Bài giảng Mạng không dây - Chương 2, Phần 2: Cơ bản về sóng vô tuyến

Chapter 02 CƠ BẢN VỀ SÓNG VÔ TUYẾN2Mục tiêu Định nghĩa và giải thích một số đặc tính trong sóng vô tuyến.Gain, Loss, Reflection, Refraction, Diffraction, Scattering, Absorption, VSWR, Return Loss, Amplification and Attenuation, Free Space Path Loss, Delay SpreadTìm hiểu và áp dụng những phép tính cần thiết về mạch RFWatts and Milliwatts; Decibel (dB), dBm, dBi, and dBd; SNR and RSSI; System Operating Margin (SOM), Fade Margin, and Link Budget; Intentional Radiators and EIRP3SÓNG ĐIỆN TỪ - SÓNG VÔ TUYẾN – (RF)Sóng điện từ là sự kết hợp của dao động điện trường và từ trường vuông góc với nhau, lan truyền trong không gian.Sóng điện từ có bước sóng từ vài m đến vài km được dùng trong thông tin liên lạc vô tuyến gọi là sóng vô tuyến.Sóng mang (carrier signal)Nếu một tín hiệu có thay đổi và dao động, dù chỉ một ít, sự thay đổi này sẽ giúp phân biệt bit 0 và bit 1.Lúc đó, dữ liệu cần truyền sẽ có thể gửi và nhận thành công dựa vào chính sự thay đổi của tín hiệu.Dạng tín hiệu đã điều chế này còn được gọi là sóng mang (carrier signal) và dùng để truyền dữ liệu4 Phân loại sóng vô tuyến5Dải tần số ứng dụng trong phương tiện truyền thông vô tuyến67Các đặc tính của sóngAmplitude, Frequency, Wavelength, Gain, Loss, Reflection, Refraction, Diffraction, Scattering, Absorption, VSWR, Return Loss, Amplification and Attenuation, Free Space Path Loss, Delay Spread.Các đặc tính củaBiên độ (Amplitude) là chiều cao, độ mạnh hoặc công suất của sóng8Các đặc tính củaTần số (Frequency) là số chu kỳ sóng xảy ra trong một giây.9Các đặc tính củaBước sóng (Wavelength) là khoảng cách giữa hai điểm tương tự trên hai đỉnh sóng liên tiếp.10Các đặc tính củaPha (Phase) không phải là một thuộc tính của sóng, nó chỉ ra mối quan hệ giữa 2 sóng có cùng tần số và được phát đi hoặc nhận được tại 2 thời điểm khác nhau11Điều chế sóng-ModulationĐể mã hóa dữ liệu vào trong một dữ liệu truyền qua sóng AM/FM. Ví dụ: điện thoại di động, truyền hình vệ tinh, ta phải thực hiện một vài kiểu điều chế trong sóng vô tuyến đang truyền.Có 2 dạng điều chế: điều chế tương tự (analog) và điều chế kỹ thuật số (digital).Có 3 kỹ thuật điều chế:Điều biên (Amplitude Shift Keying - ASK)Điều tần – (Frequency Shift Keying - FSK)Điều pha (Phase Shift Keying - PSK).12Digital Modulation (cont’)13Amplitude shift keying (ASK)Digital Modulation (cont’)14Frequency shift keying (FSK)Digital Modulation (cont’)15Phase shift keying (PSK)CÁC ĐẶC TÍNH CỦASÓNG VÔ TUYẾN (RF)16Độ khuếch đại (Gain)Khuyếh đại là sự tăng lên trong biên độ của sóng vô tuyếnMột angten có độ khuếch đại cao được sử dụng để tập trung độ rộng chùm của một tín hiệu để làm tăng biên độ của tín hiệu đó.17Suy hao (Loss)Được mô tả như là sự suy giảm độ mạnh của tín hiệu.Có nhiều nguyên nhân gây ra sự suy hao sóng vô tuyến có thể là nguyên nhân chủ động do chúng ta có thể làm suy hao sóng vô tuyến bằng cách sử dụng bộ suy hao sóng vô tuyến.18LOSS19LOSS20Phản xạ (Reflection)Phản xạ được xuất hiện khi một sóng điện từ đang quảng bá va chạm với một vật có kích thước rất lớn.Phản xạ được xuất hiện từ bề mặt của trái đất, tòa nhà, tường hay nhiều vật cản khác.Sự phản xạ tín hiệu sóng vô tuyến gây ra những ảnh hưởng nghiêm trọng cho WLAN làm giảm hay phá hủy những tín hiệu sóng vô tuyến21Reflection22Khúc xạ (Refraction)Khúc xạ mô tả sự uốn cong của sóng vô tuyến khi chúng truyền qua môi trường có mật độ khác nhau.23Nhiễu xạ (Diffraction)Nhiễu xạ là hiện tượng khi sóng lan truyền qua khe nhỏ hoặc mép vật cản làm cho sóng bị lệch hướng lan truyền, lan toả về mọi phía từ vị trí vật cản, và tự giao thoa với các sóng khác lan ra từ vật cản.24Diffraction25Diffraction26Tán xạ ( Scattering)Tán xạ xảy ra khi một tín hiệu RF gặp phải một bề mặt không đồng đều gây ra các tín hiệu bị phân tán.Các tín hiệu này bị giảm đáng kể so với tín hiệu ban đầu. Phân tán = Đa phản xạ.27Sự hấp thụ (Absorption)Hấp thụ là sự chuyển hóa năng lượng tín hiệu RF thành nhiệt. Chúng bao gồm nước, vách thạch cao, gỗ, và thậm chí cả con người.28Tỉ lệ điện áp sóng đứng(VSWR)Ví dụ minh họa:Hãy tưởng tượng dòng nước đang chảy qua 2 ống nước trong vườn . Nếu hai ống có cùng đường kính thì đường ống sẽ chảy qua một cách trơn tru .Một ống trên đường truyền có đường kính lớn hơn nhiều so với ống dưới thì sẽ xuất hiện một trở lực trên vòi nước. 29Tỉ lệ điện áp sóng đứng(VSWR)Ví dụ minh họa:Trong ví dụ này bạn có thể thấy rằng trở lực này có thể có ảnh hưởng xấu và sẽ không có nhiều lượng nước được truyền sang ống thứ 2.Từ ví dụ đấy ta có thể hiểu được rằng tỷ lệ điện áp sóng đứng trên dòng điện .30Tỉ lệ điện áp sóng đứng(VSWR)Tỷ lệ điện áp sóng đứng VSWR( Voltage Standing Wave Radio) xuất hiện khi trở kháng (điện trở của dòng điện đo bằng Om) không tương thích giữa các thiết bị trong hệ thống vô tuyến. VSWR được gây ra bởi một bộ tín hiệu sóng vô tuyến bị phản xạ tại điểm trở kháng không tương thích trên đường truyền tín hiệu. 31Tỉ lệ điện áp sóng đứng(VSWR)VSWR gây ra suy hao phản hồi (Return Loss) nó làm suy hao năng lượng truyền về phía trước do một số công suất bị phản xạ trở lại bộ phát sóng.Giá trị VSWR thường thấy là 1,5 : 1.Giá trị VSWR 1:1 sự phối hợp trở kháng hoàn hảo32VSWR33A lower first number means a better impedance match.Return loss(suy hao phản hồi)Khi VSWR lớn hơn 1.0:1, sẽ xảy ra tình trạng phản xạ ngược của tín hiệu RF trong hệ thống. Năng lượng này được phản xạ trở lại đối với các máy phát RF hoặc máy nhận.Return loss là một phép đo, thường được biểu diễn bằng decibel để biểu diễn tỷ lệ giữa sóng tới và sóng phản xạ.34Line of Sight (LOS)Là sự biến thiên của độ khúc xạ, nhiễu xạ, phản xạ, là nguyên nhân chủ yếu dẫn đến hiện tượng truyền dẫn đa đường mà kết quả của nó là tổn hao tín hiệu sóng.35Fresnel ZoneMiền Fresnel là miền gồm có các hình elip đồng tâm xung quanh đường LOS.Các đối tượng trong miền Fresnel như cây, đỉnh đồi, và các tòa nhà có thể nhiễu xạ hoặc phản xạ các tín hiệu chính từ các thiết bị nhận và làm thay đổi RF LOS.36