báo cáo truyền thông vệ tinh bài phân cực

Vì thế ta chỉ cần xét trường điện.Đầu mút của vector E có thể vẽ lên một đường thẳng, trong trường hợp này ta có phân cực tuyến tính, các dạng khác như phân cực elip và tròn sẽ được xét

Trang 1

Click to edit Master title style

Trang 3

I Giới thiệu về phân cực

II Phân cực anten

III Phân cực của các tín hiệu vệ tinh

IV Sự phân biệt phân cực chéo

V Sự khử cực ở tầng điện ly

VI Phân cực mưa

VII Phân cực băng

3

MỤC LỤC

Trang 4

Trong khu vực trường xa của một ăng ten phát, làn sóng bức xạ mang những đặc điểm của một điện từ (TEM) sóng ngang Vùng trường xa là vùng tại khoảng cách lớn hơn 2D2/ so với anten, trong đó D là kích thước tuyến tính (1 chiều) lớn nhất của anten và là bước sóng Đối với một anten parabol đường kính 3m truyền một làn sóng 6GHz (=5cm), khu vực trường xa bắt đầu vào khoảng 360m TEM được minh họa như hình 5.1, nơi nó có thể được nhìn thấy rằng cả hai từ trường H và điện trường E đều vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng kí hiệu là vector k



4

Trang 5

E, H, và k là các vector tạo lập nên quy tắc bàn tay phải, và tuân theo quy tắc vặn nút chai (đinh ốc) bàn tay phải Khi nhìn theo phương truyền sóng k, vòng xoay từ E đến

H là theo hướng quay của một đinh ốc quy tắc bàn tay phải Dạng sóng luôn luôn giữ lại tính chất định hướng của quy tắc bàn tay phải, ngay cả khi phản xạ, ví dụ Một cách để nhớ cách thiết lập quy tắc bàn tay phải là chữ E đứng trước H trong bảng chữ cái, và quay từ E đến H theo phương truyền sóng

5

Trang 6

Ở những khoảng cách xa hơn so với anten phát, là các hệ thống thường gặp phải trong hệ thống vô tuyến, sóng TEM có thể được coi là phẳng Điều này có nghĩa rằng vector E và H nằm trong một mặt phẳng vuông góc với vector k Vector k được coi là vuông góc với mặt phẳng này Quan hệ giữa các đại lượng này E = HZ0, nơi Z0=120 ohms.



6

Trang 7

7

Hình 5.1 Biểu đồ vector đối với sóng điện từ ngang (TEM)

Trang 8

Phương của đường do đầu mút của trường điện vẽ lên sẽ xác định phân cực sóng Cần nhớ rằng trường điện và trường từ là các hàm thay đổi theo thời gian Trường từ thay đổi đồng pha với trường điện và biên độ của nó tỷ lệ với biên độ của trường điện Vì thế ta chỉ cần xét trường điện.

Đầu mút của vector E có thể vẽ lên một đường thẳng, trong trường hợp này ta

có phân cực tuyến tính, các dạng khác như phân cực elip và tròn sẽ được xét phần dưới

8

Trang 9

9

Hầu hết truyền dẫn vô tuyến dùng phân cực tuyến tính, trong đó phân cực đứng được gọi là phân cực trường điện vuông góc với mặt đất và phân cực ngang được gọi là phân cực trường điện song song với mặt đất

Giả thiết rằng phương ngang và đứng được coi là trục x và y (hình 5.2a) trường điện phân cực có thể được trình bày như sau:



Trang 10

Tương tự như vậy sóng phân cực ngang có thể được trình bày như sau:

Cả hai trường này đều vẽ nên các đường thẳng (Hình 3.2b) Bây giờ ta xét trường hợp khi cả hai trường đều có mặt đồng thời Chúng sẽ cộng với nhau theo vector và trường tổng sẽ là vector hợp với trục ngang một góc được xác định như sau:



Trang 11

11

Lưu ý rằng vector vẫn có phân cực tuyến tính nhưng không thể đơn giản coi là phân cực ngang hoặc phân cực đứng Nếu xét ngược lại ta thấy rằng vector có thể được phân tích thành các thành phần đứng và thành phần ngang, và đây là phần rất quan trọng trong các hệ thống truyền dẫn thực tế



Trang 12

Hình 5.2 Các thành phần ngang và đứng của phân cực tuyến

tính

Trang 13

Bây giờ ta đi xét trường hợp hai trường có biên độ bằng nhau (kí hiệu là E) nhưng một trường nhanh pha hơn 90o các phương trình thể hiện trong trường hợp này như sau:

Trang 14

Áp dụng phương trình (3.3) cho trường hợp này ta được = t Biên độ vector tổng là E Đầu mút của vector trường điện vẽ lên đường tròn (Hình 5.3a) và sóng tổng hợp được gọi là phân cực tròn Hướng của phân cực tròn được định nghĩa bởi phương quay của vector điện nhưng điều này đòi hỏi ta phải quan sát cả chiều quay của vector Theo định nghĩa của IEEE thì phân cực tròn tay phải (RHC: Right-Hand Circular) là phân cực quay theo chiều kim đồng hồ dọc theo phương truyền sóng (Hình 5.3b), còn phân cực tròn tay trái (LHC: Left-Hand Circular) là phân cực quay ngược chiều kim đồng hồ khi nhìn dọc theo phương truyền sóng (Hình 5.3c) Các phân cực RHC và LHC trực giao nhau Phương truyền sóng dọc theo chiều z dương.



14

Trang 15

Phân cực của anten phát được định nghĩa bởi sự phân cực của sóng truyền đi

Các anten định hướng phân cực thẳng theo chiều dọc hoặc theo chiều ngang

15

Trang 16

Bức xạ phân cực tròn có thể được coi như là tổng hợp của các sóng phân cực dọc và phân

cực ngang có sự sai khác 90o về pha Bằng cách điều chỉnh tỉ lệ của các thành phần ngang

và dọc, và mối quan hệ về pha giữa chúng , ta có thể tạo ra các sóng phân cực elip được

định hướng tùy ý.

16

Trang 17

lớn nhất.

V=Vmaxcosα

hiệu quả.

17

Trang 18

cực, phân cực ngang của nó sẽ là nơi điện trường song song với mặt phẳng xích đạo của Trái đất và sự phân cực theo chiều dọc của nó là nơi điện trường song song với trục của Trái Đất

góc liên quan đến một mặt phẳng tham chiếu Mặt phẳng tham chiếu có hướng truyền và hướng trọng lực của vệ tinh được xác định trong hình bên dưới.

Trang 19

19

Hình 5.6: Mặt phẳng tham khảo các hướng truyền, hướng trọng lực vệ tinh.

Trang 20

p -> Vector phân cực đơn vị tại trạm mặt đất

n -> Góc giữa p và f cho bởi vector

n = arcos (p.f / |f|)

Góc giữa p và mặt phẳng tham chiếu của nó được cho bởi:

ξ = |900 – n|

ξ = |arcsin (p.f) / |f| |

Lưu ý: Vector phân cực luôn luôn vuông góc với hướng truyền.

Mối quan hệ giữa p và e

p -> Vector phân cực

Trang 21

21

e -> Độ phân cực tại vệ tinh

Vp -> Nằm song song với trục Bắc Nam của Trái Đất

Hp -> Nằm trong mặt phẳng xích đạo vuông góc với bán kính địa tĩnh agso đến vệ tinh.

Có công thức: g = k x e

g -> trực giao với mặt phẳng chứa e và k

Sự liên hệ giữa g và k được cho bởi h:

Rz: R sin λ

Nơi B = ΦE - ΦSS (vĩ độ của trạm mặt đất và vệ tinh)

Trang 22

Hình 5.7: Vectors g = k x e and h = g x k

Trang 23

Đường truyền của một tín hiệu có đi qua tầng điện ly để tiếp cận các vệ tinh từ trạm mặt đất và ngược lại Những tín hiệu đôi khi cũng đi qua đám mây, tinh thể mưa…tất cả những yếu tố làm thay đổi sự phân cực của một tín hiệu Đôi khi một tín hiệu trực giao thêm có thể nhận được tạo ra dẫn đến hiệu quả của quá trình khử cực Sau đây là hai biện pháp được sử dụng để tính toán hiệu quả của quá trình khử cực

23

IV Phân biệt phân cực chéo

Trang 24

Phân biệt phân cực chéo (XPD).

Đây là phương pháp sử dụng rộng rãi nhất Điện trường truyền đi có độ lớn E1 trước khi đưa vào môi trường Khi vào môi trường, E1 cũng được khử Do đó tại tiếp nhận cuối ăng-ten, điện trường có thể có hai phần:

- Thành phần đồng cực với cường độ E11

- Thành phần chéo cực với cường độ E12

XPD tính theo decibels: XPD = 20 log E11 / E12

24

Trang 25

25

Vector xác định phân biệt phân cực chéo

Trang 26

II Phân cực cách ly (I).

Hai tín hiệu trực giao phân cực với biên độ E1 và E2 được truyền đi Sau khi vượt qua thông qua phương tiện khử cực, các thành phần đồng cực và chéo cực tồn tại cho cả hai sóng Sự phân cực cách ly được xác định bởi các phần của nhận đồng cực Công suất để nhận được công suất phân cực chéo Điều này có nghĩa là xem xét quá trình khử cực thêm

I = 20 log E11 / E12

26

Trang 27

27

Vector xác định phân cực cách ly

Trang 28

Lớp trên phía trên của bề mặt trái đất mang theo các hạt tích điện được gọi là tầng điện ly Lớp này là được nạp điện do bức xạ mặt trời.

Electron tự do được tự do (không thống nhất) được phân phối trong này dưới dạng lớp mây điện tử Và gây ra tầng điện ly di chuyển rối loạn Tín hiệu đi qua những bề mặt đám mây dao động và phép quay Faraday

28

Trang 29

đi qua họ, hướng chuyển động của nó không còn là song song với điện trường và các electron phản ứng trở lại các sóng.

phụ thuộc vào chiều dài của con đường trong tầng điẹn ly và một độ điện tử của khu vực quan tâm Phép quay Faraday là tỉ lệ nghịch với tần số dùng chung và không được coi là một vấn đề đối với tần số trên.

29

V Sự khử cực tầng điện ly

Trang 30

Cho sóng phân cực tuyến tính có điện trường E ở anten nhận với không phép

quay Faraday Do đó công suất nhận được là Phép quay Faraday của độ, kết

quả vào thành phần đồng cực của tín hiệu nhận được giảm xuống:

Do năng lượng nhận được trong trường hợp này là Do đó suy hao phân cực

(PL) theo decibels là:



30

Trang 31

Trang 32

Hình dạng lý tưởng của một giọt mưa là hình cầu, vì điều này giảm thiểu năng lượng( sức căng của bề mặt) để giữ được giọt mưa với nhau Hình dạng của hạt mưa nhỏ gần giống như hình cầu, nhưng những hạt lớn hơn mang những kiểu khác như là hình phỏng cầu dẹt đó là do ảnh hưởng của sức cản không khí Điều này được mô tả ở hình 5.12a và b Chiếu theo chiều dọc của hạt mưa đang rơi, trục đối xứng của các hạt mưa sẽ song song sẽ song song với phương thẳng đứng cục bộ như hình 5.12b, nhưng trên thực tế, lực khí động học sẽ làm cho những giọt mưa rơi theo chiều nghiêng hoăc dốc Do đó sẽ có một sự ngẫu nhiên nào đó trong các góc nhìn nghiêng được phát họa trong hình 5.12c.

32

Trang 33

Như đã trình bày trước đó, một dao động phân cực tuyến tính có thể được chia thành hai sóng thành phần, theo chiều dọc phân cực và theo chiều ngang phân cực Xem xét một dao động với vecto điện trường của nó ở một số góc độ! So với trục chính của một giọt mưa, điều đó được thể hiện rõ ràng ở hình ngang 5.13

33

VI Phân cực của mưa

Trang 34

Hình 5.12 Hình ảnh hạt mưa: (a) hình cầu, (b) bị làm dẹt do sức cản không khí và (c)

góc nghiêng ngẫu nhiên thông qua lực khí động học.

Trang 35

chạm với ít nước hơn so với thành phần nằm ngang Do vậy sẽ có một sự khác biệt về độ suy hao và độ lệch pha của mỗi thành phần điện trường Những sự khác biệt này được gọi

là độ suy hao vi sai và độ lệch pha vi sai, và kết quả là sự khử cực của dao động Đối với

trường hợp ở hình 5.13, góc phân cực của dạng sóng nổi lên từ mưa bị thay đổi so với dạng sóng đi vào mưa Kinh nghiệm cho thấy sự khử cực từ độ lệch pha vi sai nhiều hơn đáng kể so với độ suy hao vi sai.

35

Trang 36

Sự chọn lọc phân cực ngang bằng các đề-xi-ben liên quan đến mưa được tính xấp xỉ tiệm cận bởi hệ thức thực nghiệm(CCIR Report 564-2)

XPD = U – VlogA (5.21)

Trong đó U và V là hệ số thực nghiệm xác định và A là độ suy hao của mưa U,V và

A được tính bằng đề-xi-ben Độ suy hao A được tính trong 4.4 Công thức sau đây được đưa ra trong tài liệu tham khảo CCIR cho U và V cho các dải tần số 8-35 GHz:

36

Trang 37

37

Hình 5.13 Vector phân cực so với các trục lớn và trục nhỏ của giọt mưa

Trang 38

Trong đó f là tần số được tính bằng GHz, là góc độ cao lan truyền tại các trạm mặt đất và là góc nghiêng của phân cực ngang Đối với phân cực tròn 0 Như đã trình bày ở trước, cho một truyền hình

vệ tinh, góc giữa mặt phẳng tham chiếu có chứa các hướng truyền và chiều dọc cục bộ là một đặc trưng quan trọng của định vị Khi điện trường song song với mặt đất(theo phương nằm ngang) mức năng lượng thứ 2 ở bên phải của phương trình cho U đóng góp a+15-dB so với độ lớn các XPD, trong khi với phân cực tròn đóng góp chỉ khoảng +0.13dB Với vecto điện trường trong mặt phẳng tham chiếu có chứa các hướng truyền và chiều dọc cục bộ và cos4 trở thành cos4.



38

Trang 39

 Như hình 4.3, một lớp băng ở trên cùng của một khu vực mưa và được nêu trong bảng 4.1, các tinh thể băng

có thể dẫn đến sư khử cực Các bằng chứng thưc nghiệm cho thấy rằng cơ chế chinh sản sinh ra sự khử cực trong băng là bộ lệch pha vi sai, với chút suy hao khác biệt so với hiện nay Điều này là do băng là môi trường điện môi tốt, không giống như nước, có sự suy hao đáng kể Tinh thể băng có xu hướng hình kim, nếu được định hướng ngẫu nhiên sẽ có ít ảnh hưởng nhưng khử cực sẽ xảy ra nếu chúng được sắp xếp.Tăng đột biến XPD trùng với tia chớp được cho là cúa việc sản xuất sét Một ủy ban phát thanh tư vấn quốc tế(CCIR) đề nghị tăng một giá trị decibel cố định so với giá trị XPD tính cho mưa Giá trị 2dB được tính cho Bắc Mỹ và 4-5dB cho khu vực hàng hải, và nó được đề nghị thêm rằng ảnh hưởng của băng có thể bị bỏ qua cho thời gian tỉ lệ phần trăm ít hơn 0.1%.

39

VII Phân cực của băng

Trang 40

Thank You !

www.themegallery.com

Định dạng
Số trang	40
Dung lượng	1,2 MB