Bai 3 bài giảng GOC truyen song vo tuyen dien

Tài liệu hàng hải – bài giảng GOC sẽ cung cấp cho các bạn kiến thức về hệ thống thông tin GMDSS và 1 số phướng pháp sử dụng máy móc thiết bị, cũng như nguyên lý hoạt động Hi vọng tài liệu sẽ cung cấp kiến thức cho các bạn.

BÀI 3 TẦN SỐ VÀ TRUYỀN SÓNG VÔ TUYẾN ĐIỆN

NỘI DUNG

I. Kiến thức sơ đẳng về tần số và dải tần số

II. Cơ chế truyền sóng

III. Dải tần số và sự truyền sóng

IV. Các chế độ điều chế

V. Các chế độ phát xạ

1 Gigahertz (GHz) = 1000 MHz hay bằng 1 tỷ Hz

2 Bước sóng – Wave length

Là khoảng cách giữa 2 đỉnh sóng, ký hiệu là Lambda (chữ

Hy Lạp là ), đơn vị là m

3 Sóng vô tuyến điện – Radio Wave

Sóng vô tuyến điện là dao động của sóng điện từ truyền trong không gian với vận tốc ánh sáng là 300x10 6 m/s

I Kiến thức sơ đẳng về tần số và dải tần số

4 Mối quan hệ giữa tần số, vận tốc ánh sáng và bước sóng

Ta có công thức để tính ra mối quan hệ giữa tần số, vận tốc ánh sáng và bước sóng như sau:

5 Phổ tần vô tuyến điện

• Phổ tần vô tuyến điện là dãy các tần số của bức xạ vô tuyến điện.

• Các hệ thống anten bức xạ và máy phát có thể nhận biết các sóng vô tuyến với các tần số trên 15 KHz Phổ tần vô tuyến được chia thành các dải chính như sau:

MF Medium Frequencies Tần số trung bình, thường gọi là dải sóng trung 300 kHz  3 MHz  = 1 km 100 m

HF High Frequencies Tần số cao, thường gọi là dải sóng ngắn 3 MHz  30 MHz  = 100 m 10 m

VHF Very High Frequencies Tần số rất cao, thường gọi là

dải sóng cực ngắn 30 MHz 300 MHz  = 10 m 1 m

UHF Ultra Frequencies Tần số cực cao, thường gọi là sóng viba 300 MHz  3 GHz  = 10dm 1dm

SHF Super High Frequencies Tần số siêu cao 3 GHz  30 GHz  = 10 cm 1 cm

EHF Extremely High Frequencies Tần số vô cùng cao

30 GHz 300 GHz  = 10mm 1 mm

300 GHz 3000 GHz  = 1 mm 1 dmm

Có 3 cơ chế vật lý chính truyền sóng vô tuyến

từ máy phát tới máy thu trong thông tin vô

Truyền sóng thẳng

Hình C3-1 mô tả kết nối vô tuyến mặt đất Nhìn chung tín hiệu thu nhận được là tổng tín hiệu thẳng theo đường a, các đường tín hiệu phản chiếu như đường b và c

Truyền sóng thẳng

• Ở vùng biển A1, kỹ thuật thông tin VHF chiếm ưu thế trong cấp cứu và an toàn Khả năng thông tin thương mại sẽ phụ thuộc vào các thiết bị phát điện thoại, Telex và dữ liệu data ở các đài Duyên hải

• Khi xem xét về nhân tố này, dải tần tối đa trên biển được tính theo công thức:

hTx  Rx

) ( )

(m h m

hTx  Rx

Truyền sóng đất

• Ở vùng biển A2, kỹ thuật thông tin trên dải MF chiếm ưu thế với mục đích cấp cứu và an toàn Thông tin thương mại sẽ phụ thuộc vào các thiết

bị vô tuyến điện thoại và Telex có ở các đài Duyên hải.

• Một đài duyên hải phủ sóng đất tốt có thể đạt tới

300 hải lý đối với thông tin thoại khi sử dụng sóng dải MF Các đài tàu, có máy phát công suất nhỏ hơn và hệ thống anten kém hơn thường chỉ liên lạc cách 150 hải lý đối với thoại và 300 hải lý đối với DSC/ Telex khi sử dụng ở dải sóng trung MF.

Truyền sóng trời

• Phản xạ điện ly là phương thức chính trong việc thực hiện thông tin liên lạc cự ly xa bằng sóng vô tuyến điện trong phạm vi tần số từ 1 – 30 MHz.

• Sóng vô tuyến điện trong dải từ 1 – 30 MHz có thể được phản xạ bởi tầng điện ly trong cự ly xa Trong ngày, tầng điện ly hình thành 3 tầng riêng là

E, F1 và F2 được phân biệt bởi sự tăng ion hoá theo độ cao Vì tần số phát tăng, cần thiết có mức

độ cao hơn của ion hoá để phản xạ sóng trở lại mặt đất

Hình C3-2: Đường truyền vô tuyến điện sóng trời

Hình C3-3: Đường truyền thông tin liên lạc vô tuyến điện sóng ngắn HF

Truyền sóng trời

• Trong sơ đồ, việc phát xạ ở tần số thấp khoảng từ 4 – 6 MHz được phản xạ tại tầng E từ máy phát Tx đến máy thu Rx1 qua đường “a” cách khoảng 1000km Các tần số dải 8 – 12 MHz có thể đạt được phạm vi phủ sóng xa hơn qua đường “b” và phản xạ tại tầng F1 để tới máy thu Rx2 Ở những tần số cao hơn, từ 16 – 25 MHz khoảng cách lên tới 4000 km, có thể đạt được do phản xạ từ tầng F2 qua đường “c” tới máy thu Rx3

• Nếu ion hoá ít hoặc nếu tần số quá cao, sóng vô tuyến điện có thể hoàn toàn qua được tầng điện ly mà không trở lại trái đất như ở đường

Truyền sóng trời

• Trên biển, kỹ thuật thông tin HF thường chỉ được sử dụng khi tàu ở ngoài dải sóng trung MF hoặc sóng VHF Khi hành trình trong vùng biển A4, HF là phương tiện phù hợp trong thông tin tới một đài duyên hải có khoảng cách xa

7 Tầng điện ly

• Khái niệm: Sự truyền sóng cự ly xa của sóng vô tuyến điện chủ yếu ở dải sóng ngắn HF là do một hoặc nhiều sự phản xạ từ một hoặc nhiều vùng ion trong tầng khí quyển được hiểu chung như tầng điện ly.

7 Tầng điện ly

• Các tầng điện ly quan trọng nhất để truyền lan cự

ly xa của sóng vô tuyến điện là:

Những sự phá vỡ tầng điện ly

• Thông tin trên dải HF có thể bị phá huỷ bởi các cơn bão từ trong nhiều ngày ở thời điểm có các vụ nổ trên mặt trời Nó phát ra một luồng các điện tích năng lượng cao phá huỷ các tầng điện ly, đặc biệt là vùng F Sự xuất hiện hiện tượng quang cực ở 2 vùng cực Bắc và cực Nam cũng thường kèm theo những biến cố này

• Các cơn bão từ thường được báo trước bởi các đợt nhiễu loạn điện

từ bất chợt Khi những đợt bùng phát mạnh của bức xạ tia cực tím

từ mặt trời sẽ gây ra sự ion hoá dữ dội cho tầng D thấp Khi các đợt nhiễu loạn điện từ xuất hiện, các sóng vô tuyến bị hấp thụ tại tầng D trước khi vươn tới các tầng cao hơn hoặc các sóng vô tuyến

bị phản xạ qua các đoạn ngắn hơn thông thường Kết quả là thông tin cự ly xa sẽ bị đình trệ trong nhiều giờ tại một thời điểm

III Dải tần số và sự truyền sóng

1. Tần số rất thấp (VLF)

2. Tần số thấp (LF)

3. Tần số trung bình hay dải sóng trung (MF)

4. Tần số cao hay dải sóng ngắn (HF)

5. Tần số rất cao hay dải sóng cực ngắn (VHF)

và trên VHF

1 Tần số rất thấp (Very Low Frequency)

• Sóng vô tuyến truyền lan theo đường cong của bề mặt trái đất được gọi là “sóng mặt đất”.

• Sóng mặt đất suy giảm ít nhất qua nước biển và suy giảm lớn nhất qua mặt đất đá khô cằn hoặc qua vùng sa mạc.

• Các tín hiệu của VLF được phản xạ tốt tại tầng điện ly D, bởi vì độ cao của tầng D có cùng cấu trúc về độ dài bước sóng ở dải VLF Tín hiệu của dải VLF có thể truyền xa 12.000 dặm biển (hải lý).

• Các hệ thống anten rộng lớn thường được sử dụng ở dải VLF với công suất phát xạ ra rất lớn (khoảng 750 kW) và

có tầm phủ sóng hầu hết bề mặt trái đất

=> Do vậy những phát xạ ở dải VLF chỉ được dùng theo hướng từ bờ ra tàu Các tín hiệu ở dải VLF xuyên qua nước biển xuống độ sâu vài chục mét do vậy rất hiệu quả để duy trì liên lạc với các tàu ngầm

2 Tần số thấp (Low Frequency)

• Các tín hiệu của LF được phản xạ tốt tại tầng điện ly D Ở dải LF cũng có một sự cải thiện về mặt các mức tín hiệu ồn cơ sở thấp hơn

• Tuy nhiên sự suy giảm đường truyền lại cao hơn Các cự ly từ 1000

- 2000 dặm biển thì có thể đạt được ở dải LF, nhưng cũng phải yêu cầu đến công suất phát cao và hệ thống anten rộng lớn

3 Tần số trung bình hay dải sóng trung (Medium

Frequency)

• Liên lạc ở dải MF cũng phụ thuộc chủ yếu vào sự truyền lan của sóng mặt đất, nhưng cự ly bị giảm hơn bởi vì hậu quả suy giảm tăng do mặt đất

• Một đài Duyên hải có thể đạt được sự phủ sóng mặt đất tốt cho tín hiệu thoại tới 300 hải lý Các đài tàu, với các máy phát có công suất phát nhỏ hơn và các

hệ thống anten đơn giản hơn có thể thường đạt được thông tin mặt đất tin cậy tới 150 hải lý cho thông tin thoại và 300 hải lý cho thông tin DSC/Telex

4 Tần số cao hay dải sóng ngắn (HF)

• Tầng điện ly D có hiệu quả ít trên dải 4 MHz và sự truyền sóng ở khoảng cách dài là do sự phản xạ từ tầng E hoặc các tầng F Theo khái niệm chung, sử dụng dải tần HF càng cao hơn, thì cự ly càng kéo dài hơn

5 Tần số cao hay dải sóng ngắn (HF)

• Vào ban đêm, do sự thay đổi trong tầng điện ly, các điều kiện thay đổi bởi vì tầng F1 và F2 hợp nhất lại và độ cao của các tầng E và F

hạ xuống Kết quả chung là để bao phủ cự ly như nhau vào ban đêm, điều cần thiết là phải chia đôi tần số khai thác, tức là một cuộc liên lạc từ Hải Phòng đến Capetown vào ban ngày có thể trên dải 22/ 25 MHz, nhưng vào ban đêm thì dải 12 MHz sẽ được lựa chọn

6 Tần số rất cao hay dải sóng cực ngắn (VHF) và trên

để đạt được khả năng nhìn vệ tinh tốt nhất

• Đối với thông tin mặt đất, cự ly phụ thuộc vào độ cao của cả anten máy thu và máy phát Bởi vì hậu quả bẻ cong nhẹ trên các sóng vô tuyến trong tầng đối lưu của khí quyển được gây ra chính bởi hơi nước, nên tầm nhìn vô tuyến trong thực tế lớn hơn so với tầm nhìn quang học theo 1 hệ số = 4/3

Hết bài