Xây dựng tuyến thông tin dựa vào phản xạ tầng điện ly

LOGO
Viện Điện Tử-Viễn Thông
Xây dựng tuyến thông
tin dựa vào phản xạ
tầng điện ly
Nhóm 3
LOGO
Viện Điện Tử- Viễn Thông
Thành viên
Lê Cao Hoàng
1
Nguyễn Xuân Hiếu
2
Nguyễn Anh Đức
3
Nguyễn Mạnh Hoàng
4
Vi n Đi n T - Vi n ệ ệ ử ễ
Thông
N i dung chínhộ
Mở đầu
I
Lý thuyết truyền sóng dựa vào tầng điện ly
II
Xây dựng bài toán thực tế
III
LOGO
Viện Điện Tử- Viễn Thông
I. Mở đầu
1
2

3
4
o
Tầng điện ly là lớp bên trên của khí quyển ở độ cao
60-600km và được chia thành
4 lớp D, E ,F1 và F2
o
Mật độ điện tích N (102-106)
điện tích/1cm3
LOGO
Viện Điện Tử- Viễn Thông
II. Lý thuyết truyền sóng dựa
vào tầng điện ly
1
2
3
4
1. Truyền sóng vào tầng điện ly và góc tới giới hạn:
-
Phản xạ là hiện tượng sóng khi lan truyền đến bề mặt tiếp
xúc của 2 môi trường bị đổi hướng lan
truyền và quay trở lại
môi trường mà nó đã tới
- Góc tới tới hạn:
th = 2

LOGO
Viện Điện Tử- Viễn Thông
II. Lý thuyết truyền sóng dựa
vào tầng điện ly

1
2
3
4
2. Các ảnh hưởng của tầng ion tới truyền sóng:
a. Hiện tượng hồi âm
o
Là hiện tượng khi sóng đi hết 1 vòng nhờ hiện tượng ống dẫn sóng và tình
cờ rơi tại điểm thu
o
Điều này tạo ra độ trễ?
Pearth=40000 km
τ=40x103/3x105=0.13s.
Ta thấy trễ nhỏ hơn cả trễ trong thông tin vệ tinh(~0.3s)
LOGO
Viện Điện Tử- Viễn Thông
II. Lý thuyết truyền sóng dựa
vào tầng điện ly
1
2
3
4
2. Các ảnh hưởng của tầng ion tới truyền sóng:
b. Hiện tượng nội phản xạ
Tia sóng khúc xạ 1 vài lần ,đi sâu vào
bên trong từ lớp phản xạ này tới lớp
phản xạ khác sau đó mới phản xạ xuống
(phụ thuộc vào góc tới và mật độ điện tích)
LOGO
Viện Điện Tử- Viễn Thông

II. Lý thuyết truyền sóng dựa
vào tầng điện ly
1
2
3
4
2. Các ảnh hưởng của tầng ion tới truyền sóng:
c. Cự li thông tin ngắn nhất
Là khoảng cách (Rth) ứng với đường
truyền có góc tới = th
Ví dụ
Công thức tính:
Với : 110km là độ cao của lớp E
thuộc tầng điện ly

LOGO
Viện Điện Tử- Viễn Thông
II. Lý thuyết truyền sóng dựa
vào tầng điện ly
1
2
3
4
2. Các ảnh hưởng của tầng ion tới truyền sóng:
d. Hiện tượng vùng im lặng không thu được tín hiệu
Rth là cự ly thông tin ngắn nhất
có thể ứng với góc th .
Rmax là phạm vi lớn nhất của
truyền sóng mặt.

LOGO
Viện Điện Tử- Viễn Thông
II. Lý thuyết truyền sóng dựa
vào tầng điện ly
1
2
3
4
2. Các ảnh hưởng của tầng ion tới truyền sóng:
e. Các ảnh hưởng khác đến truyền sóng
o
Suy hao do mưa: Dựa vào thực tế.
o
Fading:
Trường tại điểm thu biến động ,
không đều
o
Suy hao khoảng cách:
α= 20log

LOGO
Phần tiếp theo: Thiết kế bài toán thực tế
Viện Điện Tử- Viễn Thông
LOGO
Viện Điện Tử- Viễn Thông
III. Thiết kế thực tế
1
2
3
4

1. Bài toán:
Xây dựng một tuyến thông tin truyền sóng nhờ phản xạ tầng điện ly để sử dụng cho mục
đích phát sóng từ Sơn Tây (cách Hà nội 42km) tới nội thành Hà Nội.
Yêu cầu:

Phủ sóng toàn bộ khu vực nội thành Hà nội với đường kính khu vực vào
khoảng 30km

Chọn được thiết bị phát sóng phù hợp để truyền sóng có hiệu quả tốt và giá
cả phù hợp.

Đưa ra phương án để khắc phục các vấn đề có thể xảy ra ngoài dự tính lý
thuyết.
LOGO
Viện Điện Tử- Viễn Thông
III. Thiết kế thực tế
1
2
4
2. Cơ sở lý thuyết
i. Ảnh hưởng của độ cong của mặt đất tới bài toán thực tế
Mô hình bài toán:
⇒
ảnh hưởng này tới quá
trình truyền sóng trong
bài toán thực tế ??
LOGO
Viện Điện Tử- Viễn Thông
III. Thiết kế thực tế
1

2
3
4
ii. Miền im lặng
Sử dụng 2 hay nhiều trạm phát
cùng với một tần số như vậy để
giải quyết vấn đề fading-suy giảm
tín hiệu tại điểm thu
và miền im lặng
LOGO
Viện Điện Tử- Viễn Thông
III. Thiết kế thực tế
1
2
3
4
iii. Công suất và vấn đề suy hao trong quá trình truyền sóng:

Chọn thiết bị phát sóng có công suất và tần số làm việc cho bài toán thiết kế:
Ở đây máy thu là điện thoại di động, đài cát-xét có hệ số tăng ích nhỏ hơn so với
máy phát.

Suy hao trong truyền sóng:
Suy hao do mưa
Suy hao do cự li đường truyền
Fading
<Tiếp theo> Tính toán trong thực tế
LOGO
Viện Điện Tử- Viễn Thông
III. Thiết kế thực tế

1
2
3
4
3. Thiết kế:
Máy phát sử dụng là Transceiver SDR-2000
với các thông số kĩ thuật như sau:

Dải tần làm việc: 4 MHz - 20 MHz (75m => 15m)

Hệ số tăng ích: =G

Công suất máy phát là 7.5W

Độ nhạy của các máy thu khoảng: -24dBm ÷ -56dBm

LOGO
Viện Điện Tử- Viễn Thông
III. Thiết kế thực tế
1
2
3
4
a. Mặt đất phẳng
•
Lớp phản xạ: E (khoảng
cách đến mặt đất: 110km)
•
Ne = 2*105 điện tử/cm3
•

Khoảng cách từ anten đến
điểm thu: 42km
LOGO
Viện Điện Tử- Viễn Thông
III. Thiết kế thực tế
1
2
3
4
•
sinθ0 = =

f = = 4.08 MHz
•
θ0 = 10.3o => Góc bắn: 79.7°

LOGO
Viện Điện Tử- Viễn Thông
III. Thiết kế thực tế
1
2
3
4
b. Ảnh hưởng của mặt đất cong tới quá trình truyền sóng

41.9999km
0.37°
LOGO
Viện Điện Tử- Viễn Thông
III. Thiết kế thực tế

1
2
3
4
c. Bài toán về công suất và ảnh hưởng của suy hao:
Công thức để xác định sự hợp lý của việc chọn máy phát sóng
và khảo sát thực tế:


LOGO
Viện Điện Tử- Viễn Thông
III. Thiết kế thực tế
1
2
3
4
c. Bài toán về công suất và ảnh hưởng của suy hao:
Phân tích thông số:

Hệ sống tăng ích cúa các máy thu(điện thoại di động, đài cát-
xét) trong khoảng 5-10dB => Giá trị trung bình là 7.5dB

Suy hao do mưa , ta có thể lấy trung bình là 5dBm

Suy hao do khoảng cách (42km) vào khoảng: 84dB )

Suy hao do hiện tượng fading là 20dB

LOGO
Viện Điện Tử- Viễn Thông

III. Thiết kế thực tế
1
2
3
4
c. Bài toán về công suất và ảnh hưởng của suy hao:
Phân tích thông số:
=38dBm
==G
= 84dB (ứng với tần số 4.08Mhz)
= 7.5dB
=20dB
dB

LOGO
Viện Điện Tử- Viễn Thông
III. Thiết kế thực tế
1
2
3
4
c. Bài toán về công suất và ảnh hưởng của suy hao:
Kết quả:
= 38dBm + G[dB] - 84dB + 7.5dB = - 38.5 + G[dB] dBM
- 38.5 + G[dB] - 20dB - 5dB= -63.5+G [dBm]

LOGO
Viện Điện Tử- Viễn Thông
III. Thiết kế thực tế
1

2
3
4
c. Bài toán về công suất và ảnh hưởng của suy hao:
Điều kiện: - 56dBm<<<- 24dBm
- 56dBm < - 63.5+G[dB] < - 38.5+G[dB] < - 24 dBm
⇒
7.5dB < G[dB] < 14.5dB
Lấy G = 11dB . Ta có:
- 56dBm <=- 52.5dBm <=- 27.5dBm < -24dBm
=> Thiết bị thu hoạt động tốt.

LOGO
Viện Điện Tử- Viễn Thông
1
2
3
4
Tổng kết:
Xây dựng một tuyến thông tin truyền sóng nhờ phản xạ tầng điện ly để sử dụng
cho mục đích phát một bản tin truyền thanh từ Sơn Tây (cách Hà nội 42km) tới
khu vực nội thành Hà Nội.
Kết quả:
Phủ sóng toàn bộ khu vực nội thành Hà nội với đường kính khu vực vào
khoảng 30km
Chọn được thiết bị phát sóng Máy phát sử dụng là Transceiver SDR-2000 phù
hợp để truyền sóng có hiệu quả tốt
Đưa ra phương án để khắc phục vấn đề fading, và miền im lặng