Suy hao phản hồi
Khi VSWR có giá trị lớn hơn 1.0:1, sẽ có hiện tượng phản xạ ngược trong hệ thống, làm suy hao tín hiệu RF ở các mức độ khác nhau. Độ suy hao phản hồi là phần năng lượng phản xạ lại bộ phát hoặc bộ truyền tín hiệu RF. Đơn vị đo là dB, là tỉ số giữa năng lượng sóng tới và năng lượng sóng phản xạ. Hậu quả gây ra bởi suy hao phản hồi có thể làm giảm biên độ của tín hiệu RF được truyền. Trong một số trường hợp nó có thể phát hủy máy phát tín hiệu RF và các thiết bị khác trong hệ thống.
Để giảm VSWR và suy hao phản hồi, cần tránh sự sai khác về trở kháng giữa các thiết bị. Có nghĩa, cần sử dụng các thiết bị (máy phát RF, cáp, đầu nối) có độ trở kháng càng giống nhau càng tốt. Trong hệ thống RF, giá trị trở kháng thường sử dụng là 50 ohm. Nên mua các thiết bị đồng bộ từ một nhà sản xuất, điều này sẽ đảm bảo độ trở kháng của các thiết bị là như nhau. Trong trường hợp phải sử dụng các thiết bị từ nhiều nhà sản xuất khác nhau, cần phải kiểm tra để đảm bảo các thiết bị có cùng độ trở kháng. Công cụ để đo VSWR là SWR metter.
Sự khuếch đại
Khuếch đại là quá trình tăng biên độ của tín hiệu RF. Quá trình tạo ra độ lợi bị động không phải là khuếch đại, mà chỉ là quá trình tập trung hoặc điều hướng tín hiệu RF.
Khuếch đại được thực hiện thông qua bộ khuếch đại, đây là quá trình tạo độ lợi chủ động.
Nhiều access point cho phép chọn các công suất phát khác nhau, việc thay đổi công suất phát này không dựa trên kĩ thuật của một bộ khuếch đại, mà dựa trên việc tác động để làm thay đổi biên độ của tín hiệu RF phát ra. Kĩ thuật thực hiện ở đây có thể là điều chỉnh pha của các tín hiệu phát ra từ access point.
Sự suy giảm tín hiệu
Suy giảm tín hiệu là quá trình giảm biên độ của tín hiệu RF. Quá trình này đôi khi được thực hiện có chủ ý, bằng việc sử dụng bộ suy giảm (attenuator), làm giảm độ mạnh của tín hiệu để phù hợp với quy định của các tổ chức quản lý nhà nước về tần số vô tuyến. Suy hao là kết quả của quá trình suy giảm tín hiệu, và tăng độ lợi là kết quả của quá trình khuếch đại. Cáp truyền tín hiệu RF, đầu nối, và các thiết bị khác có các mức suy giảm tín hiệu khác nhau, mức độ suy giảm tín hiệu được đo bằng decibel trên foot, suy hao này còn được gọi là suy hao chèn (insertion loss). Suy hao chèn là suy hao do gắn thêm các đối tượng (cáp, đầu nối, thiết bị) vào đường truyền tín hiệu RF từ nguồn tới bộ phát định hướng.
Sự lan truyền sóng
Cách thức sóng RF di chuyển qua một môi trường được gọi là sự lan truyền sóng. Khi một tín hiệu RF truyền qua một môi trường nhất định, luôn có hiện tượng suy giảm tín hiệu. Tín hiệu RF rời khỏi anten phát, theo lý thuyết, nó sẽ lan truyền xuyên qua môi trường xung quanh và đi đến vô tận.
Tuy nhiên, khi tín hiệu RF vượt quá một khoảng cách nào đó, chúng ta sẽ không thể thu nhận được tín hiệu, giới hạn này được gọi là giới hạn hữu dụng của tín hiệu. Có hiện tượng này là do có sự suy giảm tín hiệu xảy ra trong môi trường truyền.
Sự suy giảm có thể do tín hiệu RF bị hấp thụ bởi các đối tượng vật chất trên đường truyền, hoặc do hiện tượng suy hao không gian tự do.
Suy hao không gian tự do
Suy hao không gian tự do là sự suy yếu của tín hiệu RF do quá trình phân tán năng lượng của sóng RF khi lan truyền.
Hình sau minh họa về sự lan truyền của sóng sau khi được phát ra từ anten.
Sự mở rộng không gian lan truyền của sóng làm giảm biên độ của tín hiệu, tại các vị trí khác nhau có độ giảm biên độ khác nhau. Ví dụ, nếu đặt anten thu tại vị trí B, sẽ thu được tín hiệu yếu hơn khi đặt anten thu tại vị trí A.
Hiện tượng mở rộng không gian lan truyền còn được gọi là hiện tượng phân kỳ chùm sóng (beam divergence).
Giá trị phân kỳ = (D1 – D2)/L
Trong đó,
o D1: đường kính của chùm sóng tại vị trí xa anten
o D2: đường kính của chùm sóng tại vị trí gần anten
o L: khoảng cách giữa D1 và D2
Để dễ hiểu về suy hao không gian tự do, có thể tưởng tượng khi thổi bong bóng bằng kẹo cao su (singum hay chewing-gum), ta thấy độ dày của vỏ bong bóng sẽ giảm đi khi bong bóng được thổi to lên. Tương tự như vậy, tín hiệu RF cũng sẽ yếu đi khi vùng phủ sóng tăng lên hoặc khoảng cách truyền sóng tăng lên.
Sự suy giảm độ mạnh của tín hiệu tuân theo hàm logarit. Ví dụ, một tín hiệu 2.4 GHz sẽ suy giảm 80dB ở 100m đầu tiên và 6dB ở 100m tiếp theo.
Công thức tính suy hao không gian tự do:
LP = 36.6 + (20*log10(F)) + (20* log10(D))
Trong đó,
o LP: suy hao không gian tự do
o F: tần số sóng, đơn vị là MHz
o D: khoảng cách truyền, đơn vị là dặm (mile), 1 dặm = 1609m
Nếu D tính theo km thì công thức được sửa lại là:
LP = 32.4 + (20*log10(F)) + (20* log10(D))
Ví dụ, tính suy hao không gian tự do khi sử dụng dải tần 2.4 GHz (cụ thể là 2450MHz), tại ví trí cách anten phát là 100m.
LP = 32.4 + (20*log10(2450)) + (20* log10(0.1))
= 32.4 + 67.78 - 20 = 80.18
Như vậy, tại vị trí 100 m tín hiệu RF bị suy hao 80.18 dB
Đa đường truyền và trễ tín hiệu
Khi tín hiệu bị đổi hướng trong các hiện tượng phản xạ, khúc xạ, nhiễu xạ và tán xạ, chúng sẽ tạo ra hiện tượng đa đường truyền.
Đa đường truyền xảy ra khi có nhiều đường truyền tín hiệu, hay nhiều tín hiệu khác nhau cùng đến anten thu tại một thời điểm hoặc sai khác ở mức nano giây (nanosecond).
Đa đường truyền có thể xảy ra ở ngoài trời khi có hiện tượng phản xạ tín hiệu RF (do tín hiệu gặp phải các tòa nhà trên đường tuyền). Ví dụ hình dưới đây.
Đa đường truyền cũng xảy ra ở trong nhà, các vật dụng có thể gây ra hiện tượng này gồm: tủ đựng hồ sơ, các bức tường, bàn làm việc, cửa, và các vật dụng khác.
Ở trong nhà, tín hiệu truyền từ thiết bị phát đến thiết bị thu (từ access point đến các máy laptop) rất ít khi truyền theo đường thẳng, mà thường bị cản bởi các vật dụng khác. Điều này có nghĩa là, tín hiệu mà các thiết bị thu nhận được thường là tín hiệu đi qua con đường phản xạ.
Khoảng thời gian chênh lệch giữa tín hiệu thứ nhất và tín hiệu thứ hai đến thiết bị thu, khi có hiện tượng đa đường truyền gọi là trễ tín hiệu. Các tín hiệu đến thiết bị thu có thể cùng pha hoặc lệch pha nhau. Nếu hai tín hiệu cùng pha nó sẽ làm cho tín hiệu nhận được tại thiết bị thu mạnh hơn, ngược lại nếu hai tín hiệu lệch pha, nó sẽ làm cho tín hiệu nhận được tại thiết bị thu bị yếu đi, sai lệch, hoặc bị triệt tiêu.
--------------------------
Tham khảo:
[8] Tom Carpenter, 2008, CWNA Official Study Guide, Mc Gram-Hill