4.3 WIRELESS PROPAGATIONA signal ra

4.3 WIRELESS PROPAGATION

A signal radiated from an antenna travels along one of three routes: ground wave, sky wave, or line of sight (LOS). Table 4.7 shows in which frequency range each pre-dominates. In this book, we are almost exclusively concerned with LOS communica-tion, but a short overview of each mode is given in this section.

Ground Wave Propagation

Ground wave propagation (Figure 4.8a) more or less follows the contour of the earth and can propagate considerable distances, well over the visual horizon. This effect is found in frequencies up to about 2 MHz. Several factors account for the tendency of electromagnetic wave in this frequency band to follow the earth’s curvature. One fac-tor is that the electromagnetic wave induces a current in the earth’s surface, the result of which is to slow the wavefront near the earth, causing the wavefront to tilt down-ward and hence follow the earth’s curvature. Another factor is diffraction, which is a phenomenon having to do with the behavior of electromagnetic waves in the pres-ence of obstacles. Electromagnetic waves in this frequency range are scattered by the atmosphere in such a way that they do not penetrate the upper atmosphere.

The best-known example of ground wave communication is AM radio.

Sky Wave Propagation

Sky wave propagation is used for amateur radio, CB radio, and international broad-casts such as BBC and Voice of America. With sky wave propagation, a signal from an earth-based antenna is reflected from the ionized layer of the upper atmosphere (ionosphere) back down to earth. Although it appears the wave is reflected from the ionosphere as if the ionosphere were a hard reflecting surface, the effect is in fact caused by refraction. Refraction is described subsequently.

A sky wave signal can travel through a number of hops, bouncing back and forth between the ionosphere and the earth’s surface (Figure 4.8b). With this propa-gation mode, a signal can be picked up thousands of kilometers from the transmitter.

Line-of-Sight Propagation


Above 30 MHz, neither ground wave nor sky wave propagation modes operate, and communication must be by line of sight (Figure 4.8c). For satellite communication, a signal above 30 MHz is not reflected by the ionosphere and therefore a signal can be


126

Table 4.7 Frequency Bands

Dải tần Dải tần số Phạm vi Bước sóng không gian truyền Đặc điểm sự truyền tải Dùng điển hình (dùng trên)


ELF ( vô cùng thấp) 30 to 300 Hz 10,000 to 1000 km GW lưới điện tần số ; được sử dụng bởi một số tần số hệ thống điều khiển nhà.


VF ( tần số thoại ) 300 to 3000 Hz 1000 to 100 km GW được sử dụng bởi hệ thống điện thoại cho
đường dây thuê bao tương tự.

VLF ( tần số rất thấp ) 3 to 30 kHz 100 to 10 km GW; low attenuation day and night; Long-range navigation; submarine
high atmospheric noise level communication

LF (low frequency) 30 to 300 kHz 10 to 1 km GW; slightly less reliable than VLF; Long-range navigation; marine
absorption in daytime communication radio beacons

MF (medium frequency) 300 to 3000 kHz 1,000 to 100 m GW and night SW; attenuation low at Maritime radio; direction finding;
night, high in day; atmospheric noise AM broadcasting.

HF (high frequency) 3 to 30 MHz 100 to 10 m SW; quality varies with time of day, Amateur radio; international
season, and frequency. broadcasting, military communication;
long-distance aircraft and ship
communication

VHF (very high frequency) 30 to 300 MHz 10 to 1 m LOS; scattering because of VHF television; FM broadcast and
temperature inversion; cosmic noise two-way radio, AM aircraft
communication; aircraft navigational
aids

UHF (ultra high frequency) 300 to 3000 MHz 100 to 10 cm LOS; cosmic noise UHF television; cellular telephone;
radar; microwave links; personal
communications systems

SHF (super high frequency) 3 to 30 GHz 10 to 1 cm LOS; rainfall attenuation above Satellite communication; radar;
10 GHz; atmospheric attenuation due terrestrial microwave links; wireless
to oxygen and water vapor local loop

EHF (extremely high 30 to 300 GHz 10 to 1 mm LOS; atmospheric attenuation due to Experimental; wireless local loop
frequency) oxygen and water vapor

Infrared 300 GHz to 400 THz 1 mm to 770 nm LOS Infrared LANs; consumer electronic
applications

Visible light 400 THz to 900 THz 770 nm to 330 nm LOS Optical communication


4.3 / WIRELESS PROPAGATION 127

Sự truyền tín hiệu





Ăng - ten phát Trái đất Ăng ten
thu




(a) sự truyền sóng vô tuyến thẳng từ nơi phát đén nơi thu (dưới 2 MHz)



Tầng điện ly






Transmit
antenna




Signalpropagation







Earth Receive
antenna




(b) truyền sóng trên không (2 đến 30 MHz)

Sự truyền tín hiệu



Transmit Earth Receive
antenna antenna




(c) truyền theo tầm nhìn

Kết quả (Việt) 2:

4.3 CẤY WIRELESS

Một tín hiệu phát ra từ một ăng-ten di chuyển dọc theo một trong ba tuyến đường: đất, sóng trời, hoặc đường ngắm (LOS). Bảng 4.7 cho thấy trong đó dải tần số mỗi tiền chi phối. Trong cuốn sách này, chúng ta hầu như chỉ quan tâm đến LOS communica-tion, nhưng một tổng quan ngắn của mỗi chế độ được đưa ra trong phần này.

Trệt sóng tuyên truyền

mặt đất truyền sóng (hình 4.8a) ít nhiều sau các đường viền của trái đất và có thể tuyên truyền khoảng cách đáng kể, cũng trên đường chân trời thị giác. Hiệu ứng này được tìm thấy trong các tần số lên đến khoảng 2 MHz. Chiếm một số yếu tố cho các xu hướng của sóng điện từ trong dải tần số này để theo độ cong của trái đất. Một fac-tor là các sóng điện từ gây ra một hiện trong bề mặt trái đất, kết quả của nó là làm chậm quá trình đầu sóng gần trái đất, gây ra sóng nghiêng xuống phường và do đó theo độ cong của trái đất. Một yếu tố khác là sự nhiễu xạ, mà là một hiện tượng có để làm với các hành vi của sóng điện từ trong các pres-kinh trở ngại. Sóng điện từ trong dải tần số này được phân tán bởi khí quyển trong một cách mà họ không xâm nhập vào khí quyển bên trên.

Ví dụ nổi tiếng nhất của truyền sóng mặt đất là radio AM.

Sky Wave Tuyên truyền

Sky sóng lan truyền được sử dụng cho các đài phát thanh nghiệp dư, CB đài phát thanh, và quốc tế rộng dàn diễn viên như BBC và VOA. Với truyền sóng trên bầu trời, một tín hiệu từ một ăng-ten mặt đất dựa trên phản xạ từ lớp ion hóa của tầng khí quyển cao (tầng điện ly) trở xuống đất. Mặc dù nó xuất hiện làn sóng phản xạ từ tầng điện ly như tầng điện ly là một bề mặt phản ánh khó khăn, hiệu quả là trên thực tế gây ra bởi sự khúc xạ. Khúc xạ được mô tả sau đó.

Một tín hiệu sóng bầu trời có thể đi qua một số bước nhảy, nảy qua lại giữa tầng điện ly và mặt (Hình 4.8b) của trái đất. Với chế độ propa-gation này, một tín hiệu có thể được đón hàng ngàn cây số từ máy phát.

Line-of-Sight Tuyên truyền trên 30 MHz, không phải chế độ sóng mặt đất cũng không truyền sóng trên bầu trời hoạt động, và thông tin liên lạc phải bằng đường ngắm (Hình 4.8c). Đối với truyền hình vệ tinh, tín hiệu trên 30 MHz không được phản ánh của tầng điện ly và do đó một tín hiệu có thể được 126 Bảng 4.7 Tần số ban nhạc Đại Tân Đại tần số Phạm vi Bước sóng do not gian truyền Đặc điểm sự truyền tải Dùng điển hình (using trên) ELF (vô cùng thấp) 30-300 Hz 10.000 đến 1000 km GW lưới điện tần số; used by a số tần số hệ thống điều khiển nhà. VF (tần số thoại) 300-3000 Hz 1000-100 km GW used bởi hệ thống điện thoại cho đường dây thuê bao tương tự. VLF (tần số much thấp) 3-30 kHz 100-10 km GW; ngày suy hao thấp và đêm; Hướng tầm xa; tàu ngầm không khí cấp độ tiếng ồn cao truyền thông LF (tần số thấp) 30-300 kHz 10-1 km GW; hơi ít tin cậy hơn VLF; Hướng tầm xa; biển hấp thu trong phát thanh truyền thông ban ngày Beacons MF (trung tần) 300-3000 kHz 1.000 đến 100 m GW và đêm SW; suy hao thấp tại đài phát thanh hàng hải; Phát hiện hướng; đêm, cao trong ngày; không khí ồn AM phát thanh truyền hình. HF (tần số cao) 3-30 MHz 100-10 m SW; chất lượng thay đổi theo thời gian trong ngày, Amateur vô tuyến điện; quốc tế mùa, và tần số. phát thanh truyền hình, thông tin liên lạc quân sự; dài từ xa máy bay và tàu truyền VHF (tần số rất cao) 30-300 MHz 10-1 m LOS; tán vì truyền hình VHF; FM phát sóng và nhiệt độ đảo ngược; thiên thể vũ trụ vô tuyến hai chiều, AM máy bay truyền thông; máy bay điều hướng trợ UHF (siêu tần số cao) 300-3000 MHz 100-10 cm LOS; Truyền hình tiếng ồn UHF vũ trụ; điện thoại di động; radar; các tuyến vi ba; cá nhân hệ thống thông tin liên lạc SHF (tần số siêu cao) 3-30 GHz 10-1 cm LOS; lượng mưa suy giảm trên truyền hình vệ tinh; radar; 10 GHz; suy giảm trong khí quyển do các tuyến vi ba mặt đất; không dây với oxy và hơi nước local loop EHF (rất cao 30-300 GHz 10-1 mm LOS; suy giảm trong khí quyển do thực nghiệm; không dây địa phương vòng lặp tần số) oxy và hơi nước hồng ngoại 300 GHz đến 400 THz 1 mm đến 770 nm LOS hồng ngoại mạng LAN; điện tử tiêu dùng các ứng dụng ánh sáng nhìn thấy được 400 THz tới 900 THz 770 nm đến 330 nm LOS truyền thông quang học 4.3 / WIRELESS CẤY 127 Sự truyền tín hiệu Áng - mười phát Trái đất Ang ten thu (a) sự truyền sóng vô tuyến thẳng từ nơi phát Djen nơi thu (under the 2 MHz) Tầng điện ly Transmit ăng ten Signalpropagation Trái đất Nhận ăng ten (b) truyền sóng trên do not (2 đến 30 MHz) Sự truyền tín hiệu truyền Trái đất Nhận ăng ten ten (c) truyền theo tầm nhìn