Nội dung

luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số d1 h0 hm d2 d 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. 12 luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số 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 2Ka 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 toàn của vật chắn ở vị trí cách A một khoảng d 1(m). Hình 2-5-6: Khoảng hở an toàn của đường truyền . Nếu như đỉnh nhấp nhô cắt đới cầu Fresnel thứ nhất thì sự suy giảm truyền dẫn gọi là “Tổn thất nhấp nhô” (Ridge Loss) được 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 25-7. Giả định rằng có ba đỉnh nhấp nhô R1,R2 ,R3 giữa hai vị trí A và B. Tổn thất nhấp nhô gây ra bởi R1 có thể tính được 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 đường 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 hoặc tìm kiếm hiệu ứng che để giảm sóng phản xạ từ mặt đất hoặc sóng truyền qua. 13 luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số Ay R2 R1 R3 A’ B A 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 được 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 được 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 đường kính trái đất C , m : là các hệ số Ở bước thứ hai thông số b có được bằng cách đặt C và m trong đồ thị. Điểm phản xạ có thể tính bởi: d d1 = —(1+b) 2 d d 2 = —(1-b) hoặc d – d1 14 luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số 2 Hình 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: i) Tính định hướng của anten ở cả hai vị trí. ii) Tổn thất phản xạ. iii) Tổn thất nhấp nhô nếu có. 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 phẳng (GHz) Hệ số Tổn thất (dB) Hệ số Tổn thất (dB) Hệ số Tổn thất (dB) 2 4 6 11 1 1 1 1 0 0 0 0 0.8 0.8 0.8 0.8 2 2 2 2 0.6 0.6 0.6 0.6 4 6 6 8 Thành phố , rừng Hệ số Tổn thất (dB) 0.3 0.2 0.2 0.16 10 14 14 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. 15 luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số Hình 2-5-9 : Góc thẳng đứng của đường 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 = -( ——— + ——)  2Ka h2 – h1 d 2 = -(——— + ——)  2Ka Trong đó : 1 , 2 : Các góc nằm ngang (rad) 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). b. Các góc thẳng đứng của góc phản xạ . h1 d1 1 = -( — + —— ) d 2Ka h2 d2 2 = -( — + —— ) d 2Ka Trong đó : 1 , 2 là các góc thẳng đứng của sóng phản xạ (rad) 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). c. Các sóng thẳng đứng giữa sóng phản xạ và sóng trực tiếp . 16 luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số h1 h1 – h2 d2  1 = — - ——— - —— d1  2Ka h2 h2 – h1 d1 2 = — - ——— - —— d2  2Ka Ở các công thức trên các góc được biểu diễn bằng Radian, chiều cao và khoảng cách tính bằng mét. Nếu  > 0 thì  là một góc hướng lên Nếu  < 0 thì  là một góc hướng xuống  thường có giá trị âm do đó  ở các trường hợp đều là góc quay xuống. 6. Biểu đồ độ cao: Khi cả hai sóng trực tiếp và phản xạ đều đến được anten thu thì công suất tín hiệu Viba nhận được thay đổi với độ cao của anten. Điều này là do sự khác nhau về độ dài của đường truyền giữa sóng trực tiếp và sóng phản xạ thay đổi với độ cao của anten dẫn đến sự thay mối quan hệ về pha giữa hai sóng. Sự thay đổi mức công suất nhận được với chiều cao của anten nó được biểu diễn bằng biểu đồ độ cao như ở trong hình 2-5-10. Hình 2-5-10 : Một ví dụ của biểu đồ độ cao . Các tính toán về sự khác nhau của đường truyền, chiều sâu và độ cao của biểu đồ độ cao đôi khi cần thiết cho việc quyết định khoảng cách thẳng đứng của các anten cho sự phân tập không gian sự nhận hoặc để tìm hệ số phản xạ hiệu dụng từ biểu đồ độ cao. a/ Chiều cao hiệu dụng của anten h1’và h2’ (Xem hình 2-5-10) d 12 d22 1= —— 2=—— 2Ka 2Ka h1’ = h1 –1 h2’ = h2 –2 17 luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số b/ Sự khác nhau đường truyền . 2h1’h2’ S = ——— d c/ Độ sâu của biểu đồ độ cao , db ( xem hình 3-17 ) 1 db = 20Log——— dB 1 - e Trong đó e : hệ số phản xạ hiệu dụng . d/ Độ cao của biểu đồ độ cao , P1 và P2 d P1= —— 2h2 d Phía h2 P2 = —— 2h1 III. CÁC KIỂM TRA VỀ CHỈ TIÊU TRUYỀN DẪN Phía h1 1. Giới Thiệu: Phẩm chất và độ tin cậy là hai yếu tố chính của chỉ tiêu truyền dẫn. Các yếu tố chính được kiểm tra ở trong việc lựa chọn vị trí là tạp âm nhiệt, tạp âm giao thoa và tạpâm đột biến nháy gây ra do Fading sâu, bởi vì chúng liên quan đến đường truyền của hệ thống. Tạp âm điều chế tương hỗ có thể quyết định bởi các đặc điểm của thiết bị Viba sử dụng. Vì vậy việc lựa chọn vị trí sẽ không quan tâm đến tạp âm điều chế tương hỗ. 2. Tạp âm nhiệt: Tỉ số của tín hiệu đối với tạp âm nhiệt ở ngõ ra máy thu được quyết định bởi mức tín hiệu nhận được và chỉ tiêu của thiết bị Viba sử dụng. Công suất tín hiệu nhận được trên một đường truyền Viba được tính bằng công thức: Pr = Pt + Gt + Gr – L - Lf Trong đó : Pr : công suất tín hiệu nhận được (dBm) Pt : công suất ngõ ra máy phát (dBm) Gt: độ lợi của anten phát (dB) Gr: độ lợi của anten thu (dB) L : tổn thất không gian tự do (dB) Lf: tổn thất tổng trong các hệ thống Feeder ở trong cả hai đầu (dB) Tổn thất không gian tự do có thể tính bằng công thức sau đây: 4d L = 20Log ——  Trong đó : L : tổn thất không gian tự do (dB) m : chiều dài đường truyền (m)  : bước sóng (m) 18 luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số Tỉ số tín hiệu – tạp âm nhiệt trong một kênh điện thoại sử dụng SS-FM (Single side Band FM) được cho bởi công thức: Pr S02 S / N = 10Log ———— KT fF fm2 S0 S / N = 10LogPr – 10 LogKT fF + 20Log— fm Trong đó : S/N : tỉ số tín hiệu /tạp âm nhiệt trong một kênh điện thoại (dB) 10lg Pr : công suất tìn hiệu Viba nhận được (dBm) K:hằng số Boltzmann 1,38*10 -23 J/ 0K T: Nhiệt độ của bộ Mixer máy thu (Kenvin) f: Băng thông của kênh thoại . F :chỉ số tạp âm của máy thu . S0 :độ lệch tần số hiệu dụng . fm: Tần số tín hiệu ở băng gốc (cùng đơ vị với S0) Công thức trên cho ta thấy chỉ số công suất tín hiệu nhận được quyết định tỉ số : Tín hiệu /tạp âm nhiệt (S/N). 3.Giao thoa vô tuyến ngay trong một hệ thống Viba điểm nối điểm. a.Tổng quát. Có thể có rất nhiều nguyên nhân khác nhau gây ra giao thoa vô tuyến trong bản thân của hệ thống liên lạc. Trong việc chọn vị trí chủ yếu là giao thoa vô tuyến đồng kênh. Lượng giao thoa vô tuyến có thể được quyết định từ sự khác nhau của mức tín hiệu, tần số Viba,cực tính của hai sóng Viba. Trong việc kiểm tra giao thoa, giao thoa tạp âm được tính dựa vào sự khác nhau về mức, bỏ qua một bên các yếu tố khác, nếu kết qủa tính toán vượt khỏi giới hạn cho phép, tạp âm được tính lại với các yếu tố khác. Các tín hiệu Viba không mong muốn không chỉ tạo ra tạp âm giao thoa mà còn làm nhiễu loạn sự hoạt động của việc chuyển mạch kênh Viba Nếu mức của sóng không mong muốn vượt qua mức nén của máy thu vậy máy thu sẽ tiếp tục hoạt động ngay cả khi nhận được tín hiệu mong muốn hoặc mức của nó rơi xuống dưới mức nén. Tỉ số tín hiệu/tạp âm giao thoa (S/I) của một kênh điện thoại có thể được viết như sau (giả định rằng cả hai tín hiệu mong muốn và không mong muốn có cùng kiểu điều chế). S/I=D/U +20 -Dữ liệu do Fading vi sai+Sự cải tiến do tần số khác+sự cải tiến do cực tính khác nhau Trong đó các thành phần được tính bằng dB D: Công suất tín hiệu mong muốn nhận được . U: Công suất tín hiệu không mong muốn nhận được. Giá trị 20 được rút ra từ những phần sau: 15 dB:Sự khác nhau giữa mức thử Tone và mức thử tạp âm tải 19 luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số 1 dB : Sự khác nhau về mức công suất giữa bãng thông 4 KHz và băng thông 3,1KHz 4 dB : độ dự trữ trong đường cong của ytính định hướng anten . Fading vi sai được đầu vào tính toán khi mà sóng không mong muốn đi qua một đường truyền khác với đường truyền của sóng mong muốn hoặc khi tần số của sóng không mong muốn khác với của sóng mong muốn thậm chí nếu các đường truyền đều giống nhau. Thường thì, Fading vi sai từ 5 - 10 dB thường áp dụng cho tần số trên 1 GHz. Trong trường hợp của giao thoa giữa hai kênh Viba kế cận, sự chọn lựa máy thu sẽ quyết định sự cải tiến do tần số khác nhau. Khi sóng không mong muốn được phân cực thẳng đứng và sóng không mong muốn được phân cực ngang hoặc ngược lại thì tỉ số D/U có thể giảm xuống khoảng 15 dB ở tần số trên 1GHz. b. Sự méo dạng do lan truyền. Giao thoa vô tuyến gây ra bởi một sóng phản xạ nên được đưa vào tính toán khi mà sóng phản xạ không đủ nhỏ để có thể đi qua. Trong đường truyền có sóng phản xạ, sóng phản xạ được xem như là sóng không mong muốn và gây ra sự méo dạng truyền dẫn. Nó là một kiểu méo dạng trễ. Tạp âm méo dạng truyền sẽ khác lớn hơn trong hệ thống siêu đa hợp (Super Multiplexed System) với dung lượng lớn hơn 1800 kênh điện thoại. Tạp âm méo dạng do truyền dẫn được quyết định bởi tỉ số D/U, thời gian trễ do sự khác nhau về đường truyền và dung lượng kênh điện thoại của kênh Viba. Trong trường hợp này D là sóng trực tiếp U là sóng phản xạ. Vì thế tỉ số D/U tương đương với sự suy giảm hiệu dụng của sóng phản xạ. Hình 2-5-11 cho ta mối quan hệ giữa tạp âm méo dạng trễ và thời gian trễ (hoặc sự khác nhau về đường truyền ở các dung lượng kênh điện thoại khác nhau). Tạp âm méo dạng truyề dẫn tương đương với tạp âm méo dạng trễ làm tỉ số D/U âm. Ví dụ: giả định rằng sự suy giảm của sóng phản xạ bởi tính định tính của anten ở các trạm phát và thu tương ứng là 10 dB và 5 dB và sự suy giảm ở điểm phản xạ là 12 dB thì, sự suy giảm hiệu dụng của sóng phản xạ sẽ là 10 +5 +12 =27 dB Nó không phụ thuộc vào tỉ số D/U nếu thời gian trễ là 10 ns và nếu dung lượng của kênh điện thoại là 960 và độ lệch tần số ở mức thử Tone là 200 KHz thì tạp âm méo dạng trễ tìm được là -59 dB từ hình 2-5-11. Vì vậy, tạp âm méo dạng truyền dẫn được tính là: -59 dBm -27 dBm =-86 dBm =2.5 pw giá trị này cho thấy tạp âm không có trọng số ở kênh trên cùng của băng gốc. 4.Giao thoa vô tuyến với các hệ số khác. Giao thoa vô tuyến nên kiểm tra không chỉ trong hệ thống Viba thiết kế mà còn với các hệ thống Viba khác. Những phần sau đây có thể là nguyên nhân của sự giao thoa vô tuyến này. a.Giao thoa vô tuyến với hệ thống Viba khác. Khi các hệ thống Viba khác sử cùng băng tần với hệ thống Viba đang thiết kế trong khoảng vài trăn Km, mức của sóng không mong muốn từ các hệ thống đó nên được kiểm tra bởi tính định hướng của anten và các tổn thất lan truyền, để kiểm tra tỉ số D/U có đạt yêu cầu hay không. b.Giao thoa vô tuyến từ một Radar. 20 luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số Một công suất rất lớn thường được bức xạ từ một anten xoay của Radar và phổ tần số ngõ ra bao gồm rất nhiều tầng số tạp bởi vì sóng ngõ ra là các xung. Vì vậy giao thoa vô tuyến đến một hệ thống Viba có thể xảy ra do sự bức xạ tạp của Radar mặc dù tần số trung tâm của Radar khá xa so với hệ thống Viba. Trong hình 2-5-13 mức của tín hiệu mong muốn ở trạm B được tính là: D= Pt -Lf +Gt - d Trong đó: D: Mức của sóng mong muốn ở trạm B. Pt: Công suất ngõ ra máy phát ở trạm A. Lf :tổn thất hệ thống nuôi ở trạm A. Gt :Độ lợi anten phát ở trạm A. d: Tổn thất do truyền dẫn của sóng mong muốn (Từ trạm A đến Trạm B). Mức của sóng không mong muốn ở trạm B được tính là : U =Pr -Ls -Lr +Gr -d -D Trong đó: U : Mức của tín hiệu không mong muốnở trạm B Pr : công suất ngõ ra máy phát ở trạm Radar . Ls : Độ suy giảm ở tần số tạp liên quan tới công suất tính hiệu Radar cơ bản . Lr: Tổn thất hệ thống nuôi ở trạm Radar. Gr :Độ lợi anten phát ở trạm radar . d : Tổn thất lan truyền của sóng không mong muốn từ trạm Radar đến trạm B. D :Độ suy giảm do tính định hướng anten ở một góc  ở trạm B. Tỉ số D/Ucó thể tính từ hai công thức ở trên .Đối với mạch điện thoại thường yêu cầu tỉ số D/U là 20 dB hoặc lớn hơn. Radar U  B D A Hình 2-5-13 :Giao thoa vôtuyến từ một Radar. c.Giao thoa vô tuyến với hệ thống liên lạc vệ tinh. Trong các hệ thống liên lạc vệ tinh, băng tần 6 GHz (5925MHz - 6425 MHz) được cho các máy phát (liên lạc lên) và băng 4GHz (3700 MHz -4200 MHz) cho các máy thu (liên lạc xuống) của các trạm mặt đất .Khi các trạm Viba mặt đất sử dụng chung băng tần với một hệ thống liên lạc vệ tinh và truyền qua gần mặt đất, cần phải kiểm tra giao thoa vô tuyến với hệ thống liên lạc vệ tinh . 21