Thiết kế trạm anten vệ tinh tự động quay bám trong thông tin vệ tinh

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THƠNG - LÊ THỊ HUYỀN TRANG THIẾT KẾ TRẠM ANTEN VỆ TINH TỰ ĐỘNG QUAY BÁM TRONG THÔNG TIN VỆ TINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) HÀ NỘI - 2020 HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THƠNG - LÊ THỊ HUYỀN TRANG THIẾT KẾ TRẠM ANTEN VỆ TINH TỰ ĐỘNG QUAY BÁM TRONG THÔNG TIN VỆ TINH Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn thông Mã số: 8.52.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN NGỌC MINH HÀ NỘI - 2020 i LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố cơng trình khác, tài liệu tham khảo đƣợc trích dẫn đầy đủ Tác giả luận văn Lê Thị Huyền Trang ii LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học tập, nghiên cứu hoàn thiện luận văn đề tài “Thiết kế trạm anten vệ tinh tự động quay bám thông tin vệ tinh” tác giả nhận đƣợc quan tâm, giúp đỡ tận tình q thầy cơ, anh chị bạn Em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Ngọc Minh trực tiếp hƣớng dẫn, giúp đỡ, dạy bảo, động viên tạo điều kiện thuận lợi cho em q trình học tập hồn thành luận văn Và để có đƣợc kiến thức nhƣ ngày hôm nay, cho phép em gửi lời cảm ơn sâu sắc đến quý thầy cô Học viện Công nghệ Bƣu Viễn thơng thời gian qua truyền đạt cho em kiến thức quý báu Xin trân trọng cảm ơn! iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC BẢNG VII DANH MỤC HÌNH VẼ VIII LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN VỆ TINH 1.1 Cấu trúc tổng quát 1.2 Đặc điểm thông tin vệ tinh 1.3 Băng tần thông tin vệ tinh 1.4 Phƣơng pháp đa truy nhập thông tin vệ tinh 1.4.1 Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) 1.4.2 Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) 1.4.3 Đa truy nhập phân chia theo không gian (SDMA) 1.4.4 Đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA ) 1.5 Phân hệ thông tin vệ tinh CHƢƠNG TRẠM MẶT ĐẤT TRONG THÔNG TIN VỆ TINH 10 2.1 Tổng quan trạm mặt đất 10 2.2 Anten trạm mặt đất 11 2.2.1 Các loại anten trạm mặt đất 11 2.2.2 Hệ thống bám vệ tinh 13 2.2.3 Hệ số tăng ích anten 14 iv 2.2.4 Góc độ rộng búp sóng 15 2.3 Bộ khuếch đại tạp âm thấp (LNA) 15 2.3.1 Giới thiệu 15 2.3.2 Các loại khuếch đại tạp âm thấp LNA 16 2.4 Bộ đổi tần (FC) 16 2.3.1 Giới thiệu 16 2.4.2 Các đổi tần kép 17 2.4 Bộ dao động nội 18 2.5 Bộ khuếch đại công suất cao (HPA) 18 2.5.1 Giới thiệu 18 2.5.2 Phân loại khuếch đại công suất cao 18 2.5.3 Cấu hình khuếch đại cơng suất cao 19 2.6 Kỹ thuật điều chế giải điều chế tín hiệu 19 2.6.1 Giới thiệu 19 2.6.2 Kỹ thuật điều chế tần số (FM) 20 2.6.3 Kỹ thuật giải điều chế sóng mang điều tần (FM) 21 2.6.4 Điều chế số 21 2.6.5 Kỹ thuật giải điều chế sóng mang PSK 22 2.7 Kỹ thuật đa truy nhập 22 2.7.1 Các vấn đề lưu lượng 22 2.7.2 Kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) 24 2.7.3 Kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) 28 2.7.4 Đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA) 32 2.8 Các thiết bị truyền dẫn số trạm mặt đất 36 2.8.1 Số hố tín hiệu tương tự 37 2.8.2 Thiết bị ghép kênh phân chia theo thời gian TDM 38 v 2.8.3 Thiết bị bảo mật (Encryption) 39 2.8.4 Bộ mã hoá kênh (Channel Encoder) 40 2.8.5 Bộ tiêu tán lượng 40 CHƢƠNG XÂY DỰNG VÀ TÍNH TỐN CẤU HÌNH TRẠM ANTEN VỆ TINH TỰ ĐỘNG QUAY BÁM TRONG THÔNG TIN VỆ TINH 42 3.1 Giới thiệu chung 42 3.2 Lựa chọn Antena 42 3.3 Bộ chuyển đổi đƣờng lên khuyếch đại công suất (HPA) 45 3.4 Bộ chuyển đổi đƣờng xuống khuyếch tạp âm thấp (LNB) 55 3.4.1 Xác định hệ số phản xạ đầu vào đầu 56 3.4.2 Mạch tương đương Thevenin 57 3.4.3 Độ khuếch đại công suất 61 3.4.4 Độ lợi công suất chuyển đổi 63 3.4.5 Độ khếch đại công suất khả dụng 65 3.4.6 Độ khuếch đại công suất 65 3.4.7 Độ lợi phía 67 3.5 Modem vệ tinh 68 3.5.1 Newtec Elevation Series EL478 68 3.5.2 COMTECH CDM625A Advanced 69 3.5.3 Comtech EFData CDM570 69 3.5.4 Datum PSM-500L 69 3.5.5 Modem Hughes HX 280 70 3.6 Đo đạc tính tốn 70 KẾT LUẬN 75 DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 iv DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT Thuật ngữ viết Nghĩa Tiếng Anh Nghĩa Tiếng Việt tắt A AM Amplitude Modulation Điều chế biên độ B BPSK Khóa chuyển pha nhị phân Binary PSK C C/N Tỷ số sóng mang nhiễu Carrier/noise CDMA Code Division Multiple Access CCIR CONSULTATIVE COMMITTEE ON INTERNATIONAL RADIO Đa truy nhập phân chia theo mã Ủy ban tƣ vấn quôc tế radio D D/C Down/Convertor Bộ đổi tần tuyến xuống DS Direct Sequence Trải phổ trực tiếp DSSS Direct Sequence Spead Spectrum Trải phổ trực tiếp DE-PSK Different Encode PSK Điều chế chuyển pha vi sai E EIRP Equivalent Isotropic Radiated Power Công suất phát xạ đẳng hƣớng tƣơng đƣơng F FDMA FH Frequency division multiple access Frequency Hoppping Đa truy nhập phân chia theo tần số Nhảy tần v FHSS FC Freqency Hopping Spead Spectrum Trải phổ nhảy tần Bộ đổi tần Frequency Converter G GaAs– Gali - Arsenic (GaAs-FET Khuếch đại dùng Transistor trƣờng loại bán dẫn hỗn tạp FET H HP Horizontal Polariation Phân cực ngang HPA High Power Amplifie Bộ khuếch đại công suất lớn I IF Inermediate Freqency IBS Inbuilding System Trung tần Hệ thống viễn thơng tịa nhà INMARS Internation Maritime Satellite Tổ chức vệ tinh hàng hải quốc Organisation tế INTELSA Internation Telecommunications Tổ chức vệ tinh quốc tế thông T Satellite Organisation tin AT L LNA Low Noise Amplifier Bộ khuếch đại tạp âm thấp LHCP Left Hand circular Polariation Phân cực tròn bên trái LO Local Oscillator Tần số dao động nội P PN Pseudorandom number Mã tạp âm ngẫu nhiên PCM Pulse Code Modulation Điều chế xung mã PSK Phase Shift Keying Khóa chuyển pha vi Q QAM QPSK Điều chế cầu phƣơng Qudrature Qudrature Phase Shift Keying Khóa chuyển pha cầu phƣơng R RF Radio Freqency Tần số vô uyến RHCP Right Hand circular Polariation Phân cực tròn bên phải S SCPC Single Channel Per Carrier SDMA Space-division multiple access SES Satellite Earth Station Một kênh sóng mang Đa truy nhập phân chia theo không gian Trạm vệ tinh mặt đất T Anten phát TA Transmit Antenna TDMA Time division multiple access TWTA Travelling Wave Tabe Amplifier Đa truy nhập phân chia theo thời gian Bộ khuếch đại đèn sóng chạy U U/C Bộ đổi tần tuyến lên Up/Convertor V VSAT Very small aperture terminals VP Vertical Polariation Thiết bị đầu cuối kích thƣớc nhỏ Phân cực thẳng đứng ... động quay bám vệ tinh Đây hệ thống anten có định hƣớng tự động bám vệ tinh di chuyển đảm bảo liên lạc Chính em chọn đề tài tài ? ?Thiết kế trạm anten vệ tinh tự động quay bám thông tin vệ tinh? ?? Nội... quan hệ thống thông tin vệ tinh Chƣơng 2: Trạm mạt đất thông tin vệ tinh Chƣơng 3: Xây dựng tính tốn cấu hình trạm anten tự động quay bám vệ tinh CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN VỆ TINH 1.1 Cấu... ta phải thiết lập trạm mặt đất Do có tên gọi trạm mặt đất thông tin vệ tinh (SE) làm chức phát tín hiệu lên vệ tinh thu tín hiệu từ vệ tinh - thực kết nối vệ tinh thông tin với mạng vệ tinh mặt