Thuyết minh: LÝ THUYẾT THIẾT KẾ TUYẾN

Chia sẻ: Le Hong Duong | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:116

Thêm vào BST

Báo xấu

79
lượt xem 20
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hệ thống phải được thiết kế để cho phép có thể nới rộng thêm trong tương lai. Tuy nhiên, ở các nước đang phát triển (như ở thực trạng nước ta) thường khó dự đoán chính xác dung lượng cần thiết trong khoảng thời gian dài. Do đó không nên lắp đặc các hệ thống có dung lượng quá lớn cho các yêu cầu cho tương lai. Sẽ kinh tế hơn khi chọn các thiết bị có dung lượng nhỏ ở giai đoạn đầu tiên và nếu dung lượng này không đáp ứng được sau khi sử dụng vài năm, hệ thống có thể thay...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Thuyết minh: LÝ THUYẾT THIẾT KẾ TUYẾN

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP Thuyết minh: LÝ THUYẾT THIẾT KẾ TUYẾN 0
MỤC LỤC PHẦN I ............................................................................................................................ 2 DẪN NHẬP..................................................................................................................... 4 BẢNG 2 -2-1 : Các băng tần số cấp phát của FCC cho các hệ thống Viba số ............. 6 Bảng 2 - 3 - 1 Các đề nghị của CCIR về sự sắp xếp các kênh của RF ........................ 8 Km ................................ ................................ ................................ ......................... 14 Bảng 2 -5-2: Một ví dụ tính toán giá trị của x........................................................... 14 A .................................................................................................................................... 14 RX.......................................................................................................................... 26 TX .......................................................................................................................... 26 TX .......................................................................................................................... 26 RX.......................................................................................................................... 26 Chu ẩn bị một bảng tính toán dữ liệu như ở bảng 2 -5-4 ................................ ................ 27 Mô tả tuyến ................................ ................................ ................................ ................ 27 Đơn vị ................................ ................................ ................................ .................... 27 Pb =10 -FMb/10 .......................................................................................................... 34 K: Là hằng số phụ thuộc vào cách điều chế .................................................................... 36 Hình 2-6 -5: Dạng nguồn cung cấp DC .................................................................... 51 Nguyên nhân suy yếu ................................................................ .............................. 55 Những khuyết tật Modem nối vòng IF .................................................................... 55 Hình 3-1 Trạm không dự phòng .............................................................................. 64 Băng gốc ................................ ................................ ................................ ................ 64 Kênh ................................................................................................ .............................. 64 BƯỚC5 ...................................................................................................................... 71 x = ................................ ................................ ................................ ................................ .. 73 Các đ ặc tính của đường truyền dẫn ................................................................................. 78 Tổn thất tuyến ................................ ................................ ................................ ................ 78 Độ lợi ................................ ................................ ............................................................. 78 Các hiệu ứng Fading phẳng ............................................................................................ 78 Các tính toán khả năng sử dụng ...................................................................................... 79 Hay ................................................................................................................................ 86 BƯỚC 6 ..................................................................................................................... 87 Hình 3-10:Dạng bố trí hệ thống .............................................................................. 87 Máy phát A ................................ ................................ ................................ .................... 87 Máy phát A ................................ ................................ ................................ .................... 87 Trạm A ................................................................................................................... 87 BƯỚC 7 ..................................................................................................................... 90 BƯỚC 8 ..................................................................................................................... 91 Tần số trung tần của tuyến là 35 MHz. ................................ ................................ ........... 91 Thực hiện truyền dẫn hai luồng tín hiệu số 2Mbit/s ........................................................ 91 BƯỚC 9 ..................................................................................................................... 93 Bộ trộn ........................................................................................................................... 93 Băng gốc ........................................................................................................................ 93 ANTEN.......................................................................................................................... 93 Bộ lọc thông một dải ................................ ...................................................................... 93 Module ........................................................................................................................... 93 máy phát ........................................................................................................................ 93 Kênh ................................................................................................ .............................. 93 giám sát .......................................................................................................................... 93 Bộ lọc thông một dải ................................ ...................................................................... 93 1
Module ........................................................................................................................... 93 máy thu .......................................................................................................................... 93 Hình 3-12: Cấu hình trạm không dự phòng. .................................................................... 93 II.ĐO ĐẠC ................................................................................................................. 94 Khả năng sử dụng ................................................................................................. 103 t ................................................................................................ ............................ 115 PHẦN I 2
LÝ THUYẾT THIẾT KẾ TUYẾN 3
DẪN NHẬP n Sau khi trình bày các kỹ thuật cơ b ản sử dụng trong Viba số. Để tạo tiền đề cho việc thiết kế tuyến ta bắt tay vào phần lý thuyết thiết kế tuyến Viba số điểm nối điểm tổng quát. Nói chung công việc thiết kế trong một hệ thống vi ba điểm nối điểm trực xạ sẽ bao gồm các bước sau đây: Bước 1: Nghiên cứu dung lượng đòi hỏi. Bước 2: Chọn băng tầng vô tuyế để sử dụng. Bước 3: Sắp xếp các kênh RF. Bước 4: Quyết định các tiêu chu ẩn thực hiện. Bước 5 : Chọn vị trí và tính toán đường truyền. Bước 6: Cấu hình hệ thống. Bước 7: Sắp xếp bảo trì. Bước 8: Các tiêu chuẩn kỹ thuật. Bước 9: Lắp đặt và đo thử. Trên đây là 9 bước cơ bản để thiết kế một hệ thống Viba điểm nối điểm. 9 bước này mô tả đầy đủ các công việc cần thiết cho việc thiết kế một tuyến Viba. Ở các bước sau ta sẽ đi vào phần lý thuyết của việc thiết kế tuyến để tạo cơ sở cho việc thiết kế một tuyến cụ thể trong phần II. 4
BƯỚC 1 NGHIÊN CỨU DUNG LƯỢNG ĐÒI HỎI Trong việc thiết kế một hệ thống liên lạc điểm nối điểm việc tìm hiểu kĩ về dung lượng cần thiết là rất quan trọng. Nó là nền tảng cho các quyết định quan trọng ở phần sau:  Phải chú ý đến dung lượng phát sẽ triển trong vòng 10 ho ặc 15 năm tới cũng như dung lượng cần thiết ở hiện tại. Việc d ự đoán này dựa vào các điểm sau:  Dựavào đặc điểm phát triển dân số.  Đặc điểm vùng (thành phố nông thôn, vùng nông nghiệp…)  Tỷ lệ phát triển của các hoạt động kinh tế.  Tốc độ cải thiện điều kiện sống trong tương lai.  Hệ thống phải đ ược thiết kế để cho phép có thể nới rộng thêm trong tương lai. Tuy nhiên, ở các nước đang phát triển (như ở thực trạng nước ta) thường khó dự đoán chính xác dung lượng cần thiết trong khoảng thời gian dài. Do đó không nên lắp đặc các hệ thống có dung lượng quá lớn cho các yêu cầu cho tương lai. Sẽ kinh tế hơn khi chọn các thiết bị có dung lượng nhỏ ở giai đoạn đầu tiên và nếu dung lượng này không đáp ứng được sau khi sử dụng vài năm, hệ thống có thể thay thế bởi một hệ thống khác có dung lượng lớn hơn còn hệ thống cũ được dùng ở tuyến cần dung lượng nhỏ hơn. Nên đôi khi xây d ựng một hệ thống vừa phải và d ể d àng thay thế khi có kỹ thuật mới trong tương lai thì kinh tế hơn. 5
BƯỚC 2 CHỌN BĂNG TẦN SỐ VÔ TUYẾN SỬ DỤNG. Đối với các ứng dụng của kỹ thuật Viba, băng tầng hoạt động của nó nằm trong khoảng từ 1GHz đến 15GHz. Trong đó các tần số vô tuyến được cấp phát cho các dịch vụ xác định được qui định bởi các luật vô tuyến. Chúng ta quan tâm đến dải tần từ 800MHz - 6425MHz và 7900MHz - 8100MHz. Luật vô tuyến mô tả luật cấm đoán của hệ thống trạm mặt đất sử dụng các băng tần số này, vì chúng chia băng tần với dịch vụ liên lạc vệ tinh. Trong trường hợp này công suất bức xạ hiệu dụng của máy phát và anten trong hệ thống L/S không vượt quá 55 dBw hoặc công suất đưa đ ến anten không được vượt quá 13dBw. Các yếu tố quan trọng khác trong việc gán định tần số bao gồm dung sai tần số và băng thông phát xạ. Luật vô tuyến không có tiêu chuẩn bắt buộc về băng thông. Tuy nhiên dung sai tần số của máy phát hoạt động trong vùng sóng Viba nên là 300*10 -6 cho máy phát có công su ất dưới 100W và 100*10 -6 cho máy phát có công su ất trên 100W. Hiện nay tầng số vô tuyến sử dụng trong hệ thống liên lạc Viba thay đổi từ 1GHz - 15 GHz. Các giá trị tương đối của tần số RF phụ thuộc vào nhiều yếu tố. - Ở các tần số thấp thì kích thước thiết bị lớn công suất máy dễ d àng thực hiện, độ lợi anten lớn, tổn hao phải nhỏ, tổn thất không gian và dây dẫn tần khác chủ yếu sử dụng cho các đường trung kế ngắn hoặc đ ường trung kế phụ. Dung lượng cũng đóng vai trò quan trọng trong việc chọn băng tần hoạt động cho hệ thống, bảng sau cho ta các tham khảo về băng tần chọn và dung lượng. Băng tần Băng thông cho phép Dung lượng cực tiểu của các kênh tho ại đ ã đ ược mã hóa ( MHz) ( MHZ) 1495 - 1535 2 30 2110 - 2130 3,5 96 2160 - 2180 3,5 96 3700 - 4200 20 1152 5925 - 6425 30 1152 10700 - 11700 40 1152 BẢNG 2 -2-1 : Các băng tần số cấp phát của FCC cho các hệ thống Viba số 6
BƯỚC 3 SỰ SẮP XẾP CÁC KÊNH RF Sự sắp xếp các kênh RF là một phần rất quan trọng trong việc thiết kế hệ thống. Nó đặc biệt quan trọng cho các hệ thống vô tuyến chuyển tiếp. Vì mức khác biệt về tín hiệu vô tuyến giữa ngõ vào và ngõ ra của một trạm lặp thay đổi từ 60 - 80 dB thì việc sử dụng cùng một tần số vô tuyến giữa ngõ ra và ngõ vào sẽ gây ra hiện tượng giao thoa động do phản hồi. Trong Viba chuyển tiếp ta thường sử dụng kế hoạch hai tần số hoặc kế hoạch bốn tần số. Kế hoạch bốn tần số được sử dụng rộng rãi vì lí do kinh tế. Nó cần hai tần số cho một mạch RF. Thường thì bốn anten sử dụng cho một trạm lắp đặt ngay cả với kế hoạch hai tần số cũng với các anten này có thể sử dụng cho hai hoặc nhiều hơn các kênh RF song công cùng trên một đ ường trên hình vẽ: f-2a f-1a f1a f-2a f-2b f-1b f-2b f-1b f-1c f-2c f-2c . . f-1c . . . . f-2a f-1c f-2a f-1a f-2b f-1b f-2c f-1c f-2c f-1c . f-2c f-1c . . . . Hình2 -3-1 trạm lặp kế hoạch hai tần số cho vài kênh RF song công. Kế hoạch bốn tần số đ òi hỏi tỷ lệ trước sau (front to back) của mẫu bức xạ anten bởi mỗi anten hoạt động ở mỗi tần số khác nhau.  Sự sắp xếp các kênh RF. Bảng sau liệt kê sự giới thiệu của CCIR sự sắp xếp các kênh RF cho hệ vô tuyến chuyển tiếp cho mạch quốc tế: 7
Số kênh thoại tối đa của Tần số trung tâm Độ rộng băng RF CCIR Rec một kênh RF (MHz) (MHz) 238 - 1 60/120 1808,2000,2203 200 385 60/120/300 7575 300 279 - 1, 382 - 1 300/1800 1903,2101,4003 400 383 - 1 1800 6475 500 384 - 1 960/2700 6770 680 386 - 1 300/960 8350 300 387 960 1120 1000 Bảng 2 - 3 - 1 Các đ ề nghị của CCIR về sự sắp xếp các kênh của RF Hình 2 - 3 - 1 làm rõ ví dụ sắp xếp các kênh của RF dựa vào CCIR Rec 338 - 1. Các hệ thống phụ đòi hỏi cho các kênh phục vụ có thể kết hợp trong cùng một băng tần RF như là một hệ thống chính, có đ ược điều kiện thuận lợi này các anten có thể sử dụng chung cho cả hai hệ thống. Một ví dụ sắp xếp các kênh RF cho một hệ thống phụ như thế cũng được cho ở hình 2-3 -2 dựa vào CCIR Rec. Trong hình vẽ này cả hai mạch RF b ình thường hoặc một mạch RF bình thường và một RF dự phòng đ ược cung cấp cho các kênh phục vụ theo mỗi hướng cho phép phân tập tần số trung tần. Sự sắp xếp các kênh RF của hình 2 -3-2 được làm rõ lại ở hình 2 -3-4 bằng một nhận xét đ ể cho ta mối quan hệ giữa 8 kênh đi và 8 kênh trở về ở một trạm lặp sử dụng kế hoặc hai tần số. Một trong 8 kênh có thể sử dụng như là một kênh d ự phòng. Sự phân cực khác nhau được sử dụng cho các kênh kế cận nhau để giảm giao thoa RF. 6425MHz 5925 MHz 6175 MHz 250MHz 250 MHz 252.05MHz 1 3 5 7 2’ 4’ 6’ 8’ 2 4 6 8 1’ 3’ 5’ 7’ -248.9 (F) -249.5 (A) +248.9 (F) 29.65 MHz +249.5 (A) 44.5 MHz  hoặc  chỉ những kênh RF của hệ thống phụ. A: Biên độ giải điều chế. B: tần sồ điều chế. 8
Hình 2-3 -2 Sự sắp xếp kênh RF Hệ thống phụ V H V H 8’ 8’ 7’ 7’ 6’ 6’ 5’ 5’ 250MHZ 4’ 4’ 3’ 3’ 2’ 2’ 1’ 1’ 8 8 7 7 250 MHz 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 Đối với các hệ thống Viba điểm nối điểm. Do không có cấu hình trạm lặp nên sự sắp xếp kênh RF trở nên đơn giản hơn rất nhiều khi đó ta cần quan tâm đến một số điểm sau. 9
Các tần số Viba khác có thể sử dụng trong các vùng liên quan. - - Các trạm Viba có thể gây giao thoa đến hệ thống. - Việc thiết kế một hệ thống Viba mới không gây nhiễu cho một một số hệ thống Viba đang có và không bị các hệ thống này gây nhiễu. 10
BƯỚC 4 QUYẾT ĐỊNH TIÊU CHUẨN THỰC HIỆN Các tiêu chu ẩn kỹ thuật có thể phân loại như sau: a/ Tiêu chuẩn hành chính. b/ Mục tiêu thiết kế (cho các nhà thiết kế các thiết bị). c/ Mục tiêu thiết kế (cho các nhà thiết kế hệ thống). d/ Sự vận hành hay các mục tiêu bảo dưỡng. Các mục tiêu này có thể giống nhau hoặc khác nhau nhưng chúng có ít nhiều liên hệ với nhau. Đầu tiên có những tiêu chu ẩn cho tần số RF trong luật vô tuyến (Radio Regulations) Thiết lập bởi hiệp hội liên hệ quốc tế. Trong việc chọn băng tần số RF cũng như trong việc thiết kế các trạm vô tuyến mặt đất sử dụng cùng băng tần với hệ thống liên lạc vệ tinh, Ta xét đến những tiêu chu ẩn này. Có khá nhiều các giới thiệu hoặc ghi chép của CCIR trong việc thiết kế một hệ thống Viba chuyển tiếp. Khi thiết kế tuyến Viba điểm nối điểm ta cần tham khảo những tiêu chu ẩn này đ ể làm nền tảng cho các tính toán của tuyến. Mỗi quốc gia có thể sử dụng các tần số băng tần vô tuyến riêng biệt trong vùng lãnh thổ của mình. Tuy nhiên tiêu chuẩn CCIR vẫn còn là hướng dẫn bổ ích trong việc thiết lập các tiêu chu ẩn kỹ thuật cho các hệ thống trong nước có chất lượng cao. Những yếu tố quyết định sự tốn kém của một hệ thống Vi ba có dung lượng và độ dài cho sẵn là chất lượng truyền dẫn và độ tin cậy của hệ thống. Hệ thống sẽ không thích hợp nếu tiêu chu ẩn hoạt động của đường trung kế thấp hơn tiêu chu ẩn của CCIR. Đối với những đ ường thoại địa phương tiêu chu ẩn của CCIR có thể chấp nhận được vì lí do kinh tế, chúng ta có thể cho phép khoản cách bước nhảy d ài hơn, hoặc giảm công suất phát hoặc độ lợi Anten. Ngoài ra các đơn giản hoá về độ tin cậy. Hệ thống quan sát hệ thống dự phòng … cũng làm giảm chi phí. 11
BƯỚC 5 CHỌN VỊ TRÍ VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TUYẾN I CHỌN VỊ TRÍ. 1. Khái niệm tổng quát. Trong việc chọn vị trí phải quan tâm đến phẩm chất truyền dẫn, độ tin cậy và tính kinh tế (trong việc lắp đặt và b ảo trì) của một hệ thống liên lạc Viba điểm nối điểm. Phẩm chất và độ tin cậy thường trái ngược với tính kinh tế. Vì vậy, phải có sự giàn xếp giữa chúng. Ngay lúc b ắt đầu việc chọn vị trí, các yêu cầu hệ thống Viba thiết kế cần được phải làm rõ, các mục chính như sau: Vị trí (thành phố và thị trấn) sẽ kết nối với hệ thống. a) b) Các lo ại và số lượng của các tín hiệu sẽ đ ược truyền. Các điểm được cấp tín hiệu và giao tiếp với các thiết bị trong cơ quan điện thoại c) d) Kế hoạch mở rộng trong tương lai cho hệ thống. Các hệ thống Viba điểm nối điểm và chuyển tiếp đang tồn tại hoặc sẽ có trong e) tương lai có liên quan đ ến hệ thống sẽ thiết kế. Hệ thống sẽ dùng các chỉ tiêu chính của nó. f) Phẩm chất và độ tin cậy của truyền dẫn. g) Một cách vấn tắt, các thủ tục chọn vị trí được phân loại thành các bước sau. Phác họa một vài tuyến có thể thực hiện trên b ản đồ. a) b) Khảo sát vị trí. Thử nghiệm các truyền dẫn nếu cần thiết. c) d) Quyết định các vị trí sẽ sử dụng. 2. Lựa chọn tuyến liên lạc điểm nối điểm.  Khoản cách các đ ường truyền Viba Bảng 2-5-1 cho ta các kho ảng cách đường truyền Viba cho các mạch trung kế các hệ thống Viba điểm nối điểm. Các giá trị trong bản là các giá trị chung cho nhiều nơi. Băng RF (MHz) Kho ản cách đ ường Viba tiêu chuẩn (Km) 2000 7020% 4000 5020% 6000 5020% 11000 3020% Bảng 2 -5-1: Khoản cách các đường truyền Viba tiêu chu ẩn Khi vẽ một đ ường thiết kế trên bản đồ, các vị trí đ ược chọn sao cho có các khoảng cách đường truyền tiêu chuẩn (càng gần bằng càng tốt). Nên tránh các đường truyền qua khoản cách quá daì so với giới hạn trên của mức tiêu chuẩn. Bởi vì trong các đường truyền Viba dài như thế này thì xác su ất các chuỗi tạp âm gây ra Fading có thể tăng lên rất lớn, thậm chí khi mà tạp âm nhiệt có thể giữ ở một giá trị cho phép trong trường hợp truyền dẫn b ình thường. Khi một đường truyền Vib a dài thì không tránh khỏi các khó khăn gây ra b ởi địa hình. Trong trường hợp này nên thực hiện phân tập không gian hoặc phân tập tần số. 3.Sự bảo vệ cho các quĩ đạo vệ tinh. 12
Các hệ thống, liên lạc vệ tinh và các hệ thống Viba đất sử dụng băng sóng Viba (ví dụ: các băng tần từ 4-6 GHz). Do đó, cần phải thiết lập vài giới hạn kỹ thuật để tránh các giao thoa vô tuyến giữa hai hệ thống này. Trong công việc chọn vị trí cho liên lạc Viba mặt đất, cần phải chú ý rằng các búp sóng của anten không đ ược chỉ thẳng đến quĩ đạo vệ tinh tĩnh khi nó sử dụng cùng với tần số hệ thống liên lạc vệ tinh. Theo sự đề nghị của CCIR , các hệ thống Viba mặt đất đ ược thiết kế sao cho trung tâm của búp sóng chính của bất kỳ anten nào trong hệ thống không được chỉ thẳng đến ít nhất là 20 từ quĩ đạo của vệ tinh. Trong trường hợp mà điều này không thực hiện được, thì gía trị cực đại của EIRP (Equivalent Isitropically Radiated Power) nên được giới hạn d ưới 47 dBw cho bất kỳ anten nào chỉ thẳng đến quĩ đạo vệ tinh 0.50 , từ 47 đến 55 dBw khi góc này từ 0.50 - 1.50. II SỰ KIỂM TRA TUYẾN VIBA Trong khi chọn vị trí của các hệ thống Viba điểm nối điểm ta cần phải kiểm tra xem có vấn đề gì xảy ra hay không trong việc truyền dẫn dọc theo các tuyến Viba thiết kế. Do đó, chúng ta cần phải nghiên cứu địa hình của các đường truyền. 1.Mặt cắt nghiêng của đường truyền Bước đầu tiên đ ể xác nhận trạng thái trực xạ của đường truyền là mặt cắt nghiêng của mỗi đ ường truyền đ ược vẽ trên tờ mặt cắt nghiêng. Độ cong của các đ ường chia độ ở trên tờ mặt cho phép vẽ đ ường cong chính xác của đường truyền như là một đ ường thẳng dựa vào khái niệm của hệ số K (hệ hiệu dụng bán kính trái đất). a. Sự thay đổi của K. Gía trị của k thay đổi theo thời gian và địa điểm. Nói chung K thay đổi theo vĩ độ nhưng không thay đổi theo kinh độ, ở các vùng phía nam thì K có giá trị kớn hơn so với các vùng phía Bắc, K lớn hơn trong mùa hè so với mùa đông. Trong điều kiện b ình thường các giá trị K cho sau đây có thể xem là hợp lí: Trong các vùng nóng ẩm K= 6/5 -4/3 Trong các vùng ôn hòa K=4/3 Trong vùng nhiệt đới K=4/3-3/2 Trong việc chọn vị trí phải tính toán đến mức dao động của K so với giá trị b ình thường, bởi vì tính trực xạ đôi khi bị ngăn trở bởi các vật cảntrung bình khi K b ị giảm nhỏ. Ngược lại khi K có giá trị lớn hơn thì các vật chắn trở nên không còn tác dụng che chắn sóng phản xạ đất mà các sóng này được che chắn tốt trong tình trạng K có giá trị bình thường. Nếu mức dao động của K càng lớn thì sự ổn định của hrệ thống càng nhỏ và càng tốn kém. Ở Nhật khoảng dao động của K thường đ ược lấy trong khoảng 2/3 -2. Tuy nhiên, ở các vùng có khí hậu khác với Nhật giá trị này cần phải tính toán lại. b. Xác nhận trạng thái trực xạ. Để thỏa mãn chỉ tiêu của việc truyền dẫn sóng Viba với các giá trị có thể có của K ta phải bảo đảm một số điều sau đây: i/ Tất cả đới cầu Fresnel thứ nhất phải không có bất kỳ một vật cản nào nếu K lấy giá trị bình thường . ii/ Ít nhất là 2/3 bán kín của đới cầu Fresnel thứ nhất phải đ ược giữ sao cho không có bất kỳ vật cản nào trong trường hợp K lấy gía trị nhỏ nhất . Khi hai trạng thái này điều thỏa mãn thì tuyến Viba xem như thỏa mãn trạng thái trực xạ. c/ Tờ mặt cắt ngiêng của đường truyền. Trong hình 2 -5-1 độ cao (x) của độ cong trái đất từ đ ường thẳng ở bất kỳ điểm nào (d1,d2) ở trong một mặt cắt ngiêng với một giá trị cho sẳn của K có thể tính bằng công thức sau đây: 13
d1d2 x= 2Ka Trong đó :s a: bán kín của trái đất bằng 6,37*10 6m x,d 1,d 2 tính bằng mét. x d2 d Hình 2-5 -1: độ cong của biểu đồ thang đo. Theo công thức trên ta thấy x tỷ lệ thuận với bình phương của khoảng cách. Trong việc vẽ biểu đồ mặt cắt ngiêng chúng ta nên vẽ một bảngcác giá trị của x với các giá trị khác nhau của d1 và d2 trong cùng một khoảng cách d như b ảng 2-5-2 sau: d1 2 4 6 ........48 50 Km d2 98 96 94 52 50 Km Km2 d1,d 2 384 564 564 2496 2500 X 22,6 33,2 33,2 146,8 147,1 m Bảng 2-5-2: Một ví dụ tính toán giá trị của x A 4000 3600 3200 2800 2400 2000 1600 1200 800 400 0 14
- Tỉ lệ A=240km, B=120km,C=60km Hình 2-5 -2 :Profile Sheet của đ ường truyền. 1.Đới cầu Fresnel thứ nhất. Đới cầu Fresnel thứ nhất đóng một vai trò quan trọng trong việc chuyển năng lượng sóng Viba giữa hai vị trí khác nhau trong thông tin tự do. Vùng đ ới cầu Frenel thứ nhất là một khối Elip xoay, mặt của nó là một qũy tích, nó là tập hợp của những điểm mà sự khác nhau giữa tổng các khoảng cách của một tiêu điểm - đ iểm đó - tiêu điểm còn lại và khoảng cách thẳng giữa hai tiêu điểm là một hằng số /2.Vì vậy một tiêu điểm là vị trí phát và tiêu điểm còn lại là vị trí nhận. Vì sự khác nhau ở trong đới cầu Fresnel thứ nhất  /2 (hoặc 1800) tất cả các năng lượng sóng Viba trong đới cầu sẽ góp phần vào sóng chính giữa hai vị trí, do đó trong vùng này phải không có bất kỳ vật cản nào (K lấy giá trị bình thường) để đảm bảo trạng thái trực xạ. Bán kính của đới cầu Fresnel thứ nhất ở bất kỳ điểm nào giữa hai vị trí có thể tính bởi công thức:  d1 d2 h0 = d Trong đó: h0 :bán kính của đới cầu Fesnel thứ nhất (m)  :bước sóng(m) d1,d2,d :khoảng cách (m) .Như trong hình vẽ 2-5-4. Bán kính của đới cầu ngay chính giữa đ ược tính bởi:  d H0 = 2 Trong thực tế, h0 có thể tính bằng đồ thị ở hình 2 -5-4và h0 có thể tính là tích của h0 và P: với sự điều chỉnh của hệ số p rút ra từ hình 2 -5-5 . h0 hm d2 d1 d 15
Hình 2 -5-5 :Hệ số cho bán kính đới cầu thứ nhất ở điểm tùy chọn . 3.Khoảng hở an toàn và tổn hao nhấp nhô. Trong hình 2 -5-6 khoảng hở an toàn hc giữa đường thẳng của tuyến trực xạ và gợn sóng cản trở hs được tính bằng: d1 d1d2 hc = h1 - (h1 -h2) - -hs d 2Ka d2 d1 d1d2 hc=h1  + h2 - -hs d d 2 Ka 16
Trong đó: h1: Độ cao của anten ở vị trí A so với mặt đất (m). h2 :Độ cao của anten ở vị trí B so với mặt đất (m). hs :Độ cao của vật chắn ở vị trí cách A một khoảng d1(m). hc :Khoảng hở an to àn của vật chắn ở vị trí cách A một khoảng d 1(m). Hình 2-5 -6: Kho ảng hở an to àn của đ ường truyền . Nếu như đ ỉnh nhấp nhô cắt đới cầu Fresnel thứ nhất thì sự suy giảm truyền dẫn gọi là “Tổn thất nhấp nhô” (Ridge Loss) đ ược cộng vào với tổn thất không gian tự do. Tổn thất nhấp nhô gây ra bởi một đỉnh có thể tính dựa vào hình 2 -5-6. Nếu có hai hoặc nhiều các đỉnh khác nhau tồn tại giữa hai vị trí thì tổn thất nhấp nhô tổng có thể tính bằng cách lập lại thủ tục trên theo từng bước một như ví dụ ở hình 2 - 5-7. Giả định rằng có ba đỉnh nhấp nhô R1,R2 ,R3 giữa hai vị trí A và B. Tổn thất nhấp nhô gây ra b ởi R1 có thể tính đ ược với giả định rằng điểm nhận B nó bị di chuyển tạm đến R2. Tổn thất nhấp nhô gây ra bởi R2 có thể tìm thấy bằng cách giả định điểm B di chuyển đến R3 và điểm phát A được di chuyển đến điểm A,. Chiều cao của A, có được tính bằng cách kéo dài đường thẳng R1-R2 đến điểm giao nhau giữa đ ường thẳng này và đường thẳng đứng kẻ từ điểm A. Tương tự như vậy tổn thất gây ra ở R3 có thể tính như là tổn thất nhấp nhô giữa các điểm B và A,. Tổn thất nhấp nhô tổng là tổng các tổn thất nhấp nhô riêng biệt có từ các thủ tục ở trên. Sự ước lượng về tổn thất được sử dụng để kiểm tra sự suy giảm của sóng trực tiếp ho ặc tìm kiếm hiệu ứng che để giảm sóng phản xạ từ mặt đất hoặc sóng truyền qua. Ay R2 R3 R1 A’ A B 17
Hình 2 -5-7 : Một tuyến viba có vài gờn bên trong. Để tránh fading loại K nghiêm trọng hoặc sự méo dạng truyền dẫn gây ra bởi sóng phản xạ từ mặt đất, đường truyền nên được lựa chọn để không một sóng phản xạ đáng kể nào đến đ ược điểm nhận. Để kiểm tra sự ảnh hưởng của sóng phản xạ trong một tuyến viba thiết kế, ta cần phải định điểm phản xạ để biết đ ược tình trạng địa chất của điểm phản xạ và cũng để xem sóng phản xạ có bị che bởi đỉnh nhấp nhô nào hay không. Điểm phản xạ như là hình 2-5-8 có thể tìm bằng đồ thị ở hình 2 -5-9. Đầu tiên các hệ số C và m có thể tính bằng công thức sau: h1 – h2 C =——— trong đó h1 > h2 h1 + h2 d2 m = ———— 4ka(h1+h2) Trong đó : h1 , h2 : là chiều cao của hai anten (m) K: là hệ số hiệu dụng bán kính trái đất a đ ường kính trái đất C , m : là các hệ số Ở bước thứ hai thông số b có đ ược bằng cách đặt C và m trong đồ thị. Điểm phản xạ có thể tính bởi: d d1 = —(1+b) 2 d ho ặc d – d1 d 2 = —(1-b) 2 Hì nh 2-5 -8:Sóng phản xạ đất Hệ số phản xạ hiệu dụng và tổn thất phản xạ tương ứng được phân loại bởi tình trạng địa lý bởi điểm phản xạ được liệt kê ở trong bảng 2 -5-3. Thường thì sẽ thích hợp hơn nếu suy giảm sóng phản xạ hơn 14 dB so với sóng trực tiếp. Sóng phản xạ có thể suy giảm bởi: Tính đ ịnh hướng của anten ở cả hai vị trí. i) 18
Tổn thất phản xạ. ii) Tổn thất nhấp nhô nếu có. iii) Tổng của các tổn thất này gọi là “Sự suy giảm hiệu dụng của sóng phản xạ“ Băng tần Mặt nước Đồng luá Vùng bằng Thành phố , rừng p hẳng Hệ số Tổn thất Hệ số Tổn thất Hệ số Tổn thất Hệ số Tổn thất (GHz) (dB) (dB) (dB) (dB) 2 1 0 0.8 2 0.6 4 0.3 10 4 1 0 0.8 2 0.6 6 0.2 14 6 1 0 0.8 2 0.6 6 0.2 14 11 1 0 0.8 2 0.6 8 0.16 16 Hình 2-5 -3 : Hệ số phản xạ và tổn hao 5. Góc thẳng đứng của đường truyền: Sự tính toán về các góc thẳng đứng của các sóng phản xạ đất và các sóng trực tiếp đôi khi cần thiết cho đọnh ước lượng sự suy giảm của sóng phản xạ gây ra bởi độ định hướng của anten. Hình 2-5 -9 : Góc thẳng đứng của đ ường truyền Các góc thẳng đứng như ở trong hình 2-5-9 có thể tính như sau: a. Các góc thẳng đứng của sóng trực tiếp . h1 – h2 d 1 = -( ——— + ——)  2 Ka h2 – h1 d 2 = -(——— + ——) 19