an ten

1. Truyền Sóng & Antenna
GV: Lê Chu Khẩn
(Bài giảng có tham khảo bài giảng của tác giả Nguyễn Viết Minh - HVCN BCVT)

4. Học liệu tham khảo (2)
[1] TS Lê Tiến Thường, Trần Văn Sư, “Truyền sóng và
anten,”NXB Đại học Quốc gia tp. HCM, 2000.
[2] Robert Collin, “Antennas and Radiowave
Propagation,”McGraw-hill, Inc, 1985.
[3] RicharchC. Johnson, “Antenna Engineering Handbook,
3rdedition,”McGraw-hill, Inc, 1993
[4]Huang-Yi,” Antenna From theory to practice,” Jonh wiley 2008

5. Các kiến thức liên quan
• Học viên cần có các kiến thức sau:(Ôn lại)
– Lý thuyết trường: trường E (V/m); trường H (A/m);
phân tích trường E; H; phân bố trường E và H trong
KGTD
– Kỹ thuật siêu cao tần: phương trình đường dây TS;
các thông số cơ bản trên đường dây truyền sóng: trở
kháng đường truyền(Z); các thông số sơ cấp; các
thông số thứ cấp; hệ số phản xạ đường dây TS (Γ); đồ
thị Smith….

6. PHƯƠNG PHÁP HỌC; KIỂM TRA VÀ TÍNH ĐIỂM
• Tự đọc lý thuyết ở nhà
• Trên lớp tóm tắt lý thuyết và làm bài tập
• Cứ khoảng hai chương sẽ có bài kiểm tra không báo trước, để
lấy điểm chuyên cần
• Bài kiểm tra giữa kỳ sẽ báo trước
• Điểm tổng kết cuối kỳ theo qui chế hiện hành của học viện.

7. GIỚI THIỆU MÔN HỌC
 Nội dung học phần:
• Chương 1: Các vấn đề chung về truyền sóng
+ Tính chất của sóng điện từ; Các phương pháp truyền lan sóng;
Quá trinh truyền lan sóng trong không gian tự do
• Chương 2: Truyền lan sóng cực ngắn
+ Truyền lan trong điều kiện lý tưởng; Truyền lan trong điều kiện
thực; Phadinh và biện pháp chống
• Chương3: Truyền lan sóng trong thông tin di động
• + Đặc tính kênh truyền sóng di động; Các mô hình kênh vô
tuyến di động; Đánh giá đặc tính kênh
• Chương 4: Lý thuyết chung về anten
+ Các tham số của anten; Các nguồn bức xạ nguyên tố;
Nguyên lý của anten thu

8. GIỚI THIỆU MÔN HỌC
 Nội dung học phần:
• Chương 5: Anten chấn tử
+ Bức xạ của chấn tử đối xứng, anten chấn tử đơn, các loại anten
sửdụng
nhiều chấn tử
• Chương 6: Anten góc mở
+ Nguyên lý bức xạ mặt, anten loa, anten gương parabol, anten
khe , anten vi dải
• Chương7: Kỹ thuật anten
+ Tổng hợp đồ thị phương hướng anten, mởrộng dải tần làm việc,
cấp điện và phối hợp trở khánganten
• Chương 8: Anten trong thông tin vô tuyến tiên tiến
+ Anten thông minh, kỹ thuật đa anten, anten cho hệ thống vô
tuyến băng siêu rộng.

9. Nội dung
1.1 Giới thiệu
1.2 Tính chất cơbản của sóng điện từ
1.3 Phân loại sóng điện từ
1.4 Phương thức truyền lan sóng điện từ
1.5 Biểu thức truyền lan sóng trong không gian
tự do
1.6 Hệ số suy giảm
1.7 Câu hỏi và bài tập
Chương I: CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ TRUYỀN SÓNG

10. H 1.1: Mô hình hệ thống viễn thông

11. 1.1 Giới thiệu
Truyền dẫn vô tuyến (Radio Transmission)
•Môi trường truyền dẫn
+ Không gian (bầu khí quyển)
•Phương tiện truyền dẫn
+ Sóng điện từ
H 1.2: Môi trường truyền dẫn vô

12. 12
Xem anten phát như cực + và mặt đất là cực âm ta có sự
truyền sóng trong không gian
 Nguyên tắc cơ bản truyền sóng điện từ
Cực + (anten phát)
+
+
+
+
+
- - - - - - - - - - - Cực – ( đất)
Sóng lan truyền
H 1.2 a: Nguyên tắc truyền dẫn vô

13. 13
Định nghĩa: Không
gian tự do:
*Đồng nhất ở mọi nơi
*Không chứa thành
phần tích điện
* Các chiều được xác
định
 Nguyên tắc cơ bản truyền sóng điện từ: Không
gian tự do
H 1.2 b: Khái niệm KGTD trong truyền dẫn vô

14.  Các hiện tượng trong truyền sóng
+ Đa đường (Multipath): hiện tượng đa đường do tín hiệu từ
nguồn phát đến máy thu đi theo nhiều đường khác nhau do các
hiện tượng phản xạ, tán xạ, nhiễu xạ, khúc xạ, truyền thẳng. Tín
hiệu thu được là tập hợp của nhiều tín hiệu nên có thể làm cho
tín hiệu có biên độ thay đổi liên tục theo thời gian và không gian
Transmitter
d
Receiver
hb
hm
Diffracted
Signal
Reflected Signal
Direct Signal
Building
H 1.2 c: Hiện tượng đa đường trong truyền dẫn vô tuyến

15. 15
 Các hiện tượng truyền sóng
- Các hiện tượng trong tuyền
sóng
+ Phản xạ (Reflection): hiện
tượng phản xạ xuất hiện khi
tia sóng gặp mặt chắn dẫn có
kích thước lớn hơn nhiều so
với bước sóng như các bề
mặt kim loại hay mặt đất, hệ
số phản xạ là tỷ số giữa tia
phản xạ và tia tới luôn nhỏ
hơn 1. Nếu mặt phản xạ dẫn
hòan tòan thì hệ số phản xạ
bằng 1

16. 16
 Các hiện tượng truyền sóng
+ Khúc xạ
(Refraction): hiện
tượng khúc xạ xuất
hiện khi tia sóng
truyền từ một môi
trường này sang
một môi trường
khác. Lúc này tia
sóng tuân theo định
luật Snell

17. 17
 Các hiện tượng truyền sóng/ nhiễu xạ
+ Nhiễu xạ (Diffraction): hiện tượng nhiễu xạ xuất hiện tại cạnh
chắn của vật thể có kích thước lớn hơn so với bước sóng, tia
sóng bị uống cong theo độ cong của bề mặt vật chắn

18. 18
 Các hiện tượng truyền sóng/ Nhiễu xạ
+ Nhiễu xạ bờ sắc (Knife Edge - Diffration):

19. 19
• Các hiện tượng truyền sóng/ Tán xạ
+ Tán xạ (scattering): hiện tượng tán xạ xuất hiện khi tia sóng
gặp vùng bất đồng nhất hay các vật thể có kích thước bé hơn
nhiều hoặc gần bằng so với bước sóng.

25. Hình 1.3 b: Phân bố E và H trong truyền sóng ở không gian tự do
(sóng TEM)

29. 29
 Phân cực sóng: tròn quay trái ( theo hướng truyền sóng)
x
y
φ
Tròn trái

30. 30
 Phân cực sóng: ứng dụng
Phân cực ngang và phân cực dọc (tuyến tinh)

31. 31
 Phân cực sóng: phương trình truyền sóng
Ex = cos (wt)
Ey = cos (wt
Ex = cos (wt+pi/4)
Ey = cos (wt )
Ex = cos (wt)
Ey = - sin(wt)
Ex = cos (wt)
Ey = cos (wt+3pi/4)
Ex = cos (wt)
Ey = sin (wt)
Ex = cos (wt)
Ey = cos (wt+pi/4)
Phân cực Elip
LHC
RHC

41. 41
 Tổng kết lan truyền sóng trong KGTD

42.  Tổng kết lan truyền sóng trong KGTD
(Phản xạ, khúc xạ, nhiễu xạ, suy hao, tán xạ, sai
phân cực)

53. Chương II:

71.  Phản xạ từ các mặt phẳng (Smooth) và các mặt ghồ ghề
(rough)

72. 72
Độ lệch pha giữa hai tia (Ray A; Ray B) là: 2dsin(θ) (với
d=h) và độ lệch pha giữa 2 tia sẽ nhân thêm (2π/λ)
Nếu độ lệch pha giữa 2 tia: Δφ > π/2 thì xem như bề mặt
ghồ ghề (rough)

73. Tổng quát:
Một hằng số tượng trưng cho độ nhấp nhô của bề mặt phản xạ
sóng, phụ thuộc σ:
Theo tiêu chuẩn Rayleigh nếu C < 0.1 mặt truyền sóng là mặt
phẳng (smooth).
Nếu C > 10 thì sự phản xạ bị khuếch tán (diffuse) quá nhiều (mặt
ghồ ghề)

74. 74
2.4 Ảnh hưởng địa hình: Nhiễu xạ bờ cạnh sắc (Knife diffraction)
Ứng dụng mô hình nhiễu xạ sóng
ánh sáng để khảo sát nhiễu xạ trong
TSVT

75. 75
 Đặc trưng cho nhiễu
xạ bờ cạnh sắc là
thông số Fesnel v
2.4 Ảnh hưởng địa hình: Nhiễu xạ bờ cạnh sắc (Knife diffraction)

76. 76
 Suy hao do nhiễu xạ bờ cạnh sắc là một hàm của thông
số Fresnel (nếu v >= - 0.7).
Công thức
xấp xỉ (Khi
v>=1.5)
2.4 Ảnh hưởng địa hình: Nhiễu xạ bờ cạnh sắc (Knife diffraction)

77. 77
Xem nguyên lý Huygen
Với:
2.4 Ảnh hưởng địa hình: Nhiễu xạ bờ cạnh sắc (Knife diffraction)

78. 2.4 Ảnh hưởng địa hình: Nhiễu xạ bờ cạnh sắc (Knife diffraction)

79. 79
2.4 Ảnh hưởng địa hình: Nhiễu xạ bờ cạnh sắc (Knife diffraction)

80. Tổng quát mô hình nhiễu xạ ở trên ta có:
Nếu một khoảng cách là vô cùng ta có công thức đơn giản
Từ v, ta tính suy hao do nhiễu xạ:
2.4 Ảnh hưởng địa hình: Nhiễu xạ bờ cạnh sắc (Knife diffraction)

81. 81
Ứng dụng tính nhiễu xạ qua góc chắn của khe hở (aperture)
2.4 Ảnh hưởng địa hình: Nhiễu xạ bờ cạnh sắc (Knife diffraction)

82. 82
Ứng dụng tinh suy hao phản xạ từ một bề mặt
2.4 Ảnh hưởng địa hình: Nhiễu xạ bờ cạnh sắc (Knife diffraction)

83. 83
Các mô hình tinh nhiễu xạ trên mặt đất
 Thực tế có 3 mô hình để tính toán nhiễu xạ trên mặt đất:
Bullington; Epstein - Petersen; và Deygout
Mô hình Burlington
2.4 Ảnh hưởng địa hình: Nhiễu xạ bờ cạnh sắc (Knife diffraction)

84. 84
Mô hình Epstein-Peterson
2.4 Ảnh hưởng địa hình: Nhiễu xạ bờ cạnh sắc (Knife diffraction)

85. 85
Mô hình Deygout
2.4 Ảnh hưởng địa hình: Nhiễu xạ bờ cạnh sắc (Knife diffraction)

86. 86
VD: Giả sử, ta có mô hình sau với tần số 600 MHz, ứng với bước sóng
λ = 0.5 m. Ứng dụng các mô hình trên để tính toán suy hao do nhiễu
xạ.
2.4 Ảnh hưởng địa hình: Nhiễu xạ bờ cạnh sắc (Knife diffraction)

87. 87
Ta tính suy hao nhiễu xạ theo: Epstein-Petersen
Tính toán suy hao nhiễu xạ theo Deygout
Nếu truyền sóng theo mô hình này thì không thể tính theo
Epstein-Petersen
2.4 Ảnh hưởng địa hình: Nhiễu xạ bờ cạnh sắc (Knife diffraction)

88. 88
Nếu truyền sóng theo mô hình này, thì không thể tính toán theo:
Epstein-Petersen và Deygout
Trong mô hình này, suy hao do nhiễu xạ có thể được tính: 6n (dB)
với n số lượng vật cản từ anten phát đến anten thu
2.4 Ảnh hưởng địa hình: Nhiễu xạ bờ cạnh sắc (Knife diffraction)

89. 89
Mô hình tính toán theo Bullington
2.4 Ảnh hưởng địa hình: Nhiễu xạ bờ cạnh sắc (Knife diffraction)

95. 95
2.4 Ảnh hưởng địa hình: ứng dụng vùng fresnel
2
 khi v ≤ - 0.7 (khoảng – 0.8) xem như suy hao do vật
cản không có, ta bỏ qua suy hao này. Trong vùng này ta
gọi là vùng fresnel. Tham số đặt trưng trong vùng này
ta có bán kính vùng Fresnel: R
Vùng Fresnel có độ chênh lệch khoảng một nữa bước
sóng. Nếu chỏm của vật cản nằm trong khoảng nữa trên
của elip trong vùng Fresnel thì giá trị v =
 Bán kính vùng FR:

96. 96
Thì xem như suy hao nhiễu xạ do vật cản là không có nghĩa
là -0.8 = 60 % ( )
VD: Đường truyền Microwave f = 12 Ghz, khoảng cách 25
Km. thì bán kính FR:
Như vậy,trong vùng 60% của 12,6 m là 7,6 m. Ta gọi đây
là vùng trong suốt của đường truyền
 Nếu đỉnh của vật cản tại cạnh dưới của elip ở vùng
Fresnel thì tham số
Nếu

106. VD: Cho mô hình TS tần số 300 MHz; EIRP: 200 mw; Hệ số phản
xạ 0,5.
Tính công suất tại điểm thu R (dBm) và E(dBmicrovolt/m)

107. Chương III:

133. CHƯƠNG 4
LÝ THUYẾT CHUNG VỀ ANTEN
NỘI DUNG
Nội dungchương4:
•4.1 Giới thiệu
•4.2 Các tham số cơbản của anten
•4.3 Các nguồn bứcxa nguyên tố
•4.4 Nguyên lý anten thu
•4.5 Câu hỏi và bài tập

134. 4.1 Giới thiệu
Vai trò của anten
•Là thiết bị bức xạ sóng điện từra khônggian và thu nhận
sóng điện từtừ không gian bên ngoài
+ Anten phát: Biến đổi tín hiệu điện cao tần từ máy
phát thành sóng điện từtự
do lan truyền trong không gian
+ Anten thu:Tập trung năng lượngsóng điện từ trong
không gian thành tín hiệu điện cao tần đưa đến máy
thu.

135. • Các loại anten

162. CHƯƠNG 5
ANTEN CHẤN TỬ