Lý thuyết Ăng-ten - Quang phổ & Truyền dẫn
Trong bầu khí quyển của Trái đất, sự truyền sóng không chỉ phụ thuộc vào các đặc tính của sóng mà còn phụ thuộc vào các tác động của môi trường và các lớp của khí quyển trái đất. Tất cả những điều này phải được nghiên cứu để hình thành ý tưởng về cách một sóng truyền trong môi trường.
Hãy để chúng tôi nhìn vào frequency spectrumqua đó việc truyền hoặc nhận tín hiệu diễn ra. Các loại ăng ten khác nhau được sản xuất tùy thuộc vào dải tần số mà chúng được hoạt động.
Quang phổ điện từ
Truyền thông không dây dựa trên nguyên tắc phát và thu sóng điện từ. Những sóng này có thể được đặc trưng bởi tần số (f) và bước sóng (λ) lambda của chúng.
Biểu diễn bằng hình ảnh của phổ điện từ được cho trong hình sau.
Dải tần số thấp
Các dải tần số thấp bao gồm các phần vô tuyến, vi sóng, hồng ngoại và khả kiến của quang phổ. Chúng có thể được sử dụng để truyền thông tin bằng cách điều chỉnh biên độ, tần số hoặc pha của sóng.
Dải tần số cao
Dải tần số cao bao gồm tia X và tia Gamma. Về mặt lý thuyết, những sóng này tốt hơn cho việc truyền thông tin. Tuy nhiên, những sóng này không được sử dụng thực tế vì khó điều chế và sóng có hại cho chúng sinh. Ngoài ra, sóng cao tần không lan truyền tốt qua các tòa nhà.
Dải tần số và công dụng của chúng
Bảng sau mô tả các dải tần số và công dụng của nó:
| Tên ban nhạc | Tần số | Bước sóng | Các ứng dụng |
|---|---|---|---|
| Tần số cực thấp (ELF) | 30 Hz đến 300 Hz | 10.000 đến 1.000 KM | Tần số đường dây điện |
| Tần số giọng nói (VF) | 300 Hz đến 3 KHz | 1.000 đến 100 KM | Liên lạc qua điện thoại |
| Tần số rất thấp (VLF) | 3 KHz đến 30 KHz | 100 đến 10 KM | Truyền thông biển |
| Tần số thấp (LF) | 30 KHz đến 300 KHz | 10 đến 1 KM | Truyền thông biển |
| Tần số trung bình (MF) | 300 KHz đến 3 MHz | 1000 đến 100 m | Phát sóng AM |
| Tần số cao (HF) | 3 MHz đến 30 MHz | 100 đến 10 m | Máy bay / tàu đường dài Thông tin liên lạc |
| Tần số rất cao (VHF) | 30 MHz đến 300 MHz | 10 đến 1 m | Phát sóng FM |
| Tần số cực cao (UHF) | 300 MHz đến 3 GHz | 100 đến 10 cm | Điện thoại di động |
| Tần số siêu cao (SHF) | 3 GHz đến 30 GHz | 10 đến 1 cm | Truyền thông vệ tinh, Liên kết vi sóng |
| Tần số cực cao (EHF) | 30 GHz đến 300 GHz | 10 đến 1 mm | Vòng lặp cục bộ không dây |
| Hồng ngoại | 300 GHz đến 400 THz | 1 mm đến 770 nm | Điện tử dân dụng |
| Ánh sáng thấy được | 400 THz đến 900 THz | 770 nm đến 330 nm | Truyền thông quang học |
Phân bổ phổ
Vì phổ điện từ là một nguồn tài nguyên chung, được mở cho bất kỳ ai truy cập, một số thỏa thuận quốc gia và quốc tế đã được ký kết về việc sử dụng các dải tần khác nhau trong phổ. Các chính phủ quốc gia riêng lẻ phân bổ phổ tần cho các ứng dụng như phát sóng radio AM / FM, phát sóng truyền hình, điện thoại di động, liên lạc quân sự và sử dụng của chính phủ.
Trên toàn thế giới, một cơ quan của Liên minh Viễn thông Quốc tế Truyền thông Vô tuyến (ITU-R) Cục gọi là Hội nghị vô tuyến hành chính thế giới (WARC) cố gắng điều phối việc phân bổ phổ tần của các chính phủ quốc gia khác nhau, để có thể sản xuất các thiết bị liên lạc có thể hoạt động ở nhiều quốc gia.
Giới hạn truyền tải
Bốn loại hạn chế ảnh hưởng đến việc truyền sóng điện từ là:
Sự suy giảm
Theo định nghĩa tiêu chuẩn, “Sự giảm chất lượng và cường độ của tín hiệu được gọi là attenuation. ”
Cường độ của tín hiệu giảm theo khoảng cách trên phương tiện truyền dẫn. Mức độ suy hao là một hàm của khoảng cách, phương tiện truyền dẫn, cũng như tần số của đường truyền bên dưới. Ngay cả trong không gian trống, không có sự suy giảm nào khác, tín hiệu truyền đi sẽ suy giảm theo khoảng cách, đơn giản vì tín hiệu đang được lan truyền trên một khu vực ngày càng lớn.
Méo mó
Theo định nghĩa tiêu chuẩn, “Bất kỳ thay đổi nào làm thay đổi mối quan hệ cơ bản giữa các thành phần tần số của tín hiệu hoặc các mức biên độ của tín hiệu được gọi là distortion. ”
Sự biến dạng của tín hiệu là quá trình gây nhiễu loạn các đặc tính của tín hiệu, thêm một số thành phần không mong muốn làm ảnh hưởng đến chất lượng của tín hiệu. Điều này thường xảy ra trong bộ thu FM, nơi tín hiệu nhận được, đôi khi bị nhiễu hoàn toàn tạo ra âm thanh ù khi đầu ra.
Sự phân tán
Theo định nghĩa tiêu chuẩn, “Dispersion là hiện tượng, trong đó vận tốc truyền của sóng điện từ phụ thuộc vào bước sóng. "
Dispersionlà hiện tượng lan truyền một chùm năng lượng điện từ trong quá trình lan truyền. Nó đặc biệt phổ biến trong truyền dẫn đường dây như cáp quang. Các luồng dữ liệu được gửi liên tiếp nhanh chóng có xu hướng hợp nhất do phân tán. Chiều dài của dây càng dài, ảnh hưởng của sự phân tán càng nghiêm trọng. Tác dụng của sự phân tán là hạn chế tích của R và L. Trong đó‘R’ là data rate và ‘L’ Là distance.
Tiếng ồn
Theo định nghĩa tiêu chuẩn, “Bất kỳ dạng năng lượng không mong muốn nào có xu hướng cản trở việc tiếp nhận và tái tạo các tín hiệu mong muốn một cách thích hợp và dễ dàng được gọi là Tiếng ồn.”
Dạng nhiễu phổ biến nhất là thermal noise. Nó thường được mô hình hóa bằng mô hình Gaussian cộng thêm. Nhiễu nhiệt là do sự kích động nhiệt của các điện tử và phân bố đều trên phổ tần số.
Các dạng tiếng ồn khác bao gồm -
Inter modulation noise - Gây ra bởi tín hiệu được tạo ra ở tần số là tổng hoặc chênh lệch của tần số sóng mang.
Crosstalk - Sự giao thoa giữa hai tín hiệu.
Impulse noise- Xung năng lượng cao không đều do nhiễu điện từ bên ngoài. Nhiễu xung có thể không có tác động đáng kể đến dữ liệu tương tự. Tuy nhiên, nó có ảnh hưởng đáng chú ý đến dữ liệu kỹ thuật số, gây ra lỗi nổ.