Bộ lặp tín hiệu microwave thụ động đại diện cho một trong những giải pháp tinh tế nhất trong viễn thông - những thiết bị có thể tăng cường sức mạnh tín hiệu một cách đáng kể mà không cần bất kỳ nguồn điện nào. Những hệ thống phản xạ đơn giản này đã âm thầm hỗ trợ truyền thông trong nhiều thập kỷ, từ các mạng điện thoại xuyên lục địa đầu tiên đến các sứ mệnh không gian hiện đại và các thí nghiệm radio nghiệp dư.
Ưu điểm của Bộ lặp Thụ động so với Hệ thống Chủ động
- Không cần nguồn điện
- Bảo trì định kỳ tối thiểu
- Chi phí lắp đặt và vận hành thấp hơn
- Tuổi thọ hoạt động vô hạn khi đã được định vị đúng cách
- Thân thiện với môi trường (không tiêu thụ điện năng)
Hiểu Về Độ Khuếch Đại Của Bộ Lặp Thụ Động
Khái niệm về độ khuếch đại trong bộ lặp thụ động thường gây nhầm lẫn cho các kỹ sư khi nhìn thoáng qua. Làm thế nào một thiết bị không thêm năng lượng nào vào tín hiệu vẫn có thể cung cấp độ khuếch đại đáng kể? Câu trả lời nằm ở cách đo lường độ khuếch đại này. Các cuộc thảo luận cộng đồng cho thấy độ khuếch đại của bộ lặp thụ động thể hiện sự cải thiện chất lượng tín hiệu so với việc không có bộ lặp nào cả. Khi tín hiệu microwave truyền đi khoảng cách xa, chúng bị suy giảm do khí quyển có thể làm giảm cường độ tín hiệu hàng trăm decibel. Một bộ phản xạ được đặt vị trí tốt có thể chuyển hướng và tập trung những tín hiệu yếu này, tạo ra những cải thiện đáng kể trong chất lượng thu sóng.
Mặt trăng có lẽ là ví dụ ấn tượng nhất về việc lặp tín hiệu thụ động trong thực tế. Các nhà vô tuyến nghiệp dư thường xuyên sử dụng vệ tinh tự nhiên của Trái Đất như một bộ phản xạ khổng lồ cho việc liên lạc của họ, đạt được độ khuếch đại khoảng 142 decibel ở tần số 1296 MHz. Kỹ thuật này, được gọi là truyền thông Trái Đất-Mặt Trăng-Trái Đất ( EME ) hoặc truyền thông phản xạ mặt trăng, cho thấy tiềm năng đáng kinh ngạc của các hệ thống phản xạ thụ động.
Lưu ý: Decibel (dB) là đơn vị dùng để đo tỷ lệ cường độ tín hiệu, trong đó số càng cao cho thấy tín hiệu càng mạnh.
Dải Tần Số Vi Sóng
- Truyền thông vi sóng truyền thống: 1-30 GHz
- Dải bước sóng: 5mm đến 5cm
- Hoạt động phản xạ mặt trăng: ~1296 MHz (có thể đạt được độ khuếch đại 142 dB)
Ứng Dụng Hiện Đại và Cách Sử Dụng Sáng Tạo
Ngày nay, những người đam mê radio đã tìm ra những cách ngày càng sáng tạo để sử dụng các nguyên lý lặp tín hiệu thụ động. Phản xạ máy bay đã trở thành một kỹ thuật phổ biến trong các nhà vô tuyến nghiệp dư, với phần mềm chuyên dụng hiện có sẵn để tính toán các thông số phản xạ tối ưu bằng cách sử dụng dữ liệu vị trí máy bay thời gian thực từ hệ thống ADS-B . Điều này cho phép các nhà vận hành thiết lập các liên kết truyền thông tạm thời bằng cách phản xạ tín hiệu qua các máy bay đang bay qua.
Kỹ thuật này đã chứng minh hiệu quả đến mức một số nhà vận hành báo cáo thành công trong việc thực hiện cuộc gọi điện thoại di động ở những khu vực có độ phủ sóng kém chỉ bằng cách tính thời gian cuộc gọi với việc máy bay bay qua phía trên. Các chế độ radio kỹ thuật số hiện đại đã làm cho những kỹ thuật này dễ tiếp cận hơn bằng cách yêu cầu ít công suất truyền hơn so với các hệ thống analog cũ.
Lưu ý: ADS-B (Automatic Dependent Surveillance-Broadcast) là một hệ thống cho phép máy bay phát sóng vị trí và thông tin khác của chúng.
 |
|---|
| Sơ đồ này minh họa mạng lưới các bộ lặp thụ động, làm nổi bật các phương pháp sáng tạo được sử dụng bởi các nhà vô tuyến nghiệp dư để liên lạc |
Hệ Thống Thụ Động Dựa Trên Không Gian
Các nguyên lý lặp tín hiệu microwave thụ động tiếp tục tìm thấy những ứng dụng mới trong công nghệ không gian. Sứ mệnh NISAR gần đây của NASA cho thấy cách những khái niệm này mở rộng đến quy mô khổng lồ, với một bộ phản xạ ăng-ten radar 39 feet hiện đã được triển khai trên quỹ đạo. Hệ thống này sẽ quét gần như toàn bộ bề mặt đất và băng của Trái Đất hai lần mỗi 12 ngày, sử dụng cả hệ thống radar L-band và S-band để xuyên qua mây và thực vật.
Các thí nghiệm bộ lặp thụ động dựa trên không gian lịch sử như Project Echo trong những năm 1960 đã giúp thiết lập nền tảng cho truyền thông vệ tinh hiện đại. Những vệ tinh bóng bay đầu tiên này đóng vai trò như những bộ phản xạ đơn giản, phản xạ tín hiệu radio qua các lục địa và chứng minh tính khả thi của các hệ thống truyền thông dựa trên không gian.
Thông số kỹ thuật sứ mệnh NISAR
- Kích thước bộ phản xạ anten: 39 feet
- Tần suất quét: Hai lần mỗi 12 ngày cho bề mặt đất liền và băng
- Hệ thống radar: L-band (xuyên qua mây/rừng) và S-band (nhạy cảm với độ ẩm th植被/tuyết)
- Phạm vi bao phủ: Gần như toàn bộ bề mặt đất liền và băng của Trái Đất
Thách Thức Triển Khai Thực Tế
Mặc dù có tính đơn giản về mặt khái niệm, bộ lặp thụ động đòi hỏi kỹ thuật cẩn thận và vị trí đặt chiến lược. Bước sóng ngắn của tín hiệu microwave - thường dao động từ 5 milimét đến 5 centimét - cho phép thiết kế bộ phản xạ nhỏ gọn nhưng đòi hỏi định vị chính xác để đạt hiệu suất tối ưu. Nhiều cơ sở lắp đặt được đặt trên đỉnh núi hoặc các vị trí cao khác để tối đa hóa phạm vi tầm nhìn thẳng.
Đôi khi những giải pháp tốt nhất là những giải pháp đơn giản nhất
Công nghệ này vẫn có hiệu quả về chi phí so với các hệ thống bộ lặp chủ động, vốn đòi hỏi cơ sở hạ tầng điện đáng kể, hệ thống làm mát và bảo trì liên tục. Các hệ thống thụ động, một khi được lắp đặt và căn chỉnh đúng cách, có thể hoạt động vô thời hạn mà không cần nguồn điện bên ngoài hoặc bảo trì thường xuyên.
Các cơ sở lắp đặt bộ lặp thụ động hiện đại thường sử dụng các tấm nhôm được gắn trên khung cứng, được thiết kế để chịu được điều kiện thời tiết khắc nghiệt trong khi duy trì định vị góc chính xác. Các bề mặt phản xạ phải được định góc cẩn thận để chuyển hướng tín hiệu đến về phía đích đến dự định, khiến việc khảo sát địa điểm và lắp đặt trở thành những yếu tố quan trọng trong hiệu suất hệ thống.
Khi nhu cầu truyền thông không dây tiếp tục tăng trưởng, bộ lặp microwave thụ động cung cấp một giải pháp thân thiện với môi trường và khả thi về mặt kinh tế để mở rộng phạm vi phủ sóng ở địa hình thách thức nơi cơ sở hạ tầng truyền thống sẽ có chi phí cấm đoán hoặc không thực tế để duy trì.
Tham khảo: passive microwave repeaters
 |
|---|
| Hình minh họa kỹ thuật này mô tả việc thiết lập hệ thống repeater thụ động, thể hiện các yêu cầu về kỹ thuật và vị trí đặt được thảo luận trong bài viết |