Tổng quan về hệ thống thông tin vệ tinh: Những nguyên lý cơ bản

Đồ thị ph ơng h ớng bức xạ

Đối với một anten có góc mở tròn hay vật phản xạ thì đồ thị này có dạng đối xứng tròn xoay và có thể biểu thị chúng trong mặt phẳng ở dạng toạ độ cực hay toạ độ Decac. Các cực đại phụ và cực đại chính bao gồm hớng bức xạ cực đại có thể đợc xác định.

Độ rông của búp sóng

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. Trong một chu kỳ hình chiếu của một mũi véc tơ đại diện cho điện trờng trên mặt phẳng vuông góc với hớng truyền sóng và trong trờng hợp tổng quát có dạng hình elip. + Hớng quay (đối với hớng truyền dẫn) tay phải (theo hớng kim đồng hồ) huặc tay trái (ngợc chiều kim đồng hồ), (còn gọi là chiều quay của véc tơ E) + Tỷ lệ trục (AR – Axial Ratio) AR = Emax / Emin ; đó là tỷ lệ của trục lớn trên trục nhỏ của hình elip.

Khi Elip giảm xuống chỉ còn một trục (Tỷ số trục không xác định, điện tr- ờng là một hớng không xác định) đó là phân cực thẳng. - Hai phân cực tròn trực giao đợc gọi là phân cực tròn theo hớng quay tay phải và tay trái (hớng quay đối với ngời quan sát đang nhìn theo hớng truyền). Một anten đợc thiết kế để phát hay thu một sóng phân cực cụ thể và cũng có thể không phát mà cũng không thu các điểm phân cực trực giao với chúng.

Bởi vậy, anten đợc đặc trng bởi một phân cực đã cho bởi một đồ thị phơng h- ớng bức xạ của phân cực danh nghĩa và một đồ thị bức xạ của phân cực trực giao.

2.2- công suất bức xạ (phát)

2.3- công suất tín hiệu thu

2.4- công suất tạp âm tại đầu vào máy thu

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. Nhiệt độ tạp âm TC của phần tử 4 cực là nhiệt độ nhiệt động của trở kháng mà đợc đặt tại đầu vào của 4 cực đợc coi là không có chiêù, tạo ra cùng công suất tạp âm nội tại ở đầu ra của phần tử nh phần tử thực không có tạp âm ở đầu vào. Dạng công suất tạp âm của phần tử 4 cực là tỷ số giữa công suất tạp âm nội tại đầu ra của phần tử và công suất do nguồn tạp âm đó sinh ra tại đầu vào của phần tử có nhiệt độ tạp âm bằng nhiệt độ tham chiếu T0 = 2900K.

Giả sử rằng phần tử có độ tăng ích là G, độ rộng băng tần là B và đợc truyền một nguồn nhiệt tạp âm bằng nhiệt độ T0 ;. 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.

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.

2.5- Tỷ số tín hiệu / tạp âm tại đầu vào máy thu

Nh vậy, ta có thể thấy rằng giá trị C/N0 không phụ thuộc vào điểm đợc chọ tại đầu thu cung nh công suất tín hiệu và mật độ phổ công suất tạp âm đợc tính tại cùng một điểm. Qua biểu thức C/N0 có thể thấy rằng giá trị G/T của thiết bị thu là hàm của nhiệt độ tạp âm anten TA và nhiệt độ tạp âm tơng đơng TR của thiết bị thu. 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 sóng hẹp) nhiệt độ tạp âm của anten phụ thuộc vào tần số và diện tích vùng đợc phủ sóng. Tại các tần số lớn hơn 2GHz thì tạp âm sinh ra chủ yếu ở những vùng ion hoá trong tầng khí quyển. Trong trờng hợp trong tầng khí quyển không hình thành các yếu tố khí tợng thuỷ văn (trời trong) thì tạp âm ở anten thu của trạm mặt đất bao gồm chủ yếu do tác động của không gian và của mặt đất.

Bức xạ mặt trời từ những vùng xung quanh trạm mặt đất có tác động vào các múi phụ của đồ thị phơng hớng bức xạ của anten và một phần múi chính khi góc ngẫng của đồ thị phơng hớng anten có giá trị nhỏ.

2.6- Tỷ số tín hiệu / tạp âm của một tuyến liên lạc vệ tinh đơn (trạm trạm).–

2.7- một số bài toán ví dụ về tính toán tuyến liên lạc trong thông tin vệ tinh

Tính toán độ lợi của bộ lặp ở chế độ bão hoà

Lu ý rằng khi nhiệt độ nhiệt động của đầu nối giữa anten và đầu thu vệ tinh gần bằng nhiệt độ tạp âm anten, đây là trờng hợp thực tế, nhiệt độ tạp âm tơng. Bởi vậy cần phải chi phí cho việc lắp đặt máy thu có lợng tạp âm rất thấp trên vệ tinh. Nếu trời ma thì sự suy giảm sẽ lớn hơn bởi vì xuất hiện sự suy giảm ARAIN.

Đại lợng này tăng thêm sự suy giảm của các chất khí trong tầng khí quyển (0,3dB). Giá trị suy giảm điển hình gây ra do ma của trạm mặt đất nằm trong vùng có khí hậu ôn đới (ví dụ tại Châu Âu) thì ARAIN có thể có giá trị cỡ 10dB.