Quyển số 11 nghiên cứu thiết kế mạng thông tin đối lưu sóng cực ngắn cho việt nam

Tính độ ổn định làm việc của tuyến thông tỉn tán xạ tầng đối lưu — 11 D.. KẾT LUẬN VỀ PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ 30 VIL DU KIEN MOT SỐ TUYẾN ĐỐI LUU CUA VIỆT NAM 4I Phụ lục : - Phụ lục về các

_ NGHIÊN CỨU TIẾP THU CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN

ĐỂ THIẾT LẬP VÀ TỔ CHỨC KHAI THÁC THỬ NGHIỆM

MANG THONG TIN SO LIÊN KẾT ĐA DICH VU ISDN

Đơn vị chủ trì : Viện KHKT Bưu điện

Chủ nhiệm : PGS.PTS Nguyễn Cảnh Tuấn

TONG MUC LUC

"Dự báo phát trién mang ISDN trén mạng Viễn thông Việt nam dén nam 2010"

"Cấu trúc mạng nội hạt và mạng ngoại vi"

Chi tri: PTS Nguyễn Minh Dân |

"Các mạng nội bộ : Mạng điều hành"

Chủ trì: PTS.Nguyễn Quí Minh Hiển

“Các mạng nội bộ: Mạng đồng bộ”

Chi tri: KS Nguyén Hitu Hau

"Các mạng nội bộ: Mạng báo hiệu"

Chủ trì: KS Lê Ngọc Giaơ

"Mô hình mạng ISDN tổng thể và kết nối

các mạng cộng sinh”

Chủ trì: KS Đỗ Mạnh Quyết

"Bộ tiêu chuẩn mạng ISDN Viét nam"

Chủ trì: PTS Nguyễn Quí Minh Hiển

"Nghiên cứu kết hợp mạng thông tin chuyên dùng Bộ nội vụ với mạng đường trục quốc gia”

Chủ trì: Ths Nguyễn Đăng Tiến

Ths Nguyễn Quang Tuấn

"Nghiên cứu kết hợp mạng thong tin chuyên dùng Bộ quốc phòng với mạng đường trục quốc gia”

Cha tri: PTS V6 Kim

"Nghiên cứu thiết kế mạng thông tin đối

lưu sóng cực ngấn cho Việt nam”

Chủ trì: KS Nguyễn Tiến Mỹ

"Đề xuất giải pháp hợp lý xây dựng mang

ISDN ở Việt nam”

Quyển số 6 Quyển số 7

MỤC LỤC

1 NHU CẦU VỀ THÔNG TIN ĐỐI LƯU TRONG QUỐC PHÒNG Ở VIỆT NAM

II ĐẶC TRƯNG VẬT LÝ CỦA TẦNG ĐỐI LUU -

II TRUYEN SÓNG ĐIỆN TỪ TRONG THONG TIN TAN XA TANG DOI LUU

1V LÝ LUẬN CHUNG VỀ THIẾT KẾ TUYẾN THONG TIN TAN XA TẦNG

A Tính mức tín hiệu thu trung bình

B Một phương pháp khác để tính mức tín hiệu thu trung bình 9

C Tính độ ổn định làm việc của tuyến thông tỉn tán xạ tầng đối lưu — 11

D tính truyền sóng viba nhiễu xa qua vật chắn , 24

V MỘT SỐ THIET BI THONG TIN ĐỐI LƯU VÀ CÁC TUYẾN THÔNG TIN

VL THIẾT KẾ TUYẾN THÔNG TIN ĐỐI LƯU TẠI MỘT SỐ VÙNG Ở

2 Thiết kế đoạn tuyến đối lưu Kiến an - Hàm rồng 34

3 Thiết kế đoạn tuyến đối lưu thành phố Hồ Chí Minh - Đà lạt 35

VI KẾT LUẬN VỀ PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ 30 VIL DU KIEN MOT SỐ TUYẾN ĐỐI LUU CUA VIỆT NAM 4I

Phụ lục : - Phụ lục về các sơ đồ mặt cất địa hình các đoạn tuyến thông tin

Hà nội - Thành phố Hồ Chí Minh - Phụ lục về các thiết bị thông tin đối lưu hiện

đang sử dụng ( Phần này để nguyên tài liệu tiếng Anh, không phiên dich )

LOI NOI DAU

Để tài nhằm nghiên cứu ứng dụng việc truyền sóng tấn xạ tầng đối lưu trong thông tin liên lạc

Phần lý thuyết : Trình bày tóm tắt các vấn đề cơ bản về tầng đối lưu và việc truyền sóng điện từ

Phần ứng dụng :

+ Trình bày phương pháp thiết kế tuyến thông tin tán xa tầng đối lưu

+ Thiết bị đối lưu hiện có trên thế giới

+ Dự kiến thiết kế tuyến thông tin đối lưu tại một số địa hình Việt nam

Việc truyền dẫn thông tin có thể dùng nhiều phương thức :

- Viba trong tầm nhìn thẳng tạo thành tuyến vô tuyến chuyển tiếp

xạ tầng đối lưu cũng là rột phương thức có trong thông tin quân sự

I NHƯ CẦU VỀ THÔNG TIN ĐỐI LƯU TRONG QUỐC PHÒNG Ở VIỆT NAM

1 Hệ thống thông tin quốc gia hiện nay bao gồm :

- Hệ thống thông tin của ngành Bưu điện

- Hệ thống thông tin của Bộ quốc phòng

- Hệ thống thông tín của Bộ nội vụ

- Hệ thống thông tin của các ngành khác : Giao thông, hàng hải, hàng

không v.v

2 Đối với quốc phòng, bình thường hệ thống thông tin được kết nối với

mạng quốc gia để hình thành mạng thông tin rộng khắp

Do nhu cầu đặc biệt, quốc phòng hình thành một lực lượng thông tin cơ

động gồm : Sóng ngắn, viba và thông tin đối lưu Hệ thống này có thể được triển

khai thường xuyên, hoặc dự phòng khi có tình huống thì triển khai

-1-3 Mục tiêu của phần nghiên cứu này đi sầu vào lĩnh vực thông tin tan xa

tầng đối lưu |

- Phần lý luận : Đưa ra phương pháp thiết kế tuyến thông tin tấn xạ tầng

đối lưu gồm lý thuyết, các công thức, đồ thị đùng để tính toán và các thiết kế

mẫu

- Phần ứng dụng : + Thiết kế một số tuyến thông tin cụ thể : Hà nội -

Kiến an - Hàm rồng; Đà lạt - Thành phố Hồ Chí Minh

+ Dựng sơ đồ mặt cất và mô hình sơ bộ một hệ thống

đối lưu của Việt nam ứng dụng trên trục Bắc nam - Biên giới - Hải đảo

- Phần đo đạc thử nghiệm -: Việc do đạc thử nghiệm đối lưu là công việc phức tạp và tốn kém Ỏ phạm vỉ để tài chúng tôi dùng thiết bị đối lưu hiện có ( Mỗi trạm gồm 2 ô tô chở máy, anten và nguồn ) triển khai cơ động đều các

điểm dự kiến Sau khi đựng anten, cho thiết bị hoạt động, điều chỉnh, lấy số liệu

kỹ thuật, đối chiếu với thiết kế để rút ra kết luận

Công việc triển khai, đo đạc, lấy số liệu và kiểm chứng được làm trên 3

đoạn tuyến :

+ Hà nội - Kiến an ( Khoảng cách 90km )

+ Kiến an -Hàm rồng ( Khoảng cách 140km )

+ Thành phố Hồ Chí Minh - Đà lạt ( Khoảng cách 250km )

Kết quả đạt được phi ở mục VỊ

- Căn cứ vào kết quả đạt được, trong mục VH và VI chúng tôi đề xuất dự kiến một số tuyến dùng thông tin tán xạ đối lưu và thiết kế trên bản đồ 1/50.000

Khi có nhu cầu, căn cứ vào dự kiến thiết kế có thể di chuyển thiết bị đến

và triển khai _

Il ĐẶC TRƯNG VẬT LÝ CỦA TẦNG ĐỐI LƯU :

Tầng đối lưu chiếm từ 0 đến 10km

Có đặc điểm vật lý :

1 Nhiệt độ giảm theo chiều cao ( vì tầng này trong suốt với tia mat trời, nên nhiệt độ mặt đất cao hơn, lớp không khí dưới nóng hơn lớp không khí trên)

2 Áp suất không khí giảm theo chiều cao

3 Chỉ số khúc xạ mở có giá trị trong khoảng 1,000240 < n < 1,000400

Ở Việt nam chỉ số n cỡ 1,000390

Ta ký hiệu chỉ số khúc xạ biểu kiến

N=(n-1) 10°

240 <N <400

Biểu thức của N theo các đại lượng áp suất, nhiệt độ :

4 Bán kính hiệu dụng của trái đất và hệ số K:

Nếu ta chỉa khí quyển thành từng lớp nhỏ ( vi phan ) thi tai lớp đó coi như

chiết suất không đổi Do đó N chỉ còn là hàm số của z :

Vay : ban chat su thay déi cha k là sự thay đổi của chỉ số chiết suất theo

chiều cao khí quyền Trong các điều kiện thông thường giá trị của k = 4/3

Vẽ hàm phân bố đà theo thời gian

Trong một số trường hợp đặc biệt, chẳng hạn những vũng dân cư thưa thớt,

những vùng địa hình khó khăn như đầm lầy, đồng nước, hải đảo, rừng núi việc

thiết lập các tuyến vô tuyến chuyển tiếp trực thị trở nên không kinh tế, khó khăn thì việc đùng thông tín tần xạ tầng đối lưu là một trong những giải pháp kỹ thuật

có lợi nhất :

Nguyên tắc cơ bản của truyền sóng điện từ trong thông tin tán xạ tầng đối

lưu là sử dụng bức xạ thứ cấp năng lượng điện từ do sự không đồng nhất về cấu

trúc vật lý của tầng đối lưu Năng lượng điện từ tán xạ có thể nhận được từ một điểm cách xa máy phát từ 150km đến 600km

-4-Đặc điểm của thông tin tán xạ tầng đối lưu :

a Năng lượng điện từ bức xạ thứ cấp là rất nhỏ so với chùm năng lượng điện từ chính, do đó thiết bị dùng trong thông tin tán xạ đối lưu phải :

- Máy thu có độ nhậy cao

- Máy phát có công suất lớn

- Anten Parbol có kích thước lớn để có hệ số khuyếch đại lớn

b Tín hiệu đầu vào của máy thu trong phương pháp tán xạ đối lưu là tổng

của nhiều thành phần tán xạ từ nhiều vùng khác nhau Do đó có biên độ và pha

khác nhau

Do vị trí các vùng không đồng nhất trong tầng đối lưu lưôn luôn biến động theo thời gian, vì vậy tín hiệu tổng cộng ở đầu vào của máy thu biến động mạnh

Đó là nguyên nhân chính gây pha định Để giảm mức độ pha đỉnh người ta đùng

kỹ thuật phân tập ( Phân tập không gian, tần số, phân cực )

c Quá trình truyền tín hiệu trên tuyến thông tin tán xạ đối lưu luôn kèm theo méo Mức độ méo càng lớn nếu độ rộng phổ tín hiệu càng lớn Vì vậy phổ năng lượng của tín hiệu cao tần bị hạn chế Thông thường dùng bề rộng phổ cỡ

Có hai vấn để cơ bản cần phải tính toán :

- Mức tín hiệu thu trung bình nhận được trên đoạn tuyến

- Độ ổn định làm việc của từng đoạn tuyến và trên cả tuyến

A TÍNH MỨC TÍN HIỆU THU TRUNG BÌNH NHẬN ĐƯỢC :

P tín hiệu thủ = P phát + G1 + G2 - © Tieu hao năng lượng thành phần

- P phat (dBm ) được cho bởi thiết bị

- Gi, G2 là độ khuyếch đại anten thu, phát

Vấn để còn lại là tính tổng các tiêu hao thành phần

1 Tiêu hao ứng với anten đẳng hướng trong không gian tự đo :

4xD

Ao = 201g —— Với D = khoảng cách hình học giữa 2 trạm

Néu D tinh bang Km

Cc

f= Tính bằng MHZ ta có

À

Ao (4B) = 32,44 + 20 Ig f (muz) + 20 lg D ( km )

2 Tiêu hao do dùng anten kích thước lớn :

Trong thông tin tán xạ tầng đối lưu, để tăng mức tín hiệu tại điểm thu,

người ta thường dùng anten kích thước Khi đó độ khuyếch đại anten tăng lên đổ thị phương hướng hẹp lại ( góc 1/2 công suất nhỏ ) vùng không gian tham gia

hiệu ứng tán xa nhỏ đi, bức xạ điện từ thứ cấp giảm, việc truyền sóng có thêm hệ

số tiêu hao

Tổn hao độ khuyếch đại anten ÁG lớn nhất thường xảy ra vào các tháng

mùa đông, thực tế không thay đổi theo chiều dài bước sóng 2 và khoảng cách D

Tính toán AG theo đồ thị Hình 3 và 4 Trong thiết kế truyền sóng căn cứ vào yêu cầu mức công suất thu, ta chọn dung hoà kích thước anten và tiêu hao

AG để có mức thu tối ưu

Hình 3: Quan hệ giữa độ khuyếch đại anten Hình 4: Tính độ tổn hao độ khuyếch đại

và góc mở của đồ thị phương hướng anten AG theo Gtx + Grx

3 Tiêu hao do ảnh hưởng địa hình và độ cao đặt anten :

Các anten đối lưu thường đặt thấp ( dưới 20m ), do độ cong bề mặt trái đất

và chướng ngại ( Nhà cửa, đổi núi ) đặc biệt ở gần các trạm thu phát, ảnh hưởng

tiêu hao đáng kể đến truyền lan sóng Vì thế khi lựa chọn điểm đặt trạm đối lưu

nên đặt ở điểm cao, cách xa chướng ngại cao nhất vài km Tốt nhất chướng ngại

Để tính ảnh hưởng của địa hình trong tiêu hao tán xạ, ta đưa vào khái

niệm khoảng cách tương đương :

Đa = D + 148 (yl +72) km với D là khoảng cách thực ( km )

y¡ và y2 là góc khép cả anten phát và thu ( tính ra độ ) xem Hình 5-

Góc khép y là góc tạo bởi đường chân trời ( nằm ngang ) tại điểm đặt trạm

và tia lướt ( trục anten ) qua đỉnh chướng ngại Góc khép mạng dấu ( + ) nếu tia

lướt nằm cao hơn mặt phẳng ngang, ngược lại mang dấu ( - )

H2 - h2

y2= (57,3 — - 3,37 Dz) 10” độ

D2

hi và he ( tinh ra mét ) là chiều cao đặt anten so véi mtic O™ ( mat biển )

Hi, H2( tinh ra mét ) 1a chidu cao chudng ngai so với mức o” ( mặt biển )

Dị, D2 ( tính ra km ) là khoảng cách từ anten tới chướng ngại

Việc xác định góc khép có thể dùng máy ( máy kinh vĩ ) hoặc dùng bản đồ 1/50.000 vẽ mặt cắt địa hình giữa 2 trạm với đường cong mặt đất k = 4/3

Từ khoảng cách tương đương Da theo đồ thị hình 6 ta tính được tiêu hao

trung bình tán xạ ứng với tháng mùa đông xấu nhất VTa

Công suat thu trung binh ( tinh cho 50% thoi gian théng tin ) dugc tinh :

PRX( dB) = P phát + G1 + G2 + V - 8o - ÀO - VTa + TỊT + TỊR

Với : TỊT là tiêu hao phi đơ, colecto, ciculator phía phát ( áp )

TỊR là tiêu hao phi đơ, colecto, ciculator phía thu ( dB )

VTa là tiêu hao tấn xa (dB)

B MỘT PHƯƠNG PHÁP KHÁC ĐỀ TÍNH MỨC TÍN HIỆU THU

TRUNG BÌNH ( Theo tài liệu Microwave and tropospherie scatter radio Equipment - USArmy Signal center and school )

Trong muc A df trinh bay cach tinh miic tin hiéu thu trung binh theo mét

số tài liệu truyền sóng tần xạ đối lưu của Liên xô

Sau đây trình bày một phương pháp khác Về bản chất vật lý là như nhau

nhưng quan điểm thực tiễn có thể khác nhau Cách thức tính toán trình bày dưới

đây theo tài liệu truyền sóng tán xạ đối lưu dùng trong quân đội Mỹ

P tín hiệu thủ = P phát + G1 + G2 - 37 tổng các suy hao hành phần

P phát : Lầ công suất phát ( đồm )

G1, G2: La hé s6 khuyéch dai anten (dB)

Các suy hao thành phần bao gồm :

a Suy hao truyền sóng cơ bản :

AIE Áo + Átánxạ

Ao là suy hao truyền sóng tính cho không gian tự do ( không bị chắn ) với

anfen đẳng hướng

Suy hao tán xạ tăng lên theo tần số

Theo đồ thị hình 11 cho ta tính suy hao truyền sóng cơ bản ở tần số 1000 MHZ ( bao gồm cả suy hao không gian tự do và tần xạ )

Truc nằm ngang là khoảng cách giữa 2 trạm tính theo Miles (1 Miles =

1,609 km )

Trục thẳng đứng là suy hao truyền sóng cơ bản tinh theo dB

Với những khoảng cách nhỏ hơn 90 Miles tính theo đồ thị ở góc phải Với những tân số làm việc khác 1000 MHZ đồ thị 12 cho số hiệu chỉnh

( chú ý khi tần số càng lớn, suy hao truyền sóng cơ bản càng tăng ).

b Suy hao do góc tà ( Horizon Angle Loss )

Hình bên mô tả góc tà phía

phat va thu ‘Prva Pr

Trục nằm ngang của đồ thị 13, 14 là khoảng cách di tính theo Miles tir

anten tới điểm chắn gần nhất

Trục thẳng đứng cho ta độ cao tính bằng feet ( 1 feet = 0,3048m ) giữa

đỉnh M và độ cao tâm anten

Từ đồ thị 13 và 14, ta tínH được góc tà phía trạm A Hoàn toàn tương tự, ta

tính được góc tà phía trạm B

Cộng 2 góc tà \T + WR ta có góc tà tổng Suy hao góc tà tổng tính theo đồ thị hình 15 : Trục nằm ngang là góc tà.tổng tính theo độ, trục thẳng đứng là suy hao góc tà tính theo dB Các đường cong ứng với khoảng cách khác nhau giữa 2 tram A và B nếu giá trị dương (+) thì suy hao tổng cộng tăng, nếu giá trị âm (-) thì suy hao tổng cộng giảm - tương đương với có tăng ích

c Suy hao do ghép giữa góc mở anten và môi trường Ác ( Àperture to Medium Coupling Loss )

Ving không gian bất đồng nhất giữa 2 anten ( thu, phát ) tham gia truyền

sóng tán xạ Khi dùng anten kích thước lớn, búp sóng hẹp lại ( Độ khuyếch đại

anten GA tăng ), vùng không gian tham gia truyền sóng tán xạ nhỏ đi, tạo nên

một lượng suy hao Lượng suy hao này là do quan hệ ghép giữa anten với môi

trường truyền sóng Góc mở anten tính theo đồ thị hình Ib

Tính suy hao ta dùng đồ thị hình L7

Búp sóng anten theo tỷ lệ phía phải

Theo tỷ lệ xích góc phía trái : Khoảng cách tuyến tính theo Miles trên mặt

đất phẳng - tương ứng phía phải của tỷ xích là góc tán xạ ứng với mặt đất phẳng

Căn cứ theo địa hình ta có tổng góc tà (JT + PR)

Góc tần xạ tổng cộng : ! = \T + \fn + \pháng là điểm gốc ở tỷ xích phía

trái

-

10-Nối điểm tỷ xích phía trái và điểm búp sóng phía phải bằng một đoạn

thẳng, đoạn thẳng này cắt tỷ xích giữa ở đâu cho ta suy hao quan hệ ghép giữa góc mở anten và môi trường ( Thông thường giá trị vài đêxibel )

Tổng các suy hao = AI + ÀH+ Ác

Ti đó tính được mức tín hiệu thu trung bình

C TÍNH ĐỘ ON DINH LAM VIEC CUA TUYEN THONG TIN TAN KA

TẦNG ĐỐI LƯU :

1 Fa đỉn tín hiệu : Fadin là sự thăng giáng tín hiệu

Vt : Mức suy giảm trung bình ngắn hạn ( trong khoảng 5 đến vài

chục phút )

Vr : Mức suy giảm trung bình đài hạn ( tính chu kỳ vài ngày đến

hàng tháng ) còn gọi là Fađin chậm

Trong thông tin, thường quan tâm đến Fa din cham

Độ sâu Eađin nhanh tuân theo hàm phân phối xác suất Raylơ

AV =20lg ~~ (dB) Vị là mức suy giảm Fadin nhanh trong

Hình 7: Mô tả đồ thị xác suất thống kê

độ sâu Fađin nhanh ( Luật Rây lơ )

-11-vt VIA mức suy giảm trung bình ứng với 5

AVT=20lg —- (dB) V† là mức suy giảm trung bình ứng với

Hình 8 : Mô tả đồ thị xác suất Fađin chậm

Độ lệch chuẩn ơ được tính theo đồ thị thực nghiệm

o = Vsox- Vase = V s0% - View

Với Vzo là mức suy giảm trung bình ứng với 50% thời gian thông tin

Vasø Hoặc V16 là mức suy giảm tính với 84% hoặc 16% thời gian

thông tin

-12-Đồ thị hình 9 cho ta tính ơ theo khoảng cách tương đương Dtđ giữa 2

trạm đối lưu

Hình 9 : Đồ thị độ lệch chuẩn theo khoảng cách tương

đương gitta 2 tram Dr

2 Độ ổn định : Độ ổn định của kênh thông tin được đánh giá bằng tỷ số giữa thời gian làm việc đúng Te ( thông tin đảm bảo chính xác) và thời gian làm

việc toàn bộ TY tính ra phần trăm ( % )

Ta Ts - Tea 1%= —— 100% = — 100%

Tga là thời gian gián đoạn thông tin

1% =(100 - —— 100)% với —- 100 = T1asé phan tram

Do đó độ ổn định thông tin bằng: I% = (100-T)%

Tiêu chuẩn CCIR quy định độ ổn định thông tin cho phép với tuyến có

chiều đài 2500km là: I= 99,95%

-13-Số phần trăm gián đoạn cho phép là T = 0,05% về mặt tạp âm, người ta quy định cơng suất tạp âm ngưỡng là 10'pw - Khi đĩ thơng tin gián đoạn Nghĩa là cơng suất tạp âm cĩ thể > 10° pw chỉ trong thời gian < 0,05% trong chu kỳ tháng bất kỳ của I tuyến dài tới 2500km Số % thời gian gián đoạn thơng tin cho phép

của tuyến cĩ độ dài L z 2500km tính theo cơng thức :

cĩ Fađin đồng bộ trên tất cả các khoảng )

Nếu tốn tuyến cĩ n khoảng thì số phần trăm gián đoạn thơng tin cả tuyến

bằng : -

n

T= } Ti

i=]

Độ ổn định thơng tin của tuyến được quyết định bởi hai thành phần :

- Do ảnh hưởng của điều kiện mơi trường gây pha din tín hiệu ( tính chất vật

chắn, thơng số vật lý mơi trường )

- Độ ổn định của các thiết bị Độ ổn định thiết bị là độc lập, khơng liên quan gì đến quá trình thiết kế tuyến thơng thường, người ta cố gắng dat vé ly thuyết tới 100% về thiết bị ( tăng khá năng dự phịng về máy thu, máy phát, nguồn điện và khả năng tự động chuyển mạch )

3 Tạp âm của máy (hu và ngưỡng máy (hu :

Thơng thường cơng suất ngưỡng của tín hiệu đầu vào của máy thu ta chọn gấp 10 lần cơng suất tạp âm nhiệt

PP thụ ngưỡng = TƠ P tạp âm nhiệt

hay :

P thu ngưỡng ( đồm ) = P tạm âm nhiệt ( đầm ) + 10 dBm

P tap am nhiệt ( đBm ) = Nr + Í0 lg KT + 101gẬr ( đồm )

Với Ar là đải thơng IF

10lg Kr= - 114 đồm

Nr = I0lg N tap 4m vdi N tap 4m 1) chỉ số tạp âm của máy thu

-14-P thu nguing (dBm ) = (Ne- 114+ 10lg Ar+10) dBm

Thí dụ với các máy thu siêu cao tần đùng trong thông tin đối lưu ta có :

AVF = Prx - P thu ngưỡng

Từ dự trữ Fađin theo đồ thị hình 10 ta biết được số phần trăm thời gian

thông tin gián đoạn của đoạn tuyến thứ ¡ Giá trị của T¡ phải nhỏ hơn TT cho phép

L

2500

Nếu T¡ > T cho phép thì đoạn tuyến này phải tính lại bằng cách : tăng công

suất phát, tăng kích thước anten, dùng máy thu có độ nhạy cao hơn ( ngưỡng thấp hơn ) hoặc thậm chí chia nhỏ đoạn tuyến

Sau khi có T¡ của từng đoạn tuyến, ta tính thời gian gián đoạn thông tin cho

cả tuyến phải đạt tiêu chuẩn CCIR

DISTANCE - STATUTE MILES

Free space attenuation at ] MHz

Hinh 11 - Dé tinh suy hao co ban Ach tai 1000 MHZ

theo khoảng cách giữa 2 trạm

Correction table for free space attenuation at frequencies above L MHz

Hình 12 - Hiệu chỉnh suy hao cơ bản ở các tần số khác

1000MH7

-17-

19,000

STATUTE MILES FROM ANTENNA Khoảng cách từ vật chắn tới anten theo Miles

Caicuiating horizon angles (0 - 150 miles)

AR b

Dùng dé tính toán góc ta ( góc chân trời )

Khoang cach téi anten tinh theo Miles

Calculating horizon angles (0 - 11 miles)

Hình 14 - Tính góc tà ( góc chân trời )

Horizon angle loss,

Hình 15 - Để tính suy hao góc tà ( góc chân trời )

GAIN BEAMWIOTHY (pal (DEGREES)

te

4 +

uy

HÀ ca

wt so-]

“te

ad

tts

Hình 16 - Để tính góc mở anten và độ khuyếch đại

GA thco tần số và đường kính parabol

REFLECTOR DIAMETER {FT

-fs0

do 7 bao Lao

+100

Antenna gain and beam width

_Datenna gain eee

ˆ ¬ L 3-4 L

Aperture-fo-medium coupiing loss

Hình 17 - Tính suy hao dó ghép góc mở anten với

môi trường

D TRUYỀN SÓNG VI BA NHIÊU XA QUA VAT CHAN:

1 Nguyên lý Huyghen - Fretsnel :

Mỗi điểm mà mặt đầu sóng đạt tới là tâm phát sóng cầu thứ cấp Mặt đầu

sóng mới là hình bao của những mặt câu thứ cấp đó

Giả sử ta tính năng lượng trường điện từ của T phát đến điểm thu R Tưởng

tượng có một mặt phăng P chắn vuông góc giữa T và R Ta có thê tính theo :

Nang lượng trường điện từ của T phát ra đến mặt phẳng P Năng lượng từ

mặt phẳng P đến điểm thu R Đó là cách tính theo nguyên lý Huyghen - Fretsnel

thông qua tính năng lượng trường điện từ ở mặt phẳng P

Giả sử trên mặt phẳng P, ta có các vòng tròn đồng tâm, cách nhau những khoảng 2/2 Năng lượng điện từ phân bố trên những vành khăn S1, S2, S3, S4 ngược pha nhau ( nhưng cường độ giảm dần )

Nếu trên đường truyền, vành khăn S1 bị chắn thì năng lượng điện từ phân

bố trên vành khăn SŠ}, S3, vẫn đến được điểm thu

2 Thiết kế và tính suy hao truyền sóng khi có nhiễu xạ :

A= A ohiéu xa + Ao

Ao (dB ) = 32,44 + 20log f(MHZ) + 20logd (km )

Là suy hao truyền sóng trong không gian tự do

A nhiéu xa = - (13 + 20log Uo) (dB)

H- KHOANG CAG TỪ, DUONG TRIE THi ĐẾN CHƯỞỜNG NGAI

CTINH THEO BAN KỈNH F4)

~? 7 ~~ - 7

SE TINH TIEU HAO DO MAT BAT

We 26a

- 26

-BAT PHANG

ee

Độ suy giảm không chỉ phụ thuộc vào độ che chắn Uo mà còn phụ thuộc vào hình dạng vật chắn, biểu thị bằng tham số Iu Trường hợp ly tưởng vật chin nhọn hình nêm p = 0 Vat chan cing tù càng nhỏ, tiêu hao do nhiễu xạ càng

- lớn

Trong ứng dụng, người ta thường chọn phương thức nhiều xạ qua đỉnh núi

đá hoặc đất ( mật độ cây thưa và thấp ) để truyền sóng viba Khi đỉnh núi tù hoặc

mật độ cây nhiều và cao việc truyền sóng nhiễu xạ khó khăn, ta phải cải thiện tính

chất của vật chắn bằng cách sử dụng các tấm lưới kim loại hoặc điện môi được

xây dựng trên đỉnh núi

-27-V MOT SO THIET BI THONG TIN DOI LUU VA CAC TUYEN THONG TIN DOI LUU TREN THE GIGL.:

Do yêu cầu thông tin và đặc điểm địa hình, số tuyến thông tin Tropo trên

thế giới có chiều đài khoảng 40.000km tập trung ở khu vực biển Bắc, Nam mỹ,

chau A Thai Binh Duong, chau Phi, Trung dong

Một số nước có công nghệ sản xuất thiết bị thông tin đối lưu tiến tiến, đang được sử dụng là : Anh, Pháp, Mỹ Nhật, Bắc âu

Sau đây giới thiệu một số tuyến thông tin đối lưu và thiết bị đối lưu đã có

đang được sản xuất và xây lắp trên thế giới

+ 1958 + 1968 các tuyến đối lưu đầu tiên xây dựng ở Pháp - Mỹ - các nước khác

+ 1968 + 1980 : Hơn 20.000 km tuyến đối lưu hệ Analog được xây dựng : Pháp - Brazinl - vùng Thái bình dương, Châu phi

+ 1980 + 1995 : Hệ Tropo đối lưu digital được xây dựng :

Đặc biệt trong quân đội một số nước thiết lập tuyến thỏng tn đối lưu để

liên lạc giữa các khu vực quân sự có địa hình khó khăn với mạng thong tin chung

Với kỹ thuật bán dẫn ngày càng phát triển, hiện nay các hãng đã sản xuất được các thiết bị khuyếch đại siêu cao tần từ 2000 M{HZ tới 5000 MHZ với công

suất tới 500W + 1000Waf Nhờ đó tiêu thụ điện năng của các trạm thông tin đối lưu giảm đáng kể, thuận lợi cho khai thác sử dụng

Nhờ khả năng nén dẫn tín hiệu nên các thiết bị ghép kênh cho phép với một đải thông xác định, có thể tăng dung lượng kênh Hiện nay một kênh thoại có thể

dùng 64Kbits, 32 Kbit/s hoặc thậm chí 16 Kbit/s Tuỳ theo khả năng thiết bị và

nhu cầu, người ta đã thiết lập các tuyến đối lưa với dung lượng 60kênh, 120 kênh hoặc 240kênh

Dưới đây đưa ra một số tài liệu tham khảo về tuyến và thiết bị của Pháp -

Mỹ và một vài nước khác

+

FRANCE : (Pacific Ocean) | FRANCE

IVORY COAST CAMEROON ZAIRE

BRAZIL CHILE FRANCE MOZAMBIQUE

_CAMEROON GUINEA -

Martinique -

SIERRA LEONE

Maputo - Beira Martini Guadeloupe F-P

Fail - Flores Hao - Mururoa Mililary

Daloa - Man Douala - Mbankolo Maladi -

Mato Grosso

Kinshasa

Navy Mililary Cabora Bassa Libreville - Kribi

Conakry - Freelown

aa *f tá ' 63

10 10-18- 27

3ó

120 120-300

FRANCE FRANCE

FRANCE AFRICA

Ouesso Bangui Military

PTT Mililary Military Military

Military

Military Mititary Government

18

0.1 0.1

0121,

0.1 0.1

"24-60-120

1932 G.Marconl conducts trans-horizon propagation measurements at GOOMI1z

1960 Commercial success starts with award of the MOKPO-CIIEJU [Korea] contact

1970-72 Angle diversity experimental programme

Continued

GEC-

249600 `

-31-VI THIET KE TUYEN THONG TIN DOI LUU TAI MOT SO VUNG

Ở VIỆT NAM:

1 Thiết kế đoạn tuyến thông tin đối lưu Hà nội - Kiến an

Khoảng cách Hà nội Kiến an 90km - Dung lượng 120kênh phân tập 2 - Dùng thiết bị AFH 990 của Acatel với :

- Dải tần số công tác 4 + 4,5 GHZ

- Công suất máy phát 500W = 57dBm

- Dung lượng 2 x 2 Mbit/s

- Ngưỡng máy thu với ber 107 là - 89 đBm

Dự kiến thiết kế : Dùng anten parabol có đường kính d = 9 m;

Ga = 20Igd + 20lgf + 17,8 = 50dB

- Phi đơ dùng loại EW 44 tiêu hao 4dB/100m

a Tiêu hao không gian tự do với arten đẳng hướng :

Ào = 32,44 + 20124500 + 201290 = 144,58 dBm ~ 145 dBm

b Tiêu hao do dùng anten kích thước lon : Ac

Theo đồ thị hình 4 : Ac = 14 dB

c Tiêu hao tắn xạ bởi địa hình :

Căn cứ vào prcfin Hà nội - Kiến an ( Hải phòng ) ta có

-32-nr tiéu hao phi do + colecto phia thu 2 dB PRx = 57 + 50 + 50 + 1,5 - (145 + 14 + 70+ 4) = - 74,5 dBm

e Dự trữ pha định là :

89dBm - 74,7 dBm = 14,5dB Theo đồ thị hình 9 với Dtđ = 78,456 km

Độ lệch chuẩn + = 6, ta có theo đồ thị 10 TT ngưỡng = 0,08%

Nghĩa là độ gián đoạn thông tin bằng 0,08% thời gian liên lạc Với

tiêu chuẩn CCTR :

90

T cho phép = 0,05 —— =0,0018 chưa đạt Nhưng Hà nội - Kiến an

2500

là 1 đoạn tuyến nên chấp nhận được

1“, Tính đoạn tuyến Hà nội - Kiến an ( Theo Microwave AND Tropospheric scatter Radio )

90km ~ 56,25 Miles ; anten 9m , GA = 50 đB Phân tập 2 có hệ số v =

1,5 dB

a Suy hao truyền sóng cơ bẩn :

Theo dé thi hinh 11 : Acb = 174 dB 6 1000 MHZ

Hiệu chỉnh ở 4,5'GHZ theo đồ thị hình 12 là - 19đB Acn = Tổng tiêu hao cơ bản là - 174đB - 49 = - 193dB

b Suy hao góc chân trời : œ = - 0,2°

Theo đò thị hình 15 là 12dB

c Suy hao do phối hợp ghép góc mở với môi trường ( Aperture - to -

Géc mé cia chim tia anten tinh theo dé thi 16

-33-e Công suất thu trung bình :

+ Với cách tính theo phương pháp 1 cho ta mức tín hiệu thu trung bình PRx

= - 74,7 dBm và dự trữ pha định ( Pade margin ) 14,5dB

+ Với cách tính theo phương pháp 1' cho ta mức tín hiệu thu trung bình Pxx

= - 61,5 đBm và dự trữ pha định 27,5 dB

+ Theo ý kiến chúng tôi chọn phương pháp 1' có thể thực tiễn hơn ( phương

pháp 1 có thể chọn dự phòng và an toàn truyền sóng lớn hơn )

Sau đây chúng tôi tính thiết kế thử với một số đoạn tuyến khác

2 Thiết kế truyền sóng đoạn tuyến Kiến an - Hàm rồng :

- Khoảng cách giữa 2 trạm : 140,75km ~ 87,9Miles

- Dung lượng 120 kênh - phân tập 2

- Dùng thiết bị AFH 990 của Acatel với dải tần số công tác 4 + 4,5 GHZ

- Công suất máy phát 500W = 57 đbm

- Dung lugng 2 x 2 Mbit/s

- Ngưỡng máy thu với Bet 10” là - 89dBm

Dự kiến thiết kế : dùng anten parabol đường kính 12m có hệ số khuyếch đại

b Suy hao góc chân trời : Căn cứ profin đoạn tuyến Kiến an - hàm rồng :

Theo đồ thị hình 13, góc chân trời là :

\ựT = - 0,1; \ựR = Ö

wr +wre= -0,1°