Thông tin vệ tinh

Tài liệu tham khảo kỹ thuật công nghệ, chuyên ngành tin học Thông tin vệ tinh

Chơng 1

Khái quát về hệ thống thông tin vệ tinh

1.1 Lịch sử phát triển của thông tin vệ tinh

Số lợng các hệ thống thông tin vệ tinh đã tăng rất nhanh trong một vài năm gần đây Ngày nay, các hệ thống thông tin vệ tinh chuyển tiếp lu lợng

điện thoại xuyên đại dơng lớn hơn rất nhiều so với lu lợng điện thoại gửi qua cáp ngầm Hơn thế nữa, các hệ thống thông tin vệ tinh còn có thể chuyển tiếpcác tín hiệu dữ liệu, âm thanh, hình ảnh đến bất kỳ ngời sử dụng nào trên trái

đất

Công nghệ thông tin vệ tinh bắt nguồn từ hai công nghệ đợc phát triển mạnhtrong thế chiến thứ II, đó là công nghệ tên lửa và công nghệ viba Kỷ nguyên sử dụng không gian vũ trụ làm môi trờng truyền dẫn cho các

hệ thống viễn thông đợc bắt đầu vào năm 1957, khi Liên Xô phóng thànhcông vệ tinh nhân tạo SPUTNIK vào quỹ đạo ( 04.10.1957 )

Thuật ngữ vệ tinh nhân tạo đợc dùng để phân biệt với vệ tinh thiên tạo và ở

đây đợc gọi tắt là vệ tinh ( ký hiêu SL-satellite ), những vệ tinh đầu tiên của Liên Xô và Mỹ đa vào quỹ đạo là thuộc loại vệ tinh địa tĩnh Chúng có nhợc

điểm là chỉ “ dừng ” trong phạm vi thu sóng của trạm thu mặt đất tối đa là 4 giờ/ngày

quỹ đạo vệ tinh địa tĩnh mang tên SYNCOM – I và sau đó tiếp SYNCOM- III để phục vụ đại hội thể thao Olympic Tokyo

Các vệ tinh đa vào quỹ đạo đầu tiên bị giới hạn bởi trọng lợng vệ tinh cho nên các bộ phát đáp đặt trên vệ tinh thờng có công suất nhỏ Tín hiệu đó phải đợc một trạm vệ tinh mặt đất thu và truyền lại cho ngời sử dụng

1.2 Lợi thế của thông tin vệ tinh

* Ngày nay thì các hệ thống thông tin vệ tinh có thể truyền trực tiếp đến

bởi vì nó có rất nhiều lợi thế so với các hệ thống truyền thông khác, những lợi thế đó là :

+ Vùng phủ sóng rộng, chỉ cần ba vệ tinh là phủ sóng đợc toàn cầu

+ Việc lắp đặt hoặc di chuyển một hệ thống thông tin vệ tinh trên mặt đất

t-ơng đối nhanh và không phụ thuộc vào cấu hình mạng cũng nh hệ thống truyền dẫn

+ Thiết bị phát sóng của hệ thống thông tin vệ tinh chỉ cần công suất nhỏ+ Hệ thống thông tin vệ tinh có thể phục vụ nhiều dịch vụ khác nhau nh viễn thông thoại và phi thoại, nghiên cứu khí tợng, địa chất, truyền hình ảnh, quansát mục tiêu

+ Thông tin vệ tinh rất ổn định, ít chịu ảnh hởng của thời tiết

+ Các thiết bị đặt trên vệ tinh có thể tận dụng nguồn năng lợng mặt trời cả ngày và đêm

* Tuy vậy, thông tin vệ tinh cũng có một số nhợc điểm :

+ Kinh phí ban đầu để phóng một vệ tinh vào quỹ đạo là rất lớn và công nghệphóng cũng nh sản xuất vệ tinh không phải nớc nào cũng có thể làm đợc.+ Bức xạ của sóng vô tuyến trong thông tin vệ tinh bị tổn hao lớn trong môi trờng truyền sóng, đặc biệt ở những vùng có nhiều ma hoặc mây mù Nếu muốn dùng anten nhỏ, thiết bị nhẹ thì tổn hao sóng truyền sẽ lớn và giá thành sẽ tăng

+ Vùng phủ sóng của một vệ tinh tối đa là 1/3 diện tích bề mặt trái đất do đócờng độ trờng tại điểm thu phụ thuộc vào búp sóng của anten vệ tinh phủsóng Điều đó cũng có nghĩa là phụ thuộc vào vị trí toạ độ của vệ tinh trênquỹ đạo, mà các vị trí đó lại tập trung vào một số giới hạn các vị trí có nhữngthuận lợi Tín hiệu truyền qua tuyến lên và tuyến xuống của hệ thống thôngtin vệ tinh phải chịu một thời gian trễ ( khoảng 0,25 giây với vệ tinh địa tĩnh )

1.3 Các dạng quỹ đạo của vệ tinh và các yếu tố đặc trng của chúng.

Quỹ đạo của vệ tinh là hành trình của vệ tinh trong không gian mà trong

đó vệ tinh đợc cân bằng bởi hai lực đối nhau Hai lực đó là lực hấp dẫn củatrái đất và lực ly tâm đợc hình thành do độ cong của hành trình vệ tinh

GMm Lực hấp dẫn =

Quỹ đạo vệ tinh Trái đất khối lợng M

Hình 1.1 Các lực tác động lên truyển động của vệ tinh trong quỹ đạo

Quỹ đạo của vệ tinh nằm trên một mặt phẳng có thể là hình tròn hoặc elíp.Nếu quỹ đạo là hình tròn thì tâm quỹ đạo tròn trùng với tâm của trái đất Nếuquỹ đạo là hình elíp thì có một đầu elíp nằm xa trái đất nhất và một đầu nằmgần trái đất nhất Điểm xa nhất của vệ tinh trên quỹ đạo so với trái đất gọi làviễn điểm ( apogee ) và điểm gần nhất đợc gọi là cận điểm

( perigee ) Vệ tinh trên quỹ đạo elíp sẽ di truyển trên quỹ đạo chậm hơn khikhoảng cách giữa vệ tinh và trái đất tăng lên ( theo định luật kepler )

+ Các quỹ đạo hình elíp có góc nghiêng 64 0 so với mặt phẳng xích đạo của

trái đất

Loại này có tính ổn định cao và nhờ có độ nghiêng đó mà cho phép vệtinh có thể phủ sóng ở những vùng vĩ tuyến cao thuộc phần lớn quỹ đạo khi

vệ tinh qua điểm cực viễn so với trái đất Hệ thống có thể dùng nhiều vệ tinh

ở một vài quỹ đạo khác nhau với góc nghiêng 640 Ví dụ hệ thốngELLIPSSAT dùng 24 vệ tinh ở hai quỹ đạo khác nhau

+ Các quỹ đạo tròn nghiêng

Vệ tinh có quỹ đạo tròn và có độ cao không đổi so với mặt nớc biển xấp

tinh có thể đi qua các vùng của trái đất Đó là lý do để ngời ta sử dụng loại quỹ đạo này cho các vệ tinh quan sát ( observation satellite ) Ví dụ vệ tinh

Một số vệ tinh đợc tổ chức thành chùm vệ tinh có quỹ đạo dạng tròn này, ở

độ cao thấp cỡ ( 1000km ) có khả năng phủ sóng toàn cầu trực tiếp tới ngời

sử dụng cũng đợc ra đời gần đây nh ( I ridium Global, Odyssey, Aries, )

+ Các quỹ đạo tròn với góc nghiêng bằng 0 0

Quỹ đạo trong trờng hợp này nằm trong mặt phẳng xích đạo của trái

đất và các vệ tinh trên quỹ đạo đợc gọi là vệ tinh địa tĩnh

(Geogeostationary satellite ) Độ cao quỹ đạo theo tính toán tối u là

35.768km Vệ tinh trong trờng hợp này xuất hiện nh một điểm cố định trên bầu trời và đảm bảo hoạt động nh một trạm chuyển tiếp vô tuyến theo thời gian thực ( liên tục ngày đêm ) với vùng phủ sóng 43% diện tích của trái đất vì thế chỉ cần 3 vệ tinh địa tĩnh có thể phủ sóng toàn cầu

Các vệ tinh có quỹ đạo tròn nghiêng và các vệ tinh có quỹ đạo nghiêng 640

gọi chung là vệ tinh địa tĩnh ( Non-geostationary satellite ) Việc lựa chọnloại quỹ đạo nào trong thực tế còn phụ thuộc vào các ứng dụng cụ thể, độcan nhiễu mà hệ thống có thể chấp nhận đợc và khả năng tầm phóng xa của

+ Góc ngẩng của anten trạm mặt đất :

Một vệ tinh có quỹ đạo nghiêng hay quỹ đạo cực xuất hiện trên bầu trời

t-ơng ứng với vùng phủ sóng của mặt đất trong một khoảng thời gian nhất định

và có thể cho phép thiết lập các liên lạc tại các vùng thành thị có các toà nhàcao tầng gây cản trở sóng truyền với một góc ngẩng cho phép trong khoảng

từ 00 đến 700 Đối với vệ tinh địa tĩnh thì góc ngẩng đó sẽ giảm khi sự trênhlệch về kinh tuyến và vĩ tuyến giữa trạm mặt đất và vệ tinh gia tăng

+ Thời gian truyền và thời gian trễ :

Vệ tinh địa tĩnh cung cấp một sự chuyển tiếp liên lạc liên tục cho các trạmtrong khoảng tầm nhìn của vệ tinh và trong trờng hợp tổng quát, tín hiệu từtrạm mặt đất này đến trạm mặt đất khác bị trễ một thời gian khoảng 0,25s

Điều này dẫn đến việc phải có thiết bị điều khiển tiếng vọng ( echo controldevice ) cho các kênh thoại cần phải có các giao thức đặc biệt để truyền dẫntín hiệu số Nếu nh vệ tinh di truyển ở quỹ đạo thấp thì thời gian truyền dẫn

sẽ giảm Thời gian truyền dẫn cũng có thể lâu hơn nếu nh phơng thức truyềndẫn “ lu trữ - chuyển tiếp ” đợc sử dụng

+ Nhiễu :

Mỗi một vệ tinh địa tĩnh chiếm một vị trí có toạ độ tơng ứng với các trạmmặt đất trong vùng phủ sóng của chúng Hiện nay có hàng trăm vệ tinh đanghoạt động trên quỹ đạo địa tĩnh và chúng có thể gây nhiễu cho nhau Các hệthống Viba mặt đất cũng có thể gây nhiễu cho thông tin vệ tinh và ngợc lại

Để chống nhiễu hay nói đúng hơn là để hạn chế tối đa nhiễu giữa các hệthống ngời ta phải đa ra những quy định về phân phối vị trí quỹ đạo và băngtần sử dụng Khoảng không gian nhỏ giữa các vệ tinh trên quỹ đạo của các

vệ tinh gần kề nhau tại cùng băng tần sẽ làm gia tăng độ nhiễu và cản trởviệc thiết lập các vệ tinh mới Các hệ thống khác nhau có thể sử dụng các tần

số hoặc băng tần khác nhau, nhng điều này bị hạn chế bởi số lợng và giớihạn của băng tần đợc sự phân bổ của hiệp hội viễn thông quốc tế ITU( International Telecomunication Union ) cho các vùng địa lý trên trái đất vàcác dịch vụ khác nhau Trong trờng hợp này một số băng tần bị giới hạn bởiphổ tần của quỹ đạo Mặt khác các thông số hình học của vệ tinh so với hệthống khác cũng sẽ biến đổi và việc đồng bộ sẽ đợc đặt ra

+ Hiệu suất của bệ phóng :

Khối lợng của vệ tinh đợc phóng dảm đi khi độ cao vệ tinh yêu cầu phóngtăng

1.4 Phân bổ tần số trong thông tin vệ tinh.

Các băng tần số vô tuyến dùng cho các hệ thống thông tin vệ tinh , hiểnnhiên phải tuân theo quy chế vô tuyến Liên minh viễn thông quốc tế ITU đã

quy định các điều khoản rằng buộc để các nghiệp vụ vô tuyến có thể dùngchung các băng tần một cách hợp lý mà không gây can nhiễu có hại đếnnhau Đặc biệt, các băng tần đợc phân định cho các dịc vụ vệ tinh cố địnhphải tuân theo quy định của quốc tế.

Để thuận lợi cho công tác quy hoạch tần số, liên minh viễn thông quốc tế

đã phân bố thế giới thành ba khu vực bao gồm :

 Khu vực một : Châu âu, Châu phi, Liên Xô cũ và Mông Cổ

 Khu vực 2 : Châu Mỹ

 Khu vực 3 : Chây á ( trừ những nớc thuộc khu vực 1 ) và Châu úc

Dựa vào đặc tính của sóng trong môi trờng truyền lan và trong thực tế ứng dụng ngời ta phân thành các dải sóng mà trong mỗi dải sóng đó đặc tính truyền lan của chúng là giống nhau Bảng dới đây giới thiệu một số băng tầndùng cho vệ tinh cố định và một số laọi vệ tinh khác:

Dịch vụ

( a )

Các tần số tuyến lên( MHz )

Các tần số tuyến xuống

( MHz )

Chú thích( b )

BS - dịch vụ vệ tinh quảng bá

FL - tuyến phi dơ cho dịch vụ vệ tinh quảng bá

( b ) Vùng ( R1 ), vùng (R2), vùng (R3) đợc xác định theo các vùng đãquy định

ITU đã xác lập riêng các phần nào đó của phổ tần để sử dụng trong các hệthống thông tin vệ tinh, đáng chú ý là các băng tần nh 2,5 -2,7; 3,4- 7,1 và10,7 - 14,5 GHz Một số nào đó trong các băng tần này đợc phân định để sửdụng cho các dịch vụ đặc biệt trong các vùng địa lý xác định Trong bảngtrên R2 ám chỉ vùng 2 bao gồm Bắc Mỹ và Nam Mỹ; R3 là vùng 3 bao gồmChâu úc và Châu á và R1 là vùng 1 bao gồm Châu Âu, Liên Xô cũ và ChâuPhi Trong bảng các vùng đợc phép sử dụng băng tần đợc chỉ thị bởi R1, R2

và R3 Nêukhông có bất kì chỉ định vùng nào thì có nghĩa là tất cả các vùng

đều có thể sử dụng băng tần đó

* Băng tần 2500 – 2690 MHz.

Tất cả các tần số trong băng tần này là để dành cho các nớc vùng 2 vàvùng 3 ( không có sự phân định nào đối với băng tần 2,5 - 2,7 GHz cho cácdịch vụ vệ tinh cố định trong vùng 1 ) Tại băng tần 2,5 - 2,7 GHz, suy haokhí quyển nhỏ hơn bất kỳ băng tần nào khác, song vì bớc sóng tơng đối dàicho nên kích thớc của anten trạm mặt đất sẽ phải lớn hơn so với việc sử dụngcác băng tần khác Ngoài ra, vì băng tần này còn cha đợc sử dụng rộng rãinên rất ít nhà sản xuất chế tạo các thiết bị tiêu chuẩn thuộc lĩnh vực này.Băng tần này tỏ rõ lợi thế cho những yêu cầu khiêm tốn ở những yêu cầu

có sẵn để sử dụng Tuy nhiên, băng tần này chung phần với các hệ thống tánxạ đối lu và cần phải phối hợp chúng.

*Băng tần 3400 – 7075 MHz.

Băng tần này đợc sử dụng nhiều nhất so với tất cả các băng tần khác Do

đó, việc xắp xếp các khe quỹ đạo là tơng đối khó Mặt khác vì có sẵn thị ờng rộng lớn cho nên nhiều nhà sản xuất chế tạo thiết bị chuẩn, giảm đợc

tr-đáng kể giá thành đo cạnh tranh và đảm bảo tính hiệu quả kinh tế do quy môlớn Mặc dù suy hao khí quyển hơi lớn so với băng tần 2,5-2,7GHz, kinhnghiêm lịch sử cho thấy rằng có thể đạt đợc dịch vụ tông tin chất lợng caothực tế tại tất cả các vùng trên thế giới Vì có can nhiễu với các hệ thống vi

ba mặt đất sử dụng băng tần này, các trạm mặt đất không đợc phép lắp đặt tạinhiều vùng thành phố Do vậy việc sử dụng băng tần này đòi hỏi phải phốihợp chặt chẽ với các hệ thống trên mặt đất đang hoạt động hoặc đang trong

dự án

* Băng tần 10700 - 14500 GHz.

Băng tần này vừa có lợi thế vừa có bất lợi so với băng tần 3,4 - 7,1 GHzvốn đợc sử dụng rộng rãi, nơi nào có băng tần này nói chung không đợc sửdụng cho các tuyến Viba mặt đất thì có thể cho các trạm mặt đất hoạt độngtại các trung tâm thành thị Các anten tại băng tần này rất nhỏ so với cácbăng tần khác, do vậy chúng có thể lắp đặt tại các mái nhà của các toà nhàcao ốc Nơi nào thực tế không có các sóng mang chung trong băng này thìcác vệ tinh có thể đợc sử dụng các công suất cao hơn vì không có các vấn đềcan nhiễu với các hệ thống trên mặt đất Điều bất lợi chính của băng này làcác đặc tính suy hao của nó gia tăng mạnh trong miền khí hậu có nhiều sơng

mù, có ma hoặc có mây

Phần không gian

Chơng 2

Cấu trúc một hệ thống thông tin vệ tinh

Cấu trúc của một hệ thống thông tin vệ tinh bao gồm hai phần: phầnkhông gian ( space segment ) và phần mặt đất ( ground segment )

Phần không gian bao gồm vệ tinh cùng các thiết bị đặt trong vệ tinh và

hệ thống các trang thiết bị đặt trên mặt đất để kiểm tra, theo dõi và điềukhiển vệ tinh ( các hệ thống bám, đo đạc và điều khiển )

Bản thân vệ tinh bao gồm phần tải ( payload ) và phần nền ( platform ).Phần tải bao gồm các anten thu, phát và tất cả các thiết bị điện tử phục vụcho phần tải hoạt động Chúng bao gồm :

+ Cấu trúc

+ Nguồn cung cấp điện

+ Điều khiển nhiệt độ

+ Điều khiển hớng và quỹ đạo

Các sóng vô tuyến truyền từ trạm mặt đất lên vệ tinh đợc gọi là tuyếnlên ( Uplink ) Vệ tinh đến lợt mình lại truyền các sóng vô tuyến tới các trạmthu vệ tinh đặt trên mặt đất và đợc gọi là tuyến xuống ( Downlink ).

Chất lợng của một liên lạc qua sóng vô tuyến đó đợc xác định bởi thông

số sóng mang trên tạp âm (C/N )

*Vệ tinh có các vai trò sau :

+ Khuyếch đại các sóng mang thu đợc từ tuyến lên để sử dụng cho việctruyền dẫn lại trên tầng xuống Năng lợng sóng mang tại đầu vào của máythu vệ tinh yêu cầu từ 100pW đến 1nW, còn năng lợng tại đầu ra của bộkhuyếch đại công suất phát cho tuyến xuống yêu cầu từ 10 – 100W Do đó

độ lợi công suất yêu cầu từ 100 – 130WdB

+ Thay đổi tần số sóng mang nhằm tránh hiện tợng một phần công suấtphát đi quay trở về đầu thu, khả năng loại bỏ của đầu vào các bộ lọc tần sốtuyến xuống kết hợp với độ tăng ích anten thấp giữa đầu ra ( phần phát ) với

đầu vào ( phần thu ) để đảm bảo công suất cỡ 150dB

Để hoàn thành chức năng của mình thì vệ tinh có thể hoạt động nh mộtrơle đơn giản Sự thay đổi tần số thông qua một bộ biến đổi tần số Điều nàythấy rõ trong các vệ tinh thơng mại đợc vận hành hiện nay Ngời ta gọichúng là các vệ tinh “ quy ớc ” hay “ trong suất ” Tuy nhiên, một thế hệ vệtinh mới ( bắt đàu từ ACTS và ATALSAT ) đang nổi lên tái sinh và đợc trang

bị các bộ giải điều chế, các tín hiệu băng cơ bản đợc đặt trên vệ tinh Sự thay

đổi tần số đạt đợc bởi việc điều chế một sóng mang mới cho tầng xuống.Việc vận hành cặp điều chế và giải điều chế có thể đợc đi kèm theo với việc

xử lí tín hiệu băng cơ bản ở các mức độ phức tạp khác nhau Để đảm bảo tínhsẵn sàng cung cấp các dịch vụ, một hệ thống vệ tinh phải bao gồm một số vệtinh để dự trữ, để thay thế cho một vệ tinh nào đó bị hỏng hay đã hết hạn sửdụng Trong trờng hợp này chúng ta cần phân biệt tuổi thọ và độ tin cậy củamột vệ tinh Độ tin cậy của một vệ tinh đợc đánh giá dựa trên các yếu tố :khả năng dẫn đến hỏng hóc, độ tin cậy thiết bị của vệ tinh và các phơng án

dự phòng Tuổi thọ của vệ tinh phụ thuộc vào khả năng duy trì vệ tinh trêncác trạm trong trạng thái tối thiểu

2.2 Phần mặt đất

Phần mặt đất bao gồm tất cả các trạm mặt đất và chúng thờng đợc nối vớicác thiết bị của ngời sử dụng thông qua các mạng mặt đất hoặc trong trờnghợp sử dụng các trạm VSAT (VerySmall Aperture Terminal) thì có thể liênlạc trực tiếp đến thiết bị đầu cuối của ngời sử dụng Các trạm mặt đất đợcphân loại tuỳ thuộc và kích cỡ trạm và loại hình thông tin đợc truyền cũng

nh xử lý ( thoại, hình ảnh hoặc dữ liệu ) Có thể có trạm mặt đất vừa thu vừaphát cũng có loại trạm mặt đất chỉ làm nhiệm vụ thu (ví dụ trạm TVROTelevision Receiver Only ) Các trạm mặt đất lớn đợc trang bị anten có đờngkính 30-40 m, trong khi đó các trạm mặt đất loại nhỏ chỉ dùng anten đờngkính 60 cm hoặc thậm trí có thể nhỏ hơn ( các trạm di động, các máy cầmtay ) H 2.2 mô tả trạm mặt đất đơn giản bao gồm cả thu và phát

Đối với các trạm mặt đất cỡ lớn, do độ rộng của búp sóng chính của antenrất hẹp cho nên trạm mặt đất cần phải có các thiết bị bám vệ tinh để đảm bảochất lợng đờng truyền ( trục anten hớng đúng vệ tinh )

Với các trạm mặt đất cỡ nhỏ do độ rộng của búp sóng anten khá lớn chonên trong trờng hợp này không cần thiết có các thiết bị bám vệ tinh

Trong thực tế một bộ phát đáp của vệ tinh có thể phục vụ cùng một lúcnhiều trạm mặt đất khác nhau Kỹ thuật mà các trạm mặt đất dùng để truynhập bộ phát đáp vệ tinh cũng tơng tự nh kỹ thuật đa truy nhập trong mạng

điện thoại ( FDMA,TDMA,CDMA ), tuy vậy do một số tính chất đặc điểmcủa thông tin vệ tinh cho nên chúng đợc sử dụng một cách linh hoạt

Góc ngẩng

Các tín hiệu băng cơ sở (Từ ngời sử dụng)

Dẫn đ ờng và bám vệ tinh

Bộ phân tuyến

Khuyếch đại

(Đến ngời sử dụng)

Hình 2.2 Cấu trúc tổng quát của một trạm mặt đất

2.3 Các thông số đặc trng cho tính toán liên lạc trong thông tin vệ tinh

2.3.1 Các thông số của anten

Độ tăng ích của anten

Độ tăng ích của anten là tỉ số giữa năng lợng bức xạ ( hấp thụ ) trên một

đơn vị góc đầy đủ của một anten tại hớng xác định và năng lợng bức xạ (hayhấp thụ ) trên một đơn vị góc đầy của một anten đẳng hớng Hai anten này đ-

ợc cung cấp cùng một mức công suất

Độ tăng ích đạt giá trị lớn nhất lại hớng bức xạ cực đại và đợc xác định bởicông thức :

Đối với anten có khe hở tròn hay đờng kính phản xạ là D thì diện tíchhình học của A có giá trị

A = .D 2/4

và giá trị hiệu dụng của anten sẽ là Aeff =  A với  là hiệu suất của anten

Do đó : GMax =  (.D.f/c )2 (2.1)

Nếu biểu diễn dới dạng dB thì độ tăng ích của anten trong thực tế là :

GMax = 10.log (.D/)2 = 10log (.D.f/c )2

Hiệu suất  là tích các hiệu suất thành phần, bao gồm hiệu suất chiếu sáng,suy hao do tràn, sự suy bề mặt, những suy hao do điện trở hay ghép không

đối xứng v.v

 = i.s.f.z (2.3) Hiệu suất chiếu sáng  đợc xác định theo luật chiếu sáng của vật phản xạtrong môi trờng chiếu sáng đồng nhất Sự chiếu sáng đồng nhất (i =1) tạo ra

mức cao của các cực đại thứ cấp Cần phải có điều kiện đối với sự suy giảmchiế sáng tại các đờng biên của vật phản xạ.

Hiệu suất tràn s đợc định nghĩa là tỷ số giữa công suất của nguồn chính

bị chắn bởi vật phản xạ so với toàn bộ công suất của nguồn chính càng lớnthì hiệu suất tràn càng lớn Tuy nhiên, đối với nguồn bức xạ cụ thể, mứcchiếu sáng tại các đờng biên sẽ bị nhỏ đi khi các giá trị giá trị của góc nhìnlớn và hiệu suất chiếu sáng sẽ giảm xuống

Hiệu suất kết thúc bề mặt nf có tính đến tác động của sự suy yếu bề mặtnên độ tăng ích của anten Mặt nghiêng của đờng Parbol trong thực tế khácvới lý thuyết Gia số về độ tăng ích của anten đợc tính theo công thức sau :

G = exp [ -B(4/)2 ]Trong đó :

Tổng quát, hiệu suất tổng thể  của anten là tích của các hiệu suất biến

đổi , thông thờng nằm trong khoảng (55 ữ 75 )%

Toạ độ cực Toạ độ vuông góc Đecac

G 30dB

typ

side labes

 major

labes

 3dB

Hình 2.3 : Đồ thị phơng hớng bức xạ của anten

2.3.3 Độ rộng của búp sóng.

Đây là góc đợc xác định bởi các hớng trong đồ thị phơng hớng cụ thểbiểu diễn giá trị lớn nhất độ tăng ích của anten Độ rộng 3dB tơng ứng vớigóc giữa hai hớng mà tại đó giá trị lớn nhất của độ tăng ích giảm một nửa, độrộng 3dB phụ thuộc vào tỷ số /D bởi hệ số mà giá trị của nó phụ thuộc vàoluật chiếu sáng đợc chọn Đối với chiếu sáng đồng nhất, hệ số này đạt giá trị58.50 Đối với luật chiếu sáng không đồng nhất, gây sự suy giảm lại các đờngbiên của vật phản xạ, độ rộng 3dB tăng và giá trị của hệ số phụ thuộc vào cáctính chất đặc biệt của luật

Giá trị mà hiệ nay sử dụng là 700, do đó ta có công thức sau:

3dB = 70 (/D) = 70( c/f.D ) ( độ ) ( 2.3 )

Tại hớng , đối với tầm nhìn thẳng, giá trị độ tăng ích đợc xác định bởibiểu thức:

G()dB = GmaxdB – 12(/3dB)2 (dB) ( 2.4 ) Công thức này chỉ đúng khi các góc đủ nhỏ

Kết hợp công thức (2.2) và (2.3) sẽ cho ta giá trị lớn nhất của độ tăng ích làhàm độ rộng 3dB và quan hệ này không phụ thuộc vào tần số

G

max

2.3.4.Sự phân cực của sóng

y

p o E max

x E 

Anten Emin 

Hình 2.4: Mô tả sự phân cực của sóng điện từ trong không gian

Sóng điện từ đợc bức xạ bởi anten bao gồm một thành phần điện trờng vàmột thành phần từ trờng Hai thành phần này trực giao và vuông góc với h-ớng truyền sóng, chúng biến đổi theo tần số của sóng Theo quy ớc sự phâncực của sóng đợc xác định bởi hớng điện trờng Nói chung hớng của điện tr-ờng không cố định và biên độ không phải là một hằng số

* Các tính chất của sự phân cực thể hiện qua các thông số sau:

+ Hớng quay ( đối với hớng truyền dẫn ) tay phải ( theo hớng kim đồng

hồ ) hoặc tay trái ( ngợcchiều kim đồng hồ )

+ Tỷ lệ trục (AR- Axial Radio) AR = Emax/Emin ; đó là tỷ lệ của trục lớntrên trục nhỏ của hình elip Khi elip giảm xuống chỉ còn một trục thì tỷ sốtrục không xác định, điện trờng là một hớng không xác định, đó gọi là phâncực thẳng

+ Độ nghiêng  của elip

Hai sóng đợc gọi là phân cực trực giao nhau nếu nh các elíp biểu thị điệntrờng đó giống hệt nhau nhng ở các phơng đối nhau

a a0

bx

Tại anten phát

b b0Hình 2.5: Mô tả biên độ của cờng độ điện trờng phát và thu trong hợp

phân cực tuyến tính trực giao Theo hình vẽ, giả thiết rằng a và b là các biên độ ( đợc xem là bằng nhau),

điện trờng của hai sóng đợc truyền song song với phân cực thẳng ac và bc làcác biên độ đợc thu cùng với một phân cực ax đợc thu với phân cực trực giao

có thể xác định đợc

- Sự cách ly phân cực chéo : XPI = ac / bx hoặc bc / ax do đó :

XPI = 20log ( ac / bx ) hay 20log ( bc / ax )

- Sự phân cực chéo ( khi một phân cực đơn đợc truyền ):

XPD (dB) = 20log ( ac / ax )

Trong thực tế XPI và XPD có thể so sánh đợc và thờng bị nhầm lẫn về mặt

cách ly Đối với phân cực tròn, các tính chất đợc xác định thông qua tỷ lệtrục, sự phân biệt phân cực chéo đợc định nghĩa là :

XPD (dB) = 20log [( AR + 1)/(AR – 1)]

Trái lại, tỷ lệ trục AR đợc biểu diễn theo hàm XPD qua công thức :

AR = ( 10 XP/20 + 1 )/( 10XP/20 – 1) Bởi vậy, anten đợc đặc trng bởi một phân cực đã cho bởi một đồ thị phơnghớng bức xạ của phân cực danh nghĩa và một đồ thị bức xạ của phân cực trựcgiao Sự phân cực chéo thông thờng có giá trị lớn nhất trên trục anten và suybiến đổi với các hớng khác

2.4 Công suất bức xạ (phát)

2.4.1 Công suất bức xạ đẳng hớng tơng đơng (EIRP)

Công suất đợc bức xạ trên một đơn vị góc đặc bởi một anten đẳng hớng

Tích ( GT.PT ) đợc gọi là công suất bức xạ đẳng hớng tơng đơng với kíhiệu là EIRP, đơn vị là W.

2.4.2 Mật độ thông lợng công suất

Bề mặt của diện tích hiệu dụng A nằm cách anten một khoảng R trơngcung một góc đầy A/R2 đối với anten phát, nó nhận công suất PR bằng vớigiá trị :

PR = ( GT PT/4R2 )/( A/R2 ) = .A ( W ) ( 2.6 ) Đại lợng  = GT.PT/4R2 đợc gọi là mật độ thông lợng, đơn vị của nó làW/m2

2.5 Công suất tín hiệu thu

2.5.1 Công suất nhận đợc bởi anten thu

PT PR

AReff

GT GRHình 2.6 : Công suất thu đợc từ anten thu

Một anten thu có diện tích hiệu dụng AReff cách anten phát một khoảngcách R, thu đợc công suất là :

PR = .AReff = GTPT/4R2.AReff ( W ) ( 2.7 ) Diện tích tơng đơng của một anten đợc biểu diễn với độ tăng ích GR củaanten thu thông qua biểu thức :

2.5.2 Trờng hợp thực tế

Trong trờng hợp thực tế, cần phảI tính đến những suy hao khác nh :

- Suy hao do sự suy giảm của các sóng khi truyền trong không gian

- Suy hao tại bản thân thiết bị thu và phát

- Suy hao do sự không thẳng hàng của anten

- Suy hao do sự phân cực ghép không đối xứng

a Sự suy giảm trong không khí

(A : Atmotphere), là sự xuất hiện các thành phần thể khí trong tầng đối lu( nớc, mây, ma, tuyết, ) và tầng iôn Bởi vậy tác động tổng thể lên côngsuất tín hiệu thu trong thực tế làm thay đổi LES trong công thức (2.9) thành L

đợc gọi là suy hao tuyến

Hình 2.7 Suy hao trên thiết bị đầu cuối

- Suy hao LFTX giữa máy phát và anten : để cấp cho anten một công suất PT

cần cấp một công suất PTX tại đầu ra máy khuyếch đại phát là :

PTX = PT.LFTX (W )

- Công suất của bộ khuyếch đại phát có thể biểu thị dới dạng hàm củathông số, do đó công suất bức xạ đẳng hớng hiệu dụng EIRP có thể viết : EIRP = PTGT = ( GT.PT )/LFTX ( W )

của máy thu đợc xác định bởi biểu thức :

PRX = PR/ LLRX

b Suy hao do sự không thẳng hàng của anten.

LFTX Tổn hao trên Phidơ Tổn hao trênPhidơ

d Suy hao do ghép không đối xứng phân cực :

Cần phải tính đến suy hao do sự ghép không đối xứng LPOL của phân cựckhi anten thu không đợc đinh hớng tơng đơng với sự phân cực sóng đợc thu.Trong một liên lạc với phân cực tròn, sóng đợc phát bị phân cực tròn trêntrục của anten và trở thành Elip khi rời trục anten Việc truyền qua tầng khíquyển có thể làm thay đổi phân cực tròn thành phân cực Elip Trong phâncực đờng thẳng, sóng có thể quay trong mặt phẳng phân cực của nó khi nótruyền qua tầng khí quyển

Cuối cùng, anten thu có thể không có mặt phẳng phân cực tơng ứng vớimặt phẳng phân cực của sóng tới Nếu  là góc giữa hai mặt phẳng, suy hao

do sự ghép không đối xứng của phân cực đó có giá trị :

LPOL(dB) = 20log(cos)

Trong trờng hợp anten thu phân cực tròn nhng thu sóng phân cực trong mặtphẳng thì giá trị : LPOL =3 dB.

Giả sử rằng nếu tính tất cả các nguồn của suy hao, công thức ( 2.9 ) củacông suất tín hiệu thu tại đầu vào máy thu trở thành :(2.10)

1 ( EIRP ) nêu đặc tính của thiết bị phát

2 ( 1/L ) nêu đặc tính của môi trờng truyền dẫn

3 ( Độ tăng ích của máy thu ) nêu đặc tính của thiết bị thu

ở dạng tổng quát nhất là trong biểu thức ( 2.10 ) thì giá trị của 3 thànhphần này là :

EIRP = PTX.GT.max/ LTLFTX ( W )

Biểu thức này tính đến sự suy hao LFTX giữa máy khuyếch đại phát với anten và độ suy giảm độ tăng ích của anten LT do sự không thẳng hàng của anten phát

Công thức này có tính đến suy hao LFRX giữa máy thu và anten thu, suy

suy hao do sự phân cực của ghép nối không đối xứng LPOL

2.6 Công suất tạp âm tại đầu vào máy thu.

2.6.1 Nguồn gốc gây tạp âm.

Tạp âm là một dạng tín hiệu không chứa thông tin đợc truyền lẫn với tínhiệu mang thông tin Nó làm giảm độ chính xác khi hồi phục nội dung thôngtin đợc truyền tại máy thu

Nguồn gây ra tạp âm bao gồm các nguồn sau :

- Tạp âm đợc phát ra tại những nguồn bức xạ tự nhiên trong vùng thusóng của anten

- Tạp âm đợc phát ra bởi các thành phần điện tử trong bản thân thiết bị.Các tín hiệu từ máy phát khác mà không phải là thông tin cần truyền thìcũng gọi là tạp âm, tạp âm này đợc gọi là nhiễu

2.6.2 Định nghĩa và đặc trng tạp âm.

Công suất tạp âm gây hại là những nguồn công suất tạp âm xuất hiệntrong băng tần của tín hiệu mang thông tin Thông thờng nó là nguồn côngsuất tại máy thu Dạng tạp âm thờng hay suất hiện là tạp âm trắng có mật

độ phổ công suất N0 ( W/Hz) và là hằng số của biên tần có liên quan

Các nguồn tạp âm thực thờng không phải là dạng mật độ công suất không

đổi nhng dạng tạp âm thực rất rễ quan sát với độ rộng băng tần giới hạn

a Nhiệt độ tạp âm của nguồn tạp âm 2 cực.

Nhiệt độ tạp âm của một nguồn tạp âm của phần tử hai cực (phần tử haicổng ) cung cấp một nguồn công suất tạp âm N đợc xác định theo biểu thức:

Hình 2.10 : Mô tả định nghĩa về nhiệt độ của nguồn tạp âm

Công suất tạp âm nội tại là công suất đợc cung cấp bởi nguồn tới thiết bị

mà trở kháng bằng trở kháng của nguồn

2.6.3 Nhiệt độ tạp âm của anten

Một anten có thể thu thập tạp nhiễu từ các phần tử bức xạ theo dạng đồthị phơng hớng bức xạ của anten Đầu vào tạp âm từ anten là hàm của hớng

đặt anten, đồ thị bức xạ của anten và trạng thái môi trờng xung quanh nó.Giả sử anten có nguồn tạp âm đợc đặc tính hoá bởi nhiệt độ tạp âm đợc gọi lànhiệt độ tạp âm của anten TA (K)

Gọi Tb(,) là nhiệt độ của phần tử bức xạ tơng ứng với góc phơng hớng(,), tại đó độ tăng ích của anten có giá trị là G(,)

Nhiệt độ tạp âm của anten trong trờng hợp này đợc tính bởi sự tích hợpcác nguồn tạp âm của tất cả các phần tử bức xạ trong đồ thị ph ơng hớng bứcxạ của anten Do đó, nhiệt độ tạp âm của anten là :

4

2.6.4 Nhiệt độ tạp âm suy giảm

Suy giảm là phần tử 4 cực mà trong đó chỉ bao gồm các thành phần thụ

động ( chúng có thể đợc xem nh các trở kháng) tại nhiệt độ TF thờng là nhiệt

độ xung quanh Nếu LF là sự suy giảm gây ra bởi phần tử suy giảm thì nhiệt

độ tạp âm của phần tử suy giảm là :

TE = ( LE –1 ) TF

Nếu TF = T0 dạng tạp âm của các phần tử suy giảm thông qua sự so sánhcác biểu thức là :

FF = LF

2.6.5 Nhiệt độ tạp âm của thiết bị đo bao gồm một số phần tử nối tầng

Giả sử một thiết bị bao gồm một chuỗi N phần tử 4 cực nối tầng, mỗiphần tử j có độ tăng ích Gj ( j = 1,2, ,N ) và nhiệt độ tạp âm Te

Nhiệt độ tạp âm của thiết bị đợc tính theo biểu thức :

2.7 Các tuyến liên lạc trong thông tin vệ tinh

Có hai tuyến liên lạc trong thông tin vệ tinh là tuyến lên ( Uplink ) vàtuyến xuống là ( Dowlink ) Tuyến lên là các tuyến mà các sóng vô tuyếntruyền từ các trạm mặt đất lên vệ tinh, tuyên xuống là tuyến mà các sóng vôtuyến đợc vệ tinh truyền tới các trạm thu mặt đất

2.7.1 Tuyến lên ( trời trong ).

Tỷ số giữa công suất tín hiệu và mật độ phổ tạp âm:

( C/N0 )U = ( EIRP )ES ( 1/L )U ( G/T )SL (1/K )

Trong đó :

EIRP : công suất bức xạ đẳng hớng hiệu dụng

1/L : đặc tính của môi trờng truyền dẫn

2.7.2 Tuyến lên ( trời ma ).

Nếu trời ma thì sự suy dảm sẽ lớn hơn bởi vì xuất hiên sự suy dảm

trong tầng khí quyển khoảng 0,3dB

Bờ của vùng phủ sóng

Vùng lân cận anten Trạm mặt đất

2.8 Nhiễu trong hệ thống thông tin vệ tinh

* Những nguyên nhân chính gây nhiễu là:

- Sự tác động qua lại giữa hai kênh

- Tơng tác phi tuyến giữa các sóng mang RF

* Các tác động của nhiễu có thể tạo ra :

- Xuống chất lợng truyền dẫn của một tuyến đang hoạt động

- Phỏng tạo trạng thái kênh sai khi một cuộc đấu nối phải đợc thiết lậphoặc bị xoá

Trong trờng hợp này can nhiễu có thể chia làm hai loại nhiễu nội hệ( Intrasystem ) hoặc nhiễu ngoại lai Dới đây ta chỉ nghiên cứu về nhiễu nộihệ

* Các cơ chế của can nhiễu nội bộ có thể đợc phân chia thành các loại nhsau

- Can nhiễu cùng kênh do tái sử dụng tần số tại các khu vực khác nhau

- Nhiễu cùng kênh do các sản phẩm điều chế tơng hỗ bậc ba Nó có thể làloại can nhiễu một kênh hoặc đa kênh

- Nhiễu kênh lân cận (hoặc do các cơ chế kết nối máy thu hoặc các dảibiên tạp âm của máy phát )

- Nhiễu do tạp âm công nghiệp

Tất cả các nguyên nhân và cơ chế can nhiễu nói trên đều đã đợc biết đếnnhiều, bởi vì chúng đã đợc nghiên cứu kỹ cùng với ảnh hởng của chúng tới

hệ thống điên thoại vô tuyến di động

2.8.1 Nhiễu cùng kênh do tái sử dụng tần số

Loại nhiễu này sẽ tạo ra thêm tạp âm phụ khi mức của nó tơng đối thấp sovới tín hiệu chủ yếu Khi nói tới trờng hợp can nhiễu một sóng mang cầnthấy rằng khi mức tơng đối của nhiễu tăng lên thì một tác động nghe rõ nào

đó sẽ xuất hiện trong kênh bị nhiễu Việc điều chế kênh bị nhiễu này bát đầu

đợc xoá cho tới khi sự điều chế của sóng mang kênh gây nhiễu thực sựkhống chế đợc máy thu Rõ ràng là điều kiện này sẽ sảy ra khi sóng mangnhiễu đã trở nên lớn hơn

Hậu quả của nhiễu cùng kênh tại các tầng cuối gọi là hiệu ứng bắt Hiệuứng bắt là một hệ số nhỏ nhất mà dới nó tỷ số tín hiệu trên tạp âm dải điềuchế hạ xuống thấp hơn một mức tối thiểu nào đó Trị số của bộ lệch tiêuchuẩn thờng dùng nằm trong dải từ 6 đến 10dB

Trong những điều kiện truyền sóng đực biệt hoặc đối với một số loại sự

cố thiết bị, tức là đối với tỷ lệ phần trăm rất nhỏ của thời gian thì các hiệuứng kiểu bắt mới đợc coi là sảy ra

Tạp âm do nhiễu tạo ra trong các điều kiện tỷ số tín hiệu/nhiễu cao sẽphụ thuộc vào sự hiện diện của điều chế trên một hoặc cả hai sóng mang của

sự sai lệch tín hiệu Đối với các diều kiện thử nghiệm thông thờng tỷ số tínhiệu/nhiễu thờng 40 dến 50dB cần đợc duy trì để không làm suy giảm chỉtiêu tạp âm trung bình của tuyến bị nhiễu

2.8.2.Nhiễu kênh lân cận.

Các kênh lân cận có thể làm cho máy thu bị khoá bởi các hiệu ứng phituyến trong khối cao tần của máy thu bị nhiễu, hoặc có thể làm giảm chỉ tiêutạp âm của kênh bị nhiễu do các dải biên tạp âm của máy phát hoặc của bộgiao động nội máy thu

Trong các hệ thống nông thôn, điều kiện nhiễu lân cận bất lợi chủ yếuxảy ra khi một tuyến đang hoạt động trong các trạng thái khắc nghiệt và khimột tuyến rất ngắn làm việc trên một kênh lân cận Tỷ số tín hiệu/nhiễu trêntrờng hợp xấu nhất có thể đợc xem là tỷ số giữa cờng độ tín hiệu cực đại thu

đợc nối với tuyến ngắn và mức tín hiệu tối thiểu kkhả dụng thu đợc

ở một số địa điểm của trạm gốc Có thể giả thiết là các hệ số tạp âm máy thu

sẽ bị giảm đi ở mức 2 đến 3dB ở băng VHF và trong một số trờng hợp có thể

ở mức 3 đến 4 dB ở băng UHF

2.8.4.Can nhiễu ở các hệ thống vô tuyến chuyển tiếp mặt đất.

Khai thác trên các băng tần nh nhau, hệ thống thông tin vệ tinh và các hệthống Viba vô tuyến chuyển tiếp trên mặt đất sẽ gây ta các vấn đề can nhiễulẫn nhau Can nhiễu này có thể theo bốn đờng trình bày nh hình vẽ 2.20

 Can nhiễu của hệ thống vệ tinh tới hệ thống mặt đất :

- máy phát trên vệ tinh -> máy thu Viba trên mặt đất (đờng a )

- máy phát trạm mặt đất -> máy thu Viba trên mặt đất (đờng b)

 Can nhiễu của hệ thống trên mặt đất tới hệ thống trên vệ tinh:

- máy phát Viba trên mặt đất -> máu thu của trạm mặt đất (đờng c)

- máy phát Viba mặt đất -> máy thu trên vệ tinh (đờng d)

Thông thờng, công suất của máy phát của trạm mặt đất lớn tới mức cókhả năng rất cao trong việc gây ra các vấn đề can nhiễu với các trạm thôngtin vô tuyến trên mặt đất Mặt khác ,công suất thu của nó lại rất yếu và rất rễ

bị can nhiễu từ các trạm vô tuyến mặt đất Khi anten của Viba mặt đất và vệtinh quay mặt vào nhau thì can nhiễu sẽ phát triển giữa vệ tinh và trạm Vibamặt đất CCIR đa ra các mức độ có thể chấp nhận đợc đối với can nhiễu tạicác khuyến nghị 356,386 và 357

Để duy trì các mức can nhiễu thực tế trong các mạng mặt đất thấphơn các giá trị cực đại cho phép mà CCIR khuyến nghị , điều 28 của các quychế thông tin vô tuyến áp đặt các giới hạn cho phát xạ của trạm mặt đất vàphát xạ của vệ tinh

Hơn nữa, điều 29 của quy chế thông tin vô tuyến cũng quy định cácgiới hạn cho EIRP và công suất phát của trạm mặt đất nhằm duy trì cannhiễu thấp hơn những giá trị cho phép do CCIR khuyến nghị tới mạng thôngtin vũ trụ Để đối phó với can nhiễu giữa trạm mặt đất (vệ tinh) và các tuyếnthông tin vô tuyến trên mặt đất làm việc trong các băng tần giống nhau, phảitính đến hai quan điểm

- Chọn địa điểm, nhằm tìm đợc một vị trí thích hợp đặt trạm mặt

đất, phải đợc thực hiện dựa trên các đặc tuyến phát xạ của các hệ thốngthông tị trên mặt đất đang hoạt động

- Sự hiện diện một vùng phối hợp đối với một địa điểm đặt trạm mặt đất

đã đợc xác định sẽ tạo điều kiện để phối hợp trạm mặt đất này với tất cảcác hệ thống Viba mặt đất có thể có trong tơng lai

2.8.4.1.Chọn địa điểm.

Khi xây dựng các trạm mặt đất , ngời ta thờng a dùng những địa điểmtại đó hình dạng của địa hình bao quang hình thành một tấm lới chắn giữatuyến thông tin vệ tinh và các hệ thống thông tin vô tuyến chuyển tiếp trênmặt đất, nhằm giảm thiểu bất cứ loại can nhiễu tơng hỗ nào Với mục đích

đó, việc chon một địa điểm mà ở đó có thể xây dựng trạm mặt đất cần đợcthực hiện, mà không nên quên các điểm sau đây

- Đối với toàn bộ dải hoạt động theo góc phơng vị , góc giữa đờngbình độ và trục anten của trạm mặt đất phải không dợc quá thấp để loại trừnguy hại của can nhiễu từ các phía thông tin vô tuyến

- Những vật cản thích hợp nằm trên hớng đi tới các tuyến thông tin vôtuyến mặt đất gần nhất có thể tạo ra hiệu ứng che chắn khả quan

Để xác định liệu có đủ khả năng che chắn hiện diện tại các địa điểm

đang đợc xem xét hay không, cần phải tiến hành tính toán công suất lớn nhấtthu đợc do phản xạ của các máy phát vô tuyến trên mạng mặt đất sử dụngchung các băng tần ở đầu vào các máy thu của trạm mặt đất Để tính toán nócần phải có các dữ liệu sau đây

- Khoảng cách từ các trạm mặt đất dùng chung băng tần dành chotuyến vệ tinh

- Các mặt cắt chi tiết hoá dọc các quỹ đạo theo cung của đờng trònlớn giữa một thiết bị mạng mặt đất và vị trí của trạm mặt đất

- EIRP của thiết bị mạng dới đất, nó phải đợc duy trì trong phạm vigiới hạn do các quy chế thông tin vô tuyến quy định

- Hớng của vệ tinh trong tuyến thông tin vệ tinh định thiết kế

Sau khi tính toán cong suất can nhiễu tối đa thu đợc , cần tin chắc tằngcông suất nh vậy sẽ thấp hơn công suất can nhiễu cực đại cho phép trong mộttrạm mặt đất đợc xác định trên cơ sở.

- Các đặc tính của trạm mặt đất

- Các khuyến nghị của CCIR

Thực tiễn khôn ngoan cho thấy cần tiến hành các phép đo thử cannhiễu thực tế ngay tại các địa điểm đợc trọn

2.8.4.2.Chọn địa điểm.

Một khoảng cách phối hợp ,từ một trạm mặt đất theo góc phơng định

vị cho trớc là một khoảng cách mà trên đó một trạm vô tuyến dới đất,làmviệc trong cùng một băng tần, không thể gây nhiễu cho , hoặc bị can nhiễubởi, một trạm mặt đất đáng xét nhất

Đờng vòng , đợc vẽ lên bởi các điểm cực trị của khoảng cách phối hợptrên toàn bộ các góc phơng vị sẽ xác định vùng phối hợp

Một vùng nh vậy đợc xác định cả theo hớng phát (tức là trạm dới đất bịcan nhiễu bởi hệ thống thông tin vô tuyến) theo phụ lục 28 của RadioRegulations

2.8.4.3.Tác dụng chống nhiễu của các anten có góc mở nhỏ.

Trờng hợp trạm mặt đất đợc trang bị một anten có góc mở nhỏ đợcnghiên cứu sau đấy trong mối tơng quan với các anten có góc mở lớn.Để đạt

đợc chất lợng thông tin nh mong muốn thì điều cần thiết đối với trạm mặt đất

là phải duy trì EIRP của nó không đổi Nói một cách khác,công suất máyphát của nó phải đợc gia tăng một lợng đủ lớn để bù sự thiếu hụt trong tăngích anten Nh vậy,công suất máy phát tăng lên 20log.(dL/dS) lần so với trờnghợp sử dụng anten có góc mở lớn (dL là đờng kính anten có góc mở lớn, dS là

đờng kính anten có góc mở nhỏ ) Ngoài ra việc sử dụng anten có góc mởnhỏ tạo ra sự biến đổi sau đây về đặc tuyến búp biên so với anten có góc mởlớn

GS –GL=[52-log(dS/ )-25log ]-[32-25log ]=20 –log(dS/ ) Trong đó:

Để đạt đợc chất lợng thông tin mong muốn , điều cần thiết đối với trạmmặt đất đợc trang bị anten có độ mở hẹp là duy trì không đổi tỉ số tăng ích/nhiệt độ tạp âm Với một góc mở hẹp,nhiệt độ tạp âm của anten phải đợclàm thấp đi để bù lại sự thiếu hụt trong độ tăng ích Do vậy , suy hao truyềndẫn tối thiểu cho phép sẽ tăng lên một lợng tổng các suy hao trong nhiệt độtạp âm, 20log(dL/dS); và các đặc tuyến búp biên, 20 –10log (dS/ ) so với tr-ờng hợp sử dụng anten có góc mở lớn, với điều kiện là nhiệt độ tạp âm củatrạm mặt đất phải chịu những giới hạn nhất định do những cân nhắc về phầncứng Do vậy góc mở của anten cần phải có để đạt đợc tỷ số tăng ích trênnhiệt độ tạp âm cần thiết còn phải chịu những hạn chê khác do những sự cânnhắc trong thiết kế mạch Mối quan hệ giữa dờng kính anten và giá trị suyhao truyền dẫn tối thiểu cho phép (giá trị tơng đối ) trong tuyến xuống cũng

đợc trình bày trong hình 2.21 trong đó sự khác biệt giữa tuyến lên và tuyếnxuống có thể chỉ huy cho tần số đợc sử dụng

2.8.4.4.Các biên pháp giảm bớt các vấn đề can nhiễu ứng dụng anten có đồ thị hớng tính nhọn.

 ứng dụng các đặc điểm địa hình, nhà cao ốc v.v

Các cự ly xa và sự hiên diện các toà nhà cao ốc , vốn ngăn cản sựtruyền lan sóng vô tuyến giữa các hệ thống, sẽ đem lại các biện pháp căn bảnnhất để làm giảm can nhiễu tới hệ thống thông tin dới đất Đồi núi cũng rất

có ích đối với mục đích này Đối với các vùng thành thị , một báo cáo thựcnghiệm đã có công bố rằng các cao ốc àn ngữ trên đờng đi của sóng cannhiễu sẽ giúp cho việc giảm bớt can nhiễu nhiều hơn 30dB so với giá trị tínhtoán với giả định truyền trong không gian tự do

Hơn nữa anten kiểu bức xạ chuyển dịch (Offset ) với các đáp tuyếnbúp hiện đợc cải thiện để cung cấp các biên pháp khác để giảm bớt các vấn

đồng hành tốt hơn giữa các hệ thống vệ tinh và dới đất

Nh đã đề cập ở trên, sự lựa trọn địa điểm cẩn thân và sự chấp nhận cácbiện pháp giảm can nhiễu thích hợp sẽ tạo điều kiện cho hệ thống thông tin

vệ tinh nội địa gồm các trạm mặt đất loại nhỏ sử dụng chung băng tần với hệthống thông tin dới đất vì các lợi ích chung