Máy phát viba

Chia sẻ: Nguyen Thanh Vinh | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:14

Thêm vào BST

Báo xấu

294
lượt xem 138
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mô tả các module của máy phát vi ba: Chuyể tiếp sóng vô tuyến. Đường chuyển tiếp sóng vi ba được ứng dụng trong ngành truyền hình (xem hình 1), thông thường gồm thiết bị khung cố định và chia làm 2 loại sau: Đường truyền phân tán, trong đó truyền tín hiệu hình ảnh và âm thanh từ các phòng sản xuất chương trình đến máy phát, hoặc giữa các máy phát với nhau. Trong trường hợp tín hiệu bị méo ở các phần khác nhau của chuỗi tín hiệu từ camera đến người xem, đoạn phân tán chương trình được cho phép rất...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Máy phát viba

Máy phát viba 1. Chuyển tiếp sóng vô tuyến. Đường chuyển tiếp sóng vi ba được ứng dụng trong ngành truyền hình (xem hình 1), thông thường gồm thiết bị khung cố định và chia làm 2 loại sau: Đường truyền phân tán, trong đó truyền tín hiệu hình ảnh và âm thanh từ các phòng sản xuất chương trình đến máy phát, hoặc giữa các máy phát với nhau. Trong trường hợp tín hiệu bị méo ở các phần khác nhau của chuỗi tín hiệu từ camera đến người xem, đoạn phân tán chương trình được cho phép rất ít, do đó giảm thiểu suy giảm là rất quan trọng. Trong một số trường hợp sự phân phối chương trình đến một số hay tất cả máy phát hình chính trong mạng sẽ được phát đi thông qua PTO (tổ chức điều hành viễn thông công cộng) cung cấp mạch thường trực, mà trong đó cáp quang chiếm ưu thế hay bằng vệ tinh. Trong một số trừơng hợp các đường truyền vô tuyến sẽ được thuê bao để gia tăng vùng dịch vụ mà ở đó các mạch cố định sẽ rất khó tiếp cận hay chi phí quá cao để cung cấp. Trong một số trường hợp cá biệt, ở đó các thiết bị có thể đòi hỏi nhiều đường truyền tín hiệu khác nhau, sử dụng liên kết vô tuyến như đường truyền thứ 2 sẽ là giải pháp kinh tế hơn so với là xây dựng đường cáp thứ 2. Đường truyền tổng hợp, được sử dụng để truyền chương trình thô từ các phòng dựng bên ngoài hay ENG (thu thập tin tức điện tử) hay điểm tiếp nhận OB đến phòng sản xuất chương trình. Trong nhiều trường hợp các đường truyền này sẽ đi theo cùng một tuyến với đường truyền phân phối nhưng theo hướng ngược lại. Trong quá khứ chỉ có sự khác biệt duy nhất giữa đường truyền phân phối và đường truyền tổng hợp là yêu cầu về tính khả dụng, nhưng với các phòng dựng số, định dạng tín hiệu truyền đi có thể khác nhau. 2. Liên kết vô tuyến số và tương tự. Mãi cho đến năm 1980, tất cả liên kết vô tuyến đều dùng kỹ thuật tương tự, điều chế tần số băng rộng được sử dụng trong truyền hình và đa hợp phân chia tần số nhiều kênh trong điện thoại. Ngày nay, hầu hết các thiết bị được dùng trong điện thoại được thay thế bằng các đường truyền số mang dữ liệu và lưu lượng tiếng nói. Loại điều chế này sử dụng trong khoảng từ pha hai cực hay khóa dịch pha cho dung lượng kênh thấp, thiết bị tần số cực cao, đến khóa dịch pha vuông góc, điều chế biên độ vuông góc 16, 64,128 mức, điều chế mã Trellis 256 hay 512 mức dùng cho cho hệ thống có dung lượng cực cao mang 1,2 và 4 kênh của STM1, lưu lượng155Mbit. Tất cả thiết bị nêu trên được thiết kế được hoạt động trong dãy tần số được chuẩn quốc tế trên các kênh phối hợp để tránh việc can nhiễu lên các kênh khác. Một số thiết bị thì tương thích với liên kết cố định dùng những dải tần và kỹ thuật dành cho mạng cục bộ của máy vi tính. Các thiết bị này thường được kiểm soát chặc chẻ khi chúng hoạt động trên các kênh chia sẽ với các dịch vụ khác. Ngoài ra, phụ thuộc vào các ứng dụng truyền hình định dạng của các tín hiệu được truyền đi sẽ ảnh hưởng loại thiết bị dùng trong liên kết vô tuyến. 2.1. Truyền hình tương tự. Các tín hiệu truyền thống này được phát đi bởi các đài phát hình và các tổ chức điều hành viễn thông công cộng (PTOs) bằng liên kết vô tuyến dựa trên kỹ thuật tương tự, nhưng hiện nay hầu hết các chương trình được gửi sang thiết bị PTO và truyền dẫn chương trình giữa đài phát đa số sử dụng kỹ thuật số. Mã hóa tín hiệu hình ảnh ở mức 140Mbit sử dụng giảm nén được dùng trong các hệ thống truyền dẫn cần đem đến hình ảnh rõ ràng cho người sử dụng.
Mặc khác, 34Mbit, hay có thể thấp hơn trong một số trường hợp, có thể dùng cho các mục đích phân phối. Với những trường hợp này việc cắt giảm tốc độ bit hệ thống của bất kỳ teletext cần phải được trải ra và truyền đi trên các kênh dữ liệu riêng biệt. Nhiều kênh có thể được ghép lại với nhau và gửi trên các đường truyền dung lượng cao hơn, không cần dùng đến kỹ thuật PDH, chỉ cần 3 dòng truyền 34Mbit thông thường vừa đủ cho dòng truyền dữ liệu SDH 155M bit. Đường truyền tổng hợp có thể là 8, 34, 140Mbit hay tương tự, phụ thuộc vào đặc tính yêu cầu, chất lượng và khả năng tiếp nhận của trạm chuyển tiếp. Trong nhiều trường hợp yêu cầu liên kết vô tuyến, thiết bị tương tự vẫn tỏ ra thích hợp nhất: • Tín hiệu nhận được từ các trạm phát lại truyền hình. Trong hầu hết trường hợp các tín hiệu này không phù hợp với việc các giảm tốc độ bit đã mã hóa số mà không kèm theo các chương trình xử lý thích hợp. • Thêm vào việc cắt giảm đoạn mã hóa số tốc độ bit trong việc thiết lập mạng sẽ tạo ra sự phức tạp khi truyền các tín hiệu liên tục từ các trạm và kiểm tra chất lượng. • Vì vậy, không có sự thay đổi trong mạng phân phối, nhiều đường truyền sẽ cần phải mang tín hiệu truyền hình ở tốc độ 140Mbit, dung lượng đường truyền này có thể chịu được nhiễu trên đường truyền và tín hiệu thu tốt. Điều đó dẫn đến việc cần các bước nhảy (truyền vô tuyến từ điểm này đến điểm khác trên trái đất thông qua tầng điện ly mà không cần phản xạ bề mặt trái đất) và xây dựng các trạm tái lập, ngay cả nếu có thể làm được, chi phí vẫn rất mắc và gia tăng chi phí bảo dưỡng. 2.2. Truyền hình số mặt đất. Ở nước Anh, tín hiệu truyền hình số được phân phối bởi các đường truyền mặt đất do PTO cung cấp và dịch vụ vệ tinh tư nhân. Trong cả 2 trường hợp tín hiệu đa hợp thích ứng mức chuẩn PDH có tốc độ 34 hay 140Mbit và được truyền dẫn trong các mạch truyền thông thông thường. Các đường truyền mặt đất thường sử dụng ống quang. Ở nước Mỹ, phần quan trọng của tín hiệu DTT được phân phối bởi liên kết vô tuyến. Loại thiết bị chuyên biệt sẽ cho phép truyền liên tục các tín hiệu tương tự và số trên cùng “truyền song hành” trên kênh RF.
2.3. Dải tần. Sự phân phối các đường truyền vô tuyến cố định ở trong khoảng 1 đến 57Ghz. Mục đích sử dụng và tính chất của các dải tần khác nhau được chỉ ra ở đây: • 1-3Ghz dải phổ được dùng cho điện thoại di động và dịch vụ dữ liệu. Nó có ưu điểm là đường truyền dài và quá trình truyền dẫn không bị ảnh hưởng của thời tiết. Anten dùng trong những hệ thống dung lượng thấp thường có kích thước nhỏ và giá thành hợp lý. • 3-10Ghz dải phổ này thích hợp cho đa kênh số có dung lượng trung bình và cao hay các đường truyền tương tự, cung cấp dịch vụ có độ tin cậy cao với các khoảng cách trên 70km. Các tín hiệu này không bị ảnh hưởng của mưa dọc theo đường truyền, nhưng nhiễu lọan không khí có thể tạo ra fading (sự thay đổi từ từ cường độ tín hiệu thu) và méo. • 10-22Ghz dải phổ này thích hợp cho các đường truyền tương tự và số có dung lượng trung bình và cao, khi tăng tần số hoạt động tác động của mưa trên đường truyền vô tuyến cũng tăng lên. Do đó, khả năng thu của đường truyền hoạt động trong dải băng này bị ảnh hưởng bởi lượng mưa nhiều hơn là sự nhiễu loạn không khí. Độ dài đường truyền chuẩn có thể từ 40km đối với đường truyền lưu lượng thấp ở tần số 10Ghz cho đến 3 hay 4km cho đường truyền dung lượng cao ở tần số 22Ghz, nhưng cả 2 đường truyền trên là độc lập, tùy thuộc vào yêu cầu về mặt kinh tế. • 22-57Ghz Dải phổ này được sử dụng rộng rãi trong các khoảng cách ngắn, đường truyền số đơn kênh có dung lượng thấp, trung bình, cao. Độ dài của đường truyền có thể xác định dựa vào suy hao lượng mưa và suy hao do môi khí quyển. Hiện nay, nhiều dãy tần chỉ dành riêng cho đường truyền số. Mặc dù có sự chỉ định dải tần trên 23Ghz là dành cho các đường truyền thoại tương tự, nhưng có rất ít thiết bị phát hoạt động ở tần số này. Điều đó là do nhu cầu thấp và giá thành phần cứng thích hợp các đặc tính kỹ thuật ở tần số cao này là rất mắc. 2. Hệ thống đường truyền vô tuyến. 2.1. Bố trí hệ thống. Hệ thống chuẩn bao gồm các thành phần sau: Trang thiết bị vô tuyến: • Máy phát và Máy thu. • Nhánh đồng trục và ống dẫn sóng. • Ống dẫn sóng hay cáp đồng trục và các phụ kiện giữa các thiết bị phát và anten. • Khung thép nối giữa anten và tháp hay tòa nhà. • Thiết bị giám sát hoạt động. • Khối nguồn (pin mặt trời, máy phát điện chạy bằng dầu diesel, bộ sạc và pin) Thiết bị phụ: • Hệ thống đỡ anten (tháp anten hay xây dựng giá đỡ treo trên tường hay mái). • Phòng đặt thiết bị vô tuyến. • Hệ thống điều hòa. 2.2. Cấu hình hệ thống. Cấu hình được sử dụng nhiều nhất là các dạng đơn hướng, song hướng, không sao lưu và sao lưu (bộ dự phòng nóng, đường dẫn song hành và N+1). Các cấu hình thế hệ cũ chỉ được biết như là có bảo vệ và không được bảo vệ.Trong các ứng dụng phát sóng, sự truyền dẫn có thể xem như theo 1 hướng và do đó việc thiết lặp các đường truyền cho mục đích này là đơn hướng. Điều này sẽ giúp ta tiết kiệm được giá thành thiết bị và phí đăng ký cho các kênh truyền. Tuy nhiên, nếu chương trình được phát đi trên các đường truyền số, thông thường hoạt động theo chuẩn song hướng, phần lớn thiết bị loại này có các khối phát và thu thống nhất thành 1 khối; và việc điều khiển hệ thống và hiển thị có thể hoạt động sai nếu loại bỏ chế độ đơn hướng. 2.2.1. Cấu hình đơn hướng không có bản sao (unduplicated). Máy phát và thu được nối trực tiếp đến cổng anten thông qua ống dẫn sóng và bộ lọc kênh đồng trục, được chỉ ra ở hình 2(a). Thiết bị đơn có tính kinh tế nhưng khi thiết bị phát hay thu bị lỗi chương trình chắc chắn sẽ bị mất.
2.2.2. Cấu hình đơn hướng, đa kênh không sao lưu. Vài máy phát hay máy thu được kết hợp phát chung trên hệ thống anten điều đó có nghĩa là phân nhánh RF (hay ghép kênh), và điều đó đòi hỏi phải kết hợp các bộ lọc và bộ chuyển mạch vòng, chỉ ra ở hình 2(b), Tín hiệu từ máy phát A được nối trực tiếp đến bộ lọc kênh và bộ chuyển mạch vòng. Ngõ ra của máy phát B, hoạt động tần số khác máy phát A, được nối trực tiếp bộ chuyển mạch vòng và đến bộ lọc kênh của máy phát A, và từ đó sẽ được phản xạ theo hướng bộ chuyển mạch vòng. Cả 2 tín hiệu sẽ được kết hợp trên cùng 1 cổng của bộ chuyển mạch vòng. Cực tiểu tần số giữa các máy phát phụ thuộc vào băng thông và đặc tính phản xạ của bộ lọc, và chuẩn thường là 49 hay 56 Mhz cho truyền hình và các đường truyền dẫn số có dung lượng cao và trung bình. Theo cách định nghĩa này ta có thể kết hợp nhiều hơn 2 máy phát. 2.2.3. Cấu hình song hướng. Nhánh RF có thể kết nối đến máy phát và máy thu sau đó kết nối đến hệ thống anten chung. Cấu hình này là song hướng. Sơ đồ kết nối này để giảm thiểu số chuyển mạch vòng. Trong trường hợp kết nối nhiều kênh cần quan tâm đến quá trình xuyên điều chế. 2.2.4. Chế độ sao lưu (bảo vệ). Thiết bị có thể nhân đôi tránh việc mất tín hiệu truyền dẫn khi xuất hiện lỗi. Việc sử dụng 2 máy phát và 2 bộ thu cùng lúc, khi xuất hiện lỗi thì bộ chuyển mạch tự động sẽ chọn lựa thiết bị hoạt động. Có nhiều cách khác nhau để thiết kế hệ thống máy phát và thu; và điều đó dẫn đến sự bố trí thiết bị được mô tả dưới đây:
2.2.4.1. Dự phòng nóng. Như được chỉ ra ở hình 6.6.2(d), tín hiệu điều chế được chia ra 2 máy phát hoạt động cùng tần số và ngõ ra RF được kết nối với công tắc hay bộ ghép (coupler) để có thể chọn lựa máy phát được kết nối đến hệ thống anten. Nếu sử dụng hệ thống công tắc, cả 2 máy phát đều phải chạy đúng công suất thiết kế, nếu sử dụng coupler thì máy không đựơc chọn sẽ được tắt. Ống chuyển tiếp đồng trục và công tắc chuyển ống dẫn sóng có suy hao chèn thấp (
Bộ tạo phách (hình 3). Tín hiệu vào được điều chế bởi bộ dao động trung tần, sau đó ngõ ra sẽ được nâng tần số (1 hoặc 2 lần) và được lọc rồi khuyếch đại lên mức công suất chuẩn. Tần số trung tần đầu tiên thông dụng nhất là 70Mhz, nhưng hiện nay dải tần thường được sử dụng là 200-400Mhz. Trung tần thứ 2 thường nằm trong khỏang 800Mhz- 2Ghz. 2.3.1. Máy phát tương tự. Dải băng gốc tín hiệu hình truyền trong máy phát xấp xỉ khoảng 10Mhz, trong khi tín hiệu PAL 625 dòng chỉ chiếm 5.5Mhz. Dải phổ còn lại dùng để truyền tiếng hay tín hiệu dữ liệu dung lượng thấp trên các sóng mang phụ. Tổ chức ITU-R đề nghị tần số sóng mang phụ là 7.02,7.5,8.065 và 8.59Mhz, nhưng phải quan tâm đến xuyên điều chế chúng có thể tạo ra các sóng mang phụ trong khoảng 5.8 -10 Mhz. Tín hiệu hình vào được khuyếch đại và lọc loại bỏ các nhiễu và tông màu sai, trước khi được cộng với sóng mang phụ. Tần số tín hiệu tổng hợp này điều biến bởi bộ dao động thế kiểm, trong trường hợp điều chế trực tiếp tần số ngõ ra là 70Mhz trong hệ thống bộ tạo phách. Sau quá trình điều chế tín hiệu sẽ được nâng tần số (bao gồm bộ dao động nội tạo tần số cố định, bộ trộn, bộ lọc), mục đích dịch chuyển tần số tín hiệu sang trung tần cao hơn. Tín hiệu này tiếp tục được nâng tần lần 2, bao gồm bộ dao động nội tổng hợp lập trình được, và bộ trộn để dịch chuyển tín hiệu điều chế sang tần số đầu ra. Ba thành phần tần số quan trọng nhất của ngõ ra bộ trộn: Dao động nội . Tần số trộn thấp. -IF Tần số trộn cao. +IF Trong trường hợp 2 lần biến đổi, tín hiệu trung tần nằm trong khỏang 800Mhz và 2 Ghz, bộ lọc thông dải (có độ rộng chuẩn 500Mhz) có thể chọn lựa tần số trộn cao. Bộ trộn cân bằng cũng có thể dùng loại bỏ tần số dao động nội. Tín hiệu sau khi lọc sẽ được cho qua bộ khuyếch đại băng rộng, trong trường hợp này hoạt động bộ khuyếch đại hoạt động ở chế độ bão hòa.
2.3.2. Máy phát số. Phần lớn ứng dụng trong máy phát tương tự cũng được dùng trong máy phát số. Tiến trình xử lý hình đầu vào sẽ được thay thế bằng dữ liệu đầu vào và các byte FEC (kiểm tra lỗi truyền), trước khi được đưa vào bộ điều chế số. Phần lớn bộ điều chế số có kết cấu như chỉ ra ở hình 4. Đối với máy phát số, yếu tố cần thiết là các tầng điều chế tín hiệu, bao gồm cả khối khuyếch đại công suất ngõ ra, chúng phải hoạt động tuyến tính; nêu không tín hiệu ngõ ra sẽ bị méo và sinh ra các bit lỗi. 2.3.3. Máy thu. Các máy thu vi ba trong các trạm phát lại truyền thống thường dùng biến đổi tần số 1 lần, nhưng với sự ra đời bộ dao động nội vi ba nhiễu thấp lập trình được cho phép thiết kế các thiết bị có khả năng điều chỉnh trong phạm vi 500Mhz, ngày nay hệ thống tạo phách biến đổi tần số 2 lần đã chiếm ưu thế. Tín hiệu đi vào hệ thống thông qua bộ lọc thông dải, thường là 1 phần của nhánh rẽ RF. Tín hiệu sau đó được cho qua bộ khuyếch đại nhiễu thấp (LNA) và 1 bộ lọc thông dải để loại bỏ nhiễu sinh ra tại LNA, tại bộ thu tần số ảnh trước khi đi vào bộ trộn SHF với tần số dao động nội . Kết quả là trung tần thứ nhất ở tần số Trong máy thu tương tự tín hiệu sẽ được cắt ngọn để loại bỏ bất cứ điều chế biên độ nào sản sinh bởi nhiễu và méo trong tầng IF và RF. Sau tầng giải điều chế, tín hiệu tổng hợp (bao gồm hình ảnh và sóng mang phụ) sẽ được chia làm 2 đường. Đường thứ 1, được dành cho các tín hiệu hình ảnh, sẽ được cho qua lọc thông thấp (cắt ra thành phần 5.5Mhz đối với hệ thống PAL 625 dòng) loại bỏ nhiễu tần số cao và sóng mang con, tín hiệu sau đó được giải tiền nhấn và khuyếch đại lên mức 1 . Đường thứ 2 dành cho việc giải điều chế các sóng mang con. Trong máy thu số có nhiều kỹ thuật giải điều chế được sử dụng, sắp xếp mạch vòng khóa pha để chuyển đổi tín hiệu trung tần sang dạng dữ liệu máy tính và xử lý bằng phần mềm. Hầu hết các đầu thu số đều có bộ đáp ứng tần số và cân bằng miền thời gian để giảm tác động của méo đa đường. 2.4. Thiết bị truyền dẫn. Máy phát và máy thu được kết nối thông qua cáp đồng trục hay ống cứng, ống dẫn sóng hình chữ nhật. Ngõ ra vô tuyến, thường được gọi là cổng anten, thường bao gồm đầu nối đồng trục cho thiết bị tần số trên 3Ghz và lắp gờ dẫn sóng cho tần số cao hơn. Cáp đồng trục hay ống dẫn sống hình elip được dùng kết nối ngõ ra audio máy phát hay thu đến anten. Ở tần số thấp hơn 3Ghz, thường sử dụng cable có lớp bông hay không khí cách điện. Đường kính cáp nằm trong khoảng ¼ inch cho đến 1 5/8 inhc (6.35mm-4,13 cm), suy hao chèn tỉ lệ nghịch với đường kính cáp. Cáp cách điện bằng không khí có đường kính tương tự và độ suy hao ít hơn, nhưng loại cáp này cần thiết bị điều áp (thiết bị tạo áp suất ổn định giữa lõi cáp và vỏ bọc).
Ống dẫn sóng dạng elip thường được dùng ở tần số trên 3 Ghz. Điều đó là do cáp có độ suy hao thấp và có thể uốn cong được để có thể linh hoạt sử dụng tại các chỗ uốn cong khi lắp đặt feeder (cáp dẫn sóng RF). Các đầu nối ở cuối mỗi phần chuyển đổi kết nối ống dẫn sóng cho phép gắn kết ống dẫn sóng hình chữ nhật được dùng trong các nhánh rẽ hay dãy feeder đến anten. Kích thước khác nhau của ống dẫn sóng tương ứng cho từng dải tần hoạt động khác nhau. Các chế độ đặc biêt ‘over-mode’ thích hợp cho dải tần trên 10 Ghz, có ưu điểm là độ suy hao thấp. Nếu cần độ suy thấp hơn, thì cần sử dụng ống dẫn sóng hình tròn, nhưng ống dẫn sóng loại này khó lắp đặt khi đường truyền thẳng tuyệt đối. Ngoài ra việc lắp đặt ống dẫn sóng này tại các cột anten cao hay các tháp truyền hình cũng rất khó khăn do hệ thống khung thép và cáp gây trở ngại cho việc lắp đặt. Các phụ kiện cho hệ thống feeder chuẩn bao gồm: • Đầu nối tại các điểm cuối. • Miếng đệm tại các lỗ thông cáp tại các vách tường để bảo đảm tính ngăn nắp cũng như tác động của thời tiết vào phòng đặt máy. • Móc tiếp đất bảo đảm feeder và anten được tiếp đất tốt. • Các co nối cong dùng cho các ống cứng, cáp hay ống dẫn sóng có đường kính lớn tại những điểm mà các loại cáp này không thể kết nối trực tiếp vào thiết bị thu/ phát hay anten. • Máng treo và giá đỡ để bảo vệ feeder khi dẫn đi trong tòa nhà hay đưa ra tháp phát sóng. • Trong quá trình lắp đặt, các dụng cụ cuối cáp hay đầu gá giữ cáp theo chiều thẳng đứng, bộ tời kéo. Thiết bị điều áp cần thiết cho các cáp cách điện bằng không khí và hệ thống dẫn sóng bao gồm: • Bộ khử nước tự động và bơm tạo áp suất ổn định ở mức 1-5psi(0.070-0.35kgf/cm2). • Ống góp(nếu có 2 hoặc nhiều hơn cáp). • Cửa áp suất. • Khóa áp suất có thể báo lỗi hệ thống từ xa. 2.5. Anten. Anten dạng parabol hay dạng tròn dùng trong hệ thống tiếp phát vi ba. Chúng có tính kinh tế, độ lợi cao, khả năng triệt múi bên (búp sóng không mong muốn) tốt và tỉ số tới/ dội cao. Sự phản xạ được xoay tròn trên tấm aluminium đặc, hoặc kết cấu dạng lưới, chúng sáng hơn và ít bị sức cản của gió, thường được sử dụng ở tần số dưới 2.5Ghz. Việc sử dụng phản xạ dạng lưới không có ưu điểm hơn dạng phản xạ đặc ngoài việc chúng giảm tác động của gió và tại những vùng băng tuyết. Anten chuẩn thì phải có tỉ số sóng đứng thấp (VSWR), và tính năng cao và phần thu sóng có thể đơn hay đa cực (đứng, ngang hay cả hai). Phân cực tròn ít khi sử dụng trong hệ thống đường truyền cố định. Kích thước đường kính từ 0.5m cho đến 3.7m, mặc dù hiện nay người ta thường sử dụng loại có đường kính từ 0.3 -2.4m. Hầu hết anten được sử dụng tại những vùng nội địa ít khi phải chịu đựng sức gió mạnh (>200km/h). Loại gia cố lực, sử dụng 4 điểm gá và thêm mái che chịu lực, thích hợp sử dụng tại các khu vực có gío mạnh. Khi lắp đặt thiết bị chống lại sự ăn mòn của không khí, chẳng hạn như gần các ống khói hay hơi nước biển, anten cần phải thêm lớp bảo vệ bên ngoài. Anten, feeder và thiết bị đặt tại các vùng bị đóng tuyết cần phải bảo vệ cẩn thận tránh tác hại tuyết lở khi nhiệt độ gia tăng. 3. Thiết kế hệ thống. Đường truyền vi ba tĩnh thường dùng trong công nghiệp truyền hình để truyền dẫn các chương trình giữa studio và máy phát hình và giữa trung tâm thuộc địa phương. Vị trí các trạm máy phát hình và studio thường được lựa chọn theo các chức năng cơ bản của nó chứ không phải theo đường truyền vi ba. Vì vậy kỹ sư thiết kế cần phải lựa chọn đường truyền có tính kinh tế và phải phù hợp yêu cầu cơ sở hạ tầng hiện có. Đối với đường truyền ngắn với các anten phát có vị trí cao, đường truyền line-of-sight (anten phát và thu phải nhìn thấy nhau) có thể thực hiện chỉ với 1 hop. Tuy nhiên, sự cách biệt giữa các trạm tăng lên, hoặc có chướng ngại vật giữa đường truyền line-of-sight, 2 hoặc nhiều hop cần phải được sử dụng để kết nối tuần tự. Các trạm tức thời được gọi là repeaters (trạm tiếp phát). Một số công việc liên quan việc thiết kế đường truyền viba:
• Lên kế hoạch sơ lược đường truyền giữa 2 địa điểm và xác định độ cao anten và xác định độ trống trải trên đường truyền. Nếu có chướng ngại vật trên đường truyền trực tiếp giữa studio và máy phát, xem bước tiếp theo. • Chọn lựa trạm phát lại từ bản đồ chi tiết, hoặc xem xét kỹ lưỡng thực địa, tìm kiếm vị trí có góc ngẩng phù hợp, đảm bảo độ dài đường truyền. Nếu có thể thì đặt trạm tiếp phát tại các ngọn đồi tránh xa đường xá, khi tính toán gía thành quan tâm đến sự tiện lợi trong qúa trình xây dựng và vận hành. • Chuẩn bị phác thảo sơ lược đường truyền giữa các trạm tiếp phát và xác định chiều cao anten để đạt được tiêu chuẩn thông thoáng. Vị trí và bản khảo sát đường truyền phải xác nhận thông tin chính xác từ bản đồ, như cây cối, các tòa nhà hoặc các cấu trúc nhân tạo cản trở đường truyền. Thiết bị thu GPS rất hữu dụng trong quá trình khảo sát khu vực xác định các vị trí có thể bị khuất tầm nhìn. • Chọn lựa đường truyền dẫn sự kết hợp tốt về độ dài hop và chiều cao anten. • Tính toán công suất máy phát và kích thước anten để có được fade margin phù hợp. • Một số điều kiện đặc biệt của tháp hay tòa nhà. 3.1. Xác định đường truyền. Nhiệm vụ đầu tiên là tính toán đường truyền phù hợp để xác định khoảng thông thoáng giữa chùm sóng vi ba và cao độ các vật cản trên đường truyền. Đường truyền vi ba là đường thẳng nối liền 2 anten như chỉ ra ở hình vẽ 5. Ngoài ra sự phản xạ không khí có thể uốn cong chùm sóng vô tuyến ở tần số vi ba, thông thường ta giả sử bán kính hiệu dụng trái đất k=4/3 có thể lớn hơn thực tế. Trong thực tiễn, điều này có nghĩa là chùm sóng vi ba sẽ bị bẻ cong xuống dưới một ít do sự thay đổi dần tính chất khúc xạ của không khí theo độ cao. Sự thay đổi khúc xạ không khí làm cho hệ số k giảm xuống còn 2/3. Do vậy tạo thuận lợi hơn trong việc vẽ cao độ mặt đất trên các giấy vẽ biểu đồ dạng thẳng tuyến tính (hình 4) và thêm vào earth bugle 2 giá trị của k là 4/3 và 2/3. EB có thể được tính bằng công thức. Trong đó, d1, d2 là khoảng cách từ điểm đặc biệt trên đường truyền đến từng đầu cuối, tính bằng km. 3.2. Vùng Fresnel. Bước kế tiếp là tính toán bán kính vùng fresnel đầu tiên, trong đó xác định địa điểm của tất các các điểm bao quanh chùm tia mà từ đó các chùm phản xạ có độ dài đường truyền bằng ½ bước sóng hoặc cao hơn chùm tia chính.
Bán kính vùng Fresnel thứ nhất được tính theo công thức (đơn vị m). Trong đó d1, d2 là khoảng cách từ vật cản đến từng đầu cuối của đường truyền theo km, và F là tần số tính theo Ghz Hình 7 chỉ ra khoảng không gian mà đường truyền mất đi 60% của bán kính vùng fresnel đầu tiên. 3.3. Mức tín hiệu thu. Công suất tín hiệu tại ngõ vào đầu thu vi ba phụ thuộc các yếu tố sau: • Sự mất do rẽ nhánh ở đầu cuối đường truyền. • Sự mất tại ống dẫn sóng hay cáp dẫn sóng ở cả 2 đầu cuối đường truyền. • Suy hao đường truyền trong không gian. • Độ lợi anten. Suy hao truyền dẫn theo thang dB dưới điều kiện thông thường được tính theo công thức , trong đó d là khoảng cách đường truyền và là bước sóng( cả 2 tính theo m).Ta có thể khai triển theo công thức , trong đó f là tần số (Hz) và c là vận tốc ánh sáng ( ). Vì vậy mức tín hiệu thu được (theo dBW) sẽ bằng công suất máy phát trừ cho suy hao ré nhánh trừ suy hao do cáp dẫn trừ suy hao truyền trong không gian cộng cho độ lợi anten.
3.4. Fade margin. Thông số quan trọng nhất trong đường truyền vô tuyến là fade margin. Thông số này định nghĩa sự khác biệt giữa tín hiệu thông thường và mức tín hiệu nhận không bị mờ và mức tín hiệu thấp nhất thu được mà bộ thu có thể giải mã được. Đối với đường truyền tương tự mức tín hiệu thu được thấp nhất có thể sử dụng được tương ứng với mức nhiễu trên tín hiệu vào khoảng 34 dB khi đo đạc trên băng thông 10Khz đến 5Mhz. Với đầu thu có hệ số nhiễu 4 dB và tín hiệu có băng thông 8Mhz với độ lệch đỉnh 8 Mhz, độ cân bằng tín hiệu ngõ vào đầu thu là -75dBm (- 105dBW). Đối với đường truyền số mức tín hiệu thu được thấp nhất có thể sử dụng được tương ứng với việc giải điều chế có tốc độ sai số bit là . Điều này yêu cầu chuẩn là -76dBm cho QPSK (khóa dịch pha vuông góc) 34Mbit và -68dBm cho TCM 128 mức ở tốc độ 155Mbit. 3.5. Khả năng thu. Độ suy hao đường phát sóng được tính toán theo bảng trên từ các suy hao cố định. Tuy nhiên, công suất tín hiệu đến đầu thu trong hệ thống vô tuyến thực tế có thể khác biệt đáng kể và sẽ bị fade (thay đổi cường độ tín hiệu) dưới các giá trị cho trước tùy theo điều kiện thời tiết. 3.6. Multi-path Fading. Multi-path Fading (sự thay đổi cường độ tín hiệu do nhiều đường vô tuyến cùng đến điểm thu) trên đường truyền vi ba phụ thuộc tín hiệu đến đầu thu anten từ nhiều đừơng khác nhau, chẳng hạn: • Đường truyền trực tiếp giữa các anten. • Sóng phản xạ từ mặt đất hay các tòa nhà. • Phản xạ trong khí quyển.
Thỉnh thoảng các tín hiệu được cộng pha và tín hiệu tổng sẽ mạnh hơn mức bình thường.Vào thời điểm khác tín hiệu sẽ khử nhau và tín hiệu tổng sẽ yếu đi. Trong một số thời điểm, hầu hết các tín hiệu đều khử nhau, mức tín hiệu sẽ xuống thấp hơn ngưỡng thu và đường truyền sẽ bị rớt. May thay sự thay đổi cường độ tín hiệu chỉ xảy ra trong thời gian ngắn. Multi-path Fading phụ thuộc các nhân tố sau: • Độ gồ ghề của mặt đất (bề mặt phẳng dễ phản xạ hơn). • Hoàn cảnh thời tiết (thay đổi hệ số khúc xạ của khí quyển, tạo ra nhiều chùm tia khúc xạ khác nhau đến đầu thu). • Độ dài đường truyền (đường truyền càng dài thì càng dễ xảy ra các hiện tượng trên). • Tần số. Một số công thức rút kết từ thực tiễn có thể dự đóan tác động của multi-path Fading trên khả năng thu của đường truyền vi ba. Phương pháp Vigants tiên đoán khả năng thu theo công thức sau: Trong đó: d = độ dài đường truyền(km) A= hệ số xác định độ gồ ghề của đường truyền. B= hệ số điều kiện khí hậu f= tần số(Ghz) F= fade margin(dB). Hệ số A=4 đối với vùng có bề mặt phẳng (mặt nước), 1 vùng đất thông thường, 0.125 đối với vùng núi hay các vùng đất rất khô cằn. Hệ số B=0.5 cho vùng khí hậu nóng, ẩm ướt,0.25 cho vùng đồng bằng rộng lớn, 0.125 cho các vùng khô cằn. 3.7. Mưa. Ở tần số trên 10Ghz mưa có thể làm suy hao tín hiệu; ở tần số 22 Ghz hay trên nữa, đó là phần quan trọng để xác định fade.. tại nhiều vùng trên thế giới. Ví dụ, suy hao do mưa gây ra ở mức 50mm/h (bão có sấm sét) ở tần số 10Ghz là 1.5dB cho mỗi km, trong khi đó ở tần số 23Ghz nó lên đến 8dB. Do đó tất cả đường truyền dung lượng thấp, độ dài đường truyền chỉ giới hạn trong khoảng 10km. 3.8. Hơi nước. Suy hao do hơi nước gây ra là không đáng kể trong các trạm tiếp phát sóng vô tuyến. Độ suy hao (trên km) thấp hơn 0.01dB ở tần số 10 Ghz và 0.3bB ở tần số 23 Ghz và nó chỉ thật sự đáng quan tâm ở tần số trên 55Ghz, ở
tần số đó các dao động cộng hưởng của phân tử ôxy làm suy hao tín hiệu khoảng 14dB. 4. Tăng cường khả năng thu. Khả năng thu tín hiệu có thể gia tăng khi sử dụng phân tập (diversity) không gian và phân tập tần số tại đầu thu 4.1. Phân tập không gian. Phân tập (phương pháp trích tín hiệu nhờ đó rút ra tín hiệu kết quả tối ưu tự một tổ hợp nhiều đường truyền) không gian cần phải có 2 anten đối với mỗi đầu thu. Như chỉ ra ở hình 9, tín hiệu có thể được cộng trước khi đưa vào bộ giải điều chế để tránh xài khóa chuyển. Khoảng không gian lý tưởng giữa 2 anten được xác định theo vài thông số sau: cao độ anten, độ dài đường truyền, tần số, điều kiện khí hậu và địa chất tại vị trí đặt trạm thu. 4.1.1. Phản xạ từ mặt nước. Khi tín hiệu viba truyền trên mặt nước, vào thời điểm mà chùm tia trực tiếp và phản xạ khử nhau tại đầu thu. Nếu đặt thêm 1 anten thứ 2 tại vị trí ở trên hay dưới anten gốc sao cho khoảng cách đường truyền sẽ tăng hay giảm 1 nữa bước sóng, chùm tia sẽ được tăng cường thay vì triệt tiêu. Mạch kiểm tra tại đầu thu sẽ dò sự thay đổi tại đầu thu và chuyển từ đầu thu này đến đầu thu khác khi tín hiệu gia tăng hay suy giảm. 4.2. Phân tập tần số. Sự bất tiện của phương pháp phân tâp không gian là việc tăng gấp đôi giá thành của anten và hệ thống feeder tại các trạm thu và phải xây dựng tháp chịu lực cao. Phân tập tần số có cấu hình tương tự dây song hành được đề cập ở phần trước, nhưng cả 2 kênh mang thông tin giống nhau và tần số hoạt động có thể được phân chia rộng hơn có thể là xấp xỉ 5 đến 10%. Hiện nay hầu hết các nước dải phổ được cung cấp khá ngắn, việc thêm vào các tần số cho việc phân tập là khó có thể thực hiện.