(Trang 38)
Khi một tín hiệu lan truyền dọc theo một môi trường dẫn (hay một môi trường truyền dẫn) công suất của nó sẽ bị suy giảm (suy giảm tín hiệu). Thông thường mức độ suy giảm cho phép được quy định trên chiều dài của môi trường dẫn hoặc kênh truyền dẫn để đảm bảo tín hiệu được truyền tốt nhất, che giấu nhiễu và giữ giá trị ban đầu. Vậy bằng cách nào chúng ta có thể hạn chế hoặc tăng cường và tái tạo được tín hiệu? |
I. MÔI TRƯỜNG TRUYỀN DẪN
Môi trường truyền dẫn là bất cứ thứ gì có thể mang thông tin từ nguồn đến đích (Hình 6.1). Ví dụ khi hai người nói chuyện thì môi trường truyền dẫn là không khí.
Hình 6.1. Môi trường truyền dẫn
Bên gửi
Môi trường truyền
Bên nhận
Hữu tuyến (có dây) hoặc vô tuyến (không dây)
Trong truyền dữ liệu thì việc định nghĩa thông tin và môi trường truyền dẫn thường cụ thể hơn. Môi trường truyền dẫn thường là không gian tự do, cáp đồng, hoặc cáp sợi quang. Thông tin thường là một tín hiệu, là kết quả của một sự chuyển đổi dữ liệu từ một dạng khác.
Vào thế kỉ thứ XIX, Moóc là người đã phát minh ra máy điện báo, thiết bị này sử dụng tín hiệu điện truyền dẫn đường dài. Liên lạc bằng điện thoại dựa vào môi trường truyền dẫn và phụ thuộc vào môi trường kim loại.
Hình 6.2. Phân loại môi trường truyển dẫn
Môi trường truyền dẫn
Hữu tuyến (có dây)
Cáp kim loại
Cáp quang
Vô tuyến (không dây)
Sóng radio
Sóng micro
Hồng ngoại
Cùng với sự phát triển của công nghệ, các phương tiện truyền dẫn tốt hơn cũng được phát minh (cáp xoắn đôi, cáp đồng trục). Việc sử dụng cáp sợi quang đã làm tăng tốc độ truyền dẫn và làm tăng chất lượng tín hiệu được truyền.
(Trang 39)
Hình 6.3. Các loại cáp truyền dẫn
a) Cáp xoắn đôi
b) Cáp đồng trục
Ruột dẫn tín hiệu
Lớp điện môi
Lớp chống nhiễu ngoài - Pha chất chống ẩi
Lớp chống nhiễu trong
Vỏ bọc ngoài - PVC
c) Cáp sợi quang
EM CÓ BIẾT Năm 1860, điện thoại ra đời đã mở rộng phạm vi truyền giọng nói của con người, liên lạc qua điện thoại vào thời điểm đó cần hai dây dẫn kim loại để mang các tín hiệu điện (là kết quả của sự chuyển đổi giọng nói của con người). Tuy nhiên, chất lượng tín hiệu nhận được thường thấp do dây dẫn không tốt, đường truyền thường bị ảnh hưởng bởi nhiễu. Truyền thông không dây bắt đầu vào năm 1895 với phát minh của Hertz khi sử dụng tín hiệu tần số cao để truyền dẫn. Sau đó, Marconi đã đề nghị ra cách để gửi các tin nhắn điều khiển báo qua Đại Tây Dương. |
Môi trường truyền dẫn có ảnh hưởng như thế nào đến sự suy giảm tín hiệu. |
II. SỰ SUY GIẢM TÍN HIỆU VÀ ĐƠN VỊ ĐO
1. Sự suy giảm tín hiệu
Suy giảm tín hiệu là sự mất mát năng lượng khi tín hiệu được truyền qua môi trường truyền dẫn. Vì vậy, khi một tín hiệu được truyền qua một dây dẫn, dây dẫn sẽ ấm hoặc nóng lên trong khi truyền một phần năng lượng nằm trong tín hiệu đã được chuyển thành nhiệt năng. Để bù lại sự mất mát này, người ta thường sử dụng các bộ khuếch đại để khuếch đại tín hiệu. Hình 6.4 trình bày ảnh hưởng của suy giảm tín hiệu và quá trình khuếch đại tín hiệu.
2. Nguyên nhân chủ yếu làm suy giảm tín hiệu:
a) Trong cáp đồng – Suy giảm do chiều dài dây dẫn, cáp càng dài suy giảm càng lớn. – Suy giảm tín hiệu tại các mối nối, số lượng mối nối càng nhiều thì càng giảm chất lượng tín hiệu. | Hình 6.4. Sự suy giảm và khuếch đại tín hiệu |
Tín hiệu gốc
Môi trường truyền
Tín hiệu bị suy giảm
Bộ khuếch đại
Tín hiệu được khuếch đại
Điểm 1
Điểm 2
Điểm 3
(Trang 41)
– Nhiệt độ môi trường thay đổi làm thay đổi tính chất vật liệu dẫn điện, cách điện.
– Suy giảm do điện trở, điện môi và phát xạ.
b) Trong cáp sợi quang:
– Suy giảm do vật liệu hấp thụ ánh sáng, các tạp chất trong sợi quang.
– Suy giảm do tán xạ ánh sáng.
– Suy giảm do sợi quang bị uốn cong khi chế tạo hoặc lắp đặt.
Nêu nguyên nhân dẫn tới sự suy giảm tín hiệu khi truyền tín hiệu qua cáp đồng trục và cáp sợi quang. |
c) Trong môi trường vô tuyến (không dây):
– Suy giảm do khoảng cách truyền dẫn.
– Suy giảm do hiệu ứng đa đường truyền, do vật cản.
– Suy giảm do sự chuyển động của bộ thu và bộ phát.
– Suy giảm do sự khúc xạ, nhiễu xạ, tán xạ.
Chỉ ra một số nguyên nhân dẫn đến sự suy giảm tín hiệu khi truyền tín hiệu trong môi trường không dây. |
EM CÓ BIẾT Cáp ADSL được kết nối máy tính vào Môdem đường dây thuê bao số bất đối xứng (ADSL) để truy cập Internet là cáp xoắn đôi không có vỏ bọc chống nhiễu (UTP), có 4 cặp dây được xoắn chặt với nhau, đánh dấu theo các mã màu: trắng cam, cam, trắng xanh lá, xanh lá, trắng xanh dương, xanh dương, trắng nâu và nâu. |
3. Đơn vị đo
Bel là đơn vị đầu tiên được phát triển để xác định tỉ số công suất giữa hai điểm, Bel xuất phát từ tên của Alexander Graham Bell, người phát minh ra điện thoại. Bel sử dụng logarit cơ số 10 để biểu diễn tỉ số công suất phát với công suất thu. Khi đó độ lợi (hệ số khuếch đại) hoặc suy giảm của một kênh được cho bởi công thức:
Ngày nay, người ta thường sử dụng đơn vị Decibel (dB) làm đơn vị chuẩn để biểu thị độ lợi và suy giảm theo công suất. Đơn vị dB được định nghĩa như sau:
trong đó P1 là công suất đầu vào (hoặc công suất phát), P2 là công suất đầu ra (hoặc công suất thu).
Thuật ngữ B và dB không biểu thị giá trị công suất mà biểu thị tỉ số hay sự so sánh giữa hai giá trị công suất, như công suất đầu vào và công suất đầu ra.
Trên thực tế người ta còn sử dụng hệ số suy hao trên một đơn vị độ dài và đo bằng dB/km (là số dB bị suy giảm khi tín hiệu truyền qua 1 km). Ví dụ với sợi quang đơn mốt thì hệ số suy giảm là 0,2 dB/km và sợi đa mốt là 0,5 dB/km.
Đôi khi Decibel còn được sử dụng để đo công suất tín hiệu theo mW, trong trường hợp này nó được kí hiệu là dBm và được tính toán bởi công thức:
trong đó P (mW) là công suất được đo bằng mW.
? 1. Cho công suất tín hiệu tại đầu vào cáp sợi quang là 2 mW, cáp có hệ số suy giảm là 0,3 dB/km, tính công suất tín hiệu ở đầu ra của cáp tại khoảng cách 5 km. 2. Hãy cho biết những nguyên nhân gây suy giảm tín hiệu trên cáp đồng và trong cáp sợi quang. |
EM CÓ BIẾT Truyền dẫn sử dụng cáp sợi quang có băng thông và dung lượng lớn hơn rất nhiều so với cáp đồng và truyền bằng vô tuyến. Các hệ thống truyền dẫn quang có suy giảm thấp, hoàn toàn cách điện, có độ an toàn và tính kháng nhiễu cao, vật liệu chế tạo có nhiều trong tự nhiên (Silica). Có hai loại sợi quang được sử dụng phổ biến hiện nay là sợi quang đơn mốt và sợi quang đa mốt. |
EM ĐÃ HỌC
|
EM CÓ THỂ Phân tích được ảnh hưởng của sự suy giảm tín hiệu đến chất lượng tín hiệu được truyền. |