BÀI GING
TRUYN SÓNG VÀANTEN
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
Email: nvhung_vt1@ptit.edu.vn
Tel: ***
B môn: Vô tuyến
Khoa: Vin Thông 1
Hc kỳ/Năm biên soạn: II/2014
www.ptit.edu.vn
CHƯƠNG 2:
TRUYN LAN SÓNG CC NGN
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
2
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
Ni dung
2.1 Tng Quát
2.2 Truyn lan trong gii hn nhìn thy trc tiếp vi iu
kiện lý tưởng
2.3 Ảnh hưởng ca cong trái t
2.4 Ảnh hưởng ca a hình
2.5 Ảnh hưởng ca tng ối lưu
2.6 Pha ing và các bin pháp chng
2.7 Câu hi và bài tp
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
3
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
Ni dung
2.1 Tng Quát
2.2 Truyn lan trong gii hn nhìn thy trc tiếp vi iu
kiện lý tưởng
2.3 Ảnh hưởng ca cong trái t
2.4 Ảnh hưởng ca a hình
2.5 Ảnh hưởng ca tng ối lưu
2.6 Pha ing và các bin pháp chng
2.7 Câu hi và bài tp
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
4
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
2.1 Tng Quát
Đặc im
c sóng t 1mm ến 10m (3MHz ến 300 GHz) Sóng siêu cao tn
Không phn x tng in ly ( i xuyên qua)
c sóng ngn => kh năng nhiễu x kém và b mt t hp th
Phương pháp truyền
Truyn lan sóng không gian
Tán x tng ối lưu
Siêu khúc x tng ối lưu
Truyn lan trong gii hn nhìn thy trc tiếp
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
5
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
2.1 Tng Quát
Phương pháp truyền
Tán x tng ối lưu
Tn ti các vùng không gian không ng nht trong tng ối lưu
Sóng i vào khong giao gia các vùng không ng nht s khuếch tán theo mi
ng => Li dng truyn sóng ến im thu
Đặc im: Không n nh do các vùng không ng nht luôn thay i.
Hình 2.1: Tán x tng ối lưu
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
6
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
2.1 Tng Quát
Phương pháp truyền
Siêu khúc x tng ối lưu
Chiết sut N ca không khí gim theo cao
Khi tc gim theo cao
𝑑𝑁
nh hơn – 0,157(m
-1
) => Tia sóng có bán kính
𝑑ℎ
cong lớn hơn bán kính cong tráit nên quay tr li mt t <=> Siêu khúc x
Truyn sóng ến im thu sau mt hoc nhiu ln phn x trên mt t
Đặc im: Không n nh do min siêu khúc x luôn thay i và yêu cu ngun phát
công sut ln.
Hình 2.2: Tán x tng ối lưu
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
7
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
2.1 Tng Quát
Phương pháp truyền
Truyn lan trong gii hn nhìn thy trc tiếp
Anten thu và phát t cao tránh vt cn hoc cong ca b mt trái t.
Sóng truyn trc tiếp trong min không gian nhìn thy trc tiếp (Line of Sign LOS)
ca hai anten.
Đặc im: Ít chu ảnh hưởng ca iu kin t nhiên => Được s dng ph biến
Hình 2.3: Truyn sóng trong gii hn nhìn thy trc tiếp
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
8
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
Ni dung
2.1 Tng Quát
2.2 Truyn lan trong gii hn nhìn thy trc tiếp vi iu kin
lý tưởng
2.3 Ảnh hưởng ca cong trái t
2.4 Ảnh hưởng ca a hình
2.5 Ảnh hưởng ca tng ối lưu
2.6 Pha ing và các bin pháp chng
2.7 Câu hi và bài tp
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
9
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
2.2 Truyn lan trong gii hn nhìn thy trc
tiếp vi iu kiện lý tưởng.
Sơ ồ tuyến thông tin
Kho sát quá trình truyn lan sóng vi iu kiện lý tưởng
Mt t phng, không có vt cản trên ường truyn
Khí quyn ng nht, ẳng hướng và không hp th
Anten t cách mt t ít nhất vài bước sóng công tác (λ)
truyn
sóng
Tia phn x (E2)
h
t
h
r
r
A
C
B
Hình
2.4:
Truyn sóng trong gii hn nhìn thy trc tiếp
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
10
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
2.2 Truyn lan trong gii hn nhìn thy trc
tiếp vi iu kiện lý tưởng.
ng iện trường ti im thu
Tổng cường iện trường ca 2 sóng thành phn giao thoa
E E ER 12 (2.1)
ng iện trường do tia trc tiếp:
245 PT kW( )GT1 j t
E
1
e (mV m/ ) (2.2)
r
1(km)
ng iện trường do tia phn x
245 PT kW( )GT 2 j( t k r ) (2.3)
E
2
R e (mV m/ )
r
2(km)
r
1
, r
2
: oạn ường i ca tia trc tiếp và tia phn x Δr :hiệu s ường i ca hai tia ∆𝑟= 𝑟
1
−𝑟
2
G
T1
, G
T2
:
H s tăng ích của anten phát theo phương trực tiếp và phn x k: h s sóng (𝑘=2𝜋/λ)
𝑅: H s phn x phc t mt t 𝑅 = 𝑅. 𝑒
𝑗𝜃
R: môdul, θ: góc sai pha
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
11
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
2.2 Truyn lan trong gii hn nhìn thy trc
tiếp vi iu kiện lý tưởng.
ng iện trường ti im thu
𝛽 = 𝜃 + 𝑘. ∆𝑟 : góc sai pha toàn phn
Chuyn sang dạng hàm lượng giác:
1 Re.
j
1 Rc. os jRsin 1 2Rc. os R e
2
.
j
(2.7)
tg
R.sin
1 R.cos
Điện trường tng ti im thu:
245 P
T kW( )
G
T
. 1 2R osc R
2
j( t
)
E .e (mV m/ ) (2.8)
r(km)
Điện trường hiu dng
E
h
(mV m/ )(2.9)
(km)
www.ptit.edu.vn
Ging
viên:
NguynViệtHưng
B
môn: Vô
Tuyến
Khoa
Vin
Thông1
12
TRUYN SÓNG & ANTEN
ng
iệntrườngti
im
thu
Doh
t
,h
r
<<
rnênG
T1
=
G
T2
=
G
T
vàr
1
r
=
2
r
=
Trongtínhtoánpha:
Δ
r=r
2
r
-
1
≈λ
không
b
qua
ược
ng
iệntrường
dotia
trctiếp
:
ng
iệntrường
dotia
phn
x
Điệntrường
tng
:
Truyn lan trong gii hn nhìn thy trc tiếp
2.2
vi iu kiện lý tưởng.
(
)
1
(
)
245
(
/
)
TkW
T
jt
km
P
G
E
mVm
e
r
(2.4)
2
(
)
(
)
2
)
(
245
(
/
)
j
t
r
TkW
T
km
G
P
mVm
E
e
R
r
(2.5)
2
(
)
(
)
2
1
(
)
245
(
/
)
1
r
j
T
TkW
jt
km
G
P
e
mVm
EE
Re
E
r
(2.6)
(
)
2
173
. 1
2
R os
TkW
T
P
G
c
R
r
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
13
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
2.2 Truyn lan trong gii hn nhìn thy trc
tiếp vi iu kiện lý tưởng.
ng iện trường tiim thu
H s suy giảm trong trưng hp mt t phng
F 1 2Rcos R F
2
( ) (1 R F 1 R) (2.10)
Vi tuyến xác nh: h
t
, h
r
, λ, θ có th xác nh c ly thông tin r có h s
suy gim t cc tr
Cc i ti: 𝜃 + 𝑘∆𝑟 = 2𝑛𝜋 với n = 1, 2…
Cc tiu ti: 𝜃 + 𝑘∆𝑟 = (2𝑛 + 1)𝜋 với n = 1, 2…
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
14
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
2.2 Truyn lan trong gii hn nhìn thy trc
tiếp vi iu kiện lý tưởng.
ng iện trường ti im thu
Hiu s ường i giữa hai tia ∆r
r12 AB2 (hr ht )2 r2 r
2
2
(AB ')
2
(h
r
h
t
)
2
r
2
r
2
2
r
1
2
(r
2
r r
1
)
2
r
1
r
r
2hh
t r
( )m
(2.11)
r
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
15
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
2.2 Truyn lan trong gii hn nhìn thy trc
tiếp vi iu kiện lý tưởng.
ng iện trường tiim thu
Do r >> h
t
,h
r
→ góc tới ca tia phn x ≈ 90°, hệ s phn x R ≈ 1, θ ≈ 180°
F 1 2Rcos R
2
F 1 2 Rcos
4 hh
t r
R
2
r
F 2 2cos 4 rhh tr 2 sin 2 rhh t r
(2.12)
Điện trường tng hp - Công thức giao thoa ơn giản
346 P G 2 h h
2
2
2
1
2
1
r
r
r
r
Hình
2.5:
Hiu s ường i ca 2 tia
Eh r(kmT kW() ) T . sin r(mt m() )(mr m)( ) (mV m/
) (2.13)
490 P G 2
E r(kmT kW() ) T . sin rh h( ) ( )mt m( ) mr m( ) e
j( t ) (mV m/ ) (2.14)
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
16
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
2.2 Truyn lan trong gii hn nhìn thy trc
tiếp vi iu kiện lý tưởng.
ng iện trường ti im thu
Xác nh im giao thoa t cc tr
Cc i:
2 hh
sin r t r 1 sin 2 rhh tr 1
2 hh
t r
2n 1 .
n
0,1,2,...
r 2
(2.15)
Cc tiu:
2 hh
sin
r
t r
0
2
r
hh
tr
n 1 . n 0,1,2,...
rn m_ ax 4hht r
2 1n
m
(2.16)
rn_min 2hht r
n 1
m
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
17
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
2.2 Truyn lan trong gii hn nhìn thy trc
tiếp vi iu kiện lý tưởng.
ng iện trường tiim thu
Công thức Vvedenski (Vơvedenski - USSR)
Với α < , sinα = α (rad) hay
𝑡
𝑟
< 𝑟. λ/18 thì (2.17)
2 hh
sin t r 2 hht r
r r
Ta có:
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
18
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
Công
thứcVơvedenski
xác
ịnhcường
iệntrườnghiu
dng
ti
c
ly:
4
t
r
hh
F
r
)
( )
( )
(
2
)
( )
(
,
17
.
2
(
)
/
r m
t m
T
T kW
h
km
m
G h h
P
mV m
E
r
(2.18)
(2.19)
18
r
t
hh
r
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
2.2 Truyn lan trong gii hn nhìn thy trc tiếp
a)
sin
t r
0,5 hh
t r
r
r 12
ng trường ti im thu bằng cường trường ca tia trc tiếp
2 hh
tr
r
b) sin 1 hh
tr
r 4
ng trường ti im thu bng 2 lần cường trường ca tia trc tiếp
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
19
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
Ni dung
2.1 Tng Quát
2.2 Truyn lan trong gii hn nhìn thy trc tiếp vi iu kin
lý tưởng
2.3 Ảnh hưởng ca cong trái t
2.4 Ảnh hưởng ca a hình
2.5 Ảnh hưởng ca tng ối lưu
2.6 Pha ing và các bin pháp chng
2.7 Câu hi và bài tp
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
20
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
vi iu kiện lý tưởng.
ng
iệntrườngti
im
thu
Các
trườnghp
c
bit
(
)
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
346
2
(
.sin
)
/
T
TkW
tm
rm
h
km
m
m
G
P
hh
mVm
E
r
r
2
hh
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
2.3 Ảnh hưởng ca cong trái t
Ảnh hưởng ến tuyến thông tin
Hiu s ường i ca tia trc tiếp và tia phn x thay i
Đim phn x li nên có tính tán x → Hệ s phn x nh Hn chế
tm nhìn trc tiếp gia Anten thu và Anten phát
Hình 2.6: Mô hình truyền sóng trong trường hp tính ến cong ca mt t
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
21
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
2.3 Ảnh hưởng ca cong trái t
C ly nhìn thy trc tiếp
Là c ly ln nht có th nhìn thấy ược vi cao ca anten: h
t
, h
r
Công thc thc nghim a = 6370 km
Hình
C ly nhìn thy trc tiếp
2.7:
2
2
2
2
2
2
a
)
2
a
(
(
)
2
a
2
a
t
t
t
t
t
r
r
r
r
t
r
ACCB
AC
ah
h
a
a
h
hh
ah
CB
h
h
a
a
h
h
m
(2.20)
0
3
57
,
rm
tm
r
h
km
h
(2.21)
0
r
0
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
22
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
2.3 Ảnh hưởng ca cong trái t
ng trường ti im thu
Quá trình truyn sóng c ly nh hơn cự ly nhìn thy trc tiếp
Chiu cao ca anten xác nh bng chiu cao gi ịnh h’
t
và h’
r
Giá tr chiu cao ca anten gi nh xác nh bng h s m (tra theo bng hoc
th - ph thuc h a lý)
h h
t
'
.
r
'
mhh
t r
(2.22)
r 2mhht r (m) (2.23) r
F 4 mhhtr (2.24)
r
2,17 P G mh h.
Eh T kW( 2) T m t m r m (mV m) (2.25)
r
km
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
23
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
Ni dung
2.1 Tng Quát
2.2 Truyn lan trong gii hn nhìn thy trc tiếp vi iu
kiện lý tưởng
2.3 Ảnh hưởng ca cong trái t
2.4 Ảnh hưởng ca a hình
2.5 Ảnh hưởng ca tng ối lưu
2.6 Pha ing và các bin pháp chng
2.7 Câu hi và bài tp
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
24
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
Hình
Mt ct a hình thc
2.8:
2.4
Ảnh hưởng ca a hình
Độ
g
ghcamt
t
ti
tia
phn
x
Hiệntượng
tán
x
Tiêu
chun
Rayleigh
Hình
Mô hình tiêu chun Rayleigh
2.9:
8
sin
h
m
(2.26)
h: cao ca mt t phng
gi nh so vi mt t thc
θ:
góc ti ti im phn x
Khitiêu
chun
Rayleigh
ượctho
mãn
Tia
phn
x
không
b
tán
x
Mt
t
ược
coilà
phng
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
25
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
Ni dung
2.1 Tng Quát
2.2 Truyn lan trong gii hn nhìn thy trc tiếp vi iu kin lý
ng
2.3 Ảnh hưởng ca cong trái t
2.4 Ảnh hưởng ca a hình
2.5 Ảnh hưởng ca tng ối lưu
2.6 Pha ing và các bin pháp chng
2.7 Câu hi và bài tp
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
26
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
Chiết sut ca tng ối lưu n ≈ 1 nên trong tính toán ể chính xác ta s dng ch s chiết sut
N
Tng ối lưu không ồng nhất → chiết sut thay i theo không gian và thi gian
S thay i ca chiết sut theo cao ảnh hưởng ti quá trình truyn sóng.
Khúc x khí quyển → quĩ o truyn sóng
b b cong
Hình 2.9: Mô hình tiêu chun Rayleigh
2.5
Ảnh hưởng ca tng ối lưu
Chiếtsut
(
n)và
chschiếtsut
(
N
)
,
,
6
1
1
2
10(
1)
c
n
v
N
n
(2.27)
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
27
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
2.5 Ảnh hưởng ca tng ối lưu
nsin n dn .sin d cos d sin d n
n
R n 1 106
sin dn R dn dN (2.28)
dh
h h
t
,
r
r 90
o
,n 1
dh dh
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
28
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
Bánkínhcong
ca
sóng
Chia
tng
i
lưu
thành
tnglp
ng
mng
nht
vi
dàydhvà
chiếtsut
thay
i
mộtlượng
dn
Hình
Bán kính cong ca sóng
2.9:
osd
os
os
ab
R
d
dh
dh
dh
R
ab
d
c
c
d
c
2.5 Ảnh hưởng ca tng ối lưu
Bán kính cong ca sóng
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
29
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
2.5 Ảnh hưởng ca tng ối lưu
Bán kính tương ương của trái t
Bán kính thc ca trái t a = 6370 km, tia sóng truyn vi bán kinh cong
R ↔ Sóng truyền thng R = với bán kính tương ương a
td
Hình 2.9: Bán kính cong quĩ ạo và bán kính trái ất tư ng ứng
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
30
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
𝑑𝑁
𝑑ℎ
>0
→𝑅
<0
Conglên
𝑑𝑁
𝑑ℎ
<0
→𝑅
>0
Cong
xung
𝑑𝑁
𝑑ℎ
=0
→𝑅=∞
→Truyn
thng
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
2.5 Ảnh hưởng ca tng ối lưu
Bán kính tương ương của trái t
Bán kính thc ca trái t a = 6370 km, tia sóng truyn vi bán kinh
cong R ↔ Sóng truyền thng R = với bán kính tương ương a
td
Tho mãn: Độ cong tương i gia tia sóng và mt t không i.
1 1 1 1 a a
a
td
(2.29)
a R atd 1 a 1 adN .10 6
R dh
Ví d:
dN 2 1 atd 8500km
4.10 m
dh
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
31
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
2.5 Ảnh hưởng ca tng ối lưu
H s cong ca tia sóng k
k atd 1 (2.29) a adN .10 6
1
dh
C ly nhìn thy trc tiếp
r
0
,
2ka h
t
h
r
m (2.30)
Độ cao gi ca anten
' AC1 2 (2.32) h h
2ak
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
32
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
2.5 Ảnh hưởng ca tng ối lưu
Loi khúc x
𝒅𝑵Τ
𝒅𝑯
(1/m)
R(m)
a
td
(m)
Quĩ ạo thc tế
Quĩ ạo tương ương
Khúc x âm
> 0
< 0
<6,378.10
6
Không khúc
x
0
6,378.10
6
Khúc x
thường
-0,04
2,5.10
7
8,5.10
6
Khúc x ti
hn
-0,157
6,37.10
6
Siêu khúc x
<-0,157
<6,37.10
6
<0
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
33
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
2.5 Ảnh hưởng ca tng ối lưu
Hp th sóng trong tng ối lưu
Năng lượng SĐT bị hp th bởi không khí, mưa, sương mù
S hp th ph thuc vào tn s và thay i theo không gian, thi gian
Hp th phân t:
Ch yếu do nước và ôxy
Ph thuc nhiu vào tn s, c biệt tăng
nhanh vi tn s > 10
GHz
Hình 2.10: H s hp th T vs tần s
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
34
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
35
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
Ni dung
2.1 Tng Quát
2.2 Truyn lan trong gii hn nhìn thy trc tiếp vi iu kin lý
ng
2.3 Ảnh hưởng ca cong trái t
2.4 Ảnh hưởng ca a hình
2.5 Ảnh hưởng ca tng ối lưu
2.6 Pha ing và các bin pháp chng
2.7 Câu hi và bài tp
2.5
Ảnh hưởng ca tng ối lưu
Hpth
sóngtrong
tng
i
lưu
Hp
th
bởimưa
sương
Phthuc
vào
ng
mưa
(
mm/h),
tn
s
(
tăng
nhanh
vi
F>6GHz)
Hpth
do
sương
ph
thuctn
s
tm
nhìnxa
ca
anten
Gâythay
i
phân
cc
sóng
Hình
2.11:
H s hp th vs tn s và tm nhìn xa
Hình
2.12:
H s hp th SĐT vs tần s
(
ng mưa 100 mm/h
)
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
36
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
2.6 Phadinh và các bin pháp chng
Định nghĩa
phadinh Fading: Hin tưng do các nguyên nhân ường truyn mà
tín hiu ti im thu sai khác so vi tín hiu phát i.
Hình 2.13: phadinh
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
37
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
2.6 Phadinh và các bin pháp chng
Phân loi
Min tn s:
phadinh phng: băng sóng ảnh hưởng
ca kênh truyn lớn hơn băng thông của
tín hiu truyn. Hay nói cách khác là nh
ng ca kênh truynng u vi mi
tn s ca tín hiu truyn. Ch yếu xut
hin các h thng không dây vi tc
chm hoặc trung bình do băng thông
nh.
phadinh chn lc tn s: băng sóng
ảnh hưởng ca kênh truyn nh hơn
băng thông của tín hiu truyền → các
phn ca ph tn s ca tín hiu b nh
ng nhng
mc
khác nhau Hình 2.14: phadinh chn lc tn s
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
38
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
2.6 Phadinh và các bin pháp chng
Phân loi
Min thi gian:
phadinh chm: S thay i biên và pha ca tín hiu bi ảnh hưởng ca
kênh truyn có th coi một cách tương ối là n nh trong khong thi gian s
dng. phadinh chậm thường ược gây ra bi hiện tượng che ti (Shadowing),
do các vt cn lớn như ồi núi, hay các toà nhà trên ường truyn tín hiu
phadinh nhanh: S thay i ca biên và pha biến thiên áng k trong thi
gian s dụng. Thường ược gây ra bởi a ường dn ến giao thoa các trường
thành phn ti im thu
Hình 2.14:
phadinh chm
và pha dinh
nhanh
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
39
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
2.6 Phadinh và các bin pháp chng
Các bin pháp chng phadinh
Th ng: thiết kế máy thu t loi tr các tác ng ca phadinh
Ch ng:
S dụng Anten có hướng tính cao
Đặt Anten ti các cao thích hp S dng các bin pháp phân tp
anten:
Phân tp tn s
Phân tp không gian
Phân tp thi gian
Phân tp phân cc
Phân tp góc
Kết hp các biện pháp …
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
40
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
2.6 Phadinh và các bin pháp chng
Các bin pháp chng phadinh
Phân tp không gian: s dng hai hay nhiu anten thu hoc phát ng
thi 1 tín hiu trên cùng mt kênh truyn
Khong cách gia 2 anten lớn hơn 5 lần bước sóng m bo tín hiu i trên hai kênh
không tương quan nhau
Do hai kênh c lp nên không b phadinh ng thi => Kết hp tín hiu t các anten
nhận ược tín hiu tt
Là phương pháp sử dng ph biến, chng ược c phadinh
phng phadinh la chọn, thường s dng phân tp không gian thu
Hình 2.14: Phân tp không gian
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
41
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
2.6 Phadinh và các bin pháp chng
Các bin pháp chng phadinh
Phân tp tn s: truyn cùng mt tín hiu bng 2 hay nhiu tn s
khác nhau trong cùng mt di tn
Các tn s m bảo không tương quan phadinh với nhau
To nên hai kênh vô tuyến c lp
Do hai kênh c lp nên không b phadinh ng thi => Kết hp tín hiu t các anten
nhận ược tín hiu tt
Phương pháp này s dng không hiu qu tn s, phc tp trong
cu hình, hiu qu trong chng phadinh la chn tn s
Hình 2.15: Phân tp tn s
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
42
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
2.6 Phadinh và các bin pháp chng
Các bin pháp chng phadinh
Phân tp thi gian:
Phadinh sâu xy ra trong thi gian ngn gây li cm
Phân tán thi gian tín hiu phát khc phc li cm
Phân tán các li trong khong thi gian rộng hơn => Duy trì chất lượng truyn dn trung
bình giá tr m bo yêu cu
Thc hin bng k thut an xen tín hiệu trước khi phát
Hiu qu trong chng li khi, ược s dng ph biến
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
43
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
2.6 Phadinh và các bin pháp chng
Các bin pháp chng phadinh
Phân tp thi gian:
Hình 2.15: Phân tp thi gian
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
44
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
2.7 Câu hi và bài tp
9. Cho ường truyn có các thông s sau: Công sut bc x 15 W, bước sóng công tác
35 cm, h s ng tính ca anten phát là 100, cao ca anten phát và anten thu lần lượt là 80
m và 20 m, c ly ường truyn là 10 km. Với R = 0,91 và θ = 180
o
khi sóng phân cc ngang và R
= 0,68; θ = 180
o
khi sóng phân cc ng. Xác nh h s suy gim? (a) 0,42 và 0,44; (b) 0,52 và
0,54; (c) 0,62 và 0,64; (d) 0,72 và 0,74
10. S liệu như bài 9, xác ịnh cường iện trường hiu dng ti im thu?
(a) 10 mV/m và 11,5 mV/m; (b) 11 mV/m và 10,5 mV/m; (c) 11 mV/m và 11,5 mV/m;
(d) 10,5 mV/m và 11,5 mV/m
11. S liệu như bài 9, xác ịnh tn hao truyn sóng biết h s ng tính ca anten thu là 100.
(a) 76,78 dB và 76,45 dB; (b) dB; (c) 76,78 dB và 80,45 dB; (d) 80,78 dB và 80,45 dB
12. Xác nh h s suy giảm khi ường truyn có các tham s: công suất máy phát 50 W, bước
sóng công tác 10 cm, h s khuếch i anten phát 60, cao anten phát 25 m, anten thu 10 m,
c ly truyn sóng 10 km, h s phn x R = 1 và θ = 180
o
(a) 1,62 ; (b) 1,72; (c) 1,82; (d) 2
13. S liu như bài 12, xác ịnh cường iện trường ti im thu?
(a) 115,34 µV/m; (b) 125,34 µV/m; (c) 115,34 mV/m; (d) 125,34 mV/m
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
45
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1
www.ptit.edu.vn
TRUYN SÓNG & ANTEN
2.7 Câu hi và bài tp
14. S liệu như bài 12 nhưng bưc sóng công tác là 1m. Hãy xác ịnh cường iện trường ti im
thu?
(a) 15 mV/m; (b) 16 mV/m; (c) 9.3 mV/m; (d) 18 mV/m
15. Một anten phát ược t cao 49m anten thu ưc t cao 25m. Khong cách tm nhìn
thng ca hai anten này là giá tr nào dưới ây?
(a) 35,8 km; (b) 42,8 km; (c) 45,8 km; (d) 50,8 km
16. Một anten phát ược t cao 30m anten thu ưc t cao 15m. Khong cách tm nhìn
thng ca hai anten này là giá tr nào dưới ây?
(a) 27,4 km; (b) 30,4 km; (c) 33,4 km; (d) 35,4 km
17. Anten phát vô tuyến truyn hình t cao 64m. Tính cao ca anten thu ti mt im t
cách xa ài phát ó mt khong 50 km có th thu ược tín hiu.
(a) 2 m; (b) 2,5 m; (c) 3 m; (d) 36 m
18. Xác nh bán kính cong ca tia sóng khi i trong tng ối lưu ối lưu tiêu chuẩn?
(a) 2.10
6
m; (b) 2,5.10
6
m; (c) 2.10
7
m; (d) 2,5.10
7
m
Ging viên: Nguyn Việt Hưng
46
B môn: Vô Tuyến Khoa Vin Thông 1

Preview text:

BÀI GIẢNG TRUYỀN SÓNG VÀANTEN Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng Email: nvhung_vt1@ptit.edu.vn Tel: *** Bộ môn: Vô tuyến Khoa: Viễn Thông 1 Học kỳ/Năm biên soạn: II/2014 www.ptit.edu.vn CHƯƠNG 2:
TRUYỀN LAN SÓNG CỰC NGẮN
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 2
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN Nội dung • 2.1 Tổng Quát
• 2.2 Truyền lan trong giới hạn nhìn thấy trực tiếp với iều kiện lý tưởng
• 2.3 Ảnh hưởng của ộ cong trái ất
• 2.4 Ảnh hưởng của ịa hình
• 2.5 Ảnh hưởng của tầng ối lưu
• 2.6 Pha ing và các biện pháp chống
• 2.7 Câu hỏi và bài tập
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 3
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN Nội dung • 2.1 Tổng Quát
• 2.2 Truyền lan trong giới hạn nhìn thấy trực tiếp với iều kiện lý tưởng
• 2.3 Ảnh hưởng của ộ cong trái ất
• 2.4 Ảnh hưởng của ịa hình
• 2.5 Ảnh hưởng của tầng ối lưu
• 2.6 Pha ing và các biện pháp chống
• 2.7 Câu hỏi và bài tập
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 4
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN 2.1 – Tổng Quát • Đặc iểm
• Bước sóng từ 1mm ến 10m (3MHz ến 300 GHz) – Sóng siêu cao tần
• Không phản xạ ở tầng iện ly ( i xuyên qua)
• Bước sóng ngắn => khả năng nhiễu xạ kém và bị mặt ất hấp thụ • Phương pháp truyền
• Truyền lan sóng không gian
• Tán xạ tầng ối lưu
• Siêu khúc xạ tầng ối lưu
• Truyền lan trong giới hạn nhìn thấy trực tiếp
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 5
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN 2.1 – Tổng Quát • Phương pháp truyền
• Tán xạ tầng ối lưu
• Tồn tại các vùng không gian không ồng nhất trong tầng ối lưu
• Sóng i vào khoảng giao giữa các vùng không ồng nhất sẽ khuếch tán theo mọi hướng => Lợi dụng
ể truyền sóng ến iểm thu
• Đặc iểm: Không ổn ịnh do các vùng không ồng nhất luôn thay ổi.
Hình 2.1: Tán xạ tầng ối lưu
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 6
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN 2.1 – Tổng Quát • Phương pháp truyền
• Siêu khúc xạ tầng ối lưu
• Chiết suất N của không khí giảm theo ộ cao
• Khi tốc ộ giảm theo ộ cao 𝑑𝑁 nhỏ hơn – 0,157(m-1) => Tia sóng có bán kính 𝑑ℎ
cong lớn hơn bán kính cong trái ất nên quay trở lại mặt ất <=> Siêu khúc xạ
• Truyền sóng ến iểm thu sau một hoặc nhiều lần phản xạ trên mặt ất
• Đặc iểm: Không ổn ịnh do miền siêu khúc xạ luôn thay ổi và yêu cầu nguồn phát công suất lớn. Hình 2.2: Tán xạ tầng ối lưu
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 7
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN 2.1 – Tổng Quát • Phương pháp truyền
• Truyền lan trong giới hạn nhìn thấy trực tiếp
• Anten thu và phát ặt cao ể tránh vật cản hoặc
ộ cong của bề mặt trái ất.
• Sóng truyền trực tiếp trong miền không gian nhìn thấy trực tiếp (Line of Sign LOS) của hai anten. • Đặc
iểm: Ít chịu ảnh hưởng của
iều kiện tự nhiên => Được sử dụng phổ biến
Hình 2.3: Truyền sóng trong giới hạn nhìn thấy trực tiếp
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 8
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN Nội dung • 2.1 Tổng Quát
• 2.2 Truyền lan trong giới hạn nhìn thấy trực tiếp với iều kiện lý tưởng
• 2.3 Ảnh hưởng của ộ cong trái ất
• 2.4 Ảnh hưởng của ịa hình
• 2.5 Ảnh hưởng của tầng ối lưu
• 2.6 Pha ing và các biện pháp chống
• 2.7 Câu hỏi và bài tập
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 9
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN
2.2 Truyền lan trong giới hạn nhìn thấy trực
tiếp với iều kiện lý tưởng.
• Sơ ồ tuyến thông tin
• Khảo sát quá trình truyền lan sóng với iều kiện lý tưởng
• Mặt ất phẳng, không có vật cản trên ường truyền
• Khí quyển ồng nhất, ẳng hướng và không hấp thụ
• Anten ặt cách mặt ất ít nhất vài bước sóng công tác (λ) • Sơ ồ truyền sóng A Tia trực tiếp (E1) B h t Tia phản xạ (E2) h r C r
Hình 2.4: Truyền sóng trong giới hạn nhìn thấy trực tiếp
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 10
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN
2.2 Truyền lan trong giới hạn nhìn thấy trực
tiếp với iều kiện lý tưởng.
• Cường ộ iện trường tại iểm thu
• Tổng cường ộ iện trường của 2 sóng thành phần giao thoa E E E R 12 (2.1)
• Cường ộ iện trường do tia trực tiếp: 245 PT kW( )GT1 j t E1 e (mV m/ ) (2.2) r1(km)
• Cường ộ iện trường do tia phản xạ 245 PT kW( )GT 2
j( t k r ) (2.3) E 2 R e (mV m/ ) r2(km)
r1, r2 : oạn ường i của tia trực tiếp và tia phản xạ
Δr :hiệu số ường i của hai tia ∆𝑟= 𝑟1−𝑟2 GT1, GT2 :
Hệ số tăng ích của anten phát theo phương trực tiếp và phản xạ k: hệ số sóng (𝑘=2𝜋/λ)
𝑅ത: Hệ số phản xạ phức từ mặt ất 𝑅 = 𝑅. 𝑒ത𝑗𝜃 R: môdul, θ: góc sai pha
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 11
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN
2.2 Truyền lan trong giới hạn nhìn thấy trực tiếp
với iều kiện lý tưởng. • Cường ộ iệntrườngtại iểm thu • Doh = =
t ,h r << rnênG T1 = G T2 = G T vàr 1 r 2 r
• Trongtínhtoánpha: Δ r=r -
2 r 1 ≈λ không bỏ qua ược
• Cường ộ iệntrường dotia trựctiếp : 245 T
P (k W ) T G jt E e ( mV / m ) (2.4) 1 r (km)
• Cường ộ iệntrường dotia phản xạ 2 245 P G j ( TkW T ( ) t r ) E (2.5) 2 R e ( mV / m ) r (km) • Điệntrường tổng : 2 245 P G j ( TkW T ( ) r ) jt EE (2.6) 1 E 2 1 Re e ( mV / m ) ( r km)
Giảng viên: NguyễnViệtHưng 12
Bộ môn: Vô Tuyến– Khoa Viễn Thông1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN
2.2 Truyền lan trong giới hạn nhìn thấy trực
tiếp với iều kiện lý tưởng.
• Cường ộ iện trường tại iểm thu
• 𝛽 = 𝜃 + 𝑘. ∆𝑟 : góc sai pha toàn phần
• Chuyển sang dạng hàm lượng giác: 1 Re. j 1 Rc. os jRsin 1 2Rc. os R e2. j (2.7) tg R.sin 1 R.cos
• Điện trường tổng tại iểm thu:
245 PT kW( )GT . 1 2R osc R2 j( t ) E .e (mV m/ ) (2.8) r(km)
Điện trường hiệu dụng 173 P G T ( k W ) T 2 E h . 1 (mV 2 m R c/ o s R )(2.9) r (km)
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 13
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN
2.2 Truyền lan trong giới hạn nhìn thấy trực
tiếp với iều kiện lý tưởng. • Cường ộ
iện trường tạiiểm thu
• Hệ số suy giảm trong trường hợp mặt ất phẳng F 1 2Rcos
R F2 ( ) (1 R F 1 R) (2.10)
• Với tuyến xác ịnh: ht, hr, λ, θ có thể xác ịnh cự ly thông tin r ể có hệ số suy giảm ạt cực trị • Cực ại tại:
𝜃 + 𝑘∆𝑟 = 2𝑛𝜋 với n = 1, 2… • Cực tiểu tại:
𝜃 + 𝑘∆𝑟 = (2𝑛 + 1)𝜋 với n = 1, 2…
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 14
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN
2.2 Truyền lan trong giới hạn nhìn thấy trực
tiếp với iều kiện lý tưởng.
• Cường ộ iện trường tại iểm thu
• Hiệu số ường i giữa hai tia ∆r r 2 12 AB2
(hr ht )2 r2 r2
(AB ')2 (hr ht )2 r2 r 2 2 2 r1 (r2 r r1) 2 r 1 r 2hh r t r ( )m (2.11) r
Hình 2.5: Hiệu số ường i của 2 tia 2 2 r r 2 1 2 r 1r
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 15
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN
2.2 Truyền lan trong giới hạn nhìn thấy trực
tiếp với iều kiện lý tưởng. • Cường ộ
iện trường tạiiểm thu
• Do r >> h → góc tớ t,hr
i của tia phản xạ ≈ 90°, hệ số phản xạ R ≈ 1, θ ≈ 180° F 1 2Rcos R2 4 hh F 1 2 Rcos t r R2 r F 2 2cos 4 rhh tr 2 sin 2 rhh t r (2.12)
• Điện trường tổng hợp - Công thức giao thoa ơn giản 346 P G 2 h h E h r(kmT kW() ) T . sin
r(mt m() )(mr m)( ) (mV m/ ) (2.13) 490 P G 2 E r (kmT kW() ) T . sin
rh h( ) ( )mt m( ) mr m( ) e j( t ) (mV m/ ) (2.14)
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 16
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN
2.2 Truyền lan trong giới hạn nhìn thấy trực
tiếp với iều kiện lý tưởng.
• Cường ộ iện trường tại iểm thu • Xác ịnh
iểm giao thoa ạt cực trị • Cực ại: 2 hh sin r t r 1 sin 2 rhh tr 1 2 hht r 2n 1 . n 0,1,2,... r 2 (2.15)
rn m_ ax 4hht r m Cực tiểu: 2 1n 2 hh hh sin r t r 0 2 r tr n 1 . n 0,1,2,... (2.16) r n_min 2hht r n 1 m
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 17
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN
2.2 Truyền lan trong giới hạn nhìn thấy trực
tiếp với iều kiện lý tưởng. • Cường ộ
iện trường tạiiểm thu
• Công thức Vvedenski (Vơvedenski - USSR)
• Với α < , sinα = α (rad) hay ℎ𝑡ℎ𝑟 < 𝑟. λ/18 thì (2.17) 2 hh sin t r 2 hht r r r • Ta có: 4 t hh r (2.18) F r , 2 17 T
P ( kW ) T . (t
G h h )m r( )m (2.19) h E ( m / V m ) 2 r ( km ) ( ) m
Công thứcVơvedenski xác ịnhcường ộ iệntrườnghiệu dụng tại cự ly: 18 t hh r r
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 18
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN
2.2 Truyền lan trong giới hạn nhìn thấy trực tiếp
với iều kiện lý tưởng. • Cường ộ iệntrườngtại iểm thu 346 P G T ( k W ) T 2 hh ( tm ) ( rm ) E mVm h .sin ( / ) r r ( km) ( m) ( m)
• Các trườnghợp ặc biệt 2 hha) sin t r 0,5 hh r t r r 12
Cường ộ trường tại iểm thu bằng cường ộ trường của tia trực tiếp 2 hhtr rb) sin 1 hhtr r 4 Cường ộ trường tại
iểm thu bằng 2 lần cường ộ trường của tia trực tiếp
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 19
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN Nội dung • 2.1 Tổng Quát
• 2.2 Truyền lan trong giới hạn nhìn thấy trực tiếp với iều kiện lý tưởng
• 2.3 Ảnh hưởng của ộ cong trái ất
• 2.4 Ảnh hưởng của ịa hình
• 2.5 Ảnh hưởng của tầng ối lưu
• 2.6 Pha ing và các biện pháp chống
• 2.7 Câu hỏi và bài tập
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 20
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN
2.3 Ảnh hưởng của ộ cong trái ất •
Ảnh hưởng ến tuyến thông tin •
Hiệu số ường i của tia trực tiếp và tia phản xạ thay ổi •
Điểm phản xạ lồi nên có tính tán xạ → Hệ số phản xạ nhỏ • Hạn chế
tầm nhìn trực tiếp giữa Anten thu và Anten phát
Hình 2.6: Mô hình truyền sóng trong trường hợp tính ến ộ cong của mặt ất
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 21
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN
2.3 Ảnh hưởng của ộ cong trái ất
• Cự ly nhìn thấy trực tiếp r A CCB AC 2 ah hh h t 2 2 a 2 a t t 2 a th ( t a) CB 2 ah a r 2 2 a r h ( r h a) 2 a (2.20) t h r h m
• Công thức thực nghiệm a = 6370 km r , h h km (2.21) Hình 0 3 57 tm rm 2.7 :C
ự ly nhìn thấy trực tiếp
• Là cự ly lớn nhất có thể nhìn thấy ược với ộ cao của anten: ht, hr 0 r0
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 22
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN
2.3 Ảnh hưởng của ộ cong trái ất
• Cường ộ trường tại iểm thu
• Quá trình truyền sóng ở cự ly nhỏ hơn cự ly nhìn thấy trực tiếp
• Chiều cao của anten xác ịnh bằng chiều cao giả ịnh h’ và h’ t r
• Giá trị chiều cao của anten giả ịnh xác ịnh bằng hệ số bù m (tra theo bảng hoặc ồ
thị - phụ thuộc hệ ịa lý) h h ' ' t . r mhht r (2.22) r 2mhht r (m) (2.23) r F 4 mhhtr (2.24) r 2,17 P G mh h. E h T kW( 2) T m t m r m (mV m) (2.25) r km
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 23
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN Nội dung • 2.1 Tổng Quát
• 2.2 Truyền lan trong giới hạn nhìn thấy trực tiếp với iều kiện lý tưởng
• 2.3 Ảnh hưởng của ộ cong trái ất
• 2.4 Ảnh hưởng của ịa hình
• 2.5 Ảnh hưởng của tầng ối lưu
• 2.6 Pha ing và các biện pháp chống
• 2.7 Câu hỏi và bài tập
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 24
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN
2.4 Ảnh hưởng của ịa hình
• Độ gồ ghềcủamặt ất tới tia phản xạ • Hiệntượng tán xạ • Tiêu chuẩn Rayleigh h m (2.26) 8 sin
h: ộ cao của mặt ất phẳng
giả ịnh so với mặt ất thực Hình 2.8 :M
ặt cắt ịa hình thực
θ: góc tới tại iểm phản xạ
• Khitiêu chuẩn Rayleigh ượcthoả mãn
• Tia phản xạ không bị tán xạ
• Mặt ất ược coilà phẳng Hình 2.9 :M
ô hình tiêu chuẩn Rayleigh
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 25
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN Nội dung • 2.1 Tổng Quát
• 2.2 Truyền lan trong giới hạn nhìn thấy trực tiếp với iều kiện lý tưởng
• 2.3 Ảnh hưởng của ộ cong trái ất
• 2.4 Ảnh hưởng của ịa hình
• 2.5 Ảnh hưởng của tầng ối lưu
• 2.6 Pha ing và các biện pháp chống
• 2.7 Câu hỏi và bài tập
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 26
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN
2.5 Ảnh hưởng của tầng ối lưu
• Chiếtsuất ( n)và chỉsốchiếtsuất ( N ) , c , 1 n 1 v 2 (2.27) 6 N 10( n 1)
• Chiết suất của tầng ối lưu n ≈ 1 nên trong tính toán ể chính xác ta sử dụng chỉ số chiết suất N
• Tầng ối lưu không ồng nhất → chiết suất thay ổi theo không gian và thời gian
• Sự thay ổi của chiết suất theo ộ cao ảnh hưởng tới quá trình truyền sóng. Khúc xạ khí quyển → quĩ ạo truyền sóng bị bẻ cong
Hình 2.9: Mô hình tiêu chuẩn Rayleigh
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 27
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN • Bánkínhcong của sóng
• Chia tầng ối lưu thành từnglớp
mỏng ồng nhất với ộ dàydhvà
chiếtsuất thay ổi mộtlượng dn ab R d dh dh ab d dh R os c d os c o c sd Hình 2.9: B
án kính cong của sóng
2.5 Ảnh hưởng của tầng ối lưu nsin n dn .sin d cos d sin d n n R n 1 106 sin dn R dn dN (2.28) dh h ht , r r 90o,n 1 dh dh
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 28
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN
2.5 Ảnh hưởng của tầng ối lưu
• Bán kính cong của sóng • 𝑑𝑁
𝑑ℎ >0 →𝑅 <0 → Conglên • 𝑑𝑁
𝑑ℎ <0 →𝑅 >0 → Cong xuống • 𝑑𝑁
𝑑ℎ =0 →𝑅=∞ →Truyền thẳng
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 29
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN
2.5 Ảnh hưởng của tầng ối lưu • Bán kính tương ương của trái ất
• Bán kính thực của trái ất a = 6370 km, tia sóng truyền với bán kinh cong
R ↔ Sóng truyền thẳng R = ∞ với bán kính tương ương atd
Hình 2.9: Bán kính cong quĩ ạo và bán kính trái ất tư ng ứng
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 30
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN
2.5 Ảnh hưởng của tầng ối lưu • Bán kính tương ương của trái ất
• Bán kính thực của trái ất a = 6370 km, tia sóng truyền với bán kinh
cong R ↔ Sóng truyền thẳng R = với bán kính tương ương atd
• Thoả mãn: Độ cong tương ối giữa tia sóng và mặt ất không ổi. 1 1 1 1 a a a td (2.29) a R a td 1 a 1 adN .10 6 R dh • Ví dụ: dN 2 1 atd 8500km 4.10 m dh
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 31
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN
2.5 Ảnh hưởng của tầng ối lưu
• Hệ số cong của tia sóng k k a td 1 (2.29) a adN .10 6 1 dh
Cự ly nhìn thấy trực tiếp r , 0 2ka ht hr m (2.30)
• Độ cao giả của anten ' AC1 2 (2.32) h h 2ak
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 32
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN
2.5 Ảnh hưởng của tầng ối lưu Loại khúc xạ 𝒅𝑵Τ𝒅𝑯 R(m) atd(m) Quĩ ạo thực tế
Quĩ ạo tương ương (1/m) Khúc xạ âm > 0 < 0 <6,378.106 Không khúc xạ 0 ∞ 6,378.106 Khúc xạ thường -0,04 2,5.107 8,5.106 Khúc xạ tới hạn -0,157 6,37.106 ∞
Siêu khúc xạ <-0,157 <6,37.106 <0
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 33
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN
2.5 Ảnh hưởng của tầng ối lưu
• Hấp thụ sóng trong tầng ối lưu
• Năng lượng SĐT bị hấp thụ bởi không khí, mưa, sương mù
• Sự hấp thụ phụ thuộc vào tần số và thay ổi theo không gian, thời gian • Hấp thụ phân tử:
• Chủ yếu do nước và ôxy
• Phụ thuộc nhiều vào tần số, ặc biệt tăng
nhanh với tần số > 10 GHz
Hình 2.10: Hệ số hấp thụ SĐT vs tần số
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 34
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN
2.5 Ảnh hưởng của tầng ối lưu
• Hấpthụ sóngtrong tầng ối lưu
• Hấp thụ bởimưa và sương mù
• Phụthuộc vào cường ộ mưa ( mm/h), tần số
( tăng nhanh với F>6GHz)
• Hấpthụ do sương mù phụ thuộctần số và tầm nhìnxa của anten
• Gâythay ổi phân cực sóng
Hình 2.11: Hệ số hấp thụ vs tần số và tầm nhìn xa
Hình 2.12: Hệ số hấp thụ SĐT vs tần số
( cường ộ mưa 100 mm/h )
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 35
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN Nội dung • 2.1 Tổng Quát
• 2.2 Truyền lan trong giới hạn nhìn thấy trực tiếp với iều kiện lý tưởng
• 2.3 Ảnh hưởng của ộ cong trái ất
• 2.4 Ảnh hưởng của ịa hình
• 2.5 Ảnh hưởng của tầng ối lưu
• 2.6 Pha ing và các biện pháp chống
• 2.7 Câu hỏi và bài tập
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 36
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN
2.6 Phadinh và các biện pháp chống • Định nghĩa
• phadinh – Fading: Hiện tượng do các nguyên nhân ường truyền mà
tín hiệu tại iểm thu sai khác so với tín hiệu phát i. Hình 2.13: phadinh
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 37
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN
2.6 Phadinh và các biện pháp chống • Phân loại • Miền tần số:
• phadinh phẳng: băng sóng ảnh hưởng
của kênh truyền lớn hơn băng thông của
tín hiệu truyền. Hay nói cách khác là ảnh
hưởng của kênh truyền là ồng ều với mọi
tần số của tín hiệu truyền. Chủ yếu xuất
hiện ở các hệ thống không dây với tốc ộ
chậm hoặc trung bình do băng thông nhỏ.
• phadinh chọn lọc tần số: băng sóng
ảnh hưởng của kênh truyền nhỏ hơn
băng thông của tín hiệu truyền → các
phần của phổ tần số của tín hiệu bị ảnh hưởng ở những mức khác nhau
Hình 2.14: phadinh chọn lọc tần số
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 38
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN
2.6 Phadinh và các biện pháp chống • Phân loại • Miền thời gian:
• phadinh chậm: Sự thay ổi biên ộ và pha của tín hiệu bởi ảnh hưởng của
kênh truyền có thể coi một cách tương ối là ổn ịnh trong khoảng thời gian sử
dụng. phadinh chậm thường ược gây ra bởi hiện tượng che tối (Shadowing),
do các vật cản lớn như ồi núi, hay các toà nhà trên ường truyền tín hiệu
• phadinh nhanh: Sự thay ổi của biên ộ và pha biến thiên áng kể trong thời
gian sử dụng. Thường ược gây ra bởi a ường dẫn ến giao thoa các trường thành phần tại iểm thu Hình 2.14: phadinh chậm và pha dinh nhanh
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 39
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN
2.6 Phadinh và các biện pháp chống •
Các biện pháp chống phadinh •
Thụ ộng: thiết kế máy thu tự loại trừ các tác ộng của phadinh • Chủ ộng: •
Sử dụng Anten có hướng tính cao •
Đặt Anten tại các ộ cao thích hợp • Sử dụng các biện pháp phân tập anten: • Phân tập tần số • Phân tập không gian • Phân tập thời gian • Phân tập phân cực • Phân tập góc •
Kết hợp các biện pháp …
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 40
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN
2.6 Phadinh và các biện pháp chống
• Các biện pháp chống phadinh
• Phân tập không gian: sử dụng hai hay nhiều anten thu hoặc phát ồng
thời 1 tín hiệu trên cùng một kênh truyền
• Khoảng cách giữa 2 anten lớn hơn 5 lần bước sóng ể ảm bảo tín hiệu i trên hai kênh không tương quan nhau
• Do hai kênh ộc lập nên không bị phadinh ồng thời => Kết hợp tín hiệu từ các anten ể
nhận ược tín hiệu tốt
• Là phương pháp sử dụng phổ biến, chống ược cả phadinh
phẳng và phadinh lựa chọn, thường sử dụng phân tập không gian thu
Hình 2.14: Phân tập không gian
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 41
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN
2.6 Phadinh và các biện pháp chống
• Các biện pháp chống phadinh
• Phân tập tần số: truyền cùng một tín hiệu bằng 2 hay nhiều tần số
khác nhau trong cùng một dải tần
• Các tần số ảm bảo không tương quan phadinh với nhau
• Tạo nên hai kênh vô tuyến ộc lập
• Do hai kênh ộc lập nên không bị phadinh ồng thời => Kết hợp tín hiệu từ các anten
ể nhận ược tín hiệu tốt
• Phương pháp này sử dụng không hiệu quả tần số, phức tạp trong
cấu hình, hiệu quả trong chống phadinh lựa chọn tần số
Hình 2.15: Phân tập tần số
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 42
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN
2.6 Phadinh và các biện pháp chống
• Các biện pháp chống phadinh • Phân tập thời gian:
• Phadinh sâu xảy ra trong thời gian ngắn gây lỗi cụm
• Phân tán thời gian tín hiệu phát ể khắc phục lỗi cụm
• Phân tán các lỗi trong khoảng thời gian rộng hơn => Duy trì chất lượng truyền dẫn trung
bình ở giá trị ảm bảo yêu cầu
• Thực hiện bằng kỹ thuật an xen tín hiệu trước khi phát
• Hiệu quả trong chống lỗi khối, ược sử dụng phổ biến
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 43
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN
2.6 Phadinh và các biện pháp chống
• Các biện pháp chống phadinh • Phân tập thời gian:
Hình 2.15: Phân tập thời gian
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 44
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN 2.7 Câu hỏi và bài tập 9.
Cho ường truyền có các thông số sau: Công suất bức xạ 15 W, bước sóng công tác
35 cm, hệ số hướng tính của anten phát là 100, ộ cao của anten phát và anten thu lần lượt là 80
m và 20 m, cự ly ường truyền là 10 km. Với R = 0,91 và θ = 180o khi sóng phân cực ngang và R
= 0,68; θ = 180o khi sóng phân cực ứng. Xác ịnh hệ số suy giảm? (a) 0,42 và 0,44; (b) 0,52 và
0,54; (c) 0,62 và 0,64; (d) 0,72 và 0,74 10.
Số liệu như bài 9, xác ịnh cường ộ iện trường hiệu dụng tại iểm thu?
(a) 10 mV/m và 11,5 mV/m; (b) 11 mV/m và 10,5 mV/m; (c) 11 mV/m và 11,5 mV/m; (d) 10,5 mV/m và 11,5 mV/m
11. Số liệu như bài 9, xác ịnh tổn hao truyền sóng biết hệ số hướng tính của anten thu là 100.
(a) 76,78 dB và 76,45 dB; (b) dB; (c) 76,78 dB và 80,45 dB; (d) 80,78 dB và 80,45 dB
12. Xác ịnh hệ số suy giảm khi ường truyền có các tham số: công suất máy phát 50 W, bước
sóng công tác 10 cm, hệ số khuếch ại anten phát 60, ộ cao anten phát 25 m, anten thu 10 m,
cự ly truyền sóng 10 km, hệ số phản xạ R = 1 và θ = 180o
(a) 1,62 ; (b) 1,72; (c) 1,82; (d) 2
13. Số liệu như bài 12, xác ịnh cường ộ
iện trường tại iểm thu?
(a) 115,34 µV/m; (b) 125,34 µV/m; (c) 115,34 mV/m; (d) 125,34 mV/m
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 45
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn TRUYỀN SÓNG & ANTEN 2.7 Câu hỏi và bài tập
14. Số liệu như bài 12 nhưng bước sóng công tác là 1m. Hãy xác ịnh cường ộ iện trường tại iểm thu?
(a) 15 mV/m; (b) 16 mV/m; (c) 9.3 mV/m; (d) 18 mV/m
15. Một anten phát ược ặt ở ộ cao 49m và anten thu ược ặt ở ộ cao 25m. Khoảng cách tầm nhìn
thẳng của hai anten này là giá trị nào dưới ây?
(a) 35,8 km; (b) 42,8 km; (c) 45,8 km; (d) 50,8 km
16. Một anten phát ược ặt ở ộ cao 30m và anten thu ược ặt ở ộ cao 15m. Khoảng cách tầm nhìn
thẳng của hai anten này là giá trị nào dưới ây?
(a) 27,4 km; (b) 30,4 km; (c) 33,4 km; (d) 35,4 km
17. Anten phát vô tuyến truyền hình ặt ở ộ cao 64m. Tính ộ cao của anten thu tại một iểm ặt
cách xa ài phát ó một khoảng 50 km ể có thể thu ược tín hiệu.
(a) 2 m; (b) 2,5 m; (c) 3 m; (d) 36 m
18. Xác ịnh bán kính cong của tia sóng khi i trong tầng ối lưu ối lưu tiêu chuẩn?
(a) 2.106 m; (b) 2,5.106 m; (c) 2.107 m; (d) 2,5.107m
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 46
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1