Giáo án điện tử chuyên đề Vật lí 11 kết nối Bài 6: Suy giảm tín hiệu

NHIỆT LIỆT CHÀO ĐÓN CÁC EM ĐẾN VỚI BÀI HỌC MỚI!

KHỞI ĐỘNG

Khi một tín hiệu lan truyền dọc theo một dây dẫn (hay một môi trường truyền dẫn) công suất của nó sẽ bị sụt giảm (suy giảm tín hiệu). Thông thường mức độ suy giảm cho phép được quy định trên chiều dài cáp truyền dẫn hoặc kênh truyền dẫn để đảm bảo rằng ở nơi thu có thể phát hiện và giải mã đúng được tín hiệu. Vậy bằng cách nào chúng ta có thể hạn chế hoặc tăng cường và tái tạo lại được tín hiệu?

BÀI 6:

SUY GIẢM TÍN HIỆU

NỘI DUNG BÀI HỌC

01

Môi trường truyền dẫn

02

Sự suy giảm tín hiệu và đơn vị đo

MÔI TRƯỜNG TRUYỀN DẪN

I.

Dựa vào thông tin SGK và trả lời câu hỏi:

• Môi trường truyền dẫn là gì? Thông tin truyền dẫn là gì?
• Môi trường truyền dẫn được phân ra thành những loại nào? Vẽ sơ đồ phân loại môi trường truyền dẫn.

Môi trường truyền dẫn là bất cứ thứ gì có thể mang thông tin từ nguồn đến đích. Trong truyền thông dữ liệu thì môi trường truyền dẫn thường là không gian tự do, cáp đồng hoặc cáp sợi quang.

KHÁI NIỆM:

PHÂN LOẠI:

Môi trường truyền dẫn

Hữu tuyến (có dây)

Vô tuyến (không dây)

Cáp

kim loại

Cáp

quang

Sóng radio

Sóng micro

Hồng ngoại

Câu hỏi (SGK - tr.39)

Môi trường truyền dẫn có ảnh hưởng như thế nào đến sự suy giảm tín hiệu?

Có ảnh hưởng rất lớn.

Với các loại môi trường truyền dẫn khác nhau thì sự suy giảm tín hiệu khác nhau và các nguyên nhân gây suy giảm tín hiệu cũng khác nhau.

Ví dụ

Với môi trường truyền dẫn có dây thì cấu tạo của dây dẫn, chiều dài dây dẫn, số lượng các mối nối, mối hàn sẽ ảnh hưởng đến sự suy giảm tín hiệu, còn đối với môi trường truyền dẫn không dây thì khoảng cách truyền, các vật cản, điều kiện thời tiết, các hiệu ứng đa đường.... sẽ ảnh hưởng đến sự suy giảm tín hiệu.

Sử dụng loại cáp nào sẽ cho tốc độ truyền dẫn lớn hơn, khoảng cách dài hơn,...

Việc sử dụng sợi cáp quang đã làm tăng tốc độ truyền dẫn và làm tăng chất lượng tín hiệu được truyền.

SỰ SUY GIẢM TÍN HIỆU VÀ ĐƠN VỊ ĐO

1. Sự suy giảm tín hiệu

• Sự suy giảm tín hiệu là sự mất mát năng lượng khi tín hiệu được truyền qua môi trường truyền dẫn.
• Để giảm sự mất mát này, người ta thường sử dụng các bộ khuếch đại để khuếch đại tín hiệu.

2. Nguyên nhân chủ yếu làm suy giảm tín hiệu

Hoạt động 1 (SGK - tr.40)

Nêu nguyên nhân dẫn đến sự suy giảm tín hiệu khi truyền tín hiệu qua cáp đồng trục và cáp sợi quang.

Nguyên nhân gây suy giảm tín hiệu khi truyền qua cáp đồng trục:

Do chiều dài dây dẫn

Do các mối nối, các bộ chia

Do nhiệt độ môi trường thay đổi làm thay đổi tính chất dẫn điện, cách điện

Do điện trở, điện môi

Do phát xạ

Nguyên nhân gây suy giảm tín hiệu khi truyền qua cáp sợi quang:

Do vật liệu chế tạo sợi quang hấp thụ ánh sáng, các tạp chất trong quá trình chế tạo sợi quang sẽ hấp thụ ánh sáng.

Do tán xạ ánh sáng, tán sắc ánh sáng.

Do khoảng cách truyền dẫn, do sợi quang bị uốn cong.... làm mất mát năng lượng dẫn đến sự suy giảm tín hiệu.

Hoạt động 2 (SGK - tr.40)

Chỉ ra một số nguyên nhân dẫn đến sự suy giảm tín hiệu khi truyền tín hiệu trong môi trường không dây.

Nguyên nhân gây suy giảm tín hiệu khi truyền trong môi trường không dây là:

Do khoảng cách truyền dẫn

Do hiệu ứng đa đường truyền

Do vật cản như các toà nhà, cây xanh

Do sự chuyển động của các bộ thu phát

Do sự khúc xạ, nhiễu xạ và tán xạ

Điều kiện thời tiết,... làm tín hiệu bị suy giảm

3. Đơn vị đo

• Bel là đơn vị đầu tiên được phát triển để xác định tỉ số công suất giữa hai điểm. Khi đo độ lợi (hệ số khuếch đại) hoặc suy giảm của một kênh được cho bởi công thức:

• Ngày nay người ta sử dụng đơn vị dB làm đơn vị chuẩn để biểu thị độ lợi và suy giảm theo công suất:

• Người ta còn sử dụng hệ số suy giảm trên một đơn vị độ dài và đo bằng dB/km.
• Công thức đo công suất tín hiệu theo milioát (mW):

Câu hỏi (SGK - tr.41)

Cho công suất tín hiệu tại đầu vào sợi cáp là 2mW, 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.

Đổi công suất tín hiệu đầu vào ra dBm:

Pin = 2 mW = 10lg2 ≈ 3 dBm.

Suy giảm trên chiều dài cáp sợi quang dài:

5 km = 0,3 x 5 = 1,5 dB.

Công suất tín hiệu ở đầu ra của cáp sợi quang:

Pout = 3 - 1,5 = 1,5 dBm.

Giải

LUYỆN TẬP

Phần 1: Bài tập trắc nghiệm

Cáp quang.

Sóng micro.

Sóng radio.

Hồng ngoại.

B

A

D

C

Câu 1: Môi trường truyền dẫn có dây là

3 loại.

4 loại.

2 loại.

5 loại.

B

A

D

C

Câu 2: Môi trường truyền dẫn được phân thành mấy loại?

Do điện trở, điện môi và phát xạ.

Do khoảng cách

truyền dẫn.

Do vật liệu hấp thụ

ánh sáng.

Do sự khúc xạ,

nhiễu xạ, tán xạ.

B

A

D

C

Câu 3: Nguyên nhân dẫn đến sự suy giảm tín hiệu khi truyền tín hiệu qua cáp đồng trục là:

--------------- Còn tiếp ---------------