−ợc xa hơn phải chuyển tiếp trung gian qua các trạm ở mặt đất hoặc vệ tinh địa tĩnh.