. 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
4.5.BỘ KHUẾCH ĐẠI CễNG SUẤT
PHẦN KHễNG GIAN CỦA HỆ
4.5.BỘ KHUẾCH ĐẠI CễNG SUẤT
Bộ khuếch đại cụng suất riờng đảm bảo đầu ra cho từng bộ phỏt đỏp. Hỡnh 4.5 cho thấy trước mỗi bộ khuếch đại cụng suất là bộ suy giảm đầu vàọ Bộ này cần thiết đểđiều chỉnh đầu vào của bộ khuếch đại cụng suất đến mức mong muốn. Bộ suy hao cú phần cốđịnh và phần thay đổị Phần cốđịnh để cõn bằng cỏc thay đổi suy hao vào sao cho cỏc kờnh phỏt đỏp cú cựng suy hao danh định. Điều chỉnh được thực hiện trong quỏ trỡnh lắp rỏp. Phần suy hao thay đổi để thiết lập mức cho từng kiểu ứng dụng.
Hỡnh 4.5. Sơđồ khối và biểu đồ cỏc mức tương đối điển hỡnh trong một bộ phỏt đỏp.
Bộ khuếch đại đốn súng chạy (TWTA) được sử dụng rộng rói trong cỏc bộ phỏt đỏp để đảm bảo cụng suất ra cần thiết cho anten phỏt. Sơđồ đốn súng chạy (TWT: travelling wave tube)
được cho trờn hỡnh 4.6. Trong đốn súng chạy, sỳng tia điện tử gồm: sợi nung, catốt và cỏc điện cực hội tụđểđể tạo ra chựm tia điện tử. Trường từđể giới hạn tia điện tử truyền trong dõy xoắn.
Đối với TWT cụng suất cao hơn được sử dụng ở cỏc trạm mặt đất, trường từ cú thểđược tạo ra bởi cuộn cảm và được cấp dũng một chiềụ Vỡ kớch thước khỏ lớn và tiờu thụ cụng suất cao nờn cuộn cảm khụng thớch hợp cho sử dụng trờn vệ tinh, ởđõy cỏc TWT cụng suất thấp hơn được sử
dụng với hội tụ bằng nam chõm từ.
Tớn hiệu vụ tuyến cần khuếch đại được cấp cho dõy xoắn tại đầu gần catốt nhất và tạo ra tớn hiệu súng chạy dọc dõy xoắn. Trường điện của súng sẽ cú thành phần dọc dõy xoắn. Trong một số vựng trường này sẽ giảm tốc cỏc điện tử trong chựm tia và trong một số vựng khỏc nú sẽ tăng tốc cỏc điện tử trong chựm tiạ Vỡ thếđiện tự sẽ co cụm dọc theo tiạ Tốc độ trung bỡnh của chựm tia dược xỏc định bởi điện ỏp một chiều trờn colector và cú giỏ trị hơi lớn hơn tốc độ pha của súng dọc dõy xoắn. Trong điều kiện này, sẽ xẩy ra sự chuyển đổi năng lượng: động năng trong chựm tia
được biến thành thế năng của súng. Thực tế, súng sẽ truyền dọc theo dõy xoắn gần với tốc độ ỏnh sỏng, nhưng thành phần dọc trục của nú sẽ tương tỏc với chựm tia điện tử. Thành phần này thấp hơn tốc độ ỏnh sỏng một lượng bằng tỷ số giữa bước xoắn và chu vị Vỡ sự giảm tốc độ pha này, nờn dõy xoắn được gọi là cấu trỳc súng chậm.
Chương 4. Phần khụng gian của hệ thống thụng tin vệ tinh
Hỡnh 4.6. Sơđồđốn súng chạy (TWT) và cấp nguồn
Ưu điểm của bộ khuếch đại này so với cỏc bộ khuếch đại đốn điện tử khỏc là nú cú thể đảm bảo khuếch đại trờn một độ rộng băng tần khỏ rộng. Tuy nhiờn cần điều chỉnh cẩn thận mức vào TWT để giảm thiểu mộọ Ảnh hưởng của mộo đặc tuyến truyền đạt được cho trờn hỡnh 4.7. Tại cỏc mức cụng suất thấp, quan hệ giữa đầu vào và đầu ra là tuyến tớnh, nghĩa là một thay đổi dB cho trước ởđầu vào sẽ gõy ra cựng một sự thay đổi dB ở đầu rạ Tại cỏc mức cụng suất vào cao, cụng suất ra sẽ bị bóo hoà. Điểm cụng suất ra cực đại này được gọi là điểm bóo hoà. Điểm bóo hoà là một điểm tham chuẩn tiện lợi và cỏc đại lượng vào cựng với cỏc đại lượng ra thường
được tham chuẩn theo điểm nàỵ Vựng tuyến tớnh của TWT được định nghĩa là vựng giới hạn bởi giới hạn tạp õm nhiệt ởđầu thấp và bởi điểm nộn 1dB. Đõy là điểm mà tại đú đường cong truyền
đạt thực tế thấp hơn đường thẳng suy diễn như cho trờn hỡnh 4.7. Việc chọn điểm cụng tỏc trờn
Chương 4. Phần khụng gian của hệ thống thụng tin vệ tinh
out P
in P
Hỡnh 4.7. Đặc tuyến truyền đạt của TWT. Trạng thỏi bóo hoà được sử dụng như tham chuẩn 0 dB cho cảđầu vào và đầu ra
Thời gian trễ tuyệt đối giữa cỏc tớn hiệu vào và ra tại một mức vào cốđịnh thường khụng
đỏng kể. Tuy nhiờn tại cỏc mức cao khi nhiều năng lượng chựm tia hơn được chuyển vào cụng suất đầu ra, tốc độ chựm tia trung bỡnh sẽ giảm và vỡ thế thời gian trễ sẽ tăng. Vỡ trễ pha tỷ lệ
thuận với thời gian trễ, nờn điều này dẫn đến dịch pha và sự dịch này thay đổi theo đầu vàọ Ký hiệu dịch pha là θ và và pha do thời gian trễ tại điểm bóo hoà là θS, hiệu số pha so với bóo hoà là θ-θS. Hiệu số này được vẽ trờn hỡnh 4.8 phụ thuộc vào cụng suất đầu vàọ Như vậy nếu cụng suất
đầu vào thay đổi, sẽ xẩy ra điều chế pha, quỏ trỡnh này được gọi là chuyển đổi AM/PM (điều biờn thành điều pha). Độ dốc của đặc tuyến dịch pha cho ta hệ sốđiều chế pha theo độ trờn dB. Đường cong độ dốc phụ thuộc cụng suất vào được cho trờn hỡnh 4.8.
Điều tần (FM) thường được sử dụng cho cỏc kờnh thụng tin vệ tinh tương tự . Tuy nhiờn
điều chế biờn độ khụng mong muốn cú thể xẩy ra do quỏ trỡnh lọc được thực hiện trước đầu vào TWT. Quỏ trỡnh AM này biến đổi điều chế biờn độ thành điều chế pha (PM), và điều chế này thể
hiện như là tạp õm đối với súng mang FM. Khi chỉ cú một súng mang duy nhất, nú cú thểđược
đưa qua bộ hạn biờn trước khi được khuếch đại bởi TWT. Bộ hạn biờn sẽ nộn biờn độ súng mang gần đường chuẩn khụng để loại bỏđiều chế biờn độ.
Chương 4. Phần khụng gian của hệ thống thụng tin vệ tinh
Sθ − θ θ − θ
in
P
Hỡnh 4.8. Đặc tuyến pha của TWT. θ là dịch pha vào-ra và θS là giỏ trị tại bóo hoà. Đường cong AM/PM được rỳt ra từđộ dốc cuảđường cong dịch phạ
TWT cũng cú thểđược sử dụng để khuếch đại hai hay nhiều súng mang đồng thời, trường hơp này được gọi là khai thỏc nhiều súng mang. Khi này biến đổi AM/PM sẽ là một hàm phức tạp của cỏc biờn độ súng mang, ngoài ra đặc tuyến truyền đạt phi tuyến cũng gõy ra mộo điều chế giao thoạ Ta cú thể biểu diễn đặc tuyến truyền đạt phi tuyến vào chuỗi Taylor thể hiện quan hệ giữa (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
điện ỏp vào và điện ỏp ra như sau:
eo=aei+bei2+cei2+.... (4.1)
trong đú a, b, c... là cỏc hệ số phụ thuộc vào đặc tuyến truyền đạt, eo là điện ỏp ra và ei là điện ỏp vào bao gồm tổng cỏc súng mang khỏc nhaụ Thành phần bậc ba là ce3
. Thành phần này và cỏc thành phần mũ lẻ gõy ra cỏc sản phẩm điều chế giao thoa, nhưng thường thỡ chỉ cú thành phần bậc ba là đỏng kể. Giả thiết rằng đầu vào TWT cú nhiều súng mang cỏch nhau Δf, như cho trờn hỡnh 4.9. Nếu xột cỏc súng mang tại cỏc tần số f1 và f2, ta thấy do thành phần bậc ba sẽ xuất hiện cỏc tần số 2f2-f1 và 2f1-f2. Do f2-f1=.Δf ta cú thể viết lại hai thành phần này như sau: f2+Δf và f1-Δf. Như vậy cỏc sản phẩn điều chế giao thoa rơi vào cỏc tần số súng mang lõn cận nhưđược trỡnh bầy trờn hỡnh 4.9. Tương tự cỏc sản phẩm điều chế giao thoa sẽ xuất hiện từ cỏc cặp súng mang khỏc và khi cỏc súng mang này được điều chế, mộo điều chế giao thoa sẽ thể hiện như tạp õm ở băng tần của bộ phỏt đỏp.
Chương 4. Phần khụng gian của hệ thống thụng tin vệ tinh ( f2 2 −f )1 f1 f2 ( f2 1−f )2 f Δ Hỡnh 4.9. Cỏc sản phẩm điều chế giao thoa bậc ba
Để giảm điều chế giao thoa, ta cần dịch điểm cụng tỏc của TWT đến gần hơn phần tuyến tớnh của đường cong. Sự giảm này được gọi là độ lựi đầu vàọ Khi cú nhiều súng mang được khuếch đại, cụng suất ra xung quanh bóo hũa đối với mọi súng mang sẽ nhỏ hơn cụng suất ra khi chỉ cú một súng mang. Điều này được minh hoạ bởi cỏc đường cong đặc tuyến truyền đạt trờn hỡnh 4.10. Độ lựi đầu vào là hiệu đo bằng dB giữa đầu vào súng mang tại điểm cụng tỏc và đầu vào bóo hũa cần thiết cho hoạt động một súng mang. Độ lựi đầu ra thường ứng với sự giảm cụng suất đầu ra tương ứng. Thường thỡ độ lựi đầu ra thấp hơn khoảng 5 dB so với độ lựi đầu vàọ Sự
cần thiết đưa vào độ lựi sẽ làm giảm đỏng kể dung lượng kờnh của đường truyền vệ tinh vỡ sự
giảm tỷ số súng mang trờn tạp õm tại trạm mặt đất.
out P
in P
Hỡnh 4.10. Đường cong truyền đạt cho một súng mang và cho nhiều súng mang. Độ lựi khi khai thỏc nhiều súng mang so với bóo hoà đối với một súng mang