Những đặc điểm chính của hệ thống thông tin vệ tinh

Phần mặt đất

Phần mặt đất bao gồm tất cả các trạm mặt đất và chúng thờng đợc nối với các thiết bị của ngời sử dụng thông qua các mạng mặt đất hoặc trong trờng hợp sử dụng các trạm VSAT (VerySmall Aperture Terminal) thì có thể liên lạc trực tiếp đến thiết bị đầu cuối của ngời sử dụng. Kỹ thuật mà các trạm mặt đất dùng để truy nhập 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 điểm của thông tin vệ tinh cho nên chúng đợc sử dụng một cách linh hoạt.

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

Độ rộng 3dB tơng ứng với góc giữa hai hớng mà tại đó giá trị lớn nhất của độ tăng ích giảm một nửa, độ rộng 3dB phụ thuộc vào tỷ số λ/D bởi hệ số mà giá trị của nó phụ thuộc vào luật chiếu sáng đợc chọn. Đối với luật chiếu sáng không đồng nhất, gây sự suy giảm lại các đờng biên của vật phản xạ, độ rộng 3dB tăng và giá trị của hệ số phụ thuộc vào các tính chất đặc biệt của luật.

Công suất bức xạ (phát)

Bởi vậy, anten đợc đặc trng bởi một phân cực đã cho bởi một đồ thị phơng hớng bức xạ của phân cực danh nghĩa và một đồ thị bức xạ của phân cực trực giao. Sự phân cực chéo thông thờng có giá trị lớn nhất trên trục anten và suy biến đổi với các hớng khác.

Công suất tín hiệu thu 1. Công suất nhận đợc bởi anten thu

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 hao của độ tăng ích anten LR do sự không thẳng hàng của anten thu và các suy hao do sự phân cực của ghép nối không đối xứng LPOL.

Công suất tạp âm tại đầu vào máy thu

Công suất tạp âm gây hại là những nguồn công suất tạp âm xuất hiện trong băng tần của tín hiệu mang thông tin. 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. T đặc trng cho nhiệt độ nhiệt động của trở kháng tạo ra công suất tạp âm nội tại và công suất đó đợc xem nh là một nguồn bù.

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. Một anten có thể thu thập tạp nhiễu từ các phần tử bức xạ theo dạng đồ thị 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.

Gọi Tb(φ,ϕ) là nhiệt độ của phần tử bức xạ tơng ứng với góc phơng hớng (φ,ϕ), tại đó độ tăng ích của anten có giá trị là G(φ,ϕ). Nhiệt độ tạp âm của anten trong trờng hợp này đợc tính bởi sự tích hợp các nguồn tạp âm của tất cả các phần tử bức xạ trong đồ thị phơng hớng bức xạ của anten.

Các tuyến liên lạc trong thông tin vệ tinh

Nếu trời ma thì sự suy dảm sẽ lớn hơn bởi vì xuất hiên sự suy dảm ARAIN. Đại lợng lày sẽ tăng sự suy giảm của các chất khí trong tầng khí quyển khoảng 0,3dB. Chất lợng của máy thu và máy phát có thể đợc định tính qua tỷ số công suất tín hiệu trên mật độ phổ năng lợng tạp âm C/N0.

Đây là hàm đặc tính của liên lạc thiết bị đầu cuối EIRP máy phát cà giá trị G/T máy thu cùng với các tính chất của môi trờng truyền dẫn. Các điều kiện truyền dẫn trong tầng khí quyển tác động lên đờng lên và đờng xuống khác nhau.

Phân hệ anten

Đối với máy thu trạm mặt đất, nhiệt độ tạp âm của anten ảnh hởng trực tiếp đến chất lợng dịch vụ thông qua hệ số phẩm chất của trạm mặt đất thu G/T ( Figure of Merit ). Nhằm hạn chế hiện tợng che khuất của anten đối xứng theo trục , Feedhorn không đợc lắp đặt trong hớng bức xạ chính của mặt phản xạ và tạo nên loại anten Offset. Các anten có độ rộng nhỏ nằm trong giới hạn dao động của vệ tinh, để đảm bảo hiệu suất đờng truyền cần phải có các thiết bị bám vệ tinh gọi lf anten bám vệ tinh.

Khác với kỹ thuật bám xung đơn, trong kỹ thuật bám theo bớc dựa váo hệ số ổn định tốt của vệ tinh trên quỹ đạo ,điều khiển bám vệ tinh của các anten trạm mặt đất không cần phải thực hiện liên tục (hình 3.7). Hoạt động của hệ thống dựa trên khả năng giám sát các tín hiệu ở mức và tần số không đổi.ở những khoảng thời gian đợc định trớc,hệ thống sẽ lấy mẫu ở một số vị trí của vệ tinh trong cửa sổ .Nếu gia trị các mẫu không bằng nhau ,bộ điều khiển anten(ACU- anten Control Unit) sẽ điều khiển các động cơ lái của anten để di chuyển đến hớng có giá trị cực đại. Bộ nay bao gồm hai khối;khối điều khiển anten ACU có nhiệm vụ điều khiển định thời và các hoạt động của hệ thống và khối chỉ thị vị trí anten điều khiển động cơ để định vị anten và phản hồi trở lại cho bộ hiển thị vị trí.

Điều khiển bám anten điều khiển theo vòng lặp mở có nghĩa là không xác định sai số bám giữa hớng thực tế và hớng giả định , do vậy sai số bám phụ thuộc vào dự đoán trớc chuyển. Điều chỉnh này có thể đợc thực hiện bằng cách làm cho các chuyển mạch phù hợp với mô tơ góc phơng vị và góc ngẩng hoặc dùng biện pháp cơ khí để quay trực tiếp anten.

PHÂN Hệ CAO TầN

Các bộ LNA có thể là bộ khuếch đại thông số, bộ khuếch đại Transistor hiệu ứng trờng (FET-field Effect Transistor) hoặc bộ khuếch đại Transistor HEMT (High Electron Mobility Transistor). Bộ khuếch đại công suất cao đợc sử dụng trong mặt đất có thể là bộ khuếch đại Klystron, bộ khuếch đại đèn sóng chạy (TWTA-Travel Ware Tube Amplifier) hoặc là bộ khuếch đại bán dẫn (SSPA-Solid State PowerAmplifier). Bộ này thờng đợc kết hợp với bộ tiền khuếch đại có nhiệm vụ gây méo pha và biên độ của tín hiệu để bù lại các đặc tuyến phi tuyến của bộ khuếch đại công suất cao đợc sử dụng.

Trong trờng hợp này,bộ khuếch đại làm việc ở chế độ đa sóng mang, để hạn chế tạp âm xuyên điều chế, bộ khuếch đại làm việc với độ lùi công suất. Điểm thuận lợi của việc ghép các sóng mang trớc là tính đơn giản và tinh linh hoạt của các bộ ghép công suất, số lợng bộ phát đáp vì thế mà giảm đi. Mỗi bộ khuếch đại hoạt động trên một sóng mang vì thế có thể hoạt động ở chế độ bão hoà, độ rộng băng thông có thể hẹp.

Tuy nhiên, bộ kết hợp công suất tại đầu ra HPA gây tổn gao và suy giảm trực tiếp đến EIRP của trạm mặt đất dẫn đến yêu cầu chế tạo các bộ ghép này có tổn hao tối thiểu. Để đảm bảo chỉ tiêu về độ tin cậy và độ sẵn sàng của hệ thống, trong thiết bị cao tần thờng sử dụng cấu hình dự phòng n: m.

Phân hệ thông tin

Chức năng của phân hệ chuyển đổi tần số là để chọn sóng mang ở trong băng xác định tại đầu ra của bộ khuếch đại tạp âm thấp và chuyển đổi phổ của sóng mang này thành sóng mang tần số trung tần IF đợc chọn. Trong phần phát phân hệ này thực hiện chức năng ngợc lại tức chuyển đổi sóng mang tần số trung tần IF thành các sóng mang cao tần cho đờng lên. Bộ chuyển đổi tần số này, trên đờng thu có nhiệm vụ chuyển đổi tần số đầu ra bộ LNB 959-1400 MHz thành tần số trung tần, trên đờng phát chuyển đổi tần số trung tần thành tần số băng L cung cấp cho bộ đổi tần lên ngay sau bộ khuếch đại công suất cao (hình 3.7).

Trên đờng thu , bộ khuếch đại trung tần bao gồm bộ tự động điều khiển độ khuếch đại để duy trì tín hiệu ở mức không đổi cung cấp cho bộ giải điều chế. Những thay đổi đợc hiệu chỉnh trong băng thông công tác bằng các bộ cân bằng trễ truyền dẫn nhóm (Group Propagation Delay Equalesers). Các bộ cân bằng này có thể đợc tích hợp vào trong các bộ lọc hoặc là vào trong các mạch riêng rẽ bao gồm các mạch LC mắc theo hình chữ T.

Phân hệ điều chế và giải điều chế thực hiên tuân theo phơng thức đa truy nhập(FDMA,TDMA,CDMA), loại tín hiệu băng gốc và kiểu điều chế sóng mang. Để tránh tập trung công suất vào một phổ tần đơn lẻ, sử dụng bộ phá rối tần số (Scrambler) để phân tán năng lợng phổ đều trên toàn bộ mạng thông tin tín hiệu.