Nghiên cứu và thiết kế hệ thống thông tin liên lạc sóng ngắn HF

NGUYỄN ANH TẤN

BỘ GIÁO
ĐÀO TẠO
LỜIDỤC
MỞ VÀ
ĐẦU
VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI
Thông tin vô tuyến điện sóng ngắn có một vai trò quan trọng trong hệ
thống thông tin liên lạc. Nó phục vụ tốt cho mọi đối tượng, trên tất cả các lĩnh
vực chính trị, kinh tế, văn hoá xã hội, quốc phòng-an ninh. Ngày nay, nền khoa
học kỹ thuật và công nghệ phát triển mạnh mẽ, hệ thống thông tin liên lạc trên
thế giới cũng như ở Việt Nam đang phát triển không ngừng. Các nhà sản xuất đã
lần lượt cho ra đời các thiết bị thông tin mới, được áp dụng khoa học công nghệ
tiên tiến có những tính năng và độ tin cậy cao.

KỸ THUẬT VIỄN THÔNG

Xuất phát từ nhu cầu về một mạng viễn thông như vậy, ngoài thông tin vệ
tinh, hầu hết các quốc gia trên thế giới đã sử dụng phương thức liên lạc vô tuyến
điện sóng ngắn làm đường truyền dự phòng nóng, sẵn sàng hỗ trợ các đường
truyền chính bị cô lập khi có tình huống đặc biệt xảy ra. Với điều kiện và hoàn
cảnh đã trình bày như trên, nhằm đảm bảo công tác thông tin liên lạc thông suốt
trong mọi tình huống, yêu cầu cần phải có đề tài nghiên cứu xây dựng phương án
thông tin liên lạc sóng ngắn để đáp ứng yêu cầu về thông tin phục vụ lãnh đạo
chỉ huy các cấp khi có tình huống đặc biệt xảy ra. Là một cán bộ làm công tác
khoa học kỹ thuật, sau quá trình học tập, rèn luyện dưới sự dìu dắt của các thầy,
cô trong Khoa sau Đại học, tác giả thấy mình cần phải có trách nhiệm đi sâu tìm
hiểu và nghiên cứu khai thác để có thể nắm bắt và từng bước làm chủ được hệ
thống thông tin này. Xuất phát từ mục đích nêu trên, trong quá trình học tập,
chọn đề tài làm Luận văn, tác giả đã đăng ký chọn đề tài làm Luận văn: “Nghiên

cứu và thiết kế hệ thống thông tin liên lạc sóng ngắn HF”. Nội dung nghiên
CHUYÊN
THUẬT VIỄN THÔNG
tác giả xin đượcNGÀNH:
báo cáo theo baKỸ
chương:
cứu,

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Chương I: Tổng quan về thông tin liên lạc sóng ngắn.
Chương II: Truyền sóng và ứng dụng kỹ thuật mới trong hệ thống
thông tin liên lạc sóng ngắn.
Chương III: Thiết kế hệ thống thông tin liên lạc sóng ngắn HF.

NGHIÊN
CỨU VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG
Do thời gian và khả năng nghiên cứu còn hạn chế, tài liệu kỹ thuật kèm
SÓNG
ít có LIÊN
điều kiệnLẠC
khai thác
trực tiếpNGẮN
trên máy, HF
nên bản Luận văn
theo máy hạn chế,TIN
này không tránh khỏi những điểm khiếm khuyết. Rất mong nhận được những ý
kiến chỉ dẫn thầy giáo với bản Luận văn này.

2014 - 2016

Nhân đây, tác giả xin được bày tỏ lòng chân thành cảm ơn các Giáo viên
Khoa Sau Đại học - Viện Đại học Mở Hà Nội đã giảng dạy, bổ sung kiến thức và
giúp đỡ em trong quá trình học
tập, rèn luyện
để nâng
NGUYỄN
ANH
TẤNcao khả năng nghiên cứu,
trình độ hiểu biết về lĩnh vực Điện tử - Viễn thông; Cục Thông tin liên lạc - Tổng
cục Kỹ thuật - Bộ Công an; Công ty TNHH R&S Vietnam (Rohde & Schwarz)
đã tạo điều kiện, giúp đỡ tác giả nghiên cứu tài liệu kỹ thuật của hệ thống thông
tin liên lạc sóng ngắn để hoàn thành Luận văn này. Đặc biệt, xin được cảm ơn
thầy PGS.TS. Phạm Ngọc Nam, Viện Điện tử - Viễn thông, trường Đại học Bách
khoa Hà Nội đã giúp đỡ, hướng dẫn tác giả hoàn thành Luận văn này.

HÀ NỘI - 2016
1


BỘ
BỘ GIÁO
GIÁO DỤC
DỤC VÀ
VÀ ĐÀO
ĐÀO TẠO
TẠO
VIỆN
VIỆN ĐẠI
ĐẠI HỌC

HỌC MỞ
MỞ HÀ
HÀ NỘI
NỘI

LUẬN VĂN THẠC SỸ
LUẬN VĂN THẠC SỸ

NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG
LIÊN LẠC
NGẮN
HF THÔNG
CHUYÊNTIN
NGÀNH:
KỸSÓNG
THUẬT
VIỄN
NGUYỄN ANH TẤN

NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG
CHUYÊN
NGÀNH:
KỸ
THUẬTNGẮN
VIỄN THÔNG
TIN LIÊN
LẠC
SÓNG
HF
MÃ SỐ: 60520208

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS PHẠM NGỌC NAM

NGUYỄN ANH TẤN

HÀ NỘI - 2016
HÀ NỘI - 2016
2


LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan: Bản Luận văn tốt nghiệp này là dựa trên cơ sở nghiên
cứu lý thuyết, những kiến thức đã thu thập được qua quá trình học tập, công tác
thực tiễn tại Cục Tham mưu An ninh-Tổng cục An ninh, Cục Thông tin liên lạcTổng cục Kỹ thuật-Bộ Công an; Công ty TNHH R&S Vietnam (Rohde & Schwarz)
đã tạo điều kiện, giúp đỡ tác giả nghiên cứu tài liệu kỹ thuật của hệ thống thông tin
liên lạc sóng ngắn để hoàn thành Luận văn này. Đặc biệt, xin được cảm ơn Thầy
PGS.TS. Phạm Ngọc Nam, Viện Điện tử - Viễn Thông, trường Đại học Bách khoa
Hà Nội đã giúp đỡ, hướng dẫn tác giả hoàn thành Luận văn này.
Tác giả xin chân thành cảm ơn!
Tác giả Luận văn

Nguyễn Anh Tấn

3


LỜI CẢM ƠN
Trước hết, tác giả xin chân thành cảm ơn đến các giáo viên Khoa Sau Đại
học - Viện Đại học Mở Hà Nội và Đại học Bách khoa Hà Nội đã giảng dạy, truyền
đạt những kiến thức quý báu cho tác giả trong suốt thời gian học tập và rèn luyện tại
trường. Tác giả xin cảm ơn thầy PGS.TS. Phạm Ngọc Nam, người đã nhiệt tình

hướng dẫn thực hiện khóa luận tốt nghiệp này.
Tác giả xin chân thành cảm ơn lãnh đạo đơn vị và các đồng chí trong Cục
Tham mưu An ninh nhân dân - Tổng cục An ninh và Cục Thông tin liên lạc - Tổng
cục Kỹ thuật - Bộ Công an và Công ty TNHH R&S Vietnam (Rohde & Schwarz) đã
tạo điều kiện, giúp đỡ tác giả nghiên cứu tài liệu kỹ thuật của hệ thống thông tin liên
lạc sóng ngắn để hoàn thành Luận văn này.
Với vốn kiến thức hạn hẹp và đầu tư thời gian cho nghiên cứu Luận văn còn
hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất mong nhận được những ý
kiến đóng góp, phê bình của các giáo viên Khoa Sau Đại học - Viện Đại học Mở Hà
Nội và Đại học Bách khoa Hà Nội. Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, những kiến
thức đã thu thập được qua quá trình học tập, thực tiễn tác nghiệp sẽ góp phần bổ
sung kiến thức về nghiên cứu và ứng dụng để hoàn thành tốt công việc được giao.
Tác giả xin chân thành cảm ơn!

4


MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 1
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN LIÊN LẠC SÓNG NGẮN ............ 8
1.1. Giới thiệu tổng quan về thông tin sóng ngắn ............................................. 8
1.1.1. Sóng vô tuyến điện và truyền sóng ........................................................... 8
1.1.2. Sự truyền sóng vô tuyến ......................................................................... 13
1.1.3. Một số khái niệm cơ bản về sóng vô tuyến ............................................. 14
1.1.4. Các tính chất quang học của sóng vô tuyến ........................................... 16
1.2. Các phương thức truyền lan sóng điện từ ................................................ 19
1.2.1. Sự truyền lan sóng đất ........................................................................... 20
1.2.2. Sự truyền lan sóng không gian .............................................................. 20
1.2.3. Sự truyền lan sóng trời .......................................................................... 22
1.2.4. Sóng tầng điện ly ................................................................................... 23

1.2.5. Sóng vũ trụ ............................................................................................ 24
1.3. Truyền sóng trong dải sóng ngắn ............................................................. 24
1.4. Anten thu, phát sóng vô tuyến .................................................................. 25
1.5. Kết luận ...................................................................................................... 26
Chương 2: TRUYỀN SÓNG VÀ ỨNG DỤNG KỸ THUẬT MỚI TRONG
HỆ THỐNG THÔNG TIN LIÊN LẠC SÓNG NGẮN ...................................... 27
2.1. Truyền sóng trong tầng điện ly ................................................................. 27
2.1.1. Cấu tạo tầng điện ly .............................................................................. 27
2.1.2. Các nguyên nhân và đặc điểm của các lớp trong tầng điện ly................ 31
2.1.3. Đặc điểm và phương thức truyền sóng tầng điện ly ............................... 35
2.2. Truyền sóng trong thông tin sóng ngắn .................................................... 39
2.2.1. Đặc điểm cơ bản của truyền lan sóng ngắn ........................................... 39
2.2.2. Tính toán đường truyền thông tin sóng ngắn ......................................... 46
2.2.3. Sự truyền sóng điện ly của sóng ngắn .................................................... 49
2.3. Kỹ thuật trải phổ nhảy tần trong thông tin sóng ngắn ............................ 53
2.3.1. Các ưu điểm của hệ thống thông tin trải phổ ......................................... 54
2.3.2. Hệ thống trải phổ nhảy tần (FH: Frequency Hopping) .......................... 56
2.3.3. Hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp DS ..................................................... 57

5


2.4. Thiết lập đường truyền tự động trong thông tin sóng ngắn .................... 59
2.4.1. Mục đích chọn tự động thiết lập đường truyền ...................................... 59
2.4.2. Tiêu chuẩn FED-STD-1045 .................................................................. 60
2.5. Kết luận ..................................................................................................... 62
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG TIN LIÊN LẠC SÓNG
NGẮN HF ............................................................................................................ 63
3.1. Tổng quan mạng thông tin liên lạc sóng ngắn ......................................... 63
3.1.1. Mô hình tổ chức hệ thống thông tin liên lạc sóng ngắn ......................... 66

3.1.2. Trung tâm liên lạc Hà Nội……………………………………………………66
3.1.3. Trung tâm liên lạc Tp. HCM và Tây Nguyên, Tây Bắc, Tây Nam Bộ…66
3.2. Thiết kế hệ thống thông tin thu phát sóng ngắn cố định, cơ dộng .......... 66
3.2.1. Thiết kế hệ thống thông tin thu phát sóng ngắn cố định ......................... 66
3.2.2. Thiết kế hệ thống thông tin thu phát sóng ngắn cơ động ........................ 67
3.2.3. Về địa điểm, thiết bị, nhân lực............................................................... 68
3.3. Giới thiệu bộ thu phát thông tin liên lạc sóng ngắn XK2100L................ 68
3.3.1. Chỉ tiêu kỹ thuật chung cho máy thu và máy phát.................................. 70
3.3.2. Chỉ tiêu máy phát .................................................................................. 71
3.3.3. Chỉ tiêu máy thu .................................................................................... 72
3.4. Sơ đồ khối chức năng ............................................................................... 73
3.4.1. Những nét đặc trưng cơ bản của máy XK2100L .................................... 73
3.4.2. Chức năng các module của máy XK2100L ............................................ 75
3.4.3. An ten sóng ngắn dải rộng HX002H1.................................................... 71
3.5. Phần mềm điều khiển và quản lý hệ thống PostMan II
3.5.1. Các môi trường phát ............................................................................. 80
3.5.2. Các đường truyền ................................................................................. 80
3.5.3. Cấu trúc hệ thống ................................................................................. 80
3.5.4. Các chuẩn protocol truyền .................................................................... 81
3.5.5. Điều khiển phát ..................................................................................... 81
3.5.6. Mã hoá.................................................................................................. 81
3.5.7. Hệ thống quản lý tần số ........................................................................ 81
3.5.8. Các dịch vụ cơ bản ................................................................................ 82
3.5.9. Chế độ ALE trong máy XK2100L .......................................................... 83

6


3.5.10. Hoạt động của ALE ............................................................................. 84
3.6. Mạng thông tin liên lạc sóng ngắn đa điểm .............................................. 86

3.7. Khả năng nâng cấp mở rộng của hệ thống ............................................... 87
3.8. Giới thiệu về công tác bảo mật thông tin liên lạc sóng ngắn ................... 91
3.8.1. Bảo mật nguồn tin ................................................................................. 91
3.8.2. Bảo mật đường truyền ........................................................................... 91
3.8.3. Công nghệ nhảy tần của SECOM .......................................................... 91
3.9. Kết luận...................................................................................................... 92
KẾT LUẬN LUẬN VĂN..................................................................................... 93
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 948
1. Tài liệu tham khảo Tiếng Việt......................................................................... 94
2. Tài liệu tham khảo Tiếng Anh ...................................................................... 948

7


Chương 1. TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN LIÊN LẠC
SÓNG NGẮN
Giới thiệu khái quát về một số khái niệm cơ bản sóng vô tuyến, phương thức
truyền lan của sóng vô tuyến và thông tin liên lạc sóng ngắn. [Chương 1. Phân giải
tần số vô tuyến và đặc tính kênh vô tuyến, Giáo trình Kỹ thuật thông tin vô tuyến].
1.1. Giới thiệu tổng quan về thông tin sóng ngắn
HF (High Frequency) là phổ tần số vô tuyến nằm trong dải từ 1.6 đến 30MHz.
Phương pháp truyền sóng sóng ngắn HF kết hợp với tầng điện ly đem lại cho chúng
ta một phương thức thông tin chuyên dụng với các cự ly từ ngắn, trung bình và xa mà
không cần đến các thiết bị trạm lặp như trong các hệ thống thông tin vô tuyến điện
sóng cự ly ngắn VHF hoặc UHF hay phải có hạ tầng như mạng điện thoại, di động,
vệ tinh. Ngoài ra, trong rất nhiều trường hợp chúng ta chỉ có thể sử dụng được hệ
thống thông tin HF/SSB để truyền đến các vị trí xa một cách nhanh chóng.
1.1.1. Sóng vô tuyến điện và truyền sóng
1.1.1.1. Sóng vô tuyến
Sóng vô tuyến điện là sóng điện từ truyền lan trong không gian và mang tin

tức. Sóng vô tuyến điện có tần số nằm trong khoảng 3.103 ÷ 1016 Hz, sóng vô tuyến
được chia thành các băng tần có tên và kí hiệu như Bảng 1.1.
Bảng 1.1: Bảng phân băng tần số vô tuyến theo CCIR
Tên băng tần

Tên viết tắt

Phạm vi tần số

ULF

30→ 300Hz

Tần số cực thấp

ELF

300Hz →3KHz

Tần số rất thấp

VLF

3KHz →30KHz

LF

30 →300KHz

Tần số cực kỳ

thấp

Tần số thấp

8

Lĩnh vực sử dụng
Vật lý

Thông tin dưới nước và trong lòng
đất
Vô tuyến đạo hàng thông tin di động
trên biển
Vô tuyến đạo hàng thông tin di động


trên không
Tần số trung bình

MF

Tần số cao

HF

Tần số rất cao

VHF

Tần số cực cao

UHF

Tần số siêu cao

SHF

Tần số vô cùng
cao

300→

Phát thanh, thông tin hàng hải, vô

3000KHz

tuyến đạo hàng

3MHz→

Phát thanh sóng ngắn, thông tin di

30MHz

động các loại, thông tin quốc tế

30 →300MHz

Truyền hình và phát thanh sóng FM

300

Truyền hình các loại thông tin di

→3000MHz
3→ 30GHz

động, các loại thông tin cố định
Thông tin vệ tinh ra đa, viễn thông
công cộng, vô tuyến thiên văn
Vô tuyến thiên văn, ra đa sóng

EHF

30 →300GHz

milimet, thông tin vệ tinh nghiên cứu
và thí nghiệm

Dưới milimet

Sub milimet

300

Nghiên cứu và thí nghiệm

→3000GHz

Sóng điện từ hiện nay được sử dụng rất rộng rãi trong thông tin vô tuyến

như: truyền thanh và truyền hình, cũng như trong một số lĩnh vực khác như vô
tuyến định vị (ra đa), thiên văn vô tuyến, điều khiển bằng vô tuyến... Sóng điện từ
được đặc trưng bằng tần số hoặc bước sóng.
Nghiên cứu truyền sóng vô tuyến điện tức là tính cường độ trường tại một
điểm nào đấy khi biết được công suất của máy phát, tần số công tác, cự li và độ cao
của anten, thiết lập được một tuyến thông tin vô tuyến điện khi đã có cự li và tần số
công tác.
Sóng vô tuyến điện khi truyền lan trong không gian ở các đoạn tần số khác
nhau truyền theo các phương thức khác nhau, có nghĩa là đường đi khác nhau dẫn
đến trường dẫn điện đến điểm khảo sát khác nhau.
Các sóng vô tuyến điện (VTĐ) dùng trong kỹ thuật thông tin, tia hồng ngoại
mà chúng ta cảm nhận được hiệu ứng nhiệt trên da hoặc ánh sáng thấy được từ màu

9


tím đến màu đỏ, hay tia tử ngoại, tia X, tia Gama phát từ các chất phóng xạ…đều là
những sóng có tần số khác nhau của bức xạ từ. Bức xạ điện từ còn gọi là sóng điện
từ, nó có thể chuyển đổi lẫn nhau trong không gian truyền dẫn từ dạng điện trường
sang dạng từ trường và ngược lại.
Sóng điện từ lan truyền trong không gian với vận tốc 3.108 m/s.
Nếu gọi c là vận tốc truyền sóng
f là tần số (Hz)
λ là bước sóng của bức xạ
Ta có : f = c / λ
Trong kỹ thuật thông tin vô tuyến điện có bước sóng λ tính bằng mét (m) hay
centimet (cm).
1.1.1.2. Phân dải sóng vô tuyến điện
Trong các tài liệu khác nhau thì phân dải sóng vô tuyến điện khác nhau.
Theo phân loại trước đây, những sóng điện từ nằm trong dải tần số có giới hạn dưới

là f = 103 Hz (tương ứng với bước sóng λ = 300 Km) và giới hạn trên f = 1012 Hz
(tương ứng với bước sóng λ = 0,3 mm) đều gọi là sóng vô tuyến hay sóng radio.
Nhưng trong nghiên cứu thông tin vô tuyến thì nên phân theo phương thức truyền
lan của sóng. Có các dải sóng chính :
- Các tần số rất thấp (VLF - Very Low Frequencies). Có giá trị nằm trong
phạm vi 3 - 30 kHz, chứa phần trên của dải nghe được của tiếng nói. Dùng cho các
hệ thống an ninh, quân sự và chuyên dụng của chính phủ như là thông tin dưới nước
(giữa các tàu ngầm). Dải sóng cực dài λ > 10km (f < 30 KHz)
- Các tần số trung bình (MF - Medium Frequencies). Có giá trị nằm trong
phạm vi 300 kHz - 3 MHz (thường gọi là sóng trung), chủ yếu dùng cho phát thanh
thương mại sóng trung (535 đến 1605 kHz). Ngoài ra cũng sử dụng cho dẫn đường
hàng hải và hàng không. Dải sóng trung 1km> λ > 100m ( 300 KHz < f < 3 MHz).
- Các tần số cao (HF - High Frequencies). Có giá trị nằm trong phạm vi 3 30 MHz (thường gọi là sóng ngắn). Phần lớn các thông tin vô tuyến 2 chiều (two-

10


way) sử dụng dải này với mục đích thông tin ở cự ly xa xuyên lục địa, liên lạc hàng
hải, hàng không, nghiệp dư, phát thanh quảng bá...v.v. Dải sóng ngắn 100m > λ >
10m ( 3MHz < f < 30 MHz).
- Các tần số rất cao (VHF - Very High Frequencies). Có giá trị nằm trong
phạm vi 30 - 300 MHz (còn gọi là sóng mét), thường dùng cho vô tuyến di động,
thông tin hàng hải và hàng không, phát thanh FM thương mại (88 đến 108 MHz),
truyền hình thương mại (kênh 2 đến 12 với tần số từ 54 MHz đến 216 MHz).
- Các tần số cực cao (UHF - UltraHigh Frequencies). Có giá trị nằm trong
phạm vi 300 MHz - 3 GHz (còn gọi là sóng đề xi mét), dùng cho các kênh truyền
hình thương mại 14-83, các dịch vụ thông tin di động mặt đất, các hệ thống điện thoại
tế bào, một số hệ thống rada và dẫn đường, các hệ thống vi ba và thông tin vệ tinh.
- Các tần số siêu cao (SHF - SuperHigh Frequencies). Có giá trị nằm trong
phạm vi 3 - 30 GHz, chủ yếu dùng cho vi ba và thông tin vệ tinh.

- Các tần số cực kì cao (EHF - Extremely High Frequencies). Có giá trị nằm
trong phạm vi 30 - 300 GHz, ít sử dụng cho thông tin vô tuyến. Dải sóng cực ngắn
10m > λ > 1mm ( 30MHz < f < 300 GHz).
- Các tần số hồng ngoại. Có giá trị nằm trong phạm vi 0,3 THz - 300 THz,
nói chung không gọi là sóng vô tuyến. Sử dụng trong hệ thống dẫn đường tìm nhiệt,
chụp ảnh điện tử và thiên văn học.
- Các ánh sáng nhìn thấy. Có giá trị nằm trong phạm vi 0,3 PHz - 3 PHz,
dùng trong hệ thống sợi quang.
- Các tia cực tím, tia X, tia gamma và tia vũ trụ. Rất ít sử dụng cho thông tin.
- Các tần số cực kì thấp (ELF - Extremely Low Frequencies). Có giá trị nằm
trong phạm vi 30 - 300 Hz, chứa cả tần số điện mạng AC và các tín hiệu đo lường
từ xa tần thấp. Dải sóng dài 10km >λ > 1km ( 30KHz - Các tần số thấp (LF - Low Frequencies). Có giá trị nằm trong phạm vi 30 300 kHz , bước sóng 10km >λ > 1km (thường gọi là sóng dài), chủ yếu dùng cho
dẫn đường hàng hải và hàng không.

11


- Dải sóng cực dài và dải sóng dài: mặt đất gần với môi trường điện dẫn nên
sóng truyền lan chủ yếu là sóng bề mặt - sóng đất. λ lớn nên có khả năng nhiễu xạ
qua các chướng ngại vật lớn →người ta sử dụng trong thông tin hàng không và
hàng hải (ít sử dụng).
- Dải sóng trung: truyền lan được cả sóng bề mặt và cả sóng tầng điện li
(sóng trời). Đặc điểm sóng tầng điện li chỉ truyền lan được vào ban đêm, ban ngày
tầng điện li hấp thụ. Sóng trung hiện nay chỉ khai thác ở phát AM quảng bá.
- Dải sóng ngắn: mặt đất là môi trường bán dẫn điện nên hệ số suy hao α =
σµω
lớn, truyền lan sóng bề mặt, đi được cự li gần nên truyền lan chủ yếu là
2

truyền sóng tầng điện li (sóng trời). Nhờ có truyền lan sóng tầng điện li nên có khả
năng truyền lan được xa khi công suất máy phát bé. Sóng ngắn được sử dụng nhiều
trong thông tin. Trong lĩnh vực viễn thông hiện nay thông tin sóng ngắn là hệ thống
thông tin dự phòng T3 của quốc gia (cáp quang - viba - sóng ngắn).
- Dải sóng cực ngắn : truyền lan trong tầm nhìn thẳng (anten phát và thu
nhìn thấy nhau). Ưu điểm : tín hiệu thu được ổn định, độ tin cậy cao, cự li thông tin
gần. Hầu hết các lĩnh vực thông tin đều nằm ở dải sóng cực ngắn (phát thanh FM,
truyền hình, hệ thống ra đa vi ba, di động….)
Việc sử dụng những sóng ngắn nằm ngoài dải tần số phân theo băng sóng
người ta gọi trực tiếp tên theo bước sóng hay tần số của nó.
Ví dụ : thiết bị làm việc ở dải sóng µm ; nm (10-6 →10-9)
Dải cực ngắn còn được gọi là dải siêu cao (viba).
Trong những năm gần đây, với sự phát triển mạnh của khoa học công nghệ,
đặc biệt là một số lĩnh vự công nghệ mới đã sử dụng những sóng điện từ có tần số
vượt quá giới hạn của dải tần đã nêu ở trên. Do đó khái niệm về giới hạn của dải tần
vô tuyến điện cũng cần được mở rộng hơn.
Ngày nay, sóng vô tuyến điện được coi là những sóng điện từ có giới hạn
dưới của dải tần số xuống tới 3.10-3 Hz (sóng miliHec), tương ứng với bước sóng
1011 m và gới hạn trên lên tới 1016 Hz, ứng với bước sóng 3.10-8 (sóng ánh sáng).

12


Mỗi băng sóng có đặc điểm truyền lan riêng. Tuy nhiên giữa hai băng sóng
gần nhau thì sự biến đổi đặc tính truyền lan của chúng thường là không rõ rệt.
Trong môi trường đồng nhất, sóng truyền lan với vận tốc không đổi.
1.1.2. Sự truyền sóng vô tuyến
Tần số sử dụng cho sóng điện từ như vai trò sóng mang trong thông tin vô
tuyến được gọi riêng là "tần số vô tuyến" (RF). Tần số này chiếm một dải rất rộng từ
VLF (tần số cực thấp) tới sóng milimet. Mặc dù không gian tự do hàm ý là chân

không, sự truyền sóng qua khí quyển trái đất vẫn thường được coi là truyền sóng
trong không gian tự do. Sự khác nhau chủ yếu là ở chỗ khí quyển trái đất gây nên các
tổn thất đối với tín hiệu, còn trong chân không thì không có tổn thất. Không thể lý
giải đầy đủ sóng vô tuyến theo lý thuyết, bởi vì nó không chỉ bị ảnh hưởng bởi tầng
đối lưu và tầng điện ly mà còn bởi các thiên thể, kể cả mặt trời. Do vậy, việc đánh giá
các trạng thái của các hành tinh của tầng đối lưu và điện ly và việc dự báo đường
truyền sóng vô tuyến cũng như khả năng liên lạc dựa trên nhiều dữ liệu trong quá khứ
là hết sức quan trọng.
Mỗi băng sóng có đặc điểm truyền lan riêng, nhưng giữa những sóng vô
tuyến điện truyền lan ở gần mặt đất theo hướng thẳng hoặc bị phản xạ từ mặt đất,
hoặc bị uốn đi theo độ cong của mặt đất do hiện tượng nhiễu xạ được gọi là sóng
đất. Sự truyền lan sóng đất có thể bao gồm tất cả các băng sóng, hai băng sóng gần
nhau sự biến đổi đặc tính truyền lan của chúng thường là không rõ rệt.
Trong môi trường đồng nhất, sóng sẽ truyền lan theo đường thẳng với vận
tốc không đổi. Khi sóng truyền lan gần mặt đất, sự có mặt của mặt đất là vật liệu
bán dẫn điện, một mặt gây phản xạ sóng từ mặt đất, làm biến dạng cấu trúc của
sóng và gây hấp thụ sóng trong đất, mặt khác do mặt đất có dạng hình cầu, sóng
truyền lan trên đó có hiện tượng nhiễu xạ.
Tầng đối lưu là tầng khí quyển thấp, trải từ mặt đất lên đến độ cao 10 - 15
km. Đó là môi trường không đồng nhất, bao gồm hai dạng gây ra sự uốn cong tia
sóng hoặc khuếch tán làm cho sóng đi xa hơn. Những sóng vô tuyến điện truyền đi
tới cự ly xa trên mặt đất do khuếch tán trong tầng đối lưu hoặc do tác dụng "ống dẫn

13


sóng" của tầng đối lưu được gọi là sóng tầng đối lưu. Chỉ có những sóng với bước
sóng ngắn hơn 10m mới có thể truyền đi theo dạng sóng này.
Tầng điện ly là miền khí quyển cao nằm từ độ cao khoảng 50km đến khoảng
400 km so với mặt đất. Ở độ cao này, mật độ không khí rất nhỏ và chất khí bị ion

hoá, tạo nên một số lớn điện tử tự do (khoảng 102 - 106 điện tử trong cm3). Đối với
sóng vô tuyến điện, tầng điện ly có thể xem là môi trường bán dẫn điện và sóng có
thể phản xạ từ đó. Tính toán và thực nghiệm cho biết tầng điện ly có thể được
những sóng có bước sóng dài hơn 10m. Những sóng vô tuyến điện truyền tới các cự
ly xa do sự phản xạ (một lần hoặc nhiều lần), hoặc do khuếch tán từ tầng điện ly
được gọi là sóng điện ly, sự truyền lan sóng điện ly có thể bao gồm sự truyền lan
của tất cả các băng tần vô tuyến.
1.1.3. Một số khái niệm cơ bản về sóng vô tuyến
1.1.3.1. Phân cực của sóng điện từ
Phân cực của sóng điện từ phẳng chính là sự định hướng của vectơ điện
trường so với bề mặt trái đất. Nếu phân cực giữ nguyên không thay đổi, ta có phân
cực tuyến tính. Phân cực ngang (điện trường di chuyển song song với bề mặt trái đất)
và phân cực đứng (điện trường chuyển động vuông góc với mặt đất) là hai dạng phân
cực tuyến tính. Nếu vectơ phân cực quay 3600 khi sóng đi qua một bước sóng và
cường độ trường như nhau tại tất cả các góc phân cực, ta có phâncực tròn. Khi cường
độ trường thay đổi theo phân cực, ta có phân cực elip.
1.1.3.2. Tia sóng và mặt sóng
Các sóng điện từ là không nhìn thấy, vì vậy chúng được phân tích gián tiếp
qua khái niệm tia sóng và mặt sóng. Tia sóng là đường đi dọc theo hướng truyền lan
của sóng điện từ trong không gian tự do. Mặt sóng là bề mặt có pha của sóng không
đổi, được tạo nên khi các điểm có cùng pha trên các tia lan truyền từ cùng nguồn
hợp lại với nhau (ABCD như Hình 1.1. Sóng phẳng). Nguồn điểm là một vị trí từ đó
các tia lan truyền như nhau về mọi hướng (nguồn đẳng hướng).

14


Hình 1.1. Sóng phẳng
1.1.3.3. Trở kháng đặc trưng của không gian tự do
Trở kháng đặc trưng của không gian tự do được tính :

(1.1)

Trong đó µ 0 là độ từ thẩm của không gian tự do, có giá trị bằng

1,26.10-6 H/m, ε0 là độ điện thẩm của không gian tự do, có giá trị bằng 8,85.10-12
F/m. Thay vào ta có công thức (1.1) thì Z s = 377 Ω.
1.1.3.4. Mặt sóng cầu và luật bình phương nghịch
Hình 1.2 là nguồn điểm bức xạ công suất với tốc độ không đổi đồng đều theo
mọi hướng (gọi là bộ bức xạ đẳng hướng). Bộ bức xạ đẳng hướng tạo ra mặt sóng cầu
với bán kính R. Mật độ công suất Pa tại điểm bất kì trên bề mặt sóng cầu là:

(1.2)
trong đó: P rad là tổng công suất bức xạ (W), Ra là khoảng cách từ điểm bất kì trên
bề mặt hình cầu đến nguồn. Suy ra cường độ điện trường:

(1.3)
Ta có nhận xét là mật độ công suất tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách đến

nguồn (Luật bình phương nghịch).

(1.4)

15


Hình 1.2. Mặt sóng cầu từ nguồn đẳng hướng
1.1.3.5. Suy hao và hấp thụ sóng
Không gian tự do là chân không vì thế không có tổn thất năng lượng khi sóng
truyền qua nó. Tuy nhiên, khi các sóng đi qua không gian tự do chúng bị trải ra, dẫn

đến giảm mật độ công suất. Hiện tượng này gọi là suy hao và xảy ra trong không gian
tự do cũng như trong khí quyển trái đất. Song khí quyển không phải là chân không
mà chứa các hạt có thể hấp thụ năng lượng điện từ. Loại giảm công suất này được gọi
là tổn hao hấp thụ. Hệ số tổn hao được tính:

(1.5)
Hấp thụ sóng do khí quyển tương tự với tổn thất công suất I2R. Khi đó, năng
lượng bị mất mãi mãi. Suy hao sóng do hấp thụ không phụ thuộc vào khoảng cách
từ nguồn bức xạ, mà vào tổng khoảng cách sóng đi qua.
1.1.4. Các tính chất quang học của sóng vô tuyến
Các tính chất quang học của sóng vô tuyến bao gồm khúc xạ, phản xạ, nhiễu
xạ và giao thoa.
1.1.4.1. Khúc xạ sóng (refraction)

16


Khúc xạ điện từ là sự thay đổi hướng của tia sóng khi nó đi chếch từ một
môi trường sang môi trường khác với tốc độ truyền khác nhau. Tốc độ truyền tỉ lệ
nghịch với mật độ của môi trường truyền. Vì vậy, khúc xạ xảy ra bất cứ khi nào
sóng đi từ một môi trường sang môi trường khác có mật độ khác (Hình 1.3).

Hình 1.3. Hiện tượng khúc xạ tại biên giới hai môi trường
Tia A đi vào môi trường hai trước tia B, do đó tia B lan nhanh hơn tia A
(khoảng cách B-B’ dài hơn A-A’). Vì thế, mặt sóng A’B’ bị nghiêng xuống dưới
(vềphía pháp tuyến). Góc θ1 là góc tới, góc θ2 là góc khúc xạ. Độ nghiêng của tia
phụ thuộc vào chiết suất /ncv = với v là tốc độ ánh sáng trong chất đã cho. Định
luật Snell giải thích phản ứng của sóng điện từ khi gặp đường biên hai chất khác

nhau như sau:

hay

(1.6)

ở đây: ε1, ε2 là hằng số điện môi của môi trường một và hai.
1.1.4.2. Phản xạ sóng (reflection)
Phản xạ điện từ xảy ra khi sóng tới va đập vào biên của hai môi trường và một
phần hoặc toàn bộ công suất tới không đi vào môi trường hai mà phản xạ lại. Vì sóng
phản xạ vẫn ở trong môi trường hai nên tốc độ của sóng tới và sóng phản xạ bằng nhau.
Do đó, góc phản xạ bằng góc tới (θi = θr) (Hình 1.4). Hệ số phản xạ được tính như sau:

17


(1.7)
trong đó Γ là hệ số phản xạ (không thứ nguyên), Ei = cường độ điện áp tới
(vôn), Er = cường độ điện áp phản xạ (vôn), θi = θr pha tới và pha phản xạ (độ).

Hình 1.4. Phản xạ sóng tại biên giới phẳng của hai môi trường

1.1.4.3. Nhiễu xạ sóng (diffraction)

Hình 1.5. Nhiễu xạ sóng điện từ
Nhiễu xạ sóng là sự phân bố lại năng lượng trong mặt sóng khi nó đi qua gần
mép của vật thể không trong suốt với kích thước so sánh được với bước sóng. Nhiễu
xạ là hiện tượng cho phép sóng vô tuyến đi vòng qua góc (Hình 1.5).

18

1.1.4.4. Sự giao thoa sóng (interference)
Xảy ra khi hai hoặc hơn các sóng điện từ kết hợp với nhau sao cho chất
lượng hệ thống bị giảm đi. Sự giao thoa sóng tuân theo nguyên lí xếp chồng tuyến
tính của các sóng điện từ và xảy ra bất cứ khi nào hai hoặc nhiều hơn các sóng đồng
thời chiếm cùng một điểm trong không gian (Hình 1.6).

Hình 1.6. Sự cộng tuyến tính hai sóng có pha khác nhau và sự giao thoa sóng
1.2. Các phương thức truyền lan sóng điện từ
Mỗi băng sóng có phương thức truyền lan riêng, nhưng giữa hai băng sóng gần
nhau sự biến đổi đặc tính truyền lan giữa chúng là không rõ rệt. Trong môi trường đồng
nhất, sóng sẽ truyền lan theo đường thẳng với vận tốc không đổi. Khi sóng truyền lan
gần mặt đất, sự có mặt của mặt đất bán dẫn điện, một mặt gây phản xạ sóng từ mặt đất,
làm biến dạng cấu trúc của sóng và gây ra hấp thụ sóng trong đất; mặt khác, do mặt đất
có dạng hình cầu, sóng truyền lan trên đó sẽ có hiện tượng nhiễu xạ.
Nhưng ta biết hiện tượng nhiễu xạ chỉ xảy ra rõ rệt đối với những trường hợp
khi kích thước của vật chướng ngại có thể so sánh được với bước sóng. Vì vậy, chỉ
những sóng dài hoặc cực dài có bước sóng hàng trăm hoặc hàng nghìn mét thì mới
thỏa mãn điều kiện nhiễu xạ quanh mặt đất và dễ dàng phát sinh hiện tượng này.
Tuy nhiên, cần chú ý rằng sự nhiễu xạ của sóng chỉ có thể xảy ra trên một
phần mặt cong của trái đất và cả trong những điều kiện thuận lợi nhất (bước sóng
dài nhất) sóng nhiễu xạ cũng không thể truyền lan vượt quá cự ly 300 - 400 km. Các
sóng bức xạ từ điểm phát có thể đến được các điểm thu theo những đường khác
nhau. Các sóng truyền lan dọc theo bề mặt quả đất gọi là sóng đất hay sóng bề mặt,
còn các sóng đi tới các lớp riêng biệt của tầng ion và phản xạ lại gọi là sóng điện ly
hay sóng trời và sóng không gian (gồm sóng trực tiếp và sóng phản xạ từ mặt đất)

19

(Hình 1.7). [Chương 1. Những vấn đề chung về truyền sóng vô tuyến điện, Bộ môn
Cơ sở KTVT Khoa Vô tuyến điện tử, Học viện kỹ thuật quân sự].

Hình 1.7. Các phương thức truyền sóng
1.2.1. Sự truyền lan sóng đất
Sóng đất là sóng truyền lan dọc theo bề mặt trái đất, do đó còn được gọi là
sóng bề mặt. Sóng đất là sóng phân cực đứng bởi vì điện trường trong sóng phân
cực ngang sẽ song song với bề mặt trái đất và các sóng như thế sẽ bị ngắn mạch bởi
sự dẫn điện của đất.
Thành phần điện trường biến đổi của sóng đất sẽ cảm ứng điện áp trong bề
mặt trái đất, tạo ra dòng điện chảy. Bề mặt trái đất cũng có điện trở và các tổn hao
điện môi, gây nên sự suy hao sóng đất khi lan truyền. Sóng đất lan truyền tốt nhất
trên bề mặt là chất dẫn điện tốt như nước muối và truyền kém trên vùng sa mạc khô
cằn. Tổn hao sóng đất tăng nhanh theo tần số, vì thế sóng đất nói chung hạn chế ở
các tần số thấp hơn 2 MHz. Sóng đất được dùng rộng rãi cho liên lạc tàu thủy - tàu
thủy và tàu thủy - bờ. Sóng đất được dùng tại các tần số thấp đến 15 kHz. Các
nhược điểm của truyền lan sóng đất là: Sóng đất yêu cầu công suất phát khá cao;
Sóng đất yêu cầu anten kích thước lớn; Tổn hao thay đổi đáng kể theo loại đất.
Các ưu điểm là: Với công suất phát đủ lớn, sóng đất có thể dùng để liên lạc
giữa hai điểm bất kì trên thế giới; Sóng đất ít bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi điều kiện
khí quyển.
1.2.2. Sự truyền lan sóng không gian
Gồm sóng trực tiếp và sóng phản xạ từ mặt đất, truyền trong vài km tầng

20


dưới của khí quyển. Sóng trực tiếp lan truyền theo đường thẳng giữa các anten phát
và thu, còn gọi LOS. Vì thế, sóng không gian bị hạn chế bởi độ cong của trái đất.
Sóng phản xạ từ đất là sóng phản xạ từ bề mặt trái đất khi lan truyền giữa anten phát

và thu. Độ cong của trái đất tạo nên chân trời đối với sự truyền lan sóng không gian,
thường gọi là chân trời vô tuyến. Do khúc xạ khí quyển, chân trời vô tuyến dài hơn
chân trời quang học đối với khí quyển tiêu chuẩn thông thường. Chân trời vô tuyến
xấp xỉ bằng 4/3 chân trời quang học. Có thể kéo dài chân trời vô tuyến bằng cách
nâng cao anten phát hoặc anten thu (hay cả hai) bằng tháp hoặc đặt trên đỉnh núi
(tòa nhà). Hình 1.8 chỉ ra ảnh hưởng của độ cao anten đến chân trời vô tuyến.

Hình 1.8. Sóng không gian và chân trời vô tuyến
Chân trời vô tuyến nhìn thẳng đối với một anten bằng: d = 2h (1.8)
trong đó: d = khoảng cách đến chân trời vô tuyến (dặm), h = độ cao anten so với
mực nước biển (phít). Do đó, khoảng cách giữa anten phát và anten thu là:
d = d t + d r = 2ht + 2hr

(1.9)

trong đó: d là tổng khoảng cách (dặm), dt , d r là chân trời vô tuyến đối với
anten phát và anten thu (dặm hoặc kilomet), ht , hr độ cao anten phát và anten thu
(phít hoặc mét). Khoảng cách cực đại giữa máy phát và máy thu trên đất trung bình
có thể tính gần đúng theo công thức sau (đơn vị mét):
d (max) =17 ht + 17 hr (1.10)

Như vậy, khoảng cách truyền sóng không gian có thể tăng bằng cách tăng độ
cao anten phát, anten thu hoặc cả hai.

21


Do các điều kiện ở tầng dưới khí quyển hay thay đổi nên mức độ khúc xạ thay
đổi theo thời gian. Trường hợp đặc biệt gọi là truyền lan trong ống sóng xảy ra khi
mật độ đạt mức sao cho các sóng điện từ bị bẫy giữa tầng này và bề mặt trái đất. Các

lớp khí quyển hoạt động như ống dẫn sóng và các sóng điện từ có thể lan truyền rất
xa vòng theo độ cong trái đất và trong ống (Hình 1.9).

Hình 1.9. Hiện tượng ống sóng
1.2.3. Sự truyền lan sóng trời
Các sóng điện từ có hướng bức xạ cao hơn đường chân trời (tạo thành góc
khá lớn so với mặt đất) được gọi là sóng trời. Sóng trời được phản xạ hoặc khúc xạ
về trái đất từ tầng điện ly, vì thế còn gọi là sóng điện ly. Tầng điện ly là vùng không
gian nằm cách mặt đất chừng 50 km đến 400 km. Tầng này hấp thụ một số lượng
lớn năng lượng bức xạ của mặt trời, ion hóa các phân tử không khí và tạo ra
electron tự do. Khi sóng điện từ đi vào tầng điện ly, điện trường của sóng tác động
lực lên các electron tự do, làm cho chúng dao động. Khi sóng chuyển động xa trái
đất, sự ion hóa tăng, song lại có ít hơn phân tử khí để ion hóa. Do đó, phần trên của
khí quyển có số phần trăm phân tử ion hóa cao hơn phần dưới. Mật độ ion càng cao,
khúc xạ càng lớn.
Nói chung, tầng điện ly được phân chia thành 3 lớp: lớp D, E, và F theo độ
cao của nó; lớp F lại được phân chia thành lớp F1, F2 (Hình 1.10). Độ cao và mật
độ ion hóa của 3 lớp thay đổi theo giờ, mùa và theo chu kì vết đen của mặt trời (11
năm). Tầng điện ly đậm đặc nhất vào ban ngày và mùa hè.

22


Km
400
F2 (thá ng sá u)
F2 (điểm phân)
300

F1 + F2

F2 (thá ng chạ p)

F1 + F2

F1
200

Lớ p F

137
Lớ p E

100

Lớ p D (chỉcó vào ban ngày)
50
0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

Giờ trong ngày

Hỡnh 1.10. Cỏc tng in ly
Lp D: l lp thp nht, cú cao 50-100 km v nm xa mt tri nht, do ú
cú ion húa ớt nht. Nh vy lp D ớt cú nh hng n hng truyn lan súng vụ
tuyn. Song cỏc ion lp ny cú th hp th ỏng k nng lng súng in t. Lp
D bin mt v ờm. Lp ny phn x súng VLF v LF, hp th cỏc súng MF v HF.
Lp E: cú cao 100-140 km, cũn gi l lp Kennelly-Heaviside theo tờn
ca hai nh bỏc hc khỏm phỏ ra nú. Lp E cú mt cc i ti cao 70 dm vo
gia tra khi mt tri im cao nht. Lp E hu nh bin mt v ờm, h tr s
lan truyn súng b mt MF v phn x súng HF mt chỳt v ban ngy. Phn trờn
ca lp E ụi khi c xột riờng v gi l lp E tht thng. Lp ny gõy bi hin
tng nht hoa v hot ng ca vt en mt tri. õy l lp mng cú mt ion
hoỏ rt cao, cho phộp ci thin khụng ng c ly liờn lc.
Lp F: gm hai lp F1 v F2. Lp F1 cú cao 140-250 km vo ban ngy.
Lp F2 cú cao 140-300 km v mựa ụng v 250-350 km v mựa hố. V ờm, hai
lp ny hp li vi nhau to thnh mt lp. Lp F1 hp th v suy hao mt s súng

HF, cho qua phn ln cỏc súng n F2 , ri khỳc x ngc v trỏi t.
1.2.4. Súng tng in ly
Tng in ly l min khớ quyn cú cao t 60 n 600km bao quanh trỏi
t. Do tng khớ quyn ngoi cựng nờn tng in ly chu nh hng trc tip ca
bc x nng lng mt tri, ca cỏc ht v tr v cỏc tỏc ng khỏc lm cho khớ

23


quyển bị ion hóa, tạo nên một số lớn điện tử tự do ( khoảng 102 →106 điện tử trong
một cm3). Đối với sóng vô tuyến điện thì tầng điện ly có thể xem là môi trường bán
dẫn điện và sóng có thể phản xạ từ đó.
Qua tính toán và thực nghiệm cho thấy rằng tầng điện ly chỉ có thể phản xạ
được những sóng có bước sóng dài hơn 10m, với những sóng có bước sóng ngắn
hơn thì tầng điện ly được coi là môi trường “trong suốt”. Do được phản xạ một hay
nhiều lần mà sóng có thể truyền đi được tới những cự ly rất xa. Bên cạnh khả năng
phản xạ sóng vô tuyến điện, do tầng điện ly có các miền không đồng nhất, nó có
khả năng khuếch tán các sóng khi truyền tới. Vì vậy, những sóng có tần số rất cao
có thể không phản xạ được ở tầng điện ly, nhưng do khuếch tán ở các lớp ion hóa
nó vẫn có thể truyền tới những cự ly rất xa.
Những sóng vô tuyến điện truyền tới những cự ly xa do phản xạ( một hoặc
nhiều lần) hoặc do khuếch tán từ tầng điện ly được gọi là sóng tầng điện ly.
1.2.5. Sóng vũ trụ
Những sóng vô tuyến điện truyền lan giữa các trạm mặt đất và các vệ tinh bay
quanh trái đất, hoặc với các con tàu trong khoảng không vũ trụ là những sóng không
bị tầng điện ly cản trở bởi các hiệu ứng phản xạ, hoặc khuếch tán. Trong quá trình
truyền lan, nó chỉ bị hấp thụ qua các vật cản như các đám mây mưa. Tần số càng cao
sự suy giảm càng lớn, hay các đám mưa càng lớn thì sự suy hao càng nhiều.
Những sóng truyền lan trực tiếp (sóng thẳng) giữa mặt đất và các đối tượng
khác ngoài vũ trụ được gọi là sóng vũ trụ.

Chỉ những sóng có tần số cao từ 1 GHz trở kên mới thích hợp với điều kiện
truyền lan của sóng vũ trụ.
1.3. Truyền sóng trong dải sóng ngắn
Sóng ngắn được sử dụng nhiều trong thông tin. Trong lĩnh vực viễn thông
hiện nay thông tin sóng ngắn là hệ thông thông tin dự phòng T3 của quốc gia (cáp
quang - vi ba sóng ngắn).
- Bước sóng: 100m > λ > 10m ( 3MHz < f < 30 MHz).

24


- Truyền lan: bằng sóng đất, sóng điện ly. Nhờ có truyền lan bằng sóng tầng
điện ly nên có khả năng truyền lan được xa khi công suất máy phát bé.
- Giới hạn của dải tần số công tác:
+ Ban ngày: bước sóng 10m đến 35m.
+ Ban đêm: bước sóng 35m đến 100m.
Sóng cực ngắn truyền lan trong tầm nhìn thẳng (anten phát và anten thu nhìn
thấy nhau). Tín hiệu thu được ổn định, độ tin cậy cao, cự li thông tin gần. Hầu hết
trong lĩnh vực thông tin đều nằm trong dải sóng cực ngắn (phát thanh FM, truyền
hình, hệ thống rada, vi ba…).
- Bước sóng: 10m > λ > 1mm ( 30MHz < f < 300 GHz).
- Chia thành 4 băng :
- Sóng mét: bước sóng từ 10m đến 1m ( f = 30 ÷ 300MHz).
- Sóng đềcimét: bước sóng từ 1m đến 10cm ( f = 300 ÷ 3000MHz).
- Sóng centimet: bước sóng từ 10cm đến 1cm ( f = 3GHz ÷ 30GHz).
- Sóng milimet: bước sóng ngắn hơn 1 cm (f cao hơn 30 GHz).
1.4. Anten thu, phát sóng vô tuyến
Anten và môi trường truyền sóng thay thế cho đường truyền để khép kín giữa
nguồn và tải. Anten làm việc ở chế độ phát: là một thiết bị dùng để biến đổi sóng
điện từ ràng buộc trong các hệ định hướng thành các sóng điện từ tự do trong không

gian. Chế độ thu thì ngược lại, anten là thiết bị biến đổi từ sóng điện từ lan truyền tự
do trong không gian thành sóng điện từ ràng buộc để đưa đầu vào thiết bị thu. Yêu
cầu đặt ra là làm thế nào để sau khi biến đổi tín hiệu không bị méo dạng.
Phân loại anten: phụ thuộc vào phương pháp phân loại mà chia thành nhiều
loại khác nhau như sau: Phân loại theo dải tần công tác có: anten sóng trung, anten
sóng ngắn, anten sóng cực ngắn.Phân loại theo kết cấu: anten dây, anten chấn tử,
anten bức xạ mặt. Phân loại theo sử dụng: anten phát thanh, truyền hình, rađa, viba,
vệ tinh…

25