bai giang Thong tin Viba - VT chuong 2 ppsx

 Anten Truyền sóng trong không gian tự do  Các hiệu ứng khí quyển  Các hiệu ứng địa hình  Hiện tượng Fading  Kỹ thuật phân tập  Độ khả dụng của tuyến  Phân tích tuyến vi ba NỘI D

MÔN HỌC: VI BA SỐ

Chương 2:

ANTEN - TUYẾN VI BA

 Anten

 Truyền sóng trong không gian tự do

 Các hiệu ứng khí quyển

 Các hiệu ứng địa hình

 Hiện tượng Fading

 Kỹ thuật phân tập

 Độ khả dụng của tuyến

 Phân tích tuyến vi ba

NỘI DUNG CHƯƠNG 2

Anten

Caáu truùc cuûa Anten

Nguyên lý hoạt động của Anten

Độ lợi của Anten (Antenna Gain)

 Độ lợi của Anten là công suất bức xạ theo một hướng so

với công suất bức xạ theo một hướng bất kỳ bằng anten

đẳng hướng

 Độ lợi của anten phụ thuộc vào hình dạng và kích thước

của anten.

Độ lợi của anten

Độ lợi của anten được tính:

G = Độ lợi của Anten

A e = Diện tích hiệu dụng của Anten (=Ae)

e = hiệu suất của Anten (khoảng 50% đến

70%)

f = Tần số sóng mang

c = Vận tốc ánh sáng ( 3 x 10 ≈ 3 x 10 8 m/s)

 = Bước sóng của sóng điện từ

2

2 2

4

4

c

A f

2

S G

Độ rộng búp sóng

 Độ rộng búp sóng của Anten parobol:

Trong đó:

là độ rộng búp sóng, tính theo độ, là góc tính từ trục anten đến

góc có công suất bức xạ bằng ½ công suất cực đại

D = Đường kính của Anten (m)

f = Tần số sóng mang (GHz)

Các thông số khác của Anten

Băng tần cho TTVT do FCC của Mỹ và ITU cấp

 Băng VHF/UHF 0.1-0.3 GHz: Vệ tinh quân sự,

vô tuyến nghiệp dư

 Băng L 1-2GHz: Thông tin di động , hàng hải

 S band 2-4 GHz: Dùng cho các lệnh điều khiển

 Băng C 4-8 GHz: Data, voice, truyền hình

 Băng X 8-12GHz: dùng cho quân sự

 Băng Ku 12-18GHz : TV trực tiếp, Data, Voice, IP services

(mạng riêng ảo, truy cập internet, )

 Băng K 18-27GHz: không được sử dụng do bị hấp thụ rất lớn bởi hơi nước

Đường truyền tầm nhìn thẳng

(Line-of-Sight Propagation)

 Có 3 yếu tố ảnh hưởng chính đến đường truyền vi ba số:

 Suy hao trong không gian tự do

 Các ảnh hưởng của khí quyển

 Các ảnh hưởng của địa hình

 H H  Km

LOS 3.57 1 2 

 H H   Km 

LOS  4 12 1  2 

Truyền sóng trong không gian tự do

Khi sóng điện từ lan truyền trong không gian, năng lượng của nó

bị suy giảm, gọi là suy hao trong không gian tự do:

 = Bước sóng của sóng điện từ

d = Khoảng cách giữa 2 anten

c = vận tốc ánh sáng ( 3 x 10≈ 3 x 10 8 m/s)

Trong đó d và  được đo cùng đơn vị (ví dụ: met)

Suy hao trong không gian tự do

 Suy hao trong không gian tự do tính theo dB:

P L

r

t dB

4 log 20

log 10

  20 log   21 98 dB log



  20 log   147 56 dB log

20

4 log



Suy hao trong không gian tự do

 Nếu khoảng cách tính theo Km, tần số tính theo GHz

thì suy hao trong không gian tự do tính theo dB là:

) / 4

log(

10 )

/ 4

Aûnh hưởng của khí quyển

 Sự hấp thụ của khí quyển

 Sự khúc xạ

 Hiệu ứng ống dẫn

 Trong khí quyển có các thành phần:N2 , O2, CO2 và H2O

 Các thành phần N2 , O2, CO2có mức độ hấp thụ năng lượng điện từ

không đáng kể

 Mức độ hấp thụ của nước tùy thuộc vào điều kiện cụ thể và tăng dần khi lượng nước trong không khí tăng lên Đặc biệt, khi trời mưa rất to, sự hấp thụ có thể gây gián đoạn thông tin

Sự hấp thụ của khí quyển

Mưa làm suy hao tín hiệu truyền dẫn và gây ra phân cực chéo Hệ số suy hao

do mưa phụ thuộc độ cao mưa và đoạn đường nằm ngang trong mưa

Sự khúc xạ

 Không khí càng lên cao càng loãng (chiết suất giảm), nên sóng

điện từ có xu hướng bẻ cong về mặt đất

 Điều này làm cho đường truyền thực xa hơn tầm nhìn thẳng

 Có thể gây ra hiện tượng Fading nhiều đường

Tín hiệu thường Tín hiệu khúc xạ

Hiệu ứng ống dẫn

 Hiệu ứng ống dẫn xuất hiện khi sóng điện từ rơi vào vùng không khí đặc nằm giữa hai

vùng không khí loãng

 Lúc này xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần và sóng điện từ không tới được anten thu

Không khí loãng Không khí loãng

Không khí đặc

Aûnh hưởng của địa hình

 Sự phản xạ mặt đất

 Các miền fresnel

 Hiện tượng tán xạ và suy hao vật chắn

Sự phản xạ của mặt đất

 Một phần năng lượng điện từ đến mặt đất, phản xạ trở lại

không gian và có thể tới được anten thu

Tín hiệu thường

Tín hiệu phản xạ

Miền Fresnel sạch

 Miền Fresnel sạch là khu vực tối thiểu không có

vật chắn để sóng điện từ có thể truyền qua

 Hiện tượng phản xạ hoặc suy hao vật chắn sẽ xảy

ra nếu miền fresnel không sạch.

Miền Fresnel sạch

phản xạ về anten thu là bé so với năng lượng trực tiếp Hiện tượng

Tín hiệu thường

Tín hiệu phản xạ

Miền Fresnel không sạch

sạch), năng lượng phản xạ về anten thu là lớn và ngược pha so với

năng lượng trực tiếp

Tín hiệu thường

Tín hiệu phản xạ

Tính toán miền Fresnel sạch

Hiện tượng tán xạ và suy hao vật chắn

hình nêm

 Trong trường hợp có vật chắn hình nêm rơi vào miền Fresnel,

sóng điện từ vẫn có thể tới được Anten thu bằng cách luớt trên

bề mặt vật chắn

 Khi đó năng lượng bị suy hao một lượng đáng kể gọi là suy hao

vật chắn hình nêm

Hiện tượng tán xạ

Truyền sóng qua vật chắn hình nêm

Tín hiệu tán xạ

Hiện tượng Fading trong vi ba số

 Fading là hiện tượng biến thiên năng lượng điện từ

tại anten thu do môi trường truyền sóng gây ra

 Có hai loại Fading:

 Fading phẳng: là loại fading xảy ra với tất cả các kênh

tần số

 Fading lựa chọn tần số: chỉ xảy ra với một kênh tần số

mà không xảy ra với kênh lân cận

Hiện tượng Fading trong vi ba số

 Các hiện tượng gây ra Fading phẳng : nước trong

 Các hiện tượng gây ra Fading lựa chọn tần số :

Khắc phục hiện tượng Fading

 Với Fading phẳng :máy phát phát một lượng công

suất dư để bù cho hiện tượng fading khi xảy ra.

 Lượng công suất phát dư gọi là độ dự trữ fading

 Với Fading lựa chọn tần số : Sử dụng kỹ thuật

phân tập.

Kỹ thuật phân tập (Diversity)

 Phân tập không gian (Space Diversity)

 Phân tập tần số (Frequency Diversity)

Phân tập không gian

Phân tập không gian

 Sử dụng 1 anten phát, một máy phát và 2 anten thu,

hai máy thu.

 2 Anten thu đặt cách nhau một khoảng đủ lớn về độ

cao.

 Do đó ta có được ít nhất một tín hiệu không fading.

Phân tập tần số

Rx2f2

Transmitter

Phân tập tần số

 Sử dụng 1 anten phát, 2 máy phát ở 2 tần số khác

nhau và 1 anten thu, hai máy thu ở hai tấn số đó.

 2 tần số cách nhau một khoảng đủ lớn.

số thì không xảy ra tại tần số còn lại

 Do đó ta có được ít nhất một tín hiệu không fading.

MINI-LINK TN

Microwave radio function

MINI-LINK TN

Microwave radio function

MINI-LINK TN

Microwave radio function

MINI-LINK TN

Microwave radio function

MINI-LINK TN

Microwave radio function

MINI-LINK TN

Microwave radio function