m« pháng ®êng truyÒn hf
trong thiÕt bÞ thu radio
1. Lý do chän híng nghiªn cøu
Sãng v« tuyÕn ®· vµ ®ang lµm nªn nh÷ng thay ®æi thÇn kú trong mäi
lÜnh vùc cña ®êi sèng vµ ®¨c biÖt lµ trong th«ng tin liªn l¹c.
Trong øng dông th«ng tin liªn l¹c, sãng v« tuyÕn ®iÖn tõ chia ra thµnh
nhiÒu b¨ng sãng, mçi b¨ng sãng ®ã cã nh÷ng øng dông cho c¸c hÖ thèng
th«ng tin kh¸c nhau.
B¨ng sãng ng¾n HF lµ b¨ng sãng ®iÖn tõ cã tÇn sè tõ 3Mhz tíi 30Mhz, nã
®îc sö dông chñ yÕu cho ph¸t thanh ®iÒu biªn cù ly xa. Tríc ®©y HF ®îc
dïng cho th«ng tin qu«c tÕ víi c¸c dÞch vô th«ng tin b¨ng hÑp nh ®iÖn tho¹i
Ýt kªnh, ®iÖn b¸o, ®iÖn b¸o truyÒn nh , teletip...,nã cßn ®îc dïng trong
th«ng tin hµng kh«ng, hµng hi, ®µi hi qu©n. Ngµy nay, mÆc dï th«ng tin
v« tuyÕn b¨ng tÇn HF ®· ®îc thay thÕ ë mét sè dÞch vô b»ng c¸c hÖ thèng
th«ng tin vÖ tinh, c¸p biÓn nhng nã vÉn lµ mét ph¬ng tiÖn kh«ng thÓ thiÕu
trong ph¸t thanh cù ly xa vµ mét sè d¹ng th«ng tin ®Æc biÖt sö dông trong
an ninh quèc phßng, mét l·nh vùc øng dông v« cïng quan träng . Vµ ngêi ta ®·
vµ ®ang nh×n thÊy nh÷ng triÓn väng më réng øng dông cña b¨ng tÇn sãng
ng¾n trong nhiÒu l·nh vùc h¬n.
Tuy nhiªn, mét vÊn ®Ò vÊp phi ë ®©y lµ muèn sö dông cã hiÖu qu¶ h¬n
n÷a b¨ng tÇn HF nµy ta phi kh¾c phôc triÖt ®Ó nh÷ng nh hëng cña
nhiÔu lªn th«ng tin sãng ng¾n. Nh÷ng nh hëng cña c¸c hiÖn tîng suy hao,
t¸n x¹, fading nµy ®· lµm gim ®i rÊt nhiÒu chÊt lîng cña th«ng tin thËm
chÝ nã cã thÓ lµm cho th«ng tin kh«ng thÓ nhËn d¹ng ®îc. ChÝnh v× vËy
mµ viÖc nghiªn cøu vÒ ®êng truyÒn HF sÏ høa hÑn nhiÒu øng dông thiÕt
thùc trong th«ng tin liªn l¹c nh»m n©ng cao h¬n n÷a chÊt lîng, ph¹m vi øng
dông cña b¨ng tÇn sãng ng¾n vµ ®em l¹i nh÷ng hiÖu qu lín h¬n n÷a cho
c¸c vÊn ®Ò thùc tÕ.
2. C¸ch thøc nghiªn cøu vµ ph¹m vi nghiªn cøu
§Ó nghiªn cøu mét c¸ch trùc quan , thÓ hiÖn vÊn ®Ò mét c¸ch sinh ®éng,
nhãm nghiªn cøu chóng t«i quyÕt ®Þnh sö dông ph¬ng thøc m« pháng b»ng
phÇn mÒm
§êng truyÒn HF bao gåm c¸c giai ®o¹n tõ anten ph¸t tíi anten thu qua xö
lý t¸ch sãng vµ tíi ®Çu ra m¸y thu. Tuy nhiªn, do h¹n hÑp vÒ mÆt thêi gian,
do nh÷ng h¹n chÕ vÒ kiÕn thøc chuyªn m«n nªn chóng t«i chØ nghiªn cøu ®-
êng truyÒn HF trong ph¹m vi tõ anten ph¸t qua anten m¸y thu cho tíi ®Çu
vµo khèi trén tÇn cña m¸y thu.
C¸c tham sè chÝnh ®îc ®a vµo ®Ó nghiªn cøu lµ :
Suy hao ®êng truyÒn.
T¸n s¾c ®êng truyÒn
HiÖn tîng fading.
HiÖu øng doppler.
NhiÔu.
C¸c tham sè ®a vµo m« pháng trong ch¬ng tr×nh lµ:
Suy hao ®êng truyÒn.
HiÖn tîng fading.
3-S¬ ®å khèi vµ tham sè cña kªnh truyÒn HF
PhÇn m« pháng
Doppler
Fading
Suy hao
T¸n s¾c
NhiÔu
M¹ch
vµo
KhuyÕch
®¹i
Trén
tÇn
IF
T¸ch
sãng
H×nh.1 S¬ ®å khèi cña mét kªnh th«ng tin HF
NÕu m«i trêng truyÒn sãng lµ lÝ tëng th× c¸c yÕu tè t¸c ®éng vµo
kªnh th«ng tin nh fading, nhiÔu, hiÖu øng Doppler, t¸n s¾c...lµ b»ng
kh«ng.Trong m«i trêng thùc ®iÒu nµy lµ kh«ng thÓ, kªnh th«ng tin
lu«n bÞ chÌn Ðp bëi c¸c yÕu tè kh«ng mong muèn. Sau ®©y chóng t«i sÏ
tr×nh bµy mét c¸ch kh¸i qu¸t vÒ tõng tham sè trªn.
4. C¸c tham sè
4.1- Pha ®inh
Pha ®inh lµ sù biÕn thiªn cêng ®é ®iÖn trêng tÝn hiÖu t¹i ®iÓm thu do
sù phn x¹ sãng tõ c¸c líp kh«ng ®ång nhÊt trong tÇng ®èi lu, tÇng ®iÖn ly
còng nh phn x¹ tõ mÆt ®Êt , do t¸n x¹ , phn x¹ nhiÒu lÇn, do ¶nh hëng tõ
trêng cña qu ®Êt t¹o ra c¸c tia kh«ng b×nh thêng . . . C¸c tia nµy cïng ®Õn
®iÓm thu víi ®o¹n ®êng ®i kh¸c nhau. Do mËt ®é ®iÖn tö lu«n biÕn ®æi,
líp khÝ quyÓn ë díi kh«ng ®ång nhÊt vµ lu«n lu«n biÕn ®æi lµm cho chiÒu
dµi cña c¸c tia sãng biÕn thiªn liªn tôc, dÉn ®Õn sai pha cña chóng thay ®æi,
lµm cho cêng ®é trêng tæng hîp biÕn thiªn g©y nªn hiÖn tîng pha ®inh
m¹nh lµm xÊu chÊt lîng tÝn hiÖu thËm chÝ mÊt liªn l¹c .
Tuú theo tõng gãc ®é ®¸nh gi¸ mµ ngêi ta cã thÓ ph©n lo¹i thµnh:
-Pha ®inh nhanh : Thêi gian biÕn ®æi nhanh theo gi©y, theo phót ,giê
-Pha ®inh chËm : Thêi gian biÕn ®æi chËm theo ngµy, theo tõng
th¸ng,theo c¸c mïa trong n¨m
-Pha ®inh ph¼ng : ¶nh hëng chñ yÕu ®Õn c¸c hÖ thèng vi ba sè tèc ®é
thÊp
-Pha ®inh lùa chän : ¶nh hëng chñ yÕu ®Õn c¸c hÖ thèng vi ba sè dung l-
îng
cao.
-Pha ®inh phn x¹ tõ mÆt ®Êt : T¹i ®iÓm thu sãng phn x¹ sÏ giao thoa
víi sãng tíi t¹o ra cêng ®é ®iÖn trêng tæng, do hiÖu sè ®êng ®i cña tia
phn x¹ vµ tia tíi biÕn ®æi do ®ã cêng ®é trêng biÕn ®æi trong mét giíi
h¹n rÊt réng
-Pha ®inh nhiÒu tia : Do sù kh«ng ®ång nhÊt cña m«i trêng truyÒn lan
sãng ®Õn ®iÓm thu ngoµi sãng phn x¹ tõ mÆt ®Êt cßn cã sãng phn x¹
tõ c¸c líp kh«ng ®ång nhÊt cña khÝ quyÓn , g©y ra pha ®inh s©u do sù
giao thoa cña nhiÒu tia sãng ®Õn ®iÓm thu theo c¸c ®êng kh¸c nhau, do
®ã cêng ®é trêng thay ®æi nhiÒu . . .
C¸c lo¹i pha ®inh nµy cã thÓ xuÊt hiÖn ®éc lËp víi nhau hoÆc xuÊt
hiÖn ®ång thêi vµ ®Òu ®Òu ¶nh hëng ®Õn th«ng tin sãng ng¾n.
Sau ®©y lµ mét sè biÖn ph¸p kh¸c nhau nh»m kh¾c phôc hiÖn tîng pha
®inh :
-Dïng ¨ng ten cã ®é réng bóp sãng hÑp ( tÝnh híng cao)
-Sö dông c¸c ph¬ng ph¸p thu ph©n tËp nh Ph©n tËp kh«ng gian, ph©n
tËp tÇn sè ph©n tËp ph©n cùc
-§Ó chèng pha ®inh trong nhiÒu tuyÕn th«ng tin vi ba ngêi ta cßn sö
dông hÖ thèng anten cña c¶ hai tr¹m thu vµ ph¸t cã c¸c d¹ng ph©n cùc
kh¸c nhau nh ph©n cùc ngang, ph©n cùc th¼ng ®øng, ph©n cùc trßn
bªn tr¸i, ph©n cùc trßn bªn phi .
4.2-Suy hao
Suy hao sãng lµ mét trong nh÷ng yÕu tè t¸c déng ®Õn cêng ®é cña trêng
tÝn hiÖu. Cã nhiÒu nguyªn nh©n g©y ra hiÖn tîng suy hao cña trêng. Khi
sãng v« tuyÕn truyÒn trong mét m«i tr êng ngoµi sù suy hao do m«i tr êng
g©y ra nh bÞ hÊp thô trong c¸c ph©n tö khÝ, trong h¬i níc..., tæn hao do
m©y, ma, do vËt ch¾n sãng...th× sù tæn hao lín nhÊt chÝnh lµ do sù
khuÕch t¸n tÊt yÕu cña sãng ra mäi ph¬ng, hiÖn tîng nµy gäi lµ tæn hao
trong kh«ng gian tù do.
NÕu bøc x¹ ra m«i trêng mét c«ng suÊt P1 , ë anten thu chØ nhËn ®îc mét
c«ng suÊt lµ P2 th× hÖ sè tæn hao truyÒn sãng lµ :
L=P1/P2 (lÇn)
Tr ßng hîp sãng truyÒn trong kh«ng gian tù do, sù tæn hao chØ do sù
khuÕch t¸n tÊt yÕu cña sãng theo mäi ph¬ng g©y ra mµ kh«ng cã sù hÊp
thô cña m«i tr êng gäi lµ hÖ sè tæn hao tù do.
Ltd=P1/P2 (lÇn)
Vµ :
Ltd=(4Π.r)2/(λ2. D1.D2) (lÇn)
(D1,D2 lµ hÖ sè ®Þnh híng cña anten thu &anten ph¸t)
Trong thùc tÕ, do t¸c ®éng cña m«i trêng lªn qu¸ tr×nh truyÒn sãng nh phn
x¹ , khóc x¹, t¸n x¹, che ch¾n...g©y nªn hiÖn tîng suy hao lµm yÕu th«ng tin.
Khi ®ã hÖ sè suy hao cña sãng trong m«i tr êng thùc sÏ lµ
L = P1/P2 = Ltd/F =(4Π.r)2/((Fλ)2. D1.D2)
F lµ hÖ sè suy gim do m«i trêng (dB)
Sãng v« tuyÕn khi truyÒn lan trong tÇng ®èi lu ngoµi c¸c hiÖn tîng khóc
x¹ , phn x¹ cßn bÞ suy hao do hÊp thô cña c¸c phÇn tö do m©y ma, hÊp thô
do s¬ng mï, tuyÕt. C¸c hÊp thô nµy phô thuéc vµo tÇn sè ®iÒu kiÖn khÝ t-
îng cña tõng vïng vµ ph¬ng cña tia sãng, gåm :
a) HÊp thô ph©n tö
HÊp thô ph©n tö trong tÇng ®èi lu do ph©n tö h¬i níc vµ oxi . HÊp thô
ph©n tö phô thuéc vµo tÇn sè , khi tÇn sè f < 10 Ghz th× cã thÓ bá qua do
®ã ®ãi víi sãng HF hÊp thô ph©n tö coi nh b»ng kh«ng
b) HÊp thô trong ma vµ s¬ng mï
HÊp thô sãng trong ma phô thuéc vµo cßng ®é ma tÝch luü ( ®¬n vÞ mm/
h )