Quá trình phân tích thiết kế một mô hình thông tin, ta phải tính toán đến khả năng thực hiện khép kín một cuộc thông tin thành công, nhờ vào thiết bị đầu cuối, mỗi một kênh thông tin gồm các thiết bị thu phát đặt ở các đầu cuối, tin tức được mang đi nhờ vào sóng điện từ lan truyền trong môi trường vật lý trung gian và ta thường gọi là môi trường truyền sóng. Việc nghiên cứu thiết lập một kênh thông tin nhất là mô hình chuyển tiếp buộc ta phải quan tâm đến hai yếu tố chính cần nghiên cứu đó là các vấn đề về truyền sóng và thiết bị thông tin đầu cuối phù hợp.
Đặt vấn đề nghiên cứu truyền sóng là tính đến khả năng phủ sóng của thiết bị dựa trên các tiêu chuẩn sản xuất mà tại đó, các yếu tố địa lý, các tác động môi trường truyền sóng như lớp khí quyển, mặt đất sẽ có tác động lên sóng lan truyền đó, đó là tác động làm giảm yếu biên độ của sóng và tác động làm méo dạng tín hiệu (nếu là tín hiệu tương tự) và gây lỗi đối với tín hiệu số, do nhiễu.Vì vậy, khi nghiên cứu về truyền sóng chính là ta đang phải nghiên cứu những vấn đề chính như sau:
- Xác định cường độ trường tại điểm thu khi biết các thông số của máy phát và xác định điều kiện để thu được trường tốt nhất.
- Nghiên cứu sự phát sinh dạng méo tín hiệu gây lỗi trong quá trình truyền sóng và tìm biện pháp để làm giảm méo đến mức cực tiểu.
Tìm hiểu thiết bị đầu cuối sẽ giúp ta chọn được thiết bị phù hợp nhất mà tại địa bàn triển khai sẽ đáp ứng tốt nhất những yêu cầu đặt ra cho quá trình nghiên cứu một mô hình thông tin phù hợp thông qua thiết bị đã được chọn. Tỉnh Ninh Bình là một tỉnh thường xuyên phải gánh chịu thiên tai khắc nghiệt như bão, lũ. Công tác chỉ huy, chỉ đạo phòng chống lụt bão, tìm kiếm cứu nạn diễn ra thường xuyên. Nghiên cứu mô hình thông tin chuyển tiếp, Em hy vọng phần nào giúp công tác chỉ huy phòng chống lụt bão, tìm kiếm cứu nạn được thuận lợi hơn, hạn chế thấp nhất hậu quả xấu do thiên tai gây ra.
Với mục đích đó em đã chọn đề tài tốt nghiệp của mình là “Thiết kế mô hình thông tin vô tuyến chuyển tiếp sóng cực ngắn”.Cuốn đồ án tốt nghiệp được hoàn thành với nội dung chính gồm 5 chương:
Chương 1: Các vấn đề lý thuyết chung
Chương 2: Những ảnh hưởng đến quá trình truyền sóng vô tuyến điện
Chương 3: Truyền sóng
Chương 4: Thiết kế mô hình thông tin vô tuyến chuyển tiếp sóng cực ngắn
Chương 5 : Khai thác và bảo dưỡng mô hình chuyển tiếp
Từ việc học đến việc sử dụng những kiến thức đó vào thực tiễn một cách hiệu quả là cả một quá trình lâu dài và liên tục. Việc ứng dụng kiến thức sao có hiệu quả trong công tác sau này chính là lòng biết ơn mà em mong muốn được gửi tới các thầy, cô đã dày công chỉ bảo. Đặc biệt em xin gửi lời cám ơn chân thành tới sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Đình Luyện và sự hướng dẫn của Trung tá Trần Mạnh Huế -phòng thông tin công an tỉnh Ninh Bình- đã cung cấp một số tài liệu về công tác phòng chống bão lụt ở địa phương giúp em hoàn thành đồ án này. Cảm ơn bạn bè và người thân đã luôn ủng hộ và động viên em trong suốt thời gian học tập tại trường Đại học Qui Nhơn.
Đề tài mà em báo cáo, đó chỉ là những hiểu biết ít ỏi được thu lượm từ những bài giảng trên lớp, những chỉ bảo tận tình của thầy, cô. Thông qua đề tài này, em hi vọng trong thời gian sắp tới, với công tác thông tin em sẽ đạt được những kết quả tốt nhất. Tuy vậy, vì những kiến thức còn hạn chế, những khó khăn trong quá trình thực hiện đề tài và hơn nữa là thiếu kinh nghiệm thực tế nên không tránh khỏi những sai sót, những hạn chế của cá nhân. Do vậy, em mong muốn tiếp tục nhận được những chỉ bảo của thầy, cô để đề tài của em có tính thực tế hơn và giúp em ngày càng hoàn thiện bản thân.
116 trang |
Chia sẻ: oanhnt | Lượt xem: 1547 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Thiết kế mô hình thông tin vô tuyến chuyển tiếp sóng cực ngắn, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
MỤC LỤC
Trang
LỜI MỞ ĐẦU
@&?
Quá trình phân tích thiết kế một mô hình thông tin, ta phải tính toán đến khả năng thực hiện khép kín một cuộc thông tin thành công, nhờ vào thiết bị đầu cuối, mỗi một kênh thông tin gồm các thiết bị thu phát đặt ở các đầu cuối, tin tức được mang đi nhờ vào sóng điện từ lan truyền trong môi trường vật lý trung gian và ta thường gọi là môi trường truyền sóng. Việc nghiên cứu thiết lập một kênh thông tin nhất là mô hình chuyển tiếp buộc ta phải quan tâm đến hai yếu tố chính cần nghiên cứu đó là các vấn đề về truyền sóng và thiết bị thông tin đầu cuối phù hợp.
Đặt vấn đề nghiên cứu truyền sóng là tính đến khả năng phủ sóng của thiết bị dựa trên các tiêu chuẩn sản xuất mà tại đó, các yếu tố địa lý, các tác động môi trường truyền sóng như lớp khí quyển, mặt đất…sẽ có tác động lên sóng lan truyền đó, đó là tác động làm giảm yếu biên độ của sóng và tác động làm méo dạng tín hiệu (nếu là tín hiệu tương tự) và gây lỗi đối với tín hiệu số, do nhiễu.Vì vậy, khi nghiên cứu về truyền sóng chính là ta đang phải nghiên cứu những vấn đề chính như sau:
- Xác định cường độ trường tại điểm thu khi biết các thông số của máy phát và xác định điều kiện để thu được trường tốt nhất.
- Nghiên cứu sự phát sinh dạng méo tín hiệu gây lỗi trong quá trình truyền sóng và tìm biện pháp để làm giảm méo đến mức cực tiểu.
Tìm hiểu thiết bị đầu cuối sẽ giúp ta chọn được thiết bị phù hợp nhất mà tại địa bàn triển khai sẽ đáp ứng tốt nhất những yêu cầu đặt ra cho quá trình nghiên cứu một mô hình thông tin phù hợp thông qua thiết bị đã được chọn. Tỉnh Ninh Bình là một tỉnh thường xuyên phải gánh chịu thiên tai khắc nghiệt như bão, lũ. Công tác chỉ huy, chỉ đạo phòng chống lụt bão, tìm kiếm cứu nạn diễn ra thường xuyên. Nghiên cứu mô hình thông tin chuyển tiếp, Em hy vọng phần nào giúp công tác chỉ huy phòng chống lụt bão, tìm kiếm cứu nạn được thuận lợi hơn, hạn chế thấp nhất hậu quả xấu do thiên tai gây ra.
Với mục đích đó em đã chọn đề tài tốt nghiệp của mình là “Thiết kế mô hình thông tin vô tuyến chuyển tiếp sóng cực ngắn”.Cuốn đồ án tốt nghiệp được hoàn thành với nội dung chính gồm 5 chương:
Chương 1: Các vấn đề lý thuyết chung
Chương 2: Những ảnh hưởng đến quá trình truyền sóng vô tuyến điện
Chương 3: Truyền sóng
Chương 4: Thiết kế mô hình thông tin vô tuyến chuyển tiếp sóng cực ngắn
Chương 5 : Khai thác và bảo dưỡng mô hình chuyển tiếp
Từ việc học đến việc sử dụng những kiến thức đó vào thực tiễn một cách hiệu quả là cả một quá trình lâu dài và liên tục. Việc ứng dụng kiến thức sao có hiệu quả trong công tác sau này chính là lòng biết ơn mà em mong muốn được gửi tới các thầy, cô đã dày công chỉ bảo. Đặc biệt em xin gửi lời cám ơn chân thành tới sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Đình Luyện và sự hướng dẫn của Trung tá Trần Mạnh Huế -phòng thông tin công an tỉnh Ninh Bình- đã cung cấp một số tài liệu về công tác phòng chống bão lụt ở địa phương giúp em hoàn thành đồ án này. Cảm ơn bạn bè và người thân đã luôn ủng hộ và động viên em trong suốt thời gian học tập tại trường Đại học Qui Nhơn.
Đề tài mà em báo cáo, đó chỉ là những hiểu biết ít ỏi được thu lượm từ những bài giảng trên lớp, những chỉ bảo tận tình của thầy, cô. Thông qua đề tài này, em hi vọng trong thời gian sắp tới, với công tác thông tin em sẽ đạt được những kết quả tốt nhất. Tuy vậy, vì những kiến thức còn hạn chế, những khó khăn trong quá trình thực hiện đề tài và hơn nữa là thiếu kinh nghiệm thực tế nên không tránh khỏi những sai sót, những hạn chế của cá nhân. Do vậy, em mong muốn tiếp tục nhận được những chỉ bảo của thầy, cô để đề tài của em có tính thực tế hơn và giúp em ngày càng hoàn thiện bản thân.
Em xin chân thành cảm ơn!
Qui Nhơn, tháng 6 năm 2010
Sinh viên
Trần Thị Minh Hoa
CHƯƠNG 1: CÁC VẤN ĐỀ LÝ THUYẾT CHUNG
@&?
1.1.Một số khái niệm cơ bản.
Kể từ những năm 1970, sự thâm nhập lẫn nhau của hai lĩnh vực máy tính và truyền thông đã làm thay đổi sâu sắc các lĩnh vực công nghệ và sản xuất, và một kết quả tất yếu là một ngành công nghiệp máy tính - truyền thông (Computer – Communication ) ra đời. Chính nhờ sự hòa trộn mang tính cách mạng này, rất nhiều lĩnh vực khoa học công nghệ đã có những cơ sở để phát triển mạnh mẽ. Trong bối cảnh của sự phát triển bùng nổ này, những hiểu biết về lý thuyết thông tin (Information Theory), về truyền thông ngày càng quan trọng và cần được xem xét trong hoàn cảnh mới.
1.1.1.Thông tin và hệ thống truyền tin.
Thông tin (tiếng Anh là “Information”, còn được gọi là tin tức) là vật liệu đầu tiên được gia công trong một hệ thống truyền tin. Hiện nay chưa có một định nghĩa đầy đủ và súc tích cho khái niệm thông tin. Chúng ta tạm sử dụng khái niệm sau làm định nghĩa về thông tin: Thông tin là sự cảm hiểu của con người về thế giới xung quanh (thông qua sự tiếp xúc với nó). Như vậy, thông tin là hiểu biết của con người và càng tiếp xúc với môi trường xung quanh con người càng hiểu biết và làm tăng lượng thông tin thu nhận được.
Phân loại thông tin.
Thông tin thoại.
Thông tin hình.
Thông tin báo.
Thông tin số liệu.
Thông tin điều khiển.
Trong cuộc sống, con người luôn có nhu cầu trao đổi thông tin với nhau, có nghĩa là có nhu cầu truyền tin (Communication) với nhau. Những thông tin khi truyền được mang dưới dạng năng lượng khác nhau như âm điện, sóng điện từ, sóng ánh sáng…. Những dạng năng lượng được dùng để mang tin này được gọi là vật mang (carrier). Nó là một quá trình vật lý cụ thể. Vật mang đã chứa thông tin trong nó là một đại diện của thông tin và nó được gọi là tín hiệu (Signal). Cho nên trước đây khi khái niệm “thông tin” chưa được xác định cụ thể như hiện nay, người ta vẫn nghiên cứu định lượng các hệ thống truyền tin bằng cách tính toán và thực nghiệm trên sự biến đổi năng lượng mang tin trong các hệ thống đó. Trên quan điểm năng lượng, lý thuyết tín hiệu đã giải quyết những vấn đề tổng quát về phân tích và tổng hợp mạch và tín hiệu, và nhờ đó kỹ thuật truyền tin đã có những bước phát triển khá dài.
Nhưng cùng với sự phát triển mạnh mẽ của mình, ngành kỹ thuật truyền tin đã nảy sinh nhiều vấn đề mà những lý thuyết xây dựng trên quan điểm năng lượng không giải thích được trọn vẹn, như vấn đề mối liên hệ cơ bản giữa các hệ thống truyền tin sử dụng những năng lượng khác nhau, như vấn đề bảo tồn thông tin trong các hệ thống thông tin vũ trụ trong đó năng lượng tải tin rất nhỏ bé, như vấn đề đảm bảo tốc độ truyền tin nhanh và chính xác trong các hệ thống truyền số liệu, như gia công thông tin trong các thiết bị tính toán điều khiển… Nói cách khác phải xây dựng những tiêu chuẩn chung để có thể đánh giá và so sánh các hệ thống truyền tin, giải quyết những vấn đề cơ bản của truyền tin là: tốc độ truyền tin và khả năng chống nhiễu của hệ thống, thiết lập những mô hình hệ thống truyền tin thực chỉ ra các phương hướng cải tiến có hiệu quả.
Những hệ thống truyền tin cụ thể mà con người đã sử dụng và khai thác có rất nhiều dạng và khi phân loại chúng, người ta cũng có thể dựa trên nhiều cơ sở khác nhau.Ví dụ trên cơ sở năng lượng mang tin người ta có thể phân hệ thống truyền tin thành các loại;
Hệ thống điện tín dùng năng lượng điện một chiều.
Hệ thống thông tin vô tuyến điện dùng năng lượng sóng điện từ.
Hệ thống thông tin quang năng (hệ thống báo hiệu, thông tin hồng ngoại, laser, cáp quang…)
Hệ thống thông tin dùng sóng âm, siêu âm, năng lượng cơ học…
Chúng ta cũng có thể phân loại hệ thống thông tin dựa trên cơ sở biểu hiện bên ngoài của thông tin như:
Hệ thống truyền số liệu.
Hệ thống truyền hình.
Hệ thống thông tin thoại…
Những phương pháp phân loại trên dưa theo nhu cầu kỹ thuật, giúp cán bộ kỹ thuật nhận thức vấn đề một cách cụ thể và tìm hiểu khai thác các loại hệ thống được dễ dàng. Sự phân loại như vậy đã được ứng dụng rộng rãi và gần như thống nhất trong các tài liệu và sách kỹ thuật. Nhưng ở đây, để đảm bảo tính logic của vấn đề được trình bày, chúng ta căn cứ vào đặc điểm cuả thông tin dựa vào kênh để phân loại các hệ thống truyền tin và như vậy chúng ta phân làm hai loại hệ thống truyền tin:
Hệ thống truyền tin rời rạc.
Hệ thống truyền tin liên tục.
Sơ đồ khối chức năng của hệ thống truyền tin :
IS
Ch
ID
IS (Information Soucer) : Nguồn tin
ID(Information Destination): Điểm nhận tin
Ch (Channel): kênh tin
1.1.2.Truyền sóng vô tuyến điện và anten.
1.1.2.1.Cơ sở truyền sóng vô tuyến điện.
Sóng vô tuyến điện là sóng điện từ truyền lan trong không gian và mang tin tức. Sóng vô tuyến điện có tần số nằm trong khoảng 3.103 ÷ 1016Hz.
Nghiên cứu truyền sóng vô tuyến điện tức là tính cường độ trường tại một điểm nào đấy khi biết được công suất của máy phát, tần số công tác, cự li và độ cao của anten, thiết lập được một tuyến thông tin vô tuyến điện khi đã có cự li và tần số công tác.
Sóng vô tuyến điện khi truyền lan trong không gian ở các đoạn tần số khác nhau truyền theo các phương thức khác nhau, có nghĩa là đường đi khác nhau dẫn đến trường dẫn điện đến điểm khảo sát khác nhau.
Theo phân loại trước đây, những sóng điện từ nằm trong dải tần số có giới hạn dưới là f = 103Hz (tương ứng với bước sóng λ = 300Km) và giới hạn trên f = 1012Hz (tương ứng với bước sóng λ = 0,3mm) đều gọi là sóng vô tuyến hay sóng radio. Nhưng trong nghiên cứu thông tin vô tuyến thì nên phân theo phương thức truyền lan của sóng. Có các dải sóng chính như sau:
Sóng cực dài: bước sóng λ > 10km (tần số f < 30 KHz)
Sóng dài: bước sóng 10km >λ > 1km ( 30KHz <f < 300KHz)
Sóng trung: bước sóng 1km> λ > 100m ( 300 KHz < f < 3 MHz)
Sóng ngắn bước sóng 100m > λ > 10m ( 3MHz < f < 30 MHz)
Sóng cực ngắn: bước sóng 10m > λ > 1mm ( 30MHz < f < 300 GHz)
1.1.2.2.Truyền sóng trong dải sóng ngắn và cực ngắn.
Sóng ngắn được sử dụng nhiều trong thông tin. Trong lĩnh vực viễn thông hiện nay thông tin sóng ngắn là hệ thông thông tin dự phòng T3 của quốc gia (cáp quang – vi ba sóng ngắn).
Bước sóng: 100m > λ > 10m ( 3MHz < f < 30 MHz)
Truyền lan: bằng sóng đất, sóng điện ly. Nhờ có truyền lan bằng sóng tầng điện ly nên có khả năng truyền lan được xa khi công suất máy phát bé.
Giới hạn của dải tần số công tác:
+ Ban ngày: bước sóng 10m đến 35m.
+ Ban đêm: bước sóng 35m đến 100m.
Sóng cực ngắn truyền lan trong tầm nhìn thẳng (anten phát và anten thu nhìn thấy nhau). Tín hiệu thu được ổn định, độ tin cậy cao, cự li thông tin gần. Hầu hết trong lĩnh vực thông tin đều nằm trong dải sóng cực ngắn (phát thanh FM, truyền hình, hệ thống rada, vi ba…)
Bước sóng: 10m > λ > 1mm ( 30MHz < f < 300 GHz)
Chia thành 4 băng :
Sóng mét: bước sóng từ 10m đến 1m ( f = 30 ÷ 300MHz)
Sóng đềcimét: bước sóng từ 1m đến 10cm ( f = 300 ÷ 3000MHz)
Sóng centimet: bước sóng từ 10cm đến 1cm ( f = 3GHz ÷ 30GHz)
Sóng milimet: bước sóng ngắn hơn 1 cm (f cao hơn 30 GHz).
1.1.2.3.Anten.
Anten và môi trường truyền sóng thay thế cho đường truyền để khép kín giữa nguồn và tải. Anten làm việc ở chế độ phát: là một thiết bị dùng để biến đổi sóng điện từ ràng buộc trong các hệ định hướng thành các sóng điện từ tự do trong không gian. Chế độ thu thì ngược lại, anten là thiết bị biến đổi từ sóng điện từ lan truyền tự do trong không gian thành sóng điện từ ràng buộc để đưa đầu vào thiết bị thu. Yêu cầu đặt ra là làm thế nào để sau khi biến đổi tín hiệu không bị méo dạng.
Phân loại anten: phụ thuộc vào phương pháp phân loại mà chia thành nhiều loại khác nhau như sau:
Phân loại theo dải tần công tác có: anten sóng trung, anten sóng ngắn, anten sóng cực ngắn..
Phân loại theo kết cấu: anten dây, anten chấn tử, anten bức xạ mặt…
Phân loại theo sử dụng: anten phát thanh, truyền hình, rađa, viba, vệ tinh…
1.1.3.Tín hiệu.
Tín hiệu là dạng vật lý của thông tin, tín hiệu có thể là không khí, âm thanh.. Hoặc tín hiệu là một dạng vật chất có một đại lượng vật lý biến đổi theo quy luật tuyến tính.
Tín hiệu âm thanh: là sự thay đổi của áp suất không khí đưa thông tin đến tai chúng ta.
Tín hiệu hình ảnh: là sự thay đổi cường độ ánh sáng đưa thông tin đến mắt chúng ta.
Có hai loại tín hiệu tổng quát:
- Tín hiệu liên tục: nếu một tín hiệu có sự biểu diễn toán học có biến liên tục theo thời gian thì tín hiệu đó là tín hiệu liên tục theo thời gian. Liên tục ở đây là liên tục theo biến số. Nếu xét về hàm số thì có hai loại tín hiệu:
+ Tín hiệu tương tự: nếu hàm của tín hiệu liên tục lấy các giá trị liên tục thì tín hiệu đó gọi là tín hiệu tương tự (liên tục theo thời gian của cả biến số và hàm số)
+ Tín hiệu lượng tử: nếu hàm của tín hiệu rời rạc lấy các giá trị rời rạc thì tín hiệu đó gọi là tín hiệu lượng tử.
- Tín hiệu rời rạc: nếu tín hiệu được biểu diễn bởi hàm của các biến rời rạc thì tín hiệu đó còn gọi là tín hiệu rời rạc. Rời rạc ở đây là rời rạc theo biến số. Nếu xét hàm số thì ta có hai loại tín hiệu:
+ Tín hiệu lấy mẫu: nếu hàm của tín hiệu rời rạc lấy các giá trị liên tục thì tín hiệu đó gọi là tín hiệu lấy mẫu.
+ Tín hiệu số: nếu hàm của tín hiệu rời rạc lấy các giá trị rời rạc thì tín hiệu đó gọi là tín hiệu số.
1.2.Khái niệm về sóng vô tuyến điện và phân dải sóng vô tuyến điện
1.2.1.Khái niệm.
Các sóng vô tuyến điện (VTĐ) dùng trong kỹ thuật thông tin, tia hồng ngoại mà chúng ta cảm nhận được hiệu ứng nhiệt trên da hoặc ánh sáng thấy được từ màu tím đến màu đỏ, hay tia tử ngoại, tia X, tia Gama phát từ các chất phóng xạ…đều là những sóng có tần số khác nhau của bức xạ từ. Bức xạ điện từ còn gọi là sóng điện từ, nó có thể chuyển đổi lẫn nhau trong không gian truyền dẫn từ dạng điện trường sang dạng từ trường và ngược lại.
Sóng điện từ lan truyền trong không gian với vận tốc 3.108 m/s.
Nếu gọi c là vận tốc truyền sóng
f là tần số (Hz)
λ là bước sóng của bức xạ
Ta có : f = c/λ
Trong kỹ thuật thông tin vô tuyến điện có bước sóng λ tính bằng mét (m) hay centimet (cm).
1.2.2.Phân dải sóng vô tuyến điện.
Trong các tài liệu khác nhau thì phân dải sóng vô tuyến điện khác nhau. Theo phân loại trước đây, những sóng điện từ nằm trong dải tần số có giới hạn dưới là f = 103Hz (tương ứng với bước sóng λ = 300Km) và giới hạn trên f = 1012Hz (tương ứng với bước sóng λ = 0,3mm) đều gọi là sóng vô tuyến hay sóng radio. Nhưng trong nghiên cứu thông tin vô tuyến thì nên phân theo phương thức truyền lan của sóng. Có các dải sóng chính :
Dải sóng cực dài λ > 10km (f < 30 KHz)
Dải sóng dài 10km >λ > 1km ( 30KHz <f < 300KHz)
Dải sóng trung 1km> λ > 100m ( 300 KHz < f < 3 MHz)
Dải sóng ngắn 100m > λ > 10m ( 3MHz < f < 30 MHz)
Dải sóng cực ngắn 10m > λ > 1mm ( 30MHz < f < 300 GHz)
- Dải sóng cực dài và dải sóng dài : mặt đất gần với môi trường điện dẫn nên sóng truyền lan chủ yếu là sóng bề mặt – sóng đất. λ lớn nên có khả năng nhiễu xạ qua các chướng ngại vật lớn →người ta sử dụng trong thông tin hàng không và hàng hải (ít sử dụng).
- Dải sóng trung : truyền lan được cả sóng bề mặt và cả sóng tầng điện li (sóng trời). Đặc điểm sóng tầng điện li chỉ truyền lan được vào ban đêm, ban ngày tầng điện li hấp thụ. Sóng trung hiện nay chỉ khai thác ở phát AM quảng bá.
- Dải sóng ngắn : mặt đất là môi trường bán dẫn điện nên hệ số suy hao α = lớn, truyền lan sóng bề mặt, đi được cự li gần nên truyền lan chủ yếu là truyền sóng tầng điện li (sóng trời). Nhờ có truyền lan sóng tầng điện li nên có khả năng truyền lan được xa khi công suất máy phát bé. Sóng ngắn được sử dụng nhiều trong thông tin. Trong lĩnh vực viễn thông hiện nay thông tin sóng ngắn là hệ thống thông tin dự phòng T3 của quốc gia (cáp quang – viba – sóng ngắn).
- Dải sóng cực ngắn : truyền lan trong tầm nhìn thẳng (anten phát và thu nhìn thấy nhau). Ưu điểm : tín hiệu thu được ổn định, độ tin cậy cao, cự li thông tin gần. Hầu hết các lĩnh vực thông tin đều nằm ở dải sóng cực ngắn (phát thanh FM, truyền hình, hệ thống ra đa vi ba, di động….)
Việc sử dụng những sóng ngắn nằm ngoài dải tần số phân theo băng sóng người ta gọi trực tiếp tên theo bước sóng hay tần số của nó.
Ví dụ : thiết bị làm việc ở dải sóng µm ; nm (10-6 →10-9)
Dải cực ngắn còn được gọi là dải siêu cao (viba).
Trong những năm gần đây, với sự phát triển mạnh của khoa học công nghệ, đặc biệt là một số lĩnh vự công nghệ mới đã sử dụng những sóng điện từ có tần số vượt quá giới hạn của dải tần đã nêu ở trên. Do đó khái niệm về giới hạn của dải tần vô tuyến điện cũng cần được mở rộng hơn.
Ngày nay, sóng vô tuyến điện được coi là những sóng điện từ có giới hạn dưới của dải tần số xuống tới 3.10-3 Hz (sóng miliHec), tương ứng với bước sóng 1011 m và gới hạn trên lên tới 1016 Hz, ứng với bước sóng 3.10-8 (sóng ánh sáng).
Mỗi băng sóng có đặc điểm truyền lan riêng. Tuy nhiên giữa hai băng sóng gần nhau thì sự biến đổi đặc tính truyền lan của chúng thường là không rõ rệt. Trong môi trường đồng nhất, sóng truyền lan với vận tốc không đổi.
Sự phân loại như trên là thích hợp cho việc nghiên cứu về sóng. Tuy nhiên để thuận tiện cho việc phân định tần số sử dụng cho các lĩnh vực hoạt động khác nhau, người ta chia nhỏ hơn 5 băng sóng trên thành 11 tần số, lấy khoảng từ 30 ÷ 300 GHz, tên các băng tần, phạm vi tần số và lĩnh vực cụ thể theo bảng (1.1) sau :
Bảng 1.1: Bảng phân băng tần số vô tuyến
Tên băng tần
Tên viết tắt
Phạm vi tần số
Lĩnh vực sử dụng
Tần số cực kỳ thấp
ULF
30→ 300Hz
Vật lý
Tần số cực thấp
ELF
300Hz →3KHz
Thông tin dưới nước và trong lòng đất
Tần số rất thấp
VLF
3KHz →30KHz
Vô tuyến đạo hàng thông tin di động trên biển
Tần số thấp
LF
30 →300KHz
Vô tuyến đạo hàng thông tin di động trên không
Tần số trung bình
MF
300→ 3000KHz
Phát thanh, thông tin hàng hải, vô tuyến đạo hàng
Tần số cao
HF
3MHz→ 30MHz
Phát thanh sóng ngắn, thông tin di động các loại, thông tin quốc tế
Tần số rất cao
VHF
30 →300MHz
Truyền hình và phát thanh sóng FM
Tần số cực cao
UHF
300 →3000MHz
Truyền hình các loại thông tin di động, các loại thông tin cố định
Tần số siêu cao
SHF
3→ 30GHz
Thông tin vệ tinh ra đa, viễn thông công cộng, vô tuyến thiên văn
Tần số vô cùng cao
EHF
30 →300GHz
Vô tuyến thiên văn, ra đa sóng milimet, thông tin vệ tinh nghiên cứu và thí nghiệm
Dưới milimet
Sub milimet
300 →3000GHz
Nghiên cứu và thí nghiệm
1.2.3.Cơ sở đặt vấn đề nghiên cứu lý thuyết
Tìm hiểu việc truyền sóng chính là chúng ta phải khảo sát về sự lan truyền tự do của sóng điện từ ở dải tần số vô tuyến điện. Nhờ các sóng này mà ta có thể thiết lập các kênh thông tin vô tuyến với các cự ly thông tin rất lớn, không kể là trên mặt đất hay trong khoảng không vũ trụ. Mỗi kênh thông tin gồm có các thiết bị thu phát đặt ở các trạm đầu cuối, tin tức mang đi nhờ sóng điện từ lan truyền trong môi trường truyền sóng hay nói cách khác là việc thực hiện khép kín một kênh thông tin phải có môi trường truyền sóng. Chính vì vậy, môi trường truyền sóng chính là một bộ phận của kênh thông tin.
Để đảm bảo chất lượng một kênh thông tin vô tuyến chúng ta phải đặc biệt quan tâm đến môi trường truyền sóng và khả năng đáp ứng của thiết bị đầu cuối một cách hợp lý nhất cho yêu cầu đặt ra, hay nói cách khác là ta phải lựa chọn thiết bị sao cho phù hợp về công suất phát, tần số làm việc sao cho phù hợp phương thức truyền sóng đúng đắn nhất mới có hiệu quả.
Môi trường truyền sóng vô tuyến như lớp khí quyển, mặt đất.. sẽ có hai tác động lên sóng lan truyền trên đó. Tác động thứ nhất là làm giảm biên độ của sóng; tác động thứ hai là làm méo dạng tín hiệu (nếu là tín hiệu tương tự) và gây lỗi đối với tín hiệu dạng số do nhiễu. Vì vậy, khi nghiên cứu truyền sóng vô tuyến ta sẽ tập trung vào hai nhiệm vụ cụ thể như sau:
Xác định cường độ trường tại đểm thu khi biết các thông số của máy phát và xác định điều kiện để thu được cường độ trường lớn nhất.
Nghiên cứu sự phát sinh dạng méo tín hiệu hoặc gây lỗi trong quá trình truyền sóng và tìm biện pháp để làm giảm thiểu các lỗi đó.
Ở đây vấn đề giảm yếu của sóng trong quá trình truyền lan bao gồm sự giảm yếu cường độ trường do bị sự phân tán tất yếu của năng lượng khi bức xạ và truyền lan, sự giảm yếu do sự hấp thụ của môi trường, giảm yếu khi sóng nhiễu xạ quanh các vật thể gặp phải trên đường truyền lan, ho