Chiến tranh điện tử

[Giangtvx]

    
        Những tần số thấp hơn tần số sử dụng tốt nhất, liên lạc vững chắc hơn, nhưng phải tăng công suất máy phát để bù lại phần năng lượng bị hấp thụ lớn hơn.

        Nếu công suất máy phát cố định, thì không thể lấy tần số thấp quá một giá trị nào đó (tần số sử dụng thấp nhất — TST). Nếu liên lạc ở tần số thấp hơn TST, tầng i- ông sẽ hấp thụ nhiều đến mức công suất tín hiệu ở điểm thu quá bé, và liên lạc không thể bảo đảm được.

        Ở một tần số xác định, nếu thay đổi góc nâng của tia sáng thì có thể tìm được giá trị góc, gọi là góc giới hạn Những góc nâng lớn hơn góc giới hạn, sóng sẽ không trở về. Khi góc nâng nhỏ hơn góc giới hạn một chút, cự ly liên lạc bằng sóng trời sẽ nhỏ nhất. Tiếp tục giảm góc nâng thì cự ly liên lạc tăng lên.

(xem hình 10 phía dưới)

        Như vậy, liên lạc bằng sóng trời chỉ thực hiện được ở một cự ly lớn hơn giá trị Dt nào đó. Trong khi đó, do tổn hao, việc thực hiện liên lạc bằng sóng đất không thể vượt quá cự ly Dd nào đó.

        Rõ ràng tồn tại một vùng giữa Dd và Dt, việc thông tin liên lạc ở dải sóng ngắn không thực hiện được. Vùng đó, người ta gọi là vùng im lặng hay vùng điếc. Cự ly Dt bé nhất vào mùa đông, ban đêm. Cự ly này phụ thuộc vào trạng thái hoạt động của mặt trời.

        Ở phần sóng dài của dải sóng này (80 - 100 m), vùng im lặng giảm và gần như biến mất, do cự ly Dd  = Dt ở các sóng 40 - 80m, vùng im lặng xuất hiện vào ban đêm. Vì vậy, ban đêm các sóng này dùng để liên lạc cự ly xa.

        Đối với sóng đất, có thể liên lạc gần, bất kề thời gian ngày hay đêm.   

        Ban ngày, để thông tin xa, sử dụng sóng 10 - 30m là tốt nhất. Nhưng ban đêm thì sóng này vượt quá tần số sử dụng cực đại, nghĩa là xuyên thẳng qua tầng i-ông, không có phản xạ trở về mặt đất. Những sóng sử dụng tốt nhất dè liên lạc vào ban đêm vào khoảng 30 - 100 m, Vào lúc ban sáng và chiều tối, nên sử dụng những sóng khoảng 25 - 35 m.

        Khi thông tin liên lạc, cố gắng chọn tần số sử dụng tốt nhất, vì khi chọn được tần số tốt nhất thì bảo đảm liên lạc vững chắc với công suất máy phát nhỏ nhất. Còn nếu đã có máy phát công suất cố định thì việc chọn sóng công tác tốt nhất sẽ tạo nên tín hiệu ở điểm thu lớn nhất. Điều đó cho phép chống nhiễu có hiệu quả hơn. Việc chọn sóng công tác này nên dựa theo các bản số liệu dự báo tần số đã được công bố.

        Ở sóng ngắn, thường thấy sự truyền lan nhiều tia tín hiệu từ điềm phát đến điểm thu đi theo những đường có độ dài khác nhau. Nguyên nhân của sự truyền lan nhiều tia có thể do sóng phản xạ 1 hoặc 2 bước. Thậm chí sóng phản xạ một bước ở tầng i-ông cũng có thể tạo thành một số tia. Các tia này, sau khi phản xạ ở các phần khác nhau của lớp i-ông đã xê dịch nhau về thời gian một chút.

        Hiện tượng đó gây nên do sự không đồng nhất của các lớp i-ông và tồn tại một số vùng phản xạ sóng dưới dạng các đám mây i-ông.

        Sự truyền lan nhiều tia dẫn đến méo dạng tín hiệu, ảnh hưởng xấu đến chất lượng thông tin liên lạc. Ngoài ra, sự giao thoa của các tia sóng này gây nên pha đinh tín hiệu. Trong dải sóng ngắn, sự pha đinh xảy ra thường xuyên hơn và nhanh hơn ở dải sóng trung.

        Một trong những ưu điềm lớn nhất của thông tin liên lạc sóng ngắn là bảo đảm cự ly liên lạc xa bằng máy phát công suất nhỏ vá liên quan với nhau trong một dải tần tương đối rộng.

        Hiện nay, khả năng liên lạc vô tuyến diện sóng ngắn vẫn chưa được khai thác và sử dụng đầy đủ. Mục đích chủ yếu của một số công trình nghiên cứu khoa học là nâng cao khả năng chống nhiễu cho thông tin liên lạc sóng ngắn, tự động hóa các quá trình điều khiển và điều chỉnh các kênh thông tin.

        Vấn đề chọn tần số liên lạc tốt nhất đối với từng đường thông tin trong những thời gian nhất định là một vấn đề quan trọng. Người ta giải quyết bàng cách có thể sẽ sử dụng hệ thống thăm dò tầng i-ông với góc nghiêng khác nhau theo yêu cầu của các nơi sử dụng.

        Trong hệ thống này, các đài phát đặt ở các trạm lớn, còn các máy thu đặt ở các vị trí khác của hệ thống thông tin. Máy phát sẽ phát các xung có tần số quy định, và máy thu sẽ thu các tín hiệu này. Số liệu đo về mức tín hiệu, tiếng ồn và nhiễu vô tuyến được biến đổi thành dạng số và chuyển đến trung tâm điều khiển để bố trí tần số liên lạc nhờ máy tính điện tử. Trong bộ nhớ của máy tính được đưa vào trước tần số liên lạc mức tín hiệu và nhiễu cho phép đối với mỗi đường thông tin.

[Giangtvx]

         
        Mức tín hiệu sóng ngắn không những tùy thuộc vào công suất máy phát, chất lượng máy thu mà còn phụ thuộc vào cả hiệu suất ăng-ten thu và ăng-ten phát. Vì vậy, cần phải có kết cấu các ăng-ten mới.   

        Các ăng-ten quả trám có hệ số khuếch đại rất lớn và tính định hướng cao, đang được hoàn thiện. Khả năng bảo vệ của ăng-ten cũng được nâng cao nhờ giảm thời gian triển khai các cột và sử dụng các giá cơ động.

        Các ăng-ten phức tạp điều khiển được đặc trưng định hướng, và các ăng-ten tuần hoàn điện từ cố định hoặc quay cũng đang được đưa vào sử dụng. Loại ăng-ten này là một tập hợp chẩn tử đối xứng có sắp xếp bảo đảm độ khuếch đại cần thiết đối với các tín hiệu mà vẫn duy trì một dải rộng tần số phát.

        Hiện nay, đang nghiên cứu việc điều khiển tự động các đài thu phát vô tuyến điện, tìm tới các dạng điều chế mới, các phương pháp truyền thích ứng với việc tự động điều khiển của các đường liên lạc sóng ngắn, kết hợp với những yêu cầu về hiệu chỉnh sai lệch ở trạm cuối. Nếu điều khiển tự động, các đài vô tuyến điện khi bị nhiễu có thể nhanh chóng thay đổi sóng liên lạc.

        Trong những máy mới, việc thay đổi tần số liên lạc đến một trong những tần số dự bị bằng cách ấn nút.

        Sử dụng các máy tự động để điều khiển và kiểm tra sự hoạt động của các đài sóng ngăn, cho phép ở một trạm nhất định có thể kiểm tra và điều khiển một số đài vô tuyến điện. Các máy được thiết kế với ý định là, với một nhân viên trình độ trung bình ở trung tâm thông tin cũng có thể lựa chọn được tần số công tác thích hợp (hoặc thay đổi tần số), chế độ làm việc (thoại hoặc báo) và ăng-ten hướng đến đối tượng làm việc. Máy kiểm tra sẽ truyền đến trung tâm số liệu về tình trạng các kênh thông tin. Trong trường hợp hư hỏng, nó có thể thay thế bằng các máy dự trữ.

        Ở Mỹ đã sử dụng một vài hệ thống loại trừ nhiễu, ổn định và chính xác, song các hệ thống này còn rất phức tạp, độ tin cậy thấp và việc ứng dụng vào thực tế phụ thuộc vào các thành tựu của vi điện tử.

        Người ta đang tiến hành tạo ra các hệ thống thích nghi có liên hệ ngược. Theo lệnh của đài thu, tín hiệu từ đài phát được xử lý, lựa chọn dạng tín hiệu điều chế và độ dài truyền tín hiệu bảo đảm trong một thời gian đã định có khả năng chống nhiễu tốt nhất.

        Độ chính xác của thông tin sóng ngắn trong trường hợp tốt nhất, đạt đến 10-2 - 10-3 (nghĩa là trên 100 - 1.000 dấu, có 1 dấu sai). Ở Mỹ, có đường thông tin sóng ngắn đã dùng các thiết bị ở trạm cuối, nâng cao độ chính xác đến 10-4 - 10-5.

(xem hình 11 phía dưới)

        Thông tin sóng ngắn bị ảnh hưởng rất nhiều bởi các vụ nổ hạt nhân. Khi có vụ nổ hạt nhân mật độ điện tử trong tầng i-ông thay đổi. Trên đường thông tin dẫn đến hiện tượng sóng không phản xạ từ tầng i-ông mà xuyên thẳng đi vào không trung. Như vậy, cần phải có dạng thông tin liên lạc chịu được tác dụng của vụ nổ hạt nhân ở mức độ thấp.

[Giangtvx]

     
        Sóng cực ngắn :

        Sóng mét:Dải sóng mét có tần số vượt quá tần số sử dụng cực đại, nên không phản xạ từ các lớp i-ông, khả năng đi vòng quanlỉ các vật cản (đồi núi, nhà cửa,...) rất kém, do đó việc thu tín hiệu sau các vật cản lớn gặp khó khăn.

        Bình thường các ăng-ten đặt trên mặt đất, cự ly liên lạc khoảng 20 - 60 km. Nếu đặt ăng-ten trên núi cao, cự ly có thể đạt đến hàng trăm ki-lô-mét.

        Ở dải sóng mét, sóng cũng có thể truyền xa hàng trăm ki-lô-mét khi trên đường truyền có ngọn núi cao, đỉnh núi nhọn. Ngọn núi giống như một ăng-ten chuyển tiếp và sóng truyền lan nhờ chuyền tiếp thụ động.

        Sự truyền sóng nhờ tán xạ trong tầng đối lưu có giá trị thực tế rất lớn. Các quá trình cuộn xoáy làm cho khí quyển trở thành không đồng nhất. Các vùng không đồng nhất có nhiệt độ, độ ẩm và áp suất không khí thay đổi từ điểm này đến điểm khác. Kích thước và tốc độ chuyển dịch của các vùng không đồng nhất ấy cũng thay đổi.

(xem hình 12 phía dưới)

        Đó là vùng tán xạ sóng và là cơ sở để thông tin liên lạc nhờ tán xạ ở tầng đối lưu.

        Sóng mét xảy ra sự tản xạ ở tầng i-ông do sự không đồng đều của mật độ i-ông, chủ yếu ở lớp E. Đặc điểm tán xạ năng lượng cao tần bởi các đám mây điện tử là phụ thuộc vào tần số. Bước sóng tốt nhất để công tác với loại thông tin này là 5 - 10 m, và làm việc ổn định trên khoảng cách 800 - 2.000 km.

        Ngoài ra, sóng mét cũng có thể truyền lan nhờ phản xạ từ các vệt i-ông hóa của sao băng, vì khi sao băng bay trong các lớp khí quyển này gây nên sự i-ông hóa mạnh, mật độ i-ông trong vệt sao băng đó rất lớn.

(xem hình 13 phía dưới)

         Sóng đề-xi-mét, xăng-ti-mét,

        Sự truyền lan các sóng này, tương tự như sự truyền lan sóng mét, Tầng i-ông đối với các sóng này coi như trong suốt, thực tế không thể tiến hành thông tin giữa các điềm trên mặt đất nhờ phản xạ và tán xạ từ tầng i-ông của sóng thuộc các dải sóng đề-xi-mét, xăng-ti-mét và mi- li-mét.

        Ở dải sóng đề-xi-mét và một phần dải sóng xăng-ti- mét có thể sử dụng truyền lan đối lưu để bảo đảm thông tin liên lạc ở chế độ thoại nhiều kênh và phát vô tuyến truyền hình đến hàng trăm ki-lô-mét không cần chuyền tiếp trung gian.

        Ở dải sóng xăng-ti-mét, sự pha đinh giao thoa tăng lên, nó xảy ra thường xuyên hơn, nhanh hơn và sâu hơn.

        Dải sóng cực ngắn, dùng trong thông tin chiến dịch và chiến thuật để chỉ huy các đơn vị trong hiệp đồng binh chủng cũng như để liên lạc giữa các sở chỉ huy. Trong hoạt động này, các đài thường phải di chuyển giữa các đơn vị với nhau trong chiến đấu, giữa các đơn vị với sở chỉ huy.

        Dùng các đài di chuyển, có những vấn đề phức tạp trong thông tin liên lạc:

        Thứ nhất là, trong điều kiện vừa đi vừa liên lạc, việc chọn ăng-ten bị hạn chế rất nhiều. Ăng-ten phải cấu tạo đơn giản, kích thước nhỏ và không định hướng trong mặt phẳng nằm ngang. Vì vậy, các đài đặt trên ô tô hoặc mang xách thường dùng ăng-ten cần.

        Thứ hai là, khi vừa đi vừa liên lạc thì đặc tính đường thông tin luôn luôn thay đổi, sự suy giảm sóng trên đường đi cũng thay đổi theo. Bởi thế, không thể chọn được chỗ làm việc tốt nhất.

        Thứ ba là, khi di chuyển không tránh khỏi việc uốn cong ăng-ten do vướng cây cối, gió, mưa,... Do đó, đồ thị phương hướng và các tham số khác của ăng-ten bị thay đổi. Khi ăng-ten bị uốn cong hoặc lắc lư làm mất sự phối hợp giữa ăng-ten với máy thu và máy phát. Hệ số khuếch đại của ăng-ten bị dao động. Bởi thế, công suất bức xạ của máy phát cũng như công suất thu được ở đầu vào của máy thu luôn bị thay đổi.

        Thứ tư là, khi đặt các máy trên xe bị nhiễu do động cơ ô tô và các chỗ va chạm tiếp xúc gây nên.

        Tất cả những điều nói trên dẫn đến cự ly hiệu dụng của các đài công tác khi di động kém hơn khi đặt tại chỗ. Để bảo đảm thông tin liên tục, vững chắc trong điều kiện đó, cần phải xem xét thật tỉ mỉ đặc điểm truyền lan sóng và điều kiện địa hình nơi công tác.

[Giangtvx]

     
        Trong những trường hợp cho phép, người ta tăng cự ly liên lạc bằng cách nghiên cứu sử dụng những loại ăng-ten mới. Thí dụ ăng-ten treo trên quả cầu chứa đầy hyđrô hoặc ăng-ten kênh sóng nằm ngang bảo đảm liên lạc xa hơn ăng-ten cần.

        Ở địa hình đồi núi và đặc biệt trong rừng rậm, cự ly liên lạc sóng cực ngắn giảm đi rất nhiều do ảnh hưởng của cành cây và phản xạ sóng vô tuyến điện bởi mặt rừng. Với những địa hình đó, ngoài việc sử dụng phương tiện thông tin sóng cực ngắn, cần phải có cả đài sóng ngắn để bảo đảm liên lạc ở những cự ly tương đối xa.

        Trong khi vận động, thường sử dụng ăng-ten lắp rút định hướng. Các đài liên lạc sóng cực ngắn được hiệu chỉnh ở một số tần số liên lạc.

        Hiện nay các đài thông tin sóng cực ngắn đã được hoàn thiện nhiều. Người ta sử dụng những đài mới đã vi hình hóa với những ăng-ten được cải tiến. Tuy thế, cự ly thông tin của các đài sóng cực ngắn trong khâu chiến thuật, đặc biệt là ở địa hình rừng núi vẫn không đủ, cho nên phải dùng đến phương thức chuyển tiếp tín hiệu.

        Chuyển tiếp chủ động, được thực hiện nhờ hai máy thu, phát, và khối thay đổi tự động từ thu sang phát và ngược lại.

        Chuyển tiếp thụ động (nhờ vật phản xạ), thường sử dụng các mỏm núi hoặc các điểm cao để xây dựng các vật chuyền tiếp thụ động.

(xem hình 14 phía dưới)

        Ngoài ra, có thể chuyền tiếp đặt trên máy bay. Trong trường hợp đó cự ly liên lạc ngay cả trong điều kiện rừng núi cũng tăng một cách đáng kể.

        Ngày nay, khi mà các ngành công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, và đặc biệt là trong quân đội, yêu cầu phải truyền đi một khối lượng rất lớn tin tức thì chỉ có thông tin ở dải sóng cực ngắn mới có thể đáp ứng được. Ở dải sóng này, cho phép người ta thiết lập các đường thông tin nhiều kênh có các trạm chuyển tiếp đó là thông tin tiếp sức.

        Sóng cực ngắn có khả năng nhiễu xạ kém, lại không phản xạ được từ tầng i-ông, nó chỉ truyền lan được gần, giống như người mang vác dược nhiều nhưng không đi được xa vì mệt mỏi. Để đưa được tin tức đến đích cần phải tiếp sức cho nó trên cả chặng đường dài.

        Ở đây, A và B là hai trạm cuối. Giữa các đài này tiến hành thông tin nhiều kênh. Mp và Mt, là máy phát và máy thu. Thông tin được chuyền tiẽp qua các trạm trung gian Ttgl, Ttg2...

        (Trên hình vẽ chỉ vẽ hai trạm, nhưng thực tế có các đường thông tin có rất nhiều trạm như thế).

(xem hình 15 phía dưới)

        Ở mỗi trạm chuyền tiếp, có ít nhất hai máy thu và hai máy phát. Tín hiệu thu được qua khuếch đại sẽ phát cho trạm tiếp theo ở một tần số khác. Tần số máy phát được chọn như thế nào để tránh nhiễu máy thu.

        Nếu ăng-ten không có định hướng như ta mong muốn, thì các máy thu ở mỗi trạm trung chuyển được điều chỉnh ở các tần số khác nhau. Nếu ăng-ten định hướng tốt, tránh được những bức xạ ở hướng ngược với hướng chính, cũng như chọn được điểm đặt đài không bị nhiễu do phản xạ từ các vật chung quanh, thì có thể giới hạn ở hai tần số.

        Các máy phát và thu của các đường thông tin tiếp sức có dải thông rộng. Dải này, đủ để phát các chương trình vô tuyến truyền hình hoặc nhiều cuộc nói chuyện với nhau. Ở những hướng chính, thường phải phát hai hay nhiều chương trình vô tuyến truyền hình. Khi đó, người ta lắp song song một số máy thu, phát của đường thông tin tiếp sức. Chúng làm việc ở các kênh cao tần khác nhau và có máy dồn kênh riêng.

        Tập hợp thiết bị bảo đảm thông tin trên một kênh cao tần ở một hướng, gọi là cột của đường thông tin tiếp sức.

[Giangtvx]

     
        Máy móc của các trạm trung chuyển thường khuếch đại tín hiệu biến đổi tần số của chúng và phát ở hướng khác. Ở một số trạm có đặt những máy cho phép phân nhánh các kênh thông tin.

        Trong quân đội nhiều nước, thông tin tiếp sức là phần cơ bản của hệ thống thông tin theo khu vực. Nó nâng cao khả năng hoạt động chỉ huy các đơn vị. Nhờ các đường thông tin tiếp sức làm việc ở dải sóng đề-xi-mét và xăng-ti-mét, người ta có được một số lớn các kênh thoại.

        Các đường tiếp sức hiện đại không kém các đường thông tin dây cáp, nó giúp cho người chỉ huy điều khiển đơn vị nhanh chóng và thuận tiện. Nhưng phải bảo đảm đặt các trạm chuyển tiếp trung gian cách nhau 30 - 50km mới thông suốt được.

        Ngày nay, các đường thông tin tiếp sức quốc tế đã kéo dài đến hàng nghìn ki-lô-mét, có độ ổn định rất cao, như đường thông tin tiếp sức giữa đảo Ô-ki-na-oa và đảo Ki-xi của Nhật. Đường thông tin này, được xây dựng từ năm 1969, nó truyền đi một dung lượng thông tin rất lớn bằng 960 kênh thoại.

        Theo tính toán, thời gian bị gián đoạn thông tin chỉ vào khoảng 2.10-3 hay 4. l0-5 khi chuyển tiếp đến một trạm. Triển khai các trạm chuyển tiếp, người ta đã chú ý chọn các máy móc có độ nhạy cao, chọn các sơ đồ đơn giản do giảm số lượng chi tiết và các nút. Độ tin cậy yêu cầu của hệ thống trong thời gian công tác không bị hỏng hóc, bình thường đạt không kém hơn 4,5.106 giờ, nếu làm tốt việc kiểm tra định kỳ ba tháng một lần.

        Truyền lan tán xạ trong tầng đối lưu của sóng cực ngắn là lĩnh vực mới và phát triền rất nhanh của kỹ thuật thông tin vô tuyến điện. Đường thông tin đối lưu đầu tiên được hoạt động vào khoảng năm 1953. Đến nay, các đường thông tin đối lưu trên thế giới đã có đến hàng chục vạn ki-lô-mét.

        Thực chất của quá trình tán xạ đối lưu là sóng điện từ khi gặp các vùng không đồng nhất của tầng đối lưu tạo nên trong đó những dòng điện cao tần giống như những ăng-ten thu. Các vùng không đồng nhất này lại bức xạ năng lượng vào không gian. Vùng không đồng nhất hoạt động như vật chuyển tiếp thụ động. Bức xạ thứ cấp của nó có thể đặc trưng bằng một đồ thị phương hướng nào đó mà chủ yếu hướng về phía đi chuyền ban đầu của sóng.

(xem hình 16 phía dưới)

        Năng lượng của sóng truyền lan từ thể tích tán xạ đến điểm thu được giới hạn bởi cánh sóng của ăng-ten phát và ăng-ten thu.

        Do có nhiều tia sóng đến điểm thu từ các vùng không đồng nhất trong khu vực tán xạ gây nên pha đinh tín hiệu ở điểm thu. Để chống pha đinh, người ta tiến hành thu phân tập. Có thể phân tập tần số và phân tập không gian.

        Phân tập tần số là từ tin tức truyền đi theo hai sóng mang có hai tần số khác nhau, máy thu sẽ thu trên hai tần số đó để lấy được cùng một tin tức.

(xem hình 17 phía dưới)

        Phân tập không gian là thu trên hai ăng-ten đặt cách nhau một số lần bước sóng vuông góc với hướng truyền lan sóng.

        Tổng hợp 4 tín hiệu thu được như trên, ta sẽ có tin tức ồn định, không bị méo.

        Ưu điểm của thông tin đối lưu so với thông tin tiếp sức và thông tin dây cáp là: có thể thông tin liên lạc qua những vùng đồng nước, làng mạc, rừng núi đi lại khó khăn và không thể xây dựng được các trạm chuyền tiếp; không bị phá hủy do các vụ nồ hạt nhân trên cao; không những có khả năng tạo ra những đường thông tin độc lập mà còn kết hợp với thông tin dây cáp và thông tin tiếp sức tạo nên những đường thông tin cự ly xa.

[Giangtvx]

    
        Thông tin liên lạc vệ tinh, cũng giống như thông tin tiếp sức mà vệ tinh đóng vai trò một trạm chuyền tiếp trung gian.

        Vệ tinh chuyển tiếp thụ động, khổng mang thiết bị thu, phát. Tín hiệu phát lên từ mặt đất, phản xạ ở vệ tinh và trở lại những điểm khác nhau trên mặt đất giống như sóng phản xạ từ các vệt sao băng. Thông tin như thể có lợi là giữ được thông tin không thay đổi khi vệ tinh bay ở phần quỹ đạo thích hợp. Khi vệ tinh bay ở độ cao đáng kể 1 - 2 nghìn ki-lô-mét, tín hiệu phản xạ có thể thu được trên phạm vi lãnh thổ rất rộng. Nhờ vậy, nó dược dùng để phát chương trình của các mạng phát thanh khác nhau.

        Nhưng xây dựng các vệ tinh như thế, thông tin không được lâu dài và trang bị trên mặt đất rất phức tạp.

(xem hình 18 phía dưới)    

        Diện tích tiết diện tia sóng phát từ các ăng-ten trên mặt đất tỷ lệ với bình phương khoảng cách, phần năng lượng rơi vào mặt vệ tinh tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách. Tương tự, phần năng lượng phản xạ từ vệ tinh đến điểm thu cũng tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách. Do đó, công suất thu được ở ăng-ten thu của hệ thống thông tin có vệ tinh chuyển tiếp thụ động tỷ lệ nghịch bậc bốn với khoảng cách. Thí dụ, tăng khoảng cách lên 10 lần thì công suất tín hiệu thu được giảm đi 10.000 lần.

        Trong điều kiện ấy, muốn bảo đảm thông tin, phải có máy phát công suất lớn (hàng chục ki-lô-oát ở sóng đề- xi-mét khi vệ tinh bay cao 1 - 2 nghìn ki-lô-mét).

        Ngoài ra, yêu cầu ăng-ten định hướng nhọn, muốn thế phải tăng kích thước của ăng-ten. Những ăng-ten hướng đến vệ tinh phải có hệ thống chân đế khỏe và chính xác.

        Vệ tinh chuyển tiếp chủ động, cũng giống như trạm trung chuyền trong thông tin tiếp sức, có máy phát và máy thu. Nó thu tín hiệu từ trái đất, khuếch đại và phát về trái đất ở một tần số khác. Dự trữ năng lượng được bổ sung tự động nhờ các pin mặt trời. Các máy móc có thể đặt trong các khối riêng có đảo mạch tự động hoặc điều khiển xa.

        Yêu cầu máy móc phải có độ tin cậy rất cao, vì nếu ở mặt đất, khi máy móc hư hỏng có con người sửa chữa, còn ở đây, nếu máy móc hỏng hóc thì chi còn cách phóng vệ tinh khác thay thế.

        Các vệ tinh thông tin của Liên Xô đã có những máy phát làm việc liên tục trong một số năm và truyền về trái đất những tin tức có giá trị. Công suất tín hiệu thu được trên vệ tinh chỉ tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách (không phải là tỷ lệ nghịch với bậc bốn). Vì thế, máy phát ở mặt đất cũng không yêu câu công suất lớn như đối với thông tin vệ tinh chuyền tiếp thụ động.

        Công suất tín hiệu đến máy thu ở mặt đất tỷ lệ với bình phương khoảng cách từ ăng-ten phát trên vệ tinh, cho nên mặc dù công suất phát không lớn lắm và kích thước của ăng-ten nhỏ, vẫn có thể thu được tốt hơn trong trường hợp chuyển tiếp thụ động. Điều này có ý nghĩa quan trọng ở chỗ nó cho phép tăng độ cao của vệ tinh, như thế tăng thời gian lưu lại của vệ tinh trong tầm nhìn của ăng-ten trên mặt đất.

        Muốn tiến hành nói chuyện và phát chương trình vô tuyến truyền hình phải có một hệ thống gồm nhiều vệ tinh.

        Để thông tin giữa các lục địa, độ cao của vệ tinh phải đạt được một vài nghìn ki-lô-mét. Người ta chú ý đến hệ thống vệ tinh có quỹ đạo đồng bộ. Quỹ đạo này đi theo xích đạo của trái đất ở độ cao thích hợp, khoảng 36 nghìn ki-lô-mét. Hệ thống này cho phép thông tin liên tục 24 giờ trong một ngày.

(xem hình 19 phía dưới)

        Hình 19 biểu diễn hệ thống đồng bộ 3 vệ tinh. Thông tin giữa hai điểm nằm trong vùng bao trùm bởi bức xạ của một vệ tinh thì chuyền tiếp trực tiếp qua vệ tinh này.

        Nếu yêu cầu liên lạc với điểm nằm trong vùng nhìn của vệ tinh khác thì tín hiệu được phát đến vệ tinh gần nhất. Từ vệ tinh ấy, tín hiệu được chuyển tiếp nhờ vệ tinh tiếp theo để cuối cùng đến được điểm cần thu trên mặt đất. Một cách khác, tín hiệu phản xạ từ vệ tinh gần nhất đó, được thu lại ở một điểm trên mặt đăt. Điểm này nằm trong vùng chiếu sáng của cả hai vệ tinh. Từ điểm đó lại phát cho vệ tinh thứ hai và cuối cùng đến điểm thu cần thiết.

        Có những thí nghiệm đã được tiến hành bằng các vệ tinh nhân tạo ổn định để thông tin liên lạc toàn cầu. Hiện nay, Mỹ đang có chương trình IDSCP (Chương trình liên lạc vệ tinh quân sự sơ bộ) để thực hiện và hoàn chỉnh hệ thống thông tin liên lạc vệ tinh bằng số. Trong hệ thống, có thể có 18 đến 22 vệ tinh được phóng lên theo quỹ đạo đồng bộ. Các vệ tinh chuyền động lần lượt, cái này sau cái kia, sao cho trong các góc quan sát của đài vô tuyến trên mặt đất bao giờ cũng có ít nhất một vệ tinh.

        Khí tài trên mặt đất của hệ thống IDSCP gồm các đài cố định, các đài di chuyển được và các đài đặt trên các hạm tàu.

[Giangtvx]

        Khí tài la-de:

        La-de có triển vọng lớn lao trong kỹ thuật định vị, thông tin liên lạc, vô tuyến truyền hình; có khả năng ứng dụng vào việc nâng cao tốc độ hoạt động của các máy tính điện tử lên gấp trăm nghìn lần.

        Chùm tia la-de có thể chiếu đúng vào mục tiêu có đường kính khoảng 1,8 m với khoảng cách 10 km. Ở phòng thí nghiệm, với cự ly gần, tia la-de có thể hội tụ vào một điểm có đường kính khoảng 0,0001 mm.

        Giá trị công suất của chùm tia la-de có thể đạt tới vài chục mê-ga-oát.

        Nhờ tia la-de, có thể truyền đi lượng thông tin khá lớn.

        Người ta chú ý nhiều đến la-de vì nó có những đặc tính: tính định hướng cao, tính đơn sắc, mật độ năng lượng cao, khả năng có thể điều khiển được bức xạ.

        Đặc tính cơ bản của sóng điện từ do la-de phát ra là tính đơn sắc, tính liên kết về không gian cũng như thời gian.

        Liên kết theo không gian là giữa pha của hai sóng đơn sắc phát ra từ hai điểm khác nhau có một sự liên kết và hai sóng đó có thể giao thoa với nhau.

        Liên kết theo thời gian là sóng phát ra từ một điểm ở hai thời gian khác nhau có thể giao thoa với nhau.

        Để so sánh ta cần nhắc lại một số tính chất của những nguồn sáng cổ điển như đèn điện, đèn chứa khí, đèn hồ quang,... Những nguồn sáng cổ điển này, thực tế là những vật được đốt nóng, nên năng lượng bức xạ phân bố trong dải tần rất rộng.

        Đèn chứa khí, dưới áp suất lớn, về nguyên tắc có thể cho những phổ hẹp, nhưng độ sáng lại thấp. Tăng độ sáng bằng cách tăng áp suất thì phổ cũng tăng. Như vậy, khi chưa có la-de thì chưa có nguồn sáng đơn sắc với công suất tương đối lớn.

        Ánh sáng phát ra từ những nguồn cổ điển không liên kết với nhau, vì những nguyên từ sau khi bị kích thích bức xạ độc lập. Ảnh sáng đó là một hỗn hợp sóng do từng nguyên tử phát ra chồng chất lên nhau.

        Ánh sáng từ những nguồn cổ điển thường tỏa ra tứ phía, do đó muốn có một tia sáng song song, phải đặt nguồn sáng vào tiêu điểm của hệ thấu kính. Nhưng do nguồn sáng có kích thước nhất định, nên ánh sáng không được song song tuyệt đối, chỉ một phần năng lượng của nguồn sáng có thể biến thành tia sáng song song.

        Qua những tính chất trên, ánh sáng phát ra từ những nguồn cổ điền không thể dùng để liên lạc như sóng vô tuyến diện. Ngoài ra với những nguồn sáng thường, ta không thể  dùng một hệ thống quang học nào để có thể làm độ sáng của ảnh lớn hơn so với độ sáng của nguồn.

        Ánh sáng la-de phát ra có thể điều chế tia la-de như điều chế sóng vô tuyến diện và bắt nó mang những khối lượng thông tin khổng lồ. Có thể tạo ra tia sáng song song và truyền đi rất xa. Có thể dùng thấu kính để làm độ sáng của ảnh lớn hơn độ sáng của nguồn, nói cách khác là nhiệt độ của ảnh có thể lớn hơn nhiệt độ của nguồn.

        Tần số cực đại mà la-de có thể đạt được lớn gấp 10 lần bất kỳ một nguồn phát sóng nào của dải vô tuyến điện hiện nay đã đạt được. La-de có thể truyền đạt khối lượng thông tin gấp 10.000 lần lớn hơn khối lượng thông tin được truyền đi bởi các nguồn bức xạ vô tuyến điều chế.

        Sử dụng tần số mang trong dải tần số quang học có thể truyền đi khối lượng tin tức nhiều hơn, có thể xếp được rất nhiều kênh sóng cần thiết mà trong các dải tần số vô tuyến điện không thể có được.

        Trước dây, nhờ có chùm tia la-de đường kính không lớn hơn đường kính bút chì, từ Niu Oóc đã truyền đi đồng thời một lúc hình ảnh và tín hiệu âm thanh của 7 kênh vô tuyến truyền hình. Bởi vì, tồng số các tần số của các kênh phủ một dải tần số rộng khoảng 200 mê-ga- héc. Từ đấy, có thể thấy la-de có ý nghĩa rất lớn trong việc giảm bớt mật độ làm việc của dải tần số vô tuyến.

        Người ta cũng đã thí nghiệm truyền đạt thông tin với tốc độ lớn, bằng la-de có thể truyền đi 10 triệu văn kiện trong một giây.

        Năm 1974, Liên Xô đã thí nghiệm thành công đường liên lạc la-de dài, đạt 83 km.

[Giangtvx]

   
        III/ ĂNG-TEN- GIÁC QUAN BẶC BIỆT

        Đối với máy thu và máy phát, ăng-ten là giác quan dặc biệt đề giúp máy bửc xạ hoặc thu sóng điện từ. Khi bỏ ăng-ten thì thiết bị vô tuyến điện ấy giổng như người nửa câm nửa điếc.

        Có khi một đài phát cần liên lạc với nhiều đài ở nhiều hướng thì ăng-ten phải bức xạ đồng đều theo các hướng, nghĩa là không định hướng trong mặt phẳng nằm ngang. Có khi lại cần những ăng-ten của các phương tiện vô tuyến điện tử như ra-đa... tập trung bức xạ trong phạm vi hình nón hoặc thành một tia hẹp, nghĩa là cần phải định hướng nhọn. Như vậy, cùng với yêu cầu ăng- ten bức xạ và thu sóng điện từ có hiệu suất, còn đặt ra cho ăng-ten việc phân bố dòng công suất của sóng bức xạ trong không gian.

        Ăng-ten bức xạ sóng điện từ, việc truyền lan của sóng có liên quan đến việc mang công suất (hay năng lượng) nhất định. Đôi khi người ta nói: Ăng-ten bức xạ công suất hay ăng-ten bức xạ năng lượng.

        Ăng-ten cũng giống như cái pha đèn, ánh sáng được tập trung về một phía. Để đặc trưng cho khả năng đó của ăng-ten người ta đưa ra khái niệm về sơ đồ phương hướng và hệ số định hướng.

        Sơ đồ phương hướng của ăng-ten biểu diễn sự phân bố năng lượng bức xạ trong không gian của ăng- ten đó. Đồ thị phương hướng cho biết ở những hướng nào đấy ăng-ten bức xạ hay thu lớn hơn, còn ở các hướng khác yếu hơn.

        Cánh sóng tương ứng với tín hiệu cực đại, gọi là cánh sóng chỉnh của đồ thị phương hướng. Còn những cánh sóng khác, gọi là cánh sóng phụ.

        Những ăng-ten bảo đảm bức xạ hoặc thu ưu tiên ở góc nào đấy, gọi là ăng-ten định hướng. Còn những ăng-ten mà đồ thị phương hướng có dạng tròn trong một mặt phẳng, gọi là không định hướng (đẳng hướng) trong mặt phẳng ấy.

       Hệ số định hướng là số lần tăng công suất bức xạ của ăng-ten khi chuyển từ ăng-ten định hướng sang ăng-ten
    Đối với các ăng-ten, ngay cả những ăng-ten định hướng nhọn cũng không thể tập trung năng lượng bức xạ vào một cánh sóng chính.

        Những bức xạ luôn tồn tại ở các hướng khác mặc dù người thiết kế không muốn điều đó. Những bức xạ đó gọi là cánh sóng phụ của đồ thị phương hướng, những cánh phụ này, có một ý nghĩa đặc biệt khi xem xét các vấn đề về chiến tranh điện tử. Nó gây nên những hạn chế trong công tác của các hệ thống kỹ thuật.

         Những tín hiệu nhiễu và những mục tiêu giả lọt vào cánh sóng phụ của ăng-ten phá hủy sự công tác của hệ thống nhanh hơn là nếu những tín hiệu đó chi tác dụng vào cánh sóng chính.

        Việc giảm các cánh sóng phụ và điều chỉnh phân bố chúng, đang là những khó khăn rất lớn trong việc chế tạo ăng-ten. Điều đó có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong việc tìm bắt mục tiêu và xác định phương vị của chúng khi có nhiễu.

        Khi chế tạo hệ thống ăng-ten, cần phải tính đến những hạn chế gây nên bởi những cánh sóng phụ, tìm cách hợp lý giữa yêu cầu khuếch đại kích thước và mức cánh sóng phụ của ăng-ten.

        Độ rộng dải thông tần số của ăng-ten cũng có ý nghĩa quan trọng trong việc xác định đặc tính chiến thuật, kỹ thuật chung của máy móc thiết bị vô tuyến điện. Dải thông tần số thường được đo bằng trị số phần trăm so với tần số trung tâm của băng sóng.

        Chế tạo ăng-ten công tác ở những tần số cố định dễ hơn là những ăng-ten làm việc trong một dải tần số rộng. Những ăng-ten của đài ra-đa được coi là đủ rộng, nếu nó công tác trung bình trong giới hạn ±5% từ tần số trung tâm của dải sóng.

        Ăng-ten của các phương tiện trinh sát phải dịch chuyển trong một dải tần số rất rộng. Khi đó, hệ số khuếch đại của ăng-ten không thể không có sự thay đổi. Nếu khi diện tích của ăng-ten đã cho mà bước sóng công tác thay đổi hai lần thì độ khuếch đại của ăng-ten sẽ thay đổi khoảng bốn lần.

(xem hình 20 phía dưới)

[Giangtvx]

       
        Đầu tiên, người ta nghĩ rằng, ăng-ten có hai nhóm: thu và phát. Song điều đó thật là vô nghĩa vì rằng ten thu và ăng-ten phát luôn có sự liên quan với nhau. Trong nhiều thiết bị vô tuyến điện tử (thí dụ, một số các đài ra-đa), thì cùng một ăng-ten đồng thời dùng để thu và để phát, hơn nữa khi nghiên cứu lý thuyết ăng-ten phát, ăng-ten thu người ta thấy chúng có thể tương đương.

        Ngày nay, người ta phân loại ăng-ten theo sóng. Ăng-ten trong mỗi dải sóng có đặc điểm, phương pháp nghiên cứu và cấu tạo hoàn toàn khác nhau.

        Ở dải sóng ngắn, bước sóng công tác tốt nhất phụ thuộc vào thời gian ngày, đêm, phụ thuộc vào mùa và vào chu trình hoạt động của mặt trời. Thật là bất lợi vô cùng, nếu một ngày, đêm ta thay đổi tần số công tác bao nhiêu lần cũng phải thay đổi ăng-ten bấy nhiêu lần. Vì vậy, để liên lạc ở sóng ngắn, yêu cầu các ăng-ten giữ được các tính chất cơ bản của chúng trong một dải tần số tương đối rộng. Những ăng-ten của sóng ngắn và những sóng dài hơn, thường là những đoạn dây dẫn có tiết diện tương đối nhỏ (dây dẫn thẳng).

        Đặc điểm của dải sóng siêu cao là bước sóng xấp xỉ với các kích thước của các thiết bị kỹ thuật vô tuyến diện. Vì thế, một số ăng-ten dùng vào các dải sóng dài hơn, nhưng ở dải sóng siêu cao trong một số trường hợp, lại không dùng được. Những ăng-ten sóng siêu cao, người ta sử dụng những loại ăng-ten nguyên lý hoạt động giống như các hệ thống âm thanh và quang học. Thí dụ ăng-ten loa, ăng-ten mặt gương, ăng-ten thấu kính,...

        Điểm đặc trưng của các loại ăng-ten này là những bề mặt dẫn diện có dòng điện cao tần chạy trong đó tham gia vào việc bức xạ. Các dòng điện cao tần này có hướng bất kỳ và thay đổi từ điểm này đến điểm khác.

(xem hình 21 phía dưới)

        Trong dải sóng siêu cao, người ta cũng sử dụng cả những ăng-ten dây dẫn, thí dụ: chấn tử đối xứng, giàn chấn tử đồng pha... Tuy nhiên, đó không phải là những loại ăng-ten đặc trưng cho dải sóng này.

(xem hình 22 phía dưới)

        Ăng-ten siêu cao có kích thước lớn hơn bước sóng. Điều đó, cho phép tạo ra những ăng-ten định hướng nhọn, kích thước nhỏ. Kích thước nhỏ của ăng-ten tạo cho chúng di chuyển một cách dễ dàng. Có thể dùng các bộ phận cơ khí để quay toàn bộ ăng-ten với mục đích quay sơ đồ phương hướng của nó.

        Ăng-ten siêu cao được sử dụng rộng rãi trong ra-đa, trong vô tuyến đo xa, trong dẫn đường, trong thông tin liên lạc sóng cực ngắn, trong thiên văn và nhiều lĩnh vực khác, ở đó yêu cầu bức xạ và thu sóng diện từ ở dải sóng cực ngắn.

[Giangtvx]

      
        Sóng điện từ có công suất lớn được tạo ra trong máy phát. Tuy nhiên, rất ít khi người ta chỉ bức xạ đi đơn thuần sóng cao tần. Sóng cao tần thường chỉ đóng vai trò như vật mang tin tức đi xa, gọi là sóng mang. Như thế, phải có một quá trình chất tin tức lên sóng mang, gọi là điều chế tín hiệu. Tín hiệu tin tức, gọi là tín hiệu điều chế như tín hiệu tiếng nói, ca nhạc...

        Điều chế thường là quá trình thay đồi một hoặc nhiều tham số nào đó của sóng mang như biên độ, tần số, pha... và tương ứng như vậy sẽ có điều chế biên độ, điều chế tần số, điều chế pha, ...

        Tín hiệu tin tức được đưa vào khối điều chế để thực hiện các điều khiển cần thiết nhằm thay đổi các tham số của sóng mang. Lúc đó, sóng mang đã mang tin tức được đưa tới ăng-ten để bức xạ ra không gian.

        Một dạng điều chế đặc biệt là xung, trong đó tin tức được thể hiện bằng các tham số của các xung. Các xung diện gọi là xung thị tần.

(xem hình 23 phía dưới)

        Máy phát phát ra các đoạn sóng mang tương ứng, gọi là xung vô tuyến.

        Thời gian tồn tại xung, là độ lâu (độ dài) của xung

        Khoảng thời gian giữa hai xung liên tiếp, là chu kỳ lặp lại T.

        Giá trị f = 1/T là tần số lặp lại của xung.

        Phía thu, phải tìm cách thu được sóng vô tuyến mang tin tức (bắt tín hiệu) bằng máy thu. Thực ra, máy thu chỉ can một thiết bị bắt được sóng vô tuyến, một khối tách tín hiệu tin tức ra khỏi sóng mang và một khối chỉ thị cho biết tin tức đó.

        Thiết bị bắt sóng vô tuyến là ăng-ten thu và khối đầu vào, dễ dàng hiệu chỉnh về tần số mang của đài phát.

        Thiết bị tách tín hiệu (tách sóng) thực hiện nhiệm vụ ngược lại với khối điều chế.

        Cuối cùng là bộ phận chỉ thị. Đơn giản như trong máy thu thanh là cái loa. Không có loa thì máy thu thanh không thể cho ta biết một tin tức gì.

        Trên thực tế, máy phát, máy thu rất phức tạp để bảo đảm các tính năng chiến thuật, kỹ thuật cần thiết. Thí dụ, trong máy thu còn có một máy phát sóng điện từ, gọi là bộ dao động tại chỗ. Sóng này đưa tới thiết bị đặc biệt để trộn với sóng mang thu được, rồi tạo ra tín hiệu có tần số nhỏ hơn tần số mang, đỏ là hiệu trung tần.

        Thiết bị đầu vào và bộ dao động tại chỗ được điều chỉnh đồng bộ để tần số mang luôn luôn không đổi. Sau đó, tín hiệu này được khuếch đại lên rất nhiều lần rồi mới đưa sang tách sóng. Thiết bị này làm tăng hẳn độ nhạy và độ chọn lọc theo tần số của máy thu.

        Những máy thu loại đơn giản trên được gọi là máy thu khuếch đại trực tiếp, còn máy thu loại sau gọi là máy thu siêu ngoại sai.
        
(xem hình 24 phía dưới)

(xem hình 25 phía dưới)       

        Các máy móc vô tuyến điện tử được lắp ráp bằng các linh kiện như đèn, điện trở, tụ điện, cuộn cảm,...

        Năm 1906, chiếc đèn điện tử 3 cực đầu tiên ra đời, bắt đầu cho thế hệ đầu tiên của các dụng cụ vô tuyến điện tử . Người ta nói rằng các dụng cụ điện tử ra đời đã thực hiện một cuộc cách mạng thực sự trong kỹ thuật vô tuyến.

        Năm 1948, những dụng cụ bán dẫn ra đời. Nhẹ, gọn, bền, tiết kiệm, đó là những đặc trưng đáng quý của bán dẫn. Những thiết bị vô tuyến điện tử lắp ráp bằng dụng cụ bán dẫn thường được xếp vào thế hệ thứ hai.

        Nhưng dụng cụ bán dẫn vẫn chưa thỏa mãn các yêu cầu về độ tin cậy cao, về kích thước, trọng lượng nhỏ, và tiêu thụ năng lượng ít. Vi điện tử ra đời là một bước phát triển mới. Vi điện tử ra đời và phát triển là nhờ có kỹ thuật hoàn hảo chế tạo các dụng cụ bán dẫn và sự phát triển của nhiều ngành khoa học, kỹ thuật hiện đại khác. Máy móc điện tử thế hệ thứ ba chính là máy móc sử dụng vi điện tử.

        Vi điện tử hiện nay, đã cho những số liệu hấp dẫn. Kết quả hàng chục triệu lần thí nghiệm với các phần tử vi điện tử cho thấy rằng, một mạch vi điện tử chỉ có 10-8 lần hỏng trong một giờ. Điều đó có nghĩa rằng, nếu một thiết bị điện tử gồm 500 mạch tổng hợp, hoạt động trong ba tháng, độ tin cậy đạt 98,8%, trong khi đó nếu lắp bằng các phần tử rời rạc thông thường chỉ đạt độ tin cậy 12,7%.

        Trong một xăng-ti-mét khối vi điện tử, lắp ráp 100.000 phần tử. Về năng lượng, trung bình một trăng-di-to vi điện tử, công suất tiêu thụ nguồn 100 - 1.000 lần ít hơn một trăng-di-to thường.

        Tuy dụng cụ bán dẫn và vi điện tử có nhiều ưu điểm nhưng trong nhiều trường hợp đèn điện tử hiện nay vẫn giữ vị trí độc tôn, nhất là trong lĩnh vực các máy vô tuyến điện tử làm việc ở dải sóng siêu cao tần hoặc công suất lớn.