Đồ Án Truyền sóng dải Microware và Millimeter - ware

CHƯƠNG I CÁC VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ TRUYỀN SÓNG VÔ TUYẾN
§ 1.1 KHÁI NIỆM
1/ Môi trường truyền sóng:
Sóng điện tử
+ Kênh thông vô tuyến: TB phát TB thu
Lan truyền qua môi trường vật lý
+ Môi trường truyền sóng: Khép kín mạch cho kênh thông tin Æ Để đảm bảo chất
lượng của kênh thông tin vô tuyến cần lưu ý đến môi trường truyền sóng, lựa chọn tần
số công tác và chọn phương thức truyền sóng hợp lý.
+ Tác động của môi trường truyền sóng:
- Làm suy giảm biên độ sóng
- Làm méo dạng tín hiệu tương tự
- Gây lỗi đối với tín hiệu số do nhiễu
+ Mục tiêu nghiên cứu quá trình truyền sóng:
- Xác định trường độ tại điểm thu khi biết các thông số của máy phát và điều
kiện để thu được cường độ trường tối ưu.
- Nghiên cứu sự phát sinh méo dạng hoặc gây lỗi tín hiệu và tìm biện pháp khắc
phục
+ Sự suy giảm cường độ trường do các nguyên nhân:
- Sự phân tán năng lượng bức xạ khi lan truyền (suy hao khoảng cách)
- Sự hấp thụ của môi trường (tốn hao nhiệt)
- Sự nhiễu xạ sóng (tán xạ )
- Sự tán sắc

2/ Quy ước về các dải tần số và phạm vi ứng dụng:
Dải tần Tên, ký hiệu Ứng dụng
3 - 30 kHz Very low Freq. Đạo hàng , định vị
(VLF)
30 - 300kHz Low Freq. Đạo hàng
(LF)
300 - 3000kHz Medium Freq. Phát thanh AM, hàng hải, trạm
(MF) thông tin duyên hải, chỉ dẫn tìm kiếm.
3 - 30MHz High freq. Điện thoại , điện báo, phát thanh
(HF) sóng ngắn, hàng hải, hàng không
30 - 300MHz Very High Freq. TV, phát thanh FM, điều khiển giao
(VHF) thông, cảnh sát, taxi, đạo hàng
300 - 3000MHz Utrahigh Freq. TV, thông tin vệ tinh, do thám,
(UHF) radar giám sát, đạo hàng.
3 - 30GHz Superhigh Freq. Hàng không, thông tin viba, thông tin
(SHF) di động, thông tin vệ tinh.
30 - 300GHz Extremly high Freq Radar, nghiên cứu khoa học
(EHF)
* Các băng tần (band) trong dải vi sóng:
Tần số Ký hiệu cũ Ký hiệu mới
500 - 1000 MHz VHF C
1 - 2 GHz L D
2 - 3 GHz S E
3 - 4 GHz S F
4 - 6 GHz C G
6 - 8 GHz C H
8 - 10 GHz X I
10 - 12,4 GHz X J

12,4 - 18 GHz Ku J
18 - 20 GHz K J
20 - 26,5 GHz K K
26,5 - 40 GHz Ka K
3/ Khái quát về truyền sóng vô tuyến:
* Dải sóng dài: - Dùng các anten đơn giản có độ lợi thấp đặt trên mặt đất
- Mode truyền sóng chủ yếu là sóng mặt, suy hao ~ R-4

- Độ ồn do nhiều công nghiệp cao
- Cần máy phát công suất lớn (50-500 kw)
- Suy hao mạnh và tăng nhanh theo tần số
- Chiều cao anten cần lựa chọn thích hợp
- Có thể có hiện tượng Fading trong thời gian hàng giây, phút, chịu
ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm không khí, cần có biện pháp khắc phục Fading
* Dải sóng 30-40 MHz: - Có thể sử dụng sự phản xạ từ tầng điện ly
- Cự ly thông tin lớn, ~ hàng ngàn km Æ thích hợp
cho các dịch vụ truyền thông quốc tế
- Sự phản xạ phụ thuộc mật độ diện tích được tạo ra bởi
bức xạ mặt trời
- Không dùng được cho tần số > 40MHz (xuyên qua)
* Trên 40 MHz: - Phương thức truyền thẳng (TV, viba)
- Kích thước anten phải lớn gấp một số lần bước sóng
- Ở dải viba (3-30 cm) có thể dùng anten gương có độ lợi
cao (40-50 dB) Æ↓ công suất máy phát
Æ biên độ tín hiệu ↓
Æ méo điều chế. ↓
- Nhiễu khí quyển giảm
* Dải sóng m m: - Suy hao do khí quyển và do mưa tăng
- Cự ly thông tin bị giới hạn
§1.2. TRUYỀN SÓNG LÝ TƯỞNG
- Giả thiết nguồn bức xạ là đẳng hướng
- Sóng truyền trong không gian tự do (đồng nhất, đẳng hướng, 0 ε , không hấp thụ)
→ Mật độ dòng công suất trên đơn vị diện tích ⊥ với hướng lan truyền là không
đổi trên mặt cầu bán kính r và bằng giá trị trung bình của |vector Poynting|
P = Ptb = (½)Re{E x H*
} = Pr /4πr
2
(W/m2
)
Với Pr : Công suất bức xạ toàn phần của anten phát
- Có thể viết lại cho sóng TEM :
Ptb = Eh
2
/ Z0
= Eh
2
/ 120π
hay: Eh = (30.Pr / r
2
)
1/2
* Nếu anten phát có hệ số định hướng D ≠ 1thì mật độ công suất bức xạ trên đơn vị
diện tích
P = D.Ptb
Æ Eh = (30.Pr.D / r
2
)
1/2
Æ Biên độ điện trường:
E0 = (2)
1/2
Eh = (60Pr.D / r
2
)
1/2
* Giá trị tức thời của cường độ điện trường là:
E = (60.Pr.D / r
2
)
1/2
cos(ωt – k0r)
hay dạng phức: E = (60.Pr.D / r
2
)
1/2
exp[j(ωt – k0r)]
* Nếu cường độ điện trường đo bằng (mV/m); Công suất bức xạ đo bằng kW;
Khoảng cách đo bằng km, thì:
Eh = 173.(Pr.D)
1/2
/ r
E0 = 245.(Pr.D)
1/2
/ r
* Nếu nguồn bức xạ (anten) đặt ngay trên mặt đất và coi mặt đất ≈vật dẫn điện lý
tưởng thì mật độ dòng công suất bức xạ trên đơn vị diện tích sẽ tăng gấp đôi và cường
độ trường tăng 2 lần, tức là: