Sóng là một nhiễu loạn chuyển năng lượng qua môi trường hoặc không gian với lượng chuyển khối không đáng kể hoặc không. Có nhiều loại sóng khác nhau cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau. Sóng điện từ được sử dụng rộng rãi trong ứng dụng kỹ thuật . Chúng tôi sử dụng các dạng sóng trong các loại ứng dụng khác nhau như không dây giao tiếp , Rađa, Thám hiểm không gian , Hàng hải, Điều hướng vô tuyến, Viễn thám, v.v. Trong số các ứng dụng này, một số ứng dụng sử dụng phương tiện dẫn sóng để gửi sóng trong khi một số sử dụng phương tiện không dẫn hướng. Trong bài này, chúng ta sẽ biết các đặc tính của môi trường ảnh hưởng như thế nào đến sự truyền của sóng và các cách khác nhau mà sóng truyền.
Truyền sóng là gì? - Định nghĩa
Sóng điện từ được tạo ra bởi công suất bức xạ từ dòng điện mang người lái xe . Trong dây dẫn, một phần của năng lượng tạo ra thoát ra ngoài và lan truyền vào không gian tự do dưới dạng Sóng điện từ , có điện trường biến thiên theo thời gian, từ trường và hướng lan truyền trực giao với nhau.
Bức xạ từ một máy phát đẳng hướng, các sóng này truyền qua các con đường khác nhau để đến máy thu. Con đường do sóng truyền đi từ máy phát và đến máy thu được gọi là Truyền sóng.
Truyền sóng điện từ (EM) hoặc sóng vô tuyến
Khi mà bộ tản nhiệt đẳng hướng được sử dụng để truyền tải của sóng EM ta nhận được mặt sóng hình cầu như trong hình vì nó bức xạ sóng EM đồng đều và bằng nhau theo mọi hướng. Ở đây tâm của quả cầu là bức xạ trong khi bán kính của quả cầu là R. Rõ ràng, tất cả các điểm ở khoảng cách R, nằm trên bề mặt của quả cầu có mật độ điện bằng nhau.
Mặt sóng hình cầu
Sóng E truyền trong không gian tự do với vận tốc ánh sáng. I.e. c = Nhưng EM sóng truyền qua môi trường khác thì tốc độ giảm. Tốc độ của sóng EM trong bất kỳ môi trường nào khác ngoài không gian trống được cho bởi, 
trong đó c là vận tốc ánh sáng và là độ cho phép tương đối của môi trường.
Sóng EM truyền năng lượng bằng cách hấp thụ và tái phát năng lượng sóng của các nguyên tử trong môi trường. Các nguyên tử hấp thụ năng lượng sóng, trải qua dao động và truyền năng lượng bằng cách tái phát xạ EM có cùng tần số. Mật độ quang của môi trường ảnh hưởng đến sự lan truyền của sóng EM.
Phương trình truyền sóng
Sóng đi theo nhiều tuyến đường để đến được máy thu. Nhiều tham số quyết định đường đi của sóng chẳng hạn như độ cao của quá trình truyền và nhận ăng ten , góc phóng ở đầu phát, tần số hoạt động sự phân cực Vân vân…
Nhiều tính chất của sóng bị thay đổi trong quá trình truyền như phản xạ, khúc xạ, nhiễu xạ, v.v ... do sự biến đổi của các thông số của môi trường truyền như độ dẫn điện, độ cho phép, độ từ thẩm và các đặc tính của vật cản.
Nói chung, khi công suất được bức xạ trong không gian tự do, năng lượng sóng có thể bị các đối tượng trong môi trường bức xạ hoặc hấp thụ. Vì vậy, trong khi truyền một sóng qua một môi trường, điều cần thiết là tính toán tổn thất có thể gây ra cho sóng. Sự mất mát này được gọi là Mất truyền vô tuyến , dựa trên luật bình phương nghịch đảo của quang học và được tính bằng tỷ số giữa công suất bức xạ và công suất nhận.
Mạch vô tuyến không gian tự do Friis
Như chúng ta biết rằng khi sử dụng một máy phát đẳng hướng, công suất được phân bổ đều, công suất trung bình có thể được biểu thị bằng công suất bức xạ là,
Định hướng của một ăng ten thử nghiệm được đưa ra bởi
Giả sử rằng ăng ten thu nhận được tất cả công suất phát ra từ sóng vô tuyến mà không bị suy hao. Gọi là công suất cực đại mà anten máy thu nhận được trong điều kiện tải phù hợp. Khi nào thì khẩu độ hiệu dụng của ăng-ten thu, chúng ta có thể viết là,
Nói chung, tính định hướng và hiệu quả miệng vỏ khu vực cho bất kỳ ăng-ten nào có liên quan như
Hãy là định hướng của anten thu. Sau đó,
Thay thế giá trị trong (3) chúng ta nhận được,
Phương trình này được gọi là Phương trình cơ bản cho sự lan truyền trong không gian tự do, còn được gọi là Tươi phương trình không gian tự do. Nhân tố ( λ / 4πr)hai được gọi là mất đường dẫn không gian trống cho biết sự mất mát của tín hiệu. Mất đường dẫn có thể được biểu thị bằng
Chúng ta có thể biểu diễn phương trình (6) theo dB là,
Công suất nhận được có thể được biểu thị bằng
Mà, về sự đơn giản hóa được đưa ra là,
Ở đây khoảng cách r được biểu thị bằng km trong khi tần số f được biểu thị bằng MHz . Điều này cho thấy sự mất mát do sự lan truyền sóng xảy ra khi nó truyền ra khỏi nguồn.
Các loại lan truyền sóng
Sóng điện từ hay sóng vô tuyến truyền, đi qua môi trường của trái đất không chỉ phụ thuộc vào tính chất của bản thân mà còn phụ thuộc vào tính chất của môi trường. Có những con đường lan truyền khác nhau mà sóng truyền đi có thể đến được máy thu. Tất cả các chế độ này phụ thuộc vào tần số hoạt động, khoảng cách giữa máy phát và máy thu, v.v.
Truyền sóng
- Các sóng lan truyền gần bề mặt trái đất được gọi là SÓNG TRỒNG. Kiểu lan truyền này có thể xảy ra khi cả ăng ten phát và nhận đều được đặt gần bề mặt trái đất.
- Sóng mặt đất truyền đi mà không có bất kỳ phản xạ nào được gọi là sóng Trực tiếp hoặc Sóng không gian.
- Sóng mặt đất truyền tới ăng-ten thu thông qua phản xạ từ bề mặt trái đất được gọi là Sóng phản xạ mặt đất hoặc Sóng bề mặt.
- Các sóng tới ăng ten thu do sự tán xạ và phản xạ bởi sự ion hóa trong bầu khí quyển trên được gọi là Sóng bầu trời.
- Các sóng bị phản xạ hoặc phân tán trong tầng đối lưu trước khi đến ăng-ten được gọi là sóng tầng đối lưu.
Sóng mặt đất hoặc truyền sóng bề mặt
Sóng mặt đất truyền dọc theo bề mặt trái đất. Các sóng này được phân cực theo chiều dọc. Vì vậy, ăng-ten dọc rất hữu ích cho những sóng này. Nếu một sóng phân cực ngang được truyền như một sóng mặt đất, do tính dẫn điện của trái đất, điện trường của sóng bị ngắn mạch.
Khi sóng mặt đất truyền đi khỏi ăng-ten phát, nó sẽ bị suy giảm. Để giảm thiểu tổn thất này, đường truyền phải được đặt trên mặt đất với độ dẫn điện cao. Đối với điều kiện này, nước biển nên là chất dẫn điện tốt nhất nhưng quan sát thấy rằng lượng nước tích trữ lớn trong ao, đất cát hoặc đá cho thấy sự thất thoát tối đa.
Do đó, các máy phát tần số thấp công suất cao, sử dụng phương pháp truyền sóng trên mặt đất, nên được đặt trên các mặt tiền biển. Khi suy hao mặt đất tăng nhanh theo tần số, sự lan truyền này thực tế chỉ được sử dụng cho các tín hiệu lên đến tần số 2 MHz.
Đối với việc phát sóng trung bình, mặc dù sóng mặt đất được ưu tiên nhưng một số năng lượng được truyền tới tầng điện ly. Nhưng vào ban ngày, năng lượng được tầng điện ly hấp thụ hoàn toàn và trong thời gian ban đêm, tầng điện ly phản xạ năng lượng trở lại trái đất. Vì vậy, tất cả các tín hiệu phát sóng nhận được vào ban ngày chỉ là do sóng mặt đất.
Phạm vi truyền sóng mặt đất lớn nhất không chỉ phụ thuộc vào tần số mà còn phụ thuộc vào công suất của máy phát. Khi sóng mặt đất truyền qua bề mặt trái đất, chúng còn được gọi là sóng bề mặt.
Tuyên truyền SkyWave
Mọi thông tin liên lạc vô tuyến dài của tần số trung bình và cao được thực hiện bằng cách sử dụng lan truyền sóng bầu trời. Trong chế độ này, sự phản xạ sóng EM từ vùng ion hóa ở phần trên của bầu khí quyển của trái đất được sử dụng để truyền sóng tới những khoảng cách xa hơn.
Phần này của khí quyển được gọi là tầng điện ly ở độ cao khoảng 70-400 km. Tầng điện ly phản xạ lại các sóng EM nếu tần số nằm trong khoảng từ 2 đến 30 MHz. Do đó, phương thức lan truyền này còn được gọi là truyền sóng ngắn.
Có thể sử dụng điểm truyền sóng bầu trời để liên lạc điểm trong khoảng cách xa. Với sự phản xạ nhiều lần của sóng bầu trời, có thể liên lạc toàn cầu trong khoảng cách cực xa.
Nhưng có một nhược điểm là tín hiệu nhận được ở đầu thu bị nhạt dần do có một số lượng lớn sóng đi theo một số lượng lớn các con đường khác nhau để đến điểm thu.
Truyền sóng không gian
Khi chúng ta xử lý các sóng EM có tần số từ 30 MHz đến 300 MHz, thì việc truyền sóng không gian là hữu ích. Đây thuộc tính của Tầng đối lưu được sử dụng để truyền.
Khi hoạt động ở chế độ truyền sóng không gian, sóng đến ăng ten thu trực tiếp từ máy phát hoặc sau khi phản xạ từ tầng đối lưu ở độ cao khoảng 16 km so với bề mặt trái đất. Do đó, chế độ sóng không gian bao gồm hai các thành phần .I E. sóng trực tiếp và sóng gián tiếp .
Mặc dù các thành phần này được truyền đồng thời với cùng một pha, chúng có thể đạt được cùng pha hoặc lệch pha với nhau ở đầu thu tùy thuộc vào độ dài đường dẫn khác nhau. Như vậy, cường độ tín hiệu phía máy thu là tổng véc tơ cường độ của sóng trực tiếp và sóng gián tiếp.
Vũ trụ truyền sóng chế độ được sử dụng để truyền tần số rất cao.
Phương thức truyền nào được sử dụng để phát sóng ngắn
Quá trình phát sóng ngắn thường diễn ra trong dải tần từ 1,7 - 30 MHz. Như chúng ta đã thấy ở trên, các tần số trong phạm vi này được lan truyền thông qua chế độ lan truyền Skywave.
Tùy thuộc vào tần số hoặc bước sóng mà các sóng điện từ tạo ra bị ảnh hưởng khác nhau trong các vật liệu và thiết bị khác nhau. Do đó, các phần khác nhau của quang phổ điện từ được sử dụng cho các ứng dụng khác nhau. Phương trình truyền sóng nào khiến bạn tò mò? Áp dụng chế độ truyền giống nào mà bạn thấy khó khăn.
