ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐIỆN ĐIỆN TỬ KHOA ĐIỆN TỬ BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN ANTEN VÀ TRUYỀN SÓNG Đề tài 4 ANTEN LẮP ĐẶT TRÊN VỆ TINH Giảng viên hướng dẫn TS TẠ SƠN XUẤT Nhóm sinh viên thực hiện Nhóm.
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐIỆN-ĐIỆN TỬ KHOA ĐIỆN TỬ BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN ANTEN VÀ TRUYỀN SÓNG Đề tài 4: ANTEN LẮP ĐẶT TRÊN VỆ TINH Giảng viên hướng dẫn: TS TẠ SƠN XUẤT Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 01 Vũ Đức Anh – 20198114 Nguyễn Trọng Lâm – 20198135 Nguyễn Hoàng Ly – 20198138 Phạm Ngọc Thành - 20198151 Hà Nội, 1-2022 MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH ẢNH PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ PHẦN A ANTEN LẮP ĐẶT TRÊN VỆ TINH Lịch sử phát triển vệ tinh I Thuật ngữ “vệ tinh” Vệ tinh gì? Lịch sử phát triển vệ tinh II Yêu cầu kĩ thuật 2.1 Anten dùng để đo từ xa, theo dõi điều khiển (TTC – Telemetry, Tracking and Command) 2.2 Anten cho đường truyền tốc độ cao khối lượng liệu từ vệ tinh (Antennas for High-Speed Downlink of Payload Data from Satellites) 12 2.3 Anten cho hệ thống định vị toàn cầu (Antennas for Global Navigation Satellite System GNSS/GPS) 13 2.4 Anten cho liên kết vệ tinh chéo vệ tinh khác (Antenna for Inter-Satellite Cross Links and Other) 13 Các loại anten sử dụng vệ tinh 14 III 3.1 Các loại anten thường sử dụng vệ tinh 14 3.2 Một số loại Anten khác 17 Xu hướng phát triển 19 IV 4.1 Anten vệ tinh qua giai đoạn 19 4.2 Các yêu cầu phát triển anten vệ tinh 20 PHẦN B MÔ PHỎNG 22 I Vẽ thành phần cấu trúc Anten 22 II Đánh giá kết đo 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO 27 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TTC UHF VHF PIFAs GNSS GPS FEA Telemetry, Tracking and Command Ultra High Frequency Very High Frequency Printed inverted-F-shaped antennas Global Navigation Satellite System The Global Positioning System Finite Element Analysis POD MEOS ITU ISS LO ISL Programmable Option Devices Medium Earth Orbit Satellites International Telecommunication Union Inter-Satellite Service Local Oscillator Inter-Satellite Links DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Thông số kĩ thuật S-Band TTC Antenna 11 Bảng Thông số kĩ thuật X-Band Payload Telemetry Antenna 12 Bảng Thông số kĩ thuật GNSS All Bands Antenna 13 Bảng Các thơng số anten 23 Bảng Bảng thông số Patch, Annualar_ring, Port, mảng Botton_subtsrate Top_substrate 24 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Định luật Kepler Hình Sputnik & Sputnik Hình Vệ tinh Explorer Hình Tên lửa Atlas mang theo vệ tinh Hình TIROS-1 trưng bày Bảo tàng Hàng không Hình Telstar-1 Hình Anten Microtrip-Patch S-Band sử dụng SST 10 Hình Anten xoắn tứ giác S-Band RUAG Aerospace Thụy Điển 10 Hình Anten cốc X-Band sử dụng cho chức TTC 11 Hình 10 Đồ thị xạ 11 Hình 11 Anten độ 15 Hình 12 Anten phản xạ 15 Hình 13 Anten mảng vệ tinh ETS-VI 16 Hình 14 Wrap-rip Antenna & Umbrella Antenna 17 Hình 15 Patch Antenna 17 Hình 16 Anten xoắn cực tiêu chuẩn 18 Hình 17 Anten LCROSS RUAG 18 Hình 18 Hình ảnh tổng quan cho cấu trúc anten mảng SAR 22 Hình 19 Hình ảnh mảng Feedline, Transformer Annular_ring 23 Hình 20 Thơng số thiết lập bảng Setup1 thuộc HFSS 24 Hình 21 Kết mơ nhóm đồ thị Gain Plot 3D Directivity 2D 25 Hình 22 Đồ thị Realized Gain 25 Hình 23 Kết S11 nhóm mô 25 Hình 24 Kết mơ báo 25 Hình 25 Kết Z11 nhóm mơ 26 PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ STT CÔNG VIỆC NGƯỜI THỰC HIỆN Lịch sử phát triển vệ tinh Nguyễn Hoàng Ly Yêu cầu kĩ thuật Nguyễn Trọng Lâm Phạm Ngọc Thành Xu hướng phát triển Phạm Ngọc Thành Chỉnh sửa báo cáo + Slide thuyết trình Nguyễn Hồng Ly Nguyễn Trọng Lâm Mô báo Vũ Đức Anh Thuyết trình báo cáo kết Vũ Đức Anh Nguyễn Hoàng Ly PHẦN A ANTEN LẮP ĐẶT TRÊN VỆ TINH I Lịch sử phát triển vệ tinh Thuật ngữ “vệ tinh” Năm 1610, nhà thiên văn học người Đức Johannes Kepler (1571-1630) sủ dụng thuật ngữ “vệ tinh” để mô tả mặt trăng quay quanh Mộc Từ đó, ơng phát triển ba định luật chuyển động hành tinh, cung cấp bảng thiên văn xác chứng cho mơ hình thuyết nhật tâm Hình Định luật Kepler Năm 1945, hệ thống thông tin liên lạc vệ tinh đề xuất nhà khoa học viễn tưởng người Anh – Arthur C Clarke (1917-2008) báo Ông cho thấy vệ tinh địa tĩnh (geostationary satellites) sử dụng cho chương trình phát truyền tồn giới Vệ tinh gì? Bất kể vật thể quay xung quanh vật thể khác theo quỹ đạo gọi vệ tinh Ví dụ, Trái đất vệ tinh quay xung quanh mặt trời Tương tự vậy, mặt trăng vệ tinh quay xung quanh trái đất Thông thường, từ “vệ tinh” dùng để đề cập đến cỗ máy phóng vào khơng gian di chuyển xung quanh trái đất vật thể khác ngồi khơng gian Trái đất mặt trăng ví dụ vệ tinh tự nhiên, vệ tinh nhân tạo vệ tinh người tạo phóng lên quỹ đạo tên lửa Những vệ tinh giúp nhà khí tượng học dự đốn thời tiết theo dõi bão, ghi lại hình ảnh hành tinh khác, mặt trời, lỗ đen, loại vật chất thiên hà xa xơi Những hình ảnh giúp nhà khoa học hiểu rõ hệ mặt trời vũ trụ Tuy nhiên, vệ tinh khác sử dụng chủ yếu cho thơng tin liên lạc, chẳng hạn truyền hình gọi điện toàn giới Một nhóm 20 vệ tinh tạo thành hệ thống định vị tồn cầu cịn gọi GPS (Global Positioning System) Nếu bạn có tín hiệu GPS vệ tinh tìm vị trí bạn cách xác Lịch sử phát triển vệ tinh Năm 1957, Liên Xơ phóng Sputnik – vệ tinh nhân tạo quay quanh trái đất Nó có khối lượng khoảng 83,6 kg chuyển động theo quỹ đạo hình elip độ cao cách trái đất từ 215-939km mang theo anten vơ tuyến bên ngồi để phát sóng xung vơ tuyến Nó di chuyển với tốc độ cực đại khoảng km/s 96,2 phút cho quỹ đạo Hình Sputnik & Sputnik Và vào cuối năm Liên Xơ cho phóng Sputnik mang theo chó Laika Một năm sau Hoa Kỳ phóng vệ tinh họ mang tên Explorer hàng loạt hệ Explorer năm sau Hình Vệ tinh Explorer SCORE vệ tinh liên lạc đầu tiên, phóng vào ngày 18/12/1958 tên lửa Atlas Mỹ SCORE có trọng lượng 68kg, sử dụng hai máy ghi âm băng từ để lưu chuyển tin nhắn, anten để thu phát tín hiệu Hình Tên lửa Atlas mang theo vệ tinh Năm 1960, lần vệ tinh thời tiết Tiros-1 phóng thành cơng vào vũ trụ NASA Đây khởi đầu phát triển vệ tinh thời tiết sau Hình TIROS-1 trưng bày Bảo tàng Hàng khơng Năm 1962, chương trình truyền hình xuyên Đại Tây Dương phát sóng Telstar1- vệ tinh quỹ đạo thấp Sau đó, tổ chức Intelsat thành lập để quản lý vệ tinh truyền thông cung cấp dịch vụ phát sóng quốc tế Hình Telstar-1 Hàng loạt vệ tinh phóng vào năm sau vệ tinh địa tĩnh Syncom năm 1963, vệ tinh địa tĩnh thương mại Intelsat-1 năm 1965 nặng 68kg cung cấp 240 kênh điện thoại song công tương đương với kênh truyền hình, vệ tinh Intelsat-2 Intelsat-3 với số kênh thoại lên tới 1200 kênh, vệ tinh truyền thông Molnya năm 1965, Nimbus NASA phóng vào năm 1969, vệ tinh cho hoạt động tìm kiếm cứu hộ, Anik Canada phóng vào năm 1972, trở thành hệ thống vệ tinh liên lạc nội địa sử dụng quỹ đạo địa đồng Tới năm 1976 đời Marisat cung cấp dịch vụ truyền thông cho phương tiện giao thông đường thủy, từ người ta thấy anten parabol bắt đầu xuất tàu thuyền, giúp tàu thuyền liên lạc thường xuyên với liên lạc với đất liền hành trình khắp nơi giới Hệ thống điện thoại vệ tinh di động đầu tiên, INMARSAT-A, giới thiệu vào năm 1982 Sáu năm sau INMARSAT-C Đến năm 1993, hệ thống điện thoại vệ tinh số hóa tồn Năm 1998 đánh dấu hệ truyền thông vệ tinh với đời tổ hợp vệ tinh Iridium, dự án đầy tham vọng Motorola nhằm xây dựng hệ thống vệ tinh thông tin di động phủ sóng tồn cầu II u cầu kĩ thuật 2.1 Anten dùng để đo từ xa, theo dõi điều khiển (TTC – Telemetry, Tracking and Command) 2.1.1 Yêu cầu chung Trong giai đoạn ban đầu, sau vệ tinh tách khỏi bệ phóng, ổn định vệ tinh khơng đạt Do đó, anten đa hướng phủ sóng rộng cần thiết để giao tiếp không gian mặt đất Đôi khi, nhiều hai anten gắn mặt khác vệ tinh, để cung cấp vùng phủ sóng tốt cho liên kết đo từ xa, theo dõi điều khiển dự phòng Một số anten đa hướng tần số khác nhau, ví dụ, băng tần UHF VHF, thường sử dụng để đo từ xa, theo dõi điều khiển uplink downlink tương ứng 2.1.2 Ví dụ loại anten sử dụng Các ăng-ten độc quyền khác nhau, anten hình PIFAs, microstrip patch anten, helices ăng ten cốc (patch-excited cup antennas), phát triển để đo từ xa, theo dõi điều khiển vệ tinh nhỏ đại băng tần UHF, VHF, S, C X Những anten có cấu tạo đơn giản, chi phí sản xuất thấp, dễ chế tạo có đồ thị xạ rộng Hình Anten Microtrip-Patch S-Band sử dụng SST Nó sử dụng microstrip patch tròn, sử dụng nguồn cấp liệu thăm dò 50Ω phía Nó hoạt động dải tần số điều chỉnh 2,0-2,5 GHz Phân cực trịn bên trái bên phải đạt cách sử dụng nguồn cấp liệu kết hợp với nhiễu loạn miếng patch, đặt vng góc microstrip hybrid với miếng patch trịn Nó đạt mức tăng tối đa khoảng 6,5 dBi, có kích thước 82 x 82 x 20 mm khối lượng 80 g Nó hoạt động -200 C đến +500 C, chịu xạ đến 50 kRad đủ điều kiện rung ngẫu nhiên 50 g rms ba trục 60 giây Hình Anten xoắn tứ giác S-Band RUAG Aerospace Thụy Điển Chúng sử dụng cho chức đo từ xa, theo dõi lệnh, cho liên kết xuống liệu Để đáp ứng nhu cầu anten bán cầu cận bán cầu tần số cận bán cầu, làm việc băng tần S, C X, patch-excited cup anten phát triển RUAG Aerospace Thụy Điển Chúng bao gồm hình trụ ngắn, với mặt cắt ngang trịn exciter Các anten có tính đặc biệt để giảm thiểu khớp nối chúng với môi trường tàu vũ trụ xung quanh, vấn đề phổ biến anten loại thấp có ảnh hưởng đến hiệu suất cài đặt Đường kính anten 60mm cho anten C-band 40mm cho anten X-band Khối lượng nhỏ 90 g cho anten C-band 20 g cho anten X-band 10 2.3 Anten cho hệ thống định vị toàn cầu (Antennas for Global Navigation Satellite System GNSS/GPS) Đi tiên phong việc sử dụng GPS hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu (GNSS) khơng gian Bộ thu GPS cung cấp vị trí, vận tốc thời gian xác cho vệ tinh LEO Đối với ứng dụng anten cần phải nhỏ gọn, cấu hình thấp, hoạt động tần số GPS dải Ll (1,575 GHz) L2 (1,227 GHz) với hiệu suất ổn định tạo xạ ngược thấp phía vệ tinh nhỏ (để giảm thiểu tương tác với vệ tinh) Để đo xác phải tìm vị trí anten tối ưu vệ tinh, cân vùng phủ song anten chống lại can thiệp tàu vũ trụ lỗi đa đường Các biến thể pha anten phải giảm bớt Đối với hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu (GNSS), thường sử dụng quỹ đạo Trái đất trung bình (MEO, độ cao 2000–20.000 km), quỹ đạo Trái đất địa tĩnh (GEO, độ cao 35.786 km) quỹ đạo nghiêng không đồng địa lý (IGSO, độ cao 35.786 km) Ví dụ: GNSS All Bands Antenna Bảng Thông số kĩ thuật GNSS All Bands Antenna 2.4 Anten cho liên kết vệ tinh chéo vệ tinh khác (Antenna for Inter-Satellite Cross Links and Other) Liên kết vệ tinh (ISL) cho POD vệ tinh GNSS ISL liên kết sử dụng để liên lạc vệ tinh có chức khác Đó liên kết khơng dây thực liên kết laser liên kết viba Các Bands sử dụng cho ISL có tần số cao (VHF, 30–300 MHz), tần số siêu cao (UHF, băng tần 300–3000 MHz), L (1–2 GHz), S (2–4 GHz) Ka 13 (Ka, 26,5–40 GHz), băng tần Lvà băng tần S liên kết vệ tinh-mặt đất chiếm giữ, đó, băng tần ISL thường chọn từ băng tần VHF, UHF Ka Vì cơng nghệ ISL đạt giá trị xác cao vệ tinh, sử dụng phương tiện phụ trợ cho việc quan sát quỹ đạo phục vụ cho POD Anten đa hướng lựa chọn rõ ràng cho vệ tinh liên kết chéo có khả định vị lại liên tục, điều gây an toàn trạm mặt đất nghe nén, vệ tinh bên mạng lưới nằm phạm vi chịm vệ tinh Anten đa hướng khơng hiệu quả, cơng suất phát theo hướng, không theo hướng máy thu Trong mạng nhạy cảm với bảo mật, trực tiếp liên kết chéo cách sử dụng anten định hướng chùm tia động ngăn chặn việc đánh cắp tín hiệu Tuy nhiên, hệ thống yêu cầu dịch pha thuật tốn xử lý tín hiệu kỹ thuật số, thêm vào lớp phức tạp khác hệ thống Đối với ứng dụng pico-satellite, giải pháp thay hấp dẫn cho hệ thống lái chùm tia động mảng phản hồi tự điều khiển (self-steering retrodirective array), cho phép truyền thông liên kết chéo an toàn vệ tinh chuyển động ngẫu nhiên khơng gian Anten phản xạ lại cảm nhận hướng đường truyền vô tuyến đến gửi trả lời theo hướng mà khơng có phức tạp kèm với chuyển pha mảng pha thơng thường tín hiệu kỹ thuật số xử lý anten thông minh Như với anten thị nào, định hướng không cải thiện an ninh mạng mà cải thiện hiệu giao tiếp-liên kết cách giảm thiểu tiêu tốn điện III Các loại anten sử dụng vệ tinh 3.1 Các loại anten thường sử dụng vệ tinh Có bốn loại anten sử dụng vệ tinh truyền thông nay: Wire antennas (anten dây), Horn antennas (anten độ), Reflector antennas (anten phản xạ) Array antennas (anten mảng) Anten dây sử dụng vệ tinh hoạt động ban đầu INTELSAT I II Giờ đây, chúng chủ yếu sử dụng làm anten theo dõi, đo từ xa lệnh (TT&C) 3.1.1 Wire antennas (Anten dây) Anten dây sử dụng chủ yếu VHF UHF để cung cấp thông tin liên lạc cho hệ thống TTC & M Chúng định vị cẩn thận phần thân vệ tinh nhằm cố gắng cung cấp vùng phủ sóng đa hướng Hầu hết vệ tinh đo vài bước sóng tần số VHF, điều gây khó khăn cho việc lấy mẫu anten cần thiết 14 có số định hướng vệ tinh độ nhạy hệ thống TTC & M bị giảm mẫu ăng ten không Mẫu anten biểu đồ cường độ trường trường xa anten anten điều khiển máy phát Nó thường đo decibel (dB) cường độ trường thấp 3.1.2 Horn antennas ( Anten độ) Anten độ anten định hướng đơn giản Tùy thuộc vào hình dạng chúng, có số loại anten độ: hình chóp, hình nón, chế độ kép, hình sóng, đa luồng Hình 11 Anten độ Anten hình chóp hình nón đơn giản dễ chế tạo chúng có nhược điểm dạng xạ khơng đối xứng trịn nên hiệu suất anten thấp Chúng sử dụng làm phần tử mảng anten mảng kích thước nhỏ chúng Kèm theo chế độ kép tạo mơ hình đối xứng tròn dải bên cách thêm TE 11 TM 11nhưng nhược điểm băng thông hẹp Các v gấp nếp tạo mô hình đối xứng trịn, dải bên thấp phân cực chéo thấp cách sử dụng chế độ điện HE 11 kết hợp Các vành gấp nếp, sóng đa ánh sáng sử dụng làm nguồn cấp liệu cho anten phản xạ 3.1.3 Reflector Antennas (Anten phản xạ) Anten phản xạ sử dụng thường xuyên vệ tinh thông tin liên lạc cấu trúc đơn giản, trọng lượng nhẹ hệ số tăng ích cao có nhiều bề mặt phản xả hình parabol, hypebol, hình cầu Hình 12 Anten phản xạ 15 Một anten parabol gồm gương phản xạ có hình dạng parabol đối xứng trục vòng quay nguồn cấp liệu nằm tiêu điểm gương phản xạ Nguồn cấp liệu chặn số sóng đến làm giảm hệ số tăng ích anten tăng dải tần Do đó, phản xạ anten parabol có độ lệch bù để tránh tắc nghẽn độ Một anten parabol sử dụng chảo parabol làm phản xạ chảo hyperboloid làm phản xạ phụ Một tiêu điểm gương phản xạ phụ trùng với tiêu điểm gương phản xạ chính, tiêu điểm khác gương phản xạ phụ trùng với nguồn cấp liệu Có thể đạt nhiều tia sáng sử dụng anten phản xạ nhiều nguồn cấp liệu nằm gần vị trí tiêu điểm Tuy nhiên, gia tăng số lượng nguồn cấp liệu gây suy giảm hiệu suất xạ bù đắp nhiều nguồn cấp liệu từ vị trí tiêu điểm tăng lên Loại anten đa tia sử dụng anten Cassegrain offset parabol 3.1.4 Array Antennas (Anten mảng) Một anten mảng tạo chùm tia giám sát mẫu xạ cụ thể với khả định hướng cao dải tần thấp cách sử dụng số lượng lớn phần tử xạ Việc thiết kế mảng bao gồm việc lựa chọn phần tử xạ, hình học xác định kích thích phần tử cần thiết để đạt hiệu suất cụ thể, điều thực với phần tử xạ Vì phần tử xạ anten mảng theo giai đoạn vệ tinh, anten độ, lưỡng cực, xoắn ốc anten vá vi dải hầu hết sử dụng Hình 13 Anten mảng vệ tinh ETS-VI Một anten mảng băng tần S , lắp đặt vệ tinh ETS-VI để thiết lập liên kết vệ tinh địa tĩnh vệ tinh quỹ đạo trái đất thấp Mảng bao gồm 19 phần tử xạ, phần tử trang bị dịch pha cho chùm tia phát hai dịch pha cho chùm tia nhận để chùm tia quét điện độc lập Anten có kích thước 1,8×1,8m 16 3.2 Một số loại Anten khác 3.2.1 Wrap-rip antenna Umbrella antenna Để cho phép độ lớn hệ số tăng ích anten vệ tinh lớn hơn, cần có anten triển khai, sử dụng phản xạ dạng lưới dạng rắn gấp lại để phóng triển khai quỹ đạo, cần thiết Có hai loại anten triển khai: Wrap-rib antenna (loại khung bọc) Umbrella anttena (loại ô) Wrap-rib antenna khung bao gồm đường gân phẳng trải theo hướng xuyên tâm , trung tâm màng phản xạ (lưới) kéo dài qua đường gân Anten triển khai theo kiểu Umbrella antenna bao gồm nhiều xương trung tâm, đạt mở rộng cách để xương sườn mở từ đế chúng giống Hình 14 Wrap-rip Antenna & Umbrella Antenna 3.2.2 Patch Antennas Patch antenna có cấu hình thấp giảm bớt vấn đề khối lượng vệ tinh Anten vá phân cực tuyến tính phân cực trịn việc sử dụng nhóm theo giai đoạn cung cấp hệ số tăng ích cao Mặc dù dung chức truyền nhận vào anten lợi ích độ tin cậy tính dự phịng, chúng thường giữ riêng biệt Hình 15 Patch Antenna 3.2.3 Anten QFH (Anten xoắn) 17 Anten xoắn tạo thành từ bốn dây kim loại riêng biệt giá đỡ trung tâm điện mơi dạng hình nón Bốn vịng xoắn cung cấp mạng nguồn cấp liệu cô lập bốn điểm để đạt ăng-ten băng thông rộng hoạt động nhận truyền tần số TT&C băng tần S mà khơng cần điều chỉnh Anten có trọng lượng thấp đạt phạm vi phủ sóng rộng độ phân cực chéo thấp Một lợi ích khác việc sử dụng anten QFH khả định hình mẫu xạ Hình 16 Anten xoắn cực tiêu chuẩn 3.2.4 Cup Antennas Anten sử dụng ba mảng cốc nông với chiều cao vành khoảng phần tư bước sóng Hai mảng tạo thành khoang cộng hưởng cho phép điều chỉnh băng thông rộng kép miếng dán phía hoạt động phản xạ Anten phân cực tròn cấp nguồn từ mạng nguồn cấp bốn cổng Hình 17 Anten LCROSS RUAG 3.2.5 Anten đa chức phân tán cho tế bào vi mô nano Do kích thước, khối lượng ngân sách lượng hạn chế, vệ tinh nhỏ có khả RF hạn chế số lượng chất lượng liên kết khơng dây có Để khắc phục hạn chế này, anten đa chức phân phối cho tế bào nano Chúng dựa ý tưởng 'cấu trúc tản nhiệt', vay mượn từ cộng đồng anten điện thoại Ở đây, vệ tinh sử dụng phận quan trọng tản nhiệt, thay 18 coi mặt đất 'Anten độc lập' truyền thống, miễn chúng có kích thước nhỏ, đóng vai trị 'bộ kích thích', mảng phân bố 'bộ kích thích' đặt khắp cấu trúc vệ tinh để kích thích thời gian thay đổi dịng điện bề mặt bệ vệ tinh để đạt kiểm soát linh hoạt mẫu xạ từ vệ tinh Trái ngược với hầu hết hệ thống anten không gian, cấu trúc vệ tinh tổng thể đóng vai trị tất anten biểu diễn dẫn đến nhu cầu tối ưu hóa kết hợp tồn cầu IV Xu hướng phát triển 4.1 Anten vệ tinh qua giai đoạn Ở giai đoạn đầu này, anten phân cực tuyến tính nhỏ sử dụng vệ tinh trạm mặt đất sử dụng anten phân cực tròn lớn Mặc dù điều làm suy giảm liên kết thêm dB so với phù hợp với hệ thống phân cực, cung cấp liên kết không nhạy cảm với định hướng tàu vũ trụ Anten thêm ưu điểm mảng anten đặt mặt hướng không gian để mặt đất không bị vật cản cản trở trường quan sát máy ảnh Việc sử dụng mảng đơn cực với khoảng cách anten nhỏ bước sóng tìm thấy để cung cấp phạm vi bao phủ trường xa đối xứng với mức phá hủy tối thiểu nhiễu loạn thân tàu vũ trụ gây Sau đó, người ta phát cách sử dụng phân kỳ thích hợp anten riêng lẻ xảy phân cực trịn Thật vậy, hiệu ứng tương tự xảy cách định hình anten riêng lẻ Tuy nhiên, theo thời gian, nhu cầu tốc độ liệu cao dẫn đến việc sử dụng tần số cao Như tần số tăng kích thước thân tàu vũ trụ tăng lên, biến đổi mẫu xạ đơn cực giống lưỡng cực trở nên rõ nét thân vệ tinh bắt đầu chặn tín hiệu Sau trở nên cần thiết để đặt anten hai đầu cấu trúc để cải thiện vùng phủ sóng Các tần số sử dụng trước khơng cịn phù hợp với sứ mệnh dự tính Có số lượng yếu tố khiến vệ tinh nhỏ di chuyển theo tần suất Những điều bao gồm mong muốn anten vệ tinh nhỏ mặt vật lý, tính khả dụng ngày tăng với chi phí cạnh tranh anten nhỏ, tính ổn định cao, chất bán dẫn tần số vi sóng, sẵn có đĩa phản xạ parabol có độ hệ số tăng ích cao để sử dụng với trạm mặt đất Một yếu tố nhiệm vụ sau yêu cầu nhiều liệu chuyển vệ tinh trạm mặt đất, điều quy định việc sử dụng băng thông cao cao tần số tương ứng Cân cẩn thận máy phát máy thu công suất thấp, tần số cao, vệ tinh anten nhỏ gọn 19 anten trạm mặt đất có hệ số tăng ích cao tạo hội cung cấp tốc độ liệu cao với ngân sách liên kết chấp nhận 4.2 Các yêu cầu phát triển anten vệ tinh Tối đa hóa khối lượng hỗ trợ đầy đủ cho thời gian thực nhiệm vụ với chi phí tối thiểu Bề ngồi, u cầu anten xuất khơng đáng kể Tuy nhiên, toàn bề rộng ràng buộc sứ mệnh kiểm tra thách thức anten Mỗi anten phục vụ đa dạng chức năng, Lựa chọn tần suất hoạt động, Phổ tần số để đảm bảo sử dụng tốt Hoạt động băng tần định xác định cách sử dụng liên kết đề xuất Các dải tần cụ thể phân bổ cho chức vị trí vơ tuyến, hoạt động không gian (không gian tới Trái đất, Trái đất với không gian, không gian với không gian), điều hướng vơ tuyến, dịch vụ phát sóng, thăm dị Trái đất, thiên văn vô tuyến Hơn nữa, tần suất sử dụng dải định nghĩa phân bổ phụ Sự phân bổ đặc trưng cho điều phân bổ tần số thứ cấp khơng gây nhiễu có hại yêu cầu bảo vệ khỏi trạng thái tần số đảm bảo vệ tinh có chí dịch vụ mặt đất không bị nhiễu hệ yêu cầu cấp Bề mặt bên vệ tinh nhỏ phẳng Các bề mặt bên lắp đặt pin mặt trời, cảm biến, vách ngăn, anten phần tử kết cấu Tất yếu tố cạnh tranh cho vị trí tối ưu theo tầm quan trọng cấu trúc thành công phần tử tạo không liên quan làm sai lệch mơ hình anten lý tưởng, làm đảo lộn phân cực tác động đến góc nhìn anten Các vệ tinh lớn với nhu cầu chùm tia định hướng có hệ số tăng ích cao thường yêu cầu cấu trúc vật lý cồng kềnh để hỗ trợ Để cho phép chúng phù hợp với chương trình khởi chạy, chúng thường phải làm cho triển khai Điều đến lượt lại tác động đến độ phức tạp, khối lượng yêu cầu khối lượng thường hạn chế vệ tinh Trong giải pháp kết hợp để triển khai anten bao gồm kích thước (Takashi Iida, 2003) hệ thống STEM tiếp tục cung cấp nhiệm vụ lớn Do đó, phần lớn vệ tinh nhỏ dựa vào truyền thống hơn, loại anten triển khai chẳng hạn đơn cực, vá lỗi cấu hình thấp vòng xoắn nhỏ 20 ... PHẦN A ANTEN LẮP ĐẶT TRÊN VỆ TINH Lịch sử phát triển vệ tinh I Thuật ngữ ? ?vệ tinh? ?? Vệ tinh gì? Lịch sử phát triển vệ tinh II... loại anten thường sử dụng vệ tinh Có bốn loại anten sử dụng vệ tinh truyền thông nay: Wire antennas (anten dây), Horn antennas (anten độ), Reflector antennas (anten phản xạ) Array antennas (anten. .. phần tử xạ anten mảng theo giai đoạn vệ tinh, anten độ, lưỡng cực, xoắn ốc anten vá vi dải hầu hết sử dụng Hình 13 Anten mảng vệ tinh ETS-VI Một anten mảng băng tần S , lắp đặt vệ tinh ETS-VI