Vệ tinh thông tin là thiết bị quan trọng và ựắt tiền nhất trong hệ thống TTVT, nó thực chất là một trạm chuyển tiếp tắch cực của tuyến thông tin siêu cao tần mặt ựất - vệ tinh - mặt ựất. Vệ tinh thông tin là một hệ thống ựược thiết kế, lắp ựặt và phóng bằng các công nghệ tiên tiến, do vậy có nhiều chức năng thỏa mãn các yêu cầu ựể tồn tại trên quĩ ựạo và nối thông tin liên lạc giữa các trạm mặt ựất khác nhaụ
Cấu trúc của vệ tinh thông tin rất phức tạp, bao gồm nhiều phân hệ: Phân hệ tải tin (Payload), phân hệ ựiều khiển tư thế, phân hệ ựiều khiển nhiệt, phân hệ nguồn, phân hệ lệnh và ựo xa, phân hệ phần mềm ựiều khiển. Các phân hệ này ựược ựiều khiển và giám sát bởi một máy tắnh ựược cài phần mềm ựiều khiển trên vệ tinh. Theo chức năng phục vụ thì vệ tinh thông tin có
thể ựược chia làm hai phần chắnh: Phần tải tin và phần bus. Trong ựó phần bus là tất cả các phân hệ còn lại trừ phân hệ tải tin.
Hình vẽ 1.11. Cấu trúc vệ tinh thông tin
Phân hệ tải tin
Phân hệ tải tin có chức năng như một bộ chuyển tiếp các tắn hiệu của các trạm phát mặt ựất ựến các trạm thu mặt ựất. để thực hiện ựược chức năng ựó thì phân hệ tải chứa các thành phần sau:
- Các bộ phát ựáp: Các bộ phát ựáp có nhiệm vụ tiếp nhận tắn hiệu tuyến lên, khuếch ựại, biến ựổi tần số RF thành tần số RF. Bộ phát ựáp là thiết bị trực tiếp phục vụ cho nhu cầu truyền tin của vệ tinh, nó ựược cấu tạo từ các phần tử tắch cực và hoạt ựộng như các bộ khuếch ựại lặp tắn hiệụ Bộ phát ựáp thu tắn hiệu từ tuyến lên, tắn hiệu này rất yếu cần ựược khuếch ựại bởi LNA, và ựược ựổi tần xuống tần số sóng mang tuyến xuống, và rồi lại ựược khuếch
Anten truyền lệnh và ựo xa Hệ thống thông tin
Anten truyền lệnhvà ựo xa điều khiển quĩựạo
điều khiển và ựo xa
điều khiển Anten Nhiên liệu Bộ thu Ổn ựịnh quay Mã hóa ựo xa Giải mã lệnh Máy phát Máy thu Bộ phối hợp Chuyển ựổi tần số Dao ựộng nội Máy phát Máy thu Bộ phối hợp Hệ thống ựiều khiển quĩ
ựại công suất cao ựể ựưa ra anten phát trở lại trạm mặt ựất thụ Khi truyền qua bộ phát ựáp tắn hiệu tin tức có thể bị ảnh hưởng do các nguyên nhân sau:
+ Bộ khuếch ựại có ựặc tuyến biên ựộ - tần số không tuyến tắnh do vậy sẽ gây ra hiện tượng xuyên ựiều chế khi nó khuếch ựại ựồng thời nhiều sóng mang.
+ Can nhiễu do các sóng mang trong các băng tần con của bộ phát ựáp. + Tắn hiệu vào ra bị xuyên nhiễu do ghép nhiều sóng mang.
+ Pha và biên ựộ của tắn hiệu bị biến ựổi khi ựi qua các bộ lọc.
Hình 1.12. Sơ ựồ bộ phát ựáp.
Về nguyên lý thì khi bộ phát ựáp vệ tinh ựược ghép chật các sóng mang thì không có bộ khuếch ựại nào có khả năng cung cấp ựủ công suất cho tất cả các sóng mang. Hơn nữa, do tắnh phi tuyến của các bộ khuếch ựại ựể tránh hiện tượng xuyên ựiều chế khi có nhiều sóng mang ựồng thời ựược khuếch ựại người ta sử dụng phương pháp lùi công suất ựầu vào (IBO), nghĩa là tổng công suất của các sóng mang ựầu vào phải nhỏ hơn mức công suất bão hòa, có nghĩa là ựảm bảo ựiểm làm việc của bộ khuếch ựại trong dải tuyến tắnh của ựặc tuyến biên ựộ - tần số. Tuy nhiên, lúc ựó công suất ựầu ra sẽ giảm, và số sóng mang làm việc cũng phải giảm, hiệu suất làm việc của bộ khuếch ựại
Bộ lọc Bộ thu băng rộng Bộ thu băng rộng Bộ coupler Bộ tách kênh Bộ ghép kênh HPA 6 Ghz 14Ghz 4 Ghz 11Ghz
cũng giảm. để khắc phục hiện tượng này người ta thực hiện phương pháp khuếch ựại tắn hiệu 2 lần:
+ đưa tất cả các sóng mang thu ựược từ anten vào khuếch ựại ở thiết bị thu băng rộng, thực chất ựây là một bộ tiền khuếch ựại có băng tần rộng 500Mhz.
+ Sau ựó tắn hiệu ựược chia ra thành các băng tần nhỏ hơn 36, 54, 72 HHz và ựược khuếch ựại riêng rẽ bởi các bộ khuếch ựại công suất.
- Các anten phân hệ Payload: Các anten này là các anten thuộc băng C, băng K ựược sử dụng ựể thu nhận tắn hiệu tin tức tuyến lên và ựể phát tắn hiệu tin tức tuyến xuống. Nó cũng ựược sử dụng ựể thu các tắn hiệu lệnh ựiều khiển ựược phát lên từ các trạm ựiều khiển mặt ựất.
Phần Bus
Phần này bao gồm tất cả các phân hệ khác có nhiệm vụ hỗ trợ các yêu cầu về nhiệt ựộ, nguồn ựiện, tư thếẦ cho phân hệ tải tin thực hiện chức năng của nó. Phần bus bao gồm các phân hệ:
- Phân hệ TT&C: Phân hệ này thực hiện các chức năng bảo ựảm việc liên lạc giữa vệ tinh và trạm mặt ựất ựiều khiển. Nó có các khối chức năng ựể tiếp nhận và thực hiện lệnh ựồng thời cũng có các khối chức năng ựể gửi dữ liệu Telemetry về trạm ựiều khiển mặt ựất. Anten ựược sử dụng cho phân hệ này là anten vô hướng hoặc anten râụ Trong hoạt ựộng thông thường thì phân hệ này sẽ nhận lệnh từ các Anten băng C của phân hệ payload, nhằm tận dụng hệ số khuếch ựại caọ Trong các tình huống khẩn cấp các anten vô hướng và anten râu sẽ ựược sử dụng vì nó có vùng phủ sóng rộng hơn.
- Phân hệ nhiệt: Vì nhiệt ựộ môi trường trên vệ tinh luôn biến ựổi rất mạnh theo thời gian trong ngày, theo mùa và theo vị trắ của các bộ phận vệ tinh, phân hệ nhiệt có các bộ Heater và các ống thoát nhiệt ựể ựảm bảo duy trì nhiệt ựộ các bộ phận luôn không ựổị
- Phân hệ nguồn ựiện: Bao gồm các tấm Pin mặt trời, các Pin tắch trữ ựiện năng, và hệ thống phân phối ựiện nhằm ựảm bảo và cung cấp toàn bộ năng lượng ựiện cho các hoạt ựộng trên vệ tinh.
- Phân hệ ựiều khiển tư thế: Trên quĩ ựạo do ảnh hưởng của các tác ựộng bên ngoài tư thế của vệ tinh luôn bị thay ựổị Vì vậy phân hệ này sẽ có các thiết bị như các con quay hồi chuyển, các RWA, các bộ cảm biếnẦ ựể thực hiện xác ựịnh và duy trì tư thế ổn ựịnh cho vệ tinh.
- Phân hệ phần mềm bay: Phân hệ này bao gồm máy tắnh trên vệ tinh, máy tắnh này ựược cài ựặt phần mềm ựiều khiển ựể thực hiện ựiều khiển hoạt ựộng của tất cả các phân hệ trên vệ tinh.
- Phân hệ ựẩy: Phân hệ ựẩy bao gồm các ựộng cơ ựẩy ựược gắn trên các mặt phắa ngoài của khung vệ tinh. Các ựộng cơ này ựược sử dụng ựể thực hiện duy trì vị trắ và tư thế vệ tinh.