Khúc xạ
Khúc xạ là hiện tượng đổi hướng đường đi (bị bẻ cong) của sóng điện từ (bức xạ điện từ), hay các sóng nói chung, khi lan truyền trong môi trường vật chất không đồng nhất.
Với các môi trường khác nhau, như tường gạch, tường bê tông, gỗ, chất dẻo, sẽ có chỉ số khúc xạ khác nhau.
Chỉ số khúc xạ giúp xác định khả năng xảy ra khúc xạ của môi trường.
Khi bạn đeo kính cận thị, viễn thị…v.v, chính là bạn đang mang một thiết bị khúc xạ. Kính sẽ làm khúc xạ hoặc bẻ cong sóng ánh sáng, giúp ánh sáng phát ra từ vật cần quan sát sẽ tập trung vào đúng vị trí của võng mạc, giúp bạn nhìn rõ vật.
Hình sau đây minh họa hiện tượng khúc xạ.
Như trong hình minh họa ở trên, khi tín hiệu RF bị khúc xạ, cũng có một phần tín hiệu RF bị phản xạ, và một phần tín hiệu RF bị hấp thụ.
Hiệu tượng khúc xạ tín hiệu RF ít xảy ra trong các tòa nhà, mà thường xảy ra khi truyền qua môi trường không khí có các tính chất thay đổi như nhiệt độ, áp suất, hoặc hơi nước. Vì vậy cần quan tâm đến hiện tượng khúc xạ tín hiệu RF trong các liên kết không dây kiểu site – to – site.
Vấn đề cần quan tâm là: nếu tín hiệu RF bị thay đổi hướng truyền so với dự định khi đi từ thiết bị phát tới thiết bị thu, sẽ làm cho thiết bị thu không thể nhận và xử lý tín hiệu. Hậu quả là làm ngắt kết nối hoặc tăng tỉ lệ lỗi truyền. Đặc biệt cần quan tâm tới vấn đề này trong các khu vực thường xuyên có sự thay đổi bất thường về thời tiết.
Nhiễu xạ
Nhiễu xạ là hiện tượng sóng bị thay đổi hướng truyền, hoặc thay đổi cường độ khi sóng đi qua cạnh của vật cản.
Hình sau minh họa hiện tượng nhiễu xạ.
Ở hình minh họa trên, sóng RF đã bị thay đổi hướng truyền, thay vì bị bẻ cong theo hướng đi vào trong hoặc đi ra ngoài vật cản như trường hợp khúc xạ, sóng RF sẽ đi vòng qua vật cản.
Để dễ hình dung, có thể quan sát ví dụ sau, khi ném một cục đá xuống mặt hồ, sẽ xuất hiện sóng lan truyền trên mặt nước, hãy lấy một cái que cắm thẳng xuống mặt hồ và quan sát hình ảnh của sóng lan truyền, sẽ thấy sóng bị bẻ cong quanh cái que, vì sóng không thể xuyên qua được cái que. Que càng lớn sẽ có ảnh hưởng càng nhiều đến sự lan truyền của sóng.
Nhiễu xạ thường xảy ra khi có các vật cản như tòa nhà, ngọn đồi nhỏ, và các đối tượng có kích thước lớn trên đường truyền tín hiệu RF.
Tán xạ
Trong vật lý hạt, tán xạ là hiện tượng các hạt bị bay lệch hướng khi va chạm vào các vật khác.[7]
Tán xạ xảy ra khi tín hiệu RF va đập vào bề mặt không bằng phẳng (bề mặt không đồng nhất), làm cho tín hiệu bị phân tán thay vì bị hấp thụ, làm suy hao tín hiệu RF. Có thể gọi hiện tượng tán xạ là hiện tượng đa phản xạ.
Tán xạ cũng có thể xảy ra khi tín hiệu RF đi qua môi trường có chứa các phần tử vật chất có kích thước nhỏ hơn bước sóng. Trong trường hợp này, rất khó phát hiện ra hiện tượng tán xạ. Một số môi trường gây ra tán xạ gồm: địa hình núi đá, khu vực có nhiều cây lá, khu vực có nhiều lớp hàng rào, khu vực đang mưa, khu vực có nhiều bụi.
Hình sau minh họa hiện tượng tán xạ.
Hấp thụ
Hấp thụ là sự chuyển đổi năng lượng tín hiệu RF thành nhiệt. Hấp thụ xảy ra do các phân tử của môi trường truyền không thể chuyển động nhanh bằng sóng RF.
Ví dụ về hiện tượng hấp thụ.
Các vật liệu có khả năng hấp thụ tín hiệu RF trong dải tần 2.4GHz gồm: nước, tường thạch cao, tường bê tông, gỗ, cơ thể con người.
Hiện tượng hấp thụ được ứng dụng để làm nóng thức ăn trong lò vi ba. Dải tần của sóng điện từ trong lò vi ba là 2.45GHz, công suất phát sóng từ 700 watt đến 1400 watt. Trong khi công suất phát của thiết bị WLAN từ 30milliwatt đến 4 watt.
Hiện tượng hấp thụ còn giải thích cho sự suy giảm của tín hiệu trong hội trường đông người (so với khi không có người) do sự hấp thụ tín hiệu RF của con người.
Mỗi loại vật liệu sẽ có mức độ hấp thụ tín hiệu RF khác nhau, bảng sau cho biết mức độ hấp thụ tín hiệu RF của một số vật liệu. Khi thực hiện các khảo sát hoặc giải quyết các trục trặc liên quan đến WLAN cần phải xem xét tới ảnh hưởng của các loại vật liệu này.
| Vật liệu | Mức độ hấp thụ |
| Tường thạch cao | 3 - 5 dB |
| Tường kính và khung kim loại | 6 dB |
| Cửa ra vào bằng kim loại | 6 - 10 dB |
| Cửa sổ | 3dB |
| Tường bê tông | 6 - 15 dB |
| Tường xây thông thường | 4 - 6 dB |
Tỉ số sóng đứng điện áp (VSWR)
Sóng đứng (còn gọi là sóng dừng), là sóng tổng hợp của hai sóng có cùng biên độ, cùng tần số nhưng truyền ngược chiều nhau, hiện tượng này có thể xảy ra trong môi trường truyền sóng, khi sóng truyền tổng hợp với sóng phản xạ, có các điểm với biên độ dao động cực đại (gọi là bụng), xen kẽ với các điểm có biên độ cực tiểu (nút). Các bụng và các nút cách đều nhau và đứng yên. Khoảng cách giữa hai bụng (hay nút) liên tiếp bằng một nửa bước sóng. Sóng đứng không truyền năng lượng đi.
Trong hình trên, N là nút sóng, B là bụng sóng. Trong môi trường chất lỏng (ví dụ nước) ở bụng sóng các hạt vật chất chỉ chuyển động theo phương thẳng đứng. Ở nút sóng, các hạt vật chất chỉ chuyển động theo phương ngang vuông góc với hướng truyền sóng.[9]
Hình sau minh họa rõ hơn về sóng đứng.
Tỉ số sóng đứng (SWR-standing wave ratio) là tỉ lệ giữa biên độ tại bụng sóng và nút sóng. Tỉ số sóng đứng điện áp (VSWR) là một đại lượng dùng để đo tỉ số sóng đứng trên một đường truyền dẫn RF.
Trong lĩnh vực WLAN, trước khi tín hiệu RF được phát ra ngoài bởi anten, nó tồn tại dưới dạng một dòng điện xoay chiều (AC) trong hệ thống truyền. Luôn có hiện tượng suy giảm tín hiệu RF trong hệ thống truyền này. Sự suy giảm tín hiệu trong mỗi loại cáp, đầu nối, và các thiết bị khác là khác nhau. Trong các hệ thống được thiết kế hợp lý thì cũng không thể tránh được những suy giảm này. Tuy nhiên có một tình huống đáng quan tâm hơn, là các loại cáp, đầu nối và thiết bị có trở kháng khác nhau.
Khi cáp, đầu nối, và các thiết bị nằm trong đường truyền tín hiệu RF từ máy phát tín hiệu RF tới anten có trở kháng khác nhau; Ví dụ trở kháng của cáp là 50 ohm, trở kháng của đầu nối là 75 ohm; Sẽ gây ra tín hiệu RF phản xạ, có cùng tần số, biên độ với tín hiệu RF truyền, làm suy giảm hoặc triệt tiêu sóng RF truyền.
VSWR là một tỉ số, được biểu diễn dưới dạng X:1, trong đó 1 là trở kháng lý tưởng, X là giá trị thay đổi. Giá trị của X càng gần về 1, nghĩa là hệ thống có sự phối hợp trở kháng càng tốt. Nếu VSWR có giá trị 1:1 nghĩa là hệ thống có sự phối hợp trở kháng hoàn hảo, không có sóng đứng xuất hiện trong đường truyền tín hiệu RF.
Bảng sau thể hiện một số giá trị của VSWR và ý nghĩa của nó.
| VSWR | Ý nghĩa |
| 1.0:1 | Hệ thống lý tưởng, không tồn tại trong thực tế. |
| 1.5:1 | Phối hợp trở kháng tốt, chỉ có 4% năng lượng bị suy hao. |
| 2.0:1 | Phối hợp trở kháng chấp nhận được, có khoảng 11% năng lượng bị suy hao. |
| 6.0:1 | Phối hợp trở kháng xấu, có khoảng 50% năng lượng bị suy hao. |
| 10:1 | Phối hợp trở kháng không thể chấp nhận, năng lượng bị suy hao gần như hoàn toàn. |
| vô cùng :1 | Không sử dụng để đo trở kháng |
Để dễ hình dung về VSWR, hãy xem xét ví dụ sau: có một máy bơm nước được đấu với ống nước A, kích thước của A vừa đủ để truyền lượng nước máy bơm cung cấp, hệ thống sẽ chạy bình thường. Thực hiện đấu ống nước B vào ống nước A, ống B có kích thước nhỏ hơn ống A, trong trường hợp này ống B sẽ gây ra sự không tương thích về trở kháng, hay nói cách khách, ống B không thể truyền hết được lượng nước mà ống A đang truyền. Kết quả là tạo ra áp lực ngược trở lại cho ống A và máy bơm. Trong trường hợp này, sẽ có một số tình huống xấu có thể xảy ra: lượng nước chảy ra tại ống B sẽ nhỏ hơn khả năng thực của máy bơm và ống A, máy bơm có thể bị hư, ống A có thể bị vỡ, khớp nối giữa A và B có thể bị rò rỉ hoặc bị vỡ…v.v. Như vậy, tình huống ít xấu nhất là lượng nước chảy ra tại ống B sẽ nhỏ hơn so với khả năng thật sự của máy bơm và ống A.
--------------------------------
Tham khảo
[1] Trần Nghiêm, 2012, Bản chất của bức xạ điện từ, thuvienvatly.com
[2] website http://www.wi-fi.org
[3] website: http://www.wirelessvn.com
[4] website: http://vi.wikibooks.org/wiki/S%C3%B3ng_%C4%90i%E1%BB%87n_T%E1%BB%AB
[5] Trần Nghiêm, Lịch sử điện từ học, thuvienvatly.com
[6] http://vi.wikibooks.org/wiki/S%C3%B3ng_%C4%90i%E1%BB%87n_T%E1%BB%AB#.E1.BB.A8ng_D.E1.BB.A5ng
[8] Tom Carpenter, 2008, CWNA Official Study Guide, Mc Gram-Hill
[9] http://dictionary.bachkhoatoanthu.gov.vn