CHƯƠNG 4 - THÔNG TIN VÔ TUYẾN potx

Chương 4

Giới thiệu

Các phương thức lan truyền sóng

Anten

Mô hình lan truyền sóng trong không gian tự
do

Đa truy cập vô tuyến

Hệ thống điện thoại di động: GSM
2

Là hệ thống truyền tin dựa vào sự bức xạ
của sóng điện từ.

Sóng điện từ có thể được dẫn qua ống dẫn
sóng (như fide,) hay bức xạ và lan truyền
trong khoảng không khi công suất đủ lớn.

Sóng điện từ đượ c tạo ra từ một trạm phát
được cấu tạo bởi nguồn sóng điện từ nối với
một anten.

Tuỳ thuộc vào loại sóng nào đư ợc sử dụng
mà các anten đ ược chọn tương ứng.
3
s(t) = A

t
sin(2 π f
t
t + ϕ
t
)
4

Quan hệ tần số và bước sóng
  λ = c/f

λ: bước sóng

c ≅ 3x10
8
m/s,

Tần số: f
5

VLF = Very Low Frequency

LF = Low Frequency

MF = Medium Frequency

HF = High Frequency

VHF = Very High Frequency


UHF = Ultra High Frequency

SHF = Super High Frequency

EHF = Extra High Frequency

UV = Ultraviolet Light
1 Mm
300 Hz
10 km
30 kHz
100 m
3 MHz
1 m
300 MHz
10 mm
30 GHz
100 µm
3 THz
1 µm
300 THz
visible light
VLF LF MF HF VHF UHF SHF EHF infrared UV
optical transmission
coax cabletwisted
pair
6
•
Sóng điện từ giống làn truyền trong không
gian giống như ánh sáng (lan truyền theo

đường thẳng)
•
Công suất tại đầu thu tỷ lệ nghịch với khoảng
cách (1/d
2
)
•
Điểm phát và thu có phải nhìn thấy nhau
không?
7

Có 3 phương pháp:

Lan truyền sóng đất

Lan truyền sóng trời

Lan truyền sóng tầm nhìn thẳng
8

Bề mặt trái đất và tầng khí quyển thấp đóng
vài trò như các ống dẫn sóng và cho phép
sóng có thể lan truyền đi xa vòng quanh trái
đất.

Áp dụng cho các sóng dài

Băng tần: ELF, VLF dùng cho thông tin trên
biển


Băng tần: MF dùng cho phát thanh
9

Ưu điểm:

Khoảng cách truyền dẫn lớn

Nhược điểm:

Yêu cầu công suất phát lớn

Anten có kích thước lớn

Tổn hao đáng kể theo kiểu đất
10

Lợi dụng tính chất phản xạ sóng điện từ của
tầng điện ly

Sóng điện từ có thể phản xạ một hoặc nhiều
lần qua tầng điện ly và bề mặt trái đ ất .

Áp dụng cho dải tần dưới 30Mhz
11

LOS: lan truyền sóng tầm nhìn thẳng

Truyền sóng theo đường thẳng.

Tần số lớn hơn 30 Mhz có thể truyền xuyên

qua tầng điện ly

VHF và băng tần cao hơn được sử dụng theo
phương thức lan truyền này.
12

Sử dụng trên bề mặt trái đất khi anten thu và
phát nhìn thấy nhau

Ứng dụng : phát thanh, truyền hình, thông tin
di động , thông tin vệ tinh, …
13

Tín hiệu tại đầu thu là tổng của các tín hiệu
sau:

Tín hiệu tại đầu phát đế n tại những thời điểm
khác khác nhau.

Tín hiệu đến từ các hướng khác nhau

Cường độ tín hiệu tại đầu thu là khác nhau
tại các vị trí khác nhau.
14

Bản thân sóng vô tuyến không mang thông
tin

Nó được sử dụng để mang thông tin đi xa
nhờ các phươ ng pháp điều chế: AM, FM,

PM, ASK, PSK, FSK,…
15

Dùng để bức xạ sóng đ iện từ

Thu sóng điện từ

Anten có nhiều dạng, hình dáng kích thướ c
đặc tính khác nhau phục vụ cho các ứng
dụng khác nhau.
16

Đặc tính bức xạ hay thu sóng điên từ của
anten được thể hiện thông qua giản đồ
phương hướ ng.

Giản đồ phương hướng biểu thị mối quan
hệ về công suất bức xạ của anten theo một
hướn g xác đ ịnh.
17

Anten đẳng hướng

Anten đơn hướng
18

Năng lượng sóng điện từ được bức xạ mọi hướng
với công suất bằng nhau.

ứng dụng: Phát thanh, truyền hình, thông tin di

động.

Nhược điểm: phải sử dụng công suất phát lớn,
dễ ảnh hưởng giao thoa sóng từ các hệ thống
khác.
19

Năng lượng sóng điện từ bức xạ theo một
hướn g xác đ ịnh

Thường có dạng hình đĩa, chảo,…

Ứng dụng: các hệ thống thông tin vệ tinh,
viba

Ưu điểm: có thể điều khiển hướng phát,
khoảng cách của hệ thống dễ dàng, ít bị ảnh
hưởn g nhiễu giao thao từ các hệ thống khác.
20
Mô hình lan truy n sóng LOS ề

Mục đích:
Tính toán công suất tín hiệu nhận được
trong 2 trường hợp:

Anten phát và thu nhìn thấy nhau

Sóng điện từ truyền thẳng xuyên qua tầng điện
ly


Khi tính toán cho hệ thống thông tin vệ tinh
và viba ta sử dụng mô hình lan truyền sóng
này.
21
Suy hao trong không gian t doự
22
Mô hình lan truy n sóng ề

Công suất thu tại khoảng cách D.

P
t
: Công suất tín hiệu phát (W)

P
r
(D) : Công suất tín hiệu thu tại anten thu
cách anten phát D (Km)

c = 300.000 km/s

G
t
, G
r
: Là hệ số tăng ích của anten phát và
thu.

D: Khoảng cách hai anten (Km)
222

2
r
22
2
)4(
EIRP.G
)4(
)(
Df
c
D
GGP
DP
rtt
r
ππ
λ
==
23
Mô hình lan truy n sóng ề

Tính công suất thu tại khoảng cách D, khi
biết công suất thu tại khoảng cách D
0
áp
dụng khi D>D
0
>D
f


D
f
là khoảng cách trường xa

Trong đó d là kích thước vật lý của anten
2
0
0
))(()(
D
D
DPDP
rr
=
λ
2
2d
D
f
=
24
Bài t pậ
1. Tính khoảng cách trường xa của một anten
với kích thước tối đa là 1m và tần số hoạt
động là f = 900Mhz
2. Anten phát có công suất 50W. Hệ số tăng
ích của của anten thu và phát =1. Tần số
hoạt động của hệ thống là f =900Mhz.
Hãy tính công suất thu tại khoảng cách 10m
và 1km theo đơn vị dBm.

25