truyền sóng & anten 2006 - ts. nguyễn phạm anh dũng & ths. phạm thị thúy hiền

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG






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









HÀ NỘI - 2006




HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

TRUYỀN SÓNG – ANTEN

Biên soạn : TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng
ThS. Phạm Thị Thúy Hiền
LỜI NÓI 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. Quá 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 vô tuyến điện và anten.Tài liệu bao gồm các bài giảng về môn học "Truyền sóng và
anten" được biên soạn theo chương trình đại học công nghệ viễn thông của Học viện Công nghệ
Bưu chính Viễn thông.
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 hoàn
chỉnh thêm kiến thức của môn 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
MỤC LỤC

CHƯƠNG 1. CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ TRUYỀN SÓNG 1

1.1. Giới thiệu chung 1
1.2. Nhắc lại một số tính chất cơ bản của sóng điện từ 1
1.3. Sự phân cực của sóng vô tuyến điện 3
1.4. Nguyên tắc phân chia sóng vô tuyến điện theo tần số và bước sóng 6
1.5. Các phương pháp truyền lan sóng trong môi trường thực 7
1.6. Công thức truyền sóng trong không gian tự do 10
1.7. Nguyên lý Huyghen và miền Fresnel 13
1.8. Tổng kết 18
1.9. Câu hỏi và bài tập 18

CHƯƠNG 2. TRUYỀN LAN SÓNG CỰC NGẮN 20

2.1. Giới thiệu chung 20
2.2. Các phương pháp truyền lan sóng cực ngắn 20
2.3. Truyền lan sóng trong giới hạn nhìn thấy trực tiếp với các điều kiện lý tưởng 22
2.4. Truyền lan sóng trong giới hạn nhìn thấy trực tiếp khi kể đến ảnh hưởng của địa hình 29
2.5. Ảnh hưởng của tầng đối lưu không đồng nhất 32

2.6. Các dạng pha đinh và biện pháp chống 40
2.7. Tổng kết 41
2.8. Câu hỏi và bài tập 41

CHƯƠNG 3. KÊNH TRUYỀN SÓNG VÔ TUYẾN TRONG THÔNG TIN DI ĐỘNG 43

3.1. Giới thiệu chung 43
3.2. Mở đầu 43
3.3. Kênh truyền sóng trong miền không gian 48
3.4. Kênh truyền sóng trong miền tần số 49
3.5. Kênh truyền sóng trong miền thời gian 50
3.6. Quan hệ giữa các thông số trong các miền khác nhau 51
3.7. Các loại pha đinh phạm vi hẹp 52
3.8. Các phân bố Rayleigh và Rice 53
3.9. Các mô hình kênh trong miền thời gian và miền tần số 54
3.10. Ảnh hưởng của thừa số K kênh Rice và trải trễ lên các thuộc tính kênh trong
miền tần số 57
3.11. Tổng kết 60
3.8. Câu hỏi và bài tập 61

CHƯƠNG 4. LÝ THUYẾT CHUNG VỀ ANTEN 62

4.1. Giới thiệu chung 62
4.2. Mở đầu 62
4.3. Các tham số cơ bản của anten 65
4.4. Các nguồn bức xạ nguyên tố 73
4.5. Tổng kết 79
4.6. Câu hỏi và kiểm tra 79

CHƯƠNG 5. CHẤN TỬ ĐỐI XỨNG 81

5.1. Giới thiệu chung 81
5.2. Phân bố dòng điện trên chấn tử đối xứng 81

iii

iv
5.3. Trường bức xạ của chấn tử đối xứng trong không gian tự do 83
5.4. Các tham số của chấn tử đối xứng 85
5.5. Ảnh hưởng của mặt đất đến đặc tính bức xạ của anten 92
5.6. Hệ hai chấn tử đặt gần nhau 96
5.7. Các phương pháp cấp điện cho chấn tử đối xứng 103
5.8. Tổng kết 109
5.9. Câu hỏi và bài tập 109

CHƯƠNG 6. ANTEN DÙNG TRONG THÔNG TIN VI BA 111

6.1. Giới thiệu chung 111
6.2. Đặc điểm và yêu cầu của anten dùng trong thông tin vi ba 111
6.3. Anten nhiều chấn tử 113
6.4. Anten khe 120
6.5. Nguyên lý bức xạ mặt 124
6.6. Anten loa 129
6.7. Anten gương 132
6.8. Tổng kết 138
6.9. Câu hỏi và bài tập 138

HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI 141

TÀI LIỆU THAM KHẢO 145

Chương 1: Các vấn đề chung về truyền sóng
CHƯƠNG 1
CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ TRUYỀN SÓNG

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG

1.1.1 Các chủ đề được trình bày trong chương

- Sự phân cực của sóng vô tuyến điện
- Phân chia sóng vô tuyến điện theo tần số và bước sóng
- Các phương pháp truyền lan sóng trong môi trường thực
- Công thức truyền sóng trong không gian tự do

1.1.2 Hướng 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 Mục đích của chương

- Nắm được các dạng phân cực của sóng vô tuyến điện và các băng sóng vô tuyến
- Hiểu về các phương pháp truyền lan sóng trong môi trường thực
- Nắm được cách tính toán các tham số khi truyền sóng trong không gian tự do

1.2 NHẮC LẠI MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA SÓNG ĐIỆN TỪ.

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 quá trình truyền lan và được mô tả bằng hệ
phương trình Maxwell, viết ở các dạng khác nhau.
Giả sử ta xét một sóng phẳng truyền lan trong môi trường điện môi đồng nhất và đẳng
hướng có các tham số: hệ số điện môi ε và hệ số từ thẩm μ, khi không có dòng điện và điện tích
ngoài, thì hệ phương trình Maxwell biểu thị mối quan hệ giữa điện trường và từ trường được viết
dưới dạng vi phân như sau:


y
x
y
x
H
E
tz
H
E
tt
∂
∂
⎫
ε=−
⎪
∂∂
⎪
⎬
∂
∂
⎪
=−μ

⎪
∂∂
⎭
(1.1)
1
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.

x
EF
z
tFt
vv
=
⎛⎞⎛
−+ +
⎜⎟⎜
⎝⎠⎝
12
z
⎞
⎟
⎠
(1.2a)

y
G
z

HtGt
vv
=
⎛⎞⎛
−+ +
⎜⎟⎜
⎝⎠⎝
12
z
⎞
⎟
⎠
(1.2b)
Trong đó: F
1
, F
2
, G
1
, G
2
là các hàm sóng tùy ý.

v
z
t
=
Δ
=
Δ

εμ
1
(m/s) là vận tốc pha của sóng.
Từ (1.2) ta có : G
1
= F
1
/ Z và G
2
= F
2
/ Z với
Z =
μ
ε
(Ω) là trở kháng sóng của môi
trường.
Nếu môi trường truyền sóng là chân không (còn được gọi là không gian tự do) các tham
số của môi trường có giá trị:
ε
0
= 10
9
/36π (F/m) ; μ
0
= 4π.10
-7
(H/m)
Do đó :
v .(m/s)c= =

εμ
8
00
1
310
=
(vận tốc ánh sáng)

Z =
μ
=
π
ε
0
0
0
120
(Ω)
Trong thực tế sóng điện từ thường biến đổi điều hòa theo thời gian. Đối với các sóng điện
từ phức tạp ta có thể coi nó là tổng vô số các dao động điều hòa, 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:


(
)
()
mm
EE

z
cos t E cos t kz
v
= ω− = ω−


(
)
()
mm
H
EE
z
cos t cos t kz
v
ZZ
= ω− = ω−
(1.3)

Trong đó k = ω/v = 2π/λ gọi là hệ số pha hay hằng số sóng.
Sóng điện từ có mật độ công suất ( hay còn gọi là thông lượng năng lượng), được biểu thị bởi véc
tơ năng lượng
k[EH]=×
r
r
r
. Như vậy sóng điện từ có các véc tơ E
r
và nằm trong mặt phẳng
vuông góc với phương truyền sóng

H
r
k
r
. Bởi vậy sóng điện từ truyền đi trong môi trường đồng nhất
đẳng hướng là sóng điện từ ngang TEM.

2
Chương 1: Các vấn đề chung về truyền sóng


Hình 1.1. Sự truyền lan sóng điện từ

1.3 SỰ PHÂN CỰC CỦA SÓNG VÔ TUYẾN ĐIỆN.

Trường điện từ của sóng vô 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
Pointing: . Điều này có nghĩa là các vectơ
k[EH]=×
r
rr
E
r
và H
r
nằm trong mặt phẳng vuông góc
với phương truyền sóng

k .
r
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 vô tuyến điện: phân cực thẳng, phân cực tròn và phân cực elip.

1.3.1 Phân cực thẳng.

Hầu hết truyền dẫn vô tuyến sử dụng phân cực tuyến tính, trong đó phân cực đứng được
gọi là phân cực trong đó trường điện vuông 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 không gian, vectơ trường của sóng được biểu
thị bởi các thành phần thẳng đứng và nằm ngang như sau:

= E
y
sinωt (1.4)
y
E
r
y
a
r
= E
x
sinωt (1.5)
x
E
r

x
a
r

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


y
x
E
arctan g
E
α=
(1.6)
Trong trường hợp này ta thấy vectơ
E

r
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 = 0
0
ta có
sóng phân cực ngang, lúc này vectơ
E
r
luôn song song với mặt đất; còn khi α = 90
0
ta có sóng
phân cực đứng, vectơ
E luôn vuông góc với mặt đấy.
r

y
x
+E
y
-E
y
-E
x
+E
x
y
x
Trôc z hưíng
ra ngoμi

y
a
r
x
a
r
yx
|| E E=+
22
r
E

Hình 1.2. Các thành phân ngang và đứng của 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 E
0
) nhưng
một trường nhanh pha hơn 90
0
. Các phương trình thể hiện chúng trong trừơng hợp này như sau:

= E
0
sinωt (1.7a)
y
E
r
y

a
r
= E
0
cosωt (1.7b) E
r
x
a
r

Áp dụng ptr. (1.6) cho trường hợp này ta được α=ωt. Biên độ vectơ tổng là E
0
. Trong
trường hợp này, vectơ có biên độ không đổi nhưng hướng của nó thay đổi liên tục theo thời
gian với quy luật ωt. Nói cách khác, vectơ
E
r
E
r
quay quanh gốc của nó trong mặt phẳng xy với vận
tốc ω. Đầu mút của vectơ trường điện vẽ lên đường tròn có bán kính bằng độ dài vectơ. Đó là hiện
tượng phân cực tròn.
4
Chương 1: Các vấn đề chung về truyền sóng

t = 0
0
x
y
z

Vectơ x
hướng ra
ngoài
tω=
0
90
tω=
0
270
tω=
0
180
t
ω



§iÓm nh×n theo
IEEE
z
RHC
§iÓm nh×n theo
IEEE
z
LHC

Hình 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 tròn

tay phải (RHC) là phân cực quay theo chiều kim đồng hồ khi nhìn dọc theo phương truyền sóng
(hình 1.3), còn 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:

= E
y
sinωt (1.8a)
y
E
r
y
a
r
= E
x
cos(ωt+δ) (1.8b) E
r
x
a
r

5
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 SÓNG VÔ TUYẾN ĐIỆN THEO TẦN SỐ VÀ BƯỚC SÓNG

1.4.1 Nguyên tắc phân chia sóng vô tuyến điện

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 khoáng sản, nghiên cứu vũ trụ, thông tin
liên lạc Dựa vào tính chất vật lý, đặc điểm truyền lan để phân chia sóng vô 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 vô tuyến điện và ứng dụng

Mỗi băng sóng được ứng dụng cho các hệ thống thông tin khác nhau do đặc điểm truyền
lan sóng trong các môi 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; vô tuyến đạo hàng.
Băng sóng ngắn sử dụng cho phát thanh điều biên cự ly xa và một số dạng thông 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 thông tin vi ba số băng rộng, thông 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
Chương 1: Các vấn đề chung về truyền sóng
Bảng 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 vô cùng (sóng milimet) EHF 30 - 300 GHz
Dưới milimet 300 - 3000 GHz

1.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP TRUYỀN LAN SÓNG TRONG MÔI TRƯỜNG THỰC.

Sơ lược về bầu 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 không 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 10
0
C có thể giảm đến -55
0
C 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, ngoài ra còn 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 môi trường truyền sóng có bốn phương thức truyền lan sau: truyền lan sóng
bề mặt, truyền lan sóng không gian, truyền lan sóng trời (sóng điện ly), và truyền lan sóng tự do.
Sóng bề mặt và sóng không 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
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.

Thu
Phá
t

A B
Hình 1.4: Quá 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 vô 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 không 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 quá trình truyền lan sóng vô tuyến điện.
Nếu hai anten thu và phát đặt cao (nhiều lần so với bước sóng công 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 vô
tuyến dùng cho thông tin gọi là thông tin tán xạ tầng đối lưu như chỉ ra ở hình 1.5b. Các phương

thức thông tin như trên gọi là truyền lan sóng không gian hay sóng tầng đối lưu.
Phương thức truyền lan sóng không gian thường được sử dụng cho thông 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 không gian
sẽ được nghiên cứu kỹ trong chương II






Hình 1.5: Truyền lan sóng không gian
Phát Thu
a)
Vùng
không
b)
đồng nhất
Phá
t
Thu
8
Chương 1: Các vấn đề chung về truyền sóng
9
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 vô 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



Thu
Tầng điện li
Phát





Phát Thu
Khuếch tán từ tầng điện ly

Phản xạ nhiều lần từ tầng điện li

Hình 1.6: Truyền lan sóng trời

1.5.4 Truyền lan sóng tự do

Trong một môi trường đồng nhất, đẳng hướng và không hấp thụ ví dụ như môi trường chân không,
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, không ảnh hưởng đến quá trình truyền sóng.

Trong thực tế một môi trường lý tưởng như vậy chỉ tồn tại ngoài khoảng không vũ trụ. Với lớp
khí quyển quả đất chỉ trong những điều kiện nhất định, khi tính toán cũng có thể coi như môi

trường không gian tự do.

T
r
ạ
m trên m
ặ
t
M
ụ
c tiêu tron
g










Hình 1.7 Sự truyền lan sóng tự do

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


Són

g

t
ự
do

Khôn
g

g
ian
t
ự
do
Tần

g
đi
ệ
n l
y


Tần
g
bình lưu
Tần

Hình 1.8 Các phương thức truyền sóng vô tuyến điện

1.6 CÔNG THỨC TRUYỀN SÓNG TRONG KHÔNG GIAN TỰ DO

1.6.1 Mật độ thông lượng công suất, cường độ điện trường

Giả thiết có một nguồn bức xạ vô hướng (đẳng hướng) có công suất phát P
T
(W) đặt tại
điểm A trong một môi trường không gian tự do là môi trường đồng nhất đẳng hướng và không
hấp thụ, có hệ số điện môi tương đối ε
'
= 1. Xét trường tại một điểm M cách A một khoảng r (m).








Hình 1.9: Bức xạ của nguồn bức xạ vô hướng trong không 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 không 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:
T

i
S
P
r
=
π
2
4
(W/m
2
) (1.9)
Theo lý thuyết trường điện từ ta có:
Són
g
t
r
ời
Són
g
đấ
t
M
ặ
t đấ
t
g
đối lưu
Són
g
khôn

g

g
ian
1
m
2
r
A
M
(
P
W
)
10
Chương 1: Các vấn đề chung về truyền sóng

ih
SEH= (W/m
2
) (1.10)
h

h
h
E
H =
(A/m) (1.11)
π120

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

h
i
E
S =
(W/m
2
) (1.12)
π
2
120

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


T
h
E (V/m) (1.13)
P
r
=
2
30

Nhận xét: cường độ điện trường của sóng vô tuyến điện truyền lan trong môi 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 không
gian, còn 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 thông 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 vô 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.



M
bức xạ vô
hướn
g

A



Hình1.10: Nguồn bức xạ có hướng

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


TT
S
PG
= (W/m

2
) (1.14)
rπ
2
4
khi đó cường độ điện trường sẽ được tính theo công thức:


TT
h
E = (V/m) (1.15)
PG
r
30
11
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 e
iωt
thì giá trị tức thời của cường độ điện trường sẽ được
biểu thị bởi công thức

() (
TT
E
PG
tcos
r
=ω
60

)
tkr− (V/m) (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 công thức (1.16) có dạng:


()
(
jtkr
TT
E
PG
te
r
ω−
=
60
)
(V/m) (1.17)

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

()
()
T
TkW

h
km
E
PG
r
=
173
(mV/m) (1.18a)
Biên độ của trường là

()
()
T
TkW
m
km
E
PG
r
=
245
(mV/m) (1.18b)
và giá trị tức thời của cường độ trường


()
()
()
()
(mV/m) (1.19)

T
TkW
jtkz
km
E
PG
te
r
ω−
=
245


1.6.2 Công suất anten thu nhận được

Trong khi tính toán tuyến ta cần phải xác định công suất anten thu nhận được P
R
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:

P
R
= S.A
h
(W) (1.20)

Diện tích hiệu dụng củ anten thu bằng diện tích thực tế nhân với hiệu suất làm việc A
h
= A. η

a
.
Trong các hệ thống thông tin vô tuyến sử dụng anten gương parabol tròn xoay quan hệ giữa tính
hướng và diện tích hiệu dụng của anten được cho bởi công thức

R
h
G
A
λ
=
π
2
4
(m
2
) (1.21)
Thay công thức (1.14) và (1.21)

vào công thức (1.20) ta có
12
Chương 1: Các vấn đề chung về truyền sóng


()
TTR
R
PG G
P
r

λ
=
π
2
2
4
(W) (1.22)
Nếu biểu thị cự ly r (km), công suất bức xạ P
T
(kW), ta có công thức

() ()
()
TR
TkW m
R
km
PGG
P,.
r
−
λ
=
2
3
2
63310 (mW) (1.23)

1.6.3 Tổn hao truyền sóng

Khi sóng vô tuyến điện truyền trong một môi trường, ngoài tổn hao do môi 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 P
T
, anten thu chỉ nhận được một công suất P
R
,
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:


()
T
R
TR
r
P
L
P
GG
π
==
λ
2
2
4
(số lần) (1.24)

Trong trường hợp không có tác động tính hướng của nguồn, nghĩa là G
T
=1, G
R
=1, tổn hao
được gọi là tổn hao truyền sóng cơ bản trong không gian tự do, và bằng:

()
r
L
π
=
λ
2
0
2
4
(số lần) (1.25)
Tính theo đơn vị dB ta được:

10log
10
L = 20log
10
(4πr) - 20log
10
λ - 10log
10
G
T

- 10log
10
G
R

L(dB)

= 20log
10
(4πr) - 20log
10
λ - G
T
(dBi) - G
R
(dBi) (1.26)
và:
L
0
= 20log
10
(4πr) - 20log
10
λ (dB) (1.27)
L
0
= 20log
10
r
(km)

+ 20log
10
f
(GHz)
+ 92,45 (dB) (1.28)
L
0
= 20log
10
r
(km)
+ 20log
10
f
(MHz)
+ 32, 5 (dB) (1.29)

1.7 NGUYÊN LÝ HUYGHEN VÀ MIỀN FRESNEL

1.7.1 Nguyên lý Huyghen

13
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 ngoài mặt kín,

theo các trị số của trường trên mặt S.

S
r
A
M








Hình 1.11: Xác định trường theo nguyên lý Huyghen

Ký hiệu ψ là thành phần của trường cần tìm tại điểm M và ψ
S
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 công thức

ikr
S
e
dAψ=
(1.30)
dS
r

−
ψ

Trong đó A là một hệ số tỷ lệ.
Trường tổng tại điểm M sẽ là trường tạo bởi toàn mặt S

ikr
S
S
e
A
r
−
ψ= ψ
∫
dS (1.31)
Nếu S là mặt phẳng thì

()
i
Acos n,r=
λ


n là pháp tuyến ngoài của mặt phẳng;

λ là bước sóng công tác
Thay vào (1.31) ta có
công thức Huyghen đối với mặt phẳng

()
ikr
S
S
i
c
r
os n,r
−
ψ= ψ
λ
∫
e
dS
(1.32)

14
Chương 1: Các vấn đề chung về truyền sóng
Trong trường hợp mặt S có dạng bất kỳ, công thức Huyghen có dạng tổng quát


ikr ikr
S
S
1ee
dS
4nrrn
−−
⎡⎤

⎛⎞
∂ψ
−∂
ψ= ψ −
⎢
⎜⎟
π∂ ∂
⎝⎠
⎣⎦
∫
⎥
(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 thông 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 không 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, còn trong hướng khác biên độ sẽ nhỏ
hơn 2. Sóng ngược trở lại có biên độ bằng 0 vì (1+ cosπ) = 0. Do đó không 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, còn nếu r = λ/2 thì các điểm đó sẽ dao động ngược pha.

C
α
B
A’
A
B’
Hình 1.12. Biểu diễn nguyên lý Huyghen trong không gian tự do

1.7.2 Miền Fresnel

15
Chương 1: Các vấn đề chung về truyền sóng
Nguyên lý Huyghen cho phép xác định phần không gian thực sự tham gia vào quá 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 r
1
. Hình cầu này là một trong số các mặt
sóng. Trên hình 1.13 ký hiệu r
2
là khoảng cách từ B đến mặt cầu bán kính r
1
. Từ B vẽ một họ
các đường thẳng cắt mặt cầu ở các điểm cách B một khoảng bằng r
2
+λ/2. Họ các đường
thẳng này sẽ tạo thành một hình chóp nón cắt mặt cầu tại N
1
và N

1
’
. Bằng cách tương tự ta lập
các mặt nón bậc cao có
BN
1
= + λ/2
2
r
BN
2
= + 2λ/2, …
2
r
BN
n
= + nλ/2
2
r
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 N
1
là miền; miền giới hạn bởi các
đường tròn N
1
và N
2
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 N
0
tạo ra ở B một góc Δϕ < 180
0
.
Pha của trường tạo bởi nguồn điểm thứ cấp trong miền Fresne bậc hai khác pha với trường do
điểm N
0
tạo ra ở B một góc 180
0
< Δϕ < 360
0
. 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 180
0
. Pha
của trường tạo bởi miền Fresne bậc ba khác pha với trường tạo bởi miền Fresnel thứ hai 180
0

sự khác nhau ấy được biểu thị bởi các dấu cộng, trừ trên hình vẽ.

N
n

N
1


A
N

0
B

N
’
1

2
r
N
n
’
1
r






N
4
+
+



Hình 1.13: Nguyên lý cấu tạo miền Fresnel trên mặt sóng cầu
N
0

N
1
N
2
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-

-
-
-
-
-
-
-
-

-
-
-
-
-
-
-
N
3
16
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 không gian có tham gia vào quá 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 S
0
. Mặt phẳng này vuông góc với phương truyền
lan AB (hình 1.14)

1
r
N
n


b
n

N
0

S
0



A
B
2
r


Hình 1.14: Xác định bán kính miền Fresnel
Theo định nghĩa ta có:
nn12
A
N + BN = r + r + n

2
λ

Mặt khác AN
n
và BN
n
có thể được xác định theo hình học

2
2
n
n1
2
2
n
n2
b
br
b
rb r
2
n1
1
2
n2
2
AN = r
2r
BN =

2r
+≈+
+≈+

Ta có bán kính miền Fresnel tính gần đúng bằng
12
12
rr
b
n
rr
n
=
λ
+
(1.34)
Đối với vùng Fresnel thứ nhất, n = 1, nên


12
12
rr
b
rr
1
=
λ
+
(1.35)

Khi ta dịch chuyển mặt phẳng S
0
dọc theo đường truyền lan từ A đến B, giới hạn của miền
Fresnel sẽ vạch ra một mặt elipsoit. Ở đây, ta chỉ xét miền thứ nhất. Ta có
c
1112
A
N + BN = r + r + osnt
2
λ
=
17
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 không
gian tham gia vào quá 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.

b
ax

1m





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 quá trình truyền lan sóng vô 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 vô tuyến và ứng dụng. Thứ ba đề cập đến các phương pháp
truyền lan sóng, có bốn phương pháp truyền lan sóng trong môi trường thực đó là: truyền lan sóng
bề mặt, truyền lan sóng không 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 toán các thông số cơ bản của quá trình truyền
sóng đó là mật độ công 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 không gian
trực tiếp tham gia vào quá 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 TẬP

1.Trình bày các dạng phân cực của sóng vô tuyến điện.
2. Trình bày các phương pháp truyền lan sóng trong môi trường thực.
3. Xây dựng công thức tính mật độ công 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 công suất bức xạ theo mọi hướng khoảng 3,85.10
20
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?
B A
18
Chương 1: Các vấn đề chung về truyền sóng
19

- Mật độ công 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 công suất 3 W, anten phát có hệ số khuếch đại là 30 dBi. Ở cự ly 40 km đặt
một anten thu có diện tích hiệu dụng là 3,5 m
2
, hiệu suất làm việc 100%. Tính công 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
thông 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
-6
W.
(a) 1,63W; (b) 2,63W; (c) 3,63W; (d) 4,63W
9. Một máy phát có công 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 vô hướng làm việc với sóng mang có tần số 900 MHz,
tìm công 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 không 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 công 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 vô hướng có công suất bức xạ 100W. Môi trường truyền sóng là không 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 công 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
công suất là bao nhiêu? Với điều kiện sóng truyền trong không gian tự do.
(a) 3 W; (b) 3,5W; (c) 4 W; (d) 5 W

Chương2: Truyền lan sóng cực ngắn
CHƯƠNG 2
TRUYỀN LAN SÓNG CỰC NGẮN

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG

2.1.1 Các chủ đề được trình bày trong chương

- 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
- Ảnh hưởng của tầng đối lưu không đồng nhất

2.1.2 Hướng 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 Mục đích của chương

- Nắm được các phương pháp truyền lan sóng cực ngắn
- Nắm được các công thức tính toán 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 khuếch tán trong tầng đối lưu

20