Bai giang ve thong tin ve tinh

NguyÔn Trung TÊn Trung t©m Kü thuËt ViÔn th«ng

Khoa V« tuyÕn §iÖn tö Häc viÖn Kü thuËt Qu©n sù

Bμi gi¶ng th«ng tin vÖ tinh dïng cho hÖ ®µo t¹o dµi h¹n

(45 tiÕt- dù th¶o)

Ch−¬ng 1: Tæng quan vÒ th«ng tin vÖ tinh (8 tiÕt) 1.1. LÞch sö ph¸t triÓn th«ng tin vÖ tinh.

♦ Vµo cuèi thÕ kû 19, nhµ b¸c häc Nga Tsiolkovsky (1857-1035) ®· ®−a ra çc kh¸i niÖm c¬ b¶n vÒ tªn löa ®Èy dïng nhiªn liÖu láng. ¤ng còng ®−a ra ý t−ëng vÒ tªn löa ®Èy nhiÒu tÇng, çc tµu vò trô cã ng−êi ®iÒu khiÓn dïng ®Ó th¨m dß vò trô.

♦ N¨m 1926 Robert Hutchinson Goddard thö nghiÖm thµnh c«ng tªn löa ®Èy dïng nhiªn liÖu láng.

♦ Th¸ng 5 n¨m 1945 Arthur Clarke nhµ vËt lý næi tiÕng ng−êi Anh ®ång thêi lµ t¸c gi¶ cña m« h×nh viÔn t−ëng th«ng tin toµn cÇu, ®· ®−a ra ý t−ëng sö dông mét hÖ thèng gåm 3 vÖ tinh ®Þa tÜnh dïng ®Ó ph¸t thanh qu¶ng b¸ trªn toµn thÕ giíi.

♦ Th¸ng 10 / 1957 lÇn ®Çu tiªn trªn thÕ giíi, Liªn X« phãng thµnh c«ng vÖ tinh nh©n t¹o SPUTNIK – 1. §¸nh dÊu mét kû nguyªn vÒ TTVT.

♦ N¨m 1958 bøc ®iÖn ®Çu tiªn ®−îc ph¸t qua vÖ tinh SCORE cña Mü, bay ë quü ®¹o thÊp.

♦ N¨m 1964 thµnh lËp tæ chøc TTVT quèc tÕ INTELSAT.

♦ N¨m 1965 ra ®êi hÖ thèng TTVT th−¬ng m¹i ®Çu tiªn INTELSAT-1 víi tªn gäi Early Bird.

♦ Cuèi n¨m 1965 Liªn X« phãng TTVT MOLNYA lªn quü ®¹o elÝp.

♦ N¨m 1971 thµnh lËp tæ chøc TTVT quèc tÕ INTERSPUTNIK gåm Liªn X« vµ 9 n−íc XHCN.

♦ N¨m 1972-1976 Canada, Mü, Liªn X« vµ Indonesia sö dông vÖ tinh cho th«ng tin néi ®Þa.

♦ N¨m 1979 thµnh lËp tæ chøc th«ng tin hµng h¶i quèc tÕ qua vÖ tinh INMARSAT.

♦ N¨m 1984 NhËt b¶n ®−a vµo sö dông hÖ thèng truyÒn h×nh trùc tiÕp qua vÖ tinh.

♦ N¨m 1987 Thö nghiÖm thµnh c«ng vÖ tinh phôc vô cho th«ng tin di ®éng qua vÖ tinh.

♦ Thêi kú nh÷ng n¨m 1999 ®Õn nay, ra ®êi ý t−ëng vµ h×nh thµnh nh÷ng hÖ thèng th«ng tin di ®éng vµ th«ng tin b¨ng réng toµn cÇu sö dông vÖ tinh. Çc hÖ thèng ®iÓn h×nh nh− GLOBAL STAR, IRIDIUM, ICO, SKYBRIGDE, TELEDESIC.

♣ Mét sè mèc ®¸nh dÊu sù ph¸t triÓn cña hÖ thèng TTVT ë ViÖt Nam:

♦ N¨m 1980 kh¸nh thµnh tr¹m TTVT mÆt ®Êt Hoasen-1, n»m trong hÖ thèng TTVT INTERPUTNIK, ®−îc ®Æt t¹o lµng Do LÔ – Kim B¶ng – Hµ Nam. §µi Hoasen-1 lµ s¶n

http://www.ebook.edu.vn Trang: 1phÈm cña nhµ n−íc Liªn X« tÆng nh©n d©n ViÖt Nam vµ ®· kÞp thêi truyÒn ®i trùc tiÕp nh÷ng h×nh ¶nh vÒ Olimpic 1980 tæ chøc t¹i Liªn X«.

♦ N¨m 1984 kh¸nh thµnh tr¹m mÆt ®Êt Hoasen-2 ®Æt t¹i Tp. HCM.

♦ Ngµy 24/9/1998 Thñ t−íng chÝnh phñ ra quyÕt ®Þnh 868/Q§-TTG vÒ viÖc th«ng qua b¸o ço tiÒn kh¶ thi dù ¸n phãng vÖ tinh viÔn th«ng ViNaSAT lªn quü ®¹o ®Þa tÜnh do tæng c«ng ty B−u chÝnh viÔn th«ng ViÖt Nam lµm chñ ®Çu t−.

♦ HiÖn nay m¹ng l−íi th«ng tin vÖ tinh cña viÖt nam ®ang chØ sö dông çc tr¹m mÆt ®Êt nh−: §µi truyÒn h×nh ViÖt Nam thuª vÖ tinh MEASAT vµ THAICOM-3, ®µi tiÕg nãi ViÖt Nam thuª vÖ tinh PALAPA ®Ó ph¸t thanh ch−¬ng tr×nh quèc tÕ...

1.2. Quü ®¹o cña vÖ tinh.

çc vÖ tinh trªn quü ®¹o ®−îc ph©n biÖt bëi çc tham sè sau ®©y:

- D¹ng cña quü ®¹o (trßn hay ellip)

- §é cao cña quü ®¹o so víi mÆt ®Êt.

- §é nghiªng cña mÆt ph¼ng quü ®¹o so víi mÆt ph¼ng xÝch ®¹o.

Sù chuyÓn ®éng cña vÖ tinh vßng quanh tr¸i ®Êt ®−îc tu©n theo ®Þnh luËt Kepler, ®©y lµ ®Þnh luËt x¸c ®Þnh quy luËt chuyÓn ®éng cña hµnh tinh xung quanh mÆt trêi. Nh− vËy, vÖ tinh quü ®¹o tr¸i ®Êt buéc ph¶i chuyÓn ®éng theo mét quü ®¹o mµ mÆt ph¼ng quü ®¹o cña nã ®i qua t©m tr¸i ®Êt.

• §Þnh luËt kepler thø nhÊt:

VÖ tinh chuyÓn ®éng vßng quanh tr¸i ®Êt theo mét quü ®¹o Ellip víi t©m tr¸i ®Êt n»m ë mét trong hai tiªu ®iÓm cña Ellip. §iÓm xa nhÊt cña quü ®¹o so víi t©m tr¸i ®Êt n»m ë phÝa cña tiªu ®iÓm thø hai, ®−îc gäi lµ viÔn ®iÓm cßn ®iÓm gÇn nhÊt cña quü ®¹o ®−îc gäi lµ cËn ®iÓm

a: B¸n trôc dµi

b: B¸n trôc ng¾n

ha: §é cao viÔn ®iÓm

hb: §é cao cËn ®iÓm

e: §é lÖch t©m x¸c ®Þnh h×nh d¹ng ellip .

abae

22 −=

ý nghÜa:

- VÖ tinh chuyÓn ®éng theo quü ®¹o trßn hoÆc Ellip.

- T©m tr¸i ®Êt n»m 1 trong 2 tiªu ®iÓm cña quü ®¹o Ellip.

- NÕu lµ quü ®¹o trßn th× t©m cña quü ®¹o trïng víi t©m cña tr¸i ®Êt.

- Khi e = 0, th× quü ®¹o vÖ tinh lµ quü ®¹o trßn.

b. §Þnh luËt kepler thø hai:

2a 2b

ha hb

http://www.ebook.edu.vn Trang: 2VÖ tinh chuyÓn ®éng theo mét quü ®¹o víi vËn tèc thay ®æi sao cho ®−êng nèi gi÷a t©m tr¸i ®Êt vµ vÖ tinh sÏ quÐt çc diÖn tÝch b»ng nhau khi vÖ tinh chuyÓn ®éng trong cïng mét thêi gian nh− nhau.

Víi: T1 = T2 th× S1 = S2

ý nghÜa:

- VÖ tinh chuyÓn ®éng víi vËn tèc nhanh h¬n khi gÇn tr¸i ®Êt vµ chËm h¬n khi xa tr¸i ®Êt.

- VËn tèc chuyÓn ®éng cña vÖ tinh trªn quü ®¹o trßn lµ kh«ng ®æi vµ ®−îc x¸c ®Þnh:

VÖ tinh bay ë quü ®¹o trßn cã b¸n kÝnh R sÏ lµ mét ®¹i l−îng kh«ng ®æi, ®−îc x¸c ®Þnh khi thùc hiÖn phÐp lÊy c©n b»ng lùc hót vµ lùc

ly t©m RmV

RmMG 2

2 = , cã vËn tèc lµ ( )sKmRR

GMV / 630== vµ chu kú lµ

(s) 102 32 RVRT −≈= π

.

Trong ®ã:

+ G lµ h»ng sè hÊp dÉn (6,674.10-8 cm3/gs2)

+ M lµ khèi l−îng cña tr¸i ®Êt (5,974.1027g)

+ m lµ khèi l−îng cña qu¶ vÖ tinh (g)

+ R lµ kho¶ng çch tõ t©m tr¸i ®Êt ®Õn vÖ tinh (km)

c. §Þnh luËt kepler thø ba:

B×nh ph−¬ng cña chu kú quay tû lÖ thuËn víi luü thõa bËc ba cña b¸n trôc lín cña quü ®¹o Ellip.

32 kaT = ,

k lµ hÖ sè tû lÖ, cã gi¸ trÞ kh«ng ®æi ®èi víi mét vËt thÓ x¸c ®Þnh trªn quü ®¹o.

1.2.2. Çc quü ®¹o

a. Quü ®¹o ®ång bé - ®Üa tÜnh (GEO - Geostationalry Earth Orbit):

♦ Lµ quü ®¹o tho¶ m·n çc ®iÒu kiÖn sau:

S1 S2

Vmax Vmin

T2

T1

Qu¶ ®Êt

Quü ®¹o ®Þa tÜnh

§−êng xÝch ®¹o

62.000Km

36.000Km

rE

mMG/R2

-mV2/R

V

http://www.ebook.edu.vn Trang: 3

- Lµ quü ®¹o ®ång bé víi tr¸i ®Êt: cã nghÜa lµ chu kú quay b»ng chu kú quay cña tr¸i ®Êt xung quanh trôc B¾c Nam.

- MÆt ph¼ng quü ®¹o n¨m trong mÆt ph¼ng xÝch ®¹o cña tr¸i ®Êt: cã nghÜa lµ gãc nghiªng b»ng 0.

- Cã cïng chiÒu quay víi chiÒu quay cña tr¸i ®Êt: tõ T©y sang §«ng.

¸p dông çc c«ng thøc trªn ta cã Km 164.424 2

2

==π

MGTR , ®é cao cña qu¶ vÖ tinh so

víi mÆt ®Êt lµ 42.164 – 6378 = 35.786 Km ≈ 36.000Km, vËn tèc V = 3,074662 Km/s vµ

chu kú T = 23h 56’ 4,096’’≈ 24 giê .

♦ ¦u ®iÓm:

- HiÖu øng Dopler rÊt nhá do ®ã viÖc ®iÒu chØnh an ten tr¹m mÆt ®Êt lµ kh«ng cÇn thiÕt.

- VÖ tinh ®−îc coi lµ ®øng yªn so víi tr¹m mÆt ®Êt. Do vËy, ®©y lµ quÜ ®¹o lý t−ëng cho çc vÖ tinh th«ng tin, nã ®¶m b¶o th«ng tin æn ®Þnh vµ liªn tôc suèt 24 giê trong ngµy.

- Vïng phñ sãng cña vÖ tinh lín, b»ng 42,2% bÒ mÆt tr¸i ®Êt.

- Çc tr¹m mÆt ®Êt ë xa cã thÓ liªn l¹c trùc tiÕp vµ hÖ thèng 3 qu¶ vÖ tinh cã thÓ phñ sãng toµn cÇu.

♦ Nh−îc ®iÓm:

+ QuÜ ®¹o ®Þa tÜnh lµ quÜ ®¹o duy nhÊt tån t¹i trong vò trô vµ ®−îc cä lµ mét tµi nguyªn thiªn nhiªn cã h¹n. Tµi nguyªn nµy ®ang c¹n kiÖt do sè l−îng vÖ tinh cña çc n−íc phãng lªn ngµy cµng nhiÒu.

+ Kh«ng phñ sãng ®−îc nh÷ng vïng cã vÜ ®é lín h¬n 81,30.

+ ChÊt l−îng ®−êng truyÒn phô thuéc vµo thêi tiÕt.

+ Thêi gian trÔ truyÒn lan lín, theo ®−êng ng¾n nhÊt cã:

Tõ: tr¹m - vÖ tinh - tr¹m (72.000Km) ≈ 240ms.

Tõ: tr¹m - vÖ tinh - tr¹m Hub - vÖ tinh - tr¹m (154.000Km) ≈ 513ms.

Tõ: tr¹m - vÖ tinh - vÖ tinh - tr¹m (134.000Km) ≈ 447ms.

+ TÝnh b¶o mËt kh«ng cao.

+ Suy hao c«ng suÊt trong truyÒn sãng lín (gÇn 200dB).

♦ øng dông: §−îc sö dông lµm quü ®¹o cho vÖ tinh th«ng tin b¶o ®¶m th«ng tin cho çc

vïng cã vÜ ®é nhá h¬n 81,30.

b. QuÜ ®¹o Ellip:

♦ Lµ quü ®¹o tho¶ m·n çc ®iÒu kiÖn sau:

- MÆt ph¼ng quü ®¹o nghiªng so víi mÆt ph¼ng xÝch ®¹o 630 26’

- Cã viÔn ®iÓm = 40.000Km vµ cËn ®iÓm 500Km.

Quü ®¹o Ellip

40.000 K


- VÖ tinh quay tõ T©y sang §«ng.

♦ ¦u ®iÓm:

- Phñ sãng ®−îc çc vïng cã vÜ ®é cao > 81,30.

- Gãc ngÉng lín nªn gi¶m ®−îc t¹p ©m do mÆt ®Êt g©y ra.


- Mçi tr¹m ph¶i cã Ýt nhÊt 2 an ten vµ an ten ph¶i cã c¬ cÊu ®iÒu chØnh chïm tia.

- §Ó ®¶m b¶o liªn l¹c liªn tôc 24h th× ph¶i cÇn nhiÒu vÖ tinh.

♦ øng dông: §−îc sö dông lµm quü ®¹o cho vÖ tinh th«ng

tin b¶o ®¶m th«ng tin cho çc vïng cã vÜ ®é lín h¬n 81,30.

c. QuÜ ®¹o LEO vµ MEO:

♦ Lµ quü ®¹o trong tho¶ m·n çc ®iÒu kiÖn sau:

- Lµ quü ®¹o cã ®é cao 500Km < h < 20.000Km.

( 500Km < h < 10.000Km lµ LEO vµ 10.000Km < h < 20.000Km lµ MEO)

- Cã vËn tèc gãc nhá lín h¬n vËn tèc gãc cña tr¸i ®Êt.

- Cã chiÒu quay tõ T©y sang §«ng.

♦ ¦u ®iÓm:

- Tæn hao ®−êng truyÒn nhá do vÖ tinh bay ë ®é cao thÊp, nªn phï hîp víi th«ng tin di ®éng.

- TrÔ truyÒn lan nhá.


- §Ó ®¶m b¶o th«ng tin liªn tôc trong 24h vµ phñ sãng toµn cÇu th× cÇn rÊt nhiÒu vÖ tinh (§Ó phñ sãng toµn cÇu hÖ thèng Globalstar cÇn ®Õn 48 vÖ tinh (vµ 8 vÖ tinh dù phßng) çc vÖ tinh th«ng tin bay ë quÜ ®¹o trßn çch mÆt ®Êt 1410km, nghiªng 520, çc vÖ tinh nµy bay trªn 8 mÆt ph¼ng quÜ ®¹o mçi mÆt ph¼ng cã 6 vÖ tinh, chu kú vÖ tinh 114 phót. TËp ®oµn Irdium (cña Motorola) cÇn 66 + 6 vÖ tinh bay ë quÜ ®¹o trßn nghiªng 84,60 çch mÆt ®Êt 780km, çc vÖ tinh bay ë 11 mÆt ph¼ng quÜ ®¹o, chu kú vÖ tinh 106 phót).

- Mçi tr¹m ph¶i cã Ýt nhÊt 2 an ten vµ an ten ph¶i cã c¬ cÊu ®iÒu chØnh chïm tia.

- §iÒu khiÓn hÖ thèng TTVT rÊt phøc t¹p

- Tuæi thä cña vÖ tinh kh«ng cao khi bay ë quü ®¹o LEO do thuéc vµnh ®ai Ion ho¸.

♦ øng dông: §−îc sö dông lµm quü ®¹o cho vÖ tinh th«ng tin b¶o ®¶m th«ng tin cho çc

tr¹m mÆt ®Êt di ®éng.

1.3. HÖ thèng th«ng tin vÖ tinh.

Mét hÖ thèng th«ng tin vÖ tinh bao gåm phÇn kh«ng gian vµ phÇn mÆt ®Êt.

http://www.ebook.edu.vn Trang: 5a. PhÇn kh«ng gian: bao gåm vÖ tinh th«ng tin vµ çc tr¹m ®iÒu khiÓn TT&C (Telemetry, Tracking& Command: ®o l−êng tõ xa, b¸m vµ lÖnh) ë mÆt ®Êt. §èi víi vÖ tinh bao gåm ph©n hÖ th«ng tin (payload) vµ çc ph©n hÖ phô trî cho ph©n hÖ th«ng tin:

- Ph©n hÖ th«ng tin bao gåm hÖ thèng anten thu ph¸t vµ tÊt c¶ çc thiÕt bÞ ®iÖn tö hç trî truyÒn dÉn çc sãng mang.

- Çc ph©n hÖ phô trë gåm:

+ Khung vÖ tinh

+ Ph©n hÖ cung cÊp n¨ng l−îng

+ Ph©n hÖ ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é

+ Ph©n hÖ ®iÒu khiÓn quü ®¹o vµ t− thÕ cña vÖ tinh

+ Ph©n hÖ ®Èy

+ ThiÕt bÞ TT&C

- NhiÖm vô ph©n hÖ th«ng tin:

+ KhuyÕch ®¹i sãng mang thu ®−îc phôc vô cho viÖc ph¸t l¹i trªn ®−êng xuèng. C«ng suÊt sãng m¹ng t¹i ®Çu vµo cña m¸y thu vÖ tinh n»m trong kho¶ng 100 pW ®Õn 1 PW. C«ng suÊt sãng mang t¹i ®Çu ra bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt cao n»m trong kho¶ng 10 W ®Õn 100 W. Do vËy, bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt cña bé ph¸t ®¸p vÖ tinh kho¶ng 100dB ®Õn 130dB.

+ Thay ®æi tÇn sè sãng mang ®Ó tr¸nh mét phÇn c«ng suÊt ph¸t ®i vµo m¸y thu vÖ tinh.

§Ó thùc hiÖn çc chøc n¨ng trªn, vÖ tinh ho¹t ®éng nh− mét tr¹m chuyÓn tiÕp ®¬n gi¶i. Thay ®æi tÇn sè trªn vÖ tinh ®−îc thùc hiÖn b»ng çc bé ®æi tÇn. vÖ tinh lo¹i nµy ®−îc gäi lµ “Transparent satellite”. NÕu çc sãng mang ®−îc gi¶i ®iÒu chÕ trªn vÖ tinh, thay ®æi tÇn sè sÏ ®¹t ®−îc b»ng çch ®iÒu chÕ çc sãng mang míi cho ®−êng xuèng. Çc vÖ tinh lo¹i nµy ®−îc trang bÞ çc bé xö lý b¨ng gèc vµ ®−îc gäi lµ “Regenerative satellite”.

b. PhÇn mÆt ®Êt: bao gåm tÊt c¶ çc tr¹m mÆt ®Êt, nh÷ng tr¹m nµy th−êng ®−îc nèi trùc tiÕp hoÆc th«ng qua çc m¹ng mÆt ®Êt ®Ó ®Õn çc thiÕt bÞ ®Çu cuèi cña ng−êi sö dông.

Tr¹m mÆt ®Êt 1

Quü ®¹o VÖ tinh

Tr¹m mÆt ®Êt 2

§−êng lªn (Uplink) §−êng xuèng

(Douwlink)

PhÇn mÆt ®Êt

PhÇn kh«ng gian

Tr¹m ®iÒu khiÓn TT&C


• NhiÖu vô tr¹m mÆt ®Êt ph¸t: TiÕp nhËn çc tÝn hiÖu tõ m¹ng mÆt ®Êt hoÆc trùc tiÕp tõ çc thiÕt bÞ ®Çu cuèi cña ng−êi sö dông, xö lý çc tÝn hiÖu nµy trong tr¹m mÆt ®Êt sau ®ã ph¸t tÝn hiÖu nµy ë tÇn sè vµ møc ®é c«ng suÊt thÝch hîp cho sù ho¹t ®éng cña vÖ tinh.

• NhiÖu vô tr¹m mÆt ®Êt thu: Thu çc sãng mang trªn ®−êng xuèng cña vÖ tinh ë tÇn sè chän tr−íc, xö lý tÝn hiÖu nµy trong tr¹m ®Ó chuyÓn thµnh çc tÝn hiÖu b¨ng gèc sau ®ã cung cÊp cho çc m¹ng mÆt ®Êt hoÆc trùc tiÕp tíi çc thiÕt bÞ ®Çu cuèi cña ng−êi sö dông.

• Mét tr¹m mÆt ®Êt cã thÓ cã kh¶ n¨ng thu vµ ph¸t l−u l−îng mét çch ®ång thêi hoÆc tr¹m chØ ph¸t hoÆc chØ thu.

1.4. §a truy nhËp trong th«ng tin vÖ tinh. Trong thùc tÕ, mét bé ph¸t ®¸p cã thÓ phôc vô cïng mét lóc nhiÒu tr¹m mÆt ®Êt kh¸c nhau. Kü thuËt ®a truy nhËp lµ kü thuËt çc tr¹m mÆt ®Êt truy nhËp bé ph¸t ®¸p vÖ tinh, víi yªu cÇu sãng VT§ tõ çc tr¹m mÆt ®Êt riªng lÎ kh«ng can nhiÔu lÉn nhau.

a. §a truy nhËp ph©n chia theo tÇn sè (FDMA):

♦ Çc tr¹m mÆt ®Êt sö dông çc tÇn sè sãng mang kh¸c nhau vµ cïng chung mét bé ph¸t ®¸p.

♦ ¦u ®iÓm:

- Thñ tôc truy nhËp ®¬n gi¶n.

- CÊu h×nh tr¹m mÆt ®Êt ®¬n gi¶n.


- Kh«ng linh ho¹t thay ®æi tuyÕn.

- HiÖu qu¶ thÊp khi sö dông nhiÒu kªnh, dung l−îng thÊp vµ chÊt l−îng thÊp.

b. §a truy nhËp ph©n chia theo thêi gian (TDMA):

♦ Çc tr¹m mÆt ®Êt sö dông cïng mét tÇn sè sãng mang vµ cïng chung mét bé ph¸t ®¸p nh−ng dùa trªn ph©n chia theo thêi gian.

♦ ¦u ®iÓm:

f

t

fA fB fC fD fA

D¶i th«ng bé ph¸t ®¸p

Frequency Division Multiple Access

f

t

f0

A B

C D

A

Thêi gian 1 khung

TF

cïng tÇn sè F

TF

phÝa ph¸t phÝa thuA B C D E F


- Linh ho¹t trong thay ®æi tuyÕn.

- HiÖu qu¶ sö dông tuyÕn cao ngay c¶ khi t¨ng sè l−îng tr¹m truy nhËp

♦ Nh−îc ®iÓm: Yªu cÇu cÇu ®ång bé côm.

c. §a truy nhËp ph©n chia theo m∙ (CDMA):

♦ Çc tr¹m mÆt ®Êt sö dông cïng mét tÇn sè sãng mang vµ cïng chung mét bé ph¸t ®¸p nh−ng dùa trªn ph©n chia theo m·.

♦ ¦u ®iÓm:

- ChÞu ®−îc t¹p nhiÔu vµ mÐo.

- ChÞu ®−îc sù thay ®æi çc th«ng sè kh¸c nhau cña ®−êng truyÒn.

- Dung l−îng cao.

- B¶o mËt cao.


- §é réng b¨ng tÇn truyÒn dÉn yªu cÇu cao

- HiÖu qu¶ sö dông b¨ng tÇn kÐm.

CDMA lµ kü thuËt ®a truy nhËp míi vµ cÊch l−îng tèt nhÊt hiÖn nay!

d. §a truy nhËp ph©n chia theo kh«ng gian (SDMA)

ViÖc phñ sãng çc vïng kh¸c nhau trªn mÆt ®Êt vµ ph−¬ng ph¸p sö dông çc ph©n cùc sãng kh¸c nhau th× víi phæ tÇn gièng nhau cã thÓ sö dông l¹i vµi lÇn mµ can nhiÔu bÞ h¹n chÕ gi÷a çc ng−êi sö dông

- Ph©n cùc: cã çc lo¹i ph©n cùc th¼ng ®øng (VP) vµ ph©n cùc n»m ngang (HP). Ph©n cùc trßn cã ph©n cùc trßn bªn tr¸i (LHCP) vµ ph©n cùc trßn bªn ph¶i (RHCP), cã thÓ ®−îc ph¸t ®i cïng tÇn sè tõ vÖ tinh nh−ng víi hai ph©n cùc kh¸c nhau mµ çc tr¹m mÆt ®Êt thu ®óng tÝn hiÖu cña tr¹m m×nh mµ kh«ng bÞ can nhiÔu do sö dông çc anten thu cã ph©n cùc kh¸c nhau.

- VÖ tinh víi viÖc sö dông çc lo¹i anten kh¸c nhau cã kÝch th−íc kh¸c nhau, cã thÓ phñ sãng lªn mÆt ®Êt víi çc vïng phñ sãng cã diÖn tÝch vµ h×nh d¹ng kh¸c nhau. Cã bèn d¹ng phñ sãng c¬ b¶n ®ã lµ: phñ sãng toµn cÇu, lµ vïng phñ sãng réng nhÊt mµ vÖ tinh cã thÓ phñ ®−îc; phñ sãng b¸n cÇu lµ vïng phñ sãng mét nöa b¸n cÇu phÝa ®«ng vµ phÝa t©y cña qu¶ ®Êt; phñ sãng khu vùc lµ vïng phñ sãng mét khu vùc kh¸ lín nh− b¾c Mü, ch©u ¢u hoÆc §«ng Nam ¸ vµ vïng phñ sãng “®èm” lµ vïng phñ sãng víi diÖn tÝch nhá nhÊt so víi ba vïng trªn.

NÕu çc vïng phñ sãng kh«ng chång lÊn lªn nhau vµ n¨ng l−îng bøc x¹ cña çc bóp phô phñ sãng lªn çc vïng kh¸c thÊp d−íi møc cho phÐp th× trong mçi vïng phñ sãng ®ã cã thÓ sö dông phæ tÇn nh− nhau.

1.5. Ph©n bæ tÇn sè trong th«ng tin vÖ tinh.

ff0

A

B

CCode Division Multiple Access

http://www.ebook.edu.vn Trang: 8 Phæ tÇn sè v« tuyÕn ®iÖn lµ mét nguån tµi nguyªn thiªn nhiªn h÷u h¹n, v× vËy nhÊt thiÕt ph¶i sö dông nguån tµi nguyªn nµy mét çch hîp lÝ, kinh tÕ vµ cã hiÖu qu¶.

a. Cöa sæ tÇn sè v« tuyÕn ®iÖn

§−êng truyÒn cña th«ng tin vÖ tinh bÞ ¶nh h−ëng chñ yÕu do tÇng ®iÖn ly ë tÇn sè thÊp vµ

do m−a ë tÇn sè cao. D¶i tÇn 1GHz÷10GHz Ýt bÞ ¶nh h−ëng bëi tÇng ®iÖn ly vµ m−a nªn ®−îc gäi lµ cùa sæ tÇn sè VT§ vµ ®−îc chØ ra trong ®å thÞ sau:

Tuy nhiªn, d¶i tÇn 1GHz÷10GHz còng ®−îc sö dông nhiÒu cho çc ®−êng th«ng tin vi ba trªn mÆt ®Êt, do ®ã sÏ cã sù can nhiÔu lÉn nhau gi÷a hai hÖ thèng. Ngoµi ra ®Ó më r«ng b¨ng th«ng ng−êi ta ph¶i chÊp nhËn sö dông c¶ d¶i tÇn ngoµi cöa sæ.

b. B¶ng ph©n chia b¨ng tÇn

Ký hiÖu D¶i tÇn Ph¹m vi sö dông

L (1 - 2)GHz TTVT di ®éng, ph¸t thanh qu¶ng b¸, v« tuyÕn ®Þnh vÞ.

S (2 - 4) GHz TTVT di ®éng, hµng h¶i

C (4 -8)GHz TTVT cè ®Þnh

X (8 -12)GHz TTVT Qu©n sù vµ chÝnh phñ

Ku (12 - 18)GHz TTVT cè ®Þnh, truyÒn h×nh qu¶ng b¸.

K (18 -27)GHz Tr¹m cè ®Þnh

Ka (27 -40)GHz TTVT cè ®Þnh, truyÒn h×nh qu¶ng b¸, liªn l¹c gi÷a çc vÖ tinh.

Sãng mm > 40GHz Liªn l¹c gi÷a çc vÖ tinh.

c. Ph©n bæ tÇn sè trong th«ng tin vÖ tinh

- Khu vùc I (V1): Bao gåm Ch©u ¢u, Ch©u Phi, mét phÇn Ch©u ¸ vµ Liªn bang Nga.

- Khu vùc II (V2): Çc n−íc nam vµ b¾c Mü.

- Khu vùc III (V3): Gåm Ch©u óc, phÇn cßn l¹i cña Ch©u ¸ vµ Th¸i B×nh D−¬ng. Trong ®ã cã ViÖt Nam.

GHz

Cöa sæ tÇn sè v« tuyÕn ®iÖn

1 10 100

dB

0,1 1 5

10

50

100 Suy hao do tÇng ®iÖn ly

Suy hao do tÇng ®iÖn ly

Suy hao do m−a

http://www.ebook.edu.vn Trang: 9ITU ph©n chia d¶i tÇn theo vïng nh− b¶ng sau.

1.6. Çc lo¹i h×nh dÞch vô trong trong th«ng tin vÖ tinh. Dù vµo ®Æc ®iÓm cña vÖ tinh th«ng ti lµ cã kh¶ n¨ng ph¸t qu¶ng b¸ trªn mét vïng ®Þa lý rÊt réng, th«ng tin vÖ tinh ®· ®−îc sö dông ®Ó thµnh lËp çc tuyÕn th«ng tin ®iÓm nèi ®iÓm vµ ®iÓm nèi ®a tiÓm. Trªn c¬ së çc tuyÕn th«ng tin trªn, th«ng tin vÖ tinh ®−îc sö dông ®Ó cung cÊp çc dÞch vô cè ®Þnh vµ di ®éng. Mét sè lo¹i dÞch vô sau:

a. DÞch vô ®iÖn tho¹i ®−êng dµi: cung cÊp çc tuyÕn ®−êng trôc mµ m¹ng mÆt ®Êt ch−a triÓn khai tíi hoÆc khi çc m¹ng mÆt ®Êt qu¸ t¶i trong giê cao ®iÓm vµ lµm tuyÕn dù phßng cho çc tuyÕn ®−êng trôc mÆt ®Êt khi cã sù cè.

b. DÞch vô viÔn th«ng n«ng th«n: cung cÊp çc dÞch vô viÔn th«ng nh− tho¹i, fax cho çc vïng xa x«i hÎo l¸nh, çc h¶i ®¶o nh÷ng n¬i mµ m¹ng mÆt ®Êt ch−a tíi hoÆc x©y dùng kh«ng kinh tÕ.

c. M¹ng dïng riªng: cung cÊp çc dÞch vô viÔn th«ng nh− tho¹i, fax, truyÒn sè liÖu cho çc c¬ quan nhµ n−íc, çc c«ng ty cÇn ®−êng truyÒn cã ®é s½n sµng cao.

d. DÞch vô l−u ®éng: cung cÊp çc dÞch vô truyÒn sè liÖu víi tèc ®é thÊp gi÷a çc ®µi di ®éng nh− xe t¶i, tµu biÓn ... víi trung t©m ®iÒu hµnh çc ®µi di ®éng.

e. ChuyÓn tiÕp ch−¬ng tr×nh truyÒn h×nh vµ ph¸t thanh: cung cÊp ®−êng truyÒn gi÷a çc tr¹m HUB cña trung t©m truyÒn h×nh ®Õn çc tr¹m ph¸t chuyÓn tiÕp ®Æt t¹i çc vÞ trÝ çch xa trung t©m.

f. TruyÒn h×nh trùc tiÕp: cung cÊp çc kªnh truyÒn h×nh mµ ng−êi xem cã thÓ thu trùc tiÕp ch−¬ng tr×nh tõ vÖ tinh b»ng mét anten thu cã ®−êng kÝnh 60 cm. DÞch vô nµy kh¸ch hµng tr¶ tiÒn c−íc phÝo hµng th¸ng tuú thuéc vµo sè kªnh.

g. DÞch vô b¨ng tÇn theo yªu cÇu: cung cÊp çc dÞch vô theo yªu cÇu cña kh¸ch hµng nh− truyÒn sè liÖu tèc ®é cao cã giao tiÕp hoÆc kh«ng cã giao tiÕp. DÞch vô nµy kh¸ch hµng tr¶ tiÒn theo sè lÒn truyÒn.

h. DÞch vô Internet qua vÖ tinh: cung cÊp ®−êng truyÒn d÷ liÖu tèc ®é cao tõ nhµ cung cÊp dÞch vô Internet (IPS) ®Õn çc thuª bao dÞch vô.

i. DÞch vô chuÈn ®o¸n bÖnh tõ xa: cung cÊp çc dÞch vô t− vÊn y tÕ cho çc bÖnh viÖn ë xa trung t©m y tÕ vµ gi÷a çc trung t©m y tÕ víi nhau.

j. DÞch vô ®µo t¹o tõ xa: cung cÊp dÞch vô ®µo t¹o tõ xa cho çc trung t©m ®µo t¹o.

1.7. Phãng vÖ tinh, ®Þnh vÞ vμ duy tr× vÖ tinh trªn quü ®¹o.

a. Phãng vÖ tinh lªn quü ®¹o ®Þa tÜnh

• Ph−¬ng tiÖn phãng:

- Dïng tµu con thoi: Lo¹i nµy ®−îc dïng l¹i nhiÒu lÇn, ®é tin cËy cao, gi¸ thµnh ®¾t. Nh− tµu con thoi Mü, Colombia...


- Dïng tªn löa ®Èy nhiÒu tÇng: Lo¹i nµy kh«ng sö dông l¹i ®−îc, gi¸ thµnh phãng rÎ, ngµy nµy dïng tªn löa ®Èy nhiÒu tÇng ®ang ®−îc sö dông réng r·i. Nh− tªn löa Proton (Nga), Delta (My), Long March (Trung Quèc).

Qu¸ tr×nh phãng vÖ tinh lªn quü ®¹o phô thuéc vµo lo¹i tªn lö ®Èy, vÞ trÝ ®Þa lý cña b·i phãng vµ çc vÊn ®Ò liªn quan ®Õn ph©n hÖ th«ng tin. Song ph−¬ng ph¸p phãng kinh tÕ vµ quy chuÈn nhÊt lµ dù trªn quü ®¹o chuyÓn tiÕp Hohmann.

• Ph−¬ng ph¸p phãng dùa trªn quü ®¹o Hohmann:

- Giai ®o¹n 1: Dïng tªn löa ®Èy nhiÒu tÇng ®Ó ®−a vÖ tinh lªn quü ®¹o LEO cã ®é cao 200Km, V = 7.784m/s.

- Giai ®o¹n 2: T¹i ®iÓm n©ng cña quü ®¹o LEO, dïng tªn löa ®Èy nhiÒu tÇng thùc hiÖn t¨ng tèc víi VPhãng= 10.234m/s ®Ó ®−a vÖ tinh sang quü ®¹o chuyÓn tiÕp Ellip cã viÔn ®iÓm thuéc quü ®¹o ®Þa tÜnh (h=35.786 Km) vµ cËn ®iÓm thuéc quü ®¹o LEO (h=200Km), cßn ®−îc gäi lµ quü ®¹o Hohmann.

- Giai ®o¹n 3: Khi vÖ tinh chuyÓn ®éng qua viÔn ®iÓm cña quü ®¹o Hohmann th× sö dông ®éng c¬ ®Èy viÔn ®iÓm ®Æt trong vÖ tinh ®Ó ®−a vÖ tinh vÒ quü ®¹o ®Üa tÜnh vµ vÒ vÞ trÝ cña nã.

b. §−a vÖ tinh vµo quü ®¹o ®Üa tÜnh: Qu¸ tr×nh ®Þnh vÞ vÖ tinh b¾t ®Çu khi vÖ tinh ®−îc ®−a vµo quü ®¹o chuyÓn tiÕp bao gåm qu¸ tr×nh ®−a vªn tinh vµo quü ®¹o xÝch ®¹o vµ sau ®ã tõ tõ ®−a vÖ tinh vµo vÞ trÝ ®Þa tÜnh cña nã. §Ó thùc hiÖn ®−îc qu¸ tr×nh nµy, çc ®éng c¬ ®Èy viÔn ®iÓm APM, çc ®éng c¬ ph¶n lùc cña vÖ tinh ®−îc ®iÒu khiÓn b»ng çc trung t©m vµ çc tr¹m ®iÒu khiÓn ®Æt t¹i çc vÞ trÝ kh¸c nhau cña tr¸i ®Êt. Çc trung t©m ®iÒu khiÓn thùc hiÖn çc chøc n¨ng sau:

- X¸c ®Þnh t− thÕ cña vÖ tinh

- TÝnh to¸n çc th«ng sè tèi −u cho qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn vÖ tinh tõ quü ®¹o Hohmann sang quü ®¹o trßn

- X¸c ®Þnh çc th«ng sè cña ®éng c¬ hiÖu chØnh h−íng cña vÖ tinh

Q§

Quü ®¹o LEOh=200Km

V=7.784m/s

Quü ®¹o GEO h=35.786Km V=3.075m/s

Quü

®¹o

Hoh

man

n h V

= 3

5.78

6Km

h C

= 2

00K

m

VPhãng=10.234m/s

VPhãng=10.234m/s

http://www.ebook.edu.vn Trang: 11 - Gi¸m s¸t vµ ®o çc th«ng sè quü ®¹o cña vÖ tinh so s¸nh víi tr¹ng th¸i cuèi cïng cña vÖ tinh nh− dù kiÕn.

c. Duy tr× vÖ tinh trªn quü ®¹o: çc c«ng viÖc chÝnh ®−îc thùc hiÖn trong qu¸ tr×nh duy tr× vÖ tinh trªn quü ®¹o lµ:

- Çc dao ®éng cña vÖ tinh xung quanh vÞ trÝ quü ®¹o theo h−íng §«ng T©y, Nam B¾c

ph¶i ®−îc duy tr× trong kho¶ng ± 0.10.

- T− thÕ vÖ tinh ph¶i ®−îc gi¸m s¸t vµ hiÖu chØnh ®Ó b¶o ®¶m anten vÖ tinh lu«n lu«n h−íng vÒ çc vïng mong muèn cña tr¸i ®Êt.


(W/Hz)

N0

B TÇn sè (Hz)

N0(f)

H×nh 2.1: MËt ®é phæ t¹p ©m cña t¹p ©m tr¾ng

Ch−¬ng 2: NhiÔu vμ t¹p ©m trong hÖ thèng tTVT. (6 tiÕt)

2.1. Çc nguån nhiÔu trong hÖ thèng th«ng tin. T¹p ©m do can nhiÔu tõ çc hÖ thèng kh¸c g©y ra. çc nguån can nhiÔu cã thÓ chia lµm hai lo¹i: - Can nhiÔu do çc hÖ thèng v« tuyÕn ®iÖn chuyÓn tiÕp mÆt ®Êt cã cïng b¨ng tÇn: - Can nhiÔu tõ çc hÖ thèng vÖ tinh kh¸c:

2.2. T¹p ©m trong hÖ thèng th«ng tin. b. Nguån t¹p ©m:

T¹p ©m lµ tÝn hiÖu kh«ng n»m trong néi dung th«ng tin, t¸c ®éng lªn tÝn hiÖu cã Ých. Nã lµm gi¶m kh¶ n¨ng kh«i phôc l¹i néi dung th«ng tin cña m¸y thu. Çc nguån t¹p ©m bao gåm:

- T¹p ©m ph¸t ra tõ çc nguån tù nhiªn trong khu vùc ®Æt anten thu. - T¹p ©m t¹o ra bëi çc linh kiÖn ®iÖn tö trong thiÕt bÞ Çc tÝn hiÖu tõ çc m¸y ph¸t kh¸c t¸c ®éng lªn m¸y thu còng g©y nªn t¹p ©m. T¹p

©m nµy ®−îc gäi lµ can nhiÔu. b. §Æc tÝnh vµ x¸c ®Þnh t¹p ©m:

C«ng suÊt t¹p ©m n»m trong ®é réng b¨ng cña tÝn hiÖu cã Ých. Th−êng ®ã lµ b¨ng th«ng cña m¸y thu. Mét kiÓu t¹p ©m dïng rÊt nhiÒu ®ã lµ t¹p ©m tr¾ng lµ mËt ®é phæ t¹p ©m No (W/Hz) b»ng h»ng sè trong b¨ng tÇn yªu cÇu (h×nh 2.10).

C«ng suÊt t¹p ©m t−¬ng ®−¬ng N (W) ®o ®−îc trong ®é réng b¨ng BN (Hz) cã gi¸ trÞ : N = NoBN (W) (4.38) NhiÖt t¹p ©m cña mét nguån t¹p ©m cã c«ng suÊt t¹p ©m N cho bëi: T = N/kB = No/k (K) (4.39)

T R

R T R T R T

4GHz

4GHz

4GH

z

6GH

z

6GHz

6GHz

Tr¹m viba 4GHz

Tr¹m mÆt ®Êt 4/6 GHz

Tr¹m viba 6GHz

VÖ tinh

H×nh 2,1: Can nhiÔu tõ çc hÖ thèng th«ng tin viba mÆt ®Êt

H×nh 2,2: Can nhiÔu tõ çc hÖ thèng vÖ tinh kh¸c

T R T R

R T R T R T R T Tr¹m mÆt

®Êt A1 Tr¹m mÆt

®Êt A2 Tr¹m mÆt

®Êt B1 Tr¹m mÆt

®Êt B2


G lµ hÖ sè khuyÕch ®¹i c«ng suÊt cña hÖ thèng

nhiÖt ®é vËt lý T = Te

kh«ng cã t¹p ©m ®Çu vµo. T = 0

HÖ thèng thùc

hÖ thèng t¹p ©m tù do

C«ng suÊt t¹p ©m cã gi¸ trÞ nh− nhau

H×nh 4.14: NhiÖt t¹p ©m ®Çu vµo t−¬ng ®−¬ng cña hÖ thèng

nhiÖt ®é vËt lý cã thÓ kh«ng ph¶i lµ T

nguån t¹p ©m

nhiÖt ®é vËt lý T

c«ng suÊt cã gi¸ trÞ (W): N = kTB

H×nh 4.13: X¸c ®Þnh nhiÖt t¹p ©m cña mét nguån t¹p ©m

ë ®©y k lµ h»ng sè Boltzmann = 1,379. 10-23 = - 228,6 dB (W/HzK), T lµ nhiÖt ®é cña mét ®iÖn trë t¹o ra gi¸ trÞ c«ng suÊt t¹p ©m nh− nguån xem xÐt (h×nh 4.13). C«ng suÊt t¹p ©m cã gi¸ trÞ lµ c«ng suÊt t¹o ra bëi nguån cã trë kh¸ng phï hîp víi nguån.

NhiÖt t¹p ©m Te cña mét phÇn tö 4 cùc lµ nhiÖt ®é cña mét ®iÖn trë ®Æt t¹i ®Çu vµo cña phÇn tö gi¶ ®Þnh víi t¹p ©m tù do, t¹o ra c«ng suÊt t¹p ©m cã gi¸ trÞ nh− nhau t¹i ®Çu ra cña phÇn tö khi phÇn tö thùc kh«ng cã nguån t¹p ©m ë ®Çu vµo (h×nh 4.14). Te lµ t¹p ©m bªn trong cña phÇn tö bèn cùc.

HÖ sè t¹p ©m cña phÇn tö bèn cùc lµ tû sè cña tæng c«ng suÊt t¹p ©m ë ®Çu ra cña phÇn tö trªn thanh phÇn cña c«ng suÊt nµy sinh ra bëi mét nguån ë ®Çu vµo cña phÇn tö ®ã víi nhiÖt t¹p ©m b»ng nhiÖt t¹p ©m chuÈn To = 290 K. Gi¶ thiÕt r»ng phÇn tö cã hÖ sè khuÕch ®¹i c«ng suÊt G, ®é réng b¨ng tÇn B vµ bÞ t¸c ®éng bëi mét nguån nhiÖt t¹p ©m To; c«ng suÊt tæng t¹i ®Çu ra lµ Gk(Te+T0)B. Gi¸ trÞ cña c«ng suÊt nµy ban ®Çu tõ nguån lµ GkT0B. V¹y hÖ sè t¹p ©m sÏ lµ: F = {Gk(Te+T0)B} = (Te+T0)/T0 = 1+Te/T0 (4.40)

2.3. T¹p ©m nhiÖt vμ c¸c nguån t¹p ©m nhiÖt a. NhiÖt t¹p ©m cña anten Mét anten thu t¹p ©m tõ c¸c vËt thÓ bøc x¹ n»m trong ®å thÞ bøc x¹ cña nã. T¹p ©m ®Çu ra cña anten lµ mét hµm cña tÝnh h−íng , ®å thÞ bøc x¹ vµ tr¹ng th¸i cña m«i tr−êng xung quanh. Anten ®−îc coi nh− mét nguån t¹p ©m ®Æc tr−ng bëi nhiÖt t¹p ©m vµ gäi lµ nhiÖt t¹p ©m cña anten TA (K).

NÕu gäi Tb(θ,ϕ)lµ nhiÖt ®é chiÕu s¸ng cña mét vËt thÓ bøc x¹ n»m trong h−íng (θ,ϕ) mµ ë h−íng ®ã hÖ sè t¨ng Ých cña anten cã gi¸ trÞ G(θ,ϕ). NhiÖt t¹p ©m cña anten


H×nh 4.15: Mét hÖ thèng thu

TR

TA

TF LRX

phide

T2

T1

M¸y thu

thu ®−îc b»ng viÖc kÕt hîp tÊt c¶ çc vËt thÓ bøc x¹ trong vïng bøc x¹ cña anten. NhiÖt t¹m ©m cña anten sÏ lµ:

TA = (1/4π)∫∫ Tb(θ,ϕ)G(θ,ϕ)dΩ b. NhiÖt t¹p ©m cña bé suy hao Mét bé suy hao lµ mét phÇn tö bèn cùc gåm nh÷ng phÇn tö thô ®éng (cã thÓ lµ çc ®iÖn kh¸ng) tÊt c¶ cã nhiÖt ®é TF lµ nhiÖt ®é xung quanh. NÕu LF lµ suy hao g©y ra bëi bé suy hao, th× nhiÖt t¹p ©m cña bé suy hao sÏ lµ:

Te = (LF - 1)TF (K) (4.42) NÕu TF = T0 b»ng çch so s¸nh 4.40 vµ 4.42 th× hÖ sè t¹p ©m cña bé suy hao b»ng: FF = LF

c. NhiÖt t¹p ©m cña mét thiÕt bÞ cã nhiÒu phÇn tö trong tÇng Gi¶ sö mét thiÕt bÞ bao gåm mét d·y N phÇn tö bèn cùc trong tÇng, mçi phÇn tö j cã hÖ sè khuÕch ®¹i c«ng suÊt Gj (j = 1,2,3, ... N) vµ nhiÖt t¹p ©m lµ TÑj. NhiÖt t¹p ©m cña thiÕt bÞ lµ:

Te = Te1 + Te2/G1 + Te3/G1G2 +...+ TN/G1G2 ....GN-1 (K) (4.43) HÖ sè t¹p ©m nhËn ®−îc tõ (2.19)

F = F1 + (F2 - 1)/G1 + (F3 - 1)/G1G2 + ....+ (FN - 1)/G1G2....GN-1 (4.44)

d. NhiÖt t¹p ©m cña m¸y thu XÐt thiÕt bÞ thu chØ ra trªn h×nh 4.15 gåm mét anten nèi ®Õn mét m¸y thu qua phide. ViÖc ®Êu nèi g©y mÊt m¸t vµ ë nhiÖt ®é ®o ®−îc TF (gÇn víi T0 = 290 K). G©y ra suy hao LFRX t−¬ng øng víi hÖ sè t¨ng Ých GFRX = 1/LFRX vµ nhá h¬n 1. NhiÖt t¹p ©m cña hÖ thèng sÏ ®−îc quyÕt ®Þnh ë hai ®iÓm sau:

- T¹i ®Çu ra anten, tr−íc mÊt m¸t ®Êu nèi, nhiÖt ®é T1

- T¹i ®Çu vµo m¸y thu, sau mÊt m¸t, nhiÖt ®é T2.

NhiÖt t¹p ©m T1 t¹i ®Çu ra anten lµ tæng cña nhiÖt t¹p ©m anten TA vµ nhiÖt t¹p ©m cña ph©n hÖ bao gåm ®Êu nèi vµ m¸y thu trong çc tÇng. NhiÖt t¹p ©m ®Êu nèi cho bëi 4.42. Tõ 4.43 nhiÖt t¹p ©m cña ph©n hÖ lµ (LFRX - 1)TF + TR/GFRX.. Thªm vµo anten, t−¬ng tù nh− mét nguån t¹p ©m, §iÒu ®ã cã ®−îc:

T1 = TA + (LFRX - 1)TF + TR/GFRX (K) (4.45) B©y giê xem xÐt ®Çu vµo m¸y thu, t¹p ©m nµy bÞ suy hao bëi mét hÖ sè LFRX . Thay thÕ GFRX b»ng 1/LFRX, nhiÖt t¹p ©m ®Çu vµo m¸y thu sÏ lµ:

http://www.ebook.edu.vn Trang: 15 T2 = T1/LFRX = TA/LFRX + TF(1- 1/LFRX) + TR (K) (4.46) NhiÖt t¹p ©m nµy ®−a ra cho viÖc tÝnh t¹p ©m t¹o ra bëi anten vµ sù ®Êu nèi ®ång thêi víi t¹p ©m m¸y thu ®−îc gäi lµ nhiÖt t¹p ©m hÖ thèng. Chó ý r»ng viÖc ®o l−êng t¹p ©m t¹i ®iÓm nµy chØ ph¶n ¸nh t¹p ©m cña anten vµ ®Êu nèi. Tãm l¹i: t¹p ©m trong mét hÖ thèng thu ®−îc quyÕt ®Þnh bëi nhiÖt t¹p ©m t¹i mét ®iÓm ®· cho trong hÖ thèng, hÇu hÕt th−êng ë ®Çu vµo m¸y thu; nhiÖt t¹p ©m nµy ®−îc gäi lµ nhiÖt t¹p ©m hÖ thèng. Nã lµ tæng t¹i ®iÓm ®ã, tÊt c¶ nhiÖt t¹p ©m t−¬ng øng t¹o ra t¹p ©m phÝa trªn vµ tÊt c¶ nhiÖt t¹p ©m t−¬ng ®−¬ng ®èi víi t¹p ©m t¹o ra ë phÝa d−íi cña cña ®iÓm xem xÐt.

2.4. T¹p ©m anten thu Cã hai tr−êng hîp ®−îc xem xÐt:

- Anten vÖ tinh (tuyÕn lªn)

- Anten tr¹m mÆt ®Êt (tuyÕn xuèng)

a. Anten vÖ tinh tuyÕn lªn

T¹p ©m nhËn ®−îc bëi anten lµ t¹p ©m tõ mÆt ®Êt vµ t¹p ©m tõ kh«ng gian bªn ngoµi. §é réng bóp sãng cña anten vÖ tinh b»ng hoÆc nhá h¬n gãc quan s¸t tõ vÖ tinh xuèng qu¶ ®Êt, víi vÖ tinh ®Þa tÜnh gãc quan s¸t lµ 17,5o. Víi c¸c ®iÒu kiÖn nh− vËy

¶nh h−ëng chñ yÕu lµ tõ mÆt ®Êt. Víi anten cã ®é réng bóp sãng θ3dB b»ng 17,5o th× nhiÖt t¹p ©m anten cho ë h×nh 4.16. Phô thuéc vµo tÇn sè vµ vÞ trÝ quü ®¹o cña vÖ tinh. Khi ®é réng nhá h¬n ( mét bóp sãng hÑp) nhiÖt ®é phô thuéc vµo tÇn sè vµ vïng phñ sãng; ®Êt liÒn bøc x¹ t¹p ©m lín h¬n ®¹i d−¬ng. Th−êng lÊy gi¸ trÞ t¹p ©m anten b»ng 290 K. NhiÖt t¹p ©m ®Çu vµo bé khuÕch ®¹i t¹p ©m thÊp cña vÖ tinh b»ng:

TSL = T1/LFRX + TF(1 - 1/LFRX) + TR (4.50)

b. Anten tr¹m mÆt ®Êt (tuyÕn xuèng)

T¹p ©m g©y ra cho anten bao gåm t¹p ©m tõ bÇu trêi vµ t¹p ©m do bøc x¹ tõ mÆt ®Êt.

• Tr−êng hîp trêi trong. ë nh÷ng tÇn sè lín h¬n 2 GHz ¶nh h−ëng kh«ng ph¶i vïng ion cña khÝ quyÓn mµ lµ m«i tr−êng hÊp thô, nh− lµ mét nguån t¹p ©m. Khi kh«ng xÈy ra c¸c hiÖn t−îng khÝ t−îng (®ù¬c gäi lµ bÇu trêi trong) nhiÖt t¹p ©m anten bao gåm nhiÖt t¹p ©m cña bÇu trêi vµ mÆt ®Êt xung quanh.

T¹p ©m bÇu trêi ®−îc x¸c ®Þnh tõ biÓu thøc 4.41, trong ®ã Tb(θ,ϕ) lµ nhiÖt ®é

vïng chiÕu s¸ng cña bÇu trêi ë h−íng (θ,ϕ). Trong thùc tÕ chØ cã mét phÇn cña bÇu trêi n»m trong h−íng anten cã hÖ sè t¨ng Ých lín. Nh− vËy ¶nh h−ëng cña t¹p ©m bÇu trêi trong Tsky chØ cã thÓ cã t¸c dông nhiÖt ®é vïng phñ sãng ®èi víi gãc ngÈng cña anten. H×nh 4.18 chØ ra nhiÖt t¹p ©m bÇu trêi trong nh− lµ hµm cña tÇn sè vµ gãc ngÈng [khuyÕn nghÞ 720, CCIR]


Bøc x¹ tõ mÆt ®Êt ë vïng l©n cËn tr¹m g©y ra do çc bóp phô cña anten vµ mét phÇn bëi bóp chÝnh khi gãc tµ nhá. NhiÖt t¹p ©m do mçi bóp phô ®−îc tÝnh bëi Ti =

Gi(Ω/4π)TG, trong ®ã Gi lµ gi¸ trÞ hÖ sè t¨ng Ých cña bóp phô cã gãc ®Æc Ωi vµ TG lµ nhiÖt ®é vïng chiÕu s¸ng cña mÆt ®Êt. Tæng cña çc ¶nh h−ëng nµy lµ gi¸ trÞ Tm.®Êt b»ng:

∑=

=i

nidatm TT

1. (4.51)

Sau ®©y mét sè gi¸ trÞ gÇn ®óng cña TG [khuyÕn nghÞ 390 CCIR]

- TG = 290 K ®èi víi çc bóp phô cã gãc tµ E nhá h¬n - 10o

- TG = 150 K ®èi víi - 10o < E < 0o

- TG = 50 K ®èi víi 0o < E < 10o

- TG = 10 K ®èi víi 10o < E < 90o

NhiÖt t¹p ©m anten sÏ lµ:

TA = Tb.trêi + Tm.®Êt (K) (4.52)

T¹p ©m nµy cã thÓ t¨ng thªm bëi çc nguån riªng lÎ n»m trong khu vùc l©n cËn

cña tÝnh h−íng anten. §èi víi mét nguån v« tuyÕn ®−êng kÝnh gãc biÓu kiÕn α vµ nhiÖt t¹p ©m Tn t¹i tÇn sè xem xÐt vµ ®o ë møc mÆt ®Êt sau suy hao bëi khÝ quyÓn th×

nhiÖt t¹p ©m thªm vµo ΔTA ®èi víi mét anten cã ®é réng bóp sãng θ3dB ®−îc cho bëi :

ΔTA = Tn(α/θ3dB)2 nÕu θ3dB > α (K)

ΔTA = Tn nÕu θ3dB < α (K) (4.53)

ChØ cã mÆt trêi vµ mÆt tr¨ng ®−îc kÓ ®Õn ®èi víi çc tr¹m mÆt ®Êt h−íng vÒ vÖ tinh ®Þa tÜnh. MÆt trêi vµ mÆt tr¨ng cã mét ®−êng kÝnh gãc t−¬ng ®−¬ng 0,5o. NhiÖt t¹p ©m sÏ t¨ng lªn khi cã çc vËt thÓ trªn bÇu trêi n»m th¼ng hµng víi tr¹m mÆt ®Êt vµ vÖ tinh. §iÒu kiÖn ®Æc biÖt nµy cã thÓ biÕt tr−íc. §Ó râ h¬n, t¹i tÇn sè 12 GHz mét anten 13 m nhiÖt t¹p ©m t¨ng lªn do mÆt trêi t¹i thêi gian ®ã cã gi¸ trÞ b»ng 12.000 K. Çc

®iÒu kiÖn xÈy ra vµ gi¸ trÞ cña ΔTA lµ hµm cña ®−êng kÝnh anten vµ tÇn sè. §èi víi mÆt tr¨ng t¨ng lªn kho¶ng 250 K t¹i 4 GHz [theo khuÕn nghÞ 390, CCIR].

Tb.trêi/A

Tm.®Êt

Tm = (1- 1/Am)

bÇu trêi

Tm®Êt

H×nh : ¶nh h−ëng cña nhiÖt t¹p ©m lªn anten tr¹m mÆt ®Êt

Tbtrêi

bÇu trêi m−a = bé suy hao Tm Am−a


• Tr−êng hîp cã m−a. NhiÖt t¹p ©m anten t¨ng do ®iÒu khiÖn khÝ t−îng nh− m©y vµ m−a lµm t¨ng hÊp thô. Tõ biÓu thøc 4.45, nhiÖt t¹p ©m anten trë thµnh:

TA = Tb.trêi/Am−a + Tm(1 - 1/Am−a) + Tm.®Êt (K) (4.54)

Trong ®ã Am−a lµ suy hao trong m−a vµ Tm lµ gi¸ trÞ cña nhiÖt ®é trung b×nh hiÖu dông. Tm cã gi¸ trÞ b»ng 260 K ®Õn 280 K [khuyÕn nghÞ 564, CCIR].

Tãm l¹i, nhiÖt t¹p ©m anten TA lµ mét hµm cña :

- TÇn sè

- Gãc ngÈng

- §iÒu khiÖn khÝ quyÓn (bÇu trêi trong hay m−a)

Do vËy, hÖ sè phÈm chÊt cña mét tr¹m mÆt ®Êt cÇn ph¶i ®−îc x¸c ®Þnh râ ®iÒu kiÖn thùc tÕ vÒ tÇn sè, gãc ngÈng, vµ t×nh tr¹ng cña khÝ quyÓn.

2.5. HÖ sè t¹p ©m: - HÖ sè t¹p ©m cña m¹ng 4 cùc. T¹p ©m sinh ra trong mét m¹ng bèn cùc (cã thÓ lµ bé khuÕch ®¹i hay bé tiªu hao) th−êng ®−îc biÓu thÞ bëi hÖ sè t¹p ©m F HÖ sè t¹p ©m cña mét m¹ng 4 cùc b»ng tû tÝn hiÖu trªn t¹p ©m ë ®Çu vµo trªn tû sè tÝn hiÖu trªn t¹p ©m ë ®Çu ra cña m¹ng

00 NSNS

F ii=

Tuy nhiªn khi lµm viÖc víi c¸c tÝn hiÖu yÕu nh− trong th«ng tin vÖ tinh th× t¹p ©m N th−êng ®−îc biÓu thÞ bëi nhiÖt t¹p ©m t−¬ng ®−¬ng T (K: ®é kelvin) TÊt c¶ c¸c vËt thÓ cã nhiÖt ®é vËt lý T (K) sÏ bøc x¹ ra sãng ®iÖn tõ, mét phÇn cña bøc x¹ nµy n»m trong b¨ng tÇn viba vµ sÏ g©y ra t¹p ©m nh− mét nguån t¹p ©m. VËy: NhiÖt t¹p ©m t−¬ng ®−¬ng lµ nhiÖt ®é cña mét ®iÖn trë t−¬ng ®−¬ng sinh ra t¹p ©m cã c«ng suÊt nh− cña nguån t¹p ©m t¹o ra, nh− minh ho¹ trªn h×nh 3.37

Nguån t¹p ©m víi mét nhiÖt ®é vËt lý nµo ®è cã thÎ kh«ng ph¶i lµ T cã t¹p ©m N (W)

nhiÖt ®é vËt lý T (K)

Gi¸ trÞ c«ng suÊt t¹p ©m t¹o ra: N = kTB (W)

H×nh 3.37: NhiÖt t¹p ©m t−¬ng ®−¬ng

So/No Si/Ni m¹ng 4 cùc

H×nh 2.36: hÖ sè tap ©m


G1

T1

G2

T2

G3 T3

H×nh 3.39: M¹ng 4 cùc cã nhiÒu tÇng

C«ng suÊt t¹p ©m trong mét ®é réng b¨ng tÇn B sÏ lµ: N = kTB (W) (3.23)

Trong ®ã k lµ h»ng sè Boltzmann:

k = 1,3806 × 10-23+ W s/K = - 228,60 dBW/Hz.K (3.24)

T lµ nhiÖt ®é tuyÖt ®èi (K), B gi¶i th«ng cña t¹p ©m (Hz) Víi nhiÖt ®é 290 K trong ®é réng b¨ng 50 MHz c«ng suÊt t¹p ©m sÏ lμ:

0,2 × 10-12 = 0,2pW. Mét anten cã nhiÖt ®é mÆt ngoµi lµ 290 K sÏ thu ®−îc c«ng suÊt t¹p ©m 0,2pW trong b¨ng tÇn 50 MHz. Quan hÖ gi÷a hÖ sè t¹p ©m vµ nhiÖt t¹ ©m cña mét m¹ng 4 cùc sÏ lµ: NÕu nhiÖt t¹p ©m ®Çu vµo lµ To , m¹ng 4 cùc cã hÖ sè truyÒn ®¹t lµ G, nhiÖt t¹p ©m t−¬ng ®−¬ng cña m¹ng 4 cùc lµ Te nh− biÓu thÞ trªn h×nh 3.38 th×: Si /Ni = Si/kToB, So/No = GSi/Gk(To + Te)B thay vµo c«ng thøc 3.22 nhËn ®−îc:

( ) 00

0

0

0 1TT

TTT

BTTGkGSBkTS

F ee

ei

i +=+

=+

= (3.25)

Tõ 3.25 cã thÓ rót ra: Te = (F - 1)To (3.26) - HÖ sè t¹p ©m cña m¹ng 4 cùc thô ®éng. - HÖ sè t¹p ©m cña m¹ng 4 cùc m¾c nèi tiÕp. NÕu m¹ng 4 cùc gåm nhiÒu tÇng nh− chØ ra trªn h×nh 3.39 th× t¹p ©m ®Çu ra sÏ ®−îc tÝnh: T¹p ©m do nguån ngoµi t¸c ®éng vµo ®Çu vµo ë®Çu ra cña m¹ng 4 cùc 3 tÇng: N01 = G1G2G3kT0B T¹p ©m cña tÇng thø nhÊt ë ®Çu ra cña m¹ng, ®−îc khuÕch ®¹i bëi tÇng thø hai vµ ba:

®Çu vµo Ni =kToB

nguån t¹p ©m NhiÖt ®é To

M¸y thu hÖ sè k.®¹i G gi¶i th«ng B nhiÖt t¹p ©m t−¬ng ®−¬ng Te

®Çu ra

H×nh 3.38: hÖ sè t¹p ©m vµ nhiÖt

http://www.ebook.edu.vn Trang: 19 N02 = G2G3 (kTe1G1B) T¹p ©m cña tÇng thø hai ®−îc ®−îc khuÕch ®¹i bëi tÇng thø ba: N03 = G3 (kTe2G2B) T¹p ©m b¶n th©n tÇng thø ba ë ®Çu ra cña m¹ng: N04 = kTe3G3B) T¹p ©m tæng ë ®Çu ra cña m¹ng sÏ lµ: N0T = N01 + N02 + N03 + N04 N0T = G1G2G3 kB (T0 + Te1 + Te2/ G1 + Te3/ G1 G2) NhiÖt t¹p ©m tæng cña 3 tÇng ë ®Çu ra cña m¹ng: TeS = Te1 + Te2/ G1 + Te3/ G1 G2 Tæng qu¸t mét m¹ng cã n tÇng th× nhiÖt t¹p ©m cña hÖ thèng sÏ lµ: TeS = Te1 + Te2/ G1 + Te3/ G1 G2 + ... + Ten/ G1G2...Gn-1 (3.27) Trong ®ã Te1...n lµ nhiÖt t¹p ©m t−¬ng ®−¬ng cña çc tÇng 1, 2, 3, ...n - 1 G1...n lµ hÖ sè khuÕch ®¹i cña mçi tÇng Tõ c«ng thøc 3.27 ta cã nhËn xÐt lµ: T¹p ©m ®Çu ra cña mét m¹ng 4 cùc cã nhiÒu tÇng ®−îc quyÕt ®Þnh bëi t¹p ©m cña tÇng ®Çu tiªn Ph©n hÖ thu cña tr¹m mÆt ®Êt muèn cã t¹p ©m nhá th× tÇng ®Çu tiªn ph¶i lµ tÇng khuÕch ®¹i t¹p ©m thÊp (LNA). §Ó gi¶m møc t¹p ©m ®Çu vµo cña LNA, chóng ®−îc ®Æt gÇn anten ®Ó gi¶m t¹p ©m cña ®o¹n fide tiÕp ®iÖn tõ anten ®Õn LNA HÖ sè phÈm chÊt cña tr¹m mÆt ®Êt ®−îc ®¸nh gi¸ b»ng tû sè hÖ sè t¨ng Ých cña anten thu G trªn nhiÖt t¹p ©m cña hÖ thèng TeS (G/TeS) hÇu nh− ®−îc quyÕt ®Þnh bëi hÖ sè t¹p ©m vµ hÖ sè khuÕch ®¹i cña LNA cïng víi hÖ sè t¨ng Ých cña anten. Bëi vËy viÖc sö dông mét LNA cã hÖ sè t¹p ©m cµng nhá cµng tèt. Sau ®©y chóng ta sÏ nghiªn cøu mét sè bé khuÕch ®¹i t¹p ©m thÊp sö dông çc linh kiÖn khuÕch ®¹i kh¸c nhau ®−îc sö dông phæ biÕn ë çc tr¹m mÆt ®Êt trong hÖ thèng th«ng tin vÖ tinh

2.6. §é nh¹y m¸y thu. a. §Þnh nghÜa Tû sè tÝn hiÖu trªn t¹p ©m biÓu thÞ mèi quan gi÷a ®é lín cña tÝn hiÖu thu vµ t¹p ©m t¹i ®Çu vµo m¸y thu. Sau ®©y ta xem xÐt mét vµi tØ sè sau:

- Tû sè c«ng suÊt tÝn hiÖu trªn c«ng suÊt t¹p ©m; §iÒu nµy ®−îc coi nh− lµ b¶n chÊt v× hai ®é lín cïng lo¹i ®−îc so s¸nh víi nhau. Nã th−êng ®−îc ®Þnh râ lµ c«ng suÊt cña sãng mang ®iÒu chÕ ký hiÖu C trªn c«ng suÊt t¹p ©m N, ®−îc viÕt C/N - Thùc tÕ tû sè c«ng suÊt tÝn hiÖu trªn mËt ®é phæ t¹p ©m, ®−îc viÕt C/N0 cã ®¬n vÞ lµ Hz. −u ®iÓm h¬n so víi víi tû sè C/N v× nã biÓu thÞ cho bÊt kú mét ®é réng b¨ng sö dông. Thùc tÕ thÓ hiÖn ®é réng b¨ng t¹p ©m t−¬ng ®−¬ng BN cña m¸y thu ®−îc ®iÒu chØnh ®Õn ®é réng b¨ng B chiÕm bëi sãng mang ®iÒu chÕ - TØ sè c«ng suÊt tÝn hiÖu trªn nhiÖt t¹p ©m; tû sè nµy nhËn ®−îc tõ C/N0 qua nh©n víi h»ng sè Boltzman k, viÕt lµ C/T vµ cã ®¬n vÞ W/K Tû sè C/N0 phï hîp nhÊt víi hÇu hÕt çc tr−êng hîp thùc tÕ bëi vËy nã ®−îc chän sau nµy

b. BiÓu thøc C«ng suÊt cña tÝn hiÖu thu t¹i ®Çu vµo m¸y thu cho bëi 4.37. Trong ®ã: C = PRX MËt ®é phæ t¹p ©m t¹i cïng ®iÓm lµ N0 = kT, cho bëi 4.45. V× vËy:

http://www.ebook.edu.vn Trang: 20 C/N0 = [(PTXGTmax/LTLFTX)(1/LFSLA)(GRmax/LRLFRXLPOL) /[TA/LFRX + TF(1 - 1/LFRX) + TR](1/k) (Hz) (4.47) BiÓu thøc nµy cã thÓ ®−îc gi¶i thÝch nh− sau: C/N0 = (EIRP m¸y ph¸t)(1/mÊt m¸t ®−êng truyÒn)(hÖ sè t¨ng Ých cña m¸y thu/nhiÖt t¹p ©m)(1/k ) (Hz) (4.48)

C/N0 còng cã thÓ biÓu thÞ nh− lµ hµm cña mËt ®é th«ng l−îng n¨ng l−îng Φ;

C/N0 = Φ (λ2/4π)(hÖ sè t¨ng Ých cña m¸y thu/nhiÖt t¹p ©m)(1/k (Hz) (4.49) Trong ®ã:

Φ = (EIRP m¸y ph¸t)/ (4πR2) (W/m2) Cuèi cïng, cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc C/N0 kh«ng phô thuéc vµo ®iÓm chän ë d·y m¸y thu còng nh− c«ng suÊt tÝn hiÖu vµ mËt ®é phæ t¹p ©m ®−îc tÝnh t¹i cïng mét ®iÓm

c. HÖ sè phÈm chÊt cña thiÕt bÞ thu BiÓu thøc 4.48 cña C/N0 ®−a ra ba hÖ sè: - Thø nhÊt (EIRP) ®Æc tr−ng cho thiÕt bÞ ph¸t. - Thø hai (1/L = 1/LFSLA) ®Æc tr−ng cho m«i tr−êng truyÒn dÉn

- Thø ba (hÖ sè t¨ng Ých m¸y thu/nhiÖt t¹p ©m) ®Æc tr−ng cho thiÕt bÞ thu. Nã ®−îc gäi lµ hÖ sè phÈm chÊt, hoÆc G/T cña thiÕt bÞ thu. B»ng viÖc kh¶o s¸t 4.47 cã thÓ thÊy r»ng hÖ sè phÊm chÊt G/T cña thiÕt bÞ thu lµ hµm cña nhiÖt t¹p ©m anten TA vµ nhiÖt t¹p ©m t−¬ng ®−¬ng TR cña may thu. Gi¸ trÞ cña nã sÏ ®−îc x¸c ®Þnh d−íi ®©y

d. NhiÖt t¹p ©m anten Cã hai tr−êng hîp ®−îc xem xÐt:

- Anten vÖ tinh (tuyÕn lªn) - Anten tr¹m mÆt ®Êt (tuyÕn xuèng)

e. NhiÖt t¹p ©m cña m¸y thu

H×nh 4.20 chØ ra cÊu tróc cña m¸y thu. ¸p dông c«ng thøc 4.42 nhiÖt t¹p ©m TR cña m¸y thu cã thÓ biÓu thÞ:

TR = TLNA + TMX/GLNA + TIF/GLNAGMX (K) (4.55) VÝ dô: Bé khuÕch ®¹i t¹p ©m thÊp (LNA) : TLNA = 150 K, GLNA = 50 dB Bé trén: TMX = 850 K, GMX = - 10 dB (LMX = 10 dB) Bé khuÕch ®¹i trung tÇn IF: TIF = 400 K, GIF = 30 dB V× vËy TR = 150 + 850/105 + 400/105.10-1 = 150 K

Chó ý: nÕu bé khuÕch t¹p ©m thÊp cã hÖ sè khuÕch ®¹i cao sÏ h¹n chÕ nhiÖt t¹p ©m TR cña m¸y thu xuèng b»ng TLNA cña bé khuÕch ®¹i t¹p ©m thÊp.

TIF, GIF

GMX TM

TL NA,GL N A TR

Bé trén IFLNA

LO

Bé h¹ tÇn

H×nh 4.20: CÊu tróc mét m¸y thu


Ch−¬ng 3:(6 tiÕt) Kü thuËt truyÒn dÉn vμ ®a truy nhËp

trong th«ng tin vÖ tinh. 3.1. Çc ®Æc tÝnh tÝn hiÖu: - TÝn hiÖu tho¹i Ph¹m vi tÇn sè mµ con ng−êi cã thÓ nghe lªn tíi trªn 20KHz, tuy nhiªn phæ cña tÝn hiÖu tho¹i tËp trung chñ yÕu trong d¶i 0,3÷3,4 KHz . Do vËy trong hÇu hÕt çc thiÕt bÞ viÔn th«ng ng−êi ta ®· c¾t bá tÇn sè ngoµi d¶i nµy mµ kh«ng g©y mÐo lín.

ChÊt l−îng cña tÝn hiÖu tho¹i t−¬ng tù vÒ lý thuyÕt ®−îc quy ®Þnh bëi CCITT (Uû ban t− vÊn quèc tÕ vÒ ®iÖn tho¹i ®iÖn b¸o), ®ã lµ tû sè tÝn hiÖu trªn t¹p ©m khi b¨ng gèc bÞ g©y nhiÔu tr−êng hîp tåi nhÊt, nh− khi truyÒn tin trªn cù ly dµi. Tuy nhiªn khi xem xÐt tÝn hiÖu chuÈn “test tone” th× t¹p ©m cùc ®¹i cho phÐp trong b¨ng gèc lµ 10.000 picowatts. §Æc tÝnh cña tiÕng nãi lµ cã ph¹m vi biÕn ®éng lªn tíi 50dB gi÷a nãi thÇm vµ la hÐt. Ng−êi nãi th−êng hay dõng trong qu¸ tr×nh ®µm tho¹i, trung b×nh chØ chiÕm 40% thêi gian ®µm tho¹i. ViÖc truyÒn tÝn hiÖu sè ®−îc ®¸nh gi¸ qua tye sè bÝt lçi trªn tæng sè bÝt thu ®−îc (BER). Th«ng th−êng víi mét hÖ thèng ®−îc ®¸nh gi¸ lµ tèt khi tho¶ m· BER≥10-4, tuy nhiªn chÊt l−îng cña nhiÒu hÖ thèng cã yªu cÇu cao h¬n trªn 10-5. - Sè liÖu TÝn hiÖu d÷ liÖu ®−îc chia lµm 3 lo¹i: + D÷ liÖu b¨ng hÑp (narrow): ≤ 300bit/s + D÷ liÖu b¨ng tho¹i (voice): 300bit/s ÷ 16.000bit/s + D÷ liÖu b¨ng réng (wide): > 16 k bit/s ViÖc ph©n lo¹i theo tèc ®é bÝt nµy ®Ó phï hîp víi çc yªu cÇu cung cÊp cña çc ph−¬ng tiªn truyÒn th«ng. ChÊt l−îng ®−îc ®¸nh gi¸ qua BER. - TÝn hiÖu h×nh §Ó truyÒn ®i h×nh ¶nh ng−êi ta thùc hiÖn biÕn ®æi h×nh ¶nh thµnh çc tÝn hiÖu ®iÖn b»ng viÖc quÐt h×nh theo mét tû lÖ phï hîp, tuú thuéc vµo çc chuÈn kh¸c nhau nh− Mü hay Ch©u ©u... bao gåm cã quÐt dßng vµ quÐt mµnh. TÝn hiÖu video ®−îc ph¸t ®i bao gåm 4 thµnh phÇn t¸ch biÖt: + ¢m thanh + TÝn hiÖu chãi (brightness) chøa ®ùng th«ng tin + TÝn hiÖu ®ång bé cho quÐt dßng vµ quÐt mµnh + TÝn hiÖu ®ång bé mµu Víi çc hÖ thèng 625 dßng Ch©u ¢u (PAM vµ SECAM) vµ hÖ thèng 525 dßng Mü (NTSC) th× tÝn hiÖu video tæng hîp chøa çc th«ng tin vÒ mµu ®−îc ®iÒu tíi mét sãng mang con t¹i tÇn sè 3,5MHz hoÆc 4,5MHz tuú thuéc vµo tõng hÖ thèng 3.2. M« h×nh kªnh vμ truyÒn dÉn: - M« h×nh kªnh vμ çc chØ tiªu chÊt l−îng


- Bé biÕn ®æi thùc hiÖn biÕn ®æi th«ng tin truyÒn ®i (tiÕng nãi, h×nh ¶nh, vv...) thµnh mét tÝn hiÖu thÝch hîp víi ®−êng truyÒn, cßn ®−îc gäi lµ qu¸ tr×nh ®iÒu chÕ.

- M¸y ph¸t sÏ göi tÝn hiÖu nµy qua ®−êng truyÒn dÉn VT§ hay HT§. - M¸y thu biÕn ®æi tÝn hiÖu thu ®−îc thµnh tin tøc ban ®Çu cña nã, sau ®ã ph©n

ph¸t tíi n¬i nhËn tin - Th«ng th−êng t¹p ©m g©y ra do ®−êng truyÒn dÉn, m¸y ph¸t, m¸y thu vµ bé

biÕn ®æi nªn ®· lµm cho chÊt l−îng tÝn hiÖu thu thÊp h¬n tÝn hiÖu ®· truyÒn ®i.

Trong qu¸ tr×nh ®iÒu chÕ ng−êi ta t¶i th«ng tin trªn mét tÝn hiÖu tÇn sè cao ®Ó ®−îc mét d¹ng phï hîp víi ®−êng truyÒn dÉn. TÝn hiÖu cao tÇn nµy ®−îc gäi lµ sãng mang. Nãi chung sãng mang ®−îc biÓu thÞ theo c«ng thøc

a(t) = A.sin(2πfct + θ) Trong TTVT th× th−êng sö dông hÖ thèng ®iÒu chÕ FM theo kiÓu ®iÒu chÕ t−¬ng tù vµ sö dông hÖ thèng ®iÒu chÕ PSK theo kiÓu ®iÒu chÕ sè. HÖ thèng FM cã −u ®iÓm lµ sö dông hiÖu qu¶ phæ tÇn. cßn hÖ thèng PSK cã tû sè lçi nhá h¬n so víi c¸c hÖ thèng ®iÒu chÕ kh¸c khi cïng tû sè C/N. - TruyÒn dÉn t−¬ng tù

Nguån th«ng tin

Bé biÕn ®æi

M¸y ph¸t

§−êng truyÒn(VT§ HT§)

M¸ythu

Bé biÕn ®æi

N¬i nhËn tin

Nguån t¹p ©m

H×nh : CÊu tróc m« h×nh cña hÖ th«ng th«ng tin

§iÒu chÕ

H×nh : C¸c hÖ th«ng ®iÒu chÕ kh¸c nhau

§iÒu chÕ t−¬ng tù

§iÒu chÕ sè

AM

FM

PM

ASK

FSK

PSK

Thay ®æi biªn ®é (A)

Thay ®æi pha (θ)

Thay ®æi tÇn sè (fc)

vm=m.Ve

Biª

n ®é

Phæ sãng AM

Sãng mang

B¨ng tÇn thÊp

B¨ng tÇn cao

mVe/2 mVe/2

(fe-fm) (fe+fm)fe

H×nh : D¹ng sãng ®iÒu biªn


+ HÖ thèng ®iÒu chÕ biªn ®é: lµm thay ®æi biªn ®é sãng mang tû lÖ víi ®iÖn ¸p (dßng ®iÖn) cña tÝn hiÖu truyÒn ®i.

+ HÖ thèng ®iÒu tÇn lµm thay ®æi tÇn sè sãng mang tû lÖ víi ®iÖn ¸p (dßng ®iÖn) cña tÝn hiÖu truyÒn ®i. Theo lý thuyÕt, phæ cña nã bao gåm v« sè c¸c sãng ë biªn tÇn cao vµ biªn tÇn thÊp víi trung t©m lµ sãng mang (fc). v× vËy chiÕm mét b¨ng tÇn réng. + ®iÒu chÕ pha: rÊt gièng víi ®iÒu tÇn, ®iÒu pha thùc hiÖn víi mét tÝn hiÖu ®iÒu chÕ ®−a qua mét m¹ch vi ph©n cho ra cïng kÕt qu¶ nh− ®iÒu tÇn thùc hiÖn bëi tÝn hiÖu ®iÒu chÕ ban ®Çu. §iÒu tÇn vµ ®iÒu pha ®«i khi ®−îc gäi lµ ®iÒu gãc. - TruyÒn dÉn sè. + Kho¸ dÞch biªn ASK: Trong truyÒn dÉn tÝn hiÖu sè, ASK lamd thay ®æi biªn ®é cña sãng mang theo tÝn hiÖu cÇn truyÒn ®i. Khi tÝn hiÖu ®−îc truyÒn ®i lµ nhÞ ph©n th× biªn ®é ®−îc thay ®æi thµnh A0 vµ A1 t−¬ng øng víi gi¸ trÞ “0” vµ “1”. Khi A0 b»ng 0, hÖ thèng ®−îc gäi lµ hÖ thèng OOK (on off keying).

Biª

n ®é

Phæ sãng FM

fe

H×nh : D¹ng sãng ®iÒu tÇn

D¹ng sãng ®iÒu chÕ 1 0 0 1 0 1 1

Sãng mang

Kho¸ dÞch biªn

Biªn ®é On On On OnOff Off Off

Kho¸ dÞch tÇn

TÇn sè f1 f1 f1 f1f0 f0 f0

Kho¸ dÞch pha

Pha 0 0 0 0π π π


+ Kho¸ dÞch tÇn FSK: Lµm thay ®æi tÇn sè cña sãng mang theo tÝn hiÖu sè cÇn truyÒn ®i, khi truyÒn dÉn mét tÝn hiÖu nhÞ ph©n, tÇn sè sãng mang thay ®æi thµnh f0 (tÇn sè thÊp) vµ f1 (tÇn sè cao) t−ong øng víi bit ®Çu vµo “0” hay “1”. + Kho¸ dÞch pha nhÞ ph©n BPSK: Lµm thay ®æi gãc pha θ trong ph−¬ng tr×nh biÓu diÔn sãng mang, gãc θ0= π vµ θ =0 hoÆc ng−îc l¹i t−¬ng øng víi bit ®Çu vµo “1” vµ “0”. + Kho¸ dÞch pha cÇu ph−¬ng QPSK: Sö dông 4 tr¹ng th¸i pha ®−îc dïng ®Ó ®¹t hiÖu qu¶ sö dông tÇn sè cao h¬n so víi hÖ thèng BPSK. TÝn hiÖu truyÒn ®i ®−îc biÕn ®æi tõ nèi tiÕp sang song song, hai song smang kh¸c pha nhau π/2 ®−îc ®iÒu chÕ hai tÝn hiÖu nhÞ ph©n trªn vµ chóng ®−îc kÕt hîp l¹i víi nhau thµnh tÝn hiÖu ra. Tèc ®ä tÝn hiÖu trong ®−êng truyÒn dÉn b»ng ½ tèc ®é chuçi ®Çu vµo. Qu¸ tr×nh gi¶i ®iÒu chÕ QPSK ®−îc coi lµ hai qu¸ tr×nh gi¶i ®iÒu chÕ BPSK ®éc lËp. Hai tÝn hiÖu b¨ng gèc I(t) vµ Q(t) lµ kÕt qu¶ so pha tÝn hiÖu thu ®−îc víi hai sãng mang chuÈn lÖch pha víi nhau mét gãc π/2. + Çc ®Æc tÝnh lçi m· ho¸: KÕt qu¶ sau t¸ch sãng ®ång bé ®−îc ®¸nh gi¸ qua tû sè lçi bit Pe=0,5 * erfc(sqrt(Eb/N0)), trong ®ã Eb lµ c«ng suÊt trªn bit t¹i ®Çu vµo m¸y thu (W), N0 lµ mËt ®é c«ng suÊt t¹p ©m t¹i ®Çu vµo m¸y thu (W/Hz) vµ erfc lµ hµm lçi.

+ Kü thuËt ®éng bé: bao gåm ®ång bé m¹ng, ®ång bé bit vµ ®ång bé khung. • §ång bé bit: T¸i t¹o vµ göi tÝn hiÖu thu ®−îc b»ng çch sö dông mét tÝn hiÖu

®ång bé t¸i sinh tõ çc tÝn hiÖu thu ®−îc ë phÝa thu ®Ó t¸i t¹o çc vÞ trÝ bit gièng nhau ë c¶ phÝa ph¸t vµ thu. • §ång bé khung: ®−îc thùc hiÖn ë hÖ thèng th«ng tin ghÐp kªnh theo thêi gian,

çc xung ®ång bé khung ph¶i chØ ra chÝnh x¸c ®iÓm b¾t ®Çu cña mét khung ®−îc chÌn vµo chuçi xung ph¸t ra vµ phÝa thu x¸c ®Þnh thêi ®iÓm ®ãng më çc cæng ph©n kªnh theo çc xung ®ång bé kªnh nµy; thø tù ®Êu nèi vµ ®Þnh thêi çc th«ng tin ®−îc thiÕt lËp gièng nhau ë c¶ h−íng thu vµ ph¸t. • §ång bé m¹ng: ®Ó t¹o ®−îc tÇn sè ®ång bé nh− nhau trªn toµn bé m¹ng

truyÒn dÉn. + Söa lçi m·: Kh«ng thÓ tr¸nh ®−îc t¹p ©m g©y ra çc lçi m· trong TTVT v× çc tr¹m mÆt ®Êt thu ®−îc çc tÝn hiÖu cùc kú yÕu. Cã hai çch söa lçi c¬ b¶n

π/2

CÊu h×nh bé ®iÒu chÕ QPSK

BPF

LPF

Kh«i phôc ®ång hå

Kh«i phôc sãng mang

π/2

LPF

TS

TS

I(t)

Q(t)

CÊu h×nh bé gi¶i ®iÒu chÕ QPSK I(t)

Q(t) 01

00 10

11

BiÓu ®å sao tÝn hiÖu


• Söa lçi h−íng ®i FEC, chØ cã phÝa thu x¸c ®Þnh çc vÞ trÝ lçi ë sè liÖu thu ®−îc vµ thùc hiÖn söa nã. Phï hîp víi ®−êng truyÒn tÝn hiÖu tho¹i vµ truyÒn h×nh v× chóng ®ßi truyÒn dÉn thêi gian thùc.

M· khèi dïng ®Ó söa lçi h−íng ®i: vÝ dô xÐt m· khèi Hamming k=3, N=7, m· nµy cã chiÒu dµi 7 bit trong ®ã cã 4 bit tin vµ 3 bit m·, kh¶ n¨ng sö lçi lµ mét lçi ®¬n. M¸y thu nhËn chuçi m· thùc hiÖn m· l¹i vµ kiÓm tra xem ba bit V5, V6 vµ V7 cã gièng víi ba bit V5, V6 vµ V7 cña khèi tin thu ®−îc kh«ng, nÕu thÊy sai th× tra b¶n lçi ®Ó x¸c ®Þ ®−îc chÝnh x¸c bit sai vµ söa, do lµ m· khèi nhÞ ph©n nªn viÖc söa ®−îc thùc hiÖn b»ng çch ®¶o ng−îc bit bÞ sai (0->1 hoÆc 1->0) M· xo¾n: M· xo¾n (n, k) ®−îc t¹o ra b»ng çch cho chuçi th«ng tin truyÒn qua hÖ thèng çc thanh ghi dÞch tuyÕn tÝnh cã sè tr¹ng th¸i h÷u h¹n. Cho sè l−îng thanh ghi dÞch lµ L, mçi thanh ghi dÞch cã k « nhí vµ ®Çu ra bé m· xo¾n cã n hµm ®¹i sè tuyÕn tÝnh. Tèc ®é m· lµ R = k/n, sè « nhí cña bé ghi dÞch lµ L×k vµ tham sè L cßn gäi lµ chiÒu dµi rµng buéc cña m· xo¾n.

7-bit khèi Çc bit tÝn hiÖu Çc bit d−

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7

§a thøc t¹o m· V5 = V1 + V2 + V3 V6 = V2 + V3 + V4 V7 = V1 + V2 + V4

QuyÕt ®Þnh

Bit lçi V5 V6 V7

V1 sai ®ung sai V2 sai sai sai V3 sai sai ®ung V4 ®ung sai sai V5 sai ®ung ®ung V6 ®ung sai ®ung V7 ®ung ®ung sai

§Çu vµo 1

2

3

§Çu rab: 01

c: 10

a: 00

c: 10

000000

000 111

111

111

001

110

011

100001

010

101

(L-3)B

0

1

a: 00

b: 01

d: 11

a: 00

b: 01

c: 10

d: 11

d: 11

H×nh : a) S¬ ®å bé m· xo¾n víi L = 3, k = 2, n = 3 vµ ®a thøc sinh G(D) = [D2 1+D2

1+D+D2]. b) S¬ ®å h×nh c©y.


• Yªu cÇu ph¸t l¹i tù ®éng ARQ, phÝa thu chØ ph¸t hiÖn ra çc lçi vµ yªu cÇu bªn ph¸t ph¸t l¹i ®o¹n sè liÖu. Phï hîp víi ®−êng truyÒn sè liÖu v× kh«ng cÇn thiÕt ph¶i truyÒn dÉn trong thêi gian thùc. 3.3. §a truy nhËp trong th«ng tin vÖ tinh:

Lµ kü thuËt çc tr¹m mÆt ®Êt truy nhËp bé ph¸t ®¸p vÖ tinh, víi yªu cÇu sãng VT§ tõ çc tr¹m mÆt ®Êt riªng lÎ kh«ng can nhiÔu lÉn nhau. Cã çc kü thuËt truy nhËp th−êng ®−îc sö dông trong TTVT nh− FDMA, TDMA, CDMA, SDMA, truy nhËp gãi (Packet) vµ truy nhËp ngÉu nhiªn. 1.3.1. §a truy nhËp ph©n chia theo tÇn sè (FDMA): ♦ Çc tr¹m mÆt ®Êt sö dông çc tÇn sè sãng mang kh¸c nhau vµ cïng chung mét bé ph¸t ®¸p. ♦ ¦u ®iÓm:

- Thñ tôc truy nhËp ®¬n gi¶n. - CÊu h×nh tr¹m mÆt ®Êt ®¬n gi¶n.

♦ Nh−îc ®iÓm: - Kh«ng linh ho¹t thay ®æi tuyÕn. - HiÖu qu¶ thÊp khi sö dông nhiÒu kªnh, dung l−îng thÊp vµ chÊt l−îng thÊp.

1.3.2. §a truy nhËp ph©n chia theo thêi gian (TDMA):

Trong TDMA mét sè tr¹m mÆt ®Êt dïng chung mét bé ph¸t ®¸p vÖ tinh b»ng çch ph©n chia kho¶ng th¬× gian. Mçi tr¹m mÆt ®Êt ®−îc Ên ®Þnh mét khe thêi gian vµ chØ ®−îc ph¸t tÝn hiÖu cña chóng trong khe ®ã gäi lµ “côm”. TËp hîp tÊt c¶ çc côm Ên ®Þnh cho mét sè tr¹m mÆt ®Êt t¹o thµnh mét kho¶ng thêi gian gäi lµ khung TDMA.

Mçi tr¹m mÆt ®Êt ph¸t tÝn hiÖu cã cã cïng tÇn sè sãng mang f0 vµ chiÕm toµn bé b¨ng tÇn cña bé ph¸t ®¸p vÖ tinh. V× çc khe thêi gian kh¸c nhau ®−îc Ên ®Þnh cho tÊt c¶ çc tr¹m mÆt ®Êt nªn chØ cã tÝn hiÖu tõ mét tr¹m mÆt ®Êt chiÕm bé ph¸t ®¸p vÖ tinh t¹i thêi gian cho phÐp vµ kh«ng bao giê xÈy ra tr−êng hîp tÝn hiÖu tõ hai tr¹m mÆt ®Êt chiÕm bé ph¸t ®¸p vÖ tinh trong cïng thêi gian.

§é l©u cña mét khe thêi gian Ên ®Þnh cho mét tr¹m mÆt ®Êt ®−îc x¸c ®Þnh tr−íc tuú theo yªu cÇu l−u l−îng cña tr¹m ®ã. Mçi tr¹m mÆt ®Êt ph¸t tÝn hiÖu cña nã trong khe Ên ®Þnh cho nã trong tÊt c¶ çc khung TDMA . V× vËy, çc tÝn hiÖu ph¸t ®i tõ mçi tr¹m mÆt ®Êt n»m trong mçi côm cã chu kú ®óng b»ng chu kú ph¸t khung TDMA. Çc côm trong mét khung TDMA ®−îc Ên ®Þnh sao cho kh«ng chång lÊn lªn nhau, nh− chØ ra trªn h×nh 5.3

f

t

fA fB fC fD fA

D¶i th«ng bé ph¸t ®¸p

Frequency Division Multiple Access

f

t

f0

A

BC

DA

Thêi gian 1 khung

Mét bé ph¸t ®¸p

http://www.ebook.edu.vn Trang: 27M¹ng TDMA bao gåm çc tr¹m l−u l−îng vµ Ýt nhÊt lµ mét tr¹m chuÈn. Çc côm ph¸t

®i tõ tr¹m l−u l−îng gäi lµ côm l−u l−îng. Sè liÖu l−u l−îng ®−îc ph¸t bëi côm l−u l−îng. Tr¹m chuÈn ph¸t mét côm ®Æc biÖt theo chu kú gäi lµ “côm chuÈn”. Côm chuÈn cung cÊp chuÈn ®Þnh thêi cho çc khung TDMA cã chu kú b»ng mét khung TDMA. Tr¹m l−u l−îng ph¸t côm l−u l−îng vµ ®iÒu khiÓn ®Þnh thêi ph¸t côm lu«n lu«n theo côm chuÈn, nh− chØ ra trªn h×nh 5.4

Mçi tr¹m l−u l−îng ph¸t çc côm l−u l−îng trong khe thêi gian ®−îc Ên ®Þnh ë vÖ tinh, ®Þnh thêi ph¸t côm ®−îc ®iÒu khiÓn bëi côm chuÈn, côm chuÈn ®−îc sö dông nh− lµ chuÈn ®Þnh thêi.

ë vÖ tinh, côm chuÈn vµ çc côm l−u l−îng ®−îc s¾p ®Æt theo thø tù cè ®Þnh ®Ó kh«ng chång lªn nhau trong mçi khung TDMA. Mçi tr¹m l−u l−îng thu çc côm nµy vµ lÊy ra côm l−u l−îng chøa çc tÝn hiÖu cã ®Þa chØ ®Õn tr¹m l−u l−îng ®ã’

Trong TDMA sö dông tÝn hiÖu sè v× çc tÝn hiÖu sè dÔ biÕn ®æi thµnh chuçi çc côm vµ dÔ dµng ®iÒu khiÓn ®Þnh thêi ph¸t vµ thu. V× vËy, çc tÝn hiÖu t−¬ng tù nh− tÝn hiÖu tho¹i tr−íc hÕt ®−îc biÕn ®æi thµnh tÝn hiÖu sè b»ng m· ho¸ PCM. Sau ®ã tÝn hiÖu tho¹i PCM vµ çc tÝn hiÖu sè gèc nh− sè liÖu ®−îc ghÐp kªnh ph©n chia theo thêi gian (TDM). TÝn hiÖu sè ®· ghÐp ®−îc biÕn ®æi thµnh d¹ng côm. Sau ®ã ®−a vµo ®iÒu chÕ siªu cao tÇn víi kü thuËt ®iÒu chÕ th−êng ®−îc sö dông lµ biÕn ®æi pha (kho¸ dÞch pha: PSK). Tãm l¹i ph−¬ng ph¸p truyÒn dÉn tÝn hiÖu trong TDMA lµ : ®iÒu xung m· - ghÐp kªnh ph©n chia theo thêi gian - kho¸ dÞch pha - ®a truy nhËp ph©n chia theo thêi gian (PCM - TDM - PSK - TDMA).

V× trong PCM tÇn sè lÊy mÉu lµ 8 kHz nªn ®é dµi khung cña tÝn hiÖu PCM lµ

125μs. Trong TDMA, ®é dµi khung TDMA b»ng béi sè cña ®é dµi khung TDMA hay

125μs, phï hîp víi tÝn hiÖu PCM:

Khung TDMA = 125μs × m (m lµ sè nguyªn)

A B N ... A

Côm l−u l−îng

Khung TDMA

t

M¹ng TDMA

A B C D A D

Khung TDMA

t

côm

Khung TDMA vµ “côm”

cïng tÇn sè F

Çc tr¹m l−u l−îng phÝa thu

A B C D E F C

Tr¹m chuÈn

Khung TDMA

Khung TDMA


5.1.2. ¦u ®iÓm cña TDMA

Th«ng tin vÖ tinh víi kü thuËt TDMA cã çc −u ®iÓm so víi FDMA nh− sau:

1/ Sö dông hiÖu qu¶ c«ng suÊt vÖ tinh

Trong FDMA khi nhiÒu sãng mang ®ång thêi ®−îc khuÕch ®¹i chung b»ng mét HPA th× sÏ g©y ra nhiÔu ®iÒu chÕ. §Ó gi¶m nhá nhÊt nhiÔu xuyªn ®iÒu chÕ ta ph¶i lïi c«ng suÊt ra mét “®é lïi” kh¸ lín tõ 6 dB ®Õn 10 dB so víi c«ng suÊt ra cùc ®¹i. V× vËy c«ng suÊt HPA kh«ng ®−îc tËn dông hÕt.

Cßn trong TDMA sè sãng mang trong mét bé ph¸t ®¸p lu«n lu«n b»ng mét v× vËy cã thÓ cho HPA lµm viÖc víi c«ng suÊt ra cùc ®¹i mµ kh«ng cã nhiÔu xuyªn ®iÒu chÕ.

2/ TÝnh linh ho¹t trong khai th¸c khi thay ®æi nhu cÇu l−u l−îng. Trong FDMA khi thay ®æi kªnh ®ßi hái ph¶i thay ®æi phÇn cøng cña thiÕt bÞ. Trong TDMA, ®é dµi vµ vÞ trÝ çc côm ®−îc x¸c ®Þnh theo quan hÖ vÒ yªu cÇu l−u l−îng cña mçi tr¹m mÆt ®Êt. Khi thay ®æi Ên ®Þnh kªnh trong TDMA cÇn thay ®æi ®é dµivµ vÞ trÝ çc côm. Trong tr−êng hîp nµy, kh«ng cÇn ph¶i thay thÕ hoÆc söa ®æi çc thiÕt bÞ th«ng tin cña tr¹m mÆt ®Êt mµ chØ cÇn ®iÒu khiÓn b»ng phÇn mÒm.

3/ Mét −u ®iÓm kh¸c cña TDMA lµ cã thÓ t¨ng dung l−îng truyÒn dÉn lín b»ng çch chän kü thuËt néi suy tiÕng nãi sè (DSI). DSI lµ kü thuËt mµ çc kªnh vÖ tinh ®−îc Ên ®Þnh cho ng−êi sö dông chØ khi cã tÝn hiÖu tho¹i truyÒn dÉn, thay vµo çc kªnh vÖ tinh cè ®Þnh Ên ®Þnh cho tõng ç nh©n riªng biÖt. DSI cã thÓ cung cÊp kªnh trªn mÆt ®Êt gÊp hai lÇn so víi sè kªnh vÖ tinh cã. §èi víi çc tÝn hiÖu tho¹i ®· ®−îc sè ho¸, ta cã thÓ dÔ dµng thùc hiÖn néi suy tiÕng nãi. v× thÕ dÔ dµng ¸p dông DSI trong TDMA. Sù kÕt hîp TDMA vµ DSI cho phÐp t¨ng dung l−îng truyÒn dÉn lªn ba hoÆc bèn lÇn so víi dung l−îng truyÒn dÉn FDMA

4/ DÔ dµng thùc hiÖn ®Êu nèi víi çc m¹ng mÆt ®Êt, Cã kh¶ n¨ng t−¬ng thÝch tuyÖt vêi víi çc m¹ng th«ng tin sè vµ dÔ dµng ®Êu n«i víi m¹ng th«ng tin mÆt ®Êt mµ hÖ thèng sè ®ang ngµy cµng ph¸t triÓn

5.1.3: Nguyªn lý ®ång bé côm:

Trong TDMA çc côm ®−îc ph¸t ®i tõ çc tr¹m l−u lù¬ng ph¶i ®−îc ®iÒu khiÓn sao cho chóng ®−îc s¾p xÕp ®óng vµo khe thêi gian ®· ®−îc Ên ®Þnh ë vÖ tinh. ViÖc ®iÒu khiÓn ®Þnh thêi nµy ®−îc gäi lµ ®ång bé côm.

Nh− ta ®· biÕt kho¶ng çch gi÷a vÖ tinh vµ tr¹m mÆt ®Êt lu«n lu«n thay ®æi. v× vËy thêi gian cÇn thiÕt truyÒn mét côm l−u l−îng tõ tr¹m mÆt ®Êt ®Õn vÖ tinh thay ®æi liªn tôc. Ngoµi ra tr¹m chuÈn vµ çc tr¹m l−u l−îng cã çc ®ång hå riªng víi çc tÇn sè kh¸c nhau. v× vËy ®Þnh thêi ph¸t côm gi÷a çc tr¹m lµ kh¸c nhau, nÕu kh«ng cã

®ång bé côm th× çc côm ®−îc ph¸t ®i sÏ lÖch khái thêi gian ®−îc Ên ®Þnh ë vÖ tinh, çc côm sÏ chång lÊn lªn nhau ë vÖ tinh, th«ng tin sÏ bÞ mÊt.


côm l−u l−îng côm chuÈn

tr¹m l−u l−îng

tr¹m chuÈn

§ång bé vßng kÝn trùc tiÕp

tr¹m chuÈntr¹m chuÈntr¹m l−u

l−îng

côm chuÈncôm l−u

§ång bé vßng kÝn håi tiÕp

VÞ trÝ cña khe thêi gian Ên ®Þnh cho mét côm ph¸t ®i tõ mét tr¹m l−u l−îng ®−îc x¸c ®Þnh b»ng vÞ trÝ t−¬ng ®èi cña côm ®ã so víi côm chuÈn. §Þnh thêi ph¸t côm cÇn ph¶i ®−îc ®iÒu khiÓn theo chu kú lÊy côm chuÈn lµm chuÈn ®Þnh thêi.

Cã ba ph−¬ng ph¸p ®ång bé côm ®Ó ®iÒu khiÓn vÞ trÝ t−¬ng ®èi cña çc côm l−u l−îng so víi côm chuÈn: ®ång bé vßng kÝn trùc tiÕp, ®ång bé vßng kÝn håi tiÕp vµ ®ång bé vßng më

1/ §ång bé vßng kÝn trùc tiÕp

§ång bé vßng kÝn trùc tiÕp ¸p dông cho ho¹t ®éng víi vïng phñ sãng toµn cÇu ë ®ã mçi tr¹m l−u l−îng cã thÓ lu«n lu«n thu ®−îc çc côm xuÊt ph¸t tõ tr¹m qua vÖ tinh. Tr¹m l−u l−îng thu c¶ côm chuÈn vµ côm l−u l−îng cña chÝnh nã. Kho¶ng thêi gian gi÷a hai côm nµy ®−îc ®o theo chu kú t¹i tr¹m l−u l−îng.®Ó ph¸t hiÖn lçi trong kho¶ng thêi gian b»ng viÖc so s¸nh chóng víi gi¸ trÞ danh ®Þnh ®· cho. §Þnh thêi ph¸t côm ®−îc ®−a ra hoÆcbÞ trÔ ®Ó bï cho lçi ph¸t hiÖn. B»ng çch nµy côm l−u l−îng cã thÓ ®−îc gi÷ ë vÞ trÝ chÝnh x¸c trong çc khung TDMA.

2/ §ång bé vßng kÝn håi tiÕp ®−îc ¸p dông cho ho¹t ®éng cña bóp sãng “dÊu in”, á ®©y mçi tr¹m l−u l−îng kh«ng thÓ thu ®−îc côm khëi ®Çu tõ tr¹m ph¸t ®i qua vÖ tinh. Tr¹m l−u l−îng kh«ng thÓ ®o kho¶ng thêi gian gi÷a côm chuÈn vµ côm ph¸t ®i tõ tr¹m ®ã v× tr¹m chuÈn ®Æt trong vïng ®èi diÖn, n»m trong vïng phñ sãng cña bóp “dÊu in” kh¸c. Tr¹m chuÈn göi trë l¹i çc kÕt qu¶ ®o tíi tr¹m l−u l−îng. Tr¹m l−u l−îng ph¸t ®iÒu khiÓn ®Þnh thêi ph¸t côm ®Ó bï lçi so víi vÞ trÝ danh ®Þnh. ViÖc bï trõ dùa trªn kÕt qu¶ ®o ®−îc ë tr¹m chuÈn göi tr¶ l¹i cho tr¹m l−u l−îng. Ph−¬ng ph¸p ®ång bé nµy còng cã thÓ ¸p dông cho ho¹t®éng ®èi víi bóp sãng toµn cÇu.

3/ §ång bé vßng më: ®Þnh thêi ph¸t côm ®−îc x¸c ®Þnh b»ng çch bæ sung mét l−îng trÔ phï hîp vµo ®Þnh thêi thu côm chuÈn. L−îng trÔ nµy nhËn ®−îc nhê viÖc tÝnh to¸n dùa trªn viÖc ®o kho¶ng çch gi÷a mçi tr¹m mÆt ®Êt vµ vÖ tinh. Mçi tr¹m l−u l−îng thu côm chuÈn vµ ph¸t côm cña nã sau mét ®é trÔ −íc l−îng tÝnh tõ ®Þnh thêi thu côm chuÈn. §ßng bé vßng më cã thÓ ¸p dông cho c¶ bóp “dÊu in” vµ bóp sãng toµn cÇu vµ ®¬n gi¶n h¬n so víi çc ph−¬ng ph¸p ®ång bé côm kh¸c. Tuy hiªn lçi vÞ trÝ gi÷a çc côm trong ®ång bé vßng më cã thÓ lín h¬n.


tr¹m l−u l−îng

tr¹m chuÈn

§ång bé vßng më

3.3. Khung TDMA vµ çc khu«n d¹ng côm

3.3.1: Khu«n d¹ng khung vµ khung TDMA chung trong mét nhãm

CÊu tróc cña khu«n d¹ng cña khung TDMA sö dông trong hÖ thèng Intelsat

§é dµi khung lµ 2 ms. Mét khung TDMA chøa 2 côm chuÈn (RB1 vµ RB 2) vµ mét sè côm l−u l−îng. RB1 hoÆc RB 2 ho¹t ®éng nh− côm chuÈn s¬ cÊp, côm chuÈn cßn l¹i lµ côm chuÈn thø cÊp. Sè liÖu ®iÒu khiÓn ph¸t ®i bëi côm chuÈn ®Ó ®ång bé côm vµ ®iÒu khiÓn hÖ thèng ®−îc thùc hiÖn bëi ®a khung.

Mét ®a khung gåm 16 khung TDMA liªn tiÕp cã ®é dµi b»ng 32 ms. Çc tõ duy nhÊt riªng biÖt gäi lµ dÊu ®a khung ®−îc sö dông cho çc côm trong khung 0, lµ khung ®Çu tiªn cña ®a khung. Çc dÊu ®a khung nµy ®−îc sö dông ®Ó nhËn biÕt khung 0 vµ chØ thÞ khëi ®Çu cña ®a khung.

Côm chuÇn 1: RB1

Côm chuÇn 2: RB2

Côm l−u l−îng 1

TB1

Côm l−u l−îng n

TBn

Côm chuÇn 1: RB1

Côm chuÇn 2: RB2

2 ms

• • • •

D¹ng khung TDMA sö dông trong hÖ thèng Intelsat

®a khung (32

khung 15

côm l−u l−îng

... ......

khung 0 khung 1

Khu«n d¹ng cña ®a khung (16 khung)

RB

1 R

B1

sö dông çc tõ duy nhÊt riªng biÖt gäi lµ

dÊu ®a khung

http://www.ebook.edu.vn Trang: 31 Mét nhãm bé ph¸t ®¸p ®−îc ®ång bé víi mét nhãm kh¸c ®Ó nh¶y bé ph¸t ®¸p. Nhãm nµy ®−îc gäi lµ mét nhãm çc bé ph¸t ®¸p ®ång bé. H×nh 5.19 chØ ra quan hÖ ®Þnh thêi gi÷a mét khung TDMA chung trong nhãm vµ çc côm chuÈn cña mçi bé ph¸t ®¸p ®ång bé trong nhãm ®ã.

Khung TDMA ®−îc x¸c ®Þnh duy nhÊt cho çc bé ph¸t ®¸p trong nhãm b»ng çch t¹o ra khëi ®Çu chÝnh x¸c tÊt c¶ çc khung gièng nh− mét khung kh¸c. Mét bé ph¸t ®¸p ®−îc chon lµm bé ph¸t ®¸p chuÈn ®Þnh thêi. RB 1 cña bé ph¸t ®¸p nµy x¸c ®Þnh khëi ®Çu khung TDMA. TRT lµ “bé ph¸t ®¸p chuÈn ®Þnh thêi” vµ SOF lµ “khëi ®Çu cña khung TDMA” cho tÊt c¶ çc bé ph¸t ®¸p trong nhãm. ViÖc x¸c ®Þnh vÞ trÝ côm trong nhãm dùa vµo SOF. TÊt c¶ çc bé ph¸t ®¸p trong nhãm cã thÓ thiÕt lËp ®Þnh thêi chung b»ng çch x¸c ®Þnh khëi ®Çu cña khung TDMA cho tÊt c¶ çc bé ph¸t ®¸p.

BiÓu ®å thêi gian côm quy ®Þnh kho¶ng thêi gian gi÷a RB1vµ SOF, vµ kho¶ng thêi gian gi÷a RB2 vµ SOF cho mçi bé ph¸t ®¸p. Mét trong hai tr¹m chuÈn ph¸t RB1 vµ ttr¹m chuÈn kia ph¸t RB2 t¹i ®Þnh thêi danh ®Þnh cho tÊt c¶ çc bé ph¸t ®¸p trong nhãm.

Çc côm chuÈn nµy b¶o ®¶m çc tr¹m l−u l−îng víi mét chuÈn ®Þnh thêi ®Ó thùc hiÖn ®ång bé côm. RB1 ph¶i ®øng tr−íc RB2 trong mçi khung nh−ng RB2 kh«ng ph¶i lu«n lu«n ®Æt ngay sau RB1. Mét hoÆc nhiÒu côm l−u l−îng cã thÓ ®−îc xen vµo gi÷a RB1 vµ RB2. Còng cã tr−êng hîp trong çc bé ph¸t ®¸p lo¹i trõ TRT, cã mét hoÆc nhiÒu côm l−u l−îng ®−îc ®Æt gi÷a SOF vµ RB1. Trong hÖ thèng TDMA Intelsat, ®ång bé khung ®−îc thiÕt lËp b»ng viÖc x¸c ®Þnh mét khung TDMA chung cho mét nhãm çc bé ph¸t ®¸p ®ång bé. H¬n n÷a, trong cïng mét nhãm, ®ång bé ®a khung còng ®−îc thiÕt lËp sao cho çc dÊu ®a khung ph¶i xuÊt hiÖn trong cïng mét khung TDMA ë tÊt c¶ çc bé ph¸t ®¸p. B»ng çch thiÕt lËp ®ång bé khung vµ ®a khung theo ph−¬ng ph¸p nµy, nh¶y b−íc ph¸t ®¸p cã thÓ ®−îc thùc hiÖn. NghÜa lµ çc tr¹m l−u l−îng vµ tr¹m chuÈn cã thÓ ph¸t çc côm kÕ tiÕp nhau tíi mét sè bé ph¸t ®¸p sö dông mét ®Çu cuèi TDMA vµ còng theo çch t−¬ng tù cã thÓ thu çc côm tõ mét sè bé ph¸t ®¸p

nhãm çc bé ph¸t ®¸p ®−îc ®ång bé

WH → EH

WH → EH

WZ → EZ

WZ → EZ

®Çu cuèi

Nh¶y b−íc ph¸t ®¸p, chØ ra quan hÖ ®Þnh thêi gi÷a mét khung TDMA chung trong nhãm vµ çc côm chuÈn cña mçi bé ph¸t ®¸p ®ång bé trong nhãm ®ã.


1.3.3 §a truy nhËp ph©n chia theo m∙ (CDMA): ♦ Çc tr¹m mÆt ®Êt sö dông cïng mét tÇn sè sãng mang vµ cïng chung mét bé ph¸t ®¸p nh−ng dùa trªn ph©n chia theo m·. ♦ ¦u ®iÓm:

- ChÞu ®−îc t¹p nhiÔu vµ mÐo. - ChÞu ®−îc sù thay ®æi çc th«ng sè kh¸c nhau cña ®−êng truyÒn. - Dung l−îng cao. - B¶o mËt cao.

♦ Nh−îc ®iÓm: - §é réng b¨ng tÇn truyÒn dÉn yªu cÇu cao - HiÖu qu¶ sö dông b¨ng tÇn kÐm. CDMA lµ kü thuËt ®a truy nhËp míi vµ chÊt l−îng tèt nhÊt hiÖn nay!

ff0

A

B

C Code Division Multiple Access

DNI: tÝn hiÖu sè kh«ng cã néi suyDSI: tÝn hiÖu sè cã néi suy

Më ®Çu Sè liÖu l−u l−îng

Sè liÖu l−u l−îng DSI DSI DSI DSI

0 1 2 .... nÇc kªnh vÖ tinh

Côm con

1 2 3 .... 16Çc mÉu PCM Mét kªnh

vÖ tinh

1 2 3 4 5 6 7 8Mét mÉu PCM 8 bit/mÉu

Bit cã träng sè lín nhÊt

Bit cã träng sè nhá nhÊt

128 bit/kªnh (16 mÉu PCM)

Sè kªnh vÖ tinh: Cùc tiÓu: 1 kªnh Cùc ®¹i : 128 kªnh DNI 127 kªnh DSI

Sè côm con cùc ®¹i : 8

CÊu tróc ph©n cÊp cña côm l−u l−îng

§iÒu chÕ

B¶n tin

Sãng mang

m1(t)

M· a1(t)

Kªnh truyÒn

a1(t).m1(t)

a2(t).m2(t) M· a1(t)

tíi gi¶i ®iÒu chÕ

an(t).mn(t)

HÖ thèng DS/CDMA


Ch−¬ng 4: VÖ tinh th«ng tin (4 tiÕt)

Trong hÖ thèng th«ng tin vÖ tinh, vÖ tinh ®ãng vai trß lµ mét tr¹m chuyÓn tiÕp, lµm chøc n¨ng cña mét tr¹m lÆp (repeater). Thu tÝn hiÖu tõ çc tr¹m mÆt ®Êt, khuÕch ®¹i, biÕn ®æi sang mét tÇn sè kh¸c vµ khuÕch ®¹i lªn mét c«ng suÊt yªu cÇu råi ph¸t trë l¹i mÆt ®Êt. Lµ mét tr¹m ë rÊt xa qu¶ ®Êt vµ bay xung quanh qu¶ ®Êt, ®−îc ®iÒu khiÓn tõ xa nªn cã cÊu t¹o phøc t¹p. Ngoµi ph©n hÖ th«ng tin (Payload) cßn ph¶i cã nh÷ng ph©n hÖ phô trî kh¸c ®Ó ®o l−êng, ®iÒu khiÓn, gi¸m s¸t v.v... tõ xa. 4.1. NhiÖm vô vμ çc ®Æc tÝnh cña ph©n hÖ th«ng tin trªn vÖ tinh. a. NhiÖm vô: Ph©n hÖ th«ng tin ®ãng vai trß nh− mét tr¹m chuyÓn tiÕp gi÷a çc

tr¹m mÆt ®Êt víi nhau. Víi hÇu hÕt çc vÖ tinh th«ng tin th−¬ng m¹i th× ph©n hÖ th«ng tin gåm hai phÇn lµ lµ lÆp vµ ph©n hÖ anten vÖ tinh.

b. Chøc n¨ng: - Thu çc sãng mang ®−îc ph¸t tõ çc tr¹m m¨t ®Êt trong m¹ng víi b¨ng

tÇn vµ ph©n cùc x¸c ®Þnh. Çc tr¹m mÆt ®Êt nµy ®−îc ®Æt trong vïng phñ sãng cña anten vÖ tinh.

- H¹n chÕ tèi ®a nhiÔu cã h¹i tõ çc hÖ thèng v« tuyÕn kh¸c. - KhuÕch ®¹i çc sãng mang thu ®−îc trong khi h¹n chÕ tèi ®a t¹p ©m vµ mÐo. - BiÕn ®æi tÇn sè çc sãng mang nhËn ®−îc trªn ®−êng lªn sang tÇn sè sãng

sãng mang trªn ®−êng xuèng. - Cung cÊp c«ng suÊt ®ñ lín trong b¨ng tÇn x¸c ®Þnh t¹i ®Çu vµo anten ph¸t

vÖ tinh. - Bøc x¹ sãng mang trong b¨ng tÇn vµ ph©n cùc x¸c ®Þnh tíi çc vïng ®−îc x¸c

®Þnh trªn bÒ mÆt tr¸i ®Êt. Tuy nhiªn, víi vÖ tinh t¸i t¹o th× bé lÆp cßn cã chøc n¨ng gi¶i ®iÒu chÕ, kh«i

phôc xung vµ ®iÒu chÕ. B¨ng tÇn ph©n bæ cho tr¹m lÆp cña vÖ tinh cã thÓ tõ vµi tr¨m MHz lªn ®Õn

vµi GHz. §Ó thuËn lîi cho viÖc khuyÕch ®¹i tÝn hiÖu, b¨ng tÇn nµy th−êng ®−îc chia thµnh çc b¨ng tÇn con víi çc d·y khuyÕch ®¹i riªng biÖt cho tõng b¨ng con. c. Th«ng sè kü thuËt cña ph©n hÖ th«ng tin :

Ph©n hÖ th«ng tin ®−îc ®Æc tr−ng bëi çc th«ng sè kü thuËt trong tõng b¨ng tÇn sau:

- B¨ng tÇn c«ng t¸c - Sè l−îng bé ph¸t ®¸p - §é réng b¨ng th«ng cña mét bé ph¸t ®¸p. - Ph©n cùc tÝn hiÖu ®−êng lªn, ®−êng xuèng. - C«ng suÊt ph¸t x¹ t−¬ng ®−¬ng ®¼ng h−íng EIRP hoÆc lµ mËt ®é th«ng

l−îng c«ng suÊt t¹o ra t¹i biªn cña vïng dÞch vô. - MËt ®é th«ng l−îng c«ng suÊt b¶o hoµ t¹i anten thu cña vÖ tinh SFD. - HÖ sè phÈm chÊt G/T cña m¸y thu vÖ tinh t¹i biªn cña vïng dÞch vô hoÆc

gi¸ trÞ cùc ®¹i. - Vïng phñ sãng. - C«ng suÊt ®Çu ra cña bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt. - CÊu h×nh dù phßng cña m¸y thu vµ bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt cao


4.2. CÊu tróc cña tuyÕn th«ng tin trªn vÖ tinh th«ng tin. 4.2.1. Bé ph¸t ®¸p §Ó ®¬n gi¶n ta chØ xÐt cÊu h×nh cña tuyÕn th«ng tin (tr¹m lÆp) chØ cã mét beam (chïm, h−íng) ph¸t vµ thu.

a. M¸y thu:

• Chøc n¨ng m¸y thu: KhuÕch ®¹i tÝn hiÖu VT§ nhËn ®−îc tõ çc tr¹m mÆt ®Êt ph¸t sau khi tÝn hiÖu nµy bÞ suy hao lín trong kh«ng gian tù do. Bé thu bao gåm bé khuyÕch ®¹i t¹p ©m thÊp LNA t¹i tÇn sè lªn, bé ®æi tÇn xuèng nÕu nh− tÇn sè ®−îc ®æi hai lÇn vµ bé khuyÕch ®¹i. Bé thu lµ m¸y thu b¨ng réng cã ®é réng b¨ng th«ng 500 (b¨ng C) ®Õn 1GHz (b¨ng Ku) tuú thuéc vµo b¨ng tÇn sö dông vµ lo¹i LNA.

• Bé LNA (Low Noise Amplituder): Bé nµy quyÕt ®Þnh chñ yÕu hÖ sè phÈm chÊt G/T cña bé ph¸t ®¸p. Bé khuyªvhs ®¹i nµy cã hÖ sè t¹p ©m thÊp ®ång thêi ph¶i cã hÖ sè K§ cao ®Ó h¹n chÕ t¹p ©m ph©n bè cña çc tÇng sau ®ã. Çc th«ng sè ®Æc tr−ng cho bé LNA lµ:

- B¨ng tÇn ho¹t ®éng: C(6 GHz), X(8 GHz), Ku(14 GHz), Ka (30 GHz)

- HÖ sè K§: (50 ÷ 60) ± 0.5 dB - HÖ sè t¹p ©m: 1,6 (6 GHz), 1,9 (14 GHz), 2,2 (30 GHz)

§Ó ®¶m b¶o hÖ sè t¹p ©m cña bé khuÕch ®¹i thÊp th× cÇn cã nhiÖt ®é bªn ngoµi bé LNA thÊp, nªn ng−êi ta ®Æt nã trong Heli láng gÇn ®é 0 tuyÖn ®èi.

• Bé ®æi tÇn xuèng: bao gåm mét bé trén (Mixer), mét bé dao ®éng néi vµ çc bé läc th«ng d¶i. TÇn sè cña bé dao ®éng néi tuú thuéc vµo b¨ng tÇn c«ng t¸c còng nh− bé ph¸t ®¸p thùc hiÖn ®æi tÇn mét lÇn hay hai lÇn.

• KhuÕch ®¹i trong m¸y thu: Bé K§ tÝn hiÖu sau khi ®· ®æi tÇn nh»m cung cÊp c«ng suÊt tÝn hiÖu ®ñ lín cho çc tÇng sau. Bé K§ nµy ®−îc thiÕt kÕ sao cho hÖ sè K§ cã thÓ ®iÒu khiÓn ®−îc tõ xa b»ng lÖnh telecommand. Do ho¹t ®éng trªn b¨ng tÇn réng vµ K§ mét çch ®ång thêi nhiÒu sãng mang nªn ®Æc tÝnh truyÒn ®¹t cña bé K§ nµy ®ßi hái rÊt cao. H¬n n÷a c«ng suÊt cña hµi bËc ba ph¶i nhá h¬n c«ng suÊt cña sãng mang Ýt nhÊt lµ 40 dB ®Çu ra bé K§.

Ph©n kªnh ®Çu vµo

M¸y thu

Anten Anten

KhuÕch ®¹i kªnh

KhuÕch ®¹i kªnh

KhuÕch ®¹i kªnh

GhÐp kªnh ®Çu ra

BiÕn ®æi xuèng

K. ®¹i LNA

KhuÕch ®¹i

Bé läc gi¶i

Bé läc gi¶i Trén


Trong thùc tÕ, m¸y thu ®−îc chÕ t¹o theo modul ph¶i b¶o ®¶m ®−îc hÖ sè t¨ng Ých yªu cÇu vµ kh«ng ®æi trªn toµn bé b¨ng th«ng ho¹t ®éng (®iÓn h×nh 500 MHz). Gi¸ trÞ ®iÓn h×nh vÒ ®é gîn sãng cña ®Æc tuyÕn truyÒn ®¹t n»m trong ph¹m vi ±0,5 dB trªn toµn bé b¨ng th«ng c«ng t¸c. §Ó ®¹t ®−îc ®é gîn sãng nhá, sö dông çc bé Isolator (ph©n ly) nh»m suy hao sãng ph¶n x¹. §Ó t¨ng ®é tin cËy cña hÖ thèng, m¸y thu cã thÓ ®−îc dÊu nèi theo cÊu h×nh dù phßng 1:1

a. Bé ph©n kªnh ®Çu vµo.

M¸y thu lµ thiÕt bÞ b¨ng réng, trong khi ®ã ®Ó khuÕch ®¹i tÝn hiÖu tíi c«ng suÊt ®ñ lín cho ®−êng xuèng ph¶i sö dông çc bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt cao. Do vËy, ®Ó gi¶m hµi xuyªn ®iÒu chÕ b¨ng th«ng cña bé ph¸t ®¸p ph¶i chia b¨ng tÇn thµnh çc b¨ng con.

• NhiÖm vô: Ph©n b¨ng tÇn cña m¸y thu thµnh çc b¨ng con (36, 54 hoÆc 72MHz...).

• Yªu cÇu: T¹i tÇn sè trung t©m ®Æc tuyÕn céng h−ëng cña bé läc kh«ng ®−îc thay ®æi trong suèt qu¸ tr×nh vÖ tinh ho¹t ®éng. Do vËy, çc hèc céng h−ëng ph¶i lµm b»ng vËt liÖu chÞu nhiÖt, cã hÖ sè d·n në nhá, ®é dÉn tèt.

• CÊu h×nh: bao gåm çc bé Circulator (xoay vßng) vµ çc bé läc b¨ng d¶i, chÝnh çc bé läc b¨ng d¶i nµy quy ®Þnh b¨ng th«ng cña bé ph¸t ®¸p. Trong h×nh d−íi , çc kªnh ®−îc tæ chøc thµnh hai nhãm ch½n vµ lÎ. Sö dông mét bé lai ghÐp (Hybrid) ®Ó chia thµnh hai phÇn dïng chung c«ng suÊt ®Çu ra m¸y thu. Suy hao tÝn hiÖu trong bé ph©n kªnh ®Çu ra phô thuéc vµo sè lÇn tÝn hiÖu ®i qua bé

Bé läc gi¶i

Bé läc gi¶i

Bé läc gi¶i

Bé läc gi¶i

Bé läc gi¶i

Bé läc gi¶i

Kªnh 1

Kªnh 3

Kªnh 5

Kªnh 2

Kªnh 4

Kªnh 6

K 1 K 2 K 3 K 4 K 5 K 6 f

RF vµo

M¸y thu (dù phßng)

M¸y thu (dù phßng)

RF ra

H×nh : CÊu h×nh dù phßng 1:1


Circulator vµ sè lÇn ph¶n c¹ t¹i bé läc th«ng d¶i. Do vËy, suy hao tÝn hiÖu ®èi víi çc kªnh kh¸c nhau lµ kh¸c nhau vµ ®¹t gi¸ trÞ cùc ®¹i t¹i kªnh xa ®Çu vµo cña bé IMUX nhÊt. B»ng çch ph©n chia bé IMUX thµnh nhiÒu phÇn, trong ®ã mçi phÇn hç trî mét sè kªnh cã thÓ lµm gi¶m chªnh lÖch suy hao gi÷a çc kªnh

b. Bé khuÕch ®¹i kªnh. §©y lµ thuÕt bÞ quan träng nhÊt cña hÖ thèng ph¸t ®¸p, bao gåm çc bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt cao (HPA).

• NhiÖm vô: Thùc hiÖn cung cÊp c«ng suÊt theo yªu cÇu cho ®−êng xuèng vµ do ®ã x¸c ®Þnh EIRP cña mçi kªnh.

• Yªu cÇu: KhuÕch ®¹i ph¶i b¶o ®¶m tÝnh chÊt tuyÕn tÝnh ®Ó h¹n chÕ t¹p ©m xuyªn ®iÒu chÕ ph©n bè t¹i ®Çu vµo çc tr¹m mÆt ®Êt thuÇ«Ng× ra cÇn cã cÊu h×nh dù phßng v× nã dÔ bÞ háng.

• Gi¶i ph¸p:

- Sö dông çc bé tiÒm K§ tr−íc bé HPA, do tÝn hiÖu ®Çu vµo m¸y thu sau khi K§ bÞ suy hao trong bé IMUX kh«ng ®ñ lín ®Ó ®iÒu khiÓn bé HPA.

- M¾c çc bé suy hoa nèi tiÕp víi bé K§ víi hÖ sè suy hao ®−îc ®iÒu chØnh tõ 0 ®Õn vµi dB vµ b−íc nh¶y vµi phÇn m−êi dB b»ng lÖnh tõ TT&C mÆt ®Êt

- Sö dông çc bé c©n b»ng (ho¹t ®éng ë chÕ ®é b¶o hoµ) ®Ó bï ®Æc tuyÕn biªn ®é tÇn sè vµ pha tÇn sè cña bé HPA. (Nguyªn lý lµm viÖc cña bé c©n b»ng thùc chÊt lµ lµm mÐo tr−íc tÝn hiÖu sao cho ®Æc tuyÕn biªn ®é tÇn sè, pha tÇn sè ng−îc víi ®Æc tuyÕn trªn cña bé HPA.

• Th«ng sè kü thuËt : Cã hai lo¹i HPA th−êng ®−îc sö dông trªn vÖ tinh lµ b« K§ ®Ìn sãng ch¹y (TWTA) vµ bé K§ b¸n dÉn (SSPA) cã sau:

Th«ng sè kü thuËt TWTA SSPA B¨ng tÇn ho¹t ®éng C, Ku, Ka C, Ku C«ng suÊt b¶o hoµ t¹i ®Çu ra 20÷200W 20÷40W HÖ sè K§ ®iÓm b¶o hoµ ~55dB 70÷90W Tû sè c«ng suÊt trªn t¹p ©m xuyªn ®iÒu chÕ t¹i chÕ ®é b¶o hoµ trong tr−êng hîp hai sãng mang cã cïngbiªn ®é (C/N)IM

10÷12 dB 10÷18 dB

HÖ sè chuyÓn ®æi AM/PM 4,50/dB 20/dB HiÖu suÊt tæng 50÷60% 30÷45% Khèi l−îng bao gåm c¶ bé nguån 1,5÷2,2Kg 0,8÷1,5Kg X¸c suÊt háng trong 109 giê <150 FIT <150 FIT

c. Bé ghÐp kªnh ®Çu ra.

• NhiÖm vô: KÕt hîp tÊt c¶ çc kªnh sau khi ®· ®−îc khuÕch ®¹i ®Ó ®−a ra anten.

• Yªu cÇu: Kh«ng ®−îc lµm tæn hao c«ng suÊt cña çc bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt ®Ó kh«ng lµm gi¶m c«ng suÊt bøc x¹ cña anten.


• Gi¶i ph¸p: Çc bé läc ®Çu ra bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt sÏ ®−îc ghÐp trùc tiÕp lªn èng dÉn sãng chung trong ®o¸ èng dÉn sãng ®−îc ng¾n m¹ch t¹i ®Çu cuèi vµ ®Çu kia ®−îc nèi víi cæng tiÕp sãng cña anten.

d. Ph−¬ng ph¸p kÕt nèi m¸y thu/ ph¸t víi hÖ thèng anten.

• Trong thùc tÕ trªn mét vÖ tinh cã nhiÒu anten thùc hiÖn phñ sãng tíi çc vïng miÒn kh¸c nhau trªn tr¸i ®Êt. ViÖc kÕt gi÷a ®Çu ra bé ghÐp kªnh víi çc anten nµy ®−îc thùc hiÖn theo hai kü thuËt sau:

- KÕt nèi tÜnh: §· ®−îc kÕt nèi cè ®Þnh kh«ng thay ®æi ®−îc.

- KÕt nèi ®éng: Cã thÓ thay ®æi b»ng çc chuyÓn m¹ch vµ ®−îc ®iÒu khiÓn b»ng çc lÖnh d−íi tr¹m ®iÒu khiÓn TT&C d−íi mÆt ®Êt.

Trªn vÖ tinh Intelsat VI cã 50 bé ph¸t ®¸p lµm viÖc ë b¨ng C vµ b¨ng Ku víi ®é réng b¨ng tæng céng lµ 3,272 GHz. B¨ng C cã hai bé ph¸t ®¸p phñ sãng b¸n cÇu, bèn bé ph¸t ®¸p phñ sãng vïng vµ hai bé phñ sãng ®Þa ph−¬ng (spot beam). B¨ng Ku gåm hai bé ph¸t ®¸p phñ sãng ®Þa ph−¬ng. H×nh 2.20 chØ ra nh÷ng vïng phñ sãng ®iÓn h×nh cña vÖ tinh Intelsat VI

èng dÉn sãng ng¾n m¹ch cuèi

Ng¾n m¹ch

Bé läc kªnh 1

Bé läc kªnh 3

Bé läc kªnh 5

Bé läc kªnh 7

Bé läc kªnh 2

Bé läc kªnh 4

Bé läc kªnh 6

Bé läc kªnh 8

§iÒu hëng thÝch øng víi 1 bé läc b¨ng tÇn

§iÒu hëng thÝch øng víi 8bé läc b¨ng tÇn

Tíi cæng tiÕp sãng cña anten

Tõ çc HPA

Tõ çc HPA

H×nh : Bé ghÐp kªnh ®Çu ra

S¬ ®å khèi çc bé phËn chÝnh cña ph©n hÖ th«ng tin trªn vÖ tinh Intelsat VI


• §èi víi vÖ tinh cã nhiÒu chïm tÝn hiÖu (beam) th× viÖc kÕt nèi mét m¸y thu tíi ®ång thêi mét vµi m¸y ph¸t ®−îc thùc hiÖn b»ng çc bé chuyÓn m¹ch. + Yªu cÇu: Thùc hiÖn chuyÓn m¹ch trong vµi tr¨m nano gi©y. + Gi¶i ph¸p: Sö dông çc bé chuyÓn m¹ch tÝch cùc nh− diode PIN hay çc transistor hiÖu øng tr−êng FET mét cæng hoÆc hai cæng, chóng ®−îc m¾c theo kiÓu ma trËn gäi lµ ma trËn chuyÓn m¹ch.

4.3. Anten th«ng tin cña vÖ tinh Ph©n hÖ anten trªn vÖ tinh ®ãng mét vai trß quan träng trong chøc n¨ng cña vÖ tinh.

• Çc chøc n¨ng chÝnh cña anten trªn vÖ tinh - Lùa chän sãng v« tuyÕn ®−îc ph¸t ®i trong b¨ng tÇn ®· cho víi ph©n cùc ®·

cho tõ çc tr¹m mÆt ®Êt n»m trong vïng phñ sãng cña vÖ tinh. - Ph¸t sãng v« tuyÕn ë b¨ng tÇn vµ ph©n cùc ®· cho lªn khu vùc ®· quy ®Þnh

trªn mÆt ®Êt. • Yªu cÇu: - Thu can nhiÔu cµng nhá cµng tèt. - Ph¸t c«ng suÊt nhá nhÊt ra ngoµi vïng quy ®Þnh. • Çc th«ng sè ®Æc tr−ng cho: Anten trªn vÖ tinh ph¶i phñ sãng mét khu vùc gäi lµ vïng phôc vô víi møc

c«ng suÊt yªu cÇu nã ®−îc ®Æc tr−ng bëi çc ®−êng ®¼ng møc vÒ ®é t¨ng Ých cña anten hoÆc lµ EIRPs (Equivalent Isotropic Radiated Power) ®¼ng møc vµ hÖ sè phÈm chÊt thu GR/TS ®¼ng møc (th«ng th−êng trong vïng ®ã mËt ®é c«ng suÊt kh«ng gi¶m qu¸ 3 dB so víi h−íng cùc ®¹i). Nh− vËy tÊt c¶ çc tr¹m mÆt ®Êt n»m trong vïng phñ sãng ®Òu thu ®−îc møc c«ng suÊt yªu cÇu kh«ng nhá h¬n møc cùc ®¹i 3 dB. Tuú theo ®Æc ®iÓm th«ng tin, lo¹i dÞch vô... mµ vïng phñ sãng cã h×nh d¹ng, khu vùc phñ sãng vµ do ®ã anten sÏ cã cÊu t¹o kh¸c nhau. Cã bèn lo¹i vïng phñ sãng c¬ b¶n lªn mÆt ®Êt cña anten trªn vÖ tinh

- Phñ sãng toµn cÇu: lµ vïng phñ sãng réng lín nhÊt cña mét vÖ tinh lªn mÆt ®Êt. Víi vÖ tinh ®Þa tÜnh cã ®é cao bay 35.786 km, vïng phñ sãng cã ®−îc lín nhÊt b»ng 42% bÒ mÆt qu¶ ®Êt, víi “gãc nh×n” tõ vÖ tinh lµ 17,4o.

H×nh 2.21: Phñ sãng toµn cÇu ®èi víi mét gãc ngÈng ®· cho vµ Phñ sãng b¸n cÇu


-Phñ sãng b¸n cÇu: lµ vïng phñ sãng cho mét nöa b¸n cÇu phÝa ®«ng vµ mét nöa b¸n cÇu phÝa t©y, nÕu quan s¸t tõ vÖ tinh, hai khu vùc phñ sãng nµy çch ly nhau.

- Phñ sãng vïng: khu vùc phñ sãng cã thÓ nhiÒu khu vùc kh¸c nhau trªn mÆt ®Êt nh− vïng §«ng-B¾c, vïng T©y-B¾c... .

- Phñ sãng “dÊu” (spot footprin): vïng phñ sãng nhá nh− çc dÊu in trªn mÆt ®Êt, dïng ®Ó th«ng tin trong mét n−íc nhá hay mét vïng cña mét n−íc lín nh− chØ ra trªn h×nh 2.24. Trong hÖ thèng th«ng tin di ®éng qua vÖ tinh vïng phñ sãng “dÊu” ph¶i kÕ tiÕp nhau vµ chång lÊn lªn nhau ®Ó cã thÓ th«ng tin mét çch liªn tôc khi ®Çu cuèi di ®éng trong vïng phôc vô cña m¹ng, nh− chØ ra trªn h×nh 2.25.Vïng phñ sãng cã thÓ lµ trßn, elip hay d¹ng tuú ý

H×nh 2.23: Phñ sãng khu vùc vµ phñ sãng “dÊu”

H×nh 2.25: Vïng phñ sãng l−íi

- Gi¶n ®å bøc x¹, møc bóp sãng phô vµ ®Æc tÝnh ph©n cùc: + Gi¶n ®å bøc x¹ ®−îc quy ®Þnh trong khuyÕt nghÞ cña ITU-R S.672-4


+ Møc bóp sãng phô: kh«ng lµm ¶nh h−ëng tíi çc vïng kh¸c. + §Æc Ýnh ph©n cùc: Ph©n cùc ®øng, ngang, trßn (quay tr¸i hay quay ph¶i), elÝp (quay tr¸i hay quay ph¶i).

2.4.3. Çc lo¹i anten §Ó cã ®−îc çc vïng phñ sãng kh¸c nhau anten trªn vÖ tinh th−êng sö dông hai lo¹i chÝnh anten loa vµ anten mÆt ph¶n x¹ víi çc bé chiÕu x¹ kh¸c nhau ®−îc tiÕp sãng theo çc ph−¬ng ph¸p kh¸c nhau

1)Anten loa: Cã −u diÓm ®é tin cËy vµ ®¬n gi¶n nh−ng tÝnh h−íng kÐm nªn ®−îc sö dông ®Ó phñ sãng víi bóp sãng toµn cÇu

HÖ sè tÝnh h−íng ®−îc tÝnh theo c«ng thøc: D = 4πSν/λ2 ( 2.4)

Trong ®ã: S lµ diÖn tÝch cña miÖng loa ν lµ hiÖu suÊt sö dông bÒ mÆt b»ng 0,6 ÷ 0,8 VÝ dô: Víi b¨ng tÇn C, ®Ó ®¹t ®−îc vïng phñ sãng toµn cÇu th× cÇn anten loa cã ®−êng kÝnh 30m. 2) Anten ph¶n x¹ (reflector): Lµ lo¹i anten th−êng ®−îc sö dông nhÊt ®Ó t¹o ra bóp sãng d¹ng vÕt vµ d¹ng h×nh thï riªng rÏ (shaped). Anten nµy bao gåm mét mÆt ph¶n x¹ parabol vµ mét hoÆc nhiÒu nguån ph¸t x¹ ®Æt t¹i tiªu ®iÓm cña mÆt ph¶n x¹. §Ó ®iÒu chØnh ®−îc h−íng chïm sãng cña anten trªn quü ®¹o b»ng çc lÖnh ®iÒu khiÓn tõ xa. ViÖc thay ®æi bóp sãng ®−îc thùc hiÖn b»ng çch thay ®æi pha cña çc phÇn tö bøc x¹. ViÖc l¾p ®Æt bé ph¸t x¹ ®−îc ®Æt theo kiÓu ®ång trôc hay lÖch trôc (offset). §Ó t¹o ra bóp sãng d¹ng trßn hay elÝp ®−îc thùc hiÖn b»ng çch thay ®æi h×nh d¹ng mÆt ph¶n x¹ cho phï hîp víi vïng phñ sãng. Cßn ®Ó t¹o ra bóp sãng d¹ng h×nh thï riªng rÏ hay phøc t¹p th× cã thÓ ®−îc thùc hiÖn b»ng çch ®Æt mét d·y çc phÇn tö bøc x¹ t¹i tiªu ®iÓm cña mÆt ph¶n x¹ ®−îc tiÕp ®iÖn cña cïng mét tÝn hiÖu nh−ng biªn ®é vµ pha lÖch nhau nhê çc m¹ch t¹o bóp sãng.

3) Anten d·y (array): sö dông mét bé rÊt nhiÒu çc phÇn tö bøc x¹ ®Ó t¹o nªn mét gãc më bøc x¹. BiÓu ®å bøc x¹ cña anten nµy ®−îc t¹o ra b»ng çch kÕt hîp biªn ®é vµ pha cña sãng ®−îc bøc x¹ bëi d·y çc phÇn tö bøc x¹. Çc phÇn tö bøc x¹ ®−îc ®Æt çch nhau 0,6λ, biÓu ®å bøc x¹ ®−îc ®iÒu chØnh b»ng çch thay ®æi pha vµ biªn ®é cña tÝn hiÖu tiÕp ®iÖn b»ng mét ®é dÞch pha, chia c«ng suÊt cã thÓ ®iÒu khiÓn ®−îc.

4.4. Çc hÖ thèng bé trë. §Ó vÖ tinh hoµn thµnh ®−îc chøc n¨ng quan träng nhÊt cña nã lµ ®¶m b¶o

th«ng tin liªn l¹c liªn tôc 24/24 trong suèt thêi gian sèng, ngoµi ph©n hÖ th«ng tin cßn cã çc ph©n hÖ phï trî cho ho¹t ®éng cña ph©n hÖ th«ng tin. Çc ph©n hÖ còng cã chøc n¨ng vµ tÝnh chÊt quan träng cña nã vµ ®−îc liÖt kª trong b¶ng sau:

H×nh 2.27 : Anten ph¶n x¹

Anten loa h×nh ch÷ nhËt


Ph©n hÖ Chøc n¨ng chÝnh §Æc tr−ng bëi Ph©n hÖ ®iÒu khiÓn quü ®¹o vµ t− thÕ vÖ tinh

Duy tr× t− thÕ cö vÖ tinh (t− thÕ an ten, çnh pin mÆt trêi) vµ x¸c ®Þnh çc th«ng sè vÒ quü ®¹o

§é chÝnh x¸c vÞ trÝ quü ®¹o vµ vïng phñ sãng cña vÖ tinh

Ph©n hÖ ®éng c¬ ®Èy T¹o ra gia tèc cÇn thiÕt Çc lo¹i ®äng c¬ ph¶n lùc

vµ khèi l−îng nhiªn liÖu Ph©n hÖ ®o l−êng tõ xa, b¸m vµ lÖnh (TT&C)

Trao ®æi çc th«ng tin liªn quan ®Õn th«ng sè quü ®¹o vÖ tinh, thu nhËn çc lÖnh ®iÒu khiÓn TT&C tõ mÆt ®Êt.

Sè l−îng kªnh TT&C, tÝnh b¶o mËt th«ng tin

Ph©n hÖ ®iÒu khiÓn nhiÖt

Duy tr× nhiÖt ®é çc thiÕt bÞ trªn vÖ tinh trong giíi h¹n ho¹t ®éng cho phÐp

Kh¶ n¨ng ph©n t¸n nhiÖt

Khung vÖ tinh Hç trî l¾p ghÐp çc thiÕt bÞ Çc tÝnh cña chÊt vËt liÖu chÕ t¹o

Trong qu¸ tr×nh thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o vÖ tinh, ba tÝnh chÊt sau lu«n ph¶i ®−îc ®Ò cËp ®Õn:

- Tèi thiÓu ho¸ träng l−îng cña mçi ph©n hÖ - C«ng suÊt tiªu thô tèi thiÓu - §é tin cËy cao a. Ph©n hÖ ®iÒu khiÓn quü ®¹o vµ t− thÕ cña vÖ tinh: ChuyÓn ®éng cña vÖ tinh cã thÓ ®−îc chia lµm hai thµnh phÇn lµ chuyÓn

®éng xung quanh tr¸i ®Êt cã t©m ®Æt t¹i t©m qu¶ ®Êt (®Þa tÜnh) vµ chuyÓn ®éng néi t¹i cña vÖ tinh xung quanh nã.

• NhiÖm vô: Duy tr× çc bóp sãng cña anten vÖ tinh lu«n h−íng ®óng vÒ vïng cÇn phñ sãng trong suèt thêi gian sèng cña vÖ tinh.

§Ó thùc hiÖn nhiÖm vô trªn, ph©n hÖ nµy ph¶i cã kh¶ n¨ng bï çc m« men xo¾n nhiÔu lo¹n ¶nh h−ëng ®Õn tr¹ng th¸i cña vÖ tinh nh− lùc hÊp dÉn, ¸p suÊt bøc x¹ cña mÆt trêi, çc ®ång c¬ ®iÒu chØnh tr¹ng th¸i trªn vÖ tinh khëi ®éng kh«ng ®ång bé hoÆc kh«ng c©n b»ng.

Cã thÓ ®iÒu khiÓn b»ng hÖ thèng thô ®éng hoÆc tÝch cùc. Víi hÖ thèng ®iÒu khiÓn tÝch cu¹c cã liªn quan ®Õn qu¸ tr×nh sau:

- §o t− thÕ vÖ tinh so víi çc ®iÓm chuÈn bªn ngo¹i nh− mÆt trêi, tr¸i ®Êt, çc ng«i sao.

- X¸c ®Þnh t− thÕ vÖ tinh so víi gi¸ trÞ ®−îc ®Þnh nghÜa - −íc tÝnh çc lÖnh ®iÒu khiÓn ®éng c¬ hiÖu chØnh - Thùc hiÖn qu¸ tr×nh hiÖu chØnh b»ng çc ®éng c¬ g¾n trªn vÖ tinh - X¸c ®Þnh t− thÕ vÖ tinh sau khi cã t¸c ®éng cña ®éng c¬ ®Èy. Cã hai kü thuËt ®−îc sö dông ®Ó ®iÒu khiÓn tr¹ng th¸i lµ:

- æn ®Þnh theo kiÓu con quay: VÖ tinh ®−îc chÕ t¹o h×nh trô sao cho th©n vÖ tinh c©n b»ng xung quanh trôc ®øng cña h×nh trô. §èi víi vÖ tinh ®Þa tÜnh trôc ®−îc ®iÒu chØnh song song víi trôc B¾c-Nam cña qu¶ ®Êt, tèc ®é quay cña th©n lµ 40÷60 vßng/ phót


- æn ®Þnh theo kiÓu ba trôc: Th©n vÖ tinh cè ®Þnh so víi tr¸i ®Êt. T− thÕ vÖ tinh ®−îc biÓu diÔn theo c¸c trô lµ trôc lÖch h−íng (yaw), trôc quay (roll) vµ trôc ®é cao (pitch) cña hÖ to¹ ®é cã t©m ®Æt t¹i träng t©m cña qu¶ vÖ tinh.

b. Ph©n hÖ ®éng c¬:

NhiÖm vô: t¹o ra lùc ®Èy, m« men xo¾n dïng ®Ó ®iÒu khiÓn quü ®¹o còng nh− t− thÕ cña vÖ tinh.

- §éng c¬ ®Èy c«ng suÊt nhá cì vµi millinewton ®Õn vµi newton ®−îc dïng ®Ó ®iÒu khiÓn t− thÕ vµ quü ®¹o vÖ tinh.

- §éng c¬ ®Èy c«ng suÊt trung b×nh cí vµi tr¨m newton ®Õn vµi ngµn newton ®−îc dïng ®Ó thay ®æi quü ®¹o trong qu¸ tr×nh phãng vÖ tinh

H×nh : C¸c trôc æn ®Þnh cña vÖ tinh

quü ®¹o bay vÖ

trôc “quay” trong mÆt ph¼ng quü ®¹o

qu¶ ®Êt

B

N

trôc “®é cao”

æn ®Þnh mÆt ph¼ng quü ®¹o

tr

ô

®Þnh

vÞ


c. Ph©n hÖ cung cÊp n¨ng l−îng ®iÖn: NhiÖm vô: B¶o ®¶m cung cÊp nguån ®iÖn cho vÖ tinh ho¹t ®éng æn ®Þnh liªn tôc 24/24 giê trong suèt thêi gian lµm viÖc cña vÖ tinh. - Nguån cung cÊp chÝnh lµ hÖ thèng pin mÆt trêi - Nguån cung cÊp dù phßng lµ hÖ thèng ¨cquy ®Ó cung cÊp cho vÖ tinh

trong thêi gian vÖ tinh bÞ che khuÊt. VD: VÖ tinh Intelsat VI cã c«ng suÊt hÖ thèng 2 kW sau 10 n¨m ho¹t ®éng, diÖn tÝch 59 m2 vµ träng l−îng 250 kg d. Ph©n hÖ ®o l−êng tõ xa, b¸m vµ lÖnh (TT&C): NhiÖm vô: - Thu çc tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn tõ d−íi mÆt ®Êt ®Ó thay ®æi tr¹ng th¸i hoÆc

ph−¬ng thøc ho¹t ®éng cña cavsd thiÕt bÞ trªn vÖ tinh th«ng qua tuyÕn ®iÒu khiÓn tõ xa (TC).

- Ph¸t çc kÕt qu¶ ®o, th«ng tin liªn quan ®Õn ho¹t ®éng cña vÖ tinh, ho¹t ®éng cña çc thiÕt bÞ vµ çc kÕt qu¶ thùc hiÖn çc lÖnh ®iÒu khiÓn d−íi mÆt ®Êt th«ng qua tuyÕn ®o l−êng tõ xa (TM)

- Cho phÐp ®o kho¶ng çch gi÷a mÆt ®Êt vµ vÖ tinh, tèc ®é h−íng t©m ®Ó x¸c ®Þnh th«ng sè quü ®¹o.

- Cung cÊp çc tÝn hiÖu chuÈn cho çc tr¹m mÆt ®Êt phôc vô c«ng viÖc b¸m. e. Ph©n hÖ ®iÒu khiÓn nhiÖt: NhiÖm vô: duy tr× nhiÖt ®é cña vÖ tinh trong mét giíi h¹n cho phÐp

ë ®é cao cña quü ®¹o ®Þa tÜnh lµ ch©n kh«ng. NhiÖt ®é trung b×nh cña vÖ tinh do hÊp thô trùc tiÕp n¨ng l−îng mÆt trêi, sù tiªu t¸n ®iÖn n¨ng néi t¹i Q, vµ sù bøc x¹ nhiÖt vµo kh«ng gian. Çc yÕu tè nµy phô thuéc vµo tÝnh chÊt bÒ mÆt cña vÖ tinh, vµ h×nh

d¹ng cña nã. C«ng suÊt bøc x¹ mÆt trêi ®Çu vµo b»ng tÝch cña hÊp thô bÒ mÆt α víi diÖn tÝch ®−îc chiÕu s¸ng, vµ møc chiÕu x¹ cña mÆt trêi SC (gi¸ trÞ trung b×nh =


1370W/m2). C«ng suÊt bøc x¹ ®Çu ra cña vÖ tinh b»ng tÝch hÖ sè ph¸t x¹ ε, tæng diÖn

tÝch bÒ mÆt A, h»ng sè Stefan-Boltzmann σ (=5,6703.10-8 W/m2.K4), vµ luü thõa bËc 4 cña nhiÖt ®é tuyÖt ®èi. Sù c©n b»ng nhiÖt gi÷a c«ng suÊt hÊp thô vµ c«ng suÊt bøc x¹ chØ ra ë h×nh 2.11

Trong ®iÒu kiÖn b×nh th−êng, mËt ®é c«ng suÊt bøc x¹ cña mÆt trêi ®Çu vµo, sù tiªu t¸n ®iÖn Q ph¶i b»ng c«ng suÊt bøc x¹ ®Çu ra cña vÖ tinh NhiÖt ®é trung b×nh cña vÖ tinh T sÏ lµ:

σ.T4 = (αa/εA).SC + Q/εA (W/m2 ) (2.2)

NhiÖt ®é trung b×nh cña vÖ tinh phô thuéc vµo tû sè hÖ sè hÊp thô bÒ mÆt α trªn

kh¶ n¨ng ph¸t x¹ ε, tû sè diÖn tÝch chiÕu s¸ng a trªn tæng diÖn tÝch bÒ mÆt A, vµ sù tiªu t¸n bªn trong vÖ tinh. §Ó ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é trung b×nh cña vÖ tinh, çc ®Æc tÝnh nhiÖt (ph¸t x¹ vµ hÊp thô nhiÖt ®èi víi ¸nh s¸ng mÆt trêi) cña çc bÒ mÆt kh¸c nhau ph¶i ®Æc biÖt chó ý. Cã thÓ thay ®æi nhiÖt ®é cña çc bé phËn trong vÖ tinh b»ng çch thay ®æi sù kÝch thÝch nhiÖt (thermal coupling) vµ sö dông çc bé nhiÖt ®iÖn. Mét vµi nhiÖm vô vÒ nhiÖt quan träng h¬n trong mét vÖ tinh th«ng tin lµ b¶o qu¶n nguån pin trong giíi h¹n nhiÖt ®é Ýt thay ®æi, gi÷ nhiªn liÖu cña bé phËn ®Èy trong çc buång l¹nh, vµ to¶ nhiÖt hÇu hÕt nhiÖt ph¸t ra bëi çc bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt.

f. Khung vÖ tinh: CÊu tróc vÖ tinh ®−îc thiÕt kÕ nh»m b¶o ®¶m hç trî vÒ c¬ khÝ cho tÊt c¶ çc bé phËn cña vÖ tinh, b¶o ®¶m sù ®ång chØnh chÝnh x¸c ë n¬i cÇn thiÕt vµ hç trî cho ®iÒu khiÓn nhiÖt. CÊu tróc ®−îc quyÕt ®Þnh bëi mét sè ®iÒu kiÖn b¾t buéc. Çc giíi h¹n ph−¬ng tiÖn phãng, h×nh d¹ng, kÝch th−íc cña cÊu tróc còng nh− khèi l−îng tæng. HÖ thèng ®iÒu khiÓn t− thÕ th−êng xuyªn giíi h¹n sù s¾p xÕp khèi l−îng. NhiÖt ®é bÞ ¶nh h−ëng bëi tÝnh chÊt bÒ mÆt vµ ®é dÉn nhiÖt. Sù ®ång chØnh anten, bé c¶m biÕn, vµ bé phËn

σT4 = α/ε.(a/A).SC + Q/εA H×nh 2.11: Sù c©n b»ng nhiÖt cña vÖ tinh

εAσT4

®Çu ra®Çu vµo

αaSc

bøc x¹ nhiÖt bøc x¹

mÆt trêi

Q tiªu t¸n bªn trong

http://www.ebook.edu.vn Trang: 45®Èy yªu cÇu ®é cøng trong cÊu tróc hoÆc çc bé phËn cña nã. Cuèi cïng ®iÒu quan träng lµ dÔ dµng x©m nhËp trong khi tËp hîp, tæ hîp, vµ kiÓm tra.

CÊu tróc cÇn ph¶i chÞu ®ùng çc t¶i trong khi ®o thö m«i tr−êng, ®iÒu khiÓn mÆt ®Êt, phãng lªn quü ®¹o thÊp, sù ®èt ch¸y viÔn ®iÓm vµ cËn ®iÓm, vµ bÊt kú sù triÓn khai anten hoÆc çc d·y tÊm pin mÆt trêi. Trong khi ho¹t ®éng trªn quü ®¹o çc t¶i lµ nhá nhÊt, nh−ng yªu cÇu ®é chÝnh x¸c ph¶i cao h¬n. B¶ng 2.1 chØ ra tãm t¾t khèi l−îng cña mét vÖ tinh th«ng tin.

Khèi l−îng tæng cña çc vÖ tinh cã thÓ kh¸c nhau, nh−ng tû lÖ cña çc ph©n hÖ th× t−¬ng tù. Ngoµi ph©n hÖ th«ng tin, çc bé phËn quan träng kh¸c trong khèi l−îng tæng bao gåm nhiªn liÖu, cÊu tróc, vµ nguån ®iÖn. NhiÒu vÖ tinh th«ng tin cã çc bé phËn ®Èy vµ nhiªn liÖu ®Ó ®−a vÖ tinh lªn quü ®¹o t¹i viÔn ®iÓm (®éng c¬ kÝch ho¹t). §iÒu nµy chiÕm mét nöa khèi l−îng tæng cña vÖ tinh trªn quü ®¹o chuyÓn giao, tr−íc khi sö dông ®éng c¬ kÝch ho¹t viÔn ®iÓm.

B¶ng 2.1: tãm t¾t khèi l−îng cña mét vÖ tinh

Tªn ph©n hÖ Khèi l−îng (kg)

Th«ng tin

§iÒu khiÓn vµ quyÕt ®Þnh tr¹ng th¸i

Nguån ®iÖn

§Èy qua l¹i

§o l−êng tõ xa, lÖnh, ®o cù ly

CÊu tróc/nhiÖt

Toµn bé ®iÖn vµ c¬ khÝ

Çc bé phËn kh«ng ch¸y cña ®éng c¬ kÝch ho¹t Tæng khèi l−îng con tµu khi ®· sö dông hÕt (EOL)

Nhiªn liÖu/¸p suÊt

Tæng phi thuyÒn kh«ng gian (BOL)

Bé phèi hîp

Çc bé phËn cña ®éng c¬ kÝch ho¹t

Khèi l−îng gi÷ tr÷

Tæng khèi l−îng trªn quü ®¹o chuyÓn giao

233

73

141

39

26

184

69

61

826

187

1013

21

871

24

1929

http://www.ebook.edu.vn Trang: 46 Çc tõ viÕt t¾t: EOL (end of life): hÕt tuæi thä; BOL (beginning of life): b¾t ®Çu tÝnh tuæi thä

NhiÒu lùc t¸c ®éng lªn vÖ tinh trong khi phãng. Khëi ®Çu t¹p ©m ån rÊt lín. Kh«ng khÝ do ®éng c¬ tªn löa bÞ ®èt ch¸y sÏ ph¸t ra t¹p ©m ån rÊt lín. Khèi l−îng tªn löa phãng gi¶m, gia tèc t¨ng lªn vµi lÇn so víi lùc hÊp dÉn. NÕu vÖ tinh 1000 kg khi ®ã nÆng lªn nhiÒu ngh×n kg. Sù rung ®éng cña nhiÒu tÇn sè ®−îc ph¸t ra th«ng qua gi¸ ®ì phi thuyÒn kh«ng gian tõ çc ®éng c¬ tªn löa. Çc thiÕt bÞ ph¸t ho¶ dïng ®Ó t¸ch çc tÇng vµ b¾t ®Çu çc triÓn khai, göi çc va ch¹m nhá qua cÊu tróc.

H×nh 2.10: CÊu tróc cña vÖ tinh th«ng tin

CÊu tróc mét vÖ tinh ®−îc chØ ra ë h×nh 2.10. Vá ngoµi ®ì thiÕt bÞ th«ng tin, b×nh chøa nhiªn liÖu, nguån pin dù phßng v.v...

Yªu cÇu ph¶i cã cÊu tróc ch¾c ch¾n cÇn thiÕt gi÷a çc t¶i vµ sù tiÕp xóc tªn löa phãng. CÊu tróc vá c¬ b¶n chØ ra trªn h×nh lµ h×nh vu«ng víi cÊu tróc anten t¸ch rêi ®Ó gi÷ çc bé tiÕp sãng RF vµ mÆt ph¶n x¹ (g−¬ng). Bé tiÕp sãng ®−îc cè ®Þnh t¹i vÞ trÝ cña nã, nh−ng çc mÆt ph¶n x¹ më ra sau khi phãng. Çc dµn pin mÆt trêi gåm çc tÊm ®−îc gËp l¹i khi phãng, vµ më ra sau khi phãng


Ch−¬ng 5: Tr¹m mÆt ®Êt vμ cÊu h×nh m¹ng VSAT. (8 tiÕt)

5.1. NhiÖm vô, chøc n¨ng tr¹m mÆt ®Êt. Tr¹m mÆt ®Êt (SES: Satellite Earth Station) lµ ®Ó tiÕp nhËn çc luång tÝn hiÖu d−íi d¹ng sè hay t−¬ng tù tõ m¹ng mÆt ®Êt hoÆc trùc tiÕp tõ çc thiÕt bÞ ®Çu cuèi cña ng−êi sö dông, xö lý nã vµ ph¸t lªn vÖ tinh ë tÇn sè vµ møc c«ng suÊt thÝch hîp cho sù ho¹t ®éng cña vÖ tinh. §èi víi tr¹m mÆt ®Êt thu, thu çc sãng mang trªn ®−êng xuèng cña vÖ tinh ë nh÷ng tÇn sè chän tr−íc, xö lý tÝn hiÖu nµy trong tr¹m ®Ó chuyÓn thµnh çc tÝn hiÖu b¨ng gèc sau ®ã cung cÊp cho m¹ng mÆt ®Êt hoÆc trùc tiÕp tíi çc thiÕt bÞ ®Çu cuèi cña ng−êi sö dông. Mét tr¹m mÆt ®Êt cã thÓ cã kh¶ n¨ng thu vµ ph¸t l−u l−îng mét çch ®ång thêi hoÆc tr¹m mÆt ®Êt chØ ph¸t hay thu. 5.2. CÊu h×nh tr¹m mÆt ®Êt. Mét tr¹m mÆt ®Êt cã thÓ truy nhËp bé ph¸t ®¸p vÖ tinh theo nhiÒu ph−¬ng ph¸p kh¸c nhau (FDMA, TDMA, CDMA...) cho nªn cÊu h×nh cho tõng lo¹i ®a truy nhËp còng kh¸c nhau.

Mét tr¹m mÆt ®Êt lín bao gåm bèn khu vùc chÝnh: ph©n hÖ th«ng tin, ph©n hÖ truyÒn dÉn trªn mÆt ®Êt, ph©n hÖ nguån cung cÊp vµ phßng ®iÒu khiÓn,

TÝn hiÖu tõ m¹ng mÆt ®Êt ®−a tíi qua bé ®Êu nèi ®Õn bé ghÐp kªnh sè (TDM) hay ghÐp kªnh t−¬ng tù (FDM), ®Õn bé ®a truy nhËp ®Ó ph©n ra çc luång kh¸c nhau ®Ó ®−a ®Õn çc bé ®iÒu chÕ sè (th−êng lµ PSK) hay lµ ®iÒu chÕ t−¬ng tù (FM). Th−êng lµ ®iÒu chÕ

ë tÇn sè trung gian gäi lµ trung tÇn (70 ± 18) MHz hay (140 ± 36) MHz. Sau bé ®iÒu chÕ sÏ lµ trung tÇn ®· ®−îc ®iÒu chÕ bëi b¨ng tÇn c¬ së, tÇn sè trung tÇn ®−îc ®−a ®Õn

bé biÕn ®æi tÇn sè ®−êng lªn (U/C), ®Ó n©ng tÇn lªn tÇn sè bøc x¹ (RF). §iÓn h×nh b¨ng C n©ng lªn 6 GHz. TÝn hiÖu cao tÇn ®· ®iÒu chÕ sau çc bé n©ng tÇn ®−îc ®−a ®Õn bé kÕp hîp thµnh mét b¨ng tÇn chung víi nhiÒu sãng mang vµ ®é réng b¨ng lín sau ®ã ®−a ®Õn bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt ®Ó cã c«ng suÊt ra lín, gäi lµ bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt cao (HPA). Tr−êng hîp ®Ó tËn dông ®−îc hÖ sè khuÕch ®¹i cña bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt cao mµ kh«ng g©y nhiÔu do ®iÒu chÕ th× mçi bé khuÕch ®¹i chØ khuÕch

HÖ thèng ph©n phèi

Bé LNA

BiÕn ®æi xuèng

K.§¹i IF

§iÒu chÕ

Gi¶i §.ChÕ

ThiÕt bÞ ®a truy nhËp

Tíi bé ghÐp kªnh

bé HPA

BiÕn ®æi lªn

K.§¹i IF

ThiÕt bÞ ®a truy nhËp, ®iÒu chÕ vµ gi¶i §.chÕ

M¸y thu t¹p ©m thÊp

M¸y ph¸t c«ng suÊt lín

ThiÕt bÞ b¸m

ThiÕt bÞ an ten vµ b¸m

http://www.ebook.edu.vn Trang: 48®¹i mét sãng mang, lóc ®ã tõ mçi bé n©ng tÇn sÏ ®−a ®Õn bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt cao t−¬ng øng, sau ®ã mçi sãng mang ®· ®−îc khuÕch ®¹i lªn c«ng suÊt theo yªu cÇu sÏ ®−îc ®−a ®Õn bé kÕt hîp qua bé läc ph©n h−íng ®Ó ®−a ra anten ph¸t lªn vÖ tinh, nh−

chØ ra trªn h×nh 3.3

Khi thu c¶ b¨ng tÇn thu sÏ ®−îc anten c¶m øng víi møc c«ng suÊt rÊt thÊp do cù ly th«ng tin lín, bëi vËy tÝn hiÖu thu ®−îc tõ anten sau khi qua ®o¹n èng dÉn sãng ®Õn bé läc ph©n h−íng (D) qua bé khuÕch ®¹i t¹p ©m thÊp (LNA) ®Ó n©ng møc tÝn hiÖu thu

®−îc lªn kho¶ng 40 dB ÷ 60 dB, vµ ph¶i cã møc t¹p ©m nhá ®Ó t¹p ©m tæng t¨ng lªn kh«ng ®¸ng kÓ. Bëi vËy LNA ®Æt cµng gÇn anten cµng tèt ®Ó gi¶m nhá nhÊt t¹p ©m ®−a vµo hÖ thèng. LNA sÏ khuÕch ®¹i toµn bé b¨ng tÇn thu, sau ®ã ®−a tíi bé chia ®Ó ph©n ra çc b¨ng tÇn con råi ®−a tíi bé biÕn ®æi h¹ tÇn (D/C) xuèng trung tÇn (IF) 70 MHz hoÆc 140 MHz, sau ®ã ®−a tíi çc bé gi¶i ®iÒu chÕ (DEMOD) ®Ó lÊy ra tÝn hiÖu b¨ng tÇn c¬ së, ®Õn thiÕt bÞ xö lý tÝn hiÖu, qua thiÕt bÞ ph©n kªnh ®Õn thiÕt bÞ ®Êu nèi ra m¹ng mÆt ®Êt ®Ó ®i tíi ng−êi sö dông.

Nguyªn lý ho¹t ®éng cña çc tr¹m mÆt ®Êt trong hÖ thèng th«ng tin vÖ tinh lµ nh− nhau, nh−ng çc chØ tiªu kü thuËt, b¨ng tÇn c«ng t¸c, hÖ sè phÈm chÊt G/T vµ çc øng dông chñ yÕu th× cã çc yªu cÇu kh¸c nhau. Dùa vµo ®ã Intelsat ®· ph©n lo¹i çc tr¹m mÆt ®Êt tõ A ®Õn Z.

5.3. Anten tr¹m mÆt ®Êt. a. NhiÖm vô anten tr¹m mÆt ®Êt

Trong th«ng tin vÖ tinh, anten tr¹m mÆt ®Êt ®ãng vai trß quan träng. NhiÖm vô chung cña anten lµ biÕn n¨ng l−îng cao tÇn cña m¸y ph¸t thµnh sãng ®iÖn tõ bøc x¹ vÒ phÝa anten thu cña vÖ tinh ë phÇn ph¸t vµ thu sãng ®iÖn tõ trªn ®−êng xuèng ®−a vµo ®Çu vµo m¸y thu.

b. Çc yªu cÇu ®èi víi anten tr¹m mÆt ®Êt Çc yªu cÇu ®èi víi anten tr¹m mÆt ®Êt theo khuyÕn nghÞ 390 cña CCIR (CCIR rep - 390) lµ:

HPA

bé kÕt hîp

U/C

U/C

U/C

MOD

MOD

MOD

bé kÕt hîp

U/C

U/C

U/C

MOD

MOD

MOD

HPA

HPA

HPA

HPA khuyÕch ®¹i nhiÒu sãng mang

HPA khuyÕch ®¹i mét sãng mang

H×nh 3.3: HPA khuyÕch ®¹i mét vµ nhiÒu sãng mang


- HÖ sè t¨ng Ých vµ hiÖu suÊt cao - TÝnh h−íng cao, bóp phô nhá ®Ó kh«ng g©y can nhiÔu lªn çc hÖ thèng vi ba

kh¸c - §Æc tÝnh ph©n cùc tèt ®Ó sö dông çc d¹ng ph©n cùc kh¸c nhau khi sö dông

l¹i tÇn sè - T¹p ©m thÊp, ph¶i gi¶m t¹p ©m xuèng møc thÊp nhÊt cã thÓ ®−îc. Møc t¹p

©m cña anten phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè nh− gãc tµ, vÞ trÝ ®Æt, h−íng vµ cÊu t¹o anten

§Ó ®¹t ®−îc çc yªu cÇu trªn, tr¹m mÆt dÊt th−êng sö dông çc lo¹i anten mÆt ph¶n x¹ cßn gäi lµ anten g−¬ng.

• Anten g−¬ng parabol: nguyªn lý cÊu t¹o gåm mét mÆt ph¶n x¹

cong theo ®−êng cong parabol, lµm b»ng çc vËt liÖu cã hÖ sè ph¶n x¹ cao (Rpx≈1), th−êng b»ng nh«m hay hîp kim cña nh«m, mÆt ph¶n x¹ ph¶i nh½n ®Ó sãng ph¶n x¹ kh«ng bÞ t¸n x¹. T¹i tiªu ®iÓm cña g−¬ng parabol ®Æt mét nguån bøc x¹ s¬ cÊp (th−êng lµ mét anten loa: feed horn ) gäi lµ bé chiÕu x¹, sao cho t©m pha cña bé chiÕu x¹ trïng víi tiªu ®iÓm cña g−¬ng, nh− chØ ra trªn h×nh 3.4

Kho¶ng çch tõ tiªu ®iÓm F ®Õn ®Ønh g−¬ng O gäi lµ tiªu cù f, trôc ®i qua ®Ønh g−¬ng vµ tiªu ®iÓm gäi lµ trôc quang (trôc ox), nÕu g−¬ng parabol trßn xoay th× ®−êng kÝnh miÖng g−¬ng L ®−îc gäi lµ khÈu ®é (aperture).

Theo tÝnh chÊt cña g−¬ng parabol, çc tia sãng xuÊt ph¸t tõ tiªu ®iÓm cña g−¬ng råi ph¶n x¹ tõ mÆt g−¬ng sÏ trë thµnh çc tia sãng song song nhau vµ cã tæng ®−êng ®i tõ tiªu ®iÓm ®Õn mÆt ph¶n x¹ tíi miÖng g−¬ng lµ b»ng nhau vµ b»ng mét h»ng sè f + h ( ë ®©y h lµ ®é s©u cña g−¬ng). Nh− vËy nÕu nguån s¬ cÊp ®Æt t¹i tiªu ®iÓm g−¬ng bøc x¹ sãng cÇu th× sau khi ph¶n x¹ tõ mÆt g−¬ng sÏ trë thµnh sãng ph¼ng. Bëi vËy anten g−¬ng parabol cã bøc x¹ ®¬n h−íng, víi tÝnh h−íng hÑp hÖ sè t¨ng Ých cao.

y

L F xO θr

f

H×nh 3.4: Anten g−¬ng parabol

http://www.ebook.edu.vn Trang: 50 Anten g−¬ng parabol cã cÊu t¹o ®¬n gi¶n nhÊt vµ gi¸ thµnh thÊp nhÊt trong çc anten dïng ë çc tr¹m mÆt ®Êt trong th«ng tin vÖ tinh. Nã cã nh−îc ®iÓm bé chÕu x¹ ®Æt xa ®Ønh g−¬ng nªn hÖ thèng ®ì bé chiÕu x¹ cã kÕt cÊu phøc t¹p, cång kÒnh, cïng víi bé chiÕu x¹ sÏ ch¾n ®i mét phÇn sãng ph¶n x¹ tõ g−¬ng, g©y ra hiÖu øng che tèi lµm mÐo ®å thÞ tÝnh h−íng, t¨ng bóp phô vµ lµm gi¶m hiÖu suÊt cña anten. Fide tiÕp sãng cho bé chiÕu x¹ dµi g©y nªn tæn hao vµ t¹p ©m lín. Do ®ã anten g−¬ng parabol kh«ng ®−îc sö dông ë çc tr¹m mÆt ®Êt th«ng th−êng, mµ chØ ®−îc sö dông chñ yÕu ë çc tr¹m thu vµ çc tr¹m nhá, dung l−îng thÊp.

• Anten hai g−¬ng (anten Cassegrain)

Nguyªn lý cÊu t¹o gåm hai g−¬ng, mét g−¬ng chÝnh víi ®−êng kÝnh lín lµ g−¬ng parabol, mét g−¬ng phô nhá lµ g−¬ng hypebol, ®−îc ®Æt sao cho tiªu ®iÓm cña hai g−¬ng trïng nhau t¹i F1, nh− chØ ra trªn h×nh 3.5

Bé chiÕu x¹ ®−îc ®Æt sao cho t©m pha trïng víi tiªu ®iÓm cña g−¬ng phô ¶o hypebol F2. Do tÝnh chÊt cña g−¬ng hypebol lµ hiÖu ®−êng ®i cña tia sãng tõ tiªu ®iÓm cña g−¬ng ¶o ®Õn mÆt ph¶n x¹ víi ®−êng ®i tõ tiªu ®iÓm cña g−¬ng thËt ®Õn mÆt ph¶n x¹ lµ mét h»ng sè vµ tÝnh chÊt cña g−¬ng parabol nh− ®· nãi trªn, nªn çc tia sãng xuÊt ph¸t tõ bé chiÕu x¹ (cã nghÜa lµ tõ tiªu diÓm cña g−¬ng phô ¶o hypebol, ph¶n x¹ lµn thø nhÊt t¹i g−¬ng phô Hypebol, råi ph¶n x¹ lÇn thø hai t¹i g−¬ng chÝnh parabol sÏ trë thµnh çc tia sãng song song víi nhau vµ cã ®o¹n ®−êng ®i ®Õn mÆt ph¼ng song song víi miÖng g−¬ng lµ h»ng sè. Do ®ã nguån s¬ cÊp bøc x¹ sãng cÇu sau khi ph¶n x¹ tõ hai g−¬ng sÏ trë thµnh sãng ph¼ng. Nh− vËy, anten Cassegrain cung cã t¸c dông nh− anten mét g−¬ng parabol, nh−ng nã cã −u ®iÓm kÝch th−íc theo h−íng trôc quang ng¾n h¬n so víi anten g−¬ng parabol (ng¾n h¬n mét ®o¹n b»ng tiªu cù cña g−¬ng hypebol), bé chiÕu x¹ ®Æt gÇn ®Ønh g−¬ng parabol h¬n nªn gi¸ ®ì nã ®¬n gi¶n h¬n vµ

g−¬ng phô H

g−¬ng chÝnh

F2

oF1

z

H×nh 3.5: Anten hai g−¬ng Cassegrain

http://www.ebook.edu.vn Trang: 51fide tiÕp sãng sÏ ng¾n h¬n do ®ã tæn hao vµ t¹p ©m sÏ nhá h¬n. Bëi vËy anten Cassegrain ®−îc sö dông phæ biÕn cho çc tr¹m mÆt ®Êt th«ng th−êng vµ víi çc anten cã kÝch th−íc trung b×nh vµ lín

• Anten lÖch (offset antenna)

Çc anten mét g−¬ng parabol vµ anten hai g−¬ng Cassegrain cã mét nh−îc ®iÓm chung lµ bé chiÕu x¹ hay g−¬ng phô ®Æt th¼ng hµng víi ®Ønh g−¬ng lµm ch¾n mét bé phËn çc tia sãng ph¶n x¹ tõ g−¬ng chÝnh parabol g©y ra mét “miÒn tèi” phÝa sau g−¬ng lµm gi¶m hÖ sè t¨ng Ých, hiÖu suÊt vµ t¨ng bóp phô. §Ó kh¾c phôc nh−îc ®iÓm nµy ng−êi ta sö dông anten lÖch nghÜa lµ bé chiÕu x¹ ®−îc ®Æt lÖch ra ngoµi h−íng cña çc tia ph¶n x¹ tõ g−¬ng parabol, nh− chØ ra trªn h×nh 3.6

Çc anten lÖch ®−îc sö dông trong tr−êng hîp yªu cÇu chÊt l−îng cao nh− khi cÇn ph¶i gi¶m can nhiÔu tõ çc m¹ng vi ba trªn mÆt ®Êt, hoÆc tõ çc vÖ tinh kh¸c n»m gÇn nhau trªn quü ®¹o c. §Æc tÝnh ph©n cùc

Nh− ®· nghiªn cøu ë m«n häc Lý thuyÕt tr−êng ®iÖn tõ, sãng bøc x¹ ra tõ anten gåm hai thµnh phÇn ®iÖn tr−êng E hµ tõ tr−êng H, vu«ng gãc nhau vµ vu«ng gãc víi ph−¬ng truyÒn lan. Theo quy −íc, khi xÐt ph©n cùc ng−êi ta xÐt sù biÕn thiªn cña vÐc t¬ c−êng ®é ®iÖn tr−êng E. Ph©n cùc ®−îc ®Æc tr−ng bëi çc th«ng sè sau: - Ph−¬ng quay cña vÐc t¬ E: nÕu nh×n tõ h−íng sãng truyÒn lan ®i th¼ng vµo ng−êi

quan s¸t th× vÐc t¬ E cã thÓ quay theo chiÒu kim ®ång hå (tõ tr¸i sang ph¶i) gäi lµ quay ph¶i, hay quay ng−îc chiÒu kim ®ång hå (tõ ph¶i sang tr¸i) gäi lµ quay tr¸i.

- Tû sè trôc (AR: Axial Ratio): lµ tû sè ®é dµi gi÷a trôc chÝnh vµ trôc phô cña h×nh ªlÝp do ®Çu mòi vÐc t¬ E trong qu¸ tr×nh biÕn ®æi t¹o nªn:

AR = Emax/Emin. + NÕu Emax = Emin th× AR=1 lµ sãng ph©n cùc trßn + NÕu Emin = 0 th× AR=∞ lµ sãng ph©n cùc th¼ng + NÕu Emax ≠ Emin th× AR cã gi¸ trÞ bÊt kú lµ sãng ph©n cùc ªlÝp

H×nh 3.6 : Çc anten lÖch (offset antenna)

anten parabol lÖch anten Cassegrain lÖch

http://www.ebook.edu.vn Trang: 52 5.4. B¸m vÖ tinh a. T¹i sao ph¶i cã hÖ thèng ®iÒu khiÓn b¸m

VÖ tinh ®Þa tÜnh vÒ nguyªn lý lµ ®øng yªn khi quan s¸t tõ mét ®iÓm cè ®Þnh trªn mÆt ®Êt, nh−ng trong thùc tÕ nã lu«n lu«n chuyÓn ®éng theo mäi h−íng do t¸c ®éng cña nhiÒu nguyªn nh©n kh¸c nhau nh− lùc hÊp dÉn cña mÆt trêi, mÆt tr¨ng vµ çc hµnh tinh kh¸c, t¸c ®éng cña lùc bøc x¹ ¸nh s¸ng mÆt trêi vµ tr−êng hÊp dÉn cña qu¶ ®Êt, lµm cho vÖ tinh “tr−ît” theo çc h−íng Nam-B¾c vµ §«ng-T©y so víi vÞ trÝ ®Þnh tr−íc,

giíi h¹n cho phÐp lµ ±0,10. Hµng n¨m mÆt ph¼ng quü ®¹o vÖ tinh nghiªng ®i mét gãc kho¶ng 0,9o theo h−íng B¾c-Nam so víi mÆt ph¼ng xÝch ®¹o ViÖc duy tr× vÖ tinh ë vÞ trÝ ban ®Çu, víi chu kú hiÖu chØnh ®−îc thùc hiÖn bëi lÖnh ph¸t ®i tõ tr¹m ®o l−êng tõ xa, b¸m, ®iÒu khiÓn vµ gi¸m s¸t (TTC&M: telemetry, tracking, control and monitoring) ®Æt trªn mÆt ®Êt.

Vïng cho phÐp vÖ tinh dao ®éng trong ®ã mµ kh«ng cÇn ®iÒu chØnh vÞ trÝ vÖ tinh gäi lµ cöa sæ gi÷ tr¹m (station keeping window)

KÝch th−íc cöa sæ cho phÐp vÖ tinh chuyÓn ®éng tù do ë trong ®ã cã ®é dµi cña cung ë çc h−íng §«ng- T©y vµ B¾c-Nam ch¾n gãc ë t©m quü ®¹o lµ 0,1o, theo ®é cao thÊp lµ 0,001o, t−¬ng øng víi ®é dµi çc c¹nh cöa sæ lµ 75 km vµ 85 km theo ®é cao.

H×nh 3.18: Sù nghiªng cña mÆt ph¼ng quü ®¹o ®Þa tÜnh

Quü ®¹o ®Þa tÜnh ®óng

Quü ®¹o bÞ nghiªng

B¾c

Na

x

y

τ

Emi

E

anten

h−íng truyÒn lan ã

E

y

x

P

TØ sè trôc (AR ) = Emax/Emin

H×nh 4.6: TÝnh chÊt ph©n cùc cña sãng ®iÖn tõ


Do sù chuyÓn ®éng cña vÖ tinh nªn víi çc anten tr¹m mÆt ®Êt cã bóp sãng hÑp th× khi vÖ tinh chuyÓn ®éng lÖch khái h−íng thu cùc ®¹i møc thu sÏ bÞ gi¶m xuèng ®¸ng kÓ. §Ó b¶o ®¶m møc thu tèt anten tr¹m mÆt ®Êt ph¶i cã hÖ thèng ®iÒu khiÓn b¸m theo vÖ tinh (hÖ thèng tracking) b. Çc hÖ thèng tù ®éng ®iÒu khiÓn anten b¸m vÖ tinh:

- B¸m xung ®¬n (monopulse tracking) - B¸m tõng nÊc (steptrac tracking) - B¸m theo ch−¬ng tr×nh/bé nhí (program/memory tracking) - B¸m b»ng tay (Manual Tracking)

• B¸m b»ng xung ®¬n §©y lµ thuËt ng÷ th−êng dïng trong kü thuËt rada ®Ó chØ lçi gãc do h−íng thu

lÖch sÏ nhËn ®−îc mét xung ®¬n. Khi h−íng thu tÝn hiÖu tõ vÖ tinh ®Õn ®óng h−íng thu cùc ®¹i cña anten (h−íng th¼ng gãc víi bé chiÕu x¹), th× trong èng dÉn sãng cña bé tiÕp sãng sÏ xuÊt hiÖn lo¹i sãng TE10, khi h−íng thu bÞ lÖch th× trong èng dÉn sãng sÏ xuÊt hiÖn lo¹i sãng bËc cao h¬n lµ TE20 (nh− chØ ra trªn h×nh 3.20) . Pha cña lo¹i sãng TE20 sÏ thay ®æi phô thuéc vµo h−íng cña gãc lÖch tõ ®ã m¸y thu ®iÒu khiÓn b¸m sÏ ra lÖnh phï hîp ®Ó quay anten

H×nh 3.20: Çc lo¹i sãng thu ®−îc ë çc h−íng kh¸c nhau

Çc lo¹i sãng bËc cao mµ hÖ thèng b¸m thu ®−îc sÏ t¹o ra tÝn hiÖu lçi ®−a tíi m¸y thu cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®Ó xö lý. Cuèi cïng ®iÖn ¸p lçi sÏ ®−îc ®−a tíi hÖ thèng “trî ®éng” (serve system) ®Ó ®iÒu khiÓn anten còng nh− huû bá ®iÖn ¸p lçi

0,1o0,1o

N

85 km

75 km

75 km

B

H×nh 3.19: Cöa sæ cho phÐp vÖ tinh chuyÓn ®éng tù do

mÆt ph¼ng xÝch ®¹o


• HÖ thèng ®iÒu khiÓn b¸m theo ch−¬ng tr×nh

Khi çc vÖ tinh quü ®¹o nghiªng xuÊt hiÖn th× hÖ thèng ®iÒu khiÓn b¸m theo ch−¬ng tr×nh ®−îc ®−a ra

Anten ®−îc ®iÒu khiÓn bëi m¸y tÝnh dùa trªn sè liÖu dù ®o¸n çc vÞ trÝ vÖ tinh do Intelsat cung cÊp cho mçi vÖ tinh vµ çc tr¹m mÆt ®Êt cã liªn quan, theo mét chu kú nhÊt ®Þnh th−êng lµ hai tuÇn mét lÇn. Sè liÖu dù ®o¸n vÞ trÝ vÖ tinh ®−îc cµi ®Æt vµo phÇn mÒn cña m¸y tÝnh ®iÒu khiÓn, tõ ®ã biÕn ®æi thµnh çc lÖnh ®Ó ®iÒu khiÓn anten b¸m theo vÖ tinh ë tõng thêi gian nhÊt ®Þnh

• HÖ thèng b¸m tõng nÊc

HÖ thèng tù ®éng b¸m theo xung ®¬n cã nh−îc ®iÓm lµ m« t¬ ®iÒu khiÓn anten lµm viÖc liªn tôc nªn chãng háng

Nguyªn lý chung cña hÖ thèng b¸m tõng nÊc sau khi nhËn ®−îc tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn b¸m vÖ tinh (hay tÝn hiÖu h−íng dÉn) ph¸t ®i tõ vÖ tinh ë møc kh«ng ®æi trong bóp sãng “toµn cÇu”. Møc tÝn hiÖu thu ®−îc so s¸nh víi møc mÉu ®−îc quy ®Þnh, nÕu nhá h¬n mét gi¸ trÞ quy ®Þnh nµo ®ã th× anten sÏ ®−îc lÖnh quay mét gãc ban ®Çu. B»ng çch so s¸nh møc tÝn hiÖu thu tr−íc vµ sau khi di chuyÓn, h−íng di chuyÓn tiÕp theo ®−îc quyÕt ®Þnh. Cã nghÜa lµ nÕu møc tÝn hiÖu cã chiÒu h−íng t¨ng lªn th× anten tiÕp tôc di chuyÓn theo h−íng cò, nÕu møc tÝn hiÖu cã chiÒu h−íng gi¶m th× h−íng di chuyÓn cña anten sÏ quay trë l¹i. Çc xö lý nµy liªn tôc vµ thay ®æi lu©n phiªn gi÷a hai trôc vu«ng gãc víi anten.

¦u ®iÓm cña anten b¸m tõng nÊc lµ bé phËn m« t¬ quay anten kh«ng lµm viÖc liªn tôc nªn Ýt bÞ háng, nh−îc ®iÓm lµ Ýt khi anten h−íng ®óng cùc ®¹i vµo vÖ tinh do hÖ thèng chØ lµm viÖc khi møc thu gi¶m ®Õn mét gi¸ trÞ quy ®Þnh

• B¸m b»ng tay (Manual Tracking) ChØ nh÷ng anten cã ®−êng kÝnh lín lµ cÇn thiÕt ph¶i cã hÖ thèng b¸m tù ®éng. Khi ®−êng kÝnh anten gi¶m yªu cÇu nµy kh«ng cÇn thiÕt l¾m. Trong thùc tÕ ®èi víi çc anten cã kÝch th−íc b»ng hoÆc nhá h¬n 8m th× b¸m tù ®éng lµ kh«ng cÇn thiÐt mµ chØ cÇn ®iÒu chØnh b»ng tay hµng tuÇn hoÆc hµng th¸ng bëi v× ®é réng bóp sãng an ten lín. §oÒi chØnh nµy cã thÓ thùc hiÖn b»ng çch lµm cho çc chuyÓn m¹ch phï hîp víi m« t¬ gãc ph−¬ng vÞ vµ gãc ngÈng, hoÆc dïng biÖn ph¸p c¬ khÝ ®Ó quay trùc tiÕp anten. §iÒu khiÓn b¸m b»ng tay còng th−êng ®−îc sö dông nh− lµ mét biÖn ph¸p dù phßng cho çc lo¹i ®iÒu khiÓn trªn.

5.5. CÊu h×nh tr¹m VSAT. a. S¬ l−îc:

Nhê sù ph¸t triÓn cña thµnh tùu khoa häc c«ng nghÖ, ®· chÕ t¹o ra ®−îc çc bé khuÕch ®¹i cã c«ng suÊt lín, çc bé khuÕch ®¹i cã t¹p ©m nhá, cïng víi sù ra ®êi cña çc tr¹m vÖ tinh cã c«ng suÊt khuÕch ®¹i cao. Nªn ®· ®−a tíi sù ph¸t triÓn


cña çc tr¹m vÖ tinh cã khÈu ®é an ten nhá VSAT (VSAT: Very Small Aperture Terminal). HÖ thèng th«ng tin VSAT ®îc sö dông ®Çu tiªn (1980) t¹i Mü.

HÖ thèng VSAT cho phÐp çc tr¹m mÆt ®Êt cã kÝch th−íc rÊt nhá, gi¸ thµnh thÊp, ®−êng kÝnh anten cã thÓ nhá tõ 0,9m ®Õn 1,8m vµ c«ng suÊt ph¸t cña tr¹m cí vµi o¸t.

HÖ thèng TTVT VSAT ®−îc sö dông trong qu©n sù, viÔn th«ng n«ng th«n, héi nghÞ truyÒn h×nh, ng©n hµng....

Mét m¹ng VSAT bao gåm mét vÖ tinh hay mét phÇn vÖ tinh, mét tr¹m chÝnh cã anten kho¶ng 4,5m ®Õn 10m vµ gåm mét sè l−îng lín tõ vµi chôc ®Õn vµi tr¨m ngµn tr¹m ®Çu cuèi VSAT víi çc anten nhá.

Quü ®¹o cña vÖ tinh VSAT lµ quü ®¹o ®Þa tÜnh vµ ph¶i cã vïng phñ sãng réng.

H×nh : Çc thµnh phÇn chÝnh cña tr¹m VSAT

b. ¦u ®iÓm vµ nh−îc ®iÓm cña hÖ thèng th«ng tin VSAT: ♣ ¦u ®iÓm:

- Vïng phñ sãng réng - TruyÒn sè liÖu víi dung l−îng lín. - L¾p ®Æt nhanh. - DÔ dµng n©ng cÊp hÖ thèng - DÔ dµng n©ng cÊp b¨ng th«ng. - Cã kh¶ n¨ng cung cÊp b¨ng th«ng theo yªu cÇu - Cung cÊp ®−îc cho çc vïng s©u vïng xa vµ h¶i ®¶o.

♣ Nh−îc ®iÓm: - ChÊt l−îng ®−êng truyÒn phô thuéc nhiÒu vµo thêi tiÕt. - TÝnh b¶o mËt kh«ng cao - TrÔ truyÒn lan lín.

c. CÊu h×nh tr¹m VSAT CÊu h×nh tr¹m VSAT ®−îc chia lµm ba thµnh phÇn bao gåm: Anten, khèi ngoµi trêi

(ODU-Outdoor unit) vµ khèi trong nhµ (IDU-Indoor unit).

Bé HPA cã thÓ ®−îc g¾n thªm ®Ó khuÕch ®¹i c«ng suÊt ph¸t lªn 20W. Th−êng chØ ®−îc sö dông ë tr¹m HUB

Khèi ngoµi trêi

KhuÕch ®¹i t¹p ©m thÊp vµ biÕn

®æi xuèng

KhuÕch ®¹i c«ng suÊt cao vµ biÕn ®æi lªn

Khèi trong nhµ

§iÒu chÕ

Gi¶i ®iÒu chÕ

Xö lý b¨ng gèc

Tíi thiÕt bÞ ®Çu cuèi d÷

liÖu

Çp IFL

Thu truyÒn h×nh (tuú chän)

Tíi l¾p ®Æt truyÒn h×nh

An ten


a. CÊu h×nh modem TRES (Trunking Earth Station - tr¹m trung kÕ mÆt ®Êt)víi ph¸t 70MHz vµ thu b¨ng L:

• An ten: - Lo¹i anten: Th−êng lµ anten Offset nh»m h¹n chÕ bóp sãng phô, ®ång thêi

t¨ng hiÖu suÊt anten. §Ó gi¶m tæn hao trong çc m¹ch ghÐp nèi nªn bé chiÕu x¹ th−êng ®−îc thÝch hîp víi khèi ODU vµ ®−îc ®Æt t¹i tiªu ®iÓm cña mÆyt ph¶n x¹ Parabol. MÆt ph¶n x¹ th−êng ®−îc lµm b»ng nh«m vµ ®−îc g¾n víi thiÕt bÞ gi¸ ®ì ®¬n gi¶i nh»m cã thÓ l¾p r¸p mét çch linh ho¹t. Do ph¹m vÞ chuuyÓn ®éng cña anten vÖ tinh trªn quü ®¹o ®Þa tÜnh lu«n n»m trong bóp sãng chÝnh cu¶ anten tram mÆt ®Êt VSAT, nªn anten tram mÆt ®Êt kh«ng cÇn cã hÖ thèng b¸m

- §−êng kÝnh: Tuú thuéc vµo hÖ sè phÈm chÊt yªu cÇu, c«ng suÊt bøc x¹ t−¬ng ®−¬ng ®¼ng h−íng cña tr¹m VSAT khi xÐt ®Õn yªu cÇu cña dÞch vô còng nh− kh¶ n¨ng cña vÖ tinh vµ vïng ®Þa lý cña tr¹m.

+ Víi b¨ng Ku ®−êng kÝnh anten lµ 1,2m÷1,8m, song vêi vïng cã nhiÒu m−a nh− ViÖt Nam th× ®−êng kÝnh anten lµ 1,8m÷2,4m.

+ Víi b¨ng C ®Ó h¹n chÕ g©y nhiÔu sang çc hÖ thèng vÖ tinh l©n cËn nªn ®−êng kÝnh anten th−êng yªu cÇu lín h¬n b¨ng Ku. Tuy nhiªn b»ng çch sö dông kü thuËt tr¶i phæ anten tr¹m VSAT b¨ng C cã ®−êng kÝnh anten chØ cÇn 0,6m÷1,2m.

ThiÕt bÞ ®Çu cuèi M&C Modem TRES

§iÖn ¸p AC

Ng−êi sö dông: ÷ liÖu, video, ®iÖn tho¹i sè vµ

Fax, truy cËp Internet)

RS-232(RJ-11)

Ph¸t Thu

PDS-M HUGHES PDS-M

POWER

§iÖn ¸p vμo 90-

Çp IFL

An ten vÖ tinh

ThiÕt bÞ cuèi RF b¨ng-C hoÆc b¨ng-Ku

ODU HPA LNB

ChiÕu x¹

Modem TRES

§iÖn ¸p vμo 110V AC Ng−êi sö dông:

÷ liÖu, video, ®iÖn tho¹i sè vµ

Fax, truy cËp Internet)

RS-232 (RJ-11) Ph¸t 70 MHz

Thu 950-1700 ThiÕt bÞ ®Çu cuèi M&C


• Khèi ngoµi trêi: Bao gåm bé biÕn ®æi t¹p ©m thÊp LNB (khuÕch ®¹i t¹p ©m thÊp LNA vµ biÕn ®æi xuèng), bé biÕn ®æi lªn vµ békhuÕch ®¹i c«ng suÊt cao HPA.

• Çp IFL(Inter Facility Link): lµ çp ®ång trôc cã trë kh¸ng 50Ω, cã chiÒu dµi < 300m. Cã nhiÖm vô truyÒn t¶i tÝn hiÖu IF (th−êng 1GHz÷2GHz) tõ khèi ODU tíi khèi IDU, truyÒn ®iÖn ¸p DC, tÝn hiÖu chuÈn 10MHz, tÝn hiÖu M&C, tÝn hiÖu thu vµ ph¸t.

• Khèi trong nhµ: Th−êng bao gåm modem IF (®iÒu chÕ/ gi¶i ®iÒu chÕ ) vµ bé xö lý b¨ng gèc ®−îc kÕt nèi víi thiÕt bÞ ®Çu cuèi DTE qua giao diÖn chuÈn. §èi víi VSAT cho dÞch vô tho¹i cÇn cã thiÕt bÞ ADC ®Ó chuyÓn ®æi tÝn hiÖu tho¹i t−¬ng tù sang tÝn hiÖu sè.

• TuyÕn ph¸t: → TRES nhËn d÷ liÖu tõ DTE qua giao tiÕp vµo ra ®Ó truyÒn tíi bé ®iÒu chÕ. → Bé ®iÒu chÕ sÏ m· ho¸ sau ®ã xö dông ®iÒu chÕ dÞch pha thµnh sãng mang trung tÇn (185MHz) ®a ra ngâ ph¸t. → Sãng mang trung tÇn ®îc ghÐp t¹i thiÕt bÞ ph©n phèi nguån (PDS-M) ®Ó ®a tíi thiÕt bÞ ngoµi trêi b»ng çp IFL. → T¹i ODU, sãng mang ®îc t¸ch kªnh sau ®ã dÞch tÇn lªn b¨ng C vµ ®îc khuÕch ®¹i tríc khi tíi OMT cña anten.

• TuyÕn thu:

→ Sãng mang thu vÒ tõ vÖ tinh ®îc LNB khuÕch ®¹i vµ dÞch tÇn xuèng b¨ng L tríc khi ®a vµo ODU.→ T¹i ODU, sãng mang thu ®îc ghÐp tríc khi ®a xuèng thiÕt bÞ ph©n phèi nguån (PDS-M) b»ng çp IFL.→ T¹i thiÕt bÞ ph©n phèi nguån (PDS-M), sãng mang thu ®îc t¸ch kªnh råi ®a xuèng modem TRES.→ Bé gi¶i ®iÒu chÕ sÏ

Bé vØ xö lý

V3 ODU b¨ng C

LO 1 LO 2

HPA 20W

LNB

IFL

Ra cao tÇn 5,850 ÷

6,425GHz

Cao tÇn vµo 3,8250 ÷ 4,2GHz

MUX

DTE

Modem TRES

M· ho¸ §iÒu chÕ

§Öm

Bé vi xö lý

Gi¶i m· ho¸ Gi¶i ®iÒu chÕ

M&C

M&C

DTE

MUX

÷

∑ IFL

PDS-M


gi¶i ®iÒu chÕ, dÞch tÇn sãng mang xuèng b¨ng L, gi¶i m· thµnh chuçi d÷ liÖu truyÒn qua cæng I/O tíi DTE. Modem TRES cã chøc n¨ng: M· ho¸ söa sai, ®iÒu chÕ vµ gi¶i ®iÒu chÕ.

• ThiÕt bÞ ph©n phèi nguån PDS-M cã chøc n¨ng: Cung cÊp nguån DC cho ODU, t¸ch ghÐp tÇn sè ph¸t vµ tÇn sè thu vµ cung cÊp tÝn hiÖu æn ®inh 10MHz lµm chuÈn cho ODU.

• Gi¸m s¸t vµ ®iÒu khiÓn M&C: - ViÖc gi¸m s¸t vµ ®iÒu khiÓn ®îc thùc hiÖn b»ng phÇn mÒm TRES M&C (Monitor And Control) cña Hughes. - Ch¬ng tr×nh M&C ®îc cµi ®Æt trªn nÒn Window 95/98. - KÕt nèi m¸y tÝnh víi Modem TRES qua cæng COM1 (mÆc ®Þnh) - Tèc ®é Boud lµ 24Kb/s. 5.6. CÊu h×nh çc tr¹m VSAT.

Çc tr¹m VSAT ®−îc kÕt nèi víi nhau b»ng çc tuyÕn Uplink vµ Downlink. Tuú thuéc vµo lo¹i h×nh dÞch vô ®−îc cung cÊp, tæ chøc m¹ng çc tr¹m VSAT cã thÓ theo çc cÊu h×nh sau:

• CÊu h×nh h×nh sao (§iÓm nèi ®a ®iÓm): Lµ kiÓu tæ chøc ®−îc dïng phæ biÕn nhÊt hiÖn nay. Trong ®ã çc tr¹m VSAT muèn liªn l¹c víi nhau ®Òu ph¶i th«ng qua tr¹m HUB ®Ó qu¶n lý vµ ®iÒu hµnh ho¹t ®éng cña m¹ng. Tr¹m nµy ®−îc nèi víi m¸y tÝnh chñ vµ ®−îc kÕt nèi víi m¹ng th«ng tin c«ng céng. TÊt c¶ çc ®Çu cuèi ë xa ®Òu ®−îc chuyÓn tiÕp qua bé xö lý trung t©m cña tr¹m. §−êng th«ng tin ph¶i ®i qua vÖ tinh hai lÇn nªn trÔ ®−êng truyÒn lín kho¶ng 513ms, ®iÒu nµy ®· lµm gi¶m chÊt l−îng liªn l¹c tho¹i ®èi víi çc dÞch vô héi nghÞ. Víi cÊu h×nh nµy trÔ ®−êng truyÒn lín. Víi tr¹m mÆt ®Êt HUB: Cã quy m« lín h¬n tr¹m VSAT lÎ (Remote), ®−êng

kÝnh an ten b¨ng C lµ tõ 7m÷18m, ®−êng kÝnh an ten b¨ng Ku lµ tõ 3,5m÷11m, møc khuªch ®¹i c«ng suÊt cña HPA kho¶ng 400W. • CÊu h×nh h×nh l−íi (§iÓm nèi ®iÓm: Çc tr¹m VSAT cã thÓ liªn l¹c trùc tiÕp víi

nhau mµ kh«ng cÇn ph¶i th«ng qua tr¹m HUB dÓ ®iÒu khiÓn. Lµ kiÓu cÊu h×nh mµ çc tr¹m VSAT ®Òu cã vai trß nh− nhau. Yªu cÇu çc tr¹m VSAT ph¶i cã anten kÝch th−íc lín h¬n çc tr¹m VSAT tæ chøc theo cÊu h×nh h×nh sao, nh»m ®¹t ®−îc EIRP lín ®¸p øng yªu cÇu cña ®−êng lªn vµ ph¶i t¨ng c«ng suÊt vÖ tinh nªn cÊu h×nh nµy Ýt ®−îc sö dông. TrÔ ®−êng truyÒn nhá kho¶ng 240ms.

• CÊu h×nh lai ghÐp: §Ó b¶o ®¶m yªu cÇu dÞch vô vµ ®é tin cËy ng−êi ta dïng cÊu

h×nh lai ghÐp gi÷a cÊu h×nh h×nh sao vµ Êu h×nh h×nh l−íi.

VSAT

VSAT

VSAT

VSAT

VSAT

VSAT

HUB

CÊu h×nh h×nh sao

CÊu h×nh h×nh l−íi

VSAT

VSAT VSAT

VSAT

VSAT

VSAT


3.4. Tæng hîp çc ®Æc tÝnh kü thuËt cña th«ng tin vÖ tinh VINASAT

§Æc tÝnh kü thuËt Tham sè

Quü ®¹o bay §Þa tÜnh VÞ trÝ quü ®¹o 1320

Nguyªn lý æn ®Þnh 3 trôc Khèi l−îng: -Khèi l−îng kh« -Khèi l−îng phãng

1.200Kg 2650kg

C«ng suÊt vÖ tinh: -T¹i thêi ®iÓm ®Çu -T¹i thêi ®iÓm cuèi

5.650W 4.700W

Thêi gian sèng 15 n¨m æn ®Þnh quü ®¹o +/- 0,050 æn ®Þnh t− thÕ 0,090 §é tin cËy ®Õn thêi ®iÓm cuèi > 0,78 Tªn löa phï hîp Proton (Nga); Delta (Mü)... TÇn sè th«ng tin B¨ng C vµ b¨ng Ku

Vïng phñ sãng b¨ng C NhËt B¶n, TriÒu Tiªn, Trung Quèc, §µi Loan, çc n−íc ASEAN, §«ng ¢n §é vµ §«ng óc.

Vïng phñ sãng b¨ng Ku Çc n−íc ®«ng d−¬ng, khu vùc l©n cËn, ®¶o Tr−êng sa vµ Hoµng sa.

TÇn sè TT&C B¨ng C vµ b¨ng Ku VÞ trÝ tr¹m ®iÒu khiÓn mÆt ®Êt 1 Hµ Néi vµ 1 TP.HCM ThiÕt bÞ th«ng tin B¨ng C B¨ng Ku

Sè l−îng bé ph¸t ®¸p 18 10 Sè bé ph¸t ®¸p trao ®æi 1 nèi sang b¨ng Ku 1 nèi sang b¨ng C Sè l−îng bé ph¸t ®¸p dù phßng >20% >20% §é réng d¶i th«ng ph¸t ®¸p 36MHz 36MHz

VSAT TRES 1

Tr¹m HUB VSAT TRES 2

VSAT TRES n

CÊu h×nh ®iÓm nèi ®a ®iÓm

VSAT TRES 1

VSAT TRES 2

CÊu h×nh ®iÓm nèi ®iÓm


TÇn sè Lªn/Xuèng 6GHz/ 4GHz 14GHz/ 11GHz Ph©n cùc TuyÕn tÝnh TuyÕn tÝnh C«ng suÊt ra 75W 100W Dù phßng c«ng suÊt >20% >20% EIRP trong vïng pbñ sãng 37,5/41 dBW 52/65 dBW M¸y thu ë mçi ph©n cùc 1 lµm viÖc/1 dù phßng 1 lµm viÖc/1 dù phßng

H×nh thøc truyÒn dÉn sè PCM/TDM/PSK/TDMA; PCM/TDM/PSK/FDMA; MPEG-2/TDM/PSK/FDM; MPEG-2/TDM/PSK/TDMA


Ch−¬ng 7:

ThiÕt kÕ n¨ng l−îng ®−êng truyÒn (4 tiÕt)

7.1. Kh¸i niÖm

Mét ®iÓm quan träng khi xÐt ®Õn viÖc thiÕt kÕ mét ®−êng truyÒn v« tuyÕn lµ cã thÓ cho phÐp gi¶m chÊt l−îng tuyÕn xuèng bao nhiªu ®èi víi truyÒn lan trong kh«ng gian. V× thÕ, kh«ng chØ thiÕt kÕ ®−êng v« tuyÕn víi chÊt l−îng cao nhÊt, mµ cÇn thiÕt ph¶i xem xÐt ®Õn tÝnh kinh tÕ.

Tr¹m mÆt ®Êt chÊt l−îng cao: sÏ cã th«ng tin chÊt l−îng cao do kh¾c phôc ®−îc sù gi¶m chÊt l−îng ®−êng truyÒn vµ cã gi¸ thµnh cao.

Môc tiªu thiÕt kÕ: B¶o ®¶m mét ®−êng truyÒn cã chÊt l−îng ®¹t yªu cÇu cã gi¸ thµnh cµng rÏ cµng tèt

7.2. Çc chØ tiªu kü thuËt.

Theo uû ban t− vÊn v« tuyÕn quèc tÕ CCIR thiÕt lËp çc chØ tiªu chÊt l−îng cÇn tho¶ m·n cho nhiÒu lo¹i h×nh dÞch vô vµ çc qu¸ tr×nh ®iÒu chÕ thùc hiÖn. Nh×n chung, hä ®−a ra ba ng−ìng chÊt l−îng kh«ng ®−îc phÐp v−ît qu¸ trong mét phÇn tr¨m thêi gian cho tr−íc. (çc khuyÕt nghÞ 353-4 vµ 522 ®èi víi tho¹i; khuyÕt nghÞ 567-1 vµ 568 ®èi víi truyÒn h×nh).

B¶ng chØ tiªu chÊt l−îng

Çc ®iÒu kiÖn ®o Tho¹i t−¬ng tù

(C«ng suÊt t¹p ©m t¹i møc chuÈn)

Tho¹i sè (PCM)

(BER)

20% cña thµng bÊt kú (gi¸ trÞ trung b×nh 1’) 10.000 pWOp ---

20% cña thµng bÊt kú (gi¸ trÞ trung b×nh 10’) --- 10 -6

0,3% cña thµng bÊt kú (gi¸ trÞ trung b×nh 1’) 50.000 pWOp 10 -4

0,01% cña n¨mbÊt kú (gi¸ trÞ tæng trªn 5ms) 1.000.000pWO

(kh«ng träng sè)

---

0,01% cña n¨mbÊt kú (gi¸ trÞ trung b×nh 1s) --- 10 -3

§èi víi truyÒn h×nh, chØ tiªu chÊt l−îng ®èi víi tÊt c¶ çc tuyÕn truyÒn dÉn

truyÒn h×nh kho¶ng çch xa (mÆt ®Êt hay vÖ tinh) th× tû sè S/N ≥53dB trong 99% thêi gian vµ 45dB trong 99,9% thêi gian (khuyÕt nghÞ 567-1 vµ 568). Tuy nhiªn chØ tiªu trªn lµ kh¸ cao nªn th−êng dïng cho hÖ thèng m¹ng qu¶ng b¸, trong çc tr−êng

§iÓm hoµ hîp

TuyÕn chÊt l−îng cao

Kh¶ n¨ng tiÕt kiÖm

H×nh 7,1: Çc môc tiªu thiÕt kÕ tuyÕn


hîp sau nµy phÇn lín ng−êi ta hoµn toµn chÊp nhËn chÊt l−îng thiÕt kÕ chØ b»ng 40dB.

7.3. C«ng suÊt t¹p ©m vμ sãng mang.

7.3.1. C«ng suÊt sãng mang

C«ng suÊt thu (PThu) lµ mét yÕu tè quan trong nhÊt trong viÖc x¸c ®Þnh chÊt l−îng cña mét tuyÕn th«ng tin vÖ tinh.

- HÖ sè t¨ng Ých: th−êng dïng lµ anten Parabol ηλ

π .. 2DG = trong ®ã λ lµ b−íc

sãng, η lµ hiÖu suÊt vµ D lµ ®−êng kÝnh mÆt g−¬ng.

- Suy hao hÖ thèng phi ®¬ tr¹m mÆt ®Êt th−êng ®−îc thiÕt kÕ lµ 1÷2dB vµ trªn vÖ

tinh lµ ≤1dB.

- C«ng suÊt ph¸t x¹ ®¼ng h−íng t−¬ng ®−¬ng: (EIRP) nã biÓu thÞ c«ng suÊt thùc tÕ ph¸t tíi vÖ tinh, nghÜa lµ nã t−¬ng ®−¬ng víi c«ng suÊt ph¸t cÇn thiÕt khi sö dông anten kh«ng cã t¨ng Ých vµ hÖthèng phi ®¬ kh«ng cã suy hao.

EIRP = PT – LT + GT

- Suy hao truyÒn sãng

LP = Γ + LI + LA + LR

LP lµ suy hao truyÒn sãng, LI lµ suy hao hÊp thô trong tÇng ®iÖn ly, LA Suy hao

hÊp thô trong kh«ng khÝ, LR suy hao m−a, Γ lµ suy hao kh«ng gian tù do 24⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=ΓλπR . R lµ kho¶ng c¸ch truyÒn, λ lµ b−íc sãng.

Trong ®ã suy hao kh«ng gian tù do chiÕm phÇn lín suy hao ®−êng truyÒn. Trong

cùa sæ tÇn sè v« tuyÕn ®iÖn (1÷10) GHz th× suy hao do tÇng ®iÖn ly vµ kh«ng khÝ lµ kh«ng ®¸ng kÓ vµ cã thÓ bá qua. Tuy nhiªn ë tÇn sè > 10GHz th× suy hao do m−a cã thÓ lµ nh©n tè quan trong nhÊt quyÕt ®Þnh®Õn chÊt l−îng tuyÕn.

M¸y ph¸t

VÖ tinh

Suy hao hÖ th«ng phu ®¬ thu LR

HÖ sè t¨ng Ých anten thu GR

Suy hao ®−êng truyÒn LP

HÖ sè t¨ng Ých anten ph¸t GT

Suy hao hÖ thèng phi ®¬ ph¸t LT

C«ng suÊt ph¸t PT

PR = PT – LT + GT – LP + GR – LR (dB) *


7.3.2. C«ng suÊt t¹p ©m

a. C«ng suÊt t¹p ©m nhiÖt

- T¹p ©m nhiÖt ®−îc t¹o ra trong m¸y ph¸t:

Lµ ®¸ng kÓ nh−ng gi¶m dÇn däc theo ®−êng truyÒn lan nªn kh«ng cÇn xÐt.

- T¹p ©m bªn ngoµi ®i vµo anten thu: Bao gåm t¹p ©m kh«ng gian, t¹p ©m bÒ mÆt tr¸i ®Êt, t¹p ©m khÝ quyÓn vµ t¹p ©m m−a.

+ T¹p ©m m−a: lµ nguyªn nh©n chÝnh lµm suy hao tÝn hiÖu

+ T¹p ©m kh«ng gian: Khi trêi quang lµ nguyªn nh©n chÝnh lµm suy hao tÝn hiÖu

+ T¹p ©m khÝ quyÓn: cã thÓ bá qua khi thiÕt kÕ v× nhiÖt ®é ®o ®−îc cña t¹p ©m khÝ quyÓn <10oK.

+ T¹p ©m bÒ mÆt tr¸i ®Êt: T¹p ©m tõ bÒ mÆt tr¸i ®Êt kh«ng ¶nh h−ëng tíi tr¹m mÆt ®Êt bëi v× ta dïng anten ®Þnh h−íng nh−ng ¶nh h−ëng ®Õn vÖ tinh th«ng tin v× anten cña nã h−íng vÒ tr¸i ®Êt, NhiÖt ®é t¹p ©m cña t¹p ©m bÒ mÆt tr¸i ®Êt thu b»ng vÖ tinh th«ng tin gÇn gièng nh− trªn bÒ mÆt tr¸i ®Êt.

- T¹p ©m bªn trong t¹o ra tõ m¸y thu, anten vµ hÖ thèng phi ®¬:

T¹p ©m tæng bªn trong TIN lµ: ( )

RF

PAIN T

LITT

T +−+

=10

trong ®ã TA lµ nhiÖt t¹p ©m ©nten, TR lµ nhiÖt t¹p ©m m¸y thu, TO nhiÖt ®é m«i tr−êng, LF lµ suy hao hÖ thèng phi ®¬ (gi¸ trÞ thùc), TO(LF-1) lµ t¹p ©m hÖ thèng phi ®¬,.

- T¹p ©m hÖ thèng: c¶ t¹p ©m bªn ngoµi vµ t¹p ©m bªn trong ®Òu tån t¹i trong mét hÖ thèng, v× thÕ t¹p ©m tæng ®èi víi hÖ thèng ®ã b»ng tæng c«ng suÊt t¹p ©m bªn trong vµ bªn ngoµi cña nã.

+ NhiÖt t¹p ©m cña tr¹m mÆt ®Êt trªn ®−êng xuèng lµ:

( )R

F

FOASSYS T

LLTTT

T +−++

=1

trong ®ã, TS lµ nhiÖt t¹p ©m ngoµi.

+ NhiÖt t¹p ©m cña vÖ tinh trªn ®−êng lªn lµ: nguyªn nh©n g©y ra t¹p ©m chÝnh lµ TR vµ TS: TSYS = TS + TR (**)

+ C«ng suÊt t¹p ©m cña toµn bé hÖ thèng lµ:

NSYS = 10 log (k . TSYS . B) dB

trong ®ã, k lµ h»ng sè Boltzman=1,38.10-23 (W/Hz/0K), B lµ ®é réng b¨ng tÇn (Hz)


+ Tõ (*) vµ (**) ta cã

C/N = PR - NSYS = PT – LT + GT – LP + GR – LR - NSYS

b. C«ng suÊt t¹p ©m nhiÔu

- Can nhiÔu tuyÕn kh¸c: xÈy ra gi÷a çc tuyÕn th«ng tin kh¸c

+ VTTT kh¸c -> TM§

+ TM§ -> VTTT

+ TuyÕn viba mÆt ®Êt -> VTTT

+ TuyÕn viba mÆt ®Êt ->TM§

Trong ®ã nhiÔu gi÷a tuyÕn viba mÆt ®Êt vµ TM§ lµ lín nhÊt. §Ó thiÕt kÕ tuyÕn ta cÇn ®Æt TM§ sao cho nhiÔu xÈy ra lµ Ýt nhÊt, víi C/N lµ nhá nhÊt.

- NhiÔu cïng tuyÕn: ®−îc t¹o ra ngay trong tuyÕn, cã nguyªn nh©n sau

+ T¹p ©m nhiÔu khö ph©n cùc, xÈy ra trong hÖ thèng th«ng tin ph©n cùc kÐp, nã bÞ chi phèi bëi çc ®Æc tÝnh cña anten. §Ó triÖt nhiÔu cÇn t¨ng kh¶ n¨ng ph©n biÖt ph©n côc chÐo cña anten.

+ T¹p ©m nhiÔu kªnh l©n cËn, çc thµnh phÇn kªnh l©n cËn cã cïng ph©n cùc víi tuyÕn VTTT bÞ ®iÒu h−ëng bëi çc ®Æc tÝnh bé läc m¸y thu. §Ó triÖt nhiÔu sö dông bé läc cã ®Æc tÝnh s¾c nhän.

c. Phèi hîp t¹p ©m

Trong thiÕt kÕ tuyÕn thùc tÕ, phÇn lín çc thñ tôc sö dông kh«ng x¸c ®Þnh çc chØ tiªu kü thuËt vµ tÝnh to¸n sè l−îng t¹p ©m vµ nhiÔu. ThËt vËy, møc nhiÔu do t¹p ©m ®−îc ®¸nh gi¸ ®èi víi mçi yÕu tè. Sau ®ã çc yªu cÇu kü thuËt ®−îc x¸c ®Þnh ®èi víi vÞ trÝ vµ çc ®Æc tÝnh cña anten. lo¹i thñ tôc nµy gäi lµ ph©n bæ t¹p ©m.

Hinh 7.2: Ph©n bæ t¹p ©m

Th«ng th−êng ®Ó c¶i thiÖn chÊt l−îng chØ b»ng viÖc söa ®æi mét phÇn thiÕt bÞ. V× thÕ ph¶i xÐt ®Õn sù c©n b»ng cña toµn bé hÖ thèng ®èi víi thiÕt kÕ kinh tÕ cña çc

C/N + I thÝch hîp khi ®¹t

®−îc chÊt l−îng tuyÕn

theo yªu cÇu

C/N ®èi víi ®−êng

lªn

C/N ®èi víi ®−êng

xuèng

T¹p ©m nhiÖt C/N

T¹p ©m nhiÔu C/I

T¹p ©m nhiÖt C/N

T¹p ©m nhiÔu C/I

T¹p ©m néi bé

T¹p ©m ngoµi

Can nhiÔu kh¸c HT

Can nhiÔu cïng tuyÕn

T¹p ©m bªn trong

T¹p ©m bªn ngoµi

Can nhiÔu kh¸c HT

Can nhiÔu cïng tuyÕn

T¹p ©m m¸y thu

T¹p ©m bÒ mÆt tr¸i ®Êt

NhiÔu khö ph©n cùc

NhiÔu kªnh l©n cËn

T¹p ©m m¸y thu T¹p ©m anten T¹p ©m hÖ thèng phi ®¬

T¹p ©m bÇu trêi T¹p ©m m−a

NhiÔu ®−êng viba trªn m.®Êt

NhiÔu khö ph©n cùc

Can nhiÔu kªnh l©n cËn


ph−¬ng tiÖn. kh¸i niÖm ph©n bè t¹p ©m còng lµ quan träng khi x¸c ®Þnh chÊt l−îng cña tõng thiÕt bÞ riªng lÎ trong hÖ thèng. trong hÖ thèng TTVT hiÖn nay, t¹p ©m nhiÔu trong m¸y thu lµ yÕu tè chÝnh g©y ra t¹p ©m, v× thÕ çc yÕu tè kh¸c kÐm kÐm quan träng h¬n khi ®¸nh gi¸ vÒ kinh tÕ.

7.4. TÝnh to¸n ®é s½n sμng.

a. Çc chØ tiªu s½n sµng

Mét tuyÕn th«ng tin vÖ tinh cè ®Þnh thiÕt lËp gi÷a çc ®Çu cuèi cña mét tuyÕn chuÈn gi¶ ®Þnh hoÆc ®−êng sè chuÈn gi¶ ®Þnh ph¶i ®−îc xem lµ kh«ng s½n sµng theo khuyÕt nghÞ 352-1 vµ 521-1, nÕu nh− mét hoÆc nhiÒu ®iÒu kiÖn sau tån t¹i ë mét trong sè çc ®Çu cuèi thu cña tuyÕn l©u h¬n 10 gi©y liªn tiÕp.

- ë truyÒn dÉn t−¬ng tù, tÝn hiÖu mong muèn ®−a vµo tuyÕn ®−îc thu t¹i mét ®Çu cuèi kh¸c ë mét møc nhá nhÊt lµ 10dB d−íi møc mong muèn.

- ë tuyÕn truyÒn dÉn sè, tÝn hiÖu bÞ ng¾t (cã nghÜa lµ mÊt ®ång bé khung hoÆc ®Þnh thêi khung).

- ë truyÒn dÉn t−¬ng tù kªnh tho¹i, c«ng suÊt t¹p ©m kh«ng trong sè t¹i møc kh«ng t−¬ng ®èi, víi thêi gian thÝch hîp lµ 5ms, v−ît qu¸ 10-6pwo.

- Trong truyÒn dÉn sè, BER v−ît qu¸ 10-3.

Theo khuyÕt nghÞ 579 quy ®Þnh t¹m thêi r»ng, ®é s½n sµng cña ®−êng truyÒn ®−îc ®Þnh nghÜa lµ (1- thêi gian gi¸n ®o¹n/ thêi gian yªu cÇu) ph¶i lín h¬n 99,8% trong mét n¨m, khi chØ xÐt ®Õn giai ®o¹n do thiÕt bÞ.

b. TÝnh to¸n ®é s½n sµng

ChÊt l−îng tuyÕn ®−îc quyÕt ®Þnh b»ng kh¶ n¨ng kh«ng s½n sµng cña hÖ thèng, trong çc yÕu tè kh«ng s½n sµng t¸c ®éng tíi hÖ thèng cã m−a, nhiÔu mÆt trêi vµ sù cè thiÕt bÞ. Trong ®ã, ®é kh«ng s½n sµng m−a lµ ¶nh h−ëng lín nhÊt tíi hÖ thèng nªn khi thiÕt kÕ tuyÕn chñ yÕu ta xÐt ®Õn ®é kh«ng s½n sµng m−a.

• Khi sö dông çc tÇn sè >10GHz trong çc hÖ thèng TTVT, chÊt l−îng tuyÕn ®−îc quyÕt ®Þnh b»ng kh¶ n¨ng kh«ng s½n sµng do m−a chø kh«ng ph¶i BER th«ng th−êng (sè) hoÆc S/N (t−¬ng tù). V× vËy, khi thiÕt kÕ çc tuyÕn sö dông tÇn sè

QuyÕt ®Þnh vÒ ®é kh«ng s½n sµng cho phÐp

Quan hÖ gi÷a x¸c suÊt m−a vµ tèc ®é m−a

Suy hao tÝn hiÖu, t¨ng nhiÔu vµ t¹p ©m

X¸c ®Þnh çc chØ tiªu trong tõng phÇn thiÕt bÞ trong tr¹m mÆt ®Êt

H×nh 7.3: Thñ tôc thiÕt kÕ tuyÕn cã xÐt ®Õn ®é kh«ng s½n xµng do m−a

Tèc ®é m−a cho phÐp

C/N trong khi m−a


>10GHz, ph¶i x¸c ®Þnh kh¶ n¨ng kh«ng s½n sµng cã thÓ cho phÐp ®Ó x¸c ®Þnh çc chØ tiªu kü thuËt ®èi víi tr¹m mÆt ®Êt.

Ta cÇn ph¶i xÐt ®Õn l−îng t¨ng vÒ t¹p ©m bÇu trêi vµ nhiÔu khö ph©n cùc do m−a, kh«ng chØ vÒ suy hao c«ng suÊt thu. Nh− h×nh trªn, khi x¸c ®Þnh tû sè thêi gian kh«ng s½n sµng, ta cÇn t×m ra l−îng m−a cho phÐp tõ çc ®Æc tÝnh m−a ë vÞ trÝ tr¹m mÆt ®Êt. NghÜa lµ thiÕt kÕ hÖ thèng th«ng tin ph©n phèi çc tr¹m mÆt ®Êt vµ çc chØ tiªu kü thuËt ®èi víi thiÕt bÞ ®Ó c¶i thiÖn chÊt l−îng cña tuyÕn ph¶i cao h¬n vµ sÏ ®¹t ®−îc t¹i n¬i ®ã.

§Ó thiÕt kÕ kinh tÕ tr¹m mÆt ®Êt ph¶i chÊp nhËn mét møc ®é kh«ng s½n sµng nµo ®ã nh−ng tuú thuéc vµo çc dÞch vô th«ng tin (vÝ dô TruyÒn h×nh qu¶ng b¸), ph¶i tèi thiÓu ho¸ kh¶ n¨ng kh«ng s½n sµng. §èi víi dÞch vô th«ng tin nh− thÕ tèt nhÊt lµ thiÕt lËp hai hoÆc nhiÒu tr¹m mÆt ®Êt h¬n lµ dïng anten lín h¬n ®Ó lµm t¨ng ®Çu ra truyÒn dÉn.

H×nh trªn ®−a ra gi¶i ph¸p ph©n tËp kh«ng gian, triÓn khai çc tr¹m mÆt ®Êt ®Æt çch nhau vµi chôc Km vµ ®−îc nèi víi nhau bëi tuyÕn th«ng tin mÆt ®Êt. Gi¶i ph¸p nµy cho phÐp ta kh¾c phôc ®−îc ¶nh h−ëng mÊt th«ng tin khi m−a côc bé. Lóc nµy ®é kh«ng s½n sµng lµ:

• §èi víi nhiÔu mÆt trêi: cÇn tÝnh ®Õn ®é kh«ng s½n sµng mét vµi phót trªn ngµy, trong 2 hoÆc 3 ngµy vµo lóc thu ph©n vµ xu©n ph©n. Cã thÓ thay ®æi thêi gian kh«ng s½n sµng do nhiÔu mÆt trêi b»ng çch dö dông anten cã h−íng nh−ng còng kh«ng thÓ tr¸nh ®−îc cho tÊt c¶ çc tr¹m mÆt ®Êt.

Tr¹m mÆt ®Êt ph¸t

Tr¹m mÆt®Êt thu A

Tr¹m mÆt ®Êt thu B

TuyÕn th«ng tin mÆt ®Êt

M−a

Ph©n tËp

kh«ng gian

H×nh 7.4: L¾p ®Æt tr¹m mÆt ®Êt ph©n tËp kh«ng gian

§é kh«ng s½n sµng = (®é kh«ng s½n sµng cña mét tr¹m) × (t−¬ng quan m−a) + (®é kh«ng s½n sµng ®èi víi mét tr¹m)2.


• §èi víi thiÕt bÞ: sù cè cho phÐp tõ 0,01÷0,1% thêi gian ho¹t ®éng nÕu nh−

kh«ng cã hÖ thèng dù phßng vµ cho phÐp tõ 0,001÷0,1% thêi gian ho¹t ®éng nÕu cã hÖ thèng dù phßng.

¤n tËp, thi vμ kiÓm tra: 3 tiÕt

Bai giang ve thong tin ve tinh

Internet

Transcript of Bai giang ve thong tin ve tinh