TÀI LIỆU THÔNG TIN VI BA đề tài LAN TRUYỀN SÓNG và HIỆN TượNG PHA ĐINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA ĐIỆN TỬ ViỄN THÔNG
THÔNG TIN VIBA

ĐỀ TÀI : LAN TRUYỀN SÓNG VÀ HIỆN TƯỢNG PHA
ĐINH
1
LAN TRUYỀN SÓNG VÀ HIỆN TƯỢNG
LAN TRUYỀN SÓNG VÀ HIỆN TƯỢNG
FADING
FADING
2
I. Cơ sở truyền sóng vô tuyến
LAN TRUYỀN SÓNG VÀ HIỆN TƯỢNG PHA ĐINH
LAN TRUYỀN SÓNG VÀ HIỆN TƯỢNG PHA ĐINH
3
I. Cơ sở truyền sóng vô tuyến
LAN TRUYỀN SÓNG VÀ HIỆN TƯỢNG PHA ĐINH
LAN TRUYỀN SÓNG VÀ HIỆN TƯỢNG PHA ĐINH
4
1. Sóng bề mặt
Khi sóng vô tuyến lan truyền dọc theo bề mặt trái đất thì năng lượng truyền
dẫn bị tiêu hao. Khi tần số sóng trên 30MHz đất có tác dụng như một dây dẫn
kém gây tiêu hao lớn. Do đó, trong thực tế khi truyền sóng trên mặt đất người
ta thuờng chọn sóng có tần số thấp.
2. Sóng không gian
-
Truyền trực tiếp
-
Phản xạ đất
-

Phản xạ tầng đối lưu
Truyền trực tiếp:
Trong điều kiện truyền lan bình thường, nó có biên độ lớn nhất so với các
sóng khác đến máy thu
Phản xạ đất:
LAN TRUYỀN SÓNG VÀ HIỆN TƯỢNG PHA ĐINH
LAN TRUYỀN SÓNG VÀ HIỆN TƯỢNG PHA ĐINH
5
Phản xạ đất:
Sóng này đến an ten thu sau lúc phản xạ một vài lần từ mặt đất hoặc từ các
vật thể xung quanh. Sự phản xạ không những chỉ xuất hiện trên mặt phẳng
đứng mà còn có thể xuất hiện trên mặt phẳng ngang. Sóng phản xạ tới anten
thu có biên độ và pha khác với biên độ và pha của sóng trực tiếp, làm tín hiệu
thu không ổn định.
Nếu hiệu khoảng cách đường truyền của tia phản xạ và tia trực tiếp bằng số lẻ
lần nửa bước sóng thì ở anten thu sóng phản xạ lệch pha với sóng trực tiếp
một góc = 180 độ và kết quả làm suy giảm tín hiệu sóng trực tiếp.
LAN TRUYỀN SÓNG VÀ HIỆN TƯỢNG PHA ĐINH
LAN TRUYỀN SÓNG VÀ HIỆN TƯỢNG PHA ĐINH
6
Sóng phản xạ từ tâng đối lưu
Do thay đổi chỉ số khúc xạ của không khí theo độ cao so với mặt đất, nên sóng có thể bị
phản xạ, tuỳ theo góc sóng tới có thể xảy ra phản xạ toàn phần từ tầng đối lưu. Trong
trường hợp này xuất hiện một biên giới có tác dụng giống như một bề mặt phản xạ, gửi
sóng trở lại mặt đất. Một số tia này sẽ đến an ten thu, có thể làm suy giảm sóng trực tiếp
do sự thay đổi pha và biên độ gây ra. Sóng truyền theo tầng đối lưu có thể lan rộng đến
khoảng 15km.
3. Sóng trời (phản xạ từ tầng điện ly)
- Sóng vô tuyến được phóng lên tầng điện ly quay trở về trái đất nhờ hiện tượng khúc
xạ, thực hiện liên lạc giữa các địa điểm khác nhau trên mặt đất.

- Càng lên cao hằng số điện môi và chỉ số khúc xạ càng giảm làm cho sóng vô tuyến bị
uốn cong về trái đất. Tần số càng cao thì cần nhiều quá trình ion hoá để tạo ra sự khúc
xạ. Nếu không bị khúc xạ đủ mạnh thì nó có thể bị hấp thụ hoặc xuyên qua bầu khí quyển
vào không gian.
-
Sử dụng sóng vô tuyến có tần số cao hơn 10MHz vào ban ngày và dùng tần số thấp
hơn vào ban đêm để thực hiện liên lạc bằng sóng vô tuyến trên mặt đất.
-
Hạn chế: sóng vô tuyến trong dải VHF và cao hơn (f>30MHz) không quay vê trái đất
khi được phóng lên tầng điện ly.
12/20/147
ThS.Vo
õ
Tröôøng
Sôn
.
Tín hieu thường
Tín hiệu khúc xạ
LAN TRUYỀN SÓNG VÀ HIỆN TƯỢNG PHA ĐINH
LAN TRUYỀN SÓNG VÀ HIỆN TƯỢNG PHA ĐINH
8
9
II. Các nhân tố ảnh hưởng đến truyền sóng LOS
1. Suy hao trong không gian tự do
Khoảng không mà trong đó các sóng truyền lan bị suy hao được gọi là
không gian tự do. Mức suy hao của sóng vô tuyến được phát đi từ
anten phát đến anten thu trong không gian tự do tỷ lệ thuận với
khoảng cách giữa hai anten và tỉ lệ nghịch với độ dài bớc sóng. Suy
hao này gọi là suy hao truyền lan trong không gian tự do,

P
t
= Công su t tín hi u an ten phátấ ệ
P
r
= Công su t tín hi u an ten thuấ ệ
λ = b c sóng ánh sángướ
d = kho ng cách gi a 2 antenả ữ
c = vân sáng ( 3 x 10≈
8
m/s)
Trong trường hợp d và λ cùng đơn vị(ví dụ : met)
( ) ( )
2
2
2
2
44
c
fdd
P
P
L
r
t
π
λ
π
===
10

•
Suy hao trong khoâng gian töï do tính theo dB:






==
λ
π
d
P
P
L
r
t
dB
4
log20log10
( ) ( )
dB 98.21log20log20
++−=
d
λ
( ) ( )
dB 147.56d20logf20log
4
log20
−+=







=
c
fd
π
12/20/1411
2. Ảnh hưởng của khí quyển
-
Sự hấp thụ năng lượng của nước
-
Sự khúc xạ
-
Hiệu ứng ống dẫn:
12/20/1412
2. Ảnh hưởng của khí quyển
-
Sự khúc xạ:
Sự thay đổi chỉ số khúc xạ n của không khí rất gần 1 và
chỉ cần thay đổi vài phần triệu cũng có thể gây ảnh
hưởng tới sự lan truyền sóng vô tuyến. Để đặc trưng cho
sự thay đổi chiết suất theo độ cao người ta đưa ra độ khúc
xạ (refractivity) N để thay thế cho chỉ số khúc xạ n (index
of refraction):
N(h) = [n - 1] x 10
6

•
Với f<30GHz: N=77.6P/T + 3.73.105.e.T
(P: áp suất đơn vị milibar).

13
Tia sóng truyền ngang qua khí quyển không đồng nhất có độ cong cho bởi:
1/ r = - dn/dh=-(dN/dh).10 -
6
Ở đây r là bán kính của tia đã bị uốn cong.
Giá trị tham chiếu của dN/dh là - 40 đơn vị N/km tương ứng với bán kính của
đường cong bằng 4a; (a = 6,37. 10
6
m là bán kính trái đất).
Nếu ta chuyển trục toạ độ sao cho loại bỏ độ cong của tia sóng thì độ cong biểu
kiến của trái đất sẽ là biểu thị độ cong biểu kiến của mặt đất khi tia truyền là thẳng,
Như vậy giả thiết tia sóng thẳng thì trái đất như được nhô lên với bán kính ka:
14
h
dN/dh= - 40/km
300 N
h
dN/dh= - 40/km
300 N
h dM/dh= 117/km
300 M
a.
b.
Hình 3: Truyền dẫn qua khí quyển tiêu chuẩn.
a. Biểu đồ trái đất tiêu chuẩn.
b. Biểu đồ tia truyền thẳng.

c Biểu đồ trái đất phẳng.
15
- Biểu thị độ cong biểu kiến của mặt đất khi tia truyền là thẳng, Như vậy giả thiết
tia sóng thẳng thì trái đất như được nhô lên với bán kính ka:
6
dh
dn
a
ka
+
=
1
1
6
10.1
1
1
1
−






+
=







+
=
dh
dN
a
dh
dn
a
k
16
Thay a = 6,37.10
3
km ta có:
Đối với khí quyển tiêu chuẩn thì dn/dh=-1/(4a) và giá trị tiêu chuẩn của k = 4/3. Điều
này có nghĩa là việc lan truyền trên mặt đất qua khí quyển tiêu chuẩn tương đương
với việc lan truyền trên một mặt đất nhô lên qua môi trường không có khí quyển.
Chỗ lồi của quả đất tại một điểm trên đường vô tuyến được cho bởi:
(m)
6
( )
dhdNk /157/157
+=
Trong đó x là khoảng cách từ điềm đang xét đến đầu cuối
17
Với biểu đồ mặt đất phẳng thì coi như lúc này tia sóng là một
đường lòng chảo. Điều kiện lan truyền cho mặt đất phẳng có
thể được mô tả ngắn gọn bằng việc đưa ra một chỉ số khúc xạ

sửa đổi. Đối với một độ cao cho trước, chỉ số khúc xạ sửa đổi
được tính bằng tổng của chỉ số khúc xạ không khí với tỷ số
giữa độ cao và bán kính trái đất. Chỉ số khúc xạ sửa đổi M còn
được là modul khúc xạ (refractive modulus)
6
M = N + (h/a) 10
6
6
18
Hiện tượng thiểu khúc xạ và siêu khúc xạ:
Giá trị tiêu chuẩn của K = 4/3, nhưng tuỳ thuộc vào từng vùng khác nhau
gía trị của K cũng khác nhau. Theo số liệu thống kê cho thấy: K < 4/3 ở
những khu vực lạnh khô, khi này xuất hiện hiện tượng thiểu khúc xạ. Khi K <
4/3 trái đất coi như được nhô cao gây cản trở tín hiệu đến điểm thu.
K > 4/3 ở những vùng khí hậu nóng ẩm, trường hợp này gọi là siêu khúc
xạ, đặc biệt khi dM/dh tiến gần đến 0, dN/dh gần đến - 157 đơn vị N/km thì
các tia hầu như song song bề mặt trái đất, năng lượng có thể truyền đi xa.
Trong thiết kế tuyến vô tuyến tiếp sức thường chọn K trong khoảng [1,1 -
1,6] tuỳ thuộc vào điều kiện địa lý.
Trong những điều kiện cá biệt giá trị k có thể nhỏ hơn 1 hoặc k → vô cùng,
tuy nhiên điều kiện này ít khi xẩy ra, nếu có thì thời gian xuất hiện không
đáng kể.
6
19
6
20
.
Không khí loãng
Không khí loãng
Không khí loãng

12/20/1421
3. Ảnh hưởng của địa hình
o
Sự phản xạ của mặt đất
o
Các miền fresnel
o
Hiện tượng nhiễu xạ và suy hao
12/20/1422
SỰ PHẢN XẠ CỦA MẶT ĐẤT
SỰ PHẢN XẠ CỦA MẶT ĐẤT
Tín hiệu thường
Tín hiệu phản xạ
23
Miền fresnel
Miền fresnel
•
Hiện tượng phản xạ hoặc suy hao sẽ xảy ra trong miền fresnel khoảng
cách.
12/20/1424
ThS.V
oõ
Tröôø
ng Sôn
Tín hiệu thường
Tín hiệu phản xạ
12/20/1425
Miền fresnel khoảng cách
Miền fresnel khoảng cách
.

Tín hiệu thường
Tín hiệu phản xạ