Lý thuyết Anten và thông tin vệ tinh

PHAÀN 1 LYÙ THUYEÁT ANTEN CHÖÔNG I : KHAÙI NIEÄM TRÖÔØNG ÑIEÄN TÖØ ---oOo--- I. Ñaëc ñieåm soùng ñieän töø. Toaøn boä lyù thuyeát anten ñöôïc xaây döïng treân cô sôû cuûa soùng ñieän töø. Ñieän tröôøng vaø töø tröôøng ñoàng thôøi toàn taïi trong khoâng gian thoáng nhaát taïo thaønh tröôøng ñieän töø. Tröôøng ñieän töø laø moät daïng vaät chaát cô baûn, chuyeån ñoäng vôùi vaän toác c trong moãi heä quy chieáu quaùn tính trong chaân khoâng; noù theå hieän söï toàn taïi vaø vaän ñoäng qua nhöõng töông vôùi moät daïng vaät chaát khaùc laø nhöõng haït hoaëc nhöõng moâi tröôøng chaát mang ñieän. Tröôøng ñieän töø coù mang naêng löôïng vaø nhieät ñoä: () Tröôøng ñieän töø ñaëc tröng bôûi caùc ñaïi löôïng sau : : vector cöôøng ñoä ñieän tröôøng () : Vector caûm öùng ñieän () : Vector caûm öùng töø () : Vector cöôøng ñoä töø tröôøng () Tröôøng ñieän töø ñöôïc bieåu dieãn qua heä thoáng phöông trình Maxwell . rot = - (1.1) (1.2) (1.3) (1.4) Ngoaøi ra coøn coù phöông trình lieân heä : () (1.5) () (1.6) () (1.7) :thoâng löôïng vector maät ñoä doøng daãn () : phaân boá ñieän tích khoái () : ñoä daãn ñieän cuûa moâi tröôøng daãn ( ) heä soá ñieän thaåm tuyeät ñoái cuûa moâi tröôøng () Ñoái vôùi moâi tröôøng chaân khoâng :caùc ñieän moâi thoâng thöôøng : khoâng khí : moät soá muoái senhet heä soá töø thaåm cuûa moâi tröôøng () Ñoái vôùi moâi tröôøng chaân khoâng : ñoái vôùi moâi tröôøng thoâng thöôøng Nguoàn taïo ra tröôøng ñieän töø laø doøng ñieän vaø töø tröôøng. YÙ nghóa heä phöông trình Maxwell. - Phöông trình Maxwell (1.1)vaø (1.2) neâu roõ töø tröôøng vaø ñieän tröôøng bieán thieân luoân gaén boù vôùi nhau vaø luoân coù tính chaát xoaùy. - Phöông trình Maxwell (1.3)vaø (1.4)moâ taû daïng hình hoïc cuûa hai maët theå hieän ñieän tröôøng vaø töø tröôøng. II. Soùng ñieän töø : Phöông trình soùng ñieän töø coù daïng. = cos( t - ) Töông töï : = cos( t - , , phuï thuoäc ñieàu kieän ñaàu. Haøm ( x,t ) vaø ( x,t ) laø caùc haøm soùng, nhö vaäy ñieän tröôøng vaø töø tröôøng lan truyeàn trong khoâng gian döôùi daïng soùng . Vaäy soùng ñieän töø laø tröôøng ñieän töø bieán thieân truyeàn ñi trong khoâng gian. Söï lan truyeàn cuûa soùng ñieän töø theå hieän qua söï lan truyeàn naêng löôïng ñieän töø, caùc cöôøng ñoä tröôøng (soùng E, soùng H...)vaø caùc theá (soùng A, soùng j). Theo daïng caùc maët phaúng ñoàng pha cuûa soùng ñieän töø maø ta coù soùng ñieän töø phaúng, soùng truï hoaëc soùng caàu...Soùng ñieän töø phaúng laø soùng ñieän töø coù maët ñoàng pha laø maët phaúng, phöông truyeàn cuûa soùng phaúng ôû moïi nôi ñeàu vuoâng goùc vôùi moät maët phaúng xaùc ñònh. Soùng ñieän töø ñöôïc goïi laø ñôn saéc hay ñeàu hoøa neáu caùc vector cöôøng ñoä ñieän tröôøng, töø tröôøng bieán ñoåi hình sin theo thôøi gian vôùi moät taàn soá wxaùc ñònh. - Soùng phaúng goïi laø soùng phaúng ñoàng nhaát neáu vector E,H cuûa soùng phuï thuoäc chæ moät toïa ñoä khoâng gian. - Soùng truï troøn laø daïng soùng maø tröôøng vaø naêng löôïng lan truyeàn theo chieàu baùn kính r toûa töø moät truïc ra khoâng gian xung quanh hoaëc höôùng vaøo truïc. Tính chaát cuûa soùng ñieän töø toàn taïi trong moâi tröôøng chaát vaø trong moâi tröôøng chaân khoâng. a. Soùng ñieän töø coù chöùc naêng: - Taïo chuøm tia coâng suaát theo moät höôùng ñònh tröôùc. - Laùi chuøm tia ñeå moät khu vöïc naøo ñoù coù theå ñöôïc bao phuû soùng. - Cho pheùp ño ñaïc thoâng tin veà goùc ñeå coù theå xaùc ñònh höôùng. b. Soùng ñieän töø laø soùng khoâng gian. Taïi moïi ñieåm trong khoâng gian, phöông , ñeàu vuoâng goùc vôùi phöông truyeàn soùng. Ta noùi soùng ñieän töø phaúng thuoäc loaïi soùng ñieän töø ngang TEM c. , luoân cuøng pha vaø coù trò soá luoân tiû leä vôùi nhau. d. Bieân ñoä ñieän tröoàng vaø töø tröôøng cuûa soùng giöõ khoâng ñoåi trong quaù trình lan truyeàn. e. Vaän toác dòch chuyeån cuûa caùc maët ñaúng pha ñöôïc goïi laø vaän toác pha (hay laø vaän toác truyeàn naêng löôïng cuûa tröôøng (caû ñieän vaø töø keøm theo nhau). (1.8) trong ñoù b goïi laø heä soá pha (rad/m) f. Naêng löôïng vaø naêng thoâng. - Naêng löôïng soùng ñieän töø laø naêng löôïng cuûa tröôøng ñieän töø. Naêng löôïng naøy toàn taïi trong vuøng khoâng gian coù soùng ñieän töø. - Naêng thoâng laø naêng löôïng truyeàn ñi moät ñôn vò dieän tích trong moät ñôn vò thôøi gian. Ñònh nghóa :Vectô Poynting. Laø vector maät ñoä doøng coâng suaát ñieän töø, vector ñoù baèng coâng suaát ñieän töø chaûy qua moät ñôn vò dieän tích ñaët vuoâng goùc vôùi doøng chaûy III. Soùng ñieän töø trong moâi tröôøng baùn daãn ñieän ñoàng chaát: Ta coù ñieän daãn suaát cuûa moâi tröôøng g 0 khi ñoù heä thoáng caùc phöông trình Maxwell laø: rot = + rot = - Neáu nguoàn tröôøng bieán thieân theo qui luaät ñieàu hoøa (1.9) Re laø phaàn thöïc cuûa ñaïi löôïng phöùc. Töø caùc phöông trình lieân heä, laáy ñaïo haøm (1.9), keát hôïp vôùi caùc phöông trình lieân heä vaø so saùnh vôùi phöông trình Maxwell ta coù: Töø söï töông öùng treân sau khi khaûo saùt ngöôøi ta ruùt ra keát luaän : 1. Soùng thoäc loaïi soùng ngang. 2. Vectô cöôøng ñoä ñieän tröôøng vaø töø tröôøng vuoâng goùc vôùi nhau vaø caû hai ñeàu vuoâng goùc vôùi phöông truyeàn soùng. 3. Soùng lan truyeàn bò moâi tröôøng haáp thuï laøm suy giaûm bieân ñoä. Möùc ñoä suy giaûm theo haøm muû ñaëc tröng bôûi thöøa soá vôùi s = (1.10) laø heä soá haáp thuï. 4. Ñieän tröôøng vaø töø tröôøng truyeàn ñi vôùi vaän toác gioáng nhau v= c/n (m/s). 5. ÔÛ moät ñieåm trong khoâng gian töø tröôøng leäch pha vôùi ñieän tröôøng moät goùc. j = arctg (ñoä) 6. Bieân ñoä cöôøng ñoä ñieän tröôøng vaø töø tröôøng coù quan heä vôùi nhau bôûi bieåu thöùc : Hm = Em () Qua bieåu thöùc cuûa heä soá haáp thu (1.10)ï ta thaáy raèng khi ñieän daãn caøng taêng vaø böôùc soùng caøng ngaén thì haáp thuï caøng nhieàu . Truyeàn soùng qua moâi tröôøng baùn daãn ñieän (maët ñaát, maët bieån) ñeå giaûm bôùt toån hao neân duøng soùng coù böôùc soùng lôùn. IV. Soùng voâ tuyeán: 1. Ñaëc ñieåm cuûa soùng voâ tuyeán: Soùng voâ tuyeán coù chung ñaëc tính vôùi caùc daïng chuyeån ñoäng khaùc. Coù theå noùi moät caùch gaàn ñuùng, chuyeån ñoäng soùng laø bao goàm söï keá tieáp lieân tuïc nhöõng ñænh soùng vaø ñaùy soùng vôùi nhöõng khoaûng caùch baèng nhau vaø chuyeån ñoäng theo moät toác ñoä coá ñònh. Ví duï ta nhìn moät maûnh goã noåi treân maët nöôùc bò naâng leân vaø haï xuoáng khi soùng ñi qua, nhöng neáu khoâng coù gioù vaø doøng nöôùc thì noù seõ khoâng dòch chuyeån veà baát cöù höôùng naøo. Ñieàu ñoù chæ ra raèng soùng ñöôïc taïo ra ñaàu tieân bôûi moät söï bieán ñoäng naøo ñoù ôû xa, tònh tieán qua moâi tröôøng (trong tröôøng hôïp naøy laø bieån) vôùi moät toác ñoä coá ñònh nhöng baûn thaân moâi tröôøng thì khoâng dòch chuyeån. Khoaûng caùch giöõa hai soùng lieân tuïc goïi laø böôùc soùng (kí hieäu l). Moät dao ñoäng hoaøn chænh töø moät ñænh soùng qua ñaùy soùng ñeán ñænh soùng keá tieáp goïi laø chu kì. Soá chu kì soùng ñi qua moät ñieåm coá ñònh trong moät khoaûng thôøi gian cho saün goïi laø taàn soá (kí hieäu f), coù theå giaûi thích taàn soá baèng soá chu kì treân giaây goïi laø Hez (Hz). Roõ raøng laø soá chu kì trong moät giaây phuï thuoäc vaøo böôùc soùng vaø toác ñoä maø soùng truyeàn lan (toác ñoä kí hieäu laø c). Soùng coù böôùc soùng 2m chuyeån ñoäng vôùi toác ñoä 10m treân giaây phaûi dao ñoäng vôùi taàn soá laø 5 chu kì treân giaây.Moái quan heä giöõa caùc yeáu toá nhö sau: Toác ñoä baèng taàn soá x böôùc soùng Hoaëc C = f x l (1.11) Baèng caùch suy luaän töø soùng bieån coù theå chöùng minh ñöôïc söï thaät xa hôn. Moät hoøn ñaù neùm xuoáng hoà cho thaáy soùng seõ truyeàn lan ra vôùi toác ñoä coá ñònh ôû moïi höôùng neáu nhö noù khoâng bò caûn trôû. Soùng voâ tuyeán coù ñaày ñuû caùc ñaëc tính vöøa moâ taû khaùc nhau veà baûn chaát ôû choå soùng voâ tuyeán laø soùng ñieän töø noù taïo neân bôûi tröôøng ñieän vaø tröôøng töø, maø khoâng phaûi laø chaán ñoäng cô hoïc. Soùng ñieän töø coù ñaëc tính vôùi soùng aùnh saùng, maëc duø böôùc soùng cuûa chuùng daøi hôn yeáu toá naøy aûnh höôûng raát lôùn ñeán ñaëc tính cuûa chuùng. Khi noùi ñeán chuùng ngöôøi ta thöôøng duøng khaùi nieäm ñieän hôn khaùi nieäm töø, cöôøng ñoä cuûa chuùng ñöïôc ño baèng vol/, coâng suaát ño baèng oat/. Söï toàn taïi cuûa naêng löôïng trong soùng ñieän töø ñöôïc chöùng minh bôûi moät söï thöïc laø noù caûm öùng doøng ñieän trong vaät chaát maø noù tieáp xuùc. Soùng voâ tuyeán coù truïc ñieän vaø truïc töø vuoâng goùc nhau. Söï ñònh höôùng caùc truïc naøy trong khoâng gian goïi laø phaân cöïc vaø chuùng ñöïôc bieåu dieãn theo höôùng cuûa truïc ñieän. Böôùc soùng cuûa soùng voâ tuyeán hieän nay thöôøng naèm trong khoaûng 20.000m ñeán 4mm . Toác ñoä cuûa chuùng trong khoâng gian töï do laø coá ñònh khoaûng 300 trieäu meùt hoaëc 161800 haûi lyù treân giaây. Giaù trò naøy ñöôïc söû duïng roäng raõi khi xeùt söï truyeàn lan cuûa soùng trong khí quyeån. Vì toác ñoä laø coá ñònh, khi taàn soá taêng thì böôùc soùng giaûm. Ví duï döôùi ñaây chæ roõ coâng thöùc ñöa ra ôû treân ñöôïc söû duïng nhö theá naøo ñeå ñoåi böôùc soùng ra taàn soá: Haõy tìm taàn soá cuûa moät ñaøi phaùt soùng voâ tuyeán phaùt treân böôùc soùng 1500m. , hoaëc taàn soá = Taàn soá soùng voâ tuyeán thöôøng ñöôïc ño baèng caùc boäi soá cuûa Hz nhö: 1 kiloâhec (Khz) = 103Hz, 1meâgahec (Mhz) = 106 Hz, 1gigahec (Ghz)=109 Hz. Ñoái vôùi moät khoaûng caùch thôøi gian raát ngaén, thôøi gian thöôøng ñöôïc tính baèng microâ giaây( töùc moät phaàn trieäu cuûa giaây). Soùng voâ tuyeán coù böôùc soùng ngaén nhö vaäy goïi laø soùng sieâu ngaén (viba ). Töø nhöõng so saùnh ñôn giaûn ôû treân ta hieåu ñöôïc baûn chaát chung cuûa soùng voâ tuyeán. Thuoäc tính cuûa chuùng phuï thuoäc raát nhieàu vaøo phöông phaùp böùc xaï chuùng vaøo khoâng gian. Nhöng ñieàu caàn noùi ôû ñaây laø soùng voâ tuyeán coù theå ñöôïc taäp trung laïi thaønh chuøm tia theo moät höôùng nhaát ñònh vaø coù theå bò phaûn xaï, khuùc xaï, taùn xaï hay nhieãu xaï gioáng nhö soùng aùnh saùng tuøy thuoäc vaøo baûn chaát moâi tröôøng maø chuùng ñi qua vaø nhöõng muïc tieâu maø chuùng tieáp xuùc. 2. Söï ñònh höôùng. Ta chæ xeùt thôøi ñieåm maø luùc soùng baét ñaàu truyeàn trong khoâng gian. Kích thöôùc caàn thieát cuûa boä phaûn xaï ñeå taäp trung soùng voâ tuyeán vaøo moät chuøm tia vôùi ñoä roäng cho tröôùc, phuï thuoäc vaøo böôùc soùng ñöôïc söû duïng, böôùc soùng caøng daøi thì boä phaûn xaï caøng roäng. Vì vaäy ñeå coù moät boä phaûn xaï coù kích thöôùc thích hôïp, ñeå nhaän ñöôïc moät chuøm tia heïp phaûi söû duïng soùng coù böôùc soùng raát ngaén. Vôùi böôùc soùng 3cm boä phaûn xaï roäng 5 fuùt thì seõ cho moät chuøm tia roäng khoaûng 1.5 ñoä vôùi boä phaûn xaï roäng 10 fuùt seõ cho chuøm tia roäng 0.75 ñoä. Ñoä chính xaùc cuûa vieäc do höôùng chæ caàn thieát treân maët phaúng ngang töùc laø phöông vò. Chuùng ta deã nhaän thaáy raèng, ôû baát kyø phöông vò naøo chuøm tia caøng roäng thì cöôøng ñoä cuûa noù caøng yeáu. Boä phaûn xaï phaùt naêng löôïng ñi theo moät chuøm tia heïp vôùi goùc ñoä nhaát ñònh, naêng löôïng aáy ñöôïc phaùt töø tieâu ñieåm maët phaûn xaï thì boä phaûn xaï cuõng taäp trung taát caû naêng löôïng töø nguoàn beân ngoaøi ñi ñeán noù roài phaûn xaï veà cuøng moät tieâu ñieåm aáy theo cuøng goùc ñoä nhö luùc noù phaùt ñi. Ñieàu ñoù noùi leân raèng anten coù tính ñònh höôùng cho caû thu vaø phaùt. Noù khoâng nhöõng coù lôïi cho ñoä chính xaùc cuûa vieäc do höôùng maø coøn laøm taêng cöôøng ñoä cuûa soùng thu ñöôïc. Söï suy giaûm cöôøng ñoä tín hieäu theo khoaûng caùch: cöôøng ñoä cuûa tín hieäu thu ñöôïc ôû moät ñieåm seõ bieán ñoåi khi thay ñoåi khoaûng caùch cuûa ñieåm ñoù ñeán maùy phaùt nhö sau: + Cöôøng ñoä tröôøng( ño baèng vol/ ) tæ leä nghòch vôùi khoaûng caùch. + Coâng suaát( ño baèng oat/ ) tæ leä nghòch vôùi bình phöông khoaûng caùch. ï V. Coâng suaát truyeàn soùng lyù töôûng. Giaû söû nguoàn böùc xaï laø ñaúng höôùng vaø ñöôïc ñaët trong moät khoâng gian töï do. Nghóa laø trong moät moâi tröôøng ñoàng nhaát, ñoàng höôùng khoâng haáp thuï vaø coù heä soá ñieän thaåm töông ñoái baèng moät. Ta tính maät ñoä thoâng löôïng naêng löôïng cuûa tröôøng böùc xaï ôû moät khoaûng caùch keå töø nguoàn vaø giaû thuyeát laø naêng löôïng böùc xaï phaân boá ñoàng ñeàu treân maët caàu baùn kính r. Bieåu thò coâng suaát böùc xaï baèng W. Ñôn vò chieàu daøi laø m , ta coù bieåu thöùc thoâng löôïng naêng löôïng qua moät ñôn vò ñieän tích cuûa maët caàu baùn kính r trong moät ñôn vò thôøi gian laø: S = (1.12) Giaù trò cuûa bieåu thöùc (1.12) cuõng chính baèng giaù trò trung bình cuûa vector Poynting ôû treân maët caàu aáy: S = En Hn (1.13) Eh (V/m); Hn (A/m) goïi laø trò hieäu duïng cuûa vectô cöôøng ñoä ñieän tröôøng vaø töø tröôøng . Trong ñôn vò ño löôøng hôïp phaùp H = E/120 ( A/m ) khi ñoù (1.13) ñöôïc vieát laïi S = (W/) Eh = (V/m) Trong thöïc teá ngöôøi ta duøng nhöõng heä thoáng böùc xaï coù tính phöông höôùng. Möùc ñoä ñònh höôùng ñöôïc ñaùnh giaù bôûi heä soá phöông trình D, heä soá D laø moät heä soá ñaëc tröng cho maät ñoä taäp trung naêng löôïng böùc xaï cuûa anten theo moät höôùng naøo ñoù. Coù theå hieåu moät caùch ñôn giaûn nhö sau: moät anten coù höôùng coâng suaát böùc xaï P vaø coù heä soá tính phöông höôùng ôû moät höôùng naøo ñoù laø D seõ taïo ra ñieåm thu ôû höôùng ñoù moät cöôøng ñoä tröôøng coù trò seõ gioáng nhö moät anten veà höôùng coù coâng suaát PD taïo ra. Nhö vaäy vieäc söû duïng anten coù höôùng seõ töông ñöông vôùi vieäc taêng coâng suaát böùc xaï leân so vôùi anten voâ höôùng khi ñoù: Eh = Trò soá bieân ñoä cuûa cöôøng ñoä tröôøng Em = (V/m) Trò soá töùc thôøi cuûa cöôøng ñoä tröôøng baèng : E = cos ( t- cos( wt-Kr ) w : taàn soá goùc cuûa soùng K= laø heä soá soùng : böôùc soùng khoâng gian töï do. Tröôøng hôïp nguoàn böùc xaï khoâng phaûi ñaët trong khoâng gian töï do maø ñaët treân maët ñaát daãn ñieän lyù töôûng, khi aáy naêng löôïng seõ phaân boá theo moät nöõa hình caàu, trò soá D seõ taêng gaáp ñoâi vaø cöôøng ñoä tröôøng seõ taêng leân laàn. VI. Phaân loaïi soùng theo voâ tuyeán ñieän theo baêng soùng vaø theo phöông thöùc lan truyeàn . Caùc soùng voâ tuyeán ñieän chia thaønh 5 baêng soùng. 1. Soùng cöïc daøi: soùng coù böôùc soùng lôùn hôn 10.000 m (taàn soá thaáp hôùn 30 Khz ). 2. Soùng daøi: laø soùng coù böôùc soùng töø 10.000 m ñeán 1.000 m. 3. Soùng trung: laø soùng coù böôùc soùng töø 1.000 m ñeán 100m ( taàn soá 300Khz ñeán 3 Mhz ). 4. Soùng cöïc ngaén : laø soùng coù böôùc soùng 10m ñeán 1mm (taàn soá 30 Mhz ñeán 300.000 Mhz ). Nhöõng phöông thöùc lan truyeàn cuûa soùng voâ tuyeán ñieän a. Nhöõng soùng voâ tuyeán ñieän lan truyeàn ôû maët ñaát seõ lan truyeàn theo ñöôøng thaúng vôùi vaän toác khoâng ñoåi. Do söï coù maët cuûa maët ñaát laø daãn ñieän, moät maët gaây phaûn xaï soùng, laøm bieán daïng caáu taïo cuûa soùng vaø gaây ra haáp thuï soùng trong ñaát, maët khaùc bò cuoán ñi theo ñoä cong maët ñaát do hieän töôïng nhieãu xaï. Nhöõng soùng naøy goïi laø soùng ñaát. Vaäy söï lan truyeàn soùng ñaát coù theå bao goàm taát caû caùc baêng soùng ñaõ neâu ôû treân. b. Taàng ñoái löu laø moät lôùp khí quyeån naèm tröïc tieáp saùt maët ñaát leân ñeán ñoä cao khoaûng 10 – 15 km. Ñoù laø moät moâi tröôøng khoâng ñoàng nhaát. c. Nhöõng soùng voâ tuyeán ñieän ñöôïc truyeàn ñi do söï khueách taùn trong taàng ñoái löu goïi laø soùng taàng ñoái löu. Nhöõng soùng vôùi böôùc soùng ngaén hôn 10 m môùi coù theå truyeàn ñi theo daïng naøy. Taàng ñieän ly laø moät mieàn cuûa khí quyeån cao naèm töø ñoä cao 60 km ñeán 500 km treân maët ñaát. Taàng ñieän ly laø moâi tröôøng baùn daãn ñieän vaø soùng coù theå phaûn xaï, töø ñoù ôû nhöõng soùng daøi hôn 10 m. ÔÛ taàng ñieän ly laø moâi tröôøng khoâng ñoàng nhaát neân noù coù khaû naêng khueách taùn soùng truyeàn ñeán nhöõng soùng ngaén hôn 10m. Nhö vaäy, nhöõng soùng voâ tuyeán ñieän ñöôïc truyeàn ñi do söï phaûn xaï (moät laàn hoaëc nhieàu laàn ), hoaëc do khueách taùn töø taàng ñieän ly goïi laø soùng ñieän ly. VII . Truyeàn soùng cuûa nhöõng daûi soùng khaùc nhau. 1. Ñaëc ñieåm lan truyeàn cuûa soùng daøi vaø soùng cöïc daøi. Töø vieäc truyeàn soùng ôû treân maët ñaát taàng ñoái löu, taàng ñieän ly ôû phaàn tröôùc ta seõ ruùt ra keát luaän cho vieäc truyeàn soùng cuûa töøng daûi trong phöông thöùc naøo cho thích hôïp. Ñoái vôùi soùng daøi vaø soùng cöïc daøi, maët ñaát coù tính daãn ñieän toát. Do ñoù khi truyeàn soùng theo phöông thöùc soùng ñaát noù seõ bò maët ñaát haáp thuï ít hôn ñoái vôùi soùng trung vaø soùng ngaén. Maët khaùc, do böôùc soùng cuûa daûi soùng naøy khaù lôùn coù theå so saùnh vôùi ñoä cong maët ñaát neân soùng maët ñaát coù theå lan truyeàn theo phuông thöùc nhieãu xaï. Uoán cong theo maët ñaát vaø ñaït cöï ly khaù lôùn. Do nhöõng lyù do treân soùng daøi vaø soùng cöïc daøi coù theå truyeàn lan theo phöông thöùc soùng ñaát ñeå ñaït ñeán nhöõng cöï ly khoaûng 3000 km. Vôùi nhöõng cöï ly lôùn hôn 3000 km phaûi thöïc hieän söï truyeàn soùng baèng taàng ñieän ly vì böôùc soùng lôùn noù bò taàng ñieän ly haáp thuï maïnh neân ngöôøi ta ít söû duïng. Khi lan truyeàn soùng daøi vaø cöïc daøi, ngöôøi ta quan saùt coøn thaáy hieän töôïng ñoái cöïc. Bieát raèng, caøng ñi xa ñaøi phaùt thì cöôøng ñoä tröôøng caøng giaûm nhoû. Nhöng neáu taêng cöï ly leân nöõa thì seõ ñeán moät mieàn maø ôû ñoù cöôøng ñoä tröôøng laïi taêng leân. Mieàn naøy naèm ñoái dieän vôùi ñaøi phaùt qua taâm traùi ñaát vaø goïi laø mieàn ñoái cöïc. Soùng daøi vaø soùng cöïc daøi khoâng bò hieän töôïng fading so vôùi caùc soùng khaùc noù truyeàn ñi khoâng ñöôïc xa nhöng coù öu ñieåm laø oån ñònh. ÔÛ caùc nöôùc oân ñôùi ngöôøi ta söû duïng caùc loaïi soùng naøy duøng cho ñaøi phaùt thanh ñòa phöông vaø thoâng tin cöï ly gaàn khoâng quaù 1000 km. ÔÛ caùc nöôùc nhieät ñôùi nhö Vieät Nam soùng naøy bò aûnh höôûng nhieàu cuûa ñieän trôøi (saàm seùt, gioâng baûo, söï phoùng ñieän cuûa khí quyeån ) neân khoâng ñöôïc söû duïng 2. Ñaëc ñieåm truyeàn cuûa soùng trung : Soùng trung ñöôïc öùng duïng chuû yeáu trong truyeàn thanh, noù theå lan truyeàn baèng soùng ñaát nhö soùng ñieän ly. Cöï ly truyeàn lan cuûa soùng trung baèng phöông thöùc soùng ñaát khoâng vöôït quaù 500km ñeán 700 km , vôùi cöï ly lôùn hôn phaûi truyeàn lan baèng taàng ñieän ly . Söï bieán ñoåi ñieàu kieän truyeàn soùng veà ban ñeâm vaø ban ngaøy. - Ban ñeâm soùng trung truyeàn lan baèng caùch phaûn xaï treân lôùp E (lôùp E maät ñoä ñieän töû töông ñoái lôùn ) neân veà ban ñeâm coù theå thöïc hieän baèng caû soùng ñaát laãn soùng trôøi. - Ban ngaøy do söï xuaát hieän cuûa lôùp D (coù maät ñoä ñieän tích nhoû )neân soùng naøy seõ cho truyeàn qua vaø chòu söï haáp thuï raát maïnh. Ban ngaøy chæ coù hieäu quaû ñoái vôùi soùng ñaát. Söï nhieãu loaïn cuûa ñieän ly khoâng coù aûnh höôûng ñeán soùng trung vì soùng phaûn xaï ôû lôùp E laø lôùp raát ít bò phaù hoaïi trong thôøi gian baûo ñieän ly. v Hieän töôïng fading cuûa soùng trung : ÔÛ cöï ly ngaén hieän töôïng fading laø hieän töôïng giao thoa goïi laø soùng ñaát vaø soùng trôøi. ÔÛ cöï ly xa hieän töôïng fading laø do giao thoa giöõa soùng trôøi vaø soùng trôøi taïi ñieåm thu. Do maët taàng ñieän ly thay ñoåi theo chieàu cao, phaûn xaï cuûa soùng cuõng bieán ñoåi daån ñeán söï thay ñoåi quaõng ñöôøng ñi cuûa soùng. 3. Ñaëc ñieåm truyeàn lan cuûa soùng ngaén : Soùng ngaén coù theå truyeàn lan baèng soùng ñaát vaø soùng ñieän ly. Khi taàn soá taêng söï haáp thuï cuûa maët ñaát ñoái vôùi soùng maët ñaát seõ taêng. Vì vaäy, ñoái vôùi soùng ngaén neáu duøng ñaøi phaùt coù coâng suaát trung bình chæ coù theå truyeàn lan ñöôïc baèng soùng ñaát trong cöï ly khoâng vöôït quaù vaøi chuïc km. Ñoái vôùi cöï ly lôùn phaûi truyeàn soùng baèng soùng ñieän ly. Khi aáy coù theå duøng maùy phaùt coù coâng suaát trung bình cuõng coù theå thoâng tin ñöôïc vaø cöï ly raát xa tôùi haøng nghìn km. CHÖÔNG II : SÔ LÖÔÏC VEÀ ANTEN VAØ THOÂNG TIN VEÄ TINH. ---oOo--- A. Sô löôïc veà Anten. Trong moät heä thoáng voâ tuyeán, moät soùng ñieän töø lan truyeàn töø maùy phaùt ñeán maùy thu qua khoâng gian. Vieäc truyeàn naêng löôïng ñieän töø trong khoâng gian coù theå ñöôïc thöïc hieän theo hai caùch: - Duøng caùc heä truyeàn daãn nghóa laø caùc heä daãn soùng ñieän töø nhö ñöôøng daây song haønh, ñöôøng truyeàn ñoàng truïc, oáng daãn soùng kim loaïi hoaëc ñieän moâi... Soùng ñieän töø truyeàn lan trong caùc heä thoáng naøy thuoäc loaïi soùng ñieän töø raøng buoäc. - Böùc xaï soùng ra khoâng gian. Soùng seõ ñöôïc truyeàn ñi döôùi daïng soùng ñieän töø töï do. Do ñoù thieát bò duøng ñeå böùc xaï soùng ñieän töø hoaëc thu nhaän soùng töø khoâng gian beân ngoaøi ñöôïc goïi laø Anten. Anten laø moät thieát bò böùc xaï vaø thu naêng löôïng. Chuùng ta ñaõ thaáy anten laø boä phaän quan troïng khoâng theå thieáu ñöôïc cuûa baát kyø heä thoáng voâ tuyeán ñieän naøo, bôûi vì ñaõ laø heä thoáng voâ tuyeán nghóa laø heä thoáng trong ñoù coù söû duïng soùng ñieän töø thì khoâng theå khoâng duøng ñeán thieát bò ñeå böùc xaï hoaëc thu soùng ñieän töø. Anten quyeát ñònh raát nhieàu caùc tính chaát khaùc nhau cuûa tuyeán thoâng tin lieân laïc. Anten coù nhieàu daïng vaø nhieàu caáu truùc khaùc nhau coù loaïi raát ñôn giaûn nhöng coù loaïi raát phöùc taïp. Ta coù hai loaïi anten laø anten voâ höôùng vaø anten coù höôùng. a. Anten voâ höôùng: laø anten coù böùc xaï coâng suaát moät caùch ñoàng nhaát trong moät goùc khoái 4p. b. Anten coù höôùng: laø anten maø noù taäp trung coâng suaát theo moät höôùng nhaát ñònh vì vaäy noù phuï thuoäc vaøo heä soá höôùng tính D( q,f ) vaø ñoä lôïiG( q,f ). D( q,f) moâ taû kieåu böùc xaï, G( q,f ) cho ta bieát söï toån hao( nhieät hay coâng suaát böùc xaï vaøo caùc buùp phuï ) Tuy nhieân phaàn töû phaùt xaï chính vaø thu chính chính laø phaàn töû ñoái xöùng vaø khoâng ñoái xöùng. Thoâng thöôøng giöûa anten phaùt vaø anten thu khoâng noái tröïc tieáp vôùi nhau maø ñöôïc gheùp vôùi nhau qua ñöôøng truyeàn naêng löôïng ñieän töø, goïi laø fiñe. Anten phaùt coù nhieäm vuï bieán ñoåi soùng ñieän töø raøng buoäc trong fiñe thaønh soùng ñieän töø do böùc xaï ra khoâng gian. Anten thu thì coù nhieäm vuï ngöôïc vôùi anten phaùt laø tieáp nhaän soùng ñieän töø töï do töø khoâng gian beân ngoaøi vaø bieán ñoåi chuùng thaønh soùng ñieän töø raøng buoäc. Soùng naøy ñöôïc truyeàn theo caùc fiñe. Yeâu caàu cuûa thieát bò anten – fiñe laø phaûi thöïc hieän vieäc truyeàn vaø bieán ñoåi naêng löôïng vôùi hieäu suaát cao nhaát vaø khoâng gaây meùo daïng tín hieäu. - Chaán töû ñoái xöùng laø moät trong nhöõng nguoàn böùc xaï ñöôïc söû duïng khaù phoå bieán trong kyõ thuaät anten. Noù goàm hai daây daøi baèng nhau(hình truï, choùp, elipsoâit) giöõa daây fiñe nhö hình (2.1). Thöôøng duøng nhaát laø chaán töû ñoái xöùng coù chieàu daøi baèng nöûa böôùc soùng vaø ñöôïc goïi laø chaán töû nöõa böôùc soùng. - Chaán töû khoâng ñoái xöùng coù moät ñaàu daây noái vaø moät ñaàu cuûa maùy phaùt(hay maùy thu )coøn ñaàu coøn laïi cuûa maùy phaùt (hay maùy thu ) thì ñöôïc noái ñaát hình (2.2). Hình 2-1.Chaán töû ñoái xöùng. Hình 2-2.chaán töû khoâng ñoái xöùng. Tuøy theo öùng duïng cuûa anten trong caùc heä thoáng thoâng tin voâ tuyeán, voâ tuyeán truyeàn thanh, truyeàn hình, voâ tuyeán ñaïo haøng, voâ tuyeán thieân vaên, voâ tuyeán ñieàu khieån töø xa , rada... maø ngöôøi ta duøng caùc keát caáu töông töï cuûa anten. - Ñoái vôùi caùc ñaøi phaùt thanh vaø voâ tuyeán truyeàn hình thì anten caàn böùc xaï ñoàng ñeàu trong maët phaúng ngang (maët ñaát ), ñeå cho caùc maùy thu ñaëc ôû caùc höôùng baát kyø ñeàu coù theå thu ñöôïc tín hieäu cuûa ñaøi phaùt. Song anten caàn böùc xaï ñònh höôùng trong maët phaúng ñöùng, vôùi höôùng cöïc ñaïi song song maët ñaát ñeå caùc ñaøi thu treân maët ñaát coù theå nhaän ñöôïc tín hieäu lôùn nhaát vaø ñeå giaûm nhoû naêng löôïng böùc xaï theo caùc höôùng khoâng caàn thieát. - Trong thoâng tin maët ñaát hay vuõ truï thoâng tin chuyeån tieáp, rada, voâ tuyeán ñieàu khieån töø xa...thì yeâu caàu anten böùc xaï vôùi höôùng tính cao, nghóa laø soùng böùc xaï chæ taäp trung vaøo moät goùc heïp trong khoâng gian. Nhö vaäy nhieäm vuï cuûa anten khoâng phaûi chæ ñôn giaûn laø bieán ñoåi naêng löôïng ñieän töø cao taàn thaønh soùng ñieän töø töï do maø phaûi böùc xaï soùng aáy theo nhöõng höôùng nhaát ñònh, vôùi caùc yeâu caàu kyõ thuaät cho tröôùc. I. Nguoàn böùc xaï nguyeân toá cuûa anten. Khi khaûo saùt cuûa anten phöùc taïp, ta phaûi khaûo saùt caùc nguoàn böùc xaï nguyeân toá ñeå laøm cô sôû. Nguoàn böùc xaï nguyeân toá goàm coù: löôõng cöïc ñieän vaø löôõng cöïc töø. 1.Löôõng cöïc ñieän. Löôõng cöïc ñieän laø moät ñoaïn daây daãn maõnh vaø chieàu daøi l raát nhoû so vôùi böôùc soùng (l<< l ). Treân löôõng cöïc ñieän doøng ñieän xoay chieàu taïi moïi nôi ñeàu cuøng bieân ñoä vaø pha. ÔÛ khoaûng caùch xa r>>l cöôøng ñoä ñieän tröôøng xaùc ñònh baèng bieåu thöùc : E( (2.1) Vôùi K=böôùc soùng Ta thaáy cöôøng ñoä tröôøng phuï thuoäc vaøo toaï ñoä khaûo saùt, doøng ñieän treân löôõng cöïc vaø böôùc soùng. II. Löôõng cöïc töø. Voøng daây coù dieän tích s <<. Treân ñoù coù moät doøng xoay chieàu Iv taïo neân moät tröôøng ñieän töø xung quanh noù. Ta xem voøng daây naøy laø moät löôõng cöïc töø vôùi doøng töø Im. Cöôøng ñoä ñieän tröôøng ôû khu xa cuûa voøng daây vaø löôõng cöïc naøy hoaøn toaøn gioáng nhau. Coù khaùi nieäm nhö vaäy laøm cho baøi toaùn bôùt phaàn phöùc taïp. Theo nguyeân lyù ñoåi taàn, thöôøng böùc xaï cuûa löôõng cöïc laø : Em( (2.2) Cöôøng ñoä tröôøng cuûa löôõng cöïc töø phuï thuoäc vaøo doøng töø, kích thöôùc cuûa noù trong toïa ñoä vaø böôùc soùng. Tröôøng böùc xaï cuûa moät heä thoáng anten ñöôïc tính baèng caùch coäng caùc tröôøng böùc xaï cuûa caùc nguyeân toá rieâng reõ cuûa heä thoáng anten. Khi coäng ngoaøi bieân ñoä phaûi chuù yù goùc pha. II. Caùc thoâng soá cuûa anten phaùt. 1. Ñieän trôû böùc xaï cuûa anten Rbx (W ). Rbx laø 1 tham soá bieåu thò quan heä giöõa coâng suaát böùc xaï (W) vôùi doøng ñieän (A) chaïy qua moät ñieåm naøo ñoù cuûa anten. Rbx= (2.3) Ngöôøi ta thöôøng xaùc ñònh Rbx ôû ñoaïn anten maø doøng ñieän coù bieân ñoä cöïc ñaïi hoaëc ôû caùc ñaàu vaøo. Rbx phuï thuoäc vaøo kích thöôùc cuûa anten so vôùi böôùc soùng, hình daïng anten vaø caùc yeáu toá khaùc. Ñieän trôû böùc xaï laø moät haøm theo (l;l )ñoái vôùi chaán töû ñoái xöùng, noù chæ phuï thuoäc vaøo ñoä daøi chaán töû chöù khoâng phuï thuoäc ñöôøng kính cuûa chaán töû. Baûng (1). Ñieän trôû böùc xaï cuûa chaán töû ñoái xöùng coù ñoäi daøi khaùc nhau: L/l RSb l/l RSb l/l RSb 0.250 0.300 0.350 0.400 0.450 0.500 0.550 0.600 6.4 13 23 36 54 73.1 96 120 0.650 0.700 0.750 0.800 0.850 0.900 0.950 1.00 144 168 187 200 209 212 210 199 1.050 1.100 1.150 1.200 1.250 1.300 1.350 1.400 185 166 145 121 105 93 87 85 2. Toång trôû cuûa anten :Ra Toång trôû cuûa anten goàm ñieän trôû böùc xaï (Rbx ) vaø ñieän trôû toån thao (Rth). Rth bieåu thò naêng löôïng toån hao vaøo vieäc nung noùng daây daãn vaø vaät caùch ñieän. Ra =Rbx +Rth (2.4) Neáu tính toång trôû ñoái voái doøng ñieän ôû caùc ñaàu caém anten thì goïi laø ñieän trôû vaøo cuûa anten (Ra vaøo). Rth phuï thuoäc vaøo keát caáu anten vaø daûi soùng laøm vieäc. Khi böôùc soùng giaûm thì Rth giaûm. ÔÛ caùc daûi soùng ngaén thöôøng coù theå boû qua Rth. 3.Hieäu suaát cuûa anten. Hieäu suaát cuûa anten laø quan heä giöõa coâng suaát böùc xaï (Pbx)vôùi toaøn boä coâng suaát ñöa vaøo anten. Toaøn boä coâng suaát ñöa vaøo anten ñöôïc baèng coâng coäng vôùi coâng suaát toån hao (Pth ). (2.5) Hieäu suaát cuûa anten cuõng laø moät trong caùc thoâng soá quan troïng ñaëc tröng cho möùc ñoä toån hao coâng suaát cuûa anten. 4. Ñoà thò phöông höôùng cuûa anten. Bieåu thò söï phuï thuoäc bieân ñoä theo phöông höôùng baèng phöông phaùp toaùn hoïc hoaëc ñoà thò. Khi bieåu thò ñaëc tính phuông höôùng baèng ñoà thò ngöôøi ta duøng caùc ñöôøng cong phaúng veõ ñaëc tính phöông höôùng theo hai maët phaúng chính, maët phaúng ngang vaø maët phaúng ñöùng (ñoái vôùi maët ñaát ). Buùp cuûa ñaëc tính phöông höôùng öùng vôùi höôùng phaùt cöïc ñaïi goïi laø buùp chính coøn caùc buùp khaùc goïi laø buùp phuï. Ví duï : buùp höôùng cuûa anten ñöùng noái ñaát. Hình 2-3.Buùp höôùng cuûa anten noái ñaát. 5. Heä soá taùc duïng phöông höôùng D. Ñoù laø tyû soá cuûa bình phöông cöôøng ñoä tröôøng ôû höôùng khaûo saùt treân cöôøng ñoä ñieän tröôøng trung bình hay noùi caùch khaùc ñoù laø tæ soá cuûa maät ñoä coâng suaát böùc xaï bôûi anten ôû ñieåm naøo ñoù naèm treân höôùng aáy, treân maät ñoä coâng suaát böùc xaï bôûi anten chuaån cuõng taïi höôùng vaø khoaûng caùch treân. D= (2.6) Ñieän tröôøng trung bình suy ra töø coâng suaát böùc xaï: (2.7) Stb :maät ñoä coâng suaát böùc xaï trung bình . Stb= (2.8) Suy ra: Etb= (2.9) Vaäy: D= (2.10) Chuù yù : khi duøng anten coù tính phöông höôùng thì ñieàu quan troïng laø phaûi höôùng thaät ñuùng höôùng böùc xaï cöïc ñaïi veà phía maø ta ñònh thoâng tin. 6. Heä soá taêng tích cuûa anten (G). Heä soá taêng tích cuûa anten laø moät thoâng soá bieåu thò cho ñaëc tính böùc xaï cuûa anten so vôùi heä soá ñònh höôùng vì noù khoâng chæ bieåu thò ñôn thuaàn ñaëc tính ñònh höôùng cuûa anten maø coøn bieåu thò söï toån hao treân anten. Heä soá taêng tích laø tích soá cuûa heä soá taùc duïng phöông höôùng vôùi hieäu suaát anten. G laø moät tham soá ñaày ñuû hôn nhaát vì noù khoâng nhöõng keå ñeán taùc duïng phöông höôùng maø coøn keå ñeán caû coâng suaát tieâu hao voâ ích trong anten. 7. Ñaëc tính taàn soá vôùi daûi thoâng taàn cuûa anten. Anten cuõng laø moät heä thoáng dao ñoäng coù tính choïn loïc. Anten phaûi baûo ñaûm ñöôïc hieäu suaát böùc xaï cuõng nhö ñaëc tính phöông höôùng trong baûng taàn soá laøm vieäc. Ngöôøi ta chia ra : a. Anten daûi roäng:laø anten duøng ñeå laøm vieäc ôû moät taàn soá soùng mang nhöng baûo ñaûm böùc xaï khoâng meùo nhöng tín hieäu coù daûi taàn soá raát roäng. b. Anten baêng soùng: laø anten laøm vieäc ôû moät vaøi taàn soá soùng mang. 8. Heä soá khueách ñaïi e cuûa anten. Heä soá khueách ñaïi e laø tích soá cuûa heä soá tính phöông höôùng D vôùi hieäu suaát h: (2.11) e: bieåu thò maät ñoä coâng suaát böùc xaï ôû moät ñieåm quan saùt naùo ñoù lôùn hôn bao nhieâu laàn so vôùi tröôøng hôïp coâng suaát vaøo Pv cuûa anten ñöôïc phaân boá ñeàu trong khoâng gian. 9. Ñoä daøi hieäu duïng. Ñoä daøi hieäu du._.ïng laø chieàu daøi cuûa moät caïnh hình chöõ nhaät, coù dieän tích baèng tích cuûa bieân ñoä doøng ñieän taïi ñieåm caáp ñieän vaø ñoä daøi aáy. Töø ñaây ta coù theå noùi: ñoä daøi hieäu duïng cuûa anten laø ñoä daøi cuûa moät anten daây giaû ñònh coù doøng ñieän phaân boá ñoàng ñeàu vôùi bieân ñoä baèng bieân ñoä doøng ñieän taïi ñieåm caáp ñieän cuûa anten khaûo saùt. Ñoä daøi hieäu duïng cuûa anten coù giaù trò khaùc ñoä daøi hình hoïc, vaø phuï thuoäc vaøo böôùc soùng. Ñoái vôùi daây daãn coù ñoä daøi l= thì ñoä daøi hieäu duïng coù giaù trò nghóa laø chæ baèng 0.637l. Tröôøng hôïp daây daãn coù ñoä daøi raát nhoû so vôùi böôùc soùng thì ñoä daøi hieäu duïng tieán ñeán ñoä daøi hình hoïc cuûa anten. Anten coù keát caáu hình hoïc khaùc nhau nhöng neáu coù cuøng chieàu cao hieäu duïng nhö nhau thì möùc ñoä thu nhö nhau. B. Giôùi thieäu thoâng tin veä tinh. I. Giôùi thieäu chung. Chuùng ta ñang soáng trong thôøi kyø quaù ñoä tôùi moät xaõ hoäi ñònh höôùng thoâng tin tieân tieán nhôø coù caùc coâng ngheä môùi trong nhieàu lónh vöïc khaùc nhau. Caùc loaïi thoâng tin truyeàn treân soùng voâ tuyeán, ñoù laø vieãn thoâng voâ tuyeán, ñaõ ñi vaøo ñôøi soáng haèng ngaøy cuûa chuùng ta vaø chuùng ta coù theå caûm nhaän cuoäc soáng hieän taïi cuûa theá giôùi xung quanh chuùng ta nhôø caùc phöông tieän truyeàn hình vaø ñieän thoaïi quoác teá. Veà ñaïi theå caùc thoâng tin coù theå ñöôïc phaân ra caùc loaïi nhö thoâng tin duøng caùp ñoàng truïc hoaëc caùp sôïi quang vaø thoâng tin voâ tuyeán söû duïng soùng voâ tuyeán ñieän noái lieàn nhieàu nôi treân theá giôùi vöôït qua thôøi gian vaø khoâng gian. Hieän nay, caùc heä thoáng caùp bieån dung löôïng lôùn söû duïng caùc caùp sôï quang ñaõ ñöôïc ñöa vaøo söû duïng cho thoâng tin quoác teá. Ñoái vôùi thoâng tin voâ tuyeán quoác teá, thoâng tin veä tinh ñaõ cung caáp caùc ñöôøng thoâng tin dung löôïng lôùn thay theá cho thoâng tin soùng ngaén tröôùc ñaây ñöôïc söû duïng thöôøng xuyeân hôn. Ñeå ñaït ñöôïc thoâng tin veä tinh hieäu quaû hôn, caàn phaûi hieåu roõ heä thoáng truyeàn daãn, caùc coâng ngheä vaø caáu hình heä thoáng traïm maët ñaát. 1. Nguyeân lyù thoâng tin veä tinh. Moät veä tinh, coù khaû naêng thu, phaùt soùng voâ tuyeán ñieän sau khi ñöôïc phoùng vaøo vuõ truï duøng cho thoâng tin veä tinh; khi ñoù veä tinh seõ khueách ñaïi soùng voâ tuyeán ñieän nhaän ñöôïc töø caùc traïm maët ñaát vaø phaùt laïi soùng voâ tuyeán ñeán caùc traïm maët ñaát khaùc. Loaïi veä tinh nhaân taïo söû duïng cho thoâng tin veä tinh nhö theá ñöôïc goïi laø veä tinh thoâng tin. Do veä tinh chuyeån ñoäng khaùc nhau khi quan saùt töø maët ñaát, phuï thuoäc vaøo quyõ ñaïo bay cuûa veä tinh, veä tinh coù theå ñöôïc phaân ra veä tinh quyõ ñaïo thaáp vaø veä tinh ñòa tónh. Veä tinh quyõ ñaïo thaáp laø veä tónh maø nhìn töø maët ñaát noù chuyeån ñoäng lieân tuïc, thôøi gian caàn thieát cho veä tinh ñeå chuyeån ñoäng xung quanh quyõ ñaïo cuûa noù khaùc vôùi chu kyø quay cuûa quaû ñaát xung quanh truïc cuûa noù.Veä tinh ñòa tónh laø veä tinh ñöôïc phoùng leân quyõ ñaïo troøn ôû ñoä cao khoaûng 36.000 km so vôùi ñöôøng xích ñaïo. Veä tinh loaïi naøy bay xung quanh quaû ñaát moät voøng maát 24 giôø. Do chu kyø bay cuûa veä tinh baèng chu kyø quay cuûa quaû ñaát xung quanh truïc cuûa noù theo höôùng ñoâng cuøng vôùi höôùng quay cuûa quaû ñaát, bôûi vaäy veä tinh döôøng nhö ñöùng yeân khi quan saùt töø maët ñaát. Do vaäy noù ñöôïc goïi laø veä tinh ñòa tónh. Bôûi vì moät veä tinh ñòa tónh coù theå baûo ñaûm thoâng oån ñònh lieân tuïc neân coù nhieàu öu ñieåm hôn veä tinh quyõ ñaïo thaáp duøng laøm veä tinh thoâng tin. Neáu ba veä tinh ñòa tónh ñöôïc ñaët ôû caùc vò trí caùch ñieàu nhau beân treân xích ñaïo thì coù theå thieát laäp thoâng tin haàu heát caùc vuøng treân quaû ñaát baèng caùch chuyeån tieáp qua moät hoaëc hai veä tinh. Caáu hình cô baûn nhaát cuûa moät heä thoáng thoâng tin töø traïm maët ñaát qua veä tinh ñeán traïm maët ñaát khaùc ñöôïc trình baøy nhö hình (2.5): Hình 2-5. Caáu hình cô baûn cuûa moät heä thoáng thoâng tin. Ñöôøng höôùng töø traïm maët ñaát phaùt ñeán veä tinh ñöôïc goïi laø ñöôøng leân vaø ñöôøng höôùng töø veä tinh ñeán traïm maët ñaát thu goïi laø ñöôøng xuoáng. Haàu heát, caùc taàn soá trong khoaûng 6 GHz vaø/hoaëc 14GHz ñöôïc duøng cho ñöôøng leân vaø caùc taàn soá ôû khoaûng 4GHz hoaëc 11GHz ñöôïc söû duïng cho ñöôøng xuoáng. Quyõ ñaïo cuûa veä tinh nhaân taïo coù ba thoâng soá quan troïng: khoaûng caùch töø quyõ ñaïo veä tinh ñeán maët ñaát, hình daïng vaø goùc nghieâng so vôùi maët bình ñoä. Moät thoâng soá chung laø maët phaúng chuyeån ñoäng cuûa veä tinh phaûi ñi qua taâm quaû ñaát. Thôøi gian veä tinh ñi heát moät ñöôøng quyõ ñaïo tæ leä thuaän vôùi caên baäc ba cuûa phaân nöûa truïc quyõ ñaïo. Coù ba daïng quyõ ñaïo cô baûn ñöôïc duøng cho veä tinh: quyõ ñaïo eâllip, quyõ ñaïo ñoàng boä con, quyõ ñaïo ñòa tónh. Ñoái vôùi quyõ ñaïo eâlip vaø quyõ ñaïo ñoàng boä con, thôøi gian ñi cuûa veä tinh heát moät quyõ ñaïo khaùc vôùi thôøi gian quay quanh truïc cuûa veä tinh, nghóa laø veä tinh chuyeån ñoäng nhanh hôn khi caøng gaàn maët ñaát. Caùc veä tinh vieãn thoâng ñaàu tieân ñöôïc ñaët treân caùc quyõ ñaïo thaáp, töø 200 ñeán 500km. Chuùng quay voøng quanh traùi ñaát trong khoaûng hai tieáng ñoàng hoà. Caùc veä tinh chuïp aûnh, hay quan saùt maët ñaát, cuõng nhö caùc taøu con thoi vaø phoøng thí nghieäm vuõ truï, luoân luoân ñöôïc ñaët treân quyõ ñaïo thaáp. Caùc loaïi veä tinh naøy ñöôïc goïi laø veä tinh tònh tieán. Noù ñoøi hoûi anten thu luoân luoân phaûi di chuyeån theo chuùng, trong thôøi gian noù xuaát hieän. Thôøi gian naøy baèng khoaûng moät nöûa thôøi gian toàn taïi cuûa noù. Nhôø vaøo söï phaùt trieån cuûa teân löûa phoùng vaø caùc veä tinh neân coù theå ñaït ñeán quyõ ñaïo maø thôøi gian di chuyeån cuûa veä tinh chung quanh traùi ñaát trong 24 giôø, quyõ ñaïo naøy goïi laø quyõ ñaïo ñòa tónh vaø veä tinh naèm treân noù goïi laø veä tinh ñòa tónh. Caùc ñònh luaät cô hoïc trong khoâng gian, hay ñònh luaät Kepler ñaët ra ba ñieàu kieän: * Quyõ ñaïo phaûi naèm ôû möùc xích ñaïo ñeå veä tinh di chuyeån khoâng leäch höôùng. * Quyõ ñaïo phaûi troøn ñeå toác ñoä veä tinh khoâng thay ñoåi. * Baùn kính quyõ ñaïo phaûi ñaït 42.200km hay 35.800km caùch maët ñaát, do baùn kính traùi ñaát laø 6.366km. Vôùi ñieàu kieän nhö vaäy thì chu kyø quay voøng cuûa veä tinh coù thôøi gian baèng vôùi traùi ñaát töùc laø 23 giôø 56 phuùt. Löïc huùt cuûa traùi ñaát vôùi löïc li taâm cuûa veä tinh seõ baèng nhau. Baùn kính cuûa quyõ ñaïo, khoâng leä thuoäc vaøo khoái löôïng cuûa veä tinh, maø leä thuoäc vaøo toác ñoä goùc cuûa toác ñoä goùc cuûa voøng quay. Veä tinh ñòa tónh chuyeån ñoäng vôùi quyõ ñaïo truøng vôùi chieàu quay cuûa traùi ñaát seõ coù toác ñoä goùc gioáng nhö toác ñoä goùc cuûa traùi ñaát. Vaän toác cuûa veä tinh trong quyõ ñaïo ñòa tónh laø 3075m/s. Vì lyù do naøy maø khoâng coù söï chuyeån ñoäng töông ñoái giöõa veä tinh ñòa tónh vaø traùi ñaát. Quyõ ñaïo ñòa tónh ngaøy nay ñöôïc söû duïng phoå bieán cho vieäc thöïc hieän truyeàn hình töø veä tinh. a.Tæ soá soùng mang treân nhieãu C/N (Carrier/Noise). Ñoù laø tæ soá giöõa coâng suaát cuûa tín hieäu nhaän ñöôïc vôùi coâng suaát N cuûa tieáng oàn: C/N = E+G-A-10logT-10logB-logK (2.12) Trong ñoù: E = PIRE (dBW): coâng suaát ñaúng höôùng böùc xaï töông ñöông PIRE ñöôïc tính theo coâng suaát cuûa maùy phaùt soùng vaø ñoä lôïi cuûa anten: PIRE = 10log( (2.13) Vôùi maät ñoä coâng suaát treân dieän tích phía beân trong hình caàu laø (W/. G: ñoä lôïi anten (dB). A: söï suy giaûm chung (dB). T. nhieät ñoä tieáng oàn cuûa anten vaø ñaàu thu SHF(. B: ñoä roäng daûi taàn F cuûa maùy thu (MHz). vôùi 10logK=+226.6 dB (haèng soá Boltzmann). Tæ soá C/N = 6:quaù oàn chaát löôïng xaáu. 8:möùc giôùi haïn, moät vaøi veät nhieãu. 10: thu toát, maøu saéc ñeïp. 12: thu raát toát, chaát löôïng truyeàn hình baèng caùp Ñeå ñaûm baûo tæ soá tín hieäu treân nhieãu taïi ñieåm thu caàn ñaûm baûo caùc thoâng soá sau: - Ñoä taêng tích cuûa anten: khoaûng 48.5dB (ñoái vôùi anten thu 3m). - Nhieät ñoä nhieãu cuûa anten: khoaûng 23. - Maät ñoä coâng suaát taïi ngoõ vaøo maùy thu: khoaûng –110dBw/. b. Heä soá nhieãu nhieät G/T cuûa traïm thu. Heä soá naøy bieåu thò aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä leân ñoä lôïi cuûa veä tinh. Nhieät ñoä caøng taêng thì nhieãu caøng lôùn, thöôøng taïi giaù trò nhieät ñoä laø 0 thì khoâng bò aûnh höôûng cuûa nhieãu. Giaù trò naøy cho pheùp choïn anten thu thích hôïp tuøy theo C/N. Chuùng ta coù: G/T = C/N+E+A+logB+10logK (2.14) Tuøy theo PIRE cuûa veä tinh, chuùng ta seõ khaúng ñònh chaát löôïng hình aûnh C/N. Sau ñoù choïn giaù trò tieáng oàn cuûa ñaàu SHF theâm vaøo, söï suy giaûm chung A, ñoä roäng daûi taàn B vaø 10logK seõ cho ra giaù trò cuûa ñoä lôïi anten tính baèng dB. c. Goùc ngaång toái thieåu. Vuøng phuû soùng cuûa moät veä tinh ñöôïc giôùi haïn bôûi goùc ngaång. Ñoù laø goùc buø hình thaønh töø ñöôøng thaúng noái lieàn nôi thu ñeán veä tinh, vôùi ñöôøng thaúng ñöùng taïi nôi thu. Veà maët lyù thuyeát veä tinh ñòa tónh coù theå phuû soùng 1/3 traùi ñaát. Tuy nhieân, trong thöïc teá khoâng theå thöïc hieän ñöôïc, bôûi vì goùc ngaång cuûa anten bò haïn cheá ñeå loaïi tröù söï che khuaát cuûa ñòa hình. Goùc ngaång naøy khoâng theå nhoû hôn 20, vì vaäy vuøng thu tín hieäu treân maët ñaát giôùi haïn giöõa 60kinh tuyeán baéc-nam vaø 60vó tuyeán ñoâng- baéc. Caùc vuøng röøng nuùi, thung luõng goùc ngaång toái thieåu phaûi laø 30. Caùc veä tinh cuøng coâng taùc trong moät daûi taàn soá phaûi ñöôïc ñaët trong quyõ ñaïo ñòa tónh vôùi goùc cheânh leäch nhau 2vaø ñaûm baûo vò trí veä tinh sao cho anten phaùt luoân höôùng ñuùng veà vuøng phuû soùng treân maët ñaát.Ñieàu naøy raát quan troïng vì anten phaùt treân veä tinh coù tính ñònh höôùng cao. Neáu khoâng ñaûm baûo toát ñieàu kieän naøy thì vuøng phuû soùng cuûa anten seõ leäch sang moät soá nöôùc laân caän. Goùc ngaång (E) vaø goùc phöông vò (Az) seõ ñònh vò anten thu ñeå thu baát kyø moät quaû veä tinh naøo, caùc quaû veä tinh khaùc nhau thì hai thoâng soá treân cuûa anten phaûi ñöôïc tính toaùn ñuùng vò trí cuûa anten phaùt treân veä tinh coù kinh ñoä khaùc nhau treân töøng veä tinh. Anten thu seõ coù caùc giaù trò goùc ngaång vaø goùc phöông vò töông öùng khaùc nhau, phuø hôïp vôùi quaû veä tinh caàn thu. Ta coù theå duøng moät göông anten thu cuøng 3 quaû veä tinh ñoàng thôøi vaø coù öu ñieåm: - Tieát kieäm ñöôïc göông anten thu. - Naâng cao hieäu quaû thu xem chöông trình ñöôïc nhieàu keânh hôn. - Khoâng chieám nhieàu dieän tích maët baèng ñaët anten. ÔÛ Vieät Nam toaøn boä caùc traïm maët ñaát hieän höõu ñeàu thu phaùt ôû taàn soá baêng C(phaùt 6GHz, thu 4GHz). Thoâng soá quan troïng veà chaát löôïng tín hieäu thu ñöôïc laø tæ soá tìn hieäu treân nhieãu cuûa keânh hình. Tæ soá naøy phaûi ñaït töø 45dB trôû leân trong suoát 99% thôøi gian thu caû naêm. Tín hieäu hình phaùt töø veä tinh vôùi coâng suaát coá ñònh. Bieân ñoä tín hieäu hình thu ñöôïc laø keát quaû cuûa quaù trình truyeàn lan trong khí quyeån. Chaát löôïng hình aûnh thu ñöôïc phuï thuoäc raát nhieàu ñieàu kieän truyeàn soùng trong khoâng gian vuõ truï vaø trong khí quyeån cuûa traùi ñaát. Möa coù theå laøm taêng ñoä suy hao tín hieäu treân 7dB, coù theå daãn ñeán laøm giaùn ñoaïn vieäc thu. Thöôøng khí quyeån coù söï bieán ñoäng trong khi möa vaø laøm suy hao trong phaïm vi 2dB. Hieän töôïng naøy thöôøng lieân quan ñeán vieäc phaù vôõ ñònh höôùng truyeàn soùng. Nhieàu thöïc nghieäm vaø ño ñaïc thoáng keâ cho thaáy raèng suy hao treân 2dB thöôøng xaûy ra khoaûng 0.06% thôøi gian thu, treân 4.5dB chieám 0.01% thôøi gian thu. Möùc ñoä nhaän thaáy nhieãu treân hình aûnh thu phuï thuoäc vaøo tæ soá daûi taàn hình treân nhieãu C/N (Carrier/Noise). Cöôøng ñoä ñieän tröôøng vuøng phuû soùng caàn ñaûm baûo 63-65dBw ñeå cho chaát löôïng hình aûnh thu toát trong suoát 90% thôøi gian veä tinh hoaït ñoäng trong caùc ñieàu kieän coù möa. d. Caùc daûi taàn soá duøng cho truyeàn thoâng baèng veä tinh. Teân daûi taàn Taàn soá (GHz) L 1.53 S 2.50 C 5.725 Ku Ka 17.70 K Milimet Vôùi taàn soá thaáp thì anten phaùt treân veä tinh vaø anten thu treân maët ñaát phaûi coù kích thöôùc lôùn, seõ toán keùm khoù khai thaùc. Daûi taàn 0.7 GHz deã bò nhieãu tín hieäu khaùc treân maët ñaát nhö baêng UHF. Daûi taàn GHz ñöôïc söû duïng nhieäu cho thoâng tin maët ñaát, ñaëc bieät laø caùc tuyeán viba. Vieäc söû duïng daûi taàn naøy ñaëc bieät quan troïng ñoái vôùi caùc nöôùc vuøng nhieät ñôùi, vì ñoä suy giaûm do möa. Daûi taàn 12 GHz hieän nay ñang ñöôïc söû duïng cho caùc tuyeán viba treân maët ñaát coøn ít, do ñoù ít bò nhieãu neáu söû duïng daûi taàn naøy cho truyeàn hình veä tinh. Vôùi daûi taàn 12 GHz cho pheùp ñaït chuøm soùng raát heïp töø anten phaùt vaø anten thu coù kích thöôùc nhoû. 2. Öu vaø khuyeát ñieåm cuûa quyõ ñaïo ñòa tónh. Ñoái vôùi quyõ ñaïo ñòa tónh, khi ñoä nghieâng vaø ñoä leäch taâm cuûa quyõ ñaïo baèng khoâng, nghóa laø quyõ ñaïo troøn, thì veä tinh coá ñònh ñoái vôùi moät ñieåm xaùc ñònh tröôùc treân maët ñaát. Trong thöïc teá, ñoä nghieâng vaø ñoä leäch taâm hieám khi baèng khoâng. Vì vaäy, veä tinh moãi ngaøy leäch moät ít so vôùi traùi ñaát. Quyõ ñaïo ñòa tónh coù nhieàu öu ñieåm, do ñoù quyõ ñaïo naøy ñöôïc söû duïng roäng raõi trong truyeàn thoâng. Moät veä tinh maø xuaát hieän coá ñònh so vôùi taát caû caùc traïm maët ñaát trong taàng ñoái löu, seõ giaûm ñeán möùc toái thieåu caùc yeâu caàu, choïn löïa cho thieát bò ñaàu cuoái, vaø caùc thoâng soá truyeàn daãn nhö toån hao ñöôøng truyeàn laø baát bieán. Hôn nöõa, vuøng thu tín hieäu veä tinh ñòa tónh toát laø phuø hôïp vôùi vuøng ñoâng daân. Moät öu ñieåm khaùc laø ñoä dòch Doppler raát nhoû vaø coù theå döï ñoaùn nhieãu töø nhöõng heä thoáng radio khaùc nhôø hình daïng hình hoïc coá ñònh cuûa noù. Tuy nhieân, coù moät vaøi khuyeát ñieåm voán coù cuûa loaïi veä tinh naøy. Thôøi gian treã do truyeàn lan lôùn, khoaûng 25ms, vì taàm truyeàn ñaït cuûa veä tinh lôùn. Thôøi gian treã naøy laø thích hôïp cho moät cuoäc noùi chuyeän ñieän thoaïi ñoâi thì quaù khoù khaên. Hôn nöõa, khi maët trôøi xuaát hieän trong khoaûng caùch soùng cuûa anten traïm maët ñaát, thì maët trôøi trôû thaønh moät nguoàn nhieãu maïnh. Maët khaùc, söï baát lôïi cuûa quyõ ñaïo naøy laø khoâng coù khaû naêng bao phuû cho toaøn boä maët ñaát. Moät haïn cheá cuûa quyõ ñaïo ñòa tónh ñöôïc ñeà caäp ñeán gaàn ñaây coù lieân quan ñeán nhöõng öùng duïng cuûa noù trong thoâng tin mobile. ÔÛ nhöõng vuøng maø goùc ngaång cuûa veä tinh nhoû thì toån hao truyeàn lan lôùn do caùc vaät caûn nhö: nhaø, caây coái,..., laøm giôùi haïn khaû naêng vaø ñoä tin caäy cuûa tuyeán lieân laïc. Maëc duø vaäy, nhöõng öu ñieåm cuûa quyõ ñaïo ñòa tónh vaãn hôn haún nhöõng khuyeát ñieåm cuûa noù trong haàu heát caùc öùng duïng vaø vì quyõ ñaïo ñòa tónh ñöôïc söû duïng trong haàu heát caùc heä thoáng truyeàn thoâng veä tinh. Do yeâu caàu ñeà taøi laø thieát keá anten Cassegrain, maø anten naøy ñöôïc söû duïng roäng raõi cho caùc traïm maët ñaát vaø maïng thoâng tin veä tinh ñòa tónh. Em xin trình baøy moät maïng thoâng tin veä tinh ñòa tónh ñoù laø maïng VSAT. Chuùng ta cuõng neân ñeà caäp ñeán moät soá yeâu caàu veà vieäc thieát keá maïng VSAT. Giôùi thieäu chung veà maïng VSAT. Trong thieát keá maïng VSAT quan troïng nhaát laø vieäc tính toaùn, löïa choïn caáu hình vaø kích côõ caùc traïm sao cho giaù thaønh thieát bò, chi phí thueâ keânh veä tinh laø nhoû nhaát maø vaãn ñaûm baûo ñöôïc chaát löôïng tín hieäu yeâu caàu. Ngoaøi ra, nhö moät ñaëc ñieåm lôùn cuûa thoâng tin veä tinh, moâi tröôøng truyeàn soùng coù aûnh höôûng ñaùng keå ñeán chaát löôïng tín hieäu, vaø baûn thaân noù laïi thöôøng thay ñoåi. Vì vaäy, khi choïn löïa tham soá caùc traïm VSAT caàn tính ñeán heä soá döï phoøng ñeå duy trì möùc tín hieäu luoân luoân trong giôùi haïn cho pheùp vôùi moät daûi thay ñoåi roäng caùc ñieàu kieän khí haäu, ñaëc bieät laø khi coù möa lôùn. Muïc ñích chính cuûa vieäc thieát keá maïng maët ñaát thoâng tin veä tinh laø tính toaùn, löïa choïn traïm VSAT coù kích côõ toái thieåu, yeâu caàu taøi nguyeân baêng thoâng, coâng suaát nhoû nhaát nhöng vaãn ñaùp öùng chaát löôïng tín hieäu truyeàn ñoøi hoûi. Caáu hình traïm maët ñaát caàn choïn chuû yeáu laø caùc tham soá: - Loaïi anten (ñöôøng kính, hieäu suaát, heä soá phaåm chaát, nhieät ñoä taïp aâm). - Coâng suaát maùy phaùt. - Kieåu modem. Caùc tham soá söû duïng trong tính toaùn thieát keá coù theå phaân chia theo thaønh phaàn heä thoáng lieân quan nhö: - Traïm maët ñaát. - Veä tinh. - Keânh thoâng tin. Traïm maët ñaát: + Vò trí ñòa lyù cuûa traïm: cho bieát caùc thoâng soá nhö suy hao do möa, goùc nhìn veä tinh, möùc coâng suaát phaùt xaï ñaúng höôùng töông ñöông (EIRP), heä soá phaåm chaát(G/T) cuûa anten veä tinh theo höôùng traïm vaø suy hao ñöôøng truyeàn giöõa traïm maët ñaát – veä tinh. + Coâng suaát phaùt xaï, heä soá khueách ñaïi vaø heä soá phaåm chaát G/T cuûa anten traïm. + Nhieät ñoä taïp aâm heä thoáng: lieân quan tôùi ñoä nhaïy vaø tyû soá G/T. + Aûnh höôûng cuûa taïp aâm ñieàu cheá beân trong tôùi tyû soá tín hieäu/taïp aâm. + Caùc ñaëc ñieåm cuûa thieát bò (suy hao caùp tín hieäu, phaân caùch phaân cöïc anten, ñaëc tính boä loïc,...) ñeå bieát heä soá döï tröõ keát noái. Veä tinh: + Vò trí cuûa veä tinh treân quyõ ñaïo: cho bieát vuøng phuû soùng vaø goùc nhìn traïm maët ñaát, khoaûng caùch traïm maët ñaát – veä tinh. + Möùc EIRP, heä soá phaåm chaát G/T cuûa veä tinh ôû vò trí traïm maët ñaát. + Baêng thoâng maùy phaùt ñaùp, daïng phaân cöïc. + Maät ñoä doøng coâng suaát baûo hoøa. Caùc thoâng soá veä tinh. - Möùc coâng suaát phaùt xaï ñaúng höôùng töông ñöông EIRP vaø heä soá phaåm chaát G/T cuûa anten veä tinh theo höôùng traïm maët ñaát. Giaù trò EIRP vaø G/T coù theå bieát qua baûn ñoà caùc ñöôøng möùc EIRP, G/T cuûa nhaø quaûn lyù vaän haønh veä tinh. - Maät ñoä doøng coâng suaát baûo hoøa (SFD) vaø baêng thoâng cuûa maùy phaùt ñaùp. - Daûi taàn laøm vieäc, daïng phaân cöïc. - Möùc luøi coâng suaát ñaàu vaøo (IBO), ñaàu ra (OBO). Keânh thoâng tin: + Daûi taàn soá laøm vieäc: cho bieát suy hao ñöôøng truyeàn, möùc döï tröõ keát noái. + Toác ñoä luoàn thoâng tin. + Ñaëc ñieåm maõ hoùa, ñieàu cheá. + Kieåu truy nhaäp veä tinh cuûa maïng. CHÖÔNG III GIÔÙI THIEÄU SÔ LÖÔÏC MOÄT SOÁ LOAÏi ANTEN ---oOo--- I. Anten sieâu cao taàn: Anten sieâu cao taàn laø loaïi anten duøng cho daûi soùng coù böôùc soùng nhoû (khoaûng 10 m ). Noù ñöôïc duøng trong thieát bò voâ tuyeán ñieän sieâu cao taàn nhö :voâ tuyeán truyeàn hình, raña, ñieàu khieån baèng voâ tuyeán . . . Tuøy theo yeâu caàu cuï theå thì caùc anten sieâu cao taàn coù tính phöông höôùng roäng hay heïp, nhaát ñònh coù keát caáu nhaát ñònh. 1. Anten chaán töû ôû sieâu cao taàn: Chaán töû thöôøng duøng laø chaán töû nöûa soùng. Vì ñieän khaùng vaøo cuûa noù baèng khoâng, kích thöôùc nhoû, tính phöông höôùng thöôøng ñaït yeâu caàu. Ñieän trôû vaøo thöôøng laø 73,1 ohm. Chaán töû sieâu cao taàn coù yeâu caàu quan troïng laø phaûi phoái hôïp vôùi fide. Hình a: laø chaán töû ñoái xöùng tieáp ñieän baèng daây song haønh. Keát caáu naøy baûo ñaûm tính ñoái xöùng cuûa chaán töû, trôû khaùng soùng cuûa daây song haønh khoaûng vaøi traêm ohm. Do ñoù phaûi coù thieát bò hôïp trôû khaùng. Hình b: laø chaán töû tieáp ñieän sun. Ñoaïn gioáng nhö ñieän caûm maéc ôû ñaàu vaøo. Choïn l vaø L ñieàu chænh ñöôïc trôû khaùng vaøo cuûa anten maø khoâng caàn theâm thieát bò phoái hôïp. Hình c:laø chaán töû chieát hôïp coù trôû khaùng vaøo lôùn phoái hôïp toát vôùi fide song haønh. Do ñoù ñoä daøi l/2, doøng ñieän treân hai nhaùnh treân vaø döôùi cuøng chieàu (ñoàng pha) khoaûng caùch cuûa hai nhaùnh nhoû hôn so vôùi böôùc soùng. Do ñoù böùc xaï cuûa anten chieát hôïp coù theå coi nhö böùc xaï cuûa hai chaán töû nöõa soùng ñoàng pha, hay hai chaán töû coù doøng ñieän laø 2I. Coâng suaát böùc xaï: (3.1) 2. Anten Tuanike : Anten Tuanike ñôn giaûn laø moät keát caáu goàm hai chaán töû ñoái xöùng ñaët vuoâng goùc vôùi nhau, ñöôïc tieáp ñieän vôùi caùc doøng ñieän coù bieân ñoä baèng nhau moät goùc p/2. Böùc xaï cuûa caùc taàng trong maët phaúng ngang laø ñoàng pha vaø voâ höôùng vôùi tröôøng cöïc hoùa ngang seõ daïng cöïc hoùa ngang laø cöïc hoùa thích hôïp ñeå traùnh nhieãu coâng nghieäp ôû daûi soùng cöïc ngaén. Anten Tuanike ñöôïc söû duïng laøm anten phaùt soùng voâ tuyeán truyeàn hình hoaëc anten phaùt thanh soùng cöïc ngaén thì phaûi coù höôùng tính cao trong maët phaúng thaúng ñöùng . Ñeå ñaït ñöôïc yeâu caàu naøy, anten ñöôïc caáu taïo töø nhieàu anten Tuanike ñôn giaûn, xeáp ñaët thaønh nhieàu taàng. Khoaûng caùch giöûa hai taàn thöôøng ñöôïc choïn laø l/2 , vôùi caùc taàn ñöôïc tieáp ñieän ñoàng pha. Khi söû duïng laøm anten voâ tuyeán truyeàn hình caàn coù caùc yeâu caàu sau : - Böùc xaï ñoàng ñeàu trong maët phaúng ngang. - Böùc xaï cöïc tieåu trong maët phaúng ñöùng. Taäp trung coâng suaát trong maët phaúng ngang. - Ñieän tröôøng phaân cöïc ngang . Ñeå thöïc hieän vieäc tieáp ñieän leäch pha giöõa hai chaán töû trong cuøng moät taàng vaø tieáp ñieän ñoàng pha giöõa caùc taàng. Hai ñöôøng fide noùi vôùi hai nhoùm chaán töû cuûa hai maët phaúng ñöùng seõ ñöôïc ñieàu chænh ôû cheá ñoä soùng chaïy vaø ñöôïc noái song song vôùi nhau, ñoàng thôøi ñoä daøi cuûa hai ñuôøng fide caàn khaùc nhau moät phaàn tö böôùc soùng ñoä taïo leäch pha giöõa hai chaán töû vuoâng goùc ôû caùc taàng. Ñeå keát hôïp yeâu caàu veà daûi taàn soá vaø caùc yeâu caàu khaùc nhaèm ñaûm baûo coù moät keát caáu vöõng chaéc, ít chaén gioù, coù khaû naêng choáng seùt toát, caùc chaán töû ñöôïc cheá taïo döôùi daïng taám löôùi phaúng hình chöõ nhaät hoaëc caùnh böôùm. 3. Anten daãn ñieän :( Anten YAGI) Sô ñoà anten nhö hình veõ, noù goàm chaán töû chuû ñoäng thöôøng laø chaán töû nöûa soùng, moät chaán töû phaûn xaï thuï ñoäng,vaø moät soá chaán töû daãn xaï thuï ñoäng D. Chaán töû chuû ñoäng A ñöôïc noái vôùi maùy phaùt cao taàn. Döôùi taùc duïng cuûa tröôøng böùc xaï taïo bôûi A, trong Pv vaø D xuaát hieän doøng caûm öùng vaø caùc chaán töû naøy seõ böùc xaï thöù caáp. Neáu choïn ñöôïc ñoä daøi cuûa ñieåm P vaø khoaûng caùch töø A ñeán P moät caùch thích hôïp thì P seõ trôû thaønh chaán töû phaûn xaï cuûa A.Khi aáy naêng löôïng böùc xaï cuûa caëp A, P seõ giaûm daàn veà phía chaán töû phaûn xaï vaø taêng cöôøng theo höôùng ngöôïc laïi. Töông töï neáu choïn ñöôïc ñoä daøi D vaø khoaûng caùch töø D ñeán ñieåm A moät caùch thích hôïp thì D seõ trôû thaønh chaán töû daãn xaï cuûa A naêng löôïng heä böùc xaï cuûa heä A – D taêng cöôøng veà phía chaán töû daãn xaï D. Keát quaû naêng löôïng böùc xaï cuûa heä seõ taäp trung veà moät phía hình thaønh neân moät keânh daãn soùng doïc theo truïc anten höôùng töø phía chaán töû phaûn xaï veà – phía chaán töû daãn xa. Moãi anten Yagi thöôøng chæ coù moät chaán töû laøm nhieäm vuï phaûn xaï. Soá chaán töû daãn xaï töø 2 ñeán 10 coù khi tôùi vaøi chuïc caùch nhau (0,15 –0,25 )l. Thanh phaûn xaï chæ coù moät, khoaûng caùch thanh phaûn xaï vôùi chaán töû chính (0,1 – 0,35 ) l. Heä soá khueách ñaïi cuûa anten caøng lôùn neáu soá chaán töû daãn xaï caøng lôùn. Anten daãn xaï ñaït ñöôïc heä soá khueách ñaïi nhö sau: Soá chaán töû daãn xaï Heä soá khueách ñaïi 20 13 6 4 12 15 13 8 Trong thöïc teá, thöôøng chaán töû chuû ñoäng laø chaán töû voøng deït vì hai lyù do chính sau: -Coù theå tröïc tieáp gaén tröïc tieáp chaán töû leân thanh ñôû kim loaïi,khoâng caàn duøng phaàn töû caùch ñieän. -Chaán töû voøng deït coù trôû khaùng vaøo lôùn, thuaän tieän trong vieäc phoái hôïp trôû khaùng . II. Anten soùng ngaén : Anten soùng ngaén laø anten duøng trong daûi soùng 10 – 100 m . Nhöõng anten soùng ngaén thöôøng duøng trong quaân söï, haøng khoâng, thoâng tin cöï ly xa vaø phaùt thanh. a. Nhöõng yeâu caàu cuûa anten soùng ngaén : Anten soùng ngaén do ñaëc ñieåm truyeàn soùng neân coù nhöõng yeâu caàu cô baûn sau ñaây : 1 . Soùng ngaén suy giaûm nhanh treân maët ñaát thöôøng suy giaûm heát khi ñi khoûi ñaøi phaùt. Do ñoù phaûi truyeàn lan baèng soùng nôi anten soùng ngaén phaûi coù moät goùc nghieâng nhaát ñònh tuøy thuoäc cöï ly thoâng tin. 2 . Anten soùng ngaén phaûi laø anten coù daûi taàn soá töông ñoái roäng do caùc thoâng soá cuûa taàng ñieän ly thay ñoåi . 3.Taàng ñieän ly khoâng ñoàng ñeàu, maët khaùc khi truyeàn lan qua taàng ñieän ly tia soùng leäch ñi trong maët phaúng ngang, do ñoù tính phöông höôùng cuûa anten trong maët phaúng ngang vaø ñöùng khoâng theå quaù heïp phaûi laø 20 – 30 0 vaø trong maët phaúng ñöùng vôùi maët phaúng ngang laø 10 –15 0 4. Khi phaûn xaï ôû taàng ñieän ly, soùng phaân cöïc thaúng seõ bò chuyeån thaønh phaân cöïc ellip. Do ñoù ñieàu kieän truyeàn lan cuûa soùng trôøi khoâng khaùc ñoái vôùi soùng phaân cöïc ñöùng hay ngang. Anten phaùt thì thöôøng phaân cöïc ngang vì phaân cöïc ñöùng coù nhieàu thaønh phaàn soùng ñaát do ñoù hieäu suaát thaáp. 5. Ñeå traùnh hoài aâm vaø taïp aâm. Tính phöông höôùng anten phaûi coù muùi phuï beø vaø ñôn höôùng. Soùng ngaén goàm nhöõng loaïi anten ñôn giaûn nhö: chaán töû ñoái xöùng naèm ngang, daûi taàn, anten goùc; anten phöùc taïp nhö: heä thoáng chaán töû ñoàng pha, anten soùng chaïy, anten traùm . b. Chaán töû ôû soùng ngaén: - Chaán töû ñôn giaûn : Chaán töû ñôn giaûn soùng ngaén laø moät chaán töû ñoái xöùng naèm ngang treân maët ñaát. Chaán töû laøm baèng daây ñoàng hay löôõng kim ñöôøng kính 2 – 4 mm (hình 3.4). Ñoä daøi cuûa anten laø: 0.25 (3.2) Anten caêng treân moät ñoä cao ñoä H = (0,1 – 1) l (3.3) Anten böùc xaï leân hai muùi ñoái xöùng trong maët phaúng xích ñaïo vôùi goùc D tuøy thuoäc vaøo ñoä cao H Anten thöôøng ñöôïc tieáp ñieän baèng daây song haønh ñoái xöùng, trôû khaùng soùng fide theo hai tieâu chuaån 300 vaø 600 W . - Chaán töû daûi roäng : Ñeå môû roäng daûi taàn soá theo yeâu caàu thoâng tin soùng ngaén, ngöôøi ta giaûm trôû khaùng soùng anten (Ws). Chaán töû daûi soùng thöôøng laøm coù daïng gioáng nhö hình (3.5) goïi laø chaán töû Hagehemko. Chaán töû naøy goàm moät soá daây n caùn thaønh daïng loàng soùng cuûa chaán töû. Tính theo coâng thöùc : W (3.4) vôùi r laø baùn kính cuûa moãi daây. W Ñoä daøi cuûa anten trong khoaûng 0.25(3.5) 1. Anten goùc : Laø anten chaán töû coù hai nhaùnh ñaët thaúng goùc vôùi nhau cuøng ngang treân maët ñaát . Anten cuõng coù theå laøm daïng loàng ñeå taêng daûi taàn soá. - Ñoä daøi l =(0,5 –0,64 ) l (3.6) - Phöông höôùng cuûa anten laø toång tính phöông höôùng hai nhaùnh ñaët vuoâng goùc. Ví duï: Treân veä tinh nhaân taïo ñaàu tieân cuûa Traùi Ñaát do Lieân Xoâ phoùng leân coù hai anten goùc vôùi thoâng tin ôû böôùc soùng=15m, l2 =7.5m. 2. Anten traùm. Laø moät anten soùng ngaén thuoäc loaïi soùng chaïy. Noù goàm boán ñoaïn daây daøi xeáp thaønh hình troøn, ñaàu kia traùm noái vôùi phide song haønh. Keát caáu thöïc teá cuûa anten traùm ñöôïc veõ nhö hình (3.7) Böùc xaï cuûa anten laø toång trôû cuûa boán caïnh hình traùm. Anten traùm thöôøng caêng ngang treân maët ñaát ôû ñoä cao H. + Cöôøng ñoä tröôøng cuûa anten trong maët phaúng ngang: Eng =(3.7) vôùi Io doøng ñieän ñaàu vaøo cuûa anten. q :laø goùc höôùng quan saùt vôùi ñöôøng cheùo lôùn. j laø 1/2 goùc tuø cuûa anten. + Cao ñoä tröôøng cuûa anten trong maët phaúng ñöùng. (3.8) D : goùc cuûa höôùng quan saùt vôùi phöông naèm ngang. 3. Anten soùng chaïy. Laø moät loaïi anten duøng ñeå thu soùng ñieän töø . Anten chaïy soùng goàm moät daây song haønh trôû khaùng W vaø ñaàu cuoái coù phoái hôïp Rt. Hai beân ñaàu daây coù nhöõng chaán töû ñoái xöùng vôùi ñöôøng daây qua nhöõng tuï gheùp C. Taát caû caêng ngang treân maët ñaát vôùi moät ñoä cao h Ñoä daøi cuûa nhaùnh chaán töû nhoû hôn l /4 vaø caùch chaán töû ñaët caùch nhau khoaûng l /10 böôùc soùng. Ñaàu cuûa anten noái vôùi maùy thu coù trôû khaùng phoái hôïp. Anten coù tính phöông höôùng khaù cao. Song hieäu suaát raát thaáp neân heä soá khueách ñaïi cuûa anten chæ gaàn baèng 1, muùi phuï cuûa anten cuõng nhoû. Vì vaäy anten chæ duøng laøm anten thu. b : goùc truyeàn lan cuûa soùng treân anten.Ñeå giaûm aûnh höôûng cuûa caùc chaán töû leân daây song haønh ngöôøi ta gheùp caùc chaán töû vaøo daây qua moät tuï C coù trôû khaùng lôùn khoaûng (4_10)pF. 4. Anten soùng trung daøi. a. Nhöõng yeâu caàu cô baûn cuûa soùng trung daøi : Soùng trung daøi laø nhöõng soùng coù böôùc soùng lôùn hôn 100 m haøng chia thaønh nhöõng khoaûng sau ñaây : Töø 100 m - 550 m duøng cho phaùt thanh. Töø 550m - 750 m duøng cho caùc ñaøi löu ñoäng nhaát laø trong haøng haûi. Töø 750m - 1.050 m duøng cho haøng khoâng. Ta bieát raèng soùng trung daøi truyeàn lan baèng soùng ñaát laø chính. Phaïm vi thoâng tin quanh anten phaùt chia laøm 3 mieàn, mieàn gaàn (khoaûng 60 km ) thoâng tin baèng soùng ñaát, mieàn xa thoâng tin baèng soùng trôøi, mieàn trung gian coù caû soùng trôøi vaø soùng ñaát laø mieàn suy laïc lôùn . Trong daûi soùng naøy, ngöôøi ta thöôøng duøng anten daây hình T, ; anten coät vaø rieâng ñeå thu duøng anten voøng . Anten soùng trung daøi phaûi duøng ñieän tröôøng phaân cöïc ñöùng. b. Anten hình T : Anten caêng treân 2 coät cao (100 – 250 m ) vaø caùch nhau vaøi chuïc tôùi 200 m. Nhöõng ñoaïn thaúng ñöùng vaø ngang cuûa anten coù theå laø 1 hay 2 – 6 daây song song ñaët caùch nhau 1 - 1,5 m . Anten böùc xaï ñoàng ñeàu treân maët phaúng ngang ñoái vôùi anten thu do maët ñaát khoâng daãn ñieän. c. Anten coät : - Khuyeát ñieåm chuû yeáu anten T, laø khoâng chòu ñöôïc coâng suaát lôùn vaø caàn duøng 2 coät cao. Trong nhöõng ñaøi phaùt coâng suaát lôùn ngöôøi ta hay duøng anten coät. Anten coät laø moät chaán töû khoâng ñoái xöùng treân maët ñaát . Heä thoáng daây ñaát anten goàm 60 – 120 daây daøi 0,3 l chaïy töø chaân anten toûa ra hình daûi quaït. Hieäu suaát anten khoaûng (80 – 90 )%. Mieàn thu coù theå chia laøm ba mieàn: mieàn gaàn ñaøi phaùt trong moät baùn kính r thu b._.bò treå veà thôøi gian so vôùi tín hieäu chính. Taùc duïng cuûa tín hieäu phaûn xaï keùp gaây meùo daïng tín hieäu chính, loaïi bieán daïng naøy goïi laø meùo tieáng voïng, taùc ñoäng cuûa noù phuï thuoäc vaøo khoaûng caùch giöõa anten vaø ñaàu cuoái nguoàn cuûa Feeder, cuõng nhö ñoä lôùn cuûa tín hieäu phaûn xaï. Ta ít khi ño ñöôïc VSWR cuûa anten, thöôøng ño toån hao ngöôïc RL nhieàu hôn. Noù laø tæ soá tính baèng dB cuûa tín hieäu phaûn xaï vaø tín hieäu goùc cuûa anten caàn ño: RL = 10 Lg(Pf/Pr) dB Trong ñoù: Pf: laø coâng suaát soùng tôùi. Pr : laø coâng suaát soùng phaûn xaï. Thöôøng caùc nhaø saûn xuaát xaùc ñònh thoâng soá VSWR cöïc ñaïi baûo ñaûm trong moät baêng taàn. Nhöõng nguyeân nhaân laøm cho VSWR lôùn hôn giaù trò lyù töôûng laø baát kyø söï giaùn ñoaïn naøo cuûa trôû khaùng phöùc ñeàu suaát phaùt töø maët bích, ñoä loài loõm doïc theo oáng daãn soùng, vaø tieáp soùng . . . f. Nhieät ñoä taïp aâm anten : Moät anten nhaän ñöôïc caùc taïp aâm baét nguoàn töø raát nhieàu nguoàn noäi taïi khaùc nhau cuøng vôùi caùc tín hieäu maø noù caàn nhaän. Nhieät ñoä taïp aâm cuûa anten laø moät pheùp ño cuûa taïp aâm ñi vaøo maùy thu qua anten. Nhieät ñoä taïp aâm cuûa anten coù ñöôïc bôûi pheùp tích phaân cuûa caùc thaønh phaàn taïp aâm töø taát caû caùc nguoàn taïp aâm beân trong. Trong ñoù : dW :laø phaàn töû goùc khoái lieân heä vôùi goùc tröôøng bôûi nguoàn bôûi anten. G(q ,f ):laø haøm ñoä lôïi cuûa anten theo (q ,f ). Tb(q ,f ): laø nhieät ñoä saùng nhaát theo huôùng (q ,f ). Caùc nguoàn taïp aâm coù theå laø nhaân taïo hoaëc töï nhieân. Nguoàn taïp aâm töï nhieân lôùn nhaát laø taïp aâm vuõ truï noù gaây ra bôûi maët trôøi, maët traêng, traùi ñaát . .. Caùc nguoàn taïp aâm nhaân taïo baét nguoàn töø caùc phuông tieän giao thoâng, caùc maùy moùc coâng nghieäp . . . B. Anten nhieàu tia. Anten nhieàu tia laø anten coù theå cung caáp nhieàu buùp soùng töø moät göông phaûn xaï ñôn. Noù ñöôïc söû duïng trong thoâng tin veä tinh ñeå taïo ra caùc vuøng phuû soùng daïng toå ong, giuùp cho vieäc toå chöùc maïng thoâng tin di ñoäng qua veä tinh. Loaïi anten nhieàu tia ñôn giaûn nhaát vaø phoå bieán nhaát laø anten maët phaûn xaï coù nhieàu boä chieáu xaï ñaët xung quanh tieâu ñieåm. Moãi boä chieáu xaï seõ taïo ra moät buùp soùng rieâng leû vaø seõ taïo ra vuøng phuû soùng rieâng leû treân maët ñaát ñöôïc goïi laø caùc }ñoám~. Caùc buùp soùng taïo thaønh caùc }ñoám~ naøy ñöôïc goïi laø caùc buùp ñoám, vieäc di chuyeån boä chieáu xaï khoûi tieâu ñieåm anten göông seõ taïo ra caùc buùp ñoám khaùc nhau. C. Anten periscop. Anten goàm coù boä chieáu xaï 1, göông cong 2 ôû phía döôùi, vaø göông phaúng 3 ôû phía treân. Neáu göông döôùi laø moät phaàn cuûa ellipsoit thì boä chieáu xaï seõ ñöôïc ñaët ôû moät trong hai tieâu ñieåm cuûa ellip, coøn tieâu ñieåm thöù hai ñöôïc boá trí truøng vôùi taâm cuûa göông phaúng (hình b). Öu ñieåm cuûa anten naøy laø khoâng caàn duøng fide daøi ñeå tieáp ñieän neân ñaït hieäu suaát cao trong moät daûi taàn roäng. D. Anten loa – Parabol. Anten goàm coù moät loa hình thaùp 1, ôû mieäng cuûa noù ñöôïc gaén vôùi moät phaàn cuûa göông parabol troøn xoay 2. Tieâu ñieåm cuûa göông ñöôïc boá trí truøng vôùi taâm pha cuûa loa. Chuøm tia hoäi tuï ñöôïc böùc xaï qua mieäng 3 (hình ). Öu ñieåm cuûa anten loa – parabol laø chuøm tia chieáu xaï khoâng bò phaân taùn, do ñoù anten ñaït ñöôïc hieäu suaát cao, möùc böùc xaï phuï nhoû. Cuõng gioáng nhö ôû tröôøng hôïp anten göông khoâng ñoái xöùng, trong tröôøng hôïp naøy hieäu öùng phaûn xaï böùc xaï cuûa boä chieáu xaï laø khoâng ñaùng keå vaø anten coù daûi taàn roäng. E. Anten göông keùp (Anten Cassegren ) Sô ñoà cuûa anten Cassegren ñöôïc veõ ôû hình döôùi. Anten goàm coù moät göông lôùn 1(göông chính ), moät göông nhoû 2( göông phuï )vaø boä chieáu xaï 3 coù taâm pha ñaët taïi tieâu ñieåm cuûa göông phuï vôùi moãi boä chieáu xaï coù maët soùng ñaõ xaùc ñònh, coù theå choïn voâ soá caëp göông chính phuï khaùc nhau ñeå taïo thaønh maët ñoàng pha ôû mieäng cuûa göông chính . Hình treân veõ anten göông keùp vôùi göông chính laø parabol göông phuï laø göông hyperbol. Anten naøy coøn coù teân goïi khaùc laø anten Cassegren Ôû hình (a)tieâu ñieåm cuûa göông phuï hyperbol ñöôïc boá trí truøng vôùi tieâu ñieåm cuûa göông chính parabol. Tieâu cöï cuûa nhaùnh hyperbol thöù hai (nhaùnh aûo) naèm ôû F2 treân truïc cuûa göông chính. Boä chieáu xaï seõ ñöôïc boá trí theá naøo ñeå taâm pha cuûa noù truøng vôùi ñieåm F2. Soùng ñieän töø taïo ra bôûi boä chieáu xaï seõ truyeàn tôùi maët göông phuï hyperbol vaø sau khi phaûn xaï seõ ñaäp vaøo maët göông chính, tieáp tuïc phaûn xaï laàn hai roài truyeàn ñi. Giaû söû boä chieáu xaï laø nguoàn soùng caàu, caùc soùng tôùi vaø soùng phaûn xaï tuaân theo quy luaät quang hình. Khi ñoù, theo tính chaát hyperbol vaø döïa vaøo hình (a) ta coù : F2A –F1 = F2A’ –F1A’ = 2a Maët khaùc, döïa vaøo tính chaát cuûa parabol ta coù: F1A + AB +BC = F1A’ + A’B’ +B’C’ =2f+z0 Vì F2A =F1A + 2a neân: F2A + AB + BC = 2f + z0 + 2a = const Trong ñoù f laø tieâu cöï cuûa göông parabol; 2a laø khoaûng caùch giöûa hai ñænh hyperbol; z0 laø khoaûng caùch töø tieâu ñieåm parabol ñeán ñöôøng thaúng vuoâng goùc vôùi truïc parabol . ÔÛ song song vôùi maët phaúng mieäng göông seõ laø moät haèng soá. Vì vaäy anten Cassegren cuõng ñaït ñöôïc hieäu quaû bieán ñoåi soùng caàu thaønh soùng phaúng gioáng nhö anten ñôn giaûn. Öu ñieåm cuûa anten naøy so vôùi göông ñôn laø kích thöôùc anten theo höôùng truïc nhoû hôn so vôùi anten göông ñôn. Ñoàng thôøi, do boä chieáu xaï ñaët gaàn ñænh göông neân keát caáu seõ ñôn giaûn vaø thuaän lôïi hôn. Khuyeát ñieåm cuûa anten Cassegren laø göông phuï seõ chaén maát moät phaàn khoâng gian phía tröôùc göông chính gaây ra moät mieàn toái laøm phaân boá bieân ñoä cuûa tröôøng khoâng ñoàng ñeàu, daãn ñeán giaûm heä soá ñònh höôùng cuûa anten. Heä soá ñònh höôùng cuûa anten cassegren ñöôïc xaùc ñònh gaàn ñuùng theo coâng thöùc: Do’» Do [1-2 (R1/R2 )] 2 Trong ñoù: Do laø heä soá ñònh höôùng khi göông chính khoâng bò che. R1, R2 laø baùn kính cuûa mieäng göông phuï vaø mieäng göông chính. Ñeû khaéc phuïc hieäu öùng che chaén cuûa göông phuï ñoái vôùi göông chính ngöôøi ta cheá taïo göông phuï döôùi daïng löôùi daây daãn song song, coøn beà maët göông chính caàn ñöôïc cheá taïo sao cho noù coù khaû naêng quay maët phaúng phaân cöïc cuûa soùng phaûn xaï ñi moät goùc 90 ñoä. Soùng phaûn xaï töø maët göông chính coù maët phaúng phaân cöïc ñaõ quay ñi moät goùc 90 ñoä so vôùi höôùng ban ñaàu seõ loït qua löôùi daây daån song song cuûa maët göông phuï maø khoâng bò göông phuï che chaén. Ñoä taêng tích cuûa anten: Chuù yù raèng vôùi moät anten coù ñöôøng kính khoâng ñoåi thì taàn soá caøng cao, heä soá taêng tích anten caøng lôùn. Gt: laø heä soá taêng tích cuûa anten phaùt( dB ) At: khaåu ñoä cuûa anten phaùt( m2 ). D: ñöôøng kính cuûa anten( m ). h: hieäu suaát cuûa anten. l: böôùc soùng cuûa anten ( l = c/f ). PHAÀN II NOÄI DUNG CHÖÔNG I:TOÅNG HÔÏP PHÖÔNG PHAÙP PHAÂN TÍCH VAØ THIEÁT KEÁ ANTEN CASSEGRAIN CHO CAÙC TRAÏM VEÄ TINH MAËT ÑAÁT Lôøi noùi ñaàu: Ngaøy nay,do söï phaùt trieån cuûa kyõ thuaät maùy tính noùi chung vaø caùc phaàn meàm tính toaùn noùi rieâng vieäc phaân tích vaø thieát keá anten ñaõ trôû neân deã daøng hôn. Tuy nhieân, ñoái vôùi caùc loaïi anten coù heä soá kheách ñaïi cao nhö anten parabol (loaïi 1 chaõo phaùt xaï),antencassegrain (2 chaûo phaùt xaï, trong ñoù chaûo phuï laø moät hình hyperbol troøn xoay),hay caùc loaïi anten maõng thì vieäc tính toaùn caùc tham soá anten vaø böôùc soùng phaùt xaï thöôøng ñoøi hoûi phaûi coù caùc quaù trình bieán ñoåi toaùn hoïc tæ mó vaø phöùc taïp. Ñieàu naøy ñoàng nghóa vôùi vieäc phaûi söû duïng caùc maùy tính chuyeân duïng coù toác ñoä cao ñeå thöïc hieän caùc thuaät toaùn phöùc taïp noùi treân. Trong baøi baùo naøy caùc taùc giaû muoán trình baøi moät phöông phaùp môùi söû duïng caùc thuaät toaùn xaáp xó ñeå ñôn giaûn hoùa caùc pheùp tính vaø toái giaõm thôøi gian tính toaùn cuûa maùy tính. Phöông phaùp trình baøi trong baøi baùo naøy ñaõ ñöôïc chöùng minh veà ñoä chính xaùc cuûa keát quaû vaø thöû nghieäm thaønh coâng ôû caùc maùy tính caù nhaân thoâng thöôøng. Do söï phoå bieán cuûa anten cassegrain ôû caùc traïm veä tinh maët ñaát, baøi baùo naøy xin ñöôïc ñeà caäp rieâng ñeán loaïi anten naøy. Cô sôû lyù thieát cuûa anten cassegrain. Anten cassegrain ñöôïc thieát keá vaø phaùt trieån töø oáng kính vieãn voïngdo nhaø baùc hoïc Cassegrain phaùt minh. Moät anten Cassegrain bao goàm caùc thaønh phaàn chính sau: Chaûo phaùt xaï chính:laø moät hình parabol troøn xoay. Chaûo phaùt xaï phuï:laø moät hình hyperbol troøn xoay. Loa phaùt xaï: thoâng thöôøng laø loaïi loa phaùt xaï hình troøn coù thaønh xeõ raõnh, ñöôïc veõ nhö hình sau: Loa phaùt xaï troøn coù xeû raõnh ñöôïc söû duïng roäng raõi ôû caùc heä thoáng veä tinh, rada.Ñoù laø do ñaàu phaùt xaï loaïi naøy taïo neân möùc ñoái xöùng cao cuûa buùp soùng phaùt xaï trong maët phaúng ñoàng phaân cöïc. Hôn nöõa, möùc phaùt xaï thaáp trong maët phaúng coù phaân cöïc vuoâng goùc cuõng laøm cho ñaàu phaùt xaï troøn coù thaønh xeû raõnh trôû thaønh moät söï löïa choïn lyù töôûng cho caùc heä thoáng phaân cöïc keùp. Ñoái vôùi caùc heä thoáng baùm veä tinh, vieäc tính toaùn vaø löïa choïn ñöôïc ñaàu phaùt xaï anten thích hôïp ñeå ñoàng thôøi coù theå toái öu hoùa ñöôïc buùp soùng phaùt xaï toång (sum pattern) vaø caùc buùp soùng hieäu (difference pattern) laø heát söùc quan troïng. Caáu hình cuûa moät anten Cassegrain ñieån hình ñöôïc moâ taû nhö hình veõ . Trong ñoù phuoung trình hình hoïccuûa chaûo phaùt xaï chínhñuôïc bieãu dieãn nhö sau : Zm(Xm,Ym)= (X2 m+Y2 m )/4Fm – Fm (1) Vôùi ñieàu kieän (Xm2+Ym2)<= Dm2/4 (2) Phöông trình hình hoïc cuûa chaûo phaùt xaï phuï ñöôïc thieát laäp nhö sau : Trong caùc coâng thöùc (1) – (4) Dm ,Ds laàn löôït laø ñöôøng kính cuûa chaûo phaùt xaï chính vaø chaûo phaùt xaï phuï . Tham soá Fm laø tieâu cöï cuûa chaûo phaùt xaï chính , f laø nöõa khoaûng caùch giöõa tieâu ñieåm chính vaø tieâu ñieåm phuï, a laø khoaûng caùch töø ñænh cuûa chaûo phaùt xaï phuï tôùi tieâu ñieåm phuï. Ñoä leäch taâm e cuûa chaûo phaùt xaï phuï ñöôïc tính nhö sau : e= f/a Heä soá phoùng ñaïi M cuûa chaûo phaùt xaï chính ñöôïc bieåu dieãn nhö sau : M =(e+1) / (e-1) (6) hình: caáu hìngh cô baûn cuûa anten cassegrain .Tính toaùn caùc tham soá hình hoïc cuûa anten cassegrain treân cô sôû ñieàu kieän che chaén toái thieåu Trong quaù trình phaân tích thieát keá anten Cassegrain , ngöôøi thieát keá caàn phaûi tính ñeán 2 tröôøng hôïp : Khoâng tính ñeán ñieàu kieän che chaén toát thieåu Tính ñeán ñieàu kieän che chaén toái thieåu . Tröôøng hôïp thöù nhaát coù öu ñieåm ñôn giaûn, tuy nhieân khoâng mang laïi hieäu suaát anten cao . Vì vaäy phöông phaùp naøy ít ñöôïc söû duïng trong thöïc teá . Ñoái vôùi caùc öùng duïng ñoøi hoûi phaûi söû duïng caùc anten coù heä soá kheách ñaïi vaø hieäu suaát cao nhö caùc traïm vi-bahay caùc traïm veä tinh maët ñaát vieäc söû duïng ñieàu kieän che chaén toái thieåu vaøo tính toaùn vaø thieát keá anten cassegrain laø 1 ñieàu kieän baét buoäc. Ñieàu kieän che chaén toái thieåu ñaõ ñöôïc Hannan ñeà caäp ñeán ñaàu tieântrong baøi baùo [5]. Theo Hannan ñieàu kieän che chaén thoái thieåu ñöôïc thoûa maõn khi dieän tích bò ñaàu phaùt xaï che khuaát leân chaûophaùt xaï chính ñuùng baèng ñieàu kieän che khuaát bôûi chaûo phaùt xaï phuï. Ñieàu kieän naøy ñöôïc moâ taû ôû hình veõ 2 vaø coù theå ñöôïc bieåu dieãn bôûi bieåu thöùc sau: Fm/2f=Ds/Df Khi bieát ñöôïc tham soá cuûa loaphaùt xaï (Df,buùp soùng phaùt xaï ), thoâng thöôøng neáu khoâng söû duïng ñieàu kieän che chaén toái thieåu ngöôøi thieát keá caàn bieát tröôùc ít nhaát 4 tham soá. Söû duïng ñieàu kieän che chaén toái thieåu coù theå giaûm ñöôïc 1 tham soá. Taäp hôïp ñaày ñuû caùc tham soá caàn thieát ñeå coù theå hoaøn thaønh baøi toaùn thieát keá ñaõ ñöôïc Granet trình baøi ñaày ñuû Trong taøi lieäu tham khaûo [6] . Trong baøi baùo naøy taùc giaû seõ trình baøi 1 tröôøng hôïp ñieån hình khi ngöôøi thieát keá bieát tröôùc ba tham soá sau : -Ñöôøng kính chaûo phaùt xaï chính Dm Tieâu cöï chính Fm Goùc Trong caùc tham soá noùi treân, ñöôøng kính chaûo phaùt xaï chính Dm ñöôïc tính toaùn töø yeâu caàu veà heä soá khueách ñaïi cuûa an ten thoâng qua quaù trình tính toaùn ñöôøng truyeàn.. Tieâu cöï chính Fm thöôøng ñöôïc bieát tröôùc töø yeâu caàu veà tyû soá F/D cuûa anten caàn thieát keá. Ñoái vôùi anten cassegrain tyû soá naøy thöôøng naèm trong khoaûng töø 0.35 ñeán 0,53 . Tham soá coøn laïi laø goùc ñöôïc choïn theo ñieàu kieän böùc xaï traøn (spillover condition ) sao cho ñoä suy giaõm böùc xaï taïi thaønh cuûa chaûo böùc xaï phuï vaøo khoaûng –10 dB tôùi –15dB . hình : ñieàu kieän che chaén toái thieåu Ví duï , ñoái vôùi loaïi loa phaùt xaï coù thaønh seõ raõnh coù ñöôøng kính Df= 7.8 cm, goùc môû U =260 ñeå ñaït ñöôïc ñoä suy giaûm böùc xaï –15 dB taïi thaønh cuûa chaûo phat xaï phuï thì goùc ue=250. Taát caû caùc tham soá coøn laïi treân hình moät , sau ñoù coù theå ñöôïc tính toaùn theo caùc coâng thöùc sau [6] : Sau khi tính toaùn xong, caùc tham soá caàn phaûi ñöôïc kieåm tra theo caùc ñieàu kieän sau : -Ñöôøng kính cuûa chaûo phaùt xaï phuï –phaûi thoûa maõn Ds >>5l ñeå giaûm bôùt toån hao do taùn xaï vaø phaûi thoûa maõn Ds =0.1Dm ñeå taêng hieäu suaát che chaén . Khoaûng caùch Lm neân choïn sao cho khoâng gaây neân khoù khaên gì cho vieäc laép ñaëc loa phaùt xaï Ví duï :Hình 3 moâ taû 1 anten Cassegrain coù ñöôøng kính Dm = 1.5 mñöôïc thieát keá cho 1 traïm veä tinh maët ñaát quó ñaïo thaáp laøm vieäc ôû baêng taàn Ka (20 GHz –40 GHz ) caùc tham soá tính toaùn ñöôïc lieät keâ ñaày ñuû ôû baûng 1 Baûng 1: Caùc tham soá hình hoïc cuûa anten cassegrain Tham soá Giaù trò Ñôn vò Ñöôøng kính chaûo phaùt xaï chính Dm 1.5 M Tieâu cöï chính Fm 0.55 M Ñöôøng kính chaûo phaùt xaï phuï Ds 0.1804 M Ñöôøng kính loa phaùt xaï Df 0.078 M Goùc môû loa phaùt xaï 26 Ñoä Vò trí ñaëc loa phaùt xaï Lm 0.3122 M Vò trí chaûo phaùt xaï phuï Ls 0.1813 M Khaûng caùch a 0.0062 M Khoaûng caùc f 0.1189 M Goùc e 24 Ñoä Ñoä leäch taâm e 1.905 Heä soá phoùng ñaïi M 3.210 4. Tính toaùn caùc tham soá ñieän cuûa anten cassegrain . 4.1 Hieäu suaát anten: Ñoái vôùi loaïi anten söû duïng 1 chaûo phaùt xaï , hieäu suaát anten phuï thuoäc chuû yeáu vaøo loa phaùt xaï ñöôïc duøng . Söï xuaát hieän cuûa moät chaûo phaùt xaï phuï trong caáu hình cuûa anten cassegrain ñaõ giuùp taêng hieäu suaát anten leân khoaûng 10% so vôùi anten parabol moät chaûo phaùt xaï .Hieäu suaát anten cuûa anten cassegrain thöôøng naèm trong khoaõng 60% ñeán 70% tuøy thuoäc vaøo yeâu caàu veà möùc buùp soùng phuï. Ñoái vôùi moät anten Cassegrain hieäu suaát anten ñöôïc tính toång quaùt töø coâng thöùc sau: h = h1h shp hBhEhx h1 : hieäu suaát böùc xaï anten h s :Hieäu suaát traøn böùc xaï (spillover ) hp :hieäu suaát sai pha (phase error) hx:Hieäu suaát traùi phaân cöïc (cross polarization ) hB:Hieäu suaát che chaén hE :hieäu suaát sai soá maët phaùt xaï (surface error) Vieäc tính toaùn chính xaùc caùc tham soá naøy ñoøi hoûi phaûi giaûi ñöôïc caùc haøm tích phaân phöùc taïp. Hôn nöõa , ñeå giaûi caùc tích phaân phöùc taïp naøy caàn phaûi tìm ñöôïc haøm toaùn hoïc cuûa buùp soùng phaùt xaï cuûa loa phaùt xaï. Vì vaäy, ñoái vôùi anten Cassegrain thì vieäc tính toaùn chính xaùc hieäu suaát anten vaãn coøn laø moät vaán ñeà khoù khaên. Tuy nhieân vieäc söû duïng phöông phaùp gaàn ñuùng seõ giuùp cho vieäc tìm ra hieäu suaát anten moät caùch nhanh nhaát. Thep phöông phaùp naøy thì hieäu suaát böùc xaï coù theå ñöôïc bieåu dieån döôùi daïng sau [2] : h = hsd h dl trong ñoù hsd laøø hieäu suaát taùn xaï cuûa chaûo phaùt xaï phuï, h dl Laø hieäu suaát xaï khi chöa tính ñeán aûnh höôûng cuûa taùn xaï töø chaûo taùn xaï phuï. Theo [2] ta coù bieåu thöùc sau: --o.6 Neáu giaû söû laø haøm phaân boá böùc xaï laø ñeàu thì hieäu suaát böùc xaï coù tính ñeán aûnh höôûng cuûa che chaén do chaûo phaùt xaï phuï gaây ra h dl , coù theå bieåu dieån nhö coâng thöùc sau [2]: Keát hôïp (14), (15) vaø ( 16) ta coù h1h shB=hilbh shsd Hieäu suaát sai soá maët phaùt xaï (surface error) thöôøng ñöôïc tính baèng coâng thöùc sau hE = exp(-4pe ¤ l)2 Trong ñoù e: laø ñoä chính xaùc cuûa maët phaùt xaï, l: böôùc soùng cuûa taàng soá coâng taùc. Caû 2 tham soá ñeàu ñöôïc tính baèng mm. Neáu ñöôïc thieát keá caån thaän thì thoâng thöôøng 2 tham soá coøn laïi laø hx, hp coù theå coi nhö baèng 1. Vì vaäy, keát quaû cuoái cuøng laø [1]: h1h shBhE =hilbh shsdhE 4.2 Ñoäkhueách ñaïi anten: Ñoái vôùi anten Cassegrain ñoä khueách ñaïi cuûa anten ñöôïc tính theo coâng thöùc sau [6]: Trong ñoù h laø hieäu suaát anten tính töø coâng thöùc (19), caùc tham soá coøn laïi nhö ñaõ giaûi thích ôû treân Ví duï :tính toaùn caùc tham soá ñieän cho anten coù Dm=1.5 m trong ví duï ôû phaàn ba Giaû söû anten ñöôïc cheá taïo chính xaùcbeà maët phaùt xaï laø e=0.7 mm ôû taàn soá 20GHz aùp duïng coâng thöùc (19) h =93.10%97.13%70.92% = 64.13% Heä soá khueách ñaïi ñöôïc tính töø coâng thöùc (20) nhö sau: Moät ñieåm caàn chuù yù trong quaù trình tính hieäu suaát cuûa anten laø söï aûnh höôûng cuûa hieäu suaát sai soá maët phaùt xaï ñeán hieäu suaát chung cuûa anten . Thoâng thöôøng hieäu suaát sai soá maët phaùt xaï thöôøng laø yeáu toá quyeát ñònh lôùn nhaát ñeán söï suy giaûm cuûa hieäu suaát anten. Tuy nhieân, hieäu suaát sai soá beà maët laïi phuï thuoäc chuû yeáu vaøo ñoä chính xaùc cuûa beà maët phaùt xaï e. Vì vaäy, vieäc ñaït ñöôïc hieäu suaát anten cao ñoàng nghóa vôùi vieäc cheá taïo beà maët chaûo phaùt xaï coù ñoä chính xaùc cao. Hình 4 mieâu taû quan heä giöûa hieäu suaát anten vaø ñoä chính xaùc beà maët cuûa anten ôû ví duï treân. Roõ raøng laø ñeå ñaït hieäu suaát 70% thì yeâu caàu caàn phaûi co ùe =0.6 mm , coøn ñeå ñaït ñöôïc hieäu suaát cao hôn ví duï 80% thì e = 0.35 mm. 5 Keát luaän: Phöông phaùp toång hôïp duøng trong phaân tích vaø tính toaùn anten Cassegrain ñaõ ñöôïc trình baøi ôû treân. Phöông phaùp naøy raát ñôn giaûn vaø deå söû duïng thaäm chí ñoái vôùi caû caùc loaïi maùy tính caàm tay. Phöông phaùp vaø keát quaû tính toaùn ôû ví duï treân ñaõ ñöôïc aùp duïng thöïc teá vaøo vieäc thieát keá moät anten baùm cho veä tinh quæ ñaïo thaáp ôû baêng taàn Ka. CHÖÔNG II:GIÔÙI THIEÄU MATLAB ---oOo--- I. Lôøi giôùi thieäu MATLAB (Matrix Laboratory) laø moät phaàn meàm raát ñöôïc öa chuoäng cho caùc laäp trình tính toaùn trong kyõ thuaät hieän nay. Noù ñöôïc phoå bieán roäng khaép trong caùc tröôøng ñaïi hoïc, trung hoïc chuyeân nghieäp ôû nhieàu nöôùc. Vaø cuõng laø moät coâng cuï trôï giuùp höõu hieäu cho caùc nhaø chuyeân moân, nhöõng sinh vieân, caùc kyõ sö, caùn boä kyõ thuaät. Ngaøy nay MATLAB ñaõ chöùng toû noù laø moät phaàn meàm coù giao dieän cöïc maïnh cuøng nhieàu lôïi theá trong kyõ thuaät laäp trình. Vôùi MATLAB, coâng vieäc tính toaùn trôû neân ñôn giaûn vaø nheï nhaøng hôn nhieàu so vôùi nhieàu ngoân ngöõ laäp trình khaùc nhôø ñaõ coù thieát keá saün caùc Toolbox cuõng nhö font tieáng vieät giuùp cho ngöôøi söû duïng coù theå duøng MATLAB nhö moät coâng cuï höõu hieäu cho lónh vöïc chuyeân ngaønh cuûa mình. - Control System Toolbox: laø neàn taûng cho hoï Toolbox thieát keá ñieàu khieån baèng MATLAB. Noù chöùa caùc haøm cho vieäc moâ phoûng, phaân tích vaø thieát keá caùc heä thoáng ñieàu khieån töï ñoäng. -Frequency–Domain System Identification Toolbox: goàm caùc M-files cho vieäc moâ phoûng caùc heä thoáng tính toaùn treân cô sôû pheùp ño ñaùp öùng taàn soá cuûa heä thoáng. -Fuzzy Logic Toolbox: cung caáp moät taäp hôïp ñaày ñuû caùc coâng cuï cho vieäc thieát keá moâ phoûng vaø phaân tích caùc heä thoáng logic môø. -Higher– Oder Spectral Analysis Toolbox: cung caáp caùc coâng cuï cho vieäc xöû lyù tín hieäu duøng phoå baäc cao. Caùc phöông phaùp naøy ñaëc bieät höõu duïng cho phaân tích caùc tín hieäu coù nguoàn goác töø moät quaù trình phi tuyeán hay bò nhieãu phi gaussian (non-gaussian) xaâm nhaäp. -Image Processing Toolbox: chöùa caùc coâng cuï cho söï xöû lyù aûnh. Noù bao goàm caùc coâng cuï cho vieäc thieát keá caùc boä loïc vaø löu tröõ aûnh, naâng caáp aûnh, phaân tích vaø thieát keá. -Model Predictive Control Toolbox: ñaëc bieät höõu ích cho caùc öùng duïng ñieàu khieån vôùi nhieàu bieán input vaø output maø phaàn lôùn coù caùc giôùi haïn, nhaát laø trong kyõ thuaät hoùa chaát. -Mu–Analysis and Synthesis Toolbox: chöùa caùc coâng cuï chuyeân moân hoùa cho ñieàu khieån toái öu hoùa phaân tích vaø toång hôïp m, ñaëc bieät trong kyõ thuaät roâbot cao caáp maø caùc heä thoáng ña bieán tuyeán tính. -Signal Processing Toolbox: chöùa caùc coâng cuï xöû lyù tín hieäu. Caùc öùng duïng bao goàm: audio (ñóa Compact, baêng digital), video( digital HDTV, xöû lyù vaø neùn aûnh), vieãn thoâng(fax, telephone), y hoïc, ñòa lyù. -Non–Linear Control Design Toolbox: cho pheùp thieát keá caùc heä thoáng ñieàu khieån tuyeán tính vaø phi tuyeán söû duïng kyõ thuaät toái öu hoùa treân cô sôû mieàn thôøi gian. -Optimization Toolbox: caùc leänh duøng cho söï toái öu hoùa caùc haøm tuyeán tính vaø phi tuyeán toång quaùt. -Symbolic Math Toolbox: goàm caùc coâng cuï cho vieäc tính toaùn treân caùc bieåu thöùc. -System Identification Toolbox: taäp hôïp caùc coâng cuï cho öôùc löôïng vaø nhaän daïng(tìm moâ hình toaùn hoïc cho moät heä thoáng vaät lyù). -Robust Control Toolbox: caùc coâng cuï phaân tích vaø toång hôïp caùc heä thoáng ñieàu khieån baèng roâboâ. Ngoaøi ra coøn coù caùc Toolbox khaùc nhö: NAG Foundation Toolbox, Simulink, Simulink Realtime Workshop, Spline Toolbox, Satics Toolbox. Moät khaû naêng cuõng caàn phaûi nhaéc ñeán cuûa MATLAB laø bieåu dieãn data baèng ñoà thò hai chieàu laãn ba chieàu baèng caùc leänh(haøm) khaù ñôn giaûn. II. Haøm vaø Script File. 1. Script file. Duøng cöûa soå soaïn thaûo cuûa Matlab hoaëc baát kyø chöông trình soaïn thaûo naøo khaùc nhö Word 97, soaïn thaûo cöûa NC...döôùi daïng kyù töï ASCII; ñeå taïo ra chöông trình. Thuû tuïc theo moät trình töï naøo ñoù baèng nhöõng doøng leänh theo cuù phaùp cuûa ngoân ngöõ laäp trình Matlab vaø ñöôïc löu vôùi teân –file, phaàn môû roäng coù ñuoâi laø .m thöôøng ñöôïc goïi laø Script file.Ví duï: Hamain.m Thoâng thöôøng muoán chaïy Script file, taïi cöûa soå leänh cuûa Matlab, taïi daáu nhaéc ‘>>’ ta goõ teân cuûa Script file maø khoâng caàn goõ theâm phaàn môû roäng ‘.m’. sau ñoù nhaán ‘Enter’ thì Script file seõ ñöôïc thöïc hieän.Ví duï: >>Hamain roài nhaán ¿ Trong Matlab thoâng thöôøng Script ñöôïc löu trong thö muïc /bin ñoái vôùi Matlab 4. ñeán 5.2, coøn ñoái vôùi Matlab 5.3 ñöôïc löu trong thö muïc Matlab Work. Neáu baïn muoán tìm ñöôøng daãn ñeán Scirpt file duøng leänh Which.Ví duï: >>Which Hamain ¿ Baïn muoán tìm hieåu Script file ñeå söû duïng thì duøng leänh help. Ví duï: >>help Hamain ¿ Seõ hieän ra Chöông trình taïo cöûa soå giôùi thieäu döôùi söï höôøng daãn cuûa thaày Leâ Caûnh Trung ñöôïc vieát bôûi Nguyeãn Huyønh Haø Baïn muoán tìm hieåu toaøn boä Script file duøng leänh type.Ví duï: >>type Hamain ¿ Script file cuõng thuaän tieän cho vieäc nhaäp caùc maûng döõ lieäu lôùn vaø löu tröõ treân ñóa meàm khi caàn söû duïng laïi. 1. Haøm M-file. M-file laø tröôøng hôïp ñaëc bieät cuûa Script file, thoâng thöôøng M-file laø moät haøm. Nghóa laø M-file coù truyeàn bieán vaø xuaát keát quaû. Haøm M-file ñöôïc khai baùo daïng : function =fun-name ( , ,...) Trong ñoù input1, input2, … laø caùc bieán (ma traän hay voâ höôùng ) ñöôïc truyeàn cho haøm vaø outputs laø trò traû veà (ma traän hay caùc voâ höôùng). Haøm coù caùc ñaëc ñieåm sau: Teân haøm vaø teân file löu tröõ treân ñóa phaûi gioáng nhau (vôùi phaàn môû roäng cuûa file laø .m) Caùc haøng ghi chuù ñaàu tieân (tính ñeán haøng leänh ñaàu tieân) ñöôïc duøng nhö laø caùc thoâng tin trôï giuùp khi töø daáu nhaéc Matlab nhaäp vaøo leänh help Caùc bieán trong haøm chæ coù taùc duïng trong khi haøm ñang ñöôïc thöïc thi: Muoán moät bieán trong haøm laø bieán toaøn cuïc caàn coù khai baùo global tröôùc teân bieán. Soá bieán nhaäp vaøo vaø xuaát ra coù theå ñöôïc kieåm tra thoâng qua leänh nargin vaø nargout. Ñieàu naøy coù moät taùc duïng to lôùn laø khi soá bieán nhaäp vaøo nhoû hôn soá bieán caàn thieát ta coù theå cho caùc giaù trò maëc ñònh naøo ñoù. Ví Duï: Haøm linspace. function y = linspace (d1,d2,n) % LINSPACE linearly spaced vector. % equally spaced points between x1 and x2. % LINSPACE (x1,x2,N) generates N points between x1 and x2 % % See also LOGSPACE,:. % Copyright (c) 1984-94 by the Math Works, Inc if nargin == 2 n = 100; end y =[d1+(0:n-2)*(d2-d1)/(n-1)d2]; Khi töø daáu nhaéc Matlab goõ vaøo help linspace ta seõ thaáy: % LINSPACE linearly spaced vector. % equally spaced points between x1 and x2. % LINSPACE (x1,x2,N) generates N points between x1 and x2 % % See also LOGSPACE,:. % Copyright (c) 1984-94 by the Math Works, Inc Khi söû duïng leänh linspace (-2,2) laø hoaøn toaøn gioáng nhö linspace (-2,2,100) Ta nhaän thaáy M-file töø ví duï treân coù. - Coù teân file laø linspace. - Coù phaàn môû roäng laø .m - Doøng ñaàu tieân laø funtion. - y laø ñoái soá ra (suaát ra keát quaû). - daáu ‘=’ - (d1,d2,n) laø ñoái soá vaøo. - %...laø nhöõng doøng ghi chuù khoâng thöïc hieän. Khi chaïy M-file chuù yù duøng help ñeå ñoïc chuù thích. - Chöông trình chính. II. Caùc ñieàu khieån reõ nhaùnh vaø voøng laëp. Caùc toaùn töû cuûa Matlab. MATLAB coù nhieàu toaùn töû bình thöôøng nhö caùc phaàn meàm tính toaùn khaùc. Tuy nhieân coù söï khaùc nhau khi toaùn treân ma traän vaø maûng hay voâ höôùng. Ví duï nhö pheùp nhaân hay ma traän daáu( *) vaø nhaân töøng phaàn töû hai ma traän daáu(.*). Caùch bieåu dieãn ma traän: duøng daáu };~ ñeå ngaên caùch caùc haøng, daáu }:~ ñeå chæ moät maûng nhö 1:10 (caùc soá töø 1 ñeán 10); 1:2:10(caùc soá 1,3,5,...,9); A(:;1) nghóa laø øcoät 1 cuûa taát caû caùc haøng hay vectô coät thöù nhaát cuûa ma traän A ; daáu ‘laø toaùn töû chuyeån vò ma traän ; daáu } %~ baét ñaàu moät ghi chuù; daáu}=~ laø pheùp gaùn; daáu }~~ chæ söï phuû ñònh;...… 2. Ñieàu khieån reõ nhaùnh IF: Caùc daïng leänh IF nhö sau: if , end; if , else end; c . if; elseif; … elseif end; Caùc voøng laëp: Voøng laëp for: Caáu truùc: for x = , caùc leänh end; Caùc leänh giöõa for vaø end ñöôïc thöï hieän moãi laàn cho moät coät trong array. Ví duï: » for n =1:10 x(n) = sin(n*pi/10); end » x x = Columns 1 through 7 0.3090 0.5878 0.8090 0.9511 1.0000 0.9511 0.8090 Columns 8 through 10 0.5878 0.3090 0.0000 Voøng laëp for khoâng bò döøng baèng caùch taêng bieán laëp (n) trong voøng laëp: » for n = 1:10 x(n) = sin(n*pi/10); n = 10; % thay doi bien lap end » x x = Columns 1 through 7 0.3090 0.5878 0.8090 0.9511 1.0000 0.9511 0.8090 Columns 8 through 10 0.5878 0.3090 0.0000 Ta thaáy keát quaû khoâng thay ñoåi duø coù theâm doøng leänh n = 10; voøng laëp for caàn traùnh duøng khi coù theå xöû lyù baèng ma traän ñeå thôøi gian thi haønh giaûm ñi. - Voøng laëp while: Caáu truùc while: while end; Caùc leänh giöõa while vaø end ñöôïc thöïc hieän laëp laïi khi naøo experession coøn ñuùng Leänh break: duøng ñeå thoaùt khoûi moät voøng laëp (for, while) baát chaáp d8ieàu kieän keát thuùc coù thoûa hay chöa (thöôøng ñi chung vôùi if). Ví duï: » ESP =1; » for num = 1:1000 ESP = ESP/2; if (1+ESP)<=1 ESP = ESP*2 break; end end ESP = 2.2204e-016 » num num = 53 IV . Caùc haøm Toolbar söû duïng trong chöông trình moâ phoûng: abs: laáy giaù trò tuyeät ñoái, chuyeån chuoãi kí töï thaønh soá theo maõ ASCII. axes : taïo heä truïc toïa ñoä ôû moät vò trí naøo ñoù. clock: laáy thôøi gian heä thoáng. close: ñoùng moät cöûa soå figure ñang môû. conj: laáy lieân hôïp phöùc. diag: taïo hoaëc trích caùc ñöôøng cheùo ma traän. disp: laáy lieân hôïp phöùc. eig: trò ñaëc tính vaø vector ñaëc tính. time: tính khoaûng thôøi gian giöõa hai thôøi ñieåm. exp: haøm muû cô soá e = 2.71828182845904 fft shift: bieán ñoåi fourier nhanh coù chuyeån ñænh thöù 0 vaøo trung taâm phoå figure: môû moät cöûa soå figure môùi, cho hieän moät figure ñaõ coù. flipud: laät up –down moät ma traän. gcf:laáy handle cuûa figue hieän taïi (get current figure ) ginput: laáy toïa ñoä caùc ñieåm treân figure taïi vò trí con chuoät click vaøo. gtext ñaët text vaøo figure vaøo vò trí con chuoät click vaøo. hankel: taïo ma traän Hankel. hold :giöõ hình. ifft : bieán ñoåi fourier nhanh ngöôïc. inv: laáy nghòch ñaûo moät voâ höôùng hay moät ma traän vuoâng. kron:tích tensor kroneeker (toång caùc tích coù theå coù cuûa caùc caëp phaàn töû cuûa hai ma traän ). legnd: ghi chuù nuùt veõ ñoà thò. length: laáy chieàu daøi moät vector. norm: chuaån ma traän hoaëc veùc tô. num2str: ñoåi soá ra chuoãi. ones: taïo ma traän coù phaàn töû laø caùc soá 1. pause: taïm döøng moät thôøi gian aán ñònh tröôùc hoaëc chôø moät phím nhaán. pinv: nghòch ñaûo giaû moore penrore. plot: veõ ñoà thò 2 chieàu. quit : thoaùt khoûi matlab. rand: taïo ma traän soá ngaãu nhieân. roots: toøm nghieäm moät ña thöùc. round: laøm troøn thaønh soá nguyeân. set: thieát laëp ñaëc tính cuûa caùc objects. size: laáy kích thöôùc moät ma traän (soá haøng, coät ). sort: saép xeáp theo caùc giaù trò taêng. sqrt: caên baäc 2. text: ñaët text vaøo figure. title: nhaõn cuûa ñoà thò. toeplitz : taïo ma traän toeplitz. uicontrol: taïo ñieàu kieän cuûa ngöôøi söû duïng (user interface control). uimenu: taïo meânu cuûa ngöôøi söû duïng (user interface menu). vander: taïo ma traän vadermond. whitebg:thay ñoåi maøu neàn cuûa figure. xlabel: nhaõn truïc x. ylabel: nhaõn truïc y. zeros: taïo ma traän zero. zoom: phoùng to hay thu nhoû ñoà thò ñaõ veõ CHÖÔNG III:CHÖÔNG TRÌNH VAØ KEÁT KEÁT QUAÛ MOÂ PHOÛNG Chaïy baèng phaàn meàm Matlab 5.2 ._.