9. Cấu trúc luận văn
3.2.4. Sự lan truyền của sóng điện từ trong không gian
Sóng điện từ là sóng ngang. Trong quá trính truyền sóng véc tơ cƣờng độ điện trƣờng E, véc tơ từ trƣờng B luôn vuông góc với nhau và vuông góc với phƣơng truyền sóng[4]
- Trong chân không sóng điện từ truyền đi với vận tốc ánh sáng và với bƣớc sóng ,
với = c.T (3.18)
T = 1/f :chu kỳ của dao động điện từ.
trong đó: c là vận tốc ánh sánh trong chân không
Mô phỏng sự lan truyền của sóng điện từ trong chân không bằng ngôn ngữ Matlab. Chạy chƣơng trính mô phỏng ta thu đƣợc kết quả nhƣ trên hính 3.14:
Hính 3.14: Sự lan truyền của sóng điện từ trong không gian Trong không gian điện trƣờng và từ trƣờng dao động cùng pha với nhau.
Sóng điện từ cũng tuân theo các định luật phản xạ, khúc xạ, nhiễu xạ khi truyền từ môi trƣờng này sang môi trƣờng khác.
3.5. Truyền thông bằng sóng điện từ
Những ứng dụng của mạch dao động sóng điện từ trong nhiều lĩnh vực đời sống. Một trong những ứng dụng gần gũi với chúng ta đó là máy vô tuyến truyền hính.
a. Nguyên tắc chung của máy thu hình vô tuyến
Máy thu hính vô tuyến có hai kênh : kênh hính và kênh tiếng.
Sơ đồ khối của máy thu hính vô tuyến đƣợc biểu diễn trên hính 3.15:
Hính 3.15 Sơ đồ khối của máy thu hính vô tuyến
Sóng điện từ thu đƣợc từ ăngten nhờ bộ phận chọn sóng (1) đƣợc khuyếch đại sơ bộ (2) và đƣợc đƣa vào bộ phận trộn sóng trung tần (3). Sóng tới có 2 sóng cao tần biến điệu có các tần số f1 , f2 khác nhau vài MHz ứng với các tìn hiệu âm thanh và hính ảnh.
Một bộ phận phát dao động cao tần f3(4), gần với f1 và f2 tạo thành hai sóng f1 và f2 tạo thành hai sóng trung tần biến điệu. Trung tần âm và trung tần hính. Hai song trung tần này đƣợc gửi đến bộ phận tách kênh (5) thành kênh tiếng và kênh hính.
Sóng trung tần âm đƣợc tách sóng (6) và khuyếch đại (7) rồi đƣa ra loa (8). Sóng trung tần ảnh đƣợc đƣa ra bộ phận tách sóng (9) để lấy ra tìn hiệu ảnh hoàn chỉnh.
Tìn hiệu này đƣợc khuyếch đại (10) rồi tách thành 3 đƣờng (11), tìn hiệu ảnh (A), tìn hiệu đồng bộ ngang (N) và tìn hiệu đồng bộ dọc (D). Tìn hiệu ảnh đƣợc đƣa trực tiếp đến ống hính (12) để điều khiển độ mạch yếu của chùm electron trong đó. Các
tìn hiệu đồng bộ ngang và đồng bộ dọc đƣợc gửi đến bộ phận phát tìn hiệu hính răng cƣa (13), cung cấp hiệu điện thế cho ống hính hoạt động.
Sự tách kênh và các đƣờng đƣợc thực hiện theo nguyên tắc chung của mạch dao động cộng hƣởng và bộ lọc.
b. Nguyên tắc chung của sự phát hình vô tuyến
Vô tuyến truyền hính là sự truyền đi của những hính ảnh động bằng con đƣờng tryền sóng vô tuyến.
Dƣới đây ta xét sơ lƣợc đến nguyên tắc của sự truyền hính màu:
Sự phân tìch ảnh : Muốn truyền đi một màu diễn, ngƣời ta phân tìch màu diễn đó thành một loạt những hính ảnh tĩnh, kế tiếp nhau một khoảng thời gian ngắn hơn thời gian lƣu ảnh trên võng mạc, tƣơng tự nhƣ phƣơng pháp chiếu bóng.
Mỗi ảnh tĩnh quang học đƣợc phân tìch thành nhiều điểm có độ soi khác nhau và biến mỗi tìn hiệu sang khác nhau đó thành một tìn hiệu điện tƣơng ứng để truyền đi lần lƣợt từ điểm đầu đến điểm cuối, từ dòng trên xuống dòng dƣới,v.v…
Về màu sắc của cảnh vật: dựa vào nguyên lý ba màu gốc đỏ, xanh, chàm ngƣời ta đã biến tìn hiệu màu thành tìn hiệu điện phát đi kèm với tìn hiệu ảnh. Nguyên lý ba màu gốc có nghĩa là mọi màu sắc trong tự nhiên đều có thể do 3 màu gốc đỏ, xanh, chàm với tỷ lệ 3 màu đó khác nhau.
Quá trính trên đƣợc gọi là quá trính phân tìch ảnh. Số điểm phải phân tìch ra trên một màn ảnh truyền hính vào khoảng từ 200.000 đến 800.000 điểm. Nếu muốn truyền đi 25 ảnh mỗi giây thí tần số của các tìn hiệu phải từ 5MHz đến 20MHz.
Hính 3.16 Sơ đồ khối của máy phát hính vô tuyến
Mỗi máy phát hính vô tuyến có hai loại kênh: kênh tiếng (1, 2, 3, 4 trên hính vẽ) và kênh hính.
Bộ phận quan trọng nhất của kênh hính là Camera(5). Camera có nhiệm vụ thu ảnh quang học, phân tìch ảnh và tạo ra các tìn hiệu ảnh màu. Bộ phận chình của camera là ống phân tìch ảnh.
Bộ phận (6) phát ra tìn hiệu quét hàng ngang và quét dọc cung cấp cho ống phân tìch ảnh để điều khiển sự quét của chùm electron trong đó. Đồng thời bộ phận (6) cũng đồng bộ dọc (báo hiệu khi chùm electron quét hết nội dung). Bộ phận (7) có nhiệm vụ khuyếch đại các tìn hiệu ảnh màu.
Bộ phận (8) phát ra sóng mang siêu cao tần. Sóng mang siêu cao tần, tìn hiệu ảnh màu và các tìn hiệu đồng bộ ngang và dọc đƣợc đƣa đến bộ phận biến điện siêu cao tần (9) tạo ra một sóng điện mang tìn hiệu ảnh màu hoàn chỉnh, tìn hiệu này đƣợc khuyếch đại (10) rồi đƣa ra ăngten phát (11). Ví tìn hiệu ảnh màu rất lớn, nên tần số của sóng mang phải vào khoảng từ 102MHz (tần số rất cao: very high frequencies VHF) đến 103MHz (tần số siêu cao: ultra high frequencies VHF). Tóm tắt lại sơ đồ khối máy phát hính vô tuyến:
1. Micrô.
3. Máy phát và biến điện cao tần. 4. Khuyếch đại cao tần.
5. Camera.
6. Máy phát tìn hiệu quét tia dọc và ngang đồng thời phát ra những tìn hiệu đồng bộ ngang và đồng bộ dọc.
7. Khuyếch đại tần số ảnh. 8. Máy phát siêu cao tần. 9. Biên điện siêu cao tần. 10.Khuyếch đại siêu cao tần. 11.Ăngten phát.