Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu tham khảo giáo trình môn thông tin và điều độ trong hệ thống điện
Thäng Tin V Âiãưu ÂäüTrong Hãû Thäúng Âiãûn Khoa Âiãûn - Trỉåìng Âải hc K thût - Âải hc  Nàơng 31 Chỉång 4 GIÅÏI THIÃÛU HÃÛ THÄÚNG THÄNG TIN VI BA 4.1. Giåïi thiãûu chung: Tên hiãûu vi ba l nhỉỵng tên hiãûu cọ táưn säú tỉì 1 GHz tråí lãn v thỉåìng âỉåüc coi nhỉ nàòm trong di táưn säú tỉì 1-30 GHz, âäi khi cng cọ thãø xem nhỉ thüc vng táưn säú tỉì 1-300 GHz våïi bỉåïc sọng λ=1-30 cm. Hiãûn nay di táưn säú tỉì 0-300 MHz â hon ton âỉåüc sỉí dủng hãút båíi cạc âi phạt sọng vä tuún khạc nhau. Vç váûy ngỉåìi ta cäú gàõng khai thạc di táưn säú vi ba cọ phäø ráút räüng. ỈÏng våïi thäng tin vi ba, bàng thäng thỉåìng räüng hån khi truưn tin. Bàng thäng räüng cng cho phẹp dng cạc k thût ghẹp kãnh khạc nhau âãø truưn âỉåüc nhiãưu thäng tin hån. Di táưn säú vi ba cng ráút thêch håüp cho cạc hãû thäúng thäng tin säú truưn tên hiãûu nhë phán. Mäüt kãút näúi vi ba (microware link) (cn gi l vä tuún chuøn tiãúp) l mäüt hãû thäúng thäng tin giỉỵa 2 âiãøm cäú âënh, bàòng sọng vä tuún cọ hỉåïng tênh ráút cao nhåì cạc anten âënh hỉåïng. Kãút näúi vi ba cọ thãø truưn ti : -Cạc cüc âm thoải song song, ghẹp kãnh theo táưn säú hồûc thåìi gian. -Cạc chỉång trçnh truưn hçnh. -Dỉỵ liãûu . Ty theo dảng tin tỉïc tỉång tỉû hồûc säú, cạc phỉång phạp âiãưu chãú khạc nhau âỉåüc sỉí dủng âãø tảo ghẹp kãnh v chuøn phäø táưn lãn vng táưn säú thêch ỉïng. Âäúi våïi sọng vi ba tỉång tỉû: thỉûc hiãûn ghẹp kãnh theo táưn säú cạc kãnh tỉång tỉû, sau âọ chuøn lãn phäø táưn säú cao nhåì âiãưu táưn FM. Âäúi våïi sọng vi ba säú: thỉûc hiãûn ghẹp kãnh theo thåìi gian (TDM) cạc kãnh â âỉåüc säú họa båíi âiãưu chãú PCM, sau âọ chuøn lãn phäø táưn Thäng tin v Âiãưu âäü trong Hãû Thäúng Âiãûn 32 Khoa Âiãûn - Trỉåìng Âải hc K thût - Âải hc  Nàơng cao nhåì cạc âiãưu chãú tỉång tỉû våïi sọng mang hçnh sin. Hiãûn nay vi ba säú ngy cng chiãúm ỉu thãú. Trong kãút näúi viba hai chiãưu truưn tin åí hai táưn säú khạc nhau. Cạc anten âỉåüc dng chung cho c hai chiãưu phạt v thu. Thäng thỉåìng, nãúu âỉåìng truưn xa gàûp chỉåïng ngải váût, phi chia thnh nhiãưu trảm chuøn tiãúp cọ nhiãûm vủ thu nháûn tên hiãûu siãu cao táưn, khúch âải v tại phạt âi, våïi táưn säú sọng mang khạc. Ngoi ra, cn cọ loải trảm chuøn tiãúp thủ âäüng, chè cọ tạc dủng âäøi hỉåïng sọng, vỉåüt qua chỉåïng ngải no âọ. 4.2.Vi ba säú Vi ba säú âỉåüc chia thnh ba loải : Mảng vi ba säú dung lỉåüng nh cọ säú kãnh tỉì 24 âãún 60 kãnh, mảng ny thỉåìng dng cho cạc tuún thäng tin liãn lảc nhạnh (tuún cáúp huûn). Mảng vi ba säú dung lỉåüng trung bçnh tỉì 120 kãnh âãún 960 kãnh. Mảng ny dng cho cạc tuún liãn tènh, cọ thãø sỉí dủng âãø truưn thanh v truưn säú liãûu. Mảng vi ba säú cọ dung lỉåüng låïn cọ säú kãnh trãn 960 kãnh. Hãû thäúng ny thỉåìng dng lm tuún thäng tin trủc qúc gia v qúc tãú. Trãn hãû thäúng ny thỉåìng cọ thãø âạp ỉïng âỉåüc nhiãưu dëch vủ khạc nhau nhỉ truưn hçnh, truưn thanh, âiãûn thoải, fax, telex, truưn säú liãûu .v nhiãưu dëch vủ khạc. Hãûû thäúng vi ba säú âm nháûn ráút nhiãưu chỉïc nàng: m họa tên hiãûu, gii m tên hiãûu, ghẹp kãnh theo thåìi gian, phạt sọng siãu cao . Hãûû thäúng vi ba säú âỉåüc biãøu diãùn dỉåïi dảng så âäư khäúi: Hçnh 4.1. Så âäư khäúi vi ba säú A/D D/A PCM ΣΣΣΣ TX R X Anten vi ba Thäng Tin V Âiãưu ÂäüTrong Hãû Thäúng Âiãûn Khoa Âiãûn - Trỉåìng Âải hc K thût - Âải hc  Nàơng 33 Trong så âäư gäưm cọ cạc khäúi sau: Khäúi A/D - D/A lm nhiãûm vủ chuøn âäøi tên hiãûu tỉì tỉång tỉû thnh tên hiãûu säú åí pháưn phạt v ngỉåüc lải tỉì säú ra tỉång tỉû åí pháưìn thu. Khäúi PCM lm nhiãûûm vủ âiãưu chãú tên hiãûûu v ghẹp tên hiãûu, ghẹp kãnh, phán kãnh theo thåìi gian. Khäúi Σ lm nhiãûm vủ täøng håüp cạc lưng tên hiãûu v tạch cạc lưng tên hiãûu Khäúi TX, RX: Lm nhiãûûm vủ phạt v thu tên hiãûu cao táưn. Cạc tên hiãûu vi ba cng tỉång tỉû nhỉ sọng ạnh sạng truưn âi theo âỉåìng thàóng. Vç váûy cạc khong cạch truưn tin thỉåìng bë giåïi hản theo táưm nhçn thàóng (khạc våïi sọng vä tuún radio l sọng cọ thãø bë ún cong åí táưng iän họa trong khê quøn). Vi ba säú sỉí dủng sọng truưn thàóng tỉì anten phạt âãún anten thu nghéa l cạc trảm vi ba säú phi nàòm trong táưm nhçn thàóng. Vç váûy u cáưu cå bn nháút khi thiãút kãú âỉåìng tuún vi ba säú l trong vng sọng truưn thàóng khäng cọ váût che chàõn, d ráút nh nhỉ cáy cäúi, nh cỉía, thạp cao . Trong hãû thäúng thäng tin vi ba thỉåìng dng cạc anten gỉång parabol phn xả. Bãư màût anten l 1 dảng paraboloid, cọ tiãu âiãøm chênh l vë trê ca ngưn phạt sọng. Tỉì tiãu âiãøm ca mäüt gỉång parabol cạc tia sọng sau khi phn xả tỉì màût parabol s tråí thnh chm tia sọng song song (hçnh 4.2). Thäng tin vi ba l loải thäng tin âiãøm näúi âiãøm, phỉång thỉïc truưn lan bàòng sọng khäng gian. Hai anten thu v phạt âỉåüc âàût åí 1 âäü cao nháút âënh (thỉåìng phi låïn hån hng chủc láưn bỉåïc sọng) v hỉåïng vo nhau, khäng bë che khút táưm nhçn thàóng âãø cọ thãø truưn tin âi xa. Tuún thäng tin ny bë nh hỉåíng nhiãưu ca âëa hçnh tỉì nåi phạt tåïi nåi thu v âiãưu kiãûn khê háûu trãn tuún. Thäng tin v Âiãưu âäü trong Hãû Thäúng Âiãûn 34 Khoa Âiãûn - Trỉåìng Âải hc K thût - Âải hc  Nàơng Hçnh 4.2. Hoảt âäüng ca anten vi ba. Thäng thỉåìng trong mäüt trảm thu phạt, anten âàût cạch xa mạy phạt v mạy thu, âàûc biãût l trong cạc trảm vi ba anten phi âàût cao so våïi màût âáút cọ khi tåïi hng tràm mẹt. Âãø âỉa nàng lỉåüng cao táưn tỉì âáưu ra mạy phạt hay âáưu vo mạy thu âãún anten ta phi sỉí dủng cạc thiãút bë truưn dáùn nàng lỉåüng cao táưn. Thäng thỉåìng, trong thäng tin vä tuún ngỉåìi ta sỉí dủng 3 loải thiãút bë âãø truưn dáùn âọ l: cạp song hnh âäúi xỉïng (twin wire), cạp âäưng trủc (coaxial cable) v äúng dáùn sọng (wave guide). ÅÍ di sọng cỉûc ngàõn, âàûc biãût l di sọng decimet va centimet ngỉåìi ta thỉåìng sỉí dủng cạp âäưng trủc v äúng dáùn sọng. a) Cạp song hnh âäúi xỉïng Cạp song hnh âäúi xỉïng l hãû 2 dáy dáùn giäúng hãût nhau, cọ cng cạc âàûc tênh âiãûn so våïi âiãøm âáút. Cạc dáy ny âỉåüc bọ lải thnh cạp, bao gäưm cạc dáy âỉåüc bc v cạch âiãûn v xồõn lải våïi nhau âãø lm gim âiãûn cm ghẹp giỉỵa cạc càûp dáy våïi nhau. C bọ dáy cn âỉåüc bc mäüt v chäúng nhiãùu bãn ngoi. -Låïp cạch âiãûn: thỉåìng dng nháút l váût liãûu giáúy âàûc biãût (thưn tụy cellulose). Váût liãûu giáúy våïi âàûc tênh hụt áøm cao cọ thãø chäúng áøm täút cho cạc dáy dáùn, nhỉng lải lm tàng âäü máút mạt âiãûn mäi. ÂÁƯU PHẠT & THÚNG DN SỌNG(CẠP ÂÄƯNG TRỦC)ÂIÃƯU CHÃÚ PCM (GHẸP KÃNH) Thäng Tin V Âiãưu ÂäüTrong Hãû Thäúng Âiãûn Khoa Âiãûn - Trỉåìng Âải hc K thût - Âải hc  Nàơng 35 -Dáy dáùn: dáy âäưng tiãûn dủng vç âàûc tênh dáùn âiãûn täút v dãù gia cäng, hn näúi. Dáy nhäm nhẻ r tiãưn hån, nhỉng ráút khọ hn näúi. -Låïp v: dng âãø chäúng cạc nh hỉåíng cå khê, họa hc v c âiãûn (nhiãùu) tỉì bãn ngoi. V chç ráút tiãûn dủng d trng lỉåüng nàûng v chäúng nhiãùu khäng täút. V nhäm nhẻ hån nhỉng khọ chãú tảo v dãù bë bazå àn mn. Trong trỉåìng håüp cáưn thiãút cọ thãø dng thãm mäüt låïp v phủ bàòng nhäm hay âäưng. b/ Cạp âäưng trủc: Cạp âäưng trủc âỉåüc cáúu tảo tỉì 2 dáy dáùn âäưng trủc, låïp ngoi näúi âáút, låïp trong giỉỵa tám, åí giỉỵa l váût liãûu cạch âiãûn cao táưn. Låïp dáy dáùn trong thỉåìng l mäüt dáy âäưng, nhäm hồûc kim loải do, cọ thãø l dáy âäưng âàûc hay äúng räùng, låïp ngoi tảo båíi cạc di âäưng v nhäm xồõn theo chiãưu di. Cạc såüi âäưng trủc cn cọ thãø âỉåüc nhọm thnh mäüt cạp låïn âỉåüc bo vãû båíi låïp v bc v chäúng nhiãùu. Hçnh 4.3. Cạp âäưng trủc. Khi ta âỉa nàng lỉåüng cao táưn vo cạp âäưng trủc, giỉỵa hai dáy dáùn trong v dáy dáùn ngoi s phạt sinh mäüt sọng âiãûn tỉì chảy dc theo dáy. Cạp âäưng trủc cọ thãø sỉí dủng cho di sọng cỉûc di âãún di sọng cm. Tuy nhiãn, khi lm viãûc åí táưn säú cao tỉì 2 GHz tråí lãn thç täøn hao trong cháút âiãûn mäi tàng lãn. Hån nỉỵa, våïi nhỉỵng mạy phạt cäng sút låïn hng tràm W âãún KW åí táưn säú siãu cao, cạp âäưng trủc cọ thãø s khäng chëu âỉûng âỉåüc. Trong trỉåìng håüp ny, ngỉåìi ta dng äúng dáùn sọng. c/ ÄÚng dáùn sọng: Cạc äúng dáùn sọng (hçnh 4.4) âỉåüc dng âãø truưn dáùn nàng lỉåüng ca tên hiãûu vi ba tỉì mäüt nåi ny âãún mäüt nåi khạc giỉỵa cạc pháưn khạc nhau ca mäüt thiãút bë vi ba hồûc tỉì thiãút bë lãn anten phạt, hay tỉì anten d2 d1 Thäng tin v Âiãưu âäü trong Hãû Thäúng Âiãûn 36 Khoa Âiãûn - Trỉåìng Âải hc K thût - Âải hc  Nàơng thu âãún mạy thu. ÄÚng dáùn sọng thỉåìng âỉåüc chãú tảo tỉì âäưng, nhäm hồûc âäưng thau dỉåïi dảng nhỉỵng äúng hçnh chỉỵ nháût, hçnh trn, hçnh elip. Låïp kim loải phêa bãn trong ca cạc äúng dáùn sọng thỉåìng âỉåüc ph bảc âãø gim âiãûn tråí xúng tháúp. Hçnh 4.4. Cạc loải äúng dáùn sọng. Nãúu ta kêch thêch vo trong äúng dáùn sọng 1 trỉåìng âiãûn tỉì, thç sọng âiãûn tỉì s truưn lan trong äúng dáùn sọng tỉì âáưu ny âãún âáưu kia bàòng cạch phn xả nhiãưu láưn åí thnh äúng. Cạc sọng cọ bỉåïc sọng låïn hån hai láưn kêch thỉåïc thnh räüng ca äúng thç khäng truưn âỉåüc trong äúng dáùn sọng. Mäüt tuún viba säú bao gäưm nhiãưu âoản chuøn tiãúp, trung bçnh mäùi âoản cạch nhau khong 50 km. Cúi mäùi âoản chuøn tiãúp l cạc trảm âỉåüc phán nhỉ sau: - Trảm âáưu cúi: Thỉåìng âỉåüc âàût tải cạc âáựu mäúi giao thäng låïn. - Trảm r kãnh: Trảm r kãnh nàòm åí cạc vng dán cỉ, thë x dc tuún viba säú. Trảm ny cọ chỉïc nàng xúng kãnh hồûc lãn kãnh nhàòm thiãút láûp thäng tin giỉỵa cạc vng lán cáûn cọ liãn quan. - Trảm chuøn tiãúp: Cọ 2 loải chênh l chuøn tiãúp têch cỉûc v chuøn tiãúp thủ âäüng Thäng Tin V Âiãưu ÂäüTrong Hãû Thäúng Âiãûn Khoa Âiãûn - Trỉåìng Âải hc K thût - Âải hc  Nàơng 37 + Trảm chuøn tiãúp têch cỉûc: cọ nhiãûm vủ thu nháûn tên hiãûu tỉì trảm phêa trỉåïc khúch âải b cạc dảng mẹo, chuøn âäøi táưn säú räưi phạt tiãúp cho trảm sau. Trảm chuøn tiãúp têch cỉûc cọ thãø cọ ngỉåìi v khäng cọ ngỉåìi âiãưu khiãøn. ÅÍ cạc trảm chuøn tiãúp khäng cọ ngỉåìi âiãưu khiãøn thỉåìng sỉí dủng ngưn pin màût tråìi cng cạc täø Acqui dung lỉåüng låïn âm bo ngưn cáúp cho thiãút bë. + Trảm chuøn tiãúp thủ âäüng: thỉåìng khäng cọ thiãút bë thu phạt. Trảm ny thỉåìng sỉí dủng âënh hỉåïng ca cạc anten âãø thay âäøi hỉåïng tuún ca sọng vi ba qua cạc vng âëa hçnh phỉïc tảp. 4.3.Mäüt säú cạc âàûc âiãøm k thût riãng ca thäng tin vi ba: Thäng tin vi ba cọ mäüt säú cạc âàûc âiãøm k thût riãng sau: - Viãûc phán têch cạc mảch âiãûn åí vng táưn säú cao nhỉ táưn säú vi ba khọ khàn hån. Thäng thỉåìng âäúi våïi cạc mảch cọ táưn säú tháúp hån 30 MHz, viãûc phán têch dỉûa trãn cạc quan hãû dng âiãûn - âiãûn ạp. Cn åí táưn säú vi ba, âa säú cạc pháưn tỉí v mảch âỉåüc phán têch thäng qua cạc âiãûn trỉåìng, tỉì trỉåìng. - K thût âo trong thäng tin vi ba cng khạc trỉåïc. Trong cạc mảch âiãûn tỉí táưn säú tháúp, ngỉåìi ta thỉåìng âo dng v ạp, cn trong cạc mảch vi ba cáưn âo cạc thäng säú ca âiãûn trỉåìng, tỉì trỉåìng v cäng sút ca tên hiãûu. - ÅÍ cạc táưn säú cao ca hãû thäúng thäng tin vi ba, mäüt âiãûn tråí cng cọ c cạc tênh cm khạng, dung khạng v âỉåüc xem nhỉ mäüt mảch LCR. Cạc tủ âiãûn v cün dáy cng cọ cng âàûc tênh tỉång tỉû. - Âãø tảo nãn cạc mảch cäüng hỉåíng åí cạc táưn säú vi ba, giạ trë ca cạc âải lỉåüng L v C cáưn phi ráút nh. Âiãưu ny gáy nhiãưu khọ khàn vãư màût k thût vç ngay c mäüt âoản dáy dáùn nh cåỵ vi cm cng â cọ L khạ låïn åí táưn säú vi ba. - Cạc thiãút bë bạn dáùn cng khäng lm viãûc bçnh thỉåìng åí cạc táưn säú vi ba. Cạc diode v transistor bçnh thỉåìng s khäng hoảt âäüng åí táưn säú vi ba. ÅÍ cạc táưn säú tháúp, thåìi gian vỉåüt qung (transit time) trong cạc transistor l cọ thãø b qua, xem nhỉ ráút bẹ (thåìi gian vỉåüt qung l khong thåìi gian cáưn thiãút âãø mäüt âiãûn tỉí hay mäüt läù häøng vỉåüt qung Thäng tin v Âiãưu âäü trong Hãû Thäúng Âiãûn 38 Khoa Âiãûn - Trỉåìng Âải hc K thût - Âải hc  Nàơng âỉåìng giỉỵa hai cỉûc trong transistor). Tuy nhiãn åí cạc táưn säú vi ba do chu k T=1/f ráút bẹ (do f quạ låïn) nãn thåìi gian vỉåüt qung tråí nãn chiãúm pháưn tràm khạ låïn so våïi thåìi gian mäüt chu k ca 1 tên hiãûu vi ba. Vç váûy trong k thût vi ba ngỉåìi ta phi chãú tảo cạc diode v transistor âàûc biãût nh v tỉì cạc cháút âàûc biãût nhỉ gallium arsenide cọ thåìi gian vỉåüt qung bẹ hån so våïi trong silic. Ngoi ra trong cạc hãû thäúng vi ba ngỉåìi ta cn dng cạc thiãút bë âàûc biãût trong cạc mảch khúch âải cäng sút nhỉ cạc äúng chán khäng klystron, magnetron, äúng dáùn sọng. - Cạc tên hiãûu vi ba ráút dãù bë phn xả v bë chãûch hỉåïng khi gàûp cạc váût thãø låïn nh khạc nhau. Tháûm chê c cạc hảt mỉa, hảt sỉång cng cọ thãø háúp thủ v lm suy úu cạc tên hiãûu vi ba, nháút l åí vng táưn säú cåỵ 20 GHz. . nàòm trong di táưn säú tỉì 1-3 0 GHz, âäi khi cng cọ thãø xem nhỉ thüc vng táưn säú tỉì 1-3 00 GHz våïi bỉåïc sọng λ= 1-3 0 cm. Hiãûn nay di táưn säú tỉì 0-3 00. Âiãûn 34 Khoa Âiãûn - Trỉåìng Âải hc K thût - Âải hc  Nàơng Hçnh 4. 2. Hoảt âäüng ca anten vi ba. Thäng thỉåìng trong mäüt
