BÁO cáo thực tập điện tử: HỆ THỐNG THÔNG TINVỆ TINH

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 1 MỤC LỤC 3 CHƯƠNG I : TỔNG QUAN CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH 5 1. Nguyên lý thông tin vệ tinh 5 2. Các đặc điểm của thông tin vệ tinh 5 3. Các quỹ đạo vệ tinh trong hệ thống thông tin vệ tinh 6 4. Phân bổ tần số cho các hệ thông tin vệ tinh 7 5. Các hệ thống thông tin di động vệ tinh 10 CHƯƠNG II : PHÂN CỰC SÓNG VÀ ANTEN TRONG THÔNG TIN VỆ TINH 12 1. Phân cực sóng 12 2. Các Anten loa 13 2.1. Các anten loa hình nón 13 2.2. Các anten loa pyramid 15 3. Anten parabol 15 3.1. Bộ phản xạ parabol. 15 3.2. Tiếp sóng lệch tâm. 17 4. Các anten với bộ phản xạ kép 18 5. Anten dàn 18 CHƯƠNG III : PHẦN KHÔNG GIAN CỦA HỆ 20 THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH 20 1. Bộ phát đáp……………………………...…………………………..... 20 2. Máy thu băng rộng. 22 3. Bộ phân kênh vào. 23 4. Bộ khuếch đại công suất 24 5. Phân hệ đo bám và điều khiển từ xa 29 CHƯƠNG IV : TÌM HIỂU HỆ THỐNG MẶT ĐẤT CỦA HỆ THỐNG THÔNG TINVỆ TINH 31 1. Trạm mặt đất 31 1.1. Cấu hình của một trạm mặt đất 31 1.2. Các trạm mặt đất phát thu 33 1.3. Công nghệ máy phát 36 1.4. Công nghệ máy thu 37 2. Ví dụ vệ hệ thống thông tin mặt đất : Các hệ thống TV gia đình, TVRO 39 2.1. Sơ đồ khối tổng quát của TVRO 39 2.2. Khối ngoài trời 40 2.3. Khối trong nhà cho TV tương tự (FM) 41 2.4. Hệ thống TV anten chủ 42 2.5. Hệ thống TV anten tập thể. 43 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 45

Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Báo cáo thực tập LỜI NĨI ĐẦU Ngày sống giới thơng tin,vấn đề giao tiếp người với thuận tiện hồn hảo nhờ vào hệ thống thơng tin đa dạng hệ thống thơng tin vơ tuyến hay hệ thống thơng tin hưũ tuyến Các hệ thống thực phương tiện hữu ích có khả nối thơng tin liên lạc nơi giới, để vượt qua khái niệm khơng gian thời gian giúp người gần gũi qng đường xa, giúp người cảm nhận sống giới xung quanh xảy thơng qua phương tiện truyền thơng điện thoại hay truyền hình quốc tế mà khơng cần phải xa Đối với hệ thống thơng tin hữu tuyến chi phí lắp đặt thấp, có tính bảo mật cao,ít bị nhiễu đường truyền Tuy nhiên vấn đề sử dụng khơng thuận tiện cho thiết bị phải nối vào đường dây, vấn đề truyền tín hiệu xa phức tạp đường truyền xun lục địa Còn hệ thống thơng tin vơ tuyến khắc phục nhược điểm hệ thống tin hữu tuyến ưu điểm tut vời truyền tin xun lục địa Nhược điểm bị suy hao nhiều đường truyền, chi phí lắp đặt cao… Ở nước ta hệ thống thơng tin hữu tuyến nhìn chung có từ lâu, hệ thống thơng tin vơ tuyến phát triển năm gần mẻ với nhiều người Để giao lưu với giới lĩnh vực cần quan tâm hàng đầu, cần đầu tư phát triển mạnh mẽ Thơng tin vệ tinh đã trở thành phương tiên thơng tin phổ biến đa dạng Nó thể từ chảo anten truyền hình gia đình hệ thơng thống tin tồn cầu truyền khối lượng số liệu lưu lượng thoại lớn với chương trình truyền hình Vì vệ tinh phủ sóng cho vùng rộng lớn trến trái đất, nên phát đáp vệ tính cho phép nối mạng nhiều trạm mặt đất từ vùng địa lý cách xa trái đất Các vệ tinh đảm bảo đường truyền thơng tin cho cho vùng dân cư xa xơi hẻo lánh mà phương tiện thơng tin khác khó đạt đến SV: Hồng Đức Lãm Lớp CĐ ĐT4 - K11 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Báo cáo thực tập Tử nghiên cứu số liệu quan trắc 20 năm nhà thiên văn Tycho Brahe, Johannes Kepler chứng minh hành tinh quay quanh mặt trời quỹ đạo elip khơng phải tròn Ơng tổng kết nghiên cứu ba định luật chuyển động hành tinh Hai định luật đầu cơng bố tạp chí New Astromy vào năm 1609 định luật thứ ba cơng bố sách Harmony of The World vào năm 1619 Ba định luật trình bầy sau • Định luật Quỹ đạo cuả hành tinh có dạng elip với mặt trời nằm tiêu điểm • Định luật Bán kính vectơ nối hành tinh mặt trời qt diện tích khoảng thời gian • Định luật Bình phương chu kỳ quay quanh quỹ đạo hành tinh tỷ lệ với lập phương bán trục elip Ba định luật sở để mơ tả quỹ đạo vệ tinh quay quanh trái đất vệ tinh đóng vai trò hành tinh trái đất đóng vai trò mặt trời Đến nhiều hệ thống thơng tin vệ tinh thiết lập với quỹ đạo vệ tinh khác nhau, có vệ tinh Molnya Liên xơ cũ sử dụng quỹ đạo elip, vệ tinh lại sử dụng quỹ đạo tròn Hiện khơng có hệ thống thơng tin vệ tinh cho đối tượng cố định mà hệ thống thơng tin vệ tinh di động thiết lập đưa vào khai thác Ngày có xu tích hợp thơng tin vệ tinh với thơng tin mặt đất SV: Hồng Đức Lãm Lớp CĐ ĐT4 - K11 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Báo cáo thực tập MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU MỤC LỤC CHƯƠNG I : TỔNG QUAN CÁC HỆ THỐNG THƠNG TIN VỆ TINH .4 CHƯƠNG II : PHÂN CỰC SĨNG VÀ ANTEN TRONG THƠNG TIN VỆ TINH 11 2.1 Các anten loa hình nón .12 2.2 Các anten loa pyramid 14 Anten parabol 14 3.1 Bộ phản xạ parabol .14 3.2 Tiếp sóng lệch tâm .16 CHƯƠNG III : PHẦN KHƠNG GIAN CỦA HỆ .19 THỐNG THƠNG TIN VỆ TINH 19 Máy thu băng rộng 21 3.Bộ phân kênh vào .22 4.Bộ khuếch đại cơng suất 23 Phân hệ đo bám điều khiển từ xa 28 CHƯƠNG IV : TÌM HIỂU HỆ THỐNG MẶT ĐẤT CỦA HỆ THỐNG THƠNG TINVỆ TINH 30 Ví dụ vệ hệ thống thơng tin mặt đất : Các hệ thống TV gia đình, TVRO 38 2.1 Sơ đồ khối tổng qt TVRO 38 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO 44 SV: Hồng Đức Lãm Lớp CĐ ĐT4 - K11 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Báo cáo thực tập CHƯƠNG I : TỔNG QUAN CÁC HỆ THỐNG THƠNG TIN VỆ TINH Ngun lý thơng tin vệ tinh Một vệ tinh, có khả thu phát sóng vô tuyến điện Sau phóng vào vũ trụ dùng cho thông tin vệ tinh: vệ tinh khuyếch đại sóng vô tuyến điện nhận từ trạm mặt đất phát lại sóng vô tuyến điện đến trạm mặt đất khác Loại vệ tinh nhân tạo sử dụng cho thông tin vệ tinh gọi vệ tinh thông tin Cấu hình khái quát hệ thống vệ tinh gồm: + Một vệ tinh đòa tónh (trên quỹ đạo) + Các trạm mặt đất (các trạm truy cập đến vệ tinh) Các đặc điểm thơng tin vệ tinh Về đại thể hình thức thông tin phân loại như: Thông tin hữu tuyến điện như: cáp đồng trục, cáp quang… Thông tin vô tuyến điện sử dụng sóng vô tuyến điện nối liền nhiều nơi gơí vượt qua “thời gian” “không gian” thông tin sóng ngắn, viba , vệ tinh… Thông tin vệ tinh có ưu điểm sau: + Có khả đa truy nhập + Vùng phủ sóng rộng + Ổn đònh cao, chất lượng khả thông tin băng rộng + Có thể ứng dụng tốt cho thông tin di động + Hiệu kinh tế cao cho thông tin đường dài, xuyên lục đòa SV: Hồng Đức Lãm Lớp CĐ ĐT4 - K11 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Báo cáo thực tập Sóng vô tuyến điện phát từ vệ tinh quỹ đạo đòa tónh bao phủ 1/3 toàn bề mặt đất Bởi trạm mặt đất thuộc vùng liên lạc với trạm mặt đất thuộc vùng phủ sóng thông qua vệ tinh thông tin Kỹ thuật sử dụng vệ tinh chung cho nhiều trạm mặt đất việc tăng hiệu sử dụng tới cực đại gọi đa truy nhập (Đa truy nhập làphương pháp dùng phát đáp vệ tinh ,chung cho nhiều trạm mặt đất) Yêu cầu đa truy nhập: không để nhiễu trạm mặt đất Vì phải phân chia tần số , thời gian (hoặc không gian ) sóng vô tuyến điện để truyền tin tức , phải phân phối tần số, khe thời gian cách thích hợp cho trạm mặt đất Đa truy cập phân dạng sau: (theo quan điểm ghép sóng mang) FDMA: Frequency Division Multiple Access TDMA: Time Division Multiple Access CDMA: Code Division Multiple Access • Nhược điểm thông tin vệ tinh: + Với tổng chiều dài đường lên đường xuống 70.000Km thời gian truyền trễ đáng kể ≈ ¼ giây tốc độ truyền sóng cao 300.000Km/s + Sóng vô tuyến điện bò suy hao hấp thụ tầng điện ly khí đặc biệt mưa Các quỹ đạo vệ tinh hệ thống thơng tin vệ tinh Tuỳ thuộc vào độ cao so với mặt đất quỹ đạo vệ tinh hệ thống thơng tin vệ tinh chia thành (hình 1): * HEO (Highly Elpitical Orbit): quỹ đạo elip cao SV: Hồng Đức Lãm Lớp CĐ ĐT4 - K11 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Báo cáo thực tập * GSO (Geostationary Orbit) hay GEO (Geostatinary Earth Orbit): quỹ đạo địa tĩnh * MEO (Medium Earth Orbit): quỹ đạo trung * LEO (Low Earth Orbit): quỹ đạo thấp Hình 1: Các quỹ đạo vệ tinh hệ thống thơng tin vệ tinh Phân bổ tần số cho hệ thơng tin vệ tinh Phân bố tần số cho dịch vụ vệ tinh q trình phức tạp đòi hỏi cộng tác quốc tế có quy hoạch Phân bố tần thực bảo trợ Liên đồn viễn thơng quốc tế (ITU) Để tiện cho việc quy hoạch tần số, tồn giới chia thành ba vùng: Vùng 1: Châu Âu, Châu Phi, Liên xơ cũ Mơng Cổ Vùng 2: Bắc Mỹ, Nam Mỹ Đảo Xanh Vùng 3: Châu Á (trừ vùng 1), Úc Tây nam Thái Bình Dương SV: Hồng Đức Lãm Lớp CĐ ĐT4 - K11 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Báo cáo thực tập Trong vùng băng tần phân bổ cho dịch vụ vệ tinh khác nhau, dịch vụ cấp phát băng tần khác vùng khác Các dịch vụ vệ tinh cung cấp bao gồm: - Các dịch vụ vệ tinh cố định (FSS) - Các dịch vụ vệ tinh quảng bá (BSS) - Các dịch vụ vệ tinh di động (MSS) - Các dịch vụ vệ tinh đạo hàng - Các dịch vụ vệ tinh khí tượng Từng phân loại lại chia thành phân nhóm dịch vụ; chẳng hạn dịch vụ vệ tinh cố định cung cấp đường truyền cho mạng điện thoại có tín hiệu truyền hình cho hãng TV cáp để phân phối hệ thống cáp Các dịch vụ vệ tinh quảng bá có mục đích chủ yếu phát quảng bá trực tiếp đến gia đình đơi gọi vệ tinh quảng bá trực tiếp (DBS:direct broadcast setellite), Châu Âu gọi dịch vụ trực tiếp đến nhà (DTH: direct to home) Các dịch vụ vệ tinh di động bao gồm: di động mặt đất, di động biển di động máy bay Các dịch vụ vệ tinh đạo hàng bao gồm hệ thống định vị tồn cầu vệ tinh cho dịch vụ khí tượng thường cung cấp dịch vụ tìm kiếm cứu hộ SV: Hồng Đức Lãm Lớp CĐ ĐT4 - K11 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Báo cáo thực tập Bảng Các ký hiệu băng tần Băng Ku băng nằm băng K băng Ka băng nằm K Ku băng sử dụng cho vệ tinh quảng bá trực tiếp sử dụng cho số dịch vụ vệ tinh cố định Băng C sử dụng cho dịch vụ vệ tinh cố định dịch vụ quảng bá trực tiếp khơng sử dụng băng Băng VHF sử dụng cho số dịch vụ di động đạo hàng để truyền số liệu từ vệ tinh thời tiết Băng L sử dụng cho dịch vụ di động hệ thống đạo hàng Đối với dịch vụ vệ tinh cố định băng C, phần băng sử dụng rộng rãi vào khoảng từ đến GHz Hầu tần số cao sử dụng cho đường lên thường băng C ký hiệu 6/4 GHz số viết trước tần số đường lên Đối với dịch vụ quảng bá trực tiếp băng Ku, dải thường sử dụng vào khoảng từ 12 đến 14 GHz ký hiệu 14/12 GHz Mặc dù ấn định tần số thực cụ thể chúng nằm ngồi giá trị trích dẫn (chẳng hạn ấn định tần số băng Ku 14,030 GHz 11,730 GHz), giá trị gần đưa hồn tồn thoả mãn cho tính tốn có liên quan đến tần số SV: Hồng Đức Lãm Lớp CĐ ĐT4 - K11 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Báo cáo thực tập Các hệ thống thơng tin di động vệ tinh Thơng tin di động vệ tinh mười năm gần trải qua biến đổi cách mạng hệ thống thơng tin di động vệ tinh hàng hải (INMARSAT) với vệ tinh quỹ đạo địa tĩnh (GSO) Năm 1996 INMARSAT phóng số năm vệ tinh INMARSAT để tạo chùm búp hẹp chiếu xạ tồn cầu Trái đất chia thành vùng rộng lớn phục vụ chùm búp hẹp Với cơng suất phát chùm búp hẹp tạo EIRP lớn nhiều so với chùm búp tồn cầu Nhờ việc thiết kế đầu cuối mặt đất đơn giản hơn, đầu cuối mặt đất nhìn thấy anten vệ tinh với tỷ số hệ số khuyếch đại anten nhiệt độ tạp âm hệ thống (G/Ts) lớn EIRP đường xuống lớn Người ta dự định sử dụng thiết bị đầu cuối mặt đất với kích thước sổ tay Hiện vệ tinh GSO cho phép thiết bị di động mặt đất tơ kích cỡ va li Với EIRP từ vệ tinh đủ lớn, máy di động sử dụng anten có kích thước trung bình cho dịch vụ thu số liệu thoại Tuy nhiên chưa thể cung cấp dịch vụ cho máy thu phát cầm tay Để đảm bảo hoạt động vùng sóng vi ba thấp cho thu phát cầm tay hệ thống vệ tinh GSO cần có anten dù mở (hệ số khuyếch đại anten cao) đặt bên thiết bị phóng cơng suất phát bổ sung Chẳng hạn băng L (1 đến GHz), kích thước anten từ 10 đến 15 m Sở dĩ cần máy thu phát cầm tay có cơng suất phát thấp (vài trăm mW) hệ số khuyếch đại anten thấp (0 đến dB) Cơng suất phát máy cầm tay phụ thuộc vào acqui (và trọng lượng nó), quan trọng an tồn cho người sử dụng Vì vùng mặt đất đòi hỏi mật độ thơng lượng cơng suất đến anten cao (đạt nhờ EIRP cao) tỷ số G/Ts vệ tinh cao (anten thu vệ tinh có hệ số khuyếch đại cao) để bắt tín hiệu yếu từ máy phát máy cầm tay Một tổ chức GSO cung cấp dịch vụ cho máy phát thu kích thước va li là: Hãng vệ tinh di động Mỹ (AMSC) sử dụng vệ tinh GSO đặt 1010W Vệ tinh đảm bảo dịch vụ cho thơng tin người sử dụng băng L sử dụng băng Ku (11 đến 18 GHz) để giao diện với trạm mặt đất nơi kết nối với mạng PSTN Tất vệ tinh di động cung cấp dịch vụ tiếng phụ thuộc vào anten trạm mặt đất có tính hướng (G>10dB) Có thể sử dụng anten có khuyếch đại thấp SV: Hồng Đức Lãm Lớp CĐ ĐT4 - K11 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Báo cáo thực tập cung cấp dịch vụ cho tốc độ số liệu thấp nhắn tin (phi thoại) Hiện thơng tin di động vệ tinh chuyển sang dịch vụ thơng tin di động cá nhân (PCS) với máy thu phát cầm tay Đối với ứng dụng vệ tinh phải có quỹ đạo thấp (LEO) (độ cao vào khoảng 1000 km) quỹ đạo trung MEO (độ cao khoảng 10.000 km) Các vệ tinh sử dụng chùm búp hẹp chiếu xạ mặt đất để tạo thành cấu trúc tổ ong giống hệ thống tổ ong mặt đất Tuy nhiên vệ tinh bay nên chùm búp di động trạm di động coi dừng búp hẹp (tổ ong) chuyển động nhanh Cũng lập trình búp hẹp để qt sóng vùng phục vụ mặt đất trì vùng chiếu cố định hệ thống tổ ong Tuy nhiên điều đòi hỏi anten phức tạp hơn, chẳng hạn dàn chỉnh pha hay anten qt khí điều khiển độ cao quỹ đạo vệ tinh Một số hãng đưa đề án LEO hay MEO để cung cấp dịch vụ truyền số liệu tiếng Chủ yếu dịch vụ số liệu cung cấp hệ thống vệ tinh LEO nhỏ, hai dịch vụ số liệu tiếng cung cấp hệ thống LEO lớn Nói chung vệ tinh LEO lớn phức tạp (và đắt tiền) SV: Hồng Đức Lãm 10 Lớp CĐ ĐT4 - K11 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Báo cáo thực tập CHƯƠNG IV : TÌM HIỂU HỆ THỐNG MẶT ĐẤT CỦA HỆ THỐNG THƠNG TINVỆ TINH Trạm mặt đất 1.1 Cấu hình trạm mặt đất a Cấu hình ngun lý hoạt động • Cấu hình : Nói chung trạm mặt đất bao gồm: thiết bò thông tin thiết bò truyền dẫn mặt đất, thiết bò cung cấp nguồn nhà điều khiển Thiết bò thông tin gồm có anten, máy công suất cao, máy thu tạp âm thấp thiết bò đa truy nhập, điều chế giải điều chế Như hình sau: SV: Hồng Đức Lãm 30 Lớp CĐ ĐT4 - K11 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Báo cáo thực tập • Ngun lý hoạt động: + Khi phát : Một tín hiệu gửi từ thiết bò truyền dẫn mặt đất (gồm ghép kênh,…) điều chế thông qua thiết bò đa truy nhập, điều chế giải điều chế; tần số tín hiệu đầu ( tần số trung tần) biến đổi sóng phát đổi tần đường lên Công suất tín hiệu khuếch đại lên đến mức yêu cầu nhờ khuếch đại công suất cao, tín hiệu đầu anten xạ đến vệ tinh + Khi thu: Anten từ trạm mặt đất thu tín hiệu từ vệ tinh sau máy thu tạp âm thấp khuếch đại đưa đến đổi tần đường xuống biến đổi tần số trung tần Sau đưa đến thiết bò thông tin mặt đất thông qua thiết bò đa truy nhập điều chế giải điều chế b Các cơng ngệ quan trọng cơng ngệ mặt đất Ta biết khoảng cách từ mặt từ trạm mặt đất tới vệ tinh khoảng 36.000 Km xa khoảng 700 lần khoảng cách trạm chuyển tiếp hệ thống vi ba mặt đất Do cần có công nghệ thu tín hiệu yếu từ vệ tinh, phát tín hiệu công suất cao đến vệ tinh đối phó với thời gian trễ gây cự ly truyền sóng dài Như sau: + Công nghệ anten cần có: - Hệ số tăng ích cao - Hiệu suất cao - Đồ thò tính hướng hẹp.Búp sóng phụ nhỏ Đặc tính phân cực tốt Đặc tính tạp âm nhỏ + Công nghệ máy phát công suất lớn đòi hỏi : - Khuếch đại công suất lớn - Ngăn chặn xuyên điều chế SV: Hồng Đức Lãm 31 Lớp CĐ ĐT4 - K11 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Báo cáo thực tập + Công nghệ máy thu tạp âm thấp cần có: - Đặc tính tạp âm thấp - Hệ số khuếch đại lớn + Công nghệ điều khiển tiếng dội cần phải có: - Hạn chế tiếng dội.Giám sát tiếng dội Hiệu truyền dẫn Điều khiển lỗi 1.2 Các trạm mặt đất phát thu Trong phần trước ta xét trạm TV thu Tất nhiên, nơi ta cần có tram phát để hồn thiện đường truyền Trong số trường hợp cần trạm phát, chẳng hạn chuyển tiếp tín hiệu truyền hình đến trạm thu TV xa Các trạm phát thu đảm bảo hai chức thường sử dụng cho viễn thơng với lưu lượng bao hàm mạng TV Các phần tử trạm mặt đất có dự phòng cho hình 12 Nhắc lại dự phòng có nghĩa số khối nhân đơi Một khối dự phòng kép bị cố tự động chuyển mạch đến khối dự phòng Các khối dự phòng vẽ hình 12 dạng đường ngắt qng Hình 12 Các phần tử trạm mặt đất có dự phòng Sơ đồ khối chi tiết trạm phát thu mặt đất cho hình 13, để dễ nhìn ta khơng trình bầy khối dự phòng SV: Hồng Đức Lãm 32 Lớp CĐ ĐT4 - K11 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Báo cáo thực tập Hình 13 Sơ đồ chi tiết trạm phát thu Nhìn từ phía sơ đồ, trước hết ta thấy thiết bị kết nối trạm vệ tinh mặt đất với mạng viễn thơng mặt đất Để giải thích ta xét lưu lượng điện thoại Lưu lượng gồm nhiều kênh điện thoại ghép với theo tần số, thời gian Ghép kênh khác với ghép kênh cần thiết để truyền dẫn vệ tinh, khối thiết bị ghép kênh thực lập khn dạng lại cho lưu lượng Sau luồng ghép điều chế trung tần (IF), thường 70MHz Nhiều tầng trung tần song song sử dụng cho sóng mang phát Sau khuyếch đại IF 70 MHz, tín hiệu sau điều chế biến đổi nâng tần đến tần số sóng mang cần thiết Nhiều sóng mang phát lúc tần số khác nhau, sóng mang đặc tả theo tần số: sóng mang 6GHz hay sóng mang 14 GHz Cần lưu ý sóng mang sử dụng cho nhiều điểm nhận Nghĩa chúng mang lưu lượng đến trạm khác Chẳng hạn sóng mang vi ba mang lưu lượng đến Boston New York Cùng sóng mang thu hai điểm, lọc lọc trạm mặt đất thu Sau qua biến đổi nâng tần, sóng mang kết hợp tín hiệu tổng băng rộng khuếch đại Tín hiệu băng rộng sau khuếch đại đựơc tiếp SV: Hồng Đức Lãm 33 Lớp CĐ ĐT4 - K11 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Báo cáo thực tập sóng đến anten qua ghép song cơng: Diplexer Diplexer cho phép anten xử lý đồng thời nhiều tín hiệu phát thu Anten trạm làm việc hai chế độ phát thu đồng thời tần số khác Trong băng C, đường lên danh định hay tần số phát 6GHz đường xuống hay tần số thu 4GHz Trong băng Ku, tần số đường lên danh định 14 GHz đường xuống 12 GHz Do anten khuếch đại cao sử dụng cho hai đường, nên chúng có búp sóng hẹp Búp sóng hẹp cần thiết để ngăn chặn nhiễu đường vệ tinh lân cận Trong trường hợp băng C, cần tránh nhiễu đến từ tuyến vi ba mặt đất Các tuyến vi ba mặt đất khơng hoạt động tần số băng Ku Trong nhánh thu (phía phải hình 13), tín hiệu thu khuếch đại khuếch đại tạp âm nhỏ sau chuyển đến chia để tách thành sóng mang khác Các sóng mang biến đổi hạ tần đến băng IF chuyển đến khối ghép kênh để chỉnh lại khn dạng cần thiết cho mạng mặt đất Cần lưu ý dòng lưu lượng phía thu khác với dòng phía phát Số lượng sóng mang, khối lượng lưu lượng mang khác luồng ghép đầu khơng thiết phải mang kênh điện thoại mang phía phát Tồn nhiều loại trạm mặt đất khác phụ thuộc vào u cầu dịch vụ Theo nghĩa rộng phân loại lưu lượng thành: tuyến lưu lượng cao, tuyến lưu lượng trung bình tuyến lưu lượng thấp Trong kênh tuyến lưu lượng thấp, kênh phát đáp (36 MHz) mang nhiều sóng mang sóng mang liên kết với kênh thoại riêng Chế độ hoạt động gọi sóng mang kênh (SCPC: Single Carrier per Channel) Ngồi có chế độ đa truy nhập Cụ thể chế độ xét chương hệ thống thơng tin vệ tinh FDMA TDMA Kích thước anten thay đổi từ 3,6 m (11,8ft) trạm di động xe đến 30 m (98,4ft) đầu cuối Kênh tuyến lưu lượng trung bình đảm bảo đa truy nhập theo FDMA theo TDMA Các chế độ đa truy nhập xét chương tương ứng Kích thước anten từ 30 m (89,4ft) cho trạm đến 10 m (32,8 ft) cho trạm xa Trong hệ thống tuyến lưu lượng cao, kênh vệ tinh (độ rộng băng tần 36 MHz) mang 960 kênh thoại cho đường kênh TV kết hợp với kênh tiếng Như kênh phát đáp cho kênh tuyến lưu lượng lớn mang tín hiệu băng rộng: TV hay luồng ghép kênh thoại Đường kính anten hệ thống 30 m (98,4ft) thiết kế cho trạm mặt đất SV: Hồng Đức Lãm 34 Lớp CĐ ĐT4 - K11 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Báo cáo thực tập tiêu chuẩn A INTELSAT Các anten lớn có trọng lương đến 250 phải có đỡ chắn ổn định Các anten đường kính lớn đảm bảo búp sóng hẹp phải tránh xê dịch để khơng làm lệch hướng anten Đối với vùng có băng tuyết rơi cần có lò sưởi bên Mặc dù anten sử dụng cho vệ tinh địa tĩnh, xẩy trơi vệ tinh Ảnh hưởng với búp sóng anten hẹp cần đảm bảo giới hạn định độ bám Điều chỉnh nấc theo phương vị góc ngẩng thực điều khiển máy tính để đạt tín hiệu thu cực đại Việc đảm bảo liên tục nguồn ni vấn đề quan trọng thiết kế trạm mặt đất phát thu Trừ trạm nhỏ nhất, cần thể sử dụng nguồn dự phòng từ điện mạng acquy máy phát điện Nếu điện lưới bị cố, acquy thay Đồng thời máy nổ đề nhanh chóng thay acqui 1.3 Cơng nghệ máy phát a Máy phát cơng suất cao Để bù vào suy hao truyền lớn thông tin vệ tinh, đầu máy phát cần phải có công sụất lớn tốt, trạm mặt đất ặt đất khoảng cách trạm chuyển tiếp khoảng vài chục km phải sử dụng khuếch đại công suất cao HPA (Hight Power Ampl ifier) Trong hệ thống vô tuyến m nên công suất máy phát khoảng 10W đủ So với hệ thống thông tin vệ tinh có khoảng cách lớn (36.000 Km) nên trạm mặt đất phải phát với công suất cao khoảng từ vài trăm đến vài chục KW SV: Hồng Đức Lãm 35 Lớp CĐ ĐT4 - K11 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Báo cáo thực tập b Cấu hình máy phát Máy phát công suất cao gồm có khuếch đại trung tần, biến đổi tần số phát khuếch đại công suất cao Bộ khuếch đại trung tần khuếch đại tín hiệu từ điềuchế đưa tới, tần số sóng sau biến đổi thành tần số sóng cực ngắn nhờ đổi tần.Sau tín hiệu khuếch đại công suất cao khuếch đại lên đến mức yêu cầu để phát đến vệ tinh 1.4 Cơng nghệ máy thu a Khuếch đại tạp âm thấp Sóng xạ từ vệ tinh bò hấp thụ lớn chúng tới mặt đất Ví dụ sóng băng Ku bò yếu khoảng 1/1021 so với tín hiệu ban đầu thu anten có đường kính 3,3m băng Ku mức thu tăng lên khoảng 10 triệu lần Tuy nhiên điều đo chưa đủ lớn Do dó cần phải khuếch đại chúng lên mức giải điều chế Kỹ thuật khuếch đại tạp âm thấp với nhiệt tạp âm thấp đóng vai trò quan trọng việc bảo đảm chất lượng tín hiệu b Các loại khuếch đại tạp âm thấp * Khuếch đại thơng số: Khuếch đại thông số họat động sau: Khi tín hiệu kích thích đặt lên diode biến dung thông số mạch điện thay đổi tạo SV: Hồng Đức Lãm 36 Lớp CĐ ĐT4 - K11 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Báo cáo thực tập điện trở âm, khuếch đại tín hiệu ngõ vào Vì từ biến đổi điện dung diode biến dung tín hiệu kích thích dùng cho khuếch đại, việc giảm điện trở nội diode biến dung, mắc nối tiếp với điện dung tạo đặc tính tạp âm thấp Máy khuếch đại thông số so với máy khuếch đại GaAs-FET có hạn chế sau: + Cần có mạch tạo tín hiệu kích thích + Khó điều chỉnh không phù hợp với việc sản xuất hàng lọat mạch sử dụng ống dẫn sóng + Băng tần hẹp + Bất lợi độ tin cậy bảo dưỡng.Do lọai ngày sử dụng * Khuếch đại GaAs-FET : ( Transistor hiệu ứng trường dùng lọai bán dẫn hỗn hợp Gali Arsenic) Khuếch đại GaAs-FET sử dụng rộng rãi vùng tần số cao với đặc tính băng tần rộng, hệ số khuếch đ cao độ tin cậy cao Chúng sử dụng rộng rãi cho khuếch đại tạp âm thấp thông tin vệ tinh đặc tính tạp âm thấp cải tiến hình sau: Sự cải tiến GaAs-FET SV: Hồng Đức Lãm 37 Lớp CĐ ĐT4 - K11 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Báo cáo thực tập Ví dụ vệ hệ thống thơng tin mặt đất : Các hệ thống TV gia đình, TVRO 2.1 Sơ đồ khối tổng qt TVRO Theo quy định truyền hình quảng bá trực tiếp đến máy thu TV gia đình thực băng tần Ku (12 GHz) Dịch vụ gọi dịch vụ vệ tinh quảng bá trực tiếp (DBS: direct broadcast satellite) Tuỳ thuộc vào vùng địa lý ấn định băng tần thay đổi Ở Mỹ, băng tần đường xuống 12,2 đến 12,7GHz Tuy nhiên, nhiều gia đình sử dụng chảo to (đường kính khoảng 3m) để thu tín hiệu TV đường xuống băng C (GHz) Các tín hiệu đường xuống khơng chủ định để thu gia đình mà dành cho việc chuyển đổi mạng đến mạng phân phối truyền hình (các đài phát VHF, UHF cáp truyền hình) Mặc dù thực tế thu tín hiệu TV thiết lập tốt, nhiều nhân tố kỹ thuật, thương mại pháp lụât ngăn cản việc thu Các khác biệt hệ thống TVRO (TV recieve only: thu TV) băng Ku băng C tần số cơng tác khối ngồi trời vệ tinh dành cho DBS băng Ku có EIRP (cơng suất phát xạ đẳng hướng tương đương) cao nhiều so với băng C Hình 14 cho thấy khối hệ thống thu DBS đầu cuối gia đình Tất nhiên cấu trúc thay đổi hệ thống khác nhau, sơ đồ cung cấp khái niệm sở máy thu TV tương tự (FM) Hiện TV số trực tiếp đến gia đình dẫn thay hệ thống tương tự, khối ngồi trời giống cho hai hệ thống SV: Hồng Đức Lãm 38 Lớp CĐ ĐT4 - K11 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Báo cáo thực tập Hình 14 Sơ đồ khối đầu cuối thu thu DBS TV/FM gia đình 2.2 Khối ngồi trời Khối bao gồm anten thu tiếp sóng trực tiếp cho tổ hợp khuếch đại tạp âm nhỏ/ biến đổi hạ tần Thơng thường phản xạ parabol sử dụng với loa thu đặt tiêu điểm Bình thường thiết kế có tiêu điểm đặt trước bơ phản xạ, số trường hợp để loại bỏ nhiễu tốt hơn, tiếp sóng (Feed) đặt lệch thấy hình vẽ Kinh nghiệm cho thấy thu chất lượng đảm bảo phản xạ có đường kính từ 0,6 đến 1,6m (1,97-5,25 ft) kích thước dẫn thơng thường 0,9m (2,95ft) 1,2m (3,94 ft) Trái lại đường kính phản xạ băng C (4GHz) thường vào khoảng 3m (9,84 ft) Lưu ý hệ số khuếch đại anten tỷ lệ thuận với (D/λ)2 So sánh khuếch đại chảo 3m 4GHz với chảo 1m 12 GHz, ta thấy hai trường hợp tỷ số D/λ=40, khuếch đại chúng Tuy nhiên suy hao truyền sóng 12 GHz cao nhiều so với 4GHz, ta khơng cần anten thu có khuếch đại cao SV: Hồng Đức Lãm 39 Lớp CĐ ĐT4 - K11 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Báo cáo thực tập vệ tinh quảng bá trực tiếp làm việc cơng suất phát xạ đẳng hướng tương đương cao nhiều Băng tần đường xuống dải 12,2 đến 12,7 GHz có độ rộng 500 MHz cho phép 32 kênh TV với kênh có độ rộng 24 MHz Tất nhiên kênh cạnh phần chồng lấn lên nhau, kênh phân cực LHC RHC đan xen để giảm nhiễu đến mức cho phép Sự phân bố tần số gọi đan xen phân cực Loa thu có lọc phân cực chuyển mạch đến phân cực mong muốn điều khiển khối nhà Loa thu tiếp sóng cho khối biến đổi tạp âm nhỏ (LNC: low noise converter) hay khối kết hợp khuếch đại tạp âm nhỏ (LNA: low noise amplifier) biến đổi (gọi chung LNA/C) Khối kết hợp gọi LNB (Low Noise Block: khối tạp âm nhỏ) LNB đảm bảo khuếch đại tín hiệu băng 12 GHz biến đổi vào dải tần số thấp để sử dụng cáp đồng trục giá rẻ nối đến khối nhà Dải tần tín hiệu sau hạ tần 950-1450 MHz (xem hình 14) Cáp đồng trục cáp đơi dây sử dụng để truyền cơng suất chiều cho khối ngồi trời Ngồi có dây điều khiển chuyển mạch phân cực Khuếch đại tạp âm nhỏ cần thực trước đầu vào khối nhà để đảm bảo tỷ số tín hiệu tạp âm u cầu Ít khuếch đại tạp âm nhỏ đặt phía đầu vào khối nhà khuếch đại tạp âm cáp đồng trục Tất nhiên sử dụng LNA ngồi trời cần đảm bảo hoạt động điều kiện thời tiết thay đổi bị phá hoại đánh cắp 2.3 Khối nhà cho TV tương tự (FM) Tín hiệu cấp cho khối nhà thường có băng tần rộng từ 950 đến 1450 MHz Trước hết khuếch đại chuyển đến lọc bám để chọn kênh cần thiết (xem hình 14) Như nói, đan xen phân cực sử dụng thiết lâp lọc phân cực ta thu nửa số kênh 32 MHz Điều giảm nhẹ hoạt động lọc bám kênh đan xen đặt cách xa Sau kênh chọn biến đổi hạ tần: thường từ dải 950 MHz vào 70 MHz, nhiên chọn tần số khác dải VHF Bộ khuếch đại 70 MHz khuếch đại tín hiệu đến mức cần thiết cho giải điều chế Sự khác biệt DBS TV thơng thường chỗ DBS sử dụng điều tần TV thơng thường sử dụng điều biên (AM) dạng đơn biên có nén (VSSB: Vestigal Single Sideband) Vì cần giải điều chế sóng mang 70 MHz sau tái điều chế SV: Hồng Đức Lãm 40 Lớp CĐ ĐT4 - K11 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Báo cáo thực tập AM để tạo tín hiệu VSSB trước tiếp sóng cho kênh VHF/UHF máy TV tiêu chuẩn Máy thu DBS cung cấp nhiều chức khơng thể hình 14 Chẳng hạn tín hiệu Video Audio sau giải điều chế đầu V/A cung cấp trực tiếp cho đầu V/A máy thu hình Ngồi để giảm nhiễu người ta bổ sung vào sóng mang vệ tinh dạng sóng phân tán lượng máy thu DBS có nhiệm vụ loại bỏ tín hiệu Các đầu cuối trang bị lọc IF để giảm nhiễu từ mạng TV mặt đất phải sử dụng giải ngẫu nhiên hố (giải mã) để thu số chương trình 2.4 Hệ thống TV anten chủ Hệ thống TV anten chủ (MATV: Master- Antena TV) đảm bảo thu kênh DBS/TV cho nhóm người sử dụng, chẳng hạn cho người th hộ tồ nhà Hệ thống gồm khối ngồi trời (anten LNA/C) tiếp sóng cho nhiều khối nhà (xem hình 15) Hệ thống giống hệ thống gia đình trình bầy cho phép người sử dụng truy nhập độc lập đến tất kênh Ưu điểm hệ thống cần khối ngồi trời, phải có LNA/C cáp tiếp sóng riêng cho phân cực So với hệ thống người sử dụng, cần có anten lớn (đường kính đến m) để đảm bảo tỷ số tín hiệu tạp âm cho tất khối nhà Hình 15 Cấu trúc hệ thống anten TV chủ (MATV) SV: Hồng Đức Lãm 41 Lớp CĐ ĐT4 - K11 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Báo cáo thực tập 2.5 Hệ thống TV anten tập thể Hệ thống TV anten tập thể (CATV: Community Atenna TV) sử dụng khối ngồi trời với tiếp sóng riêng cho phương phân cực giống hệ thống MTAV để cung cấp tất kênh đồng thời máy thu nhà Thay sử dụng máy thu riêng cho người sử dụng, tất sóng mang giải điều chế hệ thống lọc-thu chung hình 16 Sau tất kênh kết hợp vào tín hiệu ghép chung để truyền dẫn theo cáp đến th bao Đối với vùng xa, thay dùng cáp phân phối, người ta phát lại quảng bá tin hiệu đài phát TV xa với sử dung anten đường kính 8m (26,2 ft) để thu tín hiệu vệ tinh băng C Cũng phân phối chương trình thu từ vệ tinh hệ thống CATV Hình 16 Thí dụ cấu trúc khối nhà cho hệ thống TV anten tập thể (CATV) SV: Hồng Đức Lãm 42 Lớp CĐ ĐT4 - K11 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Báo cáo thực tập NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… SV: Hồng Đức Lãm 43 Lớp CĐ ĐT4 - K11 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Báo cáo thực tập TÀI LIỆU THAM KHẢO Anten truyền sóng, giảng Thơng tin vệ tinh, giảng, 2002 Lý thuyết trải phổ đa truy nhập, giáo trình, 2004 SV: Hồng Đức Lãm 44 Lớp CĐ ĐT4 - K11 [...]... Lớp CĐ ĐT4 - K11 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Báo cáo thực tập CHƯƠNG IV : TÌM HIỂU HỆ THỐNG MẶT ĐẤT CỦA HỆ THỐNG THƠNG TINVỆ TINH 1 Trạm mặt đất 1.1 Cấu hình của một trạm mặt đất a Cấu hình và ngun lý hoạt động • Cấu hình : Nói chung một trạm mặt đất bao gồm: thiết bò thông tin thiết bò truyền dẫn mặt đất, thiết bò cung cấp nguồn và nhà điều khiển Thiết bò thông tin gồm có một anten, một máy công suất... Nghiệp Hà Nội Báo cáo thực tập Bám vệ tinh được thực hiện bằng các tín hiệu hải đăng được phát đi từ vệ tinh Các tín hiệu này được TT&C trạm mặt đất thu Bám đặc biệt quan trong trong các giai đoạn chuyển và dịch quỹ đạo của q trình phóng vệ tinh Khi vệ tinh đã ổn định, vị trí của vệ tinh địa tĩnh có xu thế bị dịch do các lực nhiễu khác nhau Vì thế phải có khả năng bám theo sự xê dịch của vệ tinh và phát... thơng tin vệ tinh là dàn loa Cũng có thể sử dụng các dàn làm các phiđơ cho các anten phản xạ như dàn loa ở hình SV: Hồng Đức Lãm 17 Lớp CĐ ĐT4 - K11 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Báo cáo thực tập Hình 10 Anten lệch trục Gregorian Hình 11 Anten phản xạ được tiếp sóng nhiều phiđơ SV: Hồng Đức Lãm 18 Lớp CĐ ĐT4 - K11 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Báo cáo thực tập CHƯƠNG III : PHẦN KHƠNG GIAN CỦA HỆ THỐNG THƠNG... vệ tinh vì sự giảm tỷ số sóng mang trên tạp âm tại trạm mặt đất SV: Hồng Đức Lãm 27 Lớp CĐ ĐT4 - K11 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Báo cáo thực tập 5 Phân hệ đo bám và điều khiển từ xa Phân hệ TT&C (Telemetry, Tracking and Command: Đo từ xa, bám và điều khiển) thực hiện một số chức năng thường xun trên vệ tinh Chức năng đo từ xa có thể hiểu như là đo trên một cự ly xa Chẳng hạn tạo ra một tín hiệu điện. .. K11 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Báo cáo thực tập nhất và tạo ra tín hiệu sóng chạy dọc dây xoắn Trường điện của sóng sẽ có thành phần dọc dây xoắn Trong một số vùng trường này sẽ giảm tốc các điện tử trong chùm tia và trong một số vùng khác nó sẽ tăng tốc các điện tử trong chùm tia Vì thế điện tự sẽ co cụm dọc theo tia Tốc độ trung bình của chùm tia dược xác định bởi điện áp một chiều trên colector... trạm chuyển tiếp trong hệ thống vi ba trên mặt đất Do đó cần có các công nghệ thu được các tín hiệu yếu từ vệ tinh, phát các tín hiệu công suất cao đến vệ tinh và đối phó với thời gian trễ gây ra do cự ly truyền sóng dài Như sau: + Công nghệ anten cần có: - Hệ số tăng ích cao - Hiệu suất cao - Đồ thò tính hướng hẹp.Búp sóng phụ nhỏ Đặc tính phân cực tốt Đặc tính tạp âm nhỏ + Công nghệ máy phát công suất... Nghiệp Hà Nội Báo cáo thực tập Hình 13 Sơ đồ chi tiết của một trạm phát thu Nhìn từ phía dưới sơ đồ, trước hết ta thấy thiết bị kết nối trạm vệ tinh mặt đất với mạng viễn thơng mặt đất Để giải thích ta sẽ xét lưu lượng điện thoại Lưu lượng này có thể gồm nhiều kênh điện thoại được ghép với nhau theo tần số, hoặc thời gian Ghép kênh này có thể khác với ghép kênh cần thiết để truyền dẫn vệ tinh, vì thế... bù vào suy hao truyền lớn trong thông tin vệ tinh, đầu ra máy phát cần phải có công sụất càng lớn càng tốt, do vậy trạm mặt đất ặt đất khoảng cách giữa các trạm chuyển tiếp chỉ khoảng vài chục km phải sử dụng bộ khuếch đại công suất cao HPA (Hight Power Ampl ifier) Trong các hệ thống vô tuyến m nên công suất ra của máy phát khoảng 10W là đủ So với hệ thống thông tin vệ tinh có khoảng cách lớn (36.000... công suất lớn đòi hỏi : - Khuếch đại công suất lớn - Ngăn chặn xuyên điều chế SV: Hồng Đức Lãm 31 Lớp CĐ ĐT4 - K11 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Báo cáo thực tập + Công nghệ máy thu tạp âm thấp cần có: - Đặc tính tạp âm thấp - Hệ số khuếch đại lớn + Công nghệ điều khiển tiếng dội cần phải có: - Hạn chế tiếng dội.Giám sát tiếng dội Hiệu quả truyền dẫn Điều khiển lỗi 1.2 Các trạm mặt đất phát thu Trong...Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Báo cáo thực tập CHƯƠNG II : PHÂN CỰC SĨNG VÀ ANTEN TRONG THƠNG TIN VỆ TINH 1 Phân cực sóng Trong vùng trường xa của một anten phát sóng điện từ có dạng sóng điện từ ngang (TEM) Vùng trường xa là vùng tại khoảng cách lớn hơn 2D2/λ so với anten trong đó D là kích thứơc một chiều lớn