Bài giảng Vi ba số

Vi ba số Nội dung „ Khỏi niệm thụng tin vi ba „ Cấu trỳc của hệ thống „ ảnh h−ởng của môi tr−ờng truyền sóng „ Các biện pháp nâng cao chất l−ợng đ−ờng truyền Khỏi niệm thụng tin vi ba „ Định nghĩa: ‰ Thụng tin vi ba số là thụng tin trong tầm nhỡn thẳng, sử dụng súng siờu cao tần, tớn hiệu truyền là tớn hiệu điều chế số. „ Ưu điểm ‰ Dải tần 300 MHz - 30 GHz =>truyền được dũng số tốc độ cao ‰ Năng lượng súng đi tập trung, nờn cụng suất yờu cầu nhỏ (800mW đến 5 W), thiết bị gọn nhẹ. ‰ Hầu hết cỏc thiết bị vi ba số nhập về Việt nam cú tần số làm việc từ 1GHZ đến 10GHZ. Đõy là phạm vi cửa sổ vụ tuyến, tạp õm thấp ‰ Cú thể ỏp dụng cỏc phương thức điều chế phức tạp, truyền súng song cụng, thớch hợp với mạng thụng tin cụng cộng. „ Nhược điểm ‰ Là thụng tin trong tầm nhỡn thẳng anten phỏt " nhỡn thấy " anten thu, nờn cự ly thụng tin cực đại bị giới hạn bởi độ cong của mặt đõt. ‰ Do truyền súng trong khớ quyển nờn chịu ảnh hưởng nhiều của mụi trường: sự thay đổi của chiết suất khớ quyển theo độ cao, ảnh hưởng của mưa, ảnh hưởng của hiện tượng fadinh, suy hao do hấp thụ bởi khớ quyển. Cấu trỳc của hệ thống „ Thụng tin vi ba số điểm - điểm Khuyếch đại và phát sóng Thu sóng và khuyếch đại Khối GiảI đIều chế xử lý tín hiệu thu Khối đIều chế Xử lý tín hiệu phát Truyền sóng không gian Đ−ờng truyền định h−ớng ảnh h−ởng của môi tr−ờng truyền sóng „ Có hai ph−ơng thức truyền tín hiệu từ nơi phát đến nơi thu: ‰ Truyền sóng qua không gian ‰ Sử dụng các đ−ờng truyền định h−ớng „ Thông tin vi ba sử dụng truyền sóng qua không gian => chịu ảnh h−ởng của môi tr−ờng truyền sóng „ Các ảnh h−ởng chính: ‰ thay đổi chiết suất khí quyển theo độ cao=>tia sóng bị uốn cong ‰ ảnh h−ởng của độ cong mặt đất làm giới hạn cự ly truyền sóng ‰ ảnh h−ởng hấp thụ sóng của khí quyển ‰ ảnh h−ởng của m−a ‰ ảnh h−ởng của fadinh Sự thay đổi chiết suất khí quyển theo độ cao làm tia sóng bị uốn cong „ Mật độ không khí giảm theo độ cao => thay đổi chiết suất khí quyển từ từ „ f>30 MHz: n−ớc trong không khí đóng vai trò chủ yếu „ Độ cong của tia sóng phụ thuộc sự thay đổi về nhiệt độ, áp suất và độ ẩm. Trong điều kiện truyền lan bình th−ờng, đ−ờng uốn cong xa dần bề mặt trái đất. „ Có: N = (n -1).106 với: n-chiết suất khí quyển, N-chỉ số chiết suất „ Với f<30 GHz: „ Có: với: r: bán kính cong của tia sóng, n: chiết suất khí quyển n T e T PNNN uotkho .10.73,3.6,77 5+=+= dh dn r −=1 Sự thay đổi chiết suất khí quyển theo độ cao làm tia sóng bị uốn cong „ dn/dh: độ biến thiên của chiết suất khí quyển theo độ cao. „ Khi dn/dh > 0 (chiết suất khí quyển tăng theo độ cao)=>khúc xạ âm=>tia sóng bị uốn cong lên bầu trời- quay bề lõm lên trên „ Khi dn/dh khúc xạ d−ơng=>quay bề lõm xuống d−ới „ Điều kiện khí quyển th−ờng: dn/dh = - 4.10–8 1/m (khúc xạ d−ơng)=>độ dài đ−ờng truyền tăng 15% so với đ−ờng truyền thẳng khi tia sóng không bị uốn cong. T−ơng ứng với tr−ờng hợp này bán kính cong của tia sóng là R= 25000 km Khúc xạ âm Khúc xạ d−ơng ảnh h−ởng của độ cong mặt đất làm giới hạn cự ly truyền sóng „ Mặt đất: mặt cầu bán kính a = 6378 km; chiều cao anten phát, thu: h1, h2 => cự ly thông tin cực đai trong tầm nhìn thẳng AB: m „ áp dụng bằng số, công thức gần đúng: [km] „ Xét đến ảnh h−ởng của sự thay đổi chiết suất khí quyển theo độ cao: )(2 21 hhaAB += ][][75,3 21max mhmhAB += ][,))()(.(15,4 21max kmmhmhAB += h 1 h 2 A B a ảnh h−ởng hấp thụ sóng của khí quyển, của m−a „ Hấp thụ sóng của khí quyển: sóng truyền trong khí quyển bị suy hao. Trong các điều kiện không gian tự do, mức độ suy hao của sóng (dB): (dB) tần số càng cao suy hao càng lớn „ M−a: sóng điện từ, đặc biệt là đối với b−ớc sóng nhỏ (λ <10 cm), lan truyền trong m−a sẽ bi tán xạ, khúc xạ và bi hấp thụ. Mực độ suy hao của sóng phụ thuộc vào c−ờng độ m−a và tần số sóng. Ví dụ: ở tần số 2 GHz ta có: ‰ Đối với m−a to, suy hao (0.22- 0,4) dB/km ‰ Đối với m−a rất to, suy hao 1,2 dB/km )(lg20)(lg205,324lg200 kmdMHzf dA ++=⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= λ π ảnh h−ởng của fading „ Hiện t−ợng Fađinh: ‰ Giá trị tr−ờng nhận đ−ợc ở địa điểm thu thay đổi theo thời gian. ‰ Do biến động đ−ờng truyền, giao thoa của các tia sóng (fadinh nhiều tia), ảnh h−ởng của các đài lân cận (fadinh l−a chọn) Các biện pháp nâng cao chất l−ợng đ−ờng truyền „ Khắc phục hiện t−ợng fadinh trong thông tin vi ba ‰ Phân tập theo không gian: sử dụng 2 hay nhiều anten phát hoặc 2 hay nhiều anten thu để thu phát cùng một tín hiệu trên cùng một tần số ‰ Dùng bộ cân bằng tự thích nghi ‰ Phân tập theo tần số: truyền và thu đồng thời cùng một tín hiệu trên 2 hoặc hơn 2 kênh tần số vô tuyến trong cùng một dải tần. ‰ Khắc phục dựa vào tính toán miền phản xạ. Các biện pháp nâng cao chất l−ợng đ−ờng truyền „ Sử dụng năng l−ợng sóng ở các miền Fresnel bậc cao để nâng cao chất l−ợng truyền sóng T R l ∆Η O Miền Fresnen thứ nhất ∆h 2 ∆h 1 Ei ∆ H d1 d2 a F1 hi h1 ’ h2 ’ h2 h1