. Súng này sẽ giữ nguyờn cỏc thuộ c tớnh h ướ ng c ủ a t ậ p bàn tay ph ả i ngay c ả khi b ị ph ả n x ạ
70 MHz MHz 12 MHz
7.12. TỶ SỐ TÍN HIỆU TRấN TẠP ÂM KẾT HỢP TẠP ÂM ĐIỀU CHẾ
GIAO THOA
Điều chế giao thoa xẩy ra khi nhiều súng mang đi qua một thiết bị cú đặc tớnh phi tuyến. Trong cỏc hệ thống thụng tin vệ tinh, điều này thường xẩy ra nhất ở bộ khuếch đại cụng suất cao dựng đốn súng chạy trờn vệ tinh.
Thụng thường cỏc sản phẩm giao thoa bậc ba rơi vào cỏc tần số mang lõn cận và vỡ thế
chỳng gõy ra nhiễụ Khi số súng mang được điều chế lớn, ta khụng thể phõn biệt riờng rẽ cỏc sản phẩm giao thoa và cỏc sản phẩm này thể hiện giống như tạp õm nờn chỳng được gọi là tạp õm
điều chế giao thoạ
Tỷ số súng mang trờn tạp õm điều chế giao thoa thường được tỡm ra bằng phương phỏp thực nghiệm, hay trong một số trường hợp cú thểđược xỏc định bằng cỏc phương phỏp dựa trờn mỏy tớnh. Khi đó biết được tỷ số này, ta cú thể kết hợp nú với tỷ số súng mang trờn tạp õm nhiệt bằng cỏch cộng cỏc đại lượng nghịch đảo của chỳng nhưđó xột ở phần trờn. Nếu ta ký hiệu thành phần điều chế giao thoa là (Pr/N0)IM và lưu ý rằng cộng cỏc thành phần nghịch đảo của Pr /N được biểu diễn ở tỷ số chứ khụng ở dB. Ta cú thể mở rộng phương trỡnh (7.68) như sau: IM r D r U r r P N P N P N P N ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ 0 0 0 0 (7.69) Để giảm tạp õm, đốn súng chạy phải làm việc với độ lựi nhưđó núi ở phần trờn.
Sự phụ thuộc của cỏc thành phần tỷ số Pr/N0 vào đầu vào đốn súng chạy được vẽở hỡnh 7.10.
Chương 7. Thiết kếđường truyền thụng tin vệ tinh
Hỡnh 7.10. Phụ thuộc cỏc tỷ số tớn hiệu trờn tạp õm vào độ lựi đầu vào
Đầu vào đốn súng chạy là ΨS-BOi vỡ thế phương trỡnh (7.52) vẽ lờn một đoạn thẳng. Phương trỡnh (7.57) thể hiện đường cong của đặc tớnh đốn súng chạy vỡ độ lựi đầu ra BOo khụng liờn hệ tuyến tớnh với độ lựi đầu vào (xem hỡnh 7.7). Rất khú dựđoỏn đường cong điều chế giao thoa, nờn hỡnh vẽ chỉ cho thấy xu hướng chung của nú. Tổng (Pr/N0) được vẽ theo phương trỡnh (7.69). Điểm cụng tỏc tối ưu được xỏc định là điểm cực đại của đường cong nàỵ
7.12. TỔNG KẾT
Chương này đó xột cỏc dạng tổn hao đường truyền khỏc nhau như: tổn hao do cỏc phần tử
của thiết bị vụ tuyến, tổn hao khụng gian tự do, tổn hao khớ quyển, tổn hao lệch định hướng anten. tổn hao lệch phõn cực và tổn hao do mưạ Quỹ dường truyền được coi là tổng tất cả cụng suất nhận được và được khuếch đại trờn đường truyền bao gồm cụng suất mỏy phỏt, cỏc khuếch
đại anten, cỏc khuếch đại trong cỏc bộ khuếch đại (cỏc bộ phỏt đỏp) trừđi cỏc chi phớ cho tổn hao núi trờn tớnh theo dB. Đõy chớnh là cụng suất cũn lại mà mỏy thu nhận được. Chất lượng đường truyền được đỏnh giỏ bằng xỏc suất lỗi bit hay cũn gọi là tỷ số bit lỗi (BER). BER cú quan hệđơn trị với tỷ số tớn hiệu trờn tạp õm (SNR) vỡ thế chất lượng đường truyền cũng thường được đỏnh giỏ bằng SNR. Khi thiết kế một đường truyền vệ tinh người thiết kếđược cho trước BER yờu cầu hay SNR yờu cầu tương ứng. Trong quỏ trỡnh thiết kế, người thiết kế phải lựa chọn cỏc thụng số kờnh vệ tinh như: cụng suất mỏy phỏt trạm mặt đất, khuếch đại anten phỏt trạm mặt đất, khuếch đại an thu bộ phỏt đỏp, khuếch đại phỏt đỏp, khuếch đại anten phỏt phỏt đỏp, khuếch đại anten thu trạm mặt đất phớa đối tỏc, độ nhậy mỏy thu ... khi cho trước khoảng cỏch từ cỏc trạm mặt đất đến bộ
phỏt đỏp trờn vệ tinh và hệ số tạp õm (hay nhiệt độ tạp õm) đểđảm bảo chất lượng yờu cầu này (BER hay SNR yờu cầu). Cỏc cụng thức để thiết kế một đường truyền thụng tin vệ tinh đều dựa vào tớnh toỏn tỷ số tớn hiệu thu trờn mật độ phổ cụng suất tạp õm hay cụng suất tạp õm. Chương này đó đưa ra tất cả cỏc cụng thức cần thiết cho thiết kếđường truyền vệ tớnh núi trờn.
Chương 7. Thiết kếđường truyền thụng tin vệ tinh
7.13. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
1. Đường xuống vệ tinh tại tần số 12 GHz làm việc với cụng suất 6 W và hệ số khuếch đại anten 48,2 dB. Tớnh EIRP ở dBW.
(a) 36 dBW; (b) 46 dBW; (c) 50 dBW; (c) 56 dBW
2. Tớnh toỏn hệ số khuếch đại anten parabol đường kớnh 3 m làm việc tại tần số 12 GHz, coi rằng hiệu suất mặt mở bằng 0,55.
(a) 47,9 dBi; (b) 48,9 dBi; (c) 50,9dBi; (d) 51dBi
3. Khoảng cỏch giữa trạm mặt đất và vệ tinh là 42.000 km. Tớnh tổn hao trong khụng gian tự do tại tần số 6 GHz.
(a) 190,4 dB; (b) 200,9 dB; (c) 210,9 dB; (d) 211,9dB
4. Đường truyền vệ tinh làm việc tại tần số 14 GHz cú tổn hao phiđơ bằng 1,5 dB và tổn hao khụng gian tự do bằng 207 dB. Tổn hao hấp thụ khớ quyển bằng 0,5 dB, tổn hao định hướng anten bằng 0,5 dB, tổn hao lệch cực cú thể bỏ quạ Tớnh tổng tổn hao đường truyền khi trời quang.
(a) 199,5 dB; (b) 209,5 dB; (c) 210,5dB; (d) 211,5dB
5. Một anten cú nhiệt độ tạp õm là 35K và được phối khỏng với mỏy thu cú nhiệt độ tạp õm bằng 100 K.
Mật độ phổ cụng suất tạp õm cú giỏ trị nào dưới đõỷ
(a) 1,56ì10-21 W/Hz; (b) 1,66ì10-21 W/Hz; (c) 1,76ì10-21 W/Hz; (d) 1,86ì10-21 W/Hz Cụng suất tạp õm cú giỏ trị nào dưới đõỷ
(a) 0,057 pW; (b) 0,067 pW; (c) 0,077 pW; (d) 0,08pW
6. Một mỏy thu với tầng đầu cú hệ số tạp õm 10 dB, hệ số khuếch đại 80 dB và độ rộng băng tần
Δf=6MHz. Cụng suất thu Pr = 10-11W. Coi rằng tổn hao phi đơ bằng khụng và nhiệt độ tạp õm anten là 150K. Hóy tỡm Tr,TS, Nout, (SNR)in và (SNR)out.
Nhiệt độ tạp õm tầng đầu mỏy thu (Tr) là giỏ trị nào dưới đõỷ (a) 2600 K; (b) 2610 K; (c) 2620 K; (d) 2630K
Nhiệt độ tạp õm hệ thống (Ts) là giỏ trị nào dưới đõỷ (a) 2560 K; (b) 2660 K; (c) 2760K; (d) 2860 K
Cụng suất tạp õm đầu ra mỏy thu là giỏ trị nào dưới đõỷ (a) 19 μW; (b) 20,8 μW; (c)21,8μW; (d) 22,8μW
Tỷ số tớn hiệu trờn tạp õm đầu vào mỏy thu, (SNR)in, là giỏ trị nào dưới đõỷ (a) 27,1dB; (b) 29,1dB; (c) 31,1 dB; (d) 32,1 dB
Tỷ số tớn hiệu trờn tạp õm dầu ra, (SNR)out, mỏy thu là giỏ trị nào dưới đõỷ (a) 16,4 dB; 17,4 dB; (c) 18,4 dB; (d) 20,4 dB
7. (tiếp) Để cải thiện tỷ số tớn hiệu trờn tạp õm cho mỏy thu trong bài trờn, một bộ khuếch đại tạp õm nhỏ (LNA) đựơc đặt trước tầng đầu mỏy thu trờn. LNA cú hệ số tạp õm 3dB, hệ số khuếch
đại 13 dB và băng thụng Δf = 6MHz .Tỡm Ttol cho mỏy thu kết hợp với bộ tiền khuếch đạị Tỡm TS, NFtol, Nout và (SNR)out. Coi rằng tổn hao phiđơ bằng khụng.
Tổng nhiệt độ tạp õm mỏy thu (Ttol) là giỏ trị nào dưới đõỷ (a) 400,5K; (b) 410,5 K; (c) 420,5 K; (d) 430,5 K
Nhiệt độ tạp õm hệ thống Ts là giỏ trị nào dưới đõỷ (a) 550,5 K; (b) 560,5 K; (b) 570,5 K; (c) 580,5 K Tổng hệ số tạp õm (NFout) là giỏ trị nào dưới đõỷ (a) 2dB; (b) 3dB; (c) 4dB; (d) 5dB
Chương 7. Thiết kếđường truyền thụng tin vệ tinh
(a) 92,4 μW; (b) 94,4μW; (c) 96 μW; (d) 98 μW Tỷ số tớn hiệu trờn tạp õm là giỏ trị nỏo dưới đõỷ (a) 21 dB; (b) 22,3 dB; (c) 23,3 dB; (d) 25dB
8. Khi tớnh toỏn quỹđường truyển tại tần số 12 Ghz, tổn hao trong khụng gian tự do là 206 dB, tổn hao định hướng anten là 1 dB, tổn hao hấp thụ khớ quyển là 2 dB. Tỷ số Gr/T của mỏy thu là 19,5 dB/K và tổn hao phi đơ là 1 dB. EIRP bằng 48 dBW. Hóy tớnh tỷ số súng mang trờn mật độ phổ cụng suất tạp õm.
(a) 86,10 dHHz-1; (b) 87,10 dHHz-1; (c) 88,10 dHHz-1; (d) 90 dHHz-1
9. Một đường lờn làm việc tại tần số 14 GHz, mật độ thụng lượng yờu cầu để bóo hũa bộ phỏt
đỏp là -120 dBWm-2. Tổn hao khụng gian tự do là 207 dB và cỏc tổn hao truyền súng khỏc là 2 dB. Hóy tớnh EIRP yờu cầu của trạm mặt đất để được bóo hoà, coi rằng trời quang và bỏ
qua tổn hao phidơ thu (RFL).
(a) 40,37 dBW; (b) 42,37 dBW; (c) 43,37 dBW; (d) 44,37 dBW
10.Một đường lờn tại tần số 14 GHz yờu cầu mật độ thụng lượng bóo hoà -91,4 dBWm-2 và độ lựi
đầu vào 11 dB. G/T vệ tinh bằng -6,7 dBK-1 và tổn hao phiđơ là 0,6 dB. Tớnh tỷ số súng mang trờn mật độ tạp õm
(a) 74,5 dBHz-1; (b) 75,5 dBHz-1; (c) 76 dBHz-1: (d) 77 dBHz-1
11.Một tớn hiệu TV vệ tinh chiếm toàn bộđộ rộng băng tần của bộ phỏt đỏp 36 MHz, phải đảm bảo tỷ số Pr/N tại trạm mặt đất thu là 22 dB. Giả sử tổng cỏc tổn hao truyền dẫn là 200 dB và G/T của trạm mặt đất thu là 31 dB/K, hóy tớnh toỏn EIRP cần thiết.
(a) 37dBW; (b) 38dBW; (c) 39dBW; (d)40 dBW
12.Vệ tinh phỏt tớn hiệu QPSK, Bộ lọc cosin tăng được sử dụng với hệ số dốc bằng 0,2 và BER yờu cầu là 10-5. Đối với đường xuống tổn hao bằng 200 dB, G/T trạm mặt đất thu bằng 32 dBK-1 và độ rộng băng tần của bộ phỏt đỏp là 36 MHz.
Tốc độ bit cú thể truyền là giỏ trị nào dưới đõỷ (a) 50Mbps; (b) 55Mbps; (c) 60Mbps; 70Mbps EIRP yờu cầu là giỏ trị nào dưới đõỷ
(a) 26,8dBW; (b) 27,8 dBW; (c)28,8dBW; (d) 29,8dBW
13.Cỏc thụng số sau đõy được quy định cho đường xuống: EIRPS,D=25 dBW, độ lựi đầu ra BOo=6dB, suy hao khụng gian tự do FSL=196dB, Cỏc tổn hao đường xuống khỏc là 1,5 dB và G/T trạm mặt đất bằng 41 dBK-1. Hóy tớnh tỷ số súng mang trờn mật độ tạp õm tại trạm mặt
đất.
(a) 80,1dBW; (b) 90,1dBW; (c) 100dBW; (d) 101,1dBW
14.Một vệ tinh làm việc tại EIRP bằng 56 dBW với độ lựi đầu ra là 6 dB. Tổn hao phiđơ mỏy phỏt 2 dB và khuếch đại anten 50dB. Hóy tớnh cụng suất ra của TWTA cho EIRP bóo hoà.
(a) 25W; (b) 26W; (b) 27W; (d)29W
15.Khi bầu trời quang, tỷ số Pr/Nbẳng 20 dB, nhiệt độ tạp õm hiệu dụng của hệ thống thu bằng 400K. Giả sử suy hao mưa vượt 1,9 dB trong 0,1% thời gian, hóy tớnh giỏ trị mà Pr/N sẽ giảm xuống thấp hơn trong 0,1% thời gian.
(a) 15,14 dB; 17,14dB; (c) 19,14dB; (d)20dB
16.Đối với một đường truyền vệ tinh tỷ số súng mang trờn mật đổ phổ cụng suất tạp õm như sau:
đường lờn 100 dBHz; đường xuống 87 dBHz. Hóy tớnh tỷ số Pr/N0 kết hợp. (a) 85,79dBHz; (b) 86,79 dBHz; (c) 87,79 dBHz; (d) 88,79dBHz
17.Một kờnh vệ tinh làm việc tại băng tần 6/4GHz với cỏc đặc tớnh saụ Đường lờn: mật độ thụng lượng bóo hoà -67,5 dBW/m2; độ lựi đầu vào 11 dB; G/T vệ tinh -11,6 dBK-1. Đường xuống:
Chương 7. Thiết kếđường truyền thụng tin vệ tinh
EIRP vệ tinh 26,6 dBW; độ lựi đầu ra 6 dB; tổn hao khụng gian tự do 196,7 dB; G/T trạm mặt
đất 40,7 dBK-1. Bỏ qua cỏc tổn hao khỏc.
Tỷ số súng mang trờn mật độ phổ cụng suất tạp õm đường lờn là giỏ trị nào dưới đõỷ (a) 101,5 dBHz; (b)103,5dBHz; (c) 104,5dBHz; (d) 105,5dBHz
Tỷ số súng mang trờn mật độ phổ cụng suất tạp õm đ][ngf xuống là giỏ trị nào dưới đõỷ (a) 92,6dBHz; (b) 94,6dBHz; (c) 95,6dBHz; (d) 96,6dBHz
18.Một kờnh thụng tin vệ tinh cú cỏc thụng số sau: tỷ số súng mang trờn tạp õm đường lờn là 3dB, tỷ số này cho đừơng xuống là 20 dB và điều chế giao thoa là 24 dB. Tớnh tổng tỷ số súng mang trờn tạp õm theo dB.
(a) 15,2 dB; (b) 17,2dB; (c) 19,2dB; (d) 21dB
19.Một trạm mặt đất đặt tại vĩđộ 350N và kinh độ 700W liờn lạc với vệ tinh địa tĩnh tại kinh độ
250W. Trạm mặt đất cú EIRP bằng 55dBW làm việc tại tần số 6GHz. Mỏy thu trờn vệ tinh cú hai tầng khuếch đại nối với nhau bằng phi đơ với tổn hao L=4dB. Tầng khuếch đại đầu cú thụng số sau: hệ số tạp õm 3dB, hệ số khuyếch đại 13 dB. Tầng khuếch đại hai cú thụng số
sau: hệ số tạp õm: 10dB, hệ số khuếch đại 80dB. Anten vệ tinh cú hệ số khuếch đại 50 dBi và nhiệt độ tạp õm 150K. Phiđơ nối anten với mỏy thu khụng cú tổn haọ Tớnh tỷ số tớn hiệu trờn tạp õm đầu ra mỏy thụ