TRUYỀN SÓNG – ANTEN (Dùng cho sinh viên hệ đào tạo đại học từ xa) Lưu hành nội bộ HÀ NỘI - 2006

Tài Liệu Của Bạn . Com

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG

TRUYỀN SĨNG – ANTEN
(Dùng cho sinh viên hệ đào tạo đại học từ xa)
L u hành n i b

HÀ NỘI - 2006


Tài Liệu Của Bạn . Com

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG

TRUYỀN SĨNG – ANTEN
Biên soạn :

TS. Nguy n Phạm Anh Dũng
ThS. Phạm Thị Thúy Hiền


Tài Liệu Của Bạn . Com

LỜI NĨI ĐẦU

Các hệ thống thông tin vô tuyến đặc biệt là các hệ thống thông tin di động đã và đang phát
triển rất mạnh mẽ. Q trình truyền sóng và anten là những phần kiến thức không thể thiếu khi
nghiên cứu về các hệ thống này.
Mục đích của tài liệu này là cung cấp cho sinh viên các kiến thức căn bản nhất về truyền
lan sóng vơ tuyến điện và anten.Tài liệu bao gồm các bài giảng về mơn học "Truyền sóng và

anten" được biên soạn theo chương trình đại học cơng nghệ viễn thơng của Học viện Cơng nghệ
Bưu chính Viễn thơng.
Tài liệu này được xây dựng trên cơ sở sinh viên đã học các môn: Lý thuyết trường điện từ,
Kỹ thuật siêu cao tần.
Do hạn chế của thời lượng nên tài liệu này chỉ bao gồm các phần căn bản liên quan đến
các kiến thức căn bản về truyền sóng và anten. Tuy nhiên học kỹ tài liệu này sinh viên có thể hồn
chỉnh thêm kiến thức của mơn học bằng cách đọc các tài liệu tham khảo dẫn ra ở cuối tài liệu này.
Tài liệu này được chia làm sáu chương. Được kết cấu hợp lý để sinh viên có thể tự học.
Mỗi chương đều có phần giới thiệu chung, nội dung, tổng kết, câu hỏi vài bài tập. Cuối tài liệu là
đáp án cho các bài tập.

Người biên soạn: TS.Nguyễn Phạm Anh Dũng
ThS. Phạm Thị Thúy Hiền

i


Tài Liệu Của Bạn . Com

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ TRUYỀN SÓNG

1

1.1. Giới thiệu chung
1.2. Nhắc lại một số tính chất cơ bản của sóng điện từ
1.3. Sự phân cực của sóng vơ tuyến điện
1.4. Ngun tắc phân chia sóng vơ tuyến điện theo tần số và bước sóng
1.5. Các phương pháp truyền lan sóng trong mơi trường thực
1.6. Cơng thức truyền sóng trong khơng gian tự do

1.7. Nguyên lý Huyghen và miền Fresnel
1.8. Tổng kết
1.9. Câu hỏi và bài tập

1
1
3
6
7
10
13
18
18

CHƯƠNG 2. TRUYỀN LAN SÓNG CỰC NGẮN

20

2.1. Giới thiệu chung
2.2. Các phương pháp truyền lan sóng cực ngắn
2.3. Truyền lan sóng trong giới hạn nhìn thấy trực tiếp với các điều kiện lý tưởng
2.4. Truyền lan sóng trong giới hạn nhìn thấy trực tiếp khi kể đến ảnh hưởng của địa hình
2.5. nh hưởng của tầng đối lưu không đồng nhất
2.6. Các dạng pha đinh và biện pháp chống
2.7. Tổng kết
2.8. Câu hỏi và bài tập

20
20
22

29
32
40
41
41

CHƯƠNG 3. KÊNH TRUYỀN SĨNG VƠ TUYẾN TRONG THƠNG TIN DI ĐỘNG

43

3.1. Giới thiệu chung
3.2. Mở đầu
3.3. Kênh truyền sóng trong miền khơng gian
3.4. Kênh truyền sóng trong miền tần số
3.5. Kênh truyền sóng trong miền thời gian
3.6. Quan hệ giữa các thông số trong các miền khác nhau
3.7. Các loại pha đinh phạm vi hẹp
3.8. Các phân bố Rayleigh và Rice
3.9. Các mơ hình kênh trong miền thời gian và miền tần số
3.10. nh hưởng của thừa số K kênh Rice và trải trễ lên các thuộc tính kênh trong
miền tần số
3.11. Tổng kết
3.8. Câu hỏi và bài tập

43
43
48
49
50
51

52
53
54

CHƯƠNG 4. LÝ THUYẾT CHUNG VỀ ANTEN

62

4.1. Giới thiệu chung
4.2. Mở đầu
4.3. Các tham số cơ bản của anten
4.4. Các nguồn bức xạ nguyên tố
4.5. Tổng kết
4.6. Câu hỏi và kiểm tra

62
62
65
73
79
79

CHƯƠNG 5. CHẤN TỬ ĐỐI XỨNG

81

5.1. Giới thiệu chung
5.2. Phân bố dòng điện trên chấn tử đối xứng

81

81

57
60
61

iii


Tài Liệu Của Bạn . Com

5.3. Trường bức xạ của chấn tử đối xứng trong không gian tự do
5.4. Các tham số của chấn tử đối xứng
5.5. nh hưởng của mặt đất đến đặc tính bức xạ của anten
5.6. Hệ hai chấn tử đặt gần nhau
5.7. Các phương pháp cấp điện cho chấn tử đối xứng
5.8. Tổng kết
5.9. Câu hỏi và bài tập

83
85
92
96
103
109
109

CHƯƠNG 6. ANTEN DÙNG TRONG THÔNG TIN VI BA

111

6.1. Giới thiệu chung
6.2. Đặc điểm và yêu cầu của anten dùng trong thông tin vi ba
6.3. Anten nhiều chấn tử
6.4. Anten khe
6.5. Nguyên lý bức xạ mặt
6.6. Anten loa
6.7. Anten gương
6.8. Tổng kết
6.9. Câu hỏi và bài tập

111
111
113
120
124
129
132
138
138

HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI

141

TÀI LIỆU THAM KHẢO

145

iv

Tài Liệu Của Bạn . Com

Chương 1: Các vấn đề chung về truyền sóng

CHƯƠNG 1
CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ TRUYỀN SĨNG
1.1 GIỚI THIỆU CHUNG
1.1.1 Các ch đề đ ợc trình bày trong ch

ng

- Sự phân cực của sóng vơ tuyến điện
- Phân chia sóng vơ tuyến điện theo tần số và bước sóng
- Các phương pháp truyền lan sóng trong mơi trường thực
- Cơng thức truyền sóng trong khơng gian tự do

1.1.2 H

ng dẫn

- Hoc kỹ các phần được trình bày trong chương
- Tham khảo thêm [1], [2], [3]
- Trả lời các câu hỏi và bài tập

1.1.3 M c đích c a ch

ng

- Nắm được các dạng phân cực của sóng vơ tuyến điện và các băng sóng vơ tuyến
- Hiểu về các phương pháp truyền lan sóng trong mơi trường thực
- Nắm được cách tính tốn các tham số khi truyền sóng trong khơng gian tự do

1.2 NHẮC L I MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ BẢN C A SĨNG ĐIỆN T .
Sóng điện từ bao gồm hai thành phần: điện trường, ký hiệu E (V/m) và từ trường, ký hiệu
H (A/m). Chúng có quan hệ mật thiết với nhau trong q trình truyền lan và được mơ tả bằng hệ
phương trình Maxwell, viết ở các dạng khác nhau.
Giả sử ta xét một sóng phẳng truyền lan trong mơi trường điện mơi đồng nhất và đẳng
hướng có các tham số: hệ số điện môi ε và hệ số từ thẩm μ, khi khơng có dịng điện và điện tích
ngồi, thì hệ phương trình Maxwell biểu thị mối quan hệ giữa điện trường và từ trường được viết
dưới dạng vi phân như sau:
∂H y ⎫
∂E x
=−
∂t
∂z ⎪⎪
⎬
∂H y ⎪
∂E x
= −μ
∂t
∂t ⎪⎭

ε

(1.1)

1

Tài Liệu Của Bạn . Com

Chương 1: Các vấn đề chung về truyền sóng
Nghiệm của hệ phương trình này cho ta dạng của các thành phần điện trường và từ trường
là một hàm bất kỳ.
⎛
⎝

E x = F1 ⎜ t −

z⎞
z⎞
⎛
⎟ + F2 ⎜ t + ⎟
v⎠
v⎠
⎝

(1.2a)

z⎞
z⎞
⎛
⎛
H y = G1 ⎜ t − ⎟ + G 2 ⎜ t + ⎟
v⎠
⎝ v⎠
⎝

(1.2b)

Trong đó: F1, F2, G1, G2 là các hàm sóng tùy ý.
v=

Δz
1
(m/s) là vận tốc pha của sóng.
=
Δt
εμ

Từ (1.2) ta có : G1 = F1/ Z và G2 = F2/ Z với

Z= μ

ε

(Ω) là trở kháng sóng của mơi

trường.
Nếu mơi trường truyền sóng là chân khơng (cịn được gọi là không gian tự do) các tham
số của môi trường có giá trị:
ε0 = 109/36π (F/m) ; μ0 = 4π.10-7 (H/m)

Do đó :

v=

1

8
= 3.10 (m / s) = c (vận tốc ánh sáng)
ε0μ 0

Z0 = μ 0

ε0

= 120π (Ω)

Trong thực tế sóng điện từ thường biến đổi điều hịa theo thời gian. Đối với các sóng điện
từ phức tạp ta có thể coi nó là tổng vơ số các dao động điều hịa, nghĩa là có thể áp dụng phép
phân tích Fourier để biểu thị. Trong trường hợp này khi giả thiết chỉ có sóng thuận, tức là sóng
truyền từ nguồn theo phương trục z và môi trường mà không có sóng nghịch thì các thành phần
điện trường và từ trường được biểu thị như sau:

(

E = E m cos ω t − z
H=

(

v

)=E

)

m

cos ω ( t − kz )

Em
E
cos ω t − z = m cos ω ( t − kz )
v
Z
Z

(1.3)

Trong đó k = ω/v = 2π/λ gọi là hệ số pha hay hằng số sóng.
Sóng điện từ có mật độ cơng suất ( hay cịn gọi là thông lượng năng lượng), được biểu thị bởi véc
r
r
r
r r
tơ năng lượng k = [E × H] . Như vậy sóng điện từ có các véc tơ E và H nằm trong mặt phẳng
r
vng góc với phương truyền sóng k . Bởi vậy sóng điện từ truyền đi trong mơi trường đồng nhất
đẳng hướng là sóng điện từ ngang TEM.

2


Tài Liệu Của Bạn . Com

Chương 1: Các vấn đề chung về truyền sóng

Hình 1.1. Sự truyền lan sóng đi n từ
1.3 SỰ PHÂN CỰC C A SĨNG VƠ TUYẾN ĐIỆN.
Trường điện từ của sóng vơ tuyến điện khi đi trong một môi trường sẽ dao động theo một
hướng nhất định. Phân cực của sóng điện từ chính là hướng dao động của trường điện từ. Việc sử
dụng các phân cực khác nhau của sóng điện từ có một ý nghĩa rất lớn trong việc sử dụng hiệu quả
tần số trong thông tin vô tuyến.
Trường tại vùng xa của anten có dạng sóng phẳng TEM và được xác định bằng vectơ
r
r
r
r r
Pointing: k = [E × H] . Điều này có nghĩa là các vectơ E và H nằm trong mặt phẳng vng góc
r
với phương truyền sóng k .
Phương của đường do đầu mút của véc tơ trường điện vẽ lên sẽ xác định phân cực sóng.
Trường điện và trường từ là các hàm thay đổi theo thời gian. Trường từ thay đổi đồng pha với
trường điện và biên độ của nó tỷ lệ với biên độ của trường điện, vì thế ta chỉ cần xét trường điện.
Có ba loại phân cực sóng vơ tuyến điện: phân cực thẳng, phân cực tròn và phân cực elip.

1.3.1 Phân cực thẳng.
Hầu hết truyền dẫn vơ tuyến sử dụng phân cực tuyến tính, trong đó phân cực đứng được
gọi là phân cực trong đó trường điện vng góc với mặt đất và phân cực ngang được gọi là phân
cực trong đó trường điện song song với mặt đất. Giả thiết rằng phương ngang và đứng được coi là
trục x và y (hình1.2a). Tại một điểm nào đó trong khơng gian, vectơ trường của sóng được biểu
thị bởi các thành phần thẳng đứng và nằm ngang như sau:

r
r
E y = a y Eysinωt
r

r
E x = a x Exsinωt

(1.4)
(1.5)

r r
trong đó a y , a x là các vectơ đơn vị trong phương đứng và phương ngang; Ey, Ex là giá trị đỉnh
(hay biên độ) của trường điện trong phương đứng và phương ngang.
3


Tài Liệu Của Bạn . Com

Chương 1: Các vấn đề chung về truyền sóng
Trường tổng sẽ là vectơ E hợp với trục ngang một góc được xác định như sau:
α = arctan g

Ey

(1.6)

Ex

r
Trong trường hợp này ta thấy vectơ E không biến đổi. Độ dài của vectơ thay đổi theo thời gian
nhưng đầu mút của vectơ luôn nằm trên đường thẳng cố định trùng với phương của vectơ có góc
nghiêng α (hình 2c). Đó là hiện tượng phân cực đường thẳng của sóng điện từ. Khi α = 00 ta có
r
sóng phân cực ngang, lúc này vectơ E ln song song với mặt đất; còn khi α = 900 ta có sóng

r
phân cực đứng, vectơ E ln vng góc với mặt đấy.

y

y

+E y

r
2
2
| E |= E y + E x

r
ay r
ax

x

-E x

+E x

x

Trơc z hưíng
ra ngoμi
-E y

Hình 1.2. Các thành phân ngang và đứng c a phân cực thẳng

1.3.2 Phân cực tròn
Khi các thành phần thẳng đứng và nằm ngang có biên độ bằng nhau ( ký hiệu là E0) nhưng
một trường nhanh pha hơn 900. Các phương trình thể hiện chúng trong trừơng hợp này như sau:

r
r
E y = a y E0 sinωt
r r
E = a x E0 cosωt

(1.7a)
(1.7b)

Áp dụng ptr. (1.6) cho trường hợp này ta được α=ωt. Biên độ vectơ tổng là E0. Trong
r
trường hợp này, vectơ E có biên độ khơng đổi nhưng hướng của nó thay đổi liên tục theo thời
r
gian với quy luật ωt. Nói cách khác, vectơ E quay quanh gốc của nó trong mặt phẳng xy với vận
tốc ω. Đầu mút của vectơ trường điện vẽ lên đường trịn có bán kính bằng độ dài vectơ. Đó là hiện
tượng phân cực trịn.

4


Tài Liệu Của Bạn . Com

Chương 1: Các vấn đề chung về truyền sóng

y ωt = 90
ωt = 180

0

ωt
zVectơ x

0

t = 00 x

hng ra
ngoi

t = 270

0

RHC
Điểm nhìn theo
IEEE
z

LHC
Điểm nhìn theo
IEEE
z

Hỡnh 1.3. Phân cực tròn

Hướng của phân cực tròn được định nghĩa bởi phương quay của vectơ điện nhưng điều
này đòi hỏi ta phải quan sát cả chiều quay của vectơ. Theo định nghĩa của IEEE thì phân cực trịn
tay phải (RHC) là phân cực quay theo chiều kim đồng hồ khi nhìn dọc theo phương truyền sóng
(hình 1.3), cịn phân cực tròn tay trái (LHC) là phân cực quay ngược chiều kim đồng hồ khi nhìn
dọc theo phương truyền sóng. Phương truyền sóng dọc theo trục z dương.
1.3.3 Phân cực elip
Trong trường hợp tổng quát hơn sóng điện từ có dạng phân cực elip. Điều này xẩy ra khi
hai thành phần tuyến tính là:

r
r
E y = a y Eysinωt
r r
E = a x Excos(ωt+δ)

(1.8a)
(1.8b)

5


Tài Liệu Của Bạn . Com

Chương 1: Các vấn đề chung về truyền sóng
Tỷ số sóng phân cực elip là tỷ số giữa trục chính và trục phụ của elip. Phân cực elip trực
giao xẩy ra khi một sóng có cùng tỷ số phân cực nhưng phương quay ngược chiều.

1.4 PHÂN CHIA SĨNG VƠ TUYẾN ĐIỆN THEO TẦN SỐ VÀ BƯỚC SĨNG
1.4.1 Ngun tắc phân chia sóng vơ tuy n đi n
Sóng điện từ nói chung đã được ứng dụng rất rộng rãi trong đời sống ở nhiều lĩnh vực

khác nhau như y học, quốc phòng, thăm dò tài nguyên khống sản, nghiên cứu vũ trụ, thơng tin
liên lạc...Dựa vào tính chất vật lý, đặc điểm truyền lan để phân chia sóng vơ tuyến điện thành các
băng sóng khác nhau.
Sóng cực dài: Những sóng có buớc sóng lớn hơn 10.000 m (tần số thấp hơn 30 kHz).
Sóng dài: Những sóng có buớc sóng từ 10.000 đến 1.000 m (Tần số từ 30 đến 300 kHz)
Sóng trung: Những sóng có buớc sóng từ 1.000 đến 100 m (Tần số từ 300 kHz đến 3
MHz)
Sóng ngắn: Những sóng có buớc sóng từ 100 đến 10 m (Tần số từ 3 đến 30 MHz). Sử
dụng cho thông tin phát thanh điều tần, truyền hình.
Sóng cực ngắn: Những sóng có buớc sóng từ 10 m đến 1mm (Tần số từ 30 đến 300.000
MHz).Sóng cực ngắn được chia nhỏ hơn thành một số băng tần số .
Tiếp đến là các băng sóng gần ánh sáng, hồng ngoại, ánh sáng trắng, tia cực tím, tia X…
Khoảng tần số từ 30 Hz đến 3000 GHz được chia thành 11 băng tần như trong bảng 1.1

1.4.2. Các băng sóng vơ tuy n đi n và ứng d ng
Mỗi băng sóng được ứng dụng cho các hệ thống thơng tin khác nhau do đặc điểm truyền
lan sóng trong các mơi trường thực.
Băng sóng cực dài sử dụng ở lĩnh vực vật lý, thông tin vô tuyến đạo hàng, thông tin trên
biển.
Băng sóng dài và băng sóng trung được sử dụng cho thông tin phát thanh nội địa, điều
biên; thông tin hàng hải; vơ tuyến đạo hàng.
Băng sóng ngắn sử dụng cho phát thanh điều biên cự ly xa và một số dạng thơng tin đặc
biệt.
Băng sóng mét được sử dụng cho phát thanh điều tần và truyền hình.
Băng sóng decimét được sử dụng cho truyền hình, các hệ thống thông tin vi ba số băng
hẹp, thông tin di động.
Băng sóng centimét được sử dụng cho thơng tin vi ba số băng rộng, thơng tin vệ tinh.
Băng sóng milimét được sử dụng hạn chế cho thông tin vệ tinh với băng Ka, dùng cho
thông tin vũ trụ.

6


Tài Liệu Của Bạn . Com

Chương 1: Các vấn đề chung về truyền sóng
B ng 1.1
Tên băng tần (Băng sóng)

Ký hiệu

Phạm vi tần số

Tần số vô cùng thấp

ULF

30 - 300 Hz

Tần số cực thấp

ELF

300 - 3000 Hz

Tần số rất thấp

VLF

3 - 30 kHz

Tần số thấp (sóng dài)

LF

30 - 300 kHz

Tần số trung bình (sóng trung)

MF

300 - 3000 kHz

Tần số cao (sóng ngắn)

HF

3 - 30 MHz

Tần số rất cao (sóng mét)

VHF

30 - 300 MHz

Tần số cực cao (sóng decimet)

UHF

300 - 3000 MHz

Tần số siêu cao (sóng centimet)

SHF

3 - 30 GHz

Tần số vơ cùng (sóng milimet)

EHF

30 - 300 GHz

Dưới milimet

300 - 3000 GHz

1.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP TRUYỀN LAN SĨNG TRONG MƠI TRƯỜNG THỰC.
S l ợc về b u khí quyển.
Bầu khí quyển của trái đất được chia làm 3 vùng chính: tầng đối lưu, tầng bình lưu và tầng
điện ly. Biên giới giữa các tầng này không rõ ràng và thay đổi theo mùa và theo vùng địa lý. Tính
chất của các vùng này rất khác nhau.
Tầng đối lưu là khoảng không gian tính từ bề mặt trái đất lên đến độ cao 6 đến 11 km.
Nhiệt độ của khơng khí trong tầng đối lưu thay đổi theo độ cao (nhiệt độ giảm khi độ cao tăng).
Ví dụ nhiệt độ trên bề mặt trái đất là 100C có thể giảm đến -550C tại biên trên của tầng đối lưu.
Tầng bình lưu bắt đầu từ biên trên của tầng đối lưu và có phạm vi khoảng 50 km. Đặc
điểm của tầng này là nhiệt độ hầu như không thay đổi theo độ cao.
Tầng điện ly tồn tại ở độ cao khoảng từ 60 km đến 600 km. Lớp khí quyển ở tầng này rất
mỏng và bị ion hóa rất mạnh chủ yếu là do bức xạ của mặt trời, ngồi ra cịn có bức xạ của các vì
sao, các tia vũ trụ, chuyển động của các thiên thạch tạo thành một miền bao gồm chủ yếu là các

điện tử tự do và các ion.
Bên cạnh đó, do tính chất vật lý của mỗi băng sóng mà mỗi băng sóng có phương thức truyền
lan thích hợp để đạt được hiệu quả nhất.
Do đó, tùy theo mơi trường truyền sóng có bốn phương thức truyền lan sau: truyền lan sóng
bề mặt, truyền lan sóng khơng gian, truyền lan sóng trời (sóng điện ly), và truyền lan sóng tự do.
Sóng bề mặt và sóng khơng gian đều được gọi là sóng đất (cùng truyền lan trong tầng đối lưu) tuy
nhiên chúng có sự khác nhau rõ rệt.

1.5.1 Truyền lan sóng bề mặt
Sóng bề mặt truyền lan tiếp xúc trực tiếp với bề mặt trái đất. Bề mặt quả đất là một môi
trường bán dẫn điện, khi một sóng điện từ bức xạ từ một anten đặt thẳng đứng trên mặt đất, các
7


Tài Liệu Của Bạn . Com

Chương 1: Các vấn đề chung về truyền sóng
đường sức điện trường được khép kín nhờ dòng dẫn trên bề mặt quả đất như chỉ ra ở hình 1.4.
Nếu gặp vật chắn trên đường truyền lan, sóng sẽ nhiễu xạ qua vật chắn và truyền lan ra phía sau
vật chắn.

A
Phát

B
Thu

Hình 1.4: Q trình truyền lan sóng bề mặt
Như vậy sự truyền lan sóng bề mặt có thể dùng để truyền tất cả các băng sóng. Tuy nhiên,
sóng bề mặt bị suy giảm nhiều do sự hấp thụ của trái đất. Sự suy giảm phụ thuộc vào tần số, khi

tần số tăng thì sự suy giảm càng lớn. Hơn nữa khả năng nhiễu xạ qua vất chắn trên đường truyền
phụ thuộc vào độ cao tương đối của vật chắn so với bước sóng.
Với các loại đất có độ dẫn điện lớn như mặt biển, đất ẩm thì sóng ít bị suy hao trong đất,
làm cho cường độ trường tại điểm thu tăng lên. Các sóng vơ tuyến điện có bước sóng lớn khả
năng nhiễu xạ mạnh và bị mặt đất hấp thụ nhỏ. Bởi vậy sóng bề mặt được sử dụng để truyền lan
các băng sóng dài và sóng trung như trong hệ thống phát thanh điều biên, hay sử dụng cho thông
tin trên biển

1.5.2 Truyền lan sóng khơng gian
Lớp khí quyển bao quanh quả đất có độ cao từ 0 đến 11km (với tầng đối lưu tiêu chuẩn),
gọi là tầng đối lưu. Các hiện tượng thời tiết như sương mù mưa, bão, tuyết... đều xẩy ra trong tầng
đối lưu và ảnh hưởng rất lớn đến q trình truyền lan sóng vơ tuyến điện.
Nếu hai anten thu và phát đặt cao (nhiều lần so với bước sóng cơng tác) trên mặt đất thì
sóng có thể truyền trực tiếp từ anten phát đến anten thu, hoặc phản xạ từ mặt đất như chỉ ra ở hình
1.5a, hoặc lợi dụng sự không đồng nhất của một vùng nào đó trong tầng đối lưu để tán xạ sóng vơ
tuyến dùng cho thông tin gọi là thông tin tán xạ tầng đối lưu như chỉ ra ở hình 1.5b. Các phương
thức thơng tin như trên gọi là truyền lan sóng khơng gian hay sóng tầng đối lưu.
Phương thức truyền lan sóng khơng gian thường được sử dụng cho thơng tin ở băng sóng
cực ngắn (VHF, UHF, SHF), như truyền hình, các hệ thống vi ba như hệ thống chuyển tiếp trên
mặt đất, hệ thống thông tin di động, thông tin vệ tinh... Phương thức truyền lan sóng khơng gian
sẽ được nghiên cứu kỹ trong chương II
Vùng
a)
khơng
b)
đồng nhất

Phát

Thu

Phát

Thu

Hình 1.5: Truyền lan sóng khơng gian
8


Tài Liệu Của Bạn . Com

Chương 1: Các vấn đề chung về truyền sóng

1.5.3 Truyền lan sóng trời
Lớp khí quyển ở độ cao khoảng 60 km đến 600 km bị ion hoá rất mạnh chủ yếu do năng
lượng bức xạ của mặt trời, tạo thành một lớp khí bao gồm chủ yếu là điện tử tự do và các ion. Lớp
khí quyển đó được gọi là tầng điện ly. Tính chất đặc biệt của tầng điện ly là trong những điều kiện
nhất định có thể phản xạ sóng vơ tuyến điện. Lợi dụng sự phản xạ đó để sử dụng cho thông tin vô
tuyến bằng cách phản xạ một hoặc nhiều lần từ tầng điện ly, như chỉ ra ở hình 1.6. Phương thức
đó gọi là phương thức truyền lan sóng trời hay tầng điện ly.
Tầng điện ly

Tầng điện li

Phát

Phát

Thu

Thu
Phản xạ nhiều lần từ tầng điện li

Khuếch tán từ tầng điện ly

Hình 1.6: Truyền lan sóng trời

1.5.4 Truyền lan sóng tự do
Trong một môi trường đồng nhất, đẳng hướng và khơng hấp thụ ví dụ như mơi trường chân khơng,
sóng vô tuyến điện khi truyền lan từ điểm phát đến điểm thu sẽ đi theo đường thẳng, như chỉ ra
trên hình 1.7, khơng ảnh hưởng đến q trình truyền sóng.
Trong thực tế một môi trường lý tưởng như vậy chỉ tồn tại ngồi khoảng khơng vũ trụ. Với lớp
khí quyển quả đất chỉ trong những điều kiện nhất định, khi tính tốn cũng có thể coi như mơi
trường khơng gian tự do.
Mục tiêu trong

Trạm trên mặt

Hình 1.7 Sự truyền lan sóng tự do
9


Tài Liệu Của Bạn . Com

Chương 1: Các vấn đề chung về truyền sóng
Hình 1.8 cho ta thấy các phương pháp truyền lan sóng trong mơi trường thực của khí quyển quả
đất

Sóng tự do
Khơng gian tự do

Tầng điện ly
Tầng bình lưu

Sóng khơng gian

Tầng đối lưu

Mặt đất

Sóng đất

Hình 1.8 Các ph

Sóng trời

ng thức truyền sóng vơ tuy n đi n

1.6 CƠNG THỨC TRUYỀN SĨNG TRONG KHƠNG GIAN TỰ DO
1.6.1 Mật đ thông l ợng công su t, c ờng đ đi n tr ờng
Giả thiết có một nguồn bức xạ vơ hướng (đẳng hướng) có cơng suất phát PT(W) đặt tại
điểm A trong một môi trường không gian tự do là mơi trường đồng nhất đẳng hướng và khơng
hấp thụ, có hệ số điện môi tương đối ε' = 1. Xét trường tại một điểm M cách A một khoảng r (m).

r
A
(PW)

Hình 1.9: Bức xạ c a ngu n bức xạ vơ h

1 m2

M

ng trong khơng gian tự do

Vì nguồn bức xạ là vô hướng, môi trường đồng nhất và đẳng hướng nên năng lượng sóng
điện từ do nguồn bức xạ sẽ tỏa đều ra khơng gian thành hình cầu. Như vậy mật độ công suất (mật
độ thông lượng năng lượng) ở điểm M cách nguồn một khoảng r sẽ được xác định bằng công thức
sau:
Si =

PT
(W/m2)
2
4 πr

(1.9)

Theo lý thuyết trường điện từ ta có:
10


Tài Liệu Của Bạn . Com

Si = E h H h (W/m2)

Hh =

Chương 1: Các vấn đề chung về truyền sóng
(1.10)

Eh
(A/m)
120π

(1.11)

Trong đó: Eh (V/m), Hh (A/m) là giá trị hiệu dụng của cường độ điện trường và từ
trường ; 120π là trở kháng sóng của khơng gian tự do (Ω)
Thay công thức (1.11) vào (1.10) được
Si =

2

120π
Eh

(W/m2)

(1.12)

So sánh công thức (1.12) và (1.9) ta có
Eh =

30PT
r

(V/m)

2

(1.13)

Nhận xét: cường độ điện trường của sóng vơ tuyến điện truyền lan trong mơi trường đồng
nhất đẳng hướng và không hấp thụ tỷ lệ thuận với căn hai công suất bức xạ, tỷ lệ nghịch với
khoảng cách. Khoảng cách tăng thì cường độ trường giảm vì năng lượng sóng toả rộng ra khơng
gian, cịn gọi là sự khuyếch tán tất yếu của sóng. Để hạn chế sự khuếch tán này người ta sử dụng
các bộ bức xạ có năng lượng tập trung về hướng cần thơng tin để làm tăng cường độ trường lên.
Đó chính là các anten có hướng, với hệ số hướng tính D hoặc hệ số khuếch đại G.
Nếu nguồn bức xạ có hướng, lúc đó năng lượng của sóng vơ tuyến điện sẽ được tập trung
về hướng điểm M được biểu thị bằng hệ số hướng tính hay hệ số khuếch đại như chỉ ra trên hình
1.10.

bức xạ vơ
hướng

M
A

Hình1.10: Ngu n bức xạ có h

ng

Trong trường hợp này mật độ công suất được xác định theo công thức
S=

PT G T
4 πr

2

(W/m2)

(1.14)

khi đó cường độ điện trường sẽ được tính theo công thức:
Eh =

30PT G T
r

(V/m)

(1.15)

11


Tài Liệu Của Bạn . Com

Chương 1: Các vấn đề chung về truyền sóng
Nếu sóng điện từ do nguồn bức xạ biến đổi điều hoà theo thời gian, nghĩa là theo quy luật
sinωt, cosωt, hoặc viết dưới dạng phức số eiωt thì giá trị tức thời của cường độ điện trường sẽ được
biểu thị bởi công thức
E(t) =

60PT G T
cos ( ωt − kr ) (V/m)
r

(1.16)

Trong đó: ω tần số góc của sóng

k = ω/c =2π/λ hệ số sóng (hệ số pha)

Nếu viết ở dạng phức cơng thức (1.16) có dạng:
E(t) =

60PT G T j( ωt − kr )
e
r

(V/m)

(1.17)

Nếu biểu thị cự ly r (km), công suất phát PT(kW), ta sẽ có giá trị hiệu dụng của cường độ
trường:
Eh =

173 PT ( kW ) G T

Em =

245 PT( kW ) G T

r( km )

(mV/m)

(1.18a)

(mV/m)

(1.18b)

Biên độ của trường là
r( km )

và giá trị tức thời của cường độ trường
E(t) =

245 PT( kW ) G T
r( km )

e

j( ωt − kz )

(mV/m)

(1.19)

1.6.2 Cơng su t anten thu nhận đ ợc
Trong khi tính tốn tuyến ta cần phải xác định cơng suất anten thu nhận được PR để đưa vào
đầu vào của máy thu sao cho máy thu có thể làm việc được. Công suất anten thu nhận được bằng
mật độ thông lượng công suất tại nơi đặt anten thu nhân với diện tích hiệu dụng của anten thu:
PR = S.Ah (W)

(1.20)

Diện tích hiệu dụng củ anten thu bằng diện tích thực tế nhân với hiệu suất làm việc Ah = A. ηa.
Trong các hệ thống thông tin vô tuyến sử dụng anten gương parabol trịn xoay quan hệ giữa tính
hướng và diện tích hiệu dụng của anten được cho bởi cơng thức
G λ
Ah = R
4π

2

(m2)

(1.21)

Thay công thức (1.14) và (1.21) vào công thức (1.20) ta có
12


Tài Liệu Của Bạn . Com

Chương 1: Các vấn đề chung về truyền sóng
PT G T G R λ

PR =

( 4πr )

2

(W)

2

(1.22)

Nếu biểu thị cự ly r (km), công suất bức xạ PT(kW), ta có cơng thức
PR = 6, 33.10

−3

PT( kW ) G T G R λ
r

2

( km )

2

( m)

(mW)

(1.23)

1.6.3 T n hao truyền sóng
Khi sóng vơ tuyến điện truyền trong một mơi trường, ngồi tổn hao do mơi trường gây ra
như bị hấp thụ trong các phân tử khí, trong hơi nước..., tổn hao do tán xạ do mây mưa, tổn hao do
vật chắn v.v... thì sự suy hao lớn nhất chính là do sự khuyếch tán tất yếu của sóng ra mọi phương
và được gọi là tổn hao không gian tự do.

Nếu ta bức xạ ra môi trường một công suất PT, anten thu chỉ nhận được một cơng suất PR,
thì hệ số tổn hao truyền sóng được định nghĩa bằng tỉ số của công suất bức xạ trên công suất anten
thu nhận được, được biểu thị bằng biểu thức:

( 4πr )
P
L= T =
PR G T G R λ 2
2

(số lần)

(1.24)

Trong trường hợp khơng có tác động tính hướng của nguồn, nghĩa là GT=1, GR=1, tổn hao
được gọi là tổn hao truyền sóng cơ bản trong khơng gian tự do, và bằng:
L0

( 4πr )
=
λ

2

2

(số lần)

(1.25)

Tính theo đơn vị dB ta được:
10log10L = 20log10(4πr) - 20log10λ - 10log10GT - 10log10GR

và:

L(dB) = 20log10(4πr) - 20log10λ - GT(dBi) - GR(dBi)

(1.26)

L0 = 20log10(4πr) - 20log10λ (dB)

(1.27)

L0 = 20log10r(km) + 20log10f(GHz) + 92,45 (dB)

(1.28)

L0 = 20log10r(km) + 20log10f(MHz) + 32, 5 (dB)

(1.29)

1.7 NGUYÊN LÝ HUYGHEN VÀ MIỀN FRESNEL
1.7.1 Nguyên lý Huyghen

13


Tài Liệu Của Bạn . Com

Chương 1: Các vấn đề chung về truyền sóng

Để hiểu rõ một số đặc điểm truyền lan của sóng trên mặt đất cần biết những khái niệm về
miền Fresnel. Việc biểu thị miền được dựa trên nguyên lý Huyghen.
Nguyên lý Huyghen cho biết rằng mỗi điểm của mặt sóng gây ra bởi một nguồn bức xạ sơ
cấp có thể được coi như một nguồn sóng cầu thứ cấp mới. Vì vậy nguyên lý này cho phép ta có
thể tính trường điện từ ở một điểm bất kỳ trong không gian khi đã biết được trường ở một bề mặt
nào đó. Giả sử nguồn của sóng sơ cấp đặt tại điểm A (hình 1.11). Ký hiệu S là một mặt kín bất kỳ
bao quanh nguồn sóng. Bây giờ ta xác định trường của sóng tại điểm bất kỳ nằm ngồi mặt kín,
theo các trị số của trường trên mặt S.

S

r

M

A

Hình 1.11: Xác định tr ờng theo nguyên lý Huyghen
Ký hiệu ψ là thành phần của trường cần tìm tại điểm M và ψS là trị số của thành phần ấy
trên mặt S. Khoảng cách từ mỗi điểm trên mặt S đến M được ký hiệu là r.
Theo nguyên lý Huyghen, trường thứ cấp tạo bởi một nguyên tố bề mặt dS tại điểm M được
xác định theo cơng thức

dψ = AψS

e− ikr
dS
r

(1.30)

Trong đó A là một hệ số tỷ lệ.
Trường tổng tại điểm M sẽ là trường tạo bởi toàn mặt S
e− ikr
ψ = ∫ AψS
dS
S
r

Nếu S là mặt phẳng thì
A=

(1.31)

i
cos ( n,r )
λ

n là pháp tuyến ngồi của mặt phẳng;

λ là bước sóng cơng tác

Thay vào (1.31) ta có cơng thức Huyghen đối với mặt phẳng
ψ=

i
e − ikr
os
n,r
ψ

c
dS
( ) S
λ ∫S
r

(1.32)

14


Tài Liệu Của Bạn . Com

Chương 1: Các vấn đề chung về truyền sóng

Trong trường hợp mặt S có dạng bất kỳ, cơng thức Huyghen có dạng tổng qt
ψ=

−1 ⎡ ∂ ⎛ e − ikr ⎞ e − ikr ∂ψS ⎤
⎢ψ ⎜
⎥dS
⎟−
4π ∫S ⎣ ∂n ⎝ r ⎠
r ∂n ⎦

(1.33)

Nguyên lý Huyghen cũng nêu lên rằng năng lượng từ mỗi điểm truyền theo tất cả các hướng
và tạo thành nhiều mặt sóng cầu sơ cấp được gọi là các sóng con. Đường bao của các sóng con
này sẽ tạo ra một mặt sóng mới. Với độ chính xác cao, mỗi mặt sóng có thể được biểu diễn bởi

một mặt phẳng có pháp tuyến chính là véc tơ mật độ thơng lượng năng lượng k (hình 1.12, đường
AA’ được coi là vị trí bắt đầu của sóng). Các sóng sơ cấp bắt nguồn từ mỗi điểm trên AA’ tạo ra
một mặt sóng mới BB’. Mặt BB’ được vẽ tiếp tuyến với tất cả các sóng sơ cấp có cùng bán kính.
Như chỉ ra trong hình các sóng thứ cấp bắt nguồn từ các điểm dọc AA’ có biên độ khơng cùng tỉ
lệ theo tất cả các hướng. Nếu gọi α là góc giữa hướng của điểm C bất kỳ trên mặt cầu sơ cấp và
véc tơ pháp tuyến của mặt sóng thì biên độ sóng sơ cấp theo hướng đó sẽ tỉ lệ với (1+ cosα). Như
vậy biên độ sóng theo hướng k sẽ tỉ lệ với (1+ cos0) = 2, cịn trong hướng khác biên độ sẽ nhỏ
hơn 2. Sóng ngược trở lại có biên độ bằng 0 vì (1+ cosπ) = 0. Do đó khơng có sóng truyền theo
hướng ngược trở lại. Các sóng truyền về phía trước theo hướng pháp tuyến với mặt sóng. Sự sai
khác pha giữa các dao động tại các điểm lân cận của các đường AA’ và BB’ phụ thuộc vào khoảng
cách r giữa chúng theo tỉ lệ k.r = 2πr/λ. Nếu r = λ thì tất cả các điểm của AA’ và BB’ sẽ dao động
cùng pha, cịn nếu r = λ/2 thì các điểm đó sẽ dao động ngược pha.

A

B
C
α

A’

B’

Hình 1.12. Biểu di n nguyên lý Huyghen trong không gian tự do

1.7.2 Miền Fresnel

15

Tài Liệu Của Bạn . Com

Chương 1: Các vấn đề chung về truyền sóng

Nguyên lý Huyghen cho phép xác định phần khơng gian thực sự tham gia vào q trình
truyền lan sóng. Giả sử có một nguồn bức xạ được đạt tại điểm A và máy thu được đặt tại
điểm B. Lấy A làm tâm, ta vẽ một hình cầu bán kính r1. Hình cầu này là một trong số các mặt
sóng. Trên hình 1.13 ký hiệu r2 là khoảng cách từ B đến mặt cầu bán kính r1. Từ B vẽ một họ
các đường thẳng cắt mặt cầu ở các điểm cách B một khoảng bằng r2 +λ/2. Họ các đường
thẳng này sẽ tạo thành một hình chóp nón cắt mặt cầu tại N1 và N1’. Bằng cách tương tự ta lập
các mặt nón bậc cao có
BN1 = r2 + λ/2

BN2 = r2 + 2λ/2, …
BNn = r2 + nλ/2
Giao của các mặt nón với mặt cầu là các đường tròn đồng tâm. Miền giới hạn bởi các
đường tròn gọi là miền Fresnel. Miềm giới hạn bởi đường tròn N1 là miền; miền giới hạn bởi các
đường tròn N1 và N2 là miền Fresnel thứ hai…(Miền Fresnel bậc cao)
Áp dụng nguyên lý Huyghen, ta coi mặt cầu là tập hợp những nguồn điểm thứ cấp và ta
tính trường tạo bởi những nguồn ấy tại điểm B. Các nguồn điểm thứ cấp trong miền Fresnel thứ
nhất sẽ tạo ra trường tại B có pha khác pha với trường do điểm N0 tạo ra ở B một góc Δϕ < 1800.
Pha của trường tạo bởi nguồn điểm thứ cấp trong miền Fresne bậc hai khác pha với trường do
điểm N0 tạo ra ở B một góc 1800 < Δϕ < 3600. Một cách tổng quát có thể thấy rằng Pha của
trường tạo bởi miền Fresne bậc hai khác pha với trường tạo bởi miền Fresnel thứ nhất 1800. Pha
của trường tạo bởi miền Fresne bậc ba khác pha với trường tạo bởi miền Fresnel thứ hai 1800 ...
sự khác nhau ấy được biểu thị bởi các dấu cộng, trừ trên hình vẽ.
Nn
N1
N0

A

B

N’1

r1

Nn ’

r2
+ N4 +
- N3 +
+ N2 +
- N-+
+
1
+
- +
+
+
N0 + - + - +
+- + + ++
+
- - +
+
+
+ -+
+
+

Hình 1.13: Nguyên lý c u tạo miền Fresnel trên mặt sóng c u

16


Tài Liệu Của Bạn . Com

Chương 1: Các vấn đề chung về truyền sóng

Người ta chứng minh được rằng tác dụng của các miền Fresnel bậc cao nằm kề nhau sẽ bù
trừ cho nhau do pha của chúng ngược nhau nên cuối cùng tác dụng tổng hợp của tất cả các miền
Fresnel bậc cao gần như chỉ tương đương tác dụng của khoảng nửa miền Fresnel thứ nhất. Như
vậy, khoảng khơng gian có tham gia vào q trình truyền sóng có thể xem như được giới hạn bởi
một nửa miền Fresnel thứ nhất.
Các vùng Fresnel có thể được xây dựng trên các bề mặt có hình dạng bất kỳ. Để thuận tiện
ta chọn bề mặt để lập miền Fresnel là mặt phẳng S0. Mặt phẳng này vng góc với phương truyền
lan AB (hình 1.14)

S0

Nn
bn

A

r1

N0

r2

B

Hình 1.14: Xác định bán kính miền Fresnel

Theo định nghĩa ta có:
AN n + BN n = r1 + r2 + n

λ
2

Mặt khác ANn và BNn có thể được xác định theo hình học
AN n = r12 + b 2n ≈ r1 +
BN n = r22 + b 2n ≈ r2 +

b 2n
2r1
b 2n
2r2

Ta có bán kính miền Fresnel tính gần đúng bằng
bn=

r1r2
nλ
r1 + r2

(1.34)

Đối với vùng Fresnel thứ nhất, n = 1, nên

b1=

r1r2
λ
r1 + r2

(1.35)

Khi ta dịch chuyển mặt phẳng S0 dọc theo đường truyền lan từ A đến B, giới hạn của miền
Fresnel sẽ vạch ra một mặt elipsoit. đây, ta chỉ xét miền thứ nhất. Ta có
AN1 + BN1 = r1 + r2 +

λ
= cosnt
2

17


Tài Liệu Của Bạn . Com

Chương 1: Các vấn đề chung về truyền sóng

Đây chính là phương trình của hình elipsoit với các tiêu điểm A và B (hình 1.15). Khoảng khơng
gian tham gia vào q trình truyền lan sóng được giới hạn bởi ½ miền Fresnel thứ nhất. Trong
hình vẽ, khoảng không gian này được đánh dấu bởi các đường kẻ song song.

b1max

A

B

Hình 1.15: Vùng tham gia vào quá trình truyền lan sóng

1.8 TỔNG KẾT
Chương này đã xét các vấn đề chính liên quan đến q trình truyền lan sóng vơ tuyến. Thứ
nhất là về phân cực của sóng vô tuyến điện, việc sử dụng các phân cực khác nhau của sóng điện từ
có ý nghĩa rất lớn trong việc sử dụng một cách hiệu qủa tần số trong thông tin vô tuyến. Thứ hai là
về cách phân chia các băng sóng vơ tuyến và ứng dụng. Thứ ba đề cập đến các phương pháp
truyền lan sóng, có bốn phương pháp truyền lan sóng trong mơi trường thực đó là: truyền lan sóng
bề mặt, truyền lan sóng khơng gian, truyền lan sóng trời và truyền lan sóng tự do. Mỗi phương
thức truyền sóng sẽ được sử dụng để truyền lan cho băng sóng nhất định để đạt được hiệu quả lớn
nhất. Trong chương cũng đưa ra các công thức tính tốn các thơng số cơ bản của q trình truyền
sóng đó là mật độ cơng suất, cường độ điện trường, công suất nhận được tại điểm thu, và tổn hao
truyền sóng. Cuối cùng đề cập đến khái niệm miền Fresnel và từ đó xác định khoảng khơng gian
trực tiếp tham gia vào q trình truyền lan sóng từ điểm phát đến điểm thu được giới hạn bởi một
nửa miền Fresnel thứ nhất.

1.9 CÂU HỎI VÀ BÀI T P
1.Trình bày các dạng phân cực của sóng vơ tuyến điện.
2. Trình bày các phương pháp truyền lan sóng trong mơi trường thực.
3. Xây dựng cơng thức tính mật độ cơng suất bức xạ và cường độ điện trường khi truyền sóng
trong môi rường không gian tự do.
4. Phát biểu định nghĩa và viết biểu thức tính tổ hao truyền sóng.
5. Trình bày về miền Fresnel.
6. Mặt trời có cơng suất bức xạ theo mọi hướng khoảng 3,85.1020 W, khoảng cách nhỏ nhất từ quả
đất đến mặt trời là 147.098.090 km (vào tháng giêng) và lớn nhất là 152.097.650 km. Tính:

- Mật độ công suất bức xạ cực tiểu và cực đại của mặt trời lên bề mặt quả đất?

18


Tài Liệu Của Bạn . Com

Chương 1: Các vấn đề chung về truyền sóng

- Mật độ cơng suất bức xạ mặt trời ở khoảng cách trung bình và tỷ lệ phần trăm sai số của
bức xạ cực đại và cực tiểu so với giá trị trung bình?
7. Một máy phát có cơng suất 3 W, anten phát có hệ số khuếch đại là 30 dBi. cự ly 40 km đặt
một anten thu có diện tích hiệu dụng là 3,5 m2, hiệu suất làm việc 100%. Tính cơng suất sóng
mang nhận được ở anten thu.
(a) 0,164.10-5 W; (b) 0,164.10-4 W; (c) 0,154.10-5 W ; (d) 0,154.10-4 W
8. Xác định công suất máy phát cần thiết để thực hiện tuyến thông tin có các điều kiện: cự ly
thơng tin 50 km, tần số công tác 2GHz, hệ số khuyếch đại của anten thu và anten phát là 30 dBi,
công suất anten thu nhận được là 10-6W.
(a) 1,63W; (b) 2,63W; (c) 3,63W; (d) 4,63W
9. Một máy phát có cơng suất 50 W. Biểu diễn công suất máy phát sang đơn vị dBm và dBW?
(a) 15 dBW và 45 dBm; (b) 16 dBW và 46 dBm; (c) 17 dBW và 47 dBm; (d) 18dBW và 48 dBm
10. Công suất ở bài 9 được cấp cho anten vơ hướng làm việc với sóng mang có tần số 900 MHz,
tìm cơng suất thu (tính theo dBm) tại điểm cách anten phát một khoảng 10 km. Giả sử anten thu
có hệ số khuếch đại là 2 và sóng truyền trong khơng gian tự do.
(a) - 45,5 dBm; (b) - 51,5 dBm; (c) - 55,5 dBm; (d) - 61,5 dBm
11. Số liệu như bài 9 và 10, tính biên độ cường độ điện trường hiệu dụng tại điểm đặt anten thu.
(a) 2,9 mV/m; (b) 3,9 mV/m; (c) 4,9 mV/m; (d) 5,9 mV/m
12. Tính tổn hao khi truyền sóng trong không gian tự do (theo dơn vị dB) biết cự ly truyền sóng
50 km, tần số cơng tác 2 GHz, với anten vô hướng.
(a) 132,5 dB; (b) 135,5 dB; (c) 142,5 dB; (d) 145,5 dB

13. Số liệu như bài 12, nếu cả hai anten có hệ số khuyếch đại là 30 dBi thì tổn hao là bao nhiêu?
(a) 72,5 dB; (b) 75,5 dB; (c) 82,5 dB; (d) 85,5 dB
14. Một nguồn vơ hướng có cơng suất bức xạ 100W. Mơi trường truyền sóng là khơng gian tự do.
Hãy xác định:
a, Mật độ công suất tại điểm cách xa nguồn 1000 m.

(a) 6,96 μW; (b) 6,96 mW; (c) 7,96 μW; (d) 7,96 mW
b, Mật độ công suất tại điểm cách xa nguồn 20 km.

(a) 19,9 pW ; (b) 19,9 μW ; (c) 20,9 pW; (d) 20,9 μW

15. Xác định cường độ điên trường hiệu dụng tại điểm thu với các giả thiết cho trong bài 13.
(a) 44,7 mV/m và 1,74 mV/m; (b) 44,7 mV/m và 2,74 mV/m; (c) 54,7 mV/m và 1,74 mV/m; (d)
54,7 mV/m và 2,74 mV/m
16. Xác định mật độ công suất tại điểm cách anten 30 km của một anten có cơng suất bức xạ 5 W
và hệ số khuếch đại của anten là 40 dBi.
(a) 4,42 pW; (b) 4,42 µW; (c) 5,42 pW; (d) 5,42 μW

17. Một anten phát có hệ số khuyếch đại 30 dBi, hiệu suất làm việc 60%. Để có cường độ điện
trường hiệu dụng tại điểm thu cách anten phát 100 km bằng 3,46 mV/m thì cần phải đưa vào anten
cơng suất là bao nhiêu? Với điều kiện sóng truyền trong khơng gian tự do.
(a) 3 W; (b) 3,5W; (c) 4 W; (d) 5 W

19


Tài Liệu Của Bạn . Com

Chương2: Truyền lan sóng cực ngắn

CHƯƠNG 2
TRUYỀN LAN SÓNG CỰC NGẮN
2.1 GIỚI THIỆU CHUNG
2.1.1 Các ch đề đ ợc trình bày trong ch

ng

- Các phương pháp truyền lan sóng cực ngắn
- Truyền sóng trong giới hạn nhìn thấy trực tiêp với các điều kiện lý tưởng
- Truyền sóng trong giới hạn nhìn thấy trực tiếp khi kể đến ảnh hưởng của địa hình
- nh hưởng của tầng đối lưu không đồng nhất

2.1.2 H

ng dẫn

- Hoc kỹ các phần được trình bày trong chương
- Tham khảo thêm [1], [2], [3]
- Trả lời các câu hỏi và bài tập

2.1.3 M c đích c a ch

ng

- Nắm được các phương pháp truyền lan sóng cực ngắn
- Nắm được các cơng thức tính tốn trường khi truyền sóng trong giới hạn nhìn thấy trực
tiếp với điều kiện lý tưởng và trong các điều thực tế (có xét đến ảnh hưởng của địa hình và
của tầng đối lưu)
- Hiểu về hiện tượng pha đinh và biện pháp chống

2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TRUYỀN LAN SÓNG CỰC NGẮN
Như đã giới thiệu ở chương 1, sóng cực ngắn là những sóng có tần số từ 3 MHz đến 300
GHz (ứng với bước sóng nhỏ hơn 10 m) và được chia thành 4 băng:
Sóng mét: bước sóng từ 10 m đến 1m (30 - 300 MHz)
Sóng decimét: bước sóng từ 1m đến 10 cm (300 - 3000 MHz)
Sóng centimét: bước sóng từ 10 cm đến 1cm (3000- 30.000 MHz)
Sóng milimétt: bước sóng ngắn hơn 1cm (tần số cao hơn 30.000 MHz)

2.2.1 Truyền sóng do khu ch tán trong t ng đối l u

20