Xem mẫu
- Hội Hội
ThảoThảo Quốc
Quốc GiaGia 2015
2015 vềvềĐiện
ĐiệnTử,
Tử,Truyền
TruyềnThông
Thông và Công
Công Nghệ
NghệThông
ThôngTinTin
(ECIT 2015)
(ECIT 2015)
Mô Hình Đánh Giá Suy Hao Hai Vùng Truyền Sóng
Trong Hầm Mỏ Than Chữ Nhật
Nguyễn Văn Tài, Lâm Hồng Thạch, Nguyễn Hoàng Hải
Viện Điện tử Viễn thông,
Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
Email: tai.nguyenvan-set@hust.edu.vn, thach.lamhong@hust.edu.vn
Tóm tắt— Sóng vô tuyến truyền trong đường hầm mỏ than chữ Mô hình mà chúng tôi đề xuất cũng đƣợc kiểm nghiệm bởi kết
nhật có tỷ lệ suy hao khác biệt giữa vùng gần và vùng xa antenna quả đo thử nghiệm trong hầm mỏ than Khe Chàm 3-tỉnh Qảng
phát. Trong bài báo này, chúng tôi đề xuất mô hình tính toán suy Ninh tại tần số 2.45GHz. Mô hình giúp cho việc triển khai một
hao truyền sóng hai vùng trong đường hầm mỏ than hình chữ hệ thống thông tin vô tuyến hoạt động hiệu quả, phục vụ quản
nhật, qua đó có thể xác định được điểm kỳ dị trong vùng truyền
lý, giám sát và định vị công nhân làm việc trong các đƣờng
sóng vô tuyến. Mô hình được thử nghiệm đo thực tế tại mỏ than
Khe Chàm 3-Tỉnh Quảng Ninh tại tần số 2.45GHz cho thấy mô hầm lò than ở Việt Nam.
hình chúng tôi đề xuất hoàn toàn phù hợp với kết quả đo mà
II. PHƢƠNG PHÁP THỰC HIỆN
chúng tôi thu được. Mô hình giúp cho việc thiết kế một hệ thống
thông tin vô tuyến hoạt động hiệu quả trong đường hầm mỏ than. Chúng tôi thực hiện đo công suất thu thực tế trong một nhánh
đƣờng hầm mỏ than Khe Chàm 3 hình chữ nhật có kích thƣớc
Từ khóa- Truyền sóng vô tuyến, điểm kỳ dị, suy hao truyền chiều rộng w=6m, chiều cao h=3m và một đƣờng hầm khác có
sóng trong hầm mỏ, mô hình hai vùng, suy hao ghép nối antenna. chiều rộng w=4m, chiều cao h=2m, chiều dài đƣờng hầm 150
I. GIỚI THIỆU mét nhƣ sau: sử dụng máy thu tín hiệu đặt vị trí cố định giữa
đƣờng hầm có tọa độ (0w, 0h, z0) với độ nhạy thu là -90dBm,
Môi trƣờng trong các hầm mỏ hết sức phức tạp bởi hầm máy phát tín hiệu di chuyển dọc theo đƣờng hầm mỏ theo tọa
mỏ thƣờng có không gian giới hạn, các bờ bao quanh hầm mỏ độ (0w, 0h, z) với công suất phát là 7dBm tại tần số 2.45GHz
có hằng số điện môi, dẫn suất, hệ số từ thẩm phụ thuộc vào (hình 1). Kết quả đo thực tế này đƣợc so sánh với mô hình suy
đặc tính lý hóa của vật chất cấu trúc nên các bờ bao quanh hao không gian tự do để chúng tôi đề xuất ý tƣởng xây dựng
đƣờng hầm. Đồng thời, không gian bên trong hầm mỏ là giới mô hình dự báo suy hao truyền sóng hai vùng phân biệt bởi
hạn nên gây ra sự hấp thụ, phản xạ và đa đƣờng của sóng vô điểm kỳ dị.
tuyến lan truyền bên trong đƣờng hầm.
Các yếu tố ảnh hƣởng đến suy hao truyền sóng trong hầm z
mỏ chữ nhật đã đƣợc nhiều tác giả nghiên cứu và công bố kết
quả trong những năm qua. Emslie [6] đã xây dựng mô hình
tính toán suy hao trong đƣờng hầm chữ nhật do ảnh hƣởng của
đặc tính phân cực sóng, độ nhám bề mặt thành hầm, độ
nghiêng của thành hầm.
Trong [1] cũng đƣa ra công thức tính toán điểm kỳ dị là
y
một hàm của bƣớc sóng và chiều cao của antennana phát và e r1
antennana thu, tuy nhiên mô hình này hoàn toàn không ứng
dụng đƣợc cho việc tính toán điểm kỳ dị trong đƣờng hầm mỏ.
Tác giả Y.P.Zhang [2] đã xây dựng mô hình mới dự báo suy h x
0
hao truyền sóng trong đƣờng hầm chữ nhật, mô hình này phân w er2
chia sóng lan truyền trong đƣờng hầm thành hai vùng phân
biệt nhau bởi điểm kỳ dị, sóng lan truyền trong vùng thứ nhất Hình 1. Mô hình mỏ than hình chữ nhật
là vùng gần nằm trong miền Fresnel nên nó chỉ chịu ảnh
hƣởng bởi suy hao do không gian tự do, sóng lan truyền trong Hình 2 và Hình 3 thể hiện kết quả đo công suất tín hiệu thu
miền thứ hai là miền xa chịu ảnh hƣởng bởi ống dẫn sóng điện đƣợc trong hai nhánh đƣờng hầm mỏ than Khe Chàm 3 nêu
môi, điểm phân biệt giữa vùng gần và vùng xa là điểm kỳ dị trên với tần số của tín hiệu 2.45GHz, antenna thu đặt ở giữa
thỏa mãn điều kiện cân bằng giữa hai phƣơng trình truyền đƣờng hầm, antenna phát di chuyển theo chiều dài đƣờng hầm
sóng trong hai vùng này. Tuy nhiên, [2] xây dựng mô hình suy mỏ với các tọa độ lần lƣợt là (0w, 0h, z0) và (0w, 0h, z).
hao truyền sóng trong vùng thứ hai theo phƣơng pháp quang Chúng tôi nhận thấy tỷ lệ suy hao tại vùng gần antenna phát có
tia. Vì vậy, trong bài báo này, chúng tôi xây dựng mô hình độ dốc suy hao lớn và tuân theo quy luật của suy hao do ảnh
đánh giá suy hao truyền sóng trong vùng gần và vùng xa theo hƣởng của không gian tự do, đến một khoảng cách khoảng
phƣơng pháp giải hệ phƣơng trình Maxwell, qua đó có thể xác 74m (Hình 2) và 37m (Hình 3) tính từ antenna phát đến
định đƣợc điểm kỳ dị phân biệt rõ rệt hai vùng truyền sóng. antenna thu thì tỷ lệ suy hao giảm chậm dần và tỷ lệ suy hao
ISBN: 978-604-67-0635-9 420
420
- Hội Hội
Thảo Quốc
Thảo GiaGia
Quốc 2015 vềvềĐiện
2015 ĐiệnTử,
Tử,Truyền
TruyềnThông
Thông và CôngNghệ
và Công NghệThông
ThôngTinTin (ECIT
(ECIT 2015)
2015)
này không còn tuân theo mô hình suy hao không gian tự do er r ,
nữa.
-20
-30
Suy hao kh«ng gian tù do
§o thùc tÕ
e0 0 Điểm kỳ dị
Anten phát
-40 θ
Tû lÖ suy hao (dB)
-50 Vùng gần Vùng xa
(I) (II)
-60
-70
Hình 4. Hai vùng lan truyền sóng phân biệt bởi điểm kỳ dị
-80
Sóng vô tuyến tryền trong hầm mỏ có đặc tính suy hao khác
-90 nhau rõ rệt ở vùng gần và vùng xa, hai vùng này đƣợc phân
0 20 40 60 80 100 120 140 150
Kho¶ng c¸ch gi÷a antenna ph¸t vµ thu (m) biệt với nhau bởi điểm kỳ dị [3]. Trong vùng gần (vùng I), khi
góc tới bằng góc tới hạn (Hình 4) thì sóng lan truyền
Hình 2. Kết quả đo suy hao truyền sóng trong hầm mỏ chữ nằm hoàn toàn trong miền Fresnel, suy hao truyền sóng trong
nhật kích thƣớc w=6m, h=3m tại tần số 2.45GHz, máy thu có miền này là do đặc tính phân tán sóng mà không chịu ảnh
tọa độ (0w, 0h, z0), máy phát di chuyển theo chiều dài đƣờng hƣởng của hình dạng, kích thƣớc của hầm mỏ và thông số điện
hầm mỏ với tọa độ (0w, 0h, z). của vật liệu cấu trúc nên thành hầm. Vì vậy, suy hao lan
truyền sóng chỉ chịu ảnh hƣởng bởi không gian tự do. Do đó,
-20 đơn giản để viết đƣợc phƣơng trình suy hao lan truyền sóng
Suy hao kh«ng gian tù do trong miền gần theo công thức Fresnel [8]:
-30 §o thùc tÕ
( ) (1)
-40
Tû lÖ suy hao (dB)
Với d là khoảng cách và là bƣớc sóng tính theo đơn vị mét.
Vì môi trƣờng hầm mỏ than hết sức phức tạp, do đó sóng
-50
truyền trong hầm mỏ than không những chịu ảnh hƣởng suy
hao bởi các yếu tố nhƣ hằng số điện môi của thành hầm, trần
-60
và sàn của đƣờng hầm, tần số thông tin, chiều cao và chiều
rộng của đƣờng hầm [3,4] mà còn chịu ảnh hƣởng của suy hao
-70
phối ghép của antenna thu phát đặt trong đƣờng hầm [5,6]. Ở
vùng xa (vùng II), các tia sóng chịu sự phản xạ, khúc xạ và
-80
hấp thụ bởi hai thành hầm và trần, sàn của đƣờng hầm mỏ.
Trong vùng này, năng lƣợng sóng không còn suy hao theo mô
-90
0 20 40 60 80 100 120 140 150 hình suy hao không gian tự do nữa mà chỉ chịu suy hao do ảnh
Kho¶ng c¸ch gi÷a antenna ph¸t vµ thu (m) hƣởng bởi kích thƣớc đƣờng hầm, thông số điện của vật liệu
cấu trúc nên thành hầm và suy hao phối ghép giữa antenna thu
Hình 3. Kết quả đo suy hao truyền sóng trong hầm mỏ chữ và antenna phát đặt trong đƣờng hầm.
nhật kích thƣớc w=4m, h=2m tại tần số 2.45GHz, máy thu có Chúng tôi xem xét một hệ thống thông tin vô tuyến đƣợc đặt
tọa độ (0w, 0h, z0), máy phát di chuyển theo chiều dài đƣờng trong một hầm mỏ than chữ nhật, dễ dàng viết đƣợc công suất
hầm mỏ với tọa độ (0w, 0h, z). thu PR của antennanal thu cách antennanal phát một khoảng d
nhƣ sau:
Lý do là ở các khoảng cách này, sóng lan truyền nằm ngoài
miền Fressnel. Sóng lan truyền nằm trong và ngoài miền (2)
Fressnel chúng tôi gọi lần lƣợt là vùng gần và vùng xa. Suy
Ở đây, chúng tôi sử dụng antenna thu và antenna phát đẳng
hao sóng lan truyền trong vùng xa do ảnh hƣởng của các yếu
hƣớng có hệ số tăng ích bằng 1. Do đó, từ phƣơng trình (2) có
tố hầm mỏ nhƣ: chiều cao, chiều rộng của hầm mỏ, thông số
thể viết đƣợc mô hình đánh giá suy hao truyền sóng ở vùng xa
điện của các thành hầm, suy hao phối ghép giữa antenna thu
trong hầm mỏ than chữ nhật:
và phát trong đƣờng hầm [3,6,7].
(3)
III. MÔ HÌNH DỰ BÁO SUY HAO HAI VÙNG Trong đó:
lần lƣợt là suy hao truyền sóng theo phân cực ngang và
Từ kết quả đo đạc thực tế và các nhận xét nêu trên, chúng tôi
phân cực đứng trong hầm mỏ [6]:
tiến hành xây dựng mô hình dự báo suy hao truyền sóng trong
vùng gần và vùng xa, giữa hai vùng suy hao này phân biệt ( ) (4)
nhau bởi điểm kỳ dị (Hình 4). √ √
421
421
- HộiHội
ThảoThảo Quốc Gia 2015 về Điện Tử, Truyền Thông và Công Nghệ Thông Tin (ECIT 2015)
Quốc Gia 2015 về Điện Tử, Truyền Thông và Công Nghệ Thông Tin (ECIT 2015)
với mô hình tính toán suy hao (3) với mức suy hao ở vùng gần
Và ( ) (5)
√ √ biến đổi mạnh hơn rất nhiều so với vùng xa.
Với: -20
Suy hao kh«ng gian tù do
d là khoảng cách tính bằng mét M« h×nh ®Ò xuÊt, antenna cã täa ®é (0w, 0h)
-30
Lt, Lr lần lƣợt là suy hao phối ghép của antenna thu tại vị trí §o thùc tÕ, antenna cã täa ®é (0w, 0h)
(xr, yr) và antenna phát tại vị trí (xt, yt) trong hầm mỏ [8] : -40
Tû lÖ suy hao (dB)
( ) (6) -50
( ) (7) -60
-70
Bảng 1: Suy hao ghép nối của antenna phát và antenna thu tại
vị trí (x,y) trong hầm mỏ chữ nhật có kích thƣớc (w=6m, -80
h=3m)
Tần số -90
0 20 40 60 80 100 120 140 150
(0w, 0h) (0.25w, 0h) (0.25w, 0.25h)
(MHz) Kho¶ng c¸ch gi÷a antenna ph¸t vµ thu (m)
900 - 60.1 dB - 54.1 dB - 48.1 dB
1800 -72.2 dB - 66.1 dB - 60.1 dB Hình 5. Kết quả mô phỏng và đo suy hao truyền sóng trong
hầm mỏ than kích thƣớc w=6m, h=3m, máy thu có tọa độ (0w,
2450 -77.5 dB - 71.5 dB - 65.5 dB
0h, z0), máy phát di chuyển theo chiều dài đƣờng hầm mỏ với
Bảng 2: Suy hao ghép nối của antenna phát và antenna thu tại tọa độ (0w, 0h, z0).
vị trí (x,y) trong hầm mỏ chữ nhật có kích thƣớc (w=4m, -20
h=2m) Suy hao kh«ng gian tù do
Tần số -30 M« h×nh ®Ò xuÊt, antenna cã täa ®é (0.25w, 0h)
(0w, 0h) (0.25w, 0h) (0.25w, 0.25h) §o thùc tÕ, antenna cã täa ®é (0.25w, 0h)
(MHz)
900 -53.1 dB - 47.1 dB - 41 dB -40
Tû lÖ suy hao (dB)
1800 -65.1 dB - 59.1 dB - 53.1 dB -50
2450 -70.5 dB - 64.4 dB - 58.4 dB
Bảng 1 và bảng 2 thể hiện tỷ lệ suy hao ghép nối antenna phát -60
tại vị trí (xt, yt) và antenna thu tại vị trí (xr, yr) trong hầm mỏ
than tính toán công thức (6) và (7). Từ kết quả này có thể nhận -70
thấy rằng suy hao ghép nối antenna phụ thuộc vào tần số -80
thông tin, kích thƣớc của đƣờng hầm và vị trí của antenna
thu/phát đặt trong đƣờng hầm. Tuy nhiên, tỷ lệ suy hao này -90
phụ thuộc nhiều vào kích thƣớc chiều rộng-chiều cao của 0 20 40 60 80 100 120 140150
Kho¶ng c¸ch gi÷a antenna ph¸t vµ thu (m)
đƣờng hầm và tần số thông tin. Chú ý là từ (6) và (7) có thể
thấy rằng nếu vị trí antenna thu/phát đặt tiếp giáp với thành Hình 6. Kết quả mô phỏng và đo đạc suy hao truyền sóng
hầm và trần-sàn của hầm mỏ, tức xr=xt=w/2 và yr=yt=h/2 thì trong hầm mỏ than kích thƣớc w=6m, h=3m, máy thu có tọa
hai công thức này không còn phù hợp để áp dụng vào mô hình độ (0.25w, 0h, z0), máy phát di chuyển theo chiều dài đƣờng
mà chúng tôi đề xuất nữa. hầm mỏ với tọa độ (0.25w, 0h, z0).
IV. KẾT QUẢ ĐO THỰC TẾ VÀ THẢO LUẬN Chú ý là khi máy thu và máy phát có tọa đọ lần lƣợt là (0w,
Để kiểm chứng lại mô hình tính toán suy hao trong hai vùng 0h, z0) và (0w, 0h, z) thì vùng gần rộng hơn (khoảng cách giữa
truyền sóng mà chúng tôi đề xuất ở (3), chúng tôi thực hiện máy phát và máy thu là 75 mét tƣơng ứng với tỷ lệ suy hao là -
mô phỏng và đo thử nghiệm đối với đƣờng hầm mỏ than Khe 77dB) trong khi đó khi máy thu và máy phát có tọa độ lần lƣợt
Chàm 3 với hai nhánh hầm mỏ có các kích thƣớc (w=6m, là (0.25w, 0h, z0) và (0.25w, 0h, z) thì vùng gần hẹp hơn
h=3m) và (w=4m, h=2m), hai bên thành hầm và trần của (khoảng cách giữa máy phát và máy thu là 37 mét tƣơng ứng
đƣờng hầm đƣợc gia cố bằng bê tông cốt thép nên có hằng số với tỷ lệ suy hao là -71dB). Các khoảng cách 75 mét và 37
điện môi e = 5.5 và dẫn suất = 0.01S/m, tín hiệu phát ở tần mét này đƣợc xem là các điểm kỳ dị, các điểm kỳ dị này xấp
số 2.45GHz, thiết bị thu phát tín hiệu có các tham số đã nêu xỉ nhau trong cả trƣờng hợp tính toán theo mô hình chúng tôi
trong Phần II. Hình 5 và 6 thể hiện kết quả đo tỷ lệ suy hao đề xuất và kết quả đo thực tế. Thông qua điểm kỳ dị có thể
truyền sóng trong nhánh đƣờng hầm mỏ than kích thƣớc chiều nhận thấy tỷ lệ suy hao truyền sóng biến đổi nhanh phía trƣớc
rộng w=6 mét, chiều cao h=3 mét. điểm kỳ dị và chậm hơn ở phía sau điểm kỳ dị.
Trƣờng hợp thứ nhất chúng tôi đặt máy thu và máy phát lần Tƣơng tự, chúng tôi tôi thực hiện đo đạc suy hao truyền sóng
lƣợt tại tọa độ (0w, 0h, z0) và (0w, 0h, z), trƣờng hợp thứ hai trong một nhánh đƣờng hầm mỏ than Khe Chàm 3 có kích
chúng tôi đặt máy thu và máy phát lần lƣợt tại tọa độ (0.25w, thƣớc chiều rộng w=4 mét, chiều cao h=2 mét. Trƣờng hợp
0h, z0) và (0.25w, 0h, z), tần số tín hiệu 2.45GHz. Rõ ràng là thứ nhất máy thu đặt cố định tại tọa độ (0w, 0h, z0) và máy
kết quả đo thực tế mà chúng tôi thu đƣợc hoàn toàn phù hợp phát di chuyển theo chiều dài đƣờng hầm với tọa độ (0w, 0h,
422
422
- HộiHội
ThảoThảo Quốc
Quốc Gia
Gia 2015vềvềĐiện
2015 ĐiệnTử,
Tử,Truyền
TruyềnThông
Thông và
và Công
CôngNghệ
NghệThông
ThôngTinTin
(ECIT 2015)
(ECIT 2015)
z), trƣờng hợp thứ hai là máy thu đặt cố định tại tọa độ cho antenna thu và antenna phát phân cực đứng và phân cực
(0.25w, 0h, z0) và máy phát di chuyển theo chiều dài đƣờng ngang.
hầm với tọa độ (0.25w, 0h, z), tần số tín hiệu sử dụng Suy hao kh«ng gian tù do
2.45GHz. M« h×nh ®Ò xuÊt, antenna ph©n cùc ngang
-20 -30
Suy hao kh«ng gian tù do KÕt qu¶ ®o, antenna ph©n cùc ngang
M« h×nh ®Ò xuÊt, antenna ph©n cùc ®øng
M« h×nh ®Ò xuÊt, antenna cã täa ®é (0w, 0h) -40
-30
Tû lÖ suy hao (dB)
KÕt qu¶ ®o, antenna ph©n cùc ®øng
§o thùc tÕ, antenna cã täa ®é (0w, 0h)
-40 -50
Tû lÖ suy hao (dB)
-50 -60
-60 -70
-70 -80
-80 -90
0 20 40 60 80 100 120 140 150
Kho¶ng c¸ch gi÷a antenna ph¸t vµ thu (m)
-90
0 20 40 60 80 100 120 140 150 Hình 9. Kết quả mô phỏng và đo đạc suy hao truyền sóng
Kho¶ng c¸ch gi÷a antenna ph¸t vµ thu (m) trong hầm mỏ than kích thƣớc w=6m, h=3m, máy thu có tọa
Hình 7. Kết quả mô phỏng và đo đạc suy hao truyền sóng độ (0w, 0h, z0), máy phát di chuyển theo chiều dài đƣờng hầm
trong hầm mỏ than kích thƣớc w=4m, h=2m, máy thu có tọa mỏ với tọa độ (0.25w, 0h, z0) cho cả antenna thu và phát phân
độ (0w, 0h, z0), máy phát di chuyển theo chiều dài đƣờng hầm cực ngang và phân cực đứng.
mỏ với tọa độ (0w, 0h, z0).
Trong trƣờng hợp này, chúng tôi sử dụng antenna phân cực
-20 đứng thì điểm kỳ dị mô phỏng và đo đạc xấp xỉ là 78 mét
Suy hao kh«ng gian tù do tƣơng ứng với tỷ lệ suy hao là -78dB, trong khi sử dụng
-30 M« h×nh ®Ò xuÊt, antenna cã täa ®é (0.25w, 0h) antenna phân cực ngang thì điểm kỳ dị là 74 mét tƣơng ứng tỷ
§o thùc tÕ, antenna cã täa ®é (0.25w, 0h) lệ suy hao là -77dB. Nhƣ vậy, có thể nhận thấy là điểm kỳ dị
-40 phân chia vùng gần và vùng xa phụ thuộc vào sự phân cực của
Tû lÖ suy hao (dB)
antenna sử dụng để thu phát tín hiệu.
-50
Bảng 1: Vị trí các điểm kỳ dị đối với hầm mỏ có kích thƣớc
-60 (w=6m, h=3m)
Phân cực Phân cực
-70 Điểm kỳ dị đứng (mét) ngang (mét)
Đo Tính Đo Tính
-80 Tần số đạc toán đạc toán
(0w, 0h) 31.5 28.46
-90 900MHz (0.25w, 0h) 14.5 13.9
0 20 40 60 80 100 120 140 150
Kho¶ng c¸ch gi÷a antenna ph¸t vµ thu (m) (0.25w, 0.25h) 7.0 6.8
(0w, 0h) 78 77.8 75 74.7
Hình 8. Kết quả mô phỏng và đo đạc suy hao truyền sóng 2.45GHz (0.25w, 0h) 38 37.8 37 37
trong hầm mỏ than kích thƣớc w=4m, h=2m, máy thu có tọa (0.25w, 0.25h) 19 18.6 19 18.5
độ (0.25w, 0h, z0), máy phát di chuyển theo chiều dài đƣờng
hầm mỏ với tọa độ (0.25w, 0h, z0). Bảng 2: Vị trí các điểm kỳ dị đối với hầm mỏ có kích thƣớc
(w=4m, h=2m)
Kết quả đo tỷ lệ suy hao thực tế và mô phỏng thể hiện trên Phân cực Phân cực
hình 7 và hình 8 cũng cho thấy rằng mô hình chúng tôi đề xuất Điểm kỳ dị đứng (mét) ngang (mét)
là hoàn toàn phù hợp trong cả hai trƣờng hợp này. Điểm kỳ dị Tần số Đo Tính Đo Tính
đo đƣợc cũng xấp xỉ với điểm kỳ dị tính toán đƣợc theo mô đạc toán đạc toán
hình chúng tôi đề xuất là 33 mét tƣơng ứng với tỷ lệ suy hao là
(0w, 0h) 15.5 4.6
-70dB trong trƣờng hợp thứ nhất và 16.5 mét tƣơng ứng với tỷ
900MHz (0.25w, 0h) 6.7 2.3
lệ suy hao là -65dB.
(0.25w, 0.25h) 3.2 1.2
Hình 9 thể hiện kết quả đo tỷ lệ suy hao truyền sóng và mô
hình chúng tôi đề xuất trong đƣờng hầm mỏ có kích thƣớc (0w, 0h) 36 35.7 33 33.5
chiều rộng w=6 mét, chiều cao h=3 mét cho máy phát và máy 2.45GHz (0.25w, 0h) 17 17.1 16 16.5
thu có tọa độ lần lƣợt là (0w, 0h, z0) và (0w, 0h, z), lần lƣợt (0.25w, 0.25h) 8.4 8.2
423
423
- Hội Thảo Quốc
Hội Thảo Gia Gia
Quốc 2015 về Điện
2015 Tử,Tử,
về Điện Truyền Thông
Truyền ThôngvàvàCông
CôngNghệ ThôngTin
Nghệ Thông Tin(ECIT
(ECIT2015)
2015)
Điểm kỳ dị chính là điểm kết thúc vùng gần và bắt đầu vùng
xa, nghĩa là để xác định đƣợc điểm kỳ dị cần xem xét điều
kiện cân bằng giữa phƣơng trình (1) và phƣơng trình (3):
PLFS(dB) = PLRec(dB) (8)
Bảng 1 và bảng 2 là kết quả tính toán và đo đạc điểm kỳ dị
trong một số trƣờng hợp khác nhau. Điểm kỳ dị mà chúng tôi
đo đƣợc trong các trƣờng hợp gần nhƣ trùng với điểm kỳ dị
tính toán theo mô hình đề xuất. Kết quả trong hai bảng số liệu
trên cho thấy điểm kỳ dị phụ thuộc mạnh vào tần số thông tin,
vị trí antenna thu phát trong đƣờng hầm và kích thƣớc đƣờng
hầm mỏ, trong khi sự phân cực của antenna có ảnh hƣởng ít
đến vị trí của điểm kỳ dị.
V. KẾT LUẬN
Mô hình dự báo suy hao truyền sóng hai vùng trong đƣờng
hầm mỏ than chữ nhật phân biệt nhau bởi điểm kỳ dị đƣợc đề
xuất và đƣợc kiểm nghiệm bởi đo kiểm thực tế với tần số
2.45GHz. Mô hình đƣợc sử dụng để đánh giá mức độ ảnh
hƣởng của tần số thông tin, vị trí antenna trong đƣờng hầm,
kích thƣớc mặt cắt của đƣờng hầm chữ nhật và phân cực của
antenna đến suy hao truyền sóng và điểm kỳ dị. Ở tần số cao
hơn, kích thƣớc mặt cắt của đƣờng hầm lớn hơn và vị trí
antenna đặt cách xa so với thành hầm hơn thì điểm kỳ dị có
khoảng cách lớn hơn giữa antenna phát và antenna thu.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] H. H. Xia, H. L. Bertoni, “Radio Propagation Characteristics for Line-
of-sight Microcellular and Personal Communications”, IEEE
transactions on Antennanas and Propagation, Vol.41, No.10, October
1993.
[2] Y. P. Zhang, “Novel Model for Propagation Loss Prediction in
Tunnels”, IEEE Transactions On Vehicular Technology, Vol.52, No.5,
September 2003.
[3] A. Hrovat, G. Kandus and T. Javornik, “Path Loss Analyes in Tunnels
and Underground Corridors”, International Journal of communications,
Issue 3, Volume 6, 2012.
[4] J. Li, B. Whisner, and J. A. Waynert, “Measurements of Medium-
Frequency Propagation Characteristics of a Transmission Line in an
Underground Coal Mine”, IEEE Transactions on Industry Applications,
Vol.49, No.5, Septemnber/October 2013.
[5] C. Briso-Rodríguez, J. M. Cruz, and J. I. Alonso, member IEEE,
“Measurements and modeling of distributed antennana systems in
railway tunnels”, IEEE Transactions on Vehicular Technology, Vol.56,
No.5, Septemnber 2007.
[6] A. G. Emslie, R. L. Lagace and P. F. Strong, "Theory of the propagation
of UHF radio waves in coal mine tunnels", IEEE Trans. Antennanas
Propag., Vol.AP-23, No.2, pp. 192-205, Mar.1975.
[7] Y. P. Zang, Y. Hwang, “Enhancement of Rectangular Tunnel
Waveguide Model”, Asia Pacific Microwave Conferrence, 1997.
[8] S. R. Saunders, “Antennanas and Propagation for Wireless
Communication Systems”, John Wiley and Sons, ltd, Second Edition
2007.
424
424
nguon tai.lieu . vn
