Bài giảng Nguyên lý truyền thông không dây - Chương 4: Lan truyền vô tuyến, cung cấp cho người học những kiến thức như: Các đặc tính của sóng điện từ; Tốc độ, bước sóng và tần số; Phân loại sóng vô tuyến; Sự lan truyền vô tuyến; Phân loại Antenna; Các cơ chế lan truyền không dây;... Mời các bạn cùng tham khảo!
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Bài giảng Nguyên lý truyền thông không dây - Chương 4: Lan truyền vô tuyến
- Wireless Communications
Principles and Practice
Chương 4
Lan truyền vô tuyến
- Introduction
• Sóng vô tuyến là một dạng bức xạ
điện từ
• Bức xạ điện từ có tính chất kép:
Trong một số trường hợp xem như sóng
Trong các trường hợp khác được xem
như các hạt (photon)
• Đối với tần số vô tuyến, thích hợp
với mô hình sóng hơn .
• Sóng điện từ có thể được tạo ra bằng
nhiều phương tiện, nhưng tất cả đều
liên quan đến sự chuyển động của
các điện tích.
- Electromagnetic Wave (Sóng điện từ)
• Được dự đoán bởi nhà vật lý người Anh, James
Maxwell năm 1865, và được kiểm chứng thực tế bởi
nhà vật lý người Đức, Heinrich Hertz, năm 1887
• Được tạo nên bởi sự rung động của dòng điện
• Sóng được tạo ra có cả từ tính và điện tính, có khả
năng lan truyền qua không gian.
– Bằng việc sử dụng antenna, việc truyền và nhận sóng
điện từ qua không gian có thể thực hiện được.
– Tốc độ dao động của electron quyết định tần số sóng.
- Electromagnetic Wave (Sóng điện từ)
• Bức xạ (radiation) điện từ tạo ra từ trường (Magnetic
Field) và điện trường (Electric Field).
• Hai trường này vuông góc với nhau và hướng
di chuyển cũng vuông góc với cả 2 trường.
• Mặt phẳng của điện trường sẽ
xác định sự phân cực (polarization) của sóng
- Các đặc tính của sóng điện từ
• Wavelength (Bước sóng)
• Frequency (Tần số)
• Amplitude (Biên độ)
• Phase (Pha)
- Các đặc tính của sóng điện từ
- Các đặc tính của sóng điện từ
• Wavelength (Bước sóng)
– Khoảng cách giữa 2 đỉnh của hình sóng
– Khoảng cách lan truyền được trong 1 chu kỳ (cycle)
– Tần số tỷ lệ nghịch với bước sóng (tần số càng cao thì bước
sóng càng ngắn và ngược lại)
– Tín hiệu có bước sóng ngắn sẽ suy hao nhanh hơn khi lan
truyền
- Các đặc tính của sóng điện từ
• Frequency (Tần số)
– Số lượt dao động của sóng trong 1 giây
– 1 hertz (Hz) = 1 cycle per second
– 1 kilohertz (KHz) = 1,000 cycles per second
– 1megahertz (MHz) = 1,000,000 (million)
cycles per second
– 1gigahertz (GHz) = 1,000,000,000 (billion)
cycles per second
Sóng được đặc trưng bởi tần số và bước sóng
v f
- Các đặc tính của sóng điện từ
• Amplitude (Biên độ):
Cường độ/ mức năng
lượng của tín hiệu
• λ là bước sóng
• Y là biên độ
(amplitude)
• Biên độ truyền: biên độ
ban đầu tại transmitter
• Biên độ nhận: cường độ
sóng nhận được.
- Các đặc tính của sóng điện từ
• Phase (Pha)
– Sự khác biệt (đo bằng độ)
giữa các sóng hình sin
chồng lên nhau
• Lệch pha (Out of phase)
– Đo từ 0-360 độ
• 0 – cùng pha (in phase)
• 90 – lệch pha
¼ (quarter out
of phase)
• 180 – hủy tín hiệu ban đầu
(cancels out original)
- Tốc độ, bước sóng và tần số
• Tốc độ ánh sáng = Bước sóng x Tần số
= 3 x 108 m/s = 300,000 km/s
- Phổ điện từ - Electromagnetic Spectrum
• Phổ điện từ (Electromagnetic Spectrum) là thuật ngữ
được sử dụng để mô tả toàn bộ dải tần số của bức xạ
điện từ, từ 0 đến vô cực.
• Phổ (Spectrum) đại diện cho 1 quãng tần số
(frequency range)
- Phổ điện từ
- Sóng vô tuyến (Radio wave)
• Sóng radio là sóng điện từ có bước sóng lớn hơn 1 mm.
(Sóng điện từ có tần số thấp hơn 300 GHz).
• Trong phạm vi này, sóng có thể được dùng để truyền
thông.
• Hầu hết công nghệ truyền thông không dây đều dùng
sóng radio, và từ ‘wireless’ và ‘radio’ thường được hiểu
như nhau.
- Sóng vô tuyến (Radio wave)
• Để truyền dữ liệu từ điểm này đến điểm khác, dữ liệu
phải được biểu diễn dưới dạng tín hiệu:
– Điện thế chạy qua dây cáp bằng đồng.
– Xung ánh sáng truyền qua cáp quang
– Bức xạ vô tuyến truyền qua không khí
- Phân loại sóng vô tuyến
Loại sóng Tần số Bước sóng
Sóng dài và cực dài 3-300kHz 100km-1km
Sóng trung 0,3-3MHz 1000m-100m
Sóng ngắn 3-30MHz 100m-10m
Sóng cực ngắn 30-3000MHz 10m-0,01m
• Dao động điện từ tần số nhỏ bức xạ rất yếu không có khả
năng truyền đi xa.
• Trong thông tin vô tuyến, sử dụng những sóng có tần số từ hàng
nghìn hec trở lên, gọi là sóng vô tuyến.
• sóng càng ngắn (tức là tần số càng cao) thì năng lượng sóng càng
lớn
- Phân loại sóng vô tuyến
• Các sóng dài ít bị nước hấp thụ được dùng để thông tin dưới
nước, ít được dùng để thông tin trên mặt đất.
• Các sóng trung truyền dọc theo bề mặt của trái đất. Ban ngày
chúng bị tầng điện li hấp thụ mạnh, nên không truyền được xa.
Ban đêm, tầng điện li phản xạ các sóng trung nên chúng truyền
được xa. Vì vậy ban đêm nghe đài bằng sóng trung rõ hơn ban
ngày (Ground wave )
- Phân loại sóng vô tuyến
• Các sóng ngắn có năng lượng lớn hơn sóng trung. Chúng được tầng
điện li phản xạ về mặt đất, mặt đất phản xạ lại lần thứ hai tầng điện
li phản xạ lần thứ ba v.v… Vì vậy một đài phát sóng ngắn với công
suất lớn có thể truyền sóng đi mọi địa điểm trên mặt đất (Phát thanh
ở phạm vi quốc tế- Sky wave)
• Các sóng cực ngắn có năng lượng lớn nhất, không bị tầng điện li
hấp thụ hoặc phản xạ, có khả năng truyền đi rất xa theo đường
thẳng, và được dùng trong thông tin vũ trụ. Vô tuyến truyền hình
dùng các sóng cực ngắn, không truyền được xa trên mặt đất. Muốn
truyền hình đi xa, người ta phải làm các đài tiếp sóng trung gian,
hoặc dùng vệ tinh nhân tạo để thu sóng của đài phát (Điện thoại di
động, hệ thống vệ tinh, … - Space Wave)
- Phân loại sóng vô tuyến
Ground wave: Sóng mặt đất
Space wave: Sóng không gian
Sky wave: Sóng trời
Troposphere: tầng đối lưu
Stratosphere: tầng bình lưu
Mesosphere: tầng giữa
Ionosphere: tầng điện ly
- Dải tần số ứng dụng trong phương tiện
truyền thông vô tuyến.
Dải tần Tên Dữ liệu tương tự Dư liệu số Ứng dụng
Sự biên Độ rộng dải Sự điều Tốc độ dữ
thiên tần biến liệu
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
