Nghiên cứu phân hệ thông tin đa truy nhập của vệ tinh VINASAT-1

Đa truy nhập trong thông tin vệ tinh

Đa truy nhập phân chia theo thời gian sử dụng hiệu quả hơn đối với độ rộng băng tần và tận dụng được công suất của bộ khuếch đại công suất cao do mỗi khung TDMA (hay một bộ phận đáp trên vệ tinh) chỉ có một sóng mang nên không có nhiễu điều chế khi tầng khuếch đại công suất việc tại điểm bão hoà hay lân cận điểm bão hoà và sẽ cho ra công suất cực đại. Có bốn dạng phủ sóng cơ bản đó là: phủ sóng toàn cầu, là vùng phủ sóng rộng nhất mà vệ tinh có thể phủ được; phủ sóng bán cầu là phủ sóng một nửa bán cầu phía đông và phía tây của quả đất; phủ sóng khu vực là vùng phủ sóng một khu vực khá lớn như bắc Mỹ, châu Âu hoặc Đông nam á và vùng phủ sóng “đốm” là vùng phủ sóng với diện tích nhỏ nhất so với ba vùng trên.

PHÂN HỆ THÔNG TIN 2.1. Cấu trúc phân hệ thông tin

Phần phụ trợ con tầu không gian

• Bộ phát đáp đơn búp sóng
• BỘ PHÁT ĐÁP TRÊN VINASAT-1

Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương (EIRP) hoặc mật độ thông lượng công suất trong vùng xem xét nói chung được xác định tại vùng biên của vùng phủ sóng trong các điều kiện làm việc cụ thể đối với một kênh của bộ phát đáp và thường được xem xét ở chế độ bão hoà của bộ khuyếch đại công suất. Cấu trúc của bộ phát đáp gồm có: bộ lọc giới hạn băng thông (BPF – BandPass Filter) ở đầu vào, bộ khuyếch đại tạp âm thấp LNA (Low Noise Complifier), bộ chuyển đổi tần số bao gồm cả lọc thông dải BPF và bộ khuyếch đại công suất ra. Mục đích của việc phân kênh của bộ phát đáp là tạo ra các kênh (băng tần con) có độ rộng băng tần bé hơn, do đó số sóng mang trong mỗi băng tần con đó sẽ ít hơn nhiều, tích điều chế trong toàn bộ độ rộng dải tần sẽ giảm.

Bộ tạo dao động nội có thể sử dụng mạch nhân tần kết hợp khuyếch đại theo kiểu truyền thống hoặc có thể tạo sóng trực tiếp theo kiểu dùng bộ tổng hợp tần số (frequency synthesiser) cùng với vòng khoá pha PLL (Phase – Locket Loop) với bộ tạo dao động dùng thạch anh có điều khiển điện áp để ổn định tần số. Cũng vì vậy, các bộ lọc thông dải ở đây sử dụng kết hợp với ống dẫn sóng, bộ lọc dùng ống dẫn sóng ngắn mạch đầu cuối Đầu ra của mỗi một bộ lọc dùng ống dẫn sóng ngắn mạch đó được ghép với ống dẫn sóng chung thông qua bộ ghép ống dẫn sóng. Các thủ tục để xác định khoảng lùi (backoff), tức chọn khoảng lùi tối ưu để sao cho tỷ số mật độ phổ công suất tín hiệu trên mật độ phổ công suất tạp âm của toàn tuyến ( C/No)τ - từ trạm mặt đất đến trạm mặt đất qua vệ tinh – là cực đại.

Ở đây sử dụng các chuyển mạch có thể điều khiển từ xa (ví dụ thay đổi phần cơ khí ghép kết nối trong ống dẫn sóng) để cấu hình lại bộ phát đáp bằng cách thay đổi sự phân nhánh giữa đầu ra của kênh và các đầu vào của các bộ phận phân kênh phù hợp với các đầu vào của các anten phát. 1 - Đối với các hệ thống vệ tinh có các trạm mặt đất cố định, chuyển mạch tuyến tại băng cơ sở, sử dụng đa truy nhập phân chia theo thời gian (baseband SS-TDMA) thì ưu điểm của vệ tinh tái sinh là có khả năng kết nối các mạng với các tốc độ dữ liệu khác nhau. 2 - Đối với các hệ thống thông tin di động vệ tinh, ghép kênh phân chia theo thời gian ở tuyến xuống, các tuyến lên kênh đơn và truy nhập vệ tinh sử dụng phương thức đa truy nhập phân chia theo tần số (SCPC-FDMA/ TDMA).

Phân hệ TT&C (đo, bám và điều khiển) cho phép đo từ xa các thông số vệ tinh báo cáo về trạm điều khiển dưới mặt đất để nhận được các lệnh điều khiển tương ứng .Phân hệ này phát đi tín hiệu hải đăng thông báo về vị trí bị xê dịch để đảm bảo bám từ mặt đất.

H ÌNH 3.2: SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG PHỤ

Phân hệ thông tin trên vinasat-1

• Chức năng

- Thiết bị đầu ra CIFA nối vào công tắc đầu ra của sóng thừa băng tần C mà chọn giữa hai trong bốn 6/3 máy thu.Các tín hiệu được khuyếch đại và tải xuống 6/3GHz máy thu được nối vào 4 cho 2 lượng sóng dư thừa. - Đầu ra máy thu được đi qua 2bộ ghép kênh đầu vào, nó chia tín hiệu tổng hợp tuyến lên thành hai nhóm của 6 kênh, mỗi nhóm qua lượng dư thừa của bộ chuyển mạch đồng trục đầu ra. Mỗi bộ ghép kênh bao gồm bộ lọc cách điện 10 cực được nối qua bộ circulators trong một bộ làm giảm cấu hình kênh để tránh mất mát sự chèn nhiều của bộ chia công suất nhiều cổng.

Mỗi TWTA trên hệ thống phụ được kết nối với bộ phân kênh đầu ra thông qua cầu dao cách ly và một công tắc thừa.Cầu dao cách ly bảo vệ hoạt động của TWTA từ việc chuyển đổi cấu hình không đúng và năng lượng được phản ánh ngoài băng từ bộ phân kênh đầu ra. Lượng tải trên cầu dao cách ly được đo làm mất công suất đầy đủ của một kênh trong trường hợp chuyển đổi không chính xác hoặc sự truyền đến vệ tinh ngoài băng thông rộng của một kênh. Bộ lọc thông thấp , bộ lọc thông dải ở đầu ra của mỗi bộ phận kênh đầu ra làm giảm tạp âm trên băng nhận băng tần C cũng như những tín hiệu không chính xác và tạp âm ở bộ âm của những tín hiệu truyền trên băng tần C và băng nhận băng tần Ku.

- Bộ lọc đầu ra được dẫn bởi các coupler đôi kiểm tra, cái mà có thể đo lường được tín hệ ra của hệ thống truyền và nhận sóng và việc chèn các tín hiệu cho mô hình đo lường anten truyền, các thiết bị đầu ra của bộ coupler kiểm tra đầu ra được kết nối cổng truyền của bộ phối hợp của anten băng C, bức xạ tín hiệu hỗn hợp tuyến xuống với khu vực phạm vi băng tần C. Hiệu suất nhận và truyền của anten được xác định bởi công suất bức xạ đẳng hướng tương (EIRP) và hệ số tăng ích trên tạp âm (G/T) thu được tại một số quốc gia đặc thù trong phạm vi khu vực đa giác riêng biệt.

Bộ phát đáp băng Ku

• Chức năng

Thông qua quỹ đạo của các coupler kiểm tra kết nối tới đầu vào bộ lọc lắp ráp dữ liệu (IFA), IFA qua băng tần thu 13.75-14.5GHz của tín hiệu đầu vào làm giảm nhẹ đi trong băng tần Ku và trung hoà các tín hiệu này. Phương tuyến tính trong LDALC bù trừ cho biên độ và pha không phi tuyến của đèn chạy sóng liên đới ( TWT), cải thiện sự tuyến tính tỷ lệ công suất tạp âm và pha phi tuyến của bộ phát đáp. -Những TWT được gắn vật lý trên bảng điều khiển phía nam của tàu vũ trụ và EPC/LDALC lắp ráp được gắn vật lý trên bảng điều khiển phía nam của tàu vũ trụ ( 10 đơn vị ) và bên trong trái đất (6 đơn vị ).

16 TWT được phân phối ở phía nam của bảng điều khiển .Những thiết bị đầu ra LTWTA được gửi đến hệ thống truyền sóng thông qua một mạng lưới, nó bao gồm cầu dao cách ly đầu vào, công tắc đầu ra và bộ lọc thông thấp đầu ra. Lượng tải trên cầu dao cách ly được đo làm mất đi nguồn đầy đủ của một kênh trong trường hợp chuyển đổi không chính xác hoặc truyền sóng tới vệ tinh ngoài băng thông rộng của kênh. - Mỗi bộ phân kênh đầu ra được chuyển đổi tới bộ lọc thông thấp, nó làm giảm tạp âm của máy thu trong băng tần Ku và bộ kiểm tra coupler kép, nó cho phép đo lường được tín hiệu bên ngoài bộ phát đáp và nhận tín hiệu cho anten truyền đo lường.

- Phần tải thông tin băng Ku sử dụng bề mặt của hai tổ hợp gương phản chiếu mạng lưới đôi cung cấp ở phạm vi của Việt Nam, Lào, Camphuchia, Thái Lan và một phần của Myanma. Hiệu suất nhận và truyền các anten được định nghĩa công xuất bức xạ đẳng hướng tương đương với hiệu suất nhỏ (EIRP) và hệ số tăng ích trên nhiệt tạp âm (G/T) hệ thống ở trạm thu đwocj tại một quốc gia đặc thù trong phạm vi khu vực đa giác riêng biệt.

Trần Sỹ Hùng

Giới thiệu rất cụ thể về cấu trúc phân hệ thông tin và các thông số kỹ thuật của nó cùng cấu trúc chức năng, thông số hệ thống của bộ phát đáp băng C, bộ phát đáp Ku. Em rất mong được sự đóng góp và chỉ bảo của các thầy cô để đồ án của em được hoàn thiện và có sức thuyết phục cao hơn nữa.