Hệ thống thông tin vệ tinh

Đối với thông tin vô tuyến quốc tế, thông tin vệ tinh đã cung cấp các đường thông tin dung lượng lớn thay thế cho thông tin sóng ngắn trước đây và được sử dụng thường xuyên hơn

Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Chơng một Tổng quan về hệ thống thông tin vệ tinh 1.1- lịch sử phát triển thông tin vệ tinh Chúng ta đang sống trong thời kỳ quá độ tới một xã hội định hớng thông tin tiên tiến nhờ các công nghệ mới trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Các loại thông tin truyền trên sang vô tuyến đó là thông tin vô tuyến, đã đi vào đời sống hàng ngày của chúng ta và chúng ta có thể cảm nhận cuộc sống hiện tại của cuộc sống xung quanh chúng ta nhờ các hệ thống truyền hình và điện thoại quốc tế. Nói chung, thông tin có thể đợc phân ra các loại nh thông tin dùng cáp đồng trục huặc thông tin dùng cáp sợi quang và thông tin vô tuyến sử dụng sóng vô tuyến điện nối liền nhiều nơi trên thế giới vợt qua thời gian và không gian. Hiện nay, các hệ thống cáp biển sử dụng cáp sợi quang đã đợc đa vào sử dụng cho thông tin quốc tế. Đối với thông tin vô tuyến quốc tế, thông tin vệ tinh đã cung cấp các đờng thông tin dung lợng lớn thay thế cho thông tin sóng ngắn trớc đây và đợc sử dụng thờng xuyên hơn. Thông tin vệ tinh có nhiều lợi thế so với các phơng thức truyền thông khác đó là: - Vùng phủ sóng rộng (chỉ cần 3 vệ tinh có thể phủ sóng toàn cầu). - Thiết bị phát sóng chỉ cần công suất nhỏ. - Lắp đặt hệ thống mặt đất nhanh, di chuyển dễ dàng. - Có thể phục vụ nhiều dịch vụ khác. - Hệ thống truyền dẫn ổn định (kể cả bão to, động đất). - Thiết bị đặt trên vệ tinh có thể tận dụng năng lợng mặt trời để cấp điện . - Có thể tận dụng tất cả công nghệ của kỹ thuật số. Tuy vậy, thông tin vệ tinh cũng có những nhợc điểm: - Kinh phí đầu t ban đầu lớn. - Công nghệ không phải lúc nào cũng sản xuất đợc (từ khâu thiết bị đến khâu phóng, điều khiển và điều hành). - Bức xạ của sóng bị tổn hao lớn ở những vùng có ma và mây mù. - Cờng độ sóng thu ở mặt đất phụ thuộc nhiều vào vị trí tọa độ của vệ tinh . Có hai loại vệ tinh đang đợc phổ dụng : Vệ địa tĩnh (Geostation Satellite) và vệ tinh không địa tĩnh (Non- Geostation Satellite). 1.2- các loại quỹ đạo của vệ tinh Vệ tinh khối Sinh viên Nguyễn Xuân Hoàng 1 Trái đất Khối lượng M Lực hấp dẫn = GMm/r 2 Lực ly tâm = mv 2 /r Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 lợng M Khoảng cách = r Quỹ đạo chuyển động của vệ tinh Hình 1.1 . Các lực quyết định quỹ đạo của vệ tinh Quỹ đạo là hành trình của vệ tinh để giữ đợc cân bằng giữa hai lực đối nhau. Hai lực đó là lực hấp dẫn của trái đất và lực ly tâm đợc hình thành do độ cong của hành trình của vệ tinh. Quỹ đạo thuộc một mặt phẳng có hình Elip, hai đầu của Elip thì một đầu nằm xa trái đất còn đầu kia nằm gần trái đất. Vệ tinh sẽ di chuyển chem. Hơn khi khoảng cách giữa nó và trái đất tăng lên. Quỹ đạo thông dụng nhất hiện nay là những quỹ đạo sau: + Các quỹ đạo hình Elip nghiêng một góc 64 0 so với mặt phẳng xích đạo. Loại quỹ đạo có tính ổn định cao nhờ có độ nghiêng mà nó cho phép vệ tinh có thể phủ sóng đợc ở những nơi có vĩ tuyến cao thuộc phần lớn quỹ đạo khi vệ tinh đi qua điểm cực viễn so với trái đất. Trong thực tế, quỹ đạo nghiêng hình Elip có khả năng cung cấp các liên lạc ở các vĩ tuyến trung bình khi mà vệ tinh gần tới điểm cực viễn so với trái đất và các góc ngẫng gần bằng 90 0 , những điều kiện tốt này không thể tồn tại trong cùng một vĩ tuyến ở các vệ tinh địa tĩnh. Một hệ thống vận hành đợc gọi là ELLIPSAT bao gồm 24 vệ tinh ở hai quỹ đạo khác nhau nghiêng một góc 64 0 (2930 km / 426 km) đợc đề xuất tại Mỹ (ELL- 91) để đạt đợc sự phủ sóng vĩnh cửu. Sinh viên Nguyễn Xuân Hoàng 2 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Hình 1.2 . Mô tả quỹ đạo của vệ tinh MOLNYA của LIÊN XÔ + Các quỹ đạo nghiêng tròn, độ cao của vệ tinh so với mực nớc biển là không đổi và xấp xỉ và trăm nghìn km. Với góc nghiêng gần 90 0 , loại quỹ đạo này đảm bảo rằng vệ tinh có thể đi qua các vùng của trái đất. Đó là lý do ngời ta sử dụng loại quỹ đạo này để quan sát các vệ tinh (Ví dụ vệ tinh SPOT; độ cao 830 km ; quỹ đạo nghiêng 98,7 0 ; chu kỳ 101 phút). Ngời ta có thể thiết lập các quá trình lu trữ và chuyển tiếp thông tin nếu vệ tinh đợc trang bị các phơng tiện lu trữ thông tin. Một số vệ tinh với vùng phủ sóng toàn cầu sử dụng các chòm sao của sóng mang vệ tinh ở các quỹ đạo tròn, độ cao thấp (cỡ 1000 km) đợc đề cập gần đây (nh IRIDIUM, GLOBAL STAR, ODYSSEY, ARIES , LEOSAT , ). + Quỹ đạo tròn với góc nghiêng bằng 0, đợc sử dụng rộng rãi nhất cho quỹ đạo vệ tinh thuộc các trạm. Quỹ đạo vệ tinh xung quanh trái đất với độ cao 35768 km và cùng phơng hớng. Do đó vệ tinh xuất hiệ nh một điểm cố định trên bầu trời và đảm bảo sự hoạt động liên tục nh Rơle vô tuến trong thời gian thực đối với những vùng nhìn thấy của vệ tinh (43% bề mặt của trái đất). Sự lựa trọn các quỹ đạo phụ thuộc vào tính chất của công việc, độ can nhiễu có thể chấp nhận đợc và tầm xa của khả năng bệ phóng. Quỹ đạo đ ợc đặc tr ng bởi các yếu tố sau: + Quy mô và phạm vi của các vùng đợc phủ sóng. Trái ngợc với đông đảo các ý kiến, độ cao của vệ tinh không phải là nhân tố quyết định trong việc liên lạc đối với diện tích phủ sóng cụ thể. Hiện nay vệ tinh đi theo quỹ đạo thấp chỉ cung cấp một khoảng không gian giới hạn, bao phủ tại một thời gian xác định và có giới hạn tại một điểm xác định . Nếu độ tăng ích các anten thấp (cỡ vài dB) với độ địng hớng kém thì trong trờng hợp này phải đợc trang bị các thiết bị bán vệ tinh và điều này làm tăng chi phí. Do đó các vệ tinh địa tĩnh rõ ràng là đặc biệt có ích cho việc phủ sóng liên tục các vùng co diện tích rộng. Tuy nhiên nó không thể phủ sóng đợc các vùng cực mà các vùng này chỉ đợc phủ sóng bởi các vệ tinh có quỹ đạo Elip nghiêng hay quỹ đạo cực. + Góc ngẫng của các trạm mặt đất : Một vệ tinh có quỹ đạo Elip nghiêng hay quỹ đạo cực xuất hiện trên mặt đất trong một khoảng thời gian xác định cho phép thông tin đợc thiết lập tại các vùng thành thị mà không va chạm các chớng Sinh viên Nguyễn Xuân Hoàng 3 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 ngại vật nh các toà nhà lớn tạo nên góc ngẫng nằm trong khoảng từ 0 0 cho đến xấp xỉ 70 0 . Với một vệ tinh địa tĩnh, góc ngẫng sẽ giảm khi sự chênh loch về kinh tuyến, vĩ tuyến giữa trạm mặt đất và vệ tinh tăng. + Thời gian truyền dẫn và thời gian trễ : vệ tinh địa tĩnh cung cấp một sự chuyển tiếp liên tục cho các trạm trong khoảng tầm nhìn nhng thời gian truyền sóng từ trạm này đến trạm khác bị trễ 0,5s. Điều này yêu cầu phải sử dụng thiết bị điều khiển tiếng vọng trên các kênh điện thoại hay các giao thức đặc biệt để truyền số liệu. Thời gian truyền dẫn giữa các trạm sẽ giảm nếu vệ tinh di chuyển trong một quỹ đạo thấp, thời gian truyền giữa các trạm sẽ giảm xuống gần bằng thời gian truyền trong tầm nhìn tới vệ tinh. Nhng nó có thể trở nên lâu (một vài giờ) đối với các trạm xa nếu nh kiểu truyền lu trữ - chuyển tiếp đợc sử dụng. + Nhiễu : vệ tinh địa tĩnh chiếm một vị trí xác định trên bầu trời và việc trao đổi thông tin với các trạm trên mặt đất. Để chống nhiễu giữa các hệ thống thì ngời ta phải quy định băng tần và các vị trí quỹ đạo. Không gian quỹ đạo nhỏ giữa các vệ tinh gần kề nhau tại cùng một tần số sẽ làm tăng độ nhiễu và điều này sẽ cản trở việc thiết lập các vệ tinh mới. Các hệ thống khác nhau có thể sử dụng các tần số khác nhau nhng điều này bị hạn chế bởi số lợng băng tần đợc chỉ định cho không gian thông tin vô tuyến bởi các luật của thông tin vô tuyến. Trong trờng hợp này, một băng tần có thể bị giới hạn bởi phổ tần của quỹ đạo. Với các vệ tinh đa vào quỹ đạo thì các thông số hình học của một hệ thống này đối với hệ thống khác bị biến đổi theo thời gian do đó rất khó đồng bộ điều này có nghĩa là nhiễu của hệ thống sẽ cao. + Hiệu suất của bệ phóng : khối lợng của các vệ tinh đợc phóng giảm đi khi độ cao tăng. 1.3- phân bổ tần số trong thông tin vệ tinh Các băng tần số vô tuyến dùng cho các hệ thống thông tin vệ tinh nông thôn, hiển nhiên là phải tuân theo quy chế vô tuyến. Đặc biệt, các bằng tần đợc phân định cho các dịch vụ vệ tinh cố định đợc trình bày trong bảng. Dịch vụ a) Các tần số tuyến lên (MHz) Các tần số tuyến xuống (MHz) Chú thích b) FS FS BS FS FS FS FS FS 2655 2690 5725 5850 5850 7075 2500 2690 2500 2535 2500 2690 3400 4200 4500 4800 Chỉ R2 Chỉ R3 Chỉ R2,R3 Sinh viên Nguyễn Xuân Hoàng 4 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 FS FS FS FL BS BS FS BS FS BS FS FS FS FS,FL FL FS FS FS 7900 8400 10700 11700 12500 12750 12700 12750 14000 14500 14000 14800 17300 18100 27000 27500 27500 31000 7250 7750 10700 11700 11700 12500 11700 12200 11700 12300 12100 12700 12500 12750 12500 12750 11700 21200 Chỉ R1 Chỉ R1 Chỉ R1 Chỉ R3 Chỉ R2 Chỉ R2 Chỉ R1, R3 Chỉ R3 Chỉ R1 Chỉ R2 Chỉ R2,R3 Bảng : các băng tần dùng cho dịch vụ vệ tinh cố định và dịch vụ quảng bá qua vệ tinh tới 31GHz a) FS Dịch vụ vệ tinh cố định BS Dịch vụ vệ tinh quảng bá FL Tuyến phi dơ cho dịch vụ vệ tinh quảng bá b) Vùng 1 (R1), vùng 2 (R2), vùng 3 (R3) đợc xác định theo hình (1.3) ITU đã xác lập riêng các phần nào đó của phổ tần để sử dụng các hệ thống thông tin vệ tinh, đáng chú ý là các băng tần nh 2,5 2,7; 3,4 7,1 và 10,7 14,5 GHz. Một số nào đó trong các băng tần này đợc phân định để sử dụng cho các dịch vụ đặc biệt trong các vùng địa lý xác định. Trong bảng trên, R2 ám chỉ vùng 2 bao gồm Bắc Mỹ và Nam Mỹ; R3 là vùng 3 gồm Châu úc và Châu á và R1 là vùng 1 gồm Châu âu, Liên Xô và Châu Phi. Hình 1.3 mô tả các vùng này trên bản đồ. Trong bảng các vùng đợc phép sử dụng băng tần đợc chỉ thị bởi R1, R2 và R3. Nếu không có bất kỳ chỉ định vùng nào thì có nghĩa là tất cả các vùng đều có thể sử dụng băng tần đó. Sinh viên Nguyễn Xuân Hoàng 5 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Hình 1.3 . Các vùng nh đ ợc quy định trong các Quy chế vô tuyến (Radio Regulations) Băng tần 2500 2690 MHz : Tất cả các tần số trong băng tần này là để dành cho các nớc vùng 2 và vùng 3 (không có sự phân định nào đối với băng tần số 2,5 2,7 GHz cho các dịch vụ vệ tinh cố định trong vùng 1). Tại băng tần 2,5 2,7 GHz, suy hao khí quyển nhỏ hơn bất kỳ băng tần nào khác, song vì bớc sóng tơng đối dài cho nên kích thớc của trạm anten mặt đất sẽ phải lớn hơn so với việc sử dụng các băng tần khác. Ngoài ra, vì băng tần này còn cha đợc sử dụng rộng rãi cho nên 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 điểm không có tắc nghẽn và các khe quỹ đạo là luôn luôn có sẵn để sử dụng. Tuy nhiên, băng tần này chung phần với các hệ thống tán xạ đối lu và cần phải phối hợp với chúng. Băng tần 3400 7075 MHz : Băng tần này đợc sử dụng nhiều nhất so với tất cả các băng tần khác. Do điều đó, việc sắp xếp các khe quỹ đạo là tơng đối khó. Mặt khác vì có sẵn thị tr- ờng rộng lớn cho nên nhiều nhà sản xuất chế tạo thiết bị tiêu chuẩn, giảm đợc đáng kể giá thành do cạnh tranh và đảm bảo tính hiệu quả kinh tế do quy mô lớn. Mặc dù suy hao khí quyển hơi lớn hơn so với băng 2,5 2,7 GHz, kinh nghiệm lịch sử cho thấy rằng có thể đạt đợc dịch vụ thông tin chất lợng cao thực 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 lắp đặt tại nhiều vùng thành phố. Do vậy việc sử dụng băng tần này đòi hỏi phối hợp chặt chẽ với các hệ thống trên mặt đất đang hoạt động huặc đang trong dự án. Băng tần 10,700 14,500 GHz : Băng tần này vừa có lợi thế vừa có bất lợi so với băng tần 3,4 7,1 GHz vốn đợc sử dụng rất rộng rãi. Nơi nào có băng tần này nói chung không đợc sử dụng cho các tuyến vi ba mặt đất thì có thể cho các trạm mặt đất hoạt động tại các trung tâm thành thị. Các anten tại băng tần này rất nhỏ so với các băng tần khác, do vậy chúng có thể đợc lắp đặt tại các mái nhà của các toà cao ốc. Nơi nào thực tế không có các sóng mang chung trong băng này thì các vệ tinh có thể sử dụng các công suất cao hơn vì không có các vấn đề can nhiễu với các hệ thống trên mặt đất. Điều bất lợi chính của băng tần này là các đặc tính suy hao Sinh viên Nguyễn Xuân Hoàng 6 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 của nó gia tăng mạnh trong miền khí hậu có nhiều sơng mù, có ma huặc có mây. 1.4- cấu trúc tổng quát một hệ thống thông tin vệ tinh Một hệ thống thông tin vệ tinh bao gồm hai phần : Phần mặt đất và Phần không gian. ĐOạN MặT ĐấT Sinh viên Nguyễn Xuân Hoàng đOạN KHÔNG GIAN Vệ TINH 7 TRạM ĐIềU KHIểN THIếT Bị PHáT THIếT Bị THU TUYếN XUốNGTUYếN LÊN Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Hình 1.4. Các thành phần của một hệ thống thông tin vệ tinh 1.4.1. Phần không gian. Phần không gian bao gồm vệ tinh và các trang thiết bị mặt đất để điều khiển và kiểm tra theo dõi vệ tinh nh sau: Hệ thống bám sát, đo đạc và điều khiển thực hiện (TT & C) và trung tâm điều khiển vệ tinh, nơi mà mọi hoạt động của vệ tinh đợc kiểm tra và theo dõi chặt chẽ. Các sóng vô tuyến truyền từ các trạm mặt đất lên vệ tinh đợc gọi là đờng lên (uplink). Vệ tinh, đến lợt truyền các sóng vô tuyến tới các trạm thu tại mặt đất - đờng xuống (downlink). Chất lợng của một liên lạc vô tuyến đợc xác định bởi tỷ số sóng mang trên tạp âm (C/N). Vệ tinh hình thành một điểm trung chuyển trạng thái do các nhóm liên lạc song song. Khi đó nó đợc xem nh là điểm nút của mạng, truy nhập với vệ tinh và tới bộ phát đáp vệ tinh bởi một vài sóng mạng có nghĩa là sử dụng các kỹ thuật đặc biệt, đợc gọi là các kỹ thuật đa truy nhập. Vệ tinh bao gồm phần trọng tải (payload) và phần nền (platfom). Phần payload bao gồm các anten thu và tất cả các thiết bị điện tử phục vụ cho việc truyền dẫn các sóng mang. Phần flatfom bao gồm các hệ thống phụ phục vụ cho phần payload hoạt động. Chúng bao gồm: + Cấu trúc. + Nguồn cung cấp điện. + Điều khiển nhiệt độ. + Điều khiển hớng và qũy đạo. + Thiết bị đẩy. + Thiết bị bám, đo đạc và điều khiển thực hiện. Vệ tinh có hai vai trò sau: + Khuếch đại các sóng mang thu đợc từ tuyến lên sử dụng cho việc truyền dẫn lại trên tầng xuống. Năng lợng sóng mang tại đầu vào của máy thu vệ tinh yêu cầu từ 100pW đến 1nW, còn năng lợng tại đầu ra của bộ khuyếch đại công suất phát cho tuyến xuống yêu cầu từ 10 100W. Do đó độ lợi công suất có yêu cầu từ 100 130dB. + Thay đổi tần số sóng mạng nhằm tránh hiện tợng một phần công suất phát đi quay trở về đầu thu, khả năng loại bỏ của đầu vào các bộ lọc tần số tuyến xuống kết hợp với độ tăng ích anten thấp giữa đầu ra phần phát và 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 một Rơle đơn giản. Sự thay đổi tần số thông qua một bộ biến đổi tần số. Điều này thấy rõ trong các vệ tinh thơng mại đợc vận hành hiện nay. Ngời ta gọi chúng là các vệ tinh quy ớc hay trong suốt. Tuy nhiên, một thế hệ vệ tinh mới (bắt đầu từ ACTS và ITALSAT) đang nổi lên, chúng đợc gọi là các vệ tinh tái sinh và đợc Sinh viên Nguyễn Xuân Hoàng 8 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 trạng bị các bộ giải điều chế, các tín hiệu băng cơ bản đợc đặt sẵn trên vệ tinh. Sự thay đổi tần số đạt đợc bởi việc điều chế một sóng mạng mới cho tầng xuống. Việc vận hành cặp điều chế và dải điều chế có thể đợc đi kèm theo với việc xử lý băng cơ bản ở các mức độ phức tạp khác nhau. Để đảm bảo tính sẵn sàng cung cấp các dịch vụ, một hệ thống vệ tinh phải bao gồm một số vệ tinh để dự trữ, để thay thế cho một vệ tinh nào đó bị hỏng hay đã hết hạn sử dụng trong trờng hợp này chúng ta cần phân biệt tuổi thọ và độ tin cậy của một vệ tinh. Độ tin cậy của một vệ tinh đợc đánh giá dựa trên các yếu tố: khả năng dẫn đến hang 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 trên các trạm trong trạng thái tối thiểu. 1.4.2. Phần mặt đất. Phần mặt đất bao gồm tất cả các trạm ở mặt đất, chúng thờng đợc nối tới thiết bị của ngời sử dụng thông qua mạng mặt đất. Trong trờng hợp các trạm nhỏ nh VSAT, chúng đợc nối trực tiếp tới các thiết bị của ngời sử dụng. Các trạm lớn hay nhỏ tuỳ thuộc vào khối lợng thông tin và loại hình thông tin đợc truyền (thoại, hình ảnh hay dữ liệu), trạm lớn nhất đợc trang bị anten có đờng kính 30m (chuẩn A của mạng ITALSAT) trạm nhỏ nhất đợc trang bị anten có đ- ờng kính 0,6m (các trạm thu trực tiếp tín hiệu hình ảnh). Các trạm cố định, vận chuyển đợc và di động cũng có thể có các loại khác nhau. Một số trạm chỉ thu tín hiệu nhng cũng có trạm vừa thu vừa phát tín hiệu. Trục anten Góc ngẫng B Đờng chân trời Các tín hiệu băng cơ sở (Từ ngời sử dụng ) Các tín hiệu băng cơ sở (Đến ngời sử dụng ) Hình 1.5. Mô tả cấu trúc tổng quát của một trạm mặt đất. Sinh viên Nguyễn Xuân Hoàng 9 Bộ phân tuyến Dẫn đường Giám sát và điều khiển Khuếch đại công suất RF Điều chế IF Khuếch đại tạp âm thấp Giải điều chế IF Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Chơng 2 Phân tích tuyến liên lạc trong thông tin vệ tinh 2.1- các thông số đặc trng của một anten 2.1.1. 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 của một anten tại hớng xác định và năng lợng bức xạ (hấp thụ) trên một đơn vị góc đầy của một anten đẳng hớng. Hai anten này đợc cung cấp cùng một mức công suât. Độ tăng ích đạt giá trị lớn nhất tại hớng bức xạ cực đại và đợc xác định bởi công thức : G max = (4 / 2 )A eff Trong đó : = c/f C là tốc độ ánh sáng: C = 3.10 8 m/s f là tần số sóng điện trờng. A eff là diện tích hiệu dụng của anten, đối với anten có khe hở tròn hay đờng kính phản xạ là D thì diện tích hình học của A có giá trị là : A = .D 2 / 4 và giá trị hiệu dụng của anten là : A eff = .A với là hiệu suet của anten. Do đó : G max = .(.D/) 2 = .(.D.f/c) 2 (2.1) Nếu biểu diễn dới dạng dB thì độ tăng ích của anten trong thực tế là : G max.dB = 10.log.(.D/) 2 = 10 log.(.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 . (2.2) Hiệu suất chiếu sáng i đợc xác định theo luật chiếu sáng của vật phản xạ trong 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 với sự suy giảm chiếu sáng tại các đờng biện 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. Góc nhìn vật Sinh viên Nguyễn Xuân Hoàng 10 [...]... nhiệt độ tạp âm hệ thống đờng xuống Tạo nên : (C/N0)U = CU = (RAIN)U (C/N0)D = CD - (G/T) = (RAIN)D + TS Mục lục Sinh viên Nguyễn Xuân Hoàng 33 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Tran g 1 Chơng một Tổng quan về hệ thống thông tin vệ tinh 1 1.1- Lịch sử phát triển thông tin vệ tinh 1.2- Các loại quỹ đạo của vệ tinh 1.3- Phân bổ tần số trong thông tin vệ tinh 1.4- Cấu... 2.5.4 Nhiệt độ tạp âm anten ở đây cần xem xét hai trờng hợp sau : - Anten vệ tinh (tuyến lên) - Anten trạm mặt đất (tuyến xuống) a Anten vệ tinh (tuyến lên) Tạp âm thu bởi anten là những tạp âm từ trái đất và từ không gian vũ trụ Độ rộng búp sóng của anten vệ tinh bằng huặc nhỏ hơn góc nhìn của trái đất từ vệ tinh, đối với vệ tinh địa tĩnh thì góc này bằng 17,50 Đối với độ rộng búp sóng nhỏ hơn (búp... thông tin vệ tinh 1.2- Các loại quỹ đạo của vệ tinh 1.3- Phân bổ tần số trong thông tin vệ tinh 1.4- Cấu trúc tổng quát một hệ thống thông tin vệ tinh 1 2 5 8 8 10 11 1.4.1 Phần không gian 1.4.2 Phần mặt đất chơng hai phân tích tuyến liên lạc trong thông tin vệ tinh 11 2.1- Các thông số đăc trng của một anten 2.1.1 Độ tăng ích của anten 2.1.2 Đồ thị phơng hớng bức xạ 2.1.3 độ rộng búp sóng 2.1.4 Sự... (Hz)-1 2.7- một số bài toán ví dụ về tính toán tuyến liên lạc trong thông tin vệ tinh 2.7.1 Tính toán độ lợi của bộ lặp ở chế độ bão hoà Yêu cầu thiết lập tuyến liên lạc giữa hai trạm mặt đất bằng vệ tinh Dữ liệu cho nh sau : Tần số đờng lên : fD = 11GHz Tần số đờng xuống : fD = 12GHz Suy giảm tuyến xuống : LD = 206dB Đối với vệ tinh : Mật độ thông lợng công suất yêu cầu để bão hoà bộ lặp : ()SL = 90dB(W/m2)... Nhiệt độ tạp âm của anten 2.5.5 Nhiệt độ tạp âm của máy thu 24 24 24 27 2.6- Tỷ số tín hiệu / tạp âm của một tuyến liên lạc vệ tinh đơn (trạm trạm) 27 2.6.1 Bộ lặp của vệ tinh 27 2.6.2 Biểu thức (C/N0)i 29 2.7- Một số bài toán ví dụ về tính toán tuyến liên lạc trong thông tin vệ tinh 31 2.7.1 Tính toán độ lợi của bộ lặp ở chế độ bão hoà 31 2.7.2 Tính toán tuyến lên 31 2.7.3 Tính toán tuyến xuống 34... trên cạnh của vùng phủ sóng 3dB của anten thu vệ tinh với dữ liệu cho nh sau : + Tần số fD = 12GHz Sinh viên Nguyễn Xuân Hoàng 31 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 - Đối với trạm vệ tinh (SL) : Công suất của bộ khuếch đại phát : PTX = 1dB Góc mở của búp sóng phát : 3dB = 20 Hiệu suất anten = 0,55 + Khoảng cách giữa vệ tinh và trái đất : R = 40 000 km + Sự suy giảm... http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 G là tổng tăng ích công suất giữa đầu thu vệ tinh và đầu thu trạm mặt đất Điều này đợc hình thành do sự đóng góp của độ tăng ích bộ lặp GSL, độ tăng ích của máy phát vệ tinh (GT/LFTX) sự suy giảm trên tầng xuống LD và độ tăng ích máy thu vệ tinh trạm mặt đất (GR/LFRX) Ta có : (N0)U (C/N ) = = -1 0 0 CD (N0)U + G(N0)U (N0)U = CD (N0)U + CD G-1.CD... khoong chứa thông tin đợc truyền lẫn với tín hiệu mang thông tin Nó làm giảm độ chính xác khi hồi phục nội dung thông tin đợc truyền tại máy thu Nguồn gây ra tạp âm bao gồm các nguồn sau: - Tạp âm đợc phát ra từ những nguồn bức xạ tự nhiên trong vùng thu sóng của anten - Tạp âm đợc tạo 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... lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Te = Te1 + + G1 ++ G1.G2 G1.G2.GN-1 Hệ số tạp âm sẽ là : (F2 1) (F3 1) (FN 1) F = F1 + + ++ G1 G1.G2 G1.G2.GN-1 2.4.6 Kết luận Việc gây nên tạp âm tại hệ thống thu đợc xác định bởi nhiệt độ tạp âm tại một điểm cụ thể trong hệ thống hầu hết là ở đầu vào máy thu ; nhiệt độ tạp âm này đợc gọi là nhiệt độ tạp âm của hệ thống Noa đợc tính bởi tổng tất cả nhiệt độ tạp âm tơng đơng... nhiễu từ các hệ thống khác và xét các trờng hợp có nhiễu sau : a Biểu thức (C/N0)1 không có nhiễu từ các hệ thống khác Công suất cuủa tín hiệu thu đợc tại đâầu vào máy thu trạm mặt đất là CD Tạp âm tại đầu vào máy thu trạm mặt đất tơng ứng với tng các số hạng sau - Tạp âm của đờng xuống đợc xem xét cách ly, xác định tỷ số (C/N0) của đờng xuống (C/N0)D - Tạp âm của đờng lên đợc truyền lại bởi vệ tinh do . về hệ thống thông tin vệ tinh 1.1- lịch sử phát triển thông tin vệ tinh Chúng ta đang sống trong thời kỳ quá độ tới một xã hội định hớng thông tin. ma huặc có mây. 1.4- cấu trúc tổng quát một hệ thống thông tin vệ tinh Một hệ thống thông tin vệ tinh bao gồm hai phần : Phần mặt đất và Phần