Xem mẫu

  1. Telecommunications Program Truyền sóng khi kể đến ảnh hưởng của mặt đất + Giả thiết của mặt đất: - Thay mặt đất lồi, lõm bằng mặt đất bằng phẳng - Bỏ qua sự thay đổi liên tục của chất đất - Bỏ qua sự thay đổi của đất theo chiều sâu - Thay mặt đất bất đồng nhất bằng mặt đất đồng nhất với tham số sao cho gây ra những ảnh hưởng giống mặt đất thực + Mặt đất phẳng - Khi cự ly thông tin đủ bé (nhỏ hơn 0,2 tầm nhìn thẳng R ≤ 0.2r0) thì mặt đất giữa anten phát và anten thu được xem là mặt phẳng. - Tầm nhìn thẳng r0 là khoảng cách từ anten phát đến anten thu và tiếp xúc với mặt đất - Tầm nhìn thẳng phụ thuộc vào chiều cao anten phát và aten thu 1
  2. Telecommunications Program Truyền sóng khi kể đến ảnh hưởng của mặt đất + Tầm nhìn thẳng A B C h2 h1 a O r0 = ( a + h1 ) − a + ( a + h2 ) − a 2 = 2ah1 + h12 + 2ah 2 + h2 2 2 2 2 r0 ≈ 2ah1 + 2ah2 = 2a ( h1 + h2 ) Với a ≈ 6370 km là bán kính trái đất r0 [km] = 3.57  h1[m] + h2 [m]    2
  3. Telecommunications Program Truyền sóng khi kể đến ảnh hưởng của mặt đất + Sự phản xạ của sóng lên mặt đất phẳng (xem bằng phẳng) ta có mô hình 2 tia A α r1 B r r r h1 ϕ h2 E = E t + E px γ − jφ px E px r2 R px = R px e = Et A’ - Xét sóng phân cực đứng Dựa theo điều kiện bờ và mối quan hệ giữa Cường độ điện trường và cường độ từ trường ε 'p sin γ − ε 'p − cos 2 γ R pxd = ε 'p sin γ + ε 'p − cos 2 γ 3
  4. Telecommunications Program Truyền sóng khi kể đến ảnh hưởng của mặt đất - Xét sóng phân cực ngang sin γ − ε 'p − cos 2 γ R pxng = sin γ + ε p − cos 2 γ ' - Hệ số phản xạ 4
  5. Telecommunications Program Truyền sóng khi kể đến ảnh hưởng của mặt đất - Cường độ trường tại điểm thu r r r E = Et + E px - Mô hình truyền sóng 2 tia; Công thức trường giao thoa Giả thiết: A α r1 B • Anten phát với công suất đưa vào Pt, hệ h1 ϕ h2 số hướng tính Dt, đặt ở độ cao h1. γ • Anten thu đặt cách anten phát một r2 khoảng R, và ở độ cao h2. A’ • Mặt đất với thông số µ’ = 1, εp’ • Nguồn kích thích cho anten là nguồn điều hòa 5
  6. Telecommunications Program Truyền sóng khi kể đến ảnh hưởng của mặt đất - Mô hình truyền sóng 2 tia; Công thức trường giao thoa β = k ∆r + φ px 60 Pt Dt j (ωt − kr1 ) E= e 1 + R px e − j β  r1   2h1h2 ∆r = R Hàm giao thoa F 60 Pt Dt Etd = R E = Etd F 2  4π h1h2  F = 1 + R px + 2 R px cos  + φ px   λr  - Khi Rpx = -1  4π h1h2  θ F = 2 + 2 cos  + π  = 2 − 2 cos θ = 2 sin  λr  2 6
  7. Telecommunications Program Truyền sóng khi kể đến ảnh hưởng của mặt đất - Sự phụ thuộc của F vào R 7
  8. Telecommunications Program Truyền sóng khi kể đến ảnh hưởng của mặt đất - Sự phụ thuộc của F vào h 8
  9. Telecommunications Program Truyền sóng khi kể đến ảnh hưởng của mặt đất - Truyền sóng khi kể đến độ cong của mặt đất; khi cự ly thông tin lớn hơn 0.2r0 và nhỏ hơn 0.8r0 2 r1 h1 ' = h1 − 2a r22 h2 ' = h2 − 2a  h1r r1 = h + h  1 2  r = h2 r  2 h1 + h2  9
  10. Telecommunications Program Truyền sóng khi kể đến ảnh hưởng của mặt đất + Sóng truyền theo phương thức nhiễu xạ là là mặt đất (anten đặt thấp) Xét môi trường (1) là không khí: ε’ =1, µ’ = 1, môi trường đất có ε’p = ε’d + j60λσd, µ’d = 1. Xác định trường tại điểm B cách mặt đất một khỏang h. Áp dụng nguyên lý Huygen cho nguồn bức xạ thứ cấp là diện tích Frenel thứ 1 nằm tại mặt phân cách có bán kính là b 10
  11. Telecommunications Program Truyền sóng khi kể đến ảnh hưởng của mặt đất  λd  2 b =   + hλd  2  c λk = λk nk f λd = λd = c nd nd f λd λk b≈
  12. Telecommunications Program Truyền sóng khi kể đến ảnh hưởng của mặt đất Áp dụng điều kiện bờ chính xác H ky = H dy Ekx = Edx ε ' ε 'p ε 'p H ky = − Ekz = H dy = − Edx = − Ekx 120π 120π 120π 120π Ekz Ekz Ekx = − H ky = = ε ' p ε ' p ε d − j 60λσ d ' 12
  13. Telecommunications Program Truyền sóng khi kể đến ảnh hưởng của mặt đất Cấu trúc trường Mật độ công suất r r∗ r 1 π x = Re 2 ( Ekz × H ky ) r r∗ r 1 π n = Re 2 ( Ekx × H ky ) 13
  14. Telecommunications Program Truyền sóng khi kể đến ảnh hưởng của mặt đất Công thức cường độ điện trường tại điểm thu với đất dẫn lý tưởng E = Etd F 60 Pt Dt E= 2 = Etd 2 R Công thức cường độ điện trường tại điểm thu với đất bán dẫn (công thức Vanderpol) E = Etd F ( ) ε − 1 + ( 60λσ d ) 2 2 ' π R ε −1 πR ' d x= ⇒ x = p λ εp λ (ε ) + ( 60λσ ) ' 2 2 2 ' d d 14
  15. Telecommunications Program Truyền sóng khi kể đến ảnh hưởng của mặt đất - Khi x ≤ 25 2 + 0.3 x F= 2 2 + x + 0.6 x 2 - Khi x > 25 1 F= 2 x 15
  16. Telecommunications Program Truyền sóng khi kể đến ảnh hưởng của mặt đất + Truyền sóng trong tầng đối lưu - Thông số vật lý: Mật độ chất khí P Nhiệt độ ρ= kT Độ ẩm − Mg h à Tầng đối lưu thường P = P0 e RT - Thông số điện tầng đối lưu -- hệ số điện môi và chiết suất r r P = χE χ ε = 1+ ' r r r r  χr ε0 D = ε 0 E + P = ε E = ε 0 1 +  E  ε0  16
  17. Telecommunications Program Truyền sóng khi kể đến ảnh hưởng của mặt đất - Thông số điện tầng đối lưu (hệ số điện môi và chiết suất) χk χh ε = 1+ ' + ε0 ε0 155.2  4800  −6 ε = 1+ '  Pk + Ph 10 T  T  ε −1 78  ' 4800  −6 n ≈ ε ≈ 1+ ' ≈ 1 +  Pk + Ph 10 2 T  T  17
  18. Telecommunications Program Truyền sóng khi kể đến ảnh hưởng của mặt đất - Chỉ số chiết suất 78  4800  N = ( n − 1)10 =  Pk + 6 Ph  T  T  - Điều kiện gần đúng quang hình 1 dn 1 dn dn n2 λ
  19. Telecommunications Program Truyền sóng khi kể đến ảnh hưởng của mặt đất -Bán kính cong của quỹ đạo Chia tầng đối lưu thành nhiều lớp, trong mỗi lớp có chiết suất giống nhau và có độ dầy gần bằng nhau −10 6 R= dN dh - Tầng đối lưu thường −106 dN R= = 25000 km = −4.10−2 dN dh dh 19
  20. Telecommunications Program Truyền sóng khi kể đến ảnh hưởng của mặt đất - Bán kính trái đất tương đương 1 1 1 1 − = − a R atd Rtd atd = aR = a = a = a r0td = 2atñ ( h1 + h2 ) R − a 1− a 1+ a 1 + a.10−6 dN R 106 dh r12 r22 dN h '1td = h1 − ; h '2td = h2 − dh 2atd 2atd - Tầng đối lưu thường atd = 8500 km 20