CHƯƠNG 2: CHỌN VỊ TRÍ Khái niệm tổng quát Trong việc chọn vị trí phải quan tâm đến phẩm chất truyền dẫn, độ tin cậy tính kinh tế (trong việc lắp đặt bảo trì) hệ thống liên lạc Viba điểm nối điểm Phẩm chất độ tin cậy thường trái ngược với tính kinh tế Vì vậy, phải có giàn xếp chúng Ngay lúc bắt đầu việc chọn vị trí, yêu cầu hệ thống Viba thiết kế cần phải làm rõ, mục sau: a) Vị trí (thành phố thị trấn) kết nối với hệ thống b) Các loại số lượng tín hiệu truyền c) Các điểm cấp tín hiệu giao tiếp với thiết bị quan điện thoại d) Kế hoạch mở rộng tương lai cho hệ thống e) Các hệ thống Viba điểm nối điểm chuyển tiếp tồn có tương lai có liên quan đến hệ thống thiết kế f) Hệ thống dùng tiêu g) Phẩm chất độ tin cậy truyền dẫn Một cách vấn tắt, thủ tục chọn vị trí phân loại thành bước sau a) Phác họa vài tuyến thực đồ b) Khảo sát vị trí c) Thử nghiệm truyền dẫn cần thiết d) Quyết định vị trí sử dụng Lựa chọn tuyến liên lạc điểm nối điểm  Khoản cách đường truyền Viba Bảng 2-5-1 cho ta khoảng cách đường truyền Viba cho mạch trung kế hệ thống Viba điểm nối điểm Các giá trị giá trị chung cho nhiều nơi Băng RF (MHz) 2000 4000 6000 11000 Khoản cách đường Viba tiêu chuẩn (Km) 7020% 5020% 5020% 3020% Bảng 2-5-1: Khoản cách đường truyền Viba tiêu chuẩn Khi vẽ đường thiết kế đồ, vị trí chọn cho có khoảng cách đường truyền tiêu chuẩn (càng gần tốt) Nên tránh đường truyền qua khoản cách d so với giới hạn mức tiêu chuẩn Bởi đường truyền Viba dài xác suất chuỗi tạp âm gây Fading tăng lên lớn, chí mà tạp âm nhiệt giữ giá trị cho phép trường hợp truyền dẫn bình thường Khi đường truyền Viba dài không tránh khỏi khó khăn gây địa hình Trong trường hợp nên thực phân tập không gian phân tập tần số 3.Sự bảo vệ cho q đạo vệ tinh Các hệ thống, liên lạc vệ tinh hệ thống Viba đất sử dụng băng sóng Viba (ví dụ: băng tần từ 4-6 GHz) Do đó, cần phải thiết lập vài giới hạn kỹ thuật để tránh giao thoa vô tuyến hai hệ thống Trong công việc chọn vị trí cho liên lạc Viba mặt đất, cần phải ý búp sóng anten không thẳng đến q đạo vệ tinh tónh sử dụng với tần số hệ thống liên lạc vệ tinh Theo đề nghị CCIR , hệ thống Viba mặt đất thiết kế cho trung tâm búp sóng anten hệ thống không thẳng đến 20 từ q đạo vệ tinh Trong trường hợp mà điều không thực được, gía trị cực đại EIRP (Equivalent Isitropically Radiated Power) nên giới hạn 47 dBw cho anten thẳng đến q đạo vệ tinh 0.50 , từ 47 đến 55 dBw góc từ 0.50 - 1.50 kiểm tra tuyến viba: Trong choïn vị trí hệ thống Viba điểm nối điểm ta cần phải kiểm tra xem có vấn đề xảy hay không việc truyền dẫn dọc theo tuyến Viba thiết kế Do đó, cần phải nghiên cứu địa hình đường truyền 1.Mặt cắt nghiêng đường truyền Bước để xác nhận trạng thái trực xạ đường truyền mặt cắt nghiêng đường truyền vẽ tờ mặt cắt nghiêng Độ cong đường chia độ tờ mặt cho phép vẽ đường cong xác đường truyền đường thẳng dựa vào khái niệm hệ số K (hệ hiệu dụng bán kính trái đất) a Sự thay đổi K Gía trị k thay đổi theo thời gian địa điểm Nói chung K thay đổi theo vó độ không thay đổi theo kinh độ, vùng phía nam K có giá trị kớn so với vùng phía Bắc, K lớn mùa hè so với mùa đông Trong điều kiện bình thường giá trị K cho sau xem hợp lí: Trong vùng nóng ẩm K= 6/5-4/3 Trong vùng ôn hòa K=4/3 Trong vùng nhiệt đới K=4/3-3/2 Trong việc chọn vị trí phải tính toán đến mức dao động K so với giá trị bình thường, tính trực xạ bị ngăn trở vật cảntrung bình K bị giảm nhỏ Ngược lại K có giá trị lớn vật chắn trở nên không tác dụng che chắn sóng phản xạ đất mà sóng che chắn tốt tình trạng K có giá trị bình thường Nếu mức dao động K lớn ổn định hrệ thống nhỏ tốn Ở Nhật khoảng dao động K thường lấy khoảng 2/3-2 Tuy nhiên, vùng có khí hậu khác với Nhật giá trị cần phải tính toán lại b Xác nhận trạng thái trực xạ Để thỏa mãn tiêu việc truyền dẫn sóng Viba với giá trị có K ta phải bảo đảm số điều sau đây: i/ Tất đới cầu Fresnel thứ phải vật cản K lấy giá trị bình thường ii/ Ít 2/3 bán kín đới cầu Fresnel thứ phải giữ cho vật cản trường hợp K lấy gía trị nhỏ Khi hai trạng thái điều thỏa mãn tuyến Viba xem thỏa mãn trạng thái trực xạ c/ Tờ mặt cắt ngiêng đường truyền Trong hình 2-5-1 độ cao (x) độ cong trái đất từ đường thẳng điểm (d1,d2) mặt cắt ngiêng với giá trị cho sẳn K tính công thức sau đây: d1d2 x= 2Ka Trong :s a: bán kín trái đất 6,37*106m x,d1,d2 tính mét x d2 d Hình 2-5-1: độ cong biểu đồ thang đo Theo công thức ta thấy x tỷ lệ thuận với bình phương khoảng cách Trong việc vẽ biểu đồ mặt cắt ngiêng nên vẽ bảngcác giá trị x với giá trị khác d1 d2 khoảng cách d bảng 2-5-2 sau: d1 48 50 Km d2 98 96 94 52 50 Km d1,d2 384 564 564 2496 2500 Km2 x 22,6 33,2 33,2 146,8 147,1 m Bảng 2-5-2: Một ví dụ tính toán giá trị x A 4000 3600 3200 2800 2400 2000 1600 1200 800 400 Tỉ lệ A=240km, B=120km,C=60km Hình 2-5-2 :Profile Sheet đường truyền 1.Đới cầu Fresnel thứ Đới cầu Fresnel thứ đóng vai trò quan trọng việc chuyển lượng sóng Viba hai vị trí khác thông tin tự Vùng đới cầu Frenel thứ khối Elip xoay, mặt qũy tích, tập hợp điểm mà khác tổng khoảng cách tiêu điểm - điểm - tiêu điểm lại khoảng cách thẳng hai tiêu điểm số /2.Vì tiêu điểm vị trí phát tiêu điểm lại vị trí nhận Vì khác đới cầu Fresnel thứ  /2 (hoặc 1800) tất lượng sóng Viba đới cầu góp phần vào sóng hai vị trí, vùng phải vật cản (K lấy giá trị bình thường) để đảm bảo trạng thái trực xạ Bán kính đới cầu Fresnel thứ điểm hai vị trí tính công thức:  d1 d2 h0 = d Trong đó: h0 :bán kính đới cầu Fesnel thứ (m)  :bước sóng(m) d1,d2,d :khoảng cách (m) Như hình vẽ 2-5-4 Bán kính đới cầu tính bởi: H0 =  d Trong thực tế, h0 tính đồ thị hình 2-5-4và h0 tính tích h0 P: với điều chỉnh hệ số p rút từ hình 2-5-5 d1 hm h0 d d2 Hình 2-5-5 :Hệ số cho bán kính đới cầu thứ điểm tùy chọn 3.Khoảng hở an toàn tổn hao nhấp nhô Trong hình 2-5-6 khoảng hở an toàn hc đường thẳng tuyến trực xạ gợn sóng cản trở hs tính bằng: d1 d1d2 hc =h1 (h1 -h2) -hs d 2Ka d2 d1 d1d2 hc=h1  + h2 -hs d d 2Ka Trong đó: h1: Độ cao anten vị trí A so với mặt đất (m) h2 :Độ cao anten vị trí B so với mặt đất (m) hs :Độ cao vật chắn vị trí cách A khoảng d1(m) hc :Khoảng hở an toàn vật chắn vị trí cách A khoảng d1(m) Hình 2-5-6: Khoảng hở an toàn đường truyền Nếu đỉnh nhấp nhô cắt đới cầu Fresnel thứ suy giảm truyền dẫn gọi “Tổn thất nhấp nhô” (Ridge Loss) cộng vào với tổn thất không gian tự Tổn thất nhấp nhô gây đỉnh tính dựa vào hình 2-5-6 Nếu có hai nhiều đỉnh khác tồn hai vị trí tổn thất nhấp nhô tổng tính cách lập lại thủ tục theo bước ví dụ hình 2-5-7 Giả định có ba đỉnh nhấp nhô R1,R2 ,R3 hai vị trí A B Tổn thất nhấp nhô gây R1 tính với giả định điểm nhận B bị di chuyển tạm đến R2 Tổn thất nhấp nhô gây R2 tìm thấy cách giả định điểm B di chuyển đến R3 điểm phát A di chuyển đến điểm A, Chiều cao A, có tính cách kéo dài đường thẳng R1-R2 đến điểm giao đường thẳng đường thẳng đứng kẻ từ điểm A Tương tự tổn thất gây R3 tính tổn thất nhấp nhô điểm B A, Tổn thất nhấp nhô tổng tổng tổn thất nhấp nhô riêng biệt có từ thủ tục Sự ước lượng tổn thất sử dụng để kiểm tra suy giảm sóng trực tiếp tìm kiếm hiệu ứng che để giảm sóng phản xạ từ mặt đất sóng truyền qua Ay R2 R1 B ?? R3 A’ A Hình 2-5-7 : Một tuyến viba có vài gờn bên Để tránh fading loại K nghiêm trọng méo dạng truyền dẫn gây sóng phản xạ từ mặt đất, đường truyền nên lựa chọn để không sóng phản xạ đáng kể đến điểm nhận Để kiểm tra ảnh hưởng sóng phản xạ tuyến viba thiết kế, ta cần phải định điểm phản xạ để biết tình trạng địa chất điểm phản xạ để xem sóng phản xạ có bị che đỉnh nhấp nhô hay không Điểm phản xạ hình 2-5-8 tìm đồ thị hình 2-5-9 Đầu tiên hệ số C m tính công thức sau: h1 – h2 C =——— h1 > h2 h1 + h2 d m = ———— 4ka(h1+h2) Trong : h1 , h2 : chiều cao hai anten (m) K: hệ số hiệu dụng bán kính trái đất a đường kính trái đất C , m : hệ số Ở bước thứ hai thông số b có cách đặt C m đồ thị Điểm phản xạ tính bởi: d d1 = —(1+b) d d2 = —(1-b) d – d1 Hình 2-5-8:Sóng phản xạ đất Hệ số phản xạ hiệu dụng tổn thất phản xạ tương ứng phân loại tình trạng địa lý điểm phản xạ liệt kê bảng 2-5-3 Thường thích hợp suy giảm sóng phản xạ 14 dB so với sóng trực tiếp Sóng phản xạ suy giảm bởi: i) Tính định hướng anten hai vị trí ii) Tổn thất phản xạ iii) Tổn thất nhấp nhô có Tổng tổn thất gọi “Sự suy giảm hiệu dụng sóng phản xạ“ Băng tần Mặt nước Đồng luá (GHz) Hệ số Tổn thất (dB) Hệ số Tổn thất (dB) 11 1 1 0 0 0.8 0.8 0.8 0.8 2 2 Vùng phẳng Thành phố , rừng Hệ số Tổn thất Hệ số (dB) 0.6 0.6 0.6 0.6 Hình 2-5-3 : Hệ số phản xạ tổn hao Góc thẳng đứng đường truyền: 6 0.3 0.2 0.2 0.16 Tổn thất (dB) 10 14 14 16 Sự tính toán góc thẳng đứng sóng phản xạ đất sóng trực tiếp cần thiết cho đọnh ước lượng suy giảm sóng phản xạ gây độ định hướng anten Hình 2-5-9 : Góc thẳng đứng đường truyền Các góc thẳng đứng hình 2-5-9 tính sau: a Các góc thẳng đứng sóng trực tieáp h1 – h2 d 1 = -( ——— + ——)  2Ka h2 – h1 d 2 = -(——— + ——)  2Ka Trong : 1 , 2 : Các góc nằm ngang (rad) h1 : độ cao anten vị trí A so với mặt đất (m) h2 : độ cao anten vị trí B so với mặt đất (m) b Các góc thẳng đứng góc phản xạ h1 d1 1 = -( — + —— ) d 2Ka h2 d2 2 = -( — + —— ) d 2Ka Trong : 1 , 2 góc thẳng đứng sóng phản xạ (rad) h1 độ cao anten vị trí A so với mặt đất (m) h2 độ cao anten vị trí B so với mặt đất (m) c Các sóng thẳng đứng sóng phản xạ sóng trực tiếp h1 h1 – h2 d2  = — - ——— - —— d1  2Ka h2 h2 – h1 d1 2 = — - ——— - ——  2Ka d2 Ở công thức góc biểu diễn Radian, chiều cao khoảng cách tính mét Nếu  >  góc hướng lên Nếu  <  góc hướng xuống  thường có giá trị âm  trường hợp góc quay xuống Biểu đồ độ cao: Khi hai sóng trực tiếp phản xạ đến anten thu công suất tín hiệu Viba nhận thay đổi với độ cao anten Điều khác độ dài đường truyền sóng trực tiếp sóng phản xạ thay đổi với độ cao anten dẫn đến thay mối quan hệ pha hai sóng Sự thay đổi mức công suất nhận với chiều cao anten biểu diễn biểu đồ độ cao hình 2-5-10 Hình 2-5-10 : Một ví dụ biểu đồ độ cao Các tính toán khác đường truyền, chiều sâu độ cao biểu đồ độ cao cần thiết cho việc định khoảng cách thẳng đứng anten cho phân tập không gian nhận để tìm hệ số phản xạ hiệu dụng từ biểu đồ độ cao a/ Chiều cao hiệu dụng anten h1’và h2’ (Xem hình 2-5-10) d22 d12 1= —— 2=—— 2Ka 2Ka h1’ = h1 –1 h2’ = h2 –2 b/ Sự khác đường truyền 2h1’h2’ S = ——— d c/ Độ sâu biểu đồ độ cao , db ( xem hình 3-17 ) db = 20Log——— dB - e Trong e : hệ số phản xạ hiệu dụng d/ Độ cao biểu đồ độ cao , P1 P2 Phía h1 Phía h2 d P1= —— 2h2 d P2 = —— 2h1 ... bảng 2- 5 -2 sau: d1 48 50 Km d2 98 96 94 52 50 Km d1,d2 384 564 564 24 96 25 00 Km2 x 22 ,6 33 ,2 33 ,2 146,8 147,1 m Bảng 2- 5 -2: Một ví dụ tính toán giá trị x A 4000 3600 320 0 28 00 24 00 20 00 1600 120 0... anten h1’và h2’ (Xem hình 2- 5-10) d 22 d 12 1= —— ? ?2= —— 2Ka 2Ka h1’ = h1 –1 h2’ = h2 –? ?2 b/ Sự khác đường truyền 2h1’h2’ S = ——— d c/ Độ sâu biểu đồ độ cao , db ( xem hình 3-17 ) db = 20 Log——— dB... c Các sóng thẳng đứng sóng phản xạ sóng trực tiếp h1 h1 – h2 d2  = — - ——— - —— d1  2Ka h2 h2 – h1 d1 ? ?2 = — - ——— - ——  2Ka d2 Ở công thức góc biểu diễn Radian, chiều cao khoảng cách tính