mạch lựa chọn phân cực (phân cực Ngang và phân cực ựứng) cho phép chúng ta lựa chọn phân cực phát và phân cực thụ
Hình 2.3. Hệ thống thu - phát trạm ựiều khiển
Hệ thống phát
Hệ thống phát bao gồm các thiết bị: Khối CT&R, bộ biến ựổi tần lên, bộ khuếch ựại công suất caọ
Các thiết bị này bao gồm 1 thiết bị hoạt ựộng chắnh và 1 thiết bị dự phòng. Khi thiết bị chắnh có sự cố chúng ta có thể chuyển sang hoạt ựộng với thiết bị dự phòng thông qua các chuyển mạch dự phòng các thiết bị. Sau ựây ta sẽ ựi nghiên cứu từng thiết bị của tuyến lên.
- Khối CT&R:
From D/C To M&C System
To orbit analysis
To U/C From M&C System
Hình 2.5. Sơ ựồ khối CT&R
Ta thấy thiết bị CT&R ựược chia làm 3 khối chức năng chắnh: khối bộ nhận telemetry, khối Ranging, khối bộ phát lệnh. Thiết bị này có chức năng nhận tắn hiệu telemetry và các âm tần Ranging từ bộ D/C gửi tới, bộ nhận telemetry sau khi nhận ựược các tắn hiệu telemetry và tắn hiệu âm tần Ranging nó sẽ thực hiện giải ựiều chế (PSK) ựể tách ra các tắn hiệu telemetry và các âm tần Ranging riêng rẽ. Các tắn hiệu telemetry sau khi ựược kiểm tra xác thực thông qua việc kiểm tra mẫu ựồng bộ, từ mã kiểm traẦ sẽ ựược gửi tới hệ thống M&C thông qua mạng (LAN) trạm mặt ựất. Còn các âm tần Ranging sẽ ựược gửi tới khối Ranging, tại ựây các âm tần nhận ựược sẽ ựược so sánh với các âm tần ựã ựược gửi ựi ựể tắnh ra ựộ trễ pha, sau ựó ựộ trễ pha này sẽ ựược chuyển ựổi thành khoảng cách từ trạm mặt ựất tới vệ tinh. đồng thời khối Ranging cũng phát ra các âm tần Ranging theo chu kì ựể gửi tới khối
Telemetry Reciever Ranging Unit Command generator
Ranging có thể cài ựặt tuỳ theo yêu cầu của từng hệ thống khác nhau, thông thường là 1 tiếng một lần. Khối gửi lệnh sẽ nhận các lệnh ựiều khiển từ bàn ựiều khiển trong phòng ựiều khiển, thông qua hệ thống M&C lệnh ựược chuyển tới thiết bị CT&R, tại ựây lệnh sẽ ựược kiểm tra xác thực, sau ựó sẽ ựược ựiểu chế FSK vào tần số trung tần sau ựó gửi ra bộ U/C, và HPA ựể gửi lên vệ tinh. Trong khối CT&R còn có một bộ xử lý trung tâm ựiều khiển hoạt ựộng của cả 3 khối chức năng trên.
- Bộ ựổi tần hướng phát (TX Upconverter ):
Hình 2.6. Khối biến ựổi tần lên
Bộ biến ựổi tần lên cho phép ựổi tần sóng mang hướng phát từ tần số trung tần 70 MHz ựược cấp bởi các khối CT&R thành tần số cao tần trong dải tần băng C ựể cung cấp cho bộ khuếch ựại công suất caọ Bộ ựổi tần số hướng lên có cấu hình dự phòng là 1:1. đầu vào của các bộ U/C ựược nối với các băng tần cơ sở CT&R thông qua các chuyển mạch ựầu vàọ Nhờ các chuyển mạch ựầu vào này ta có thể cấu hình cho bộ U/C nối tời bất kì khối CT&R nàọ Trong hoạt ựộng thông thường thì U/C số 1 nối với CR&R 1 ựể cung cấp tắn hiệu cho HPẠ Ngoài chức năng ựổi tần thì khối ựổi tần lên còn có chức năng lọc, và tiền khuếch ựại ựể cung cấp công suất ựầu vào thắch hợp cho bộ khuếch ựại công suất caọ Việc ựiều chỉnh các tham số của thiết bị này có thể thực hiện trực tiếp trên các nút chức năng phắa mặt trước của thiết bị hoặc thông qua hệ thống M&C.
- Bộ khuếch ựại công suất Klystron:
Bộ khuếch ựại này có khả năng khuếch ựại các kênh trong dải tần băng C lên công suất ựầu ra cỡ vài Kw ựể cung cấp công suất ựủ lớn cho Anten. Bộ khuếch ựại công suất cao này cũng ựược dự phòng theo cấu hình dự phòng 1:1. Tắn hiệu sau khi ựược khuếch ựại ựủ lớn sẽ ựược cung cấp cho anten thông qua các ống dẫn sóng. đầu ra của các bộ khuếch ựại công suất cao có các chuyển mạch ựầu ra và các tải giả. Mục ựắch của các chuyển mạch và các tải giả này là ựể chuyển ựổi việc hoạt ựộng giữa HPA dự phòng và HPA chắnh, hoặc chuyển ựổi hoạt ựộng ựiều khiển vệ tinh giữa trạm chắnh và trạm dự phòng, nó cũng ựược sử dụng trong các tình huống lên Hub, hoặc anten ựể sửa chữa bảo dưỡng.
Hình 2.7. Bộ khuếch ựại công suất cao
Các bộ khuếch ựại công suất cao là các bộ khuếch ựại nhiều kênh tần số, do vậy chúng ta có thể lựa chọn kênh tần thắch hợp cho từng hệ thống cụ thể. Chúng ta có thể ựiều khiển hệ số khuếch ựại của bộ khuếch ựại này trực tiếp bằng các nút ựiều khiển ở mặt phắa trước, hoặc cũng có thể ựiều khiển thông qua hệ hộ thống giám sát và ựiều khiển M&C. đây là bộ khuếch ựại không tuyến tắnh Klystron, bộ khuếch ựại này ựược thực hiện qua nhiều tầng
Do bộ khuếch ựại là không tuyến tắnh nên ựể giảm méo phi tuyến chúng ta có thể sử dụng ựộ ựẩy lùi ựầu vào IBỌ Trong hoạt ựộng thông thường thì cả hai bộ công suất cao ựều ựược cấp nguồn và hoạt ựộng (ựể ựảm bảo khả năng dự phòng nóng). đầu vào của các HPA có hệ thống chuyển mạch ựầu vào, hệ thống chuyển mạch này cho phép chúng ta lựa chọn cấu hình tuyến lên (HPA nào sẽ ựược kết nối tới U/C nào). Việc bật tắt thiết bị HPA cần tuân theo một qui trình chắnh xác vì ựây là thiết bị ựắt tiền, việc khởi ựộng nó cần thời gian ựể làm nóng các bộ phận cần thiết bên trong. Do vậy khi khai thác và vận hành cần tuân thủ theo qui trình nghiêm ngặt.
- Hệ thống chuyển mạch RF:
Hình 2.8. Hệ thống chuyển mạch RF
đây là hệ thống chuyển mạch ống dẫn sóng cho phép các chuyển mạch ựể lựa chọn HPA nào hoạt ựộng, và HPA nào dự phòng, HPA nào không ựược sử dụng thì ựược chuyển mạch vào tải giả.
Hệ thống chuyển mạch cũng cho phép việc lựa chọn phân cực sóng ựược sử dụng cho tuyến lên và tuyến xuống, ngoài ra chuyển mạch RF còn cho phép chúng ta thực hiện các phép ựo kiểm thông qua các cổng giám sát ựặt ở Shelter, trên Hub. Nó cũng cho phép chúng ta thiết lập kiểm tra ựo thử các thiết bị của hệ thống thu phát mặt ựất (TLT).
Chúng ta có thể thực hiện việc chuyển mạch thông qua các nút ựiều khiển chuyển mạch ở mặt trước hệ thống chuyển mạch như hình vẽ trên, hoặc có thể ựiều khiển thông qua hệ thống ựiều khiển và giám sát M&C trong shelter hoặc trong phòng ựiều khiển.
- Hệ thống chuyển mạch lựa chọn phân cực và anten:
Các chuyển mạch phân cực cho phép chúng ta lựa chọn phân cực cho tuyến lên và tuyến xuống (phân cực ựứng, phân cực ngang). Tắn hiệu sau khi ựược lựa chọn phân cực sẽ ựược ựưa tới bộ Feed nằm ở tiêu ựiểm của anten thônng qua ống dẫn sóng. Bộ Feed này sẽ thực hiện việc bức xạ tắn hiệu cao tần vào mặt Parabol ựể phát lên vệ tinh, ựồng thời nhận các tắn hiệu ựược gửi về từ vệ tinh và chuyển tới khối khuếch ựại tạp âm thấp.
2.2.1.2 Hệ thống thu
Hình 2.10. Hệ thống các thiết bị thu - Các bộ khuếch ựại tạp âm thấp LNA:
+ Beacon LNA: Bộ khuếch ựại này khuếch ựại tắn hiệu beacon. Beacon LNA thường ựược cấu hình ựể hoạt ựộng theo chế ựộ dự phòng 2 +1 (hai hoạt ựộng và một dự phòng chung) có nhiệm vụ khuếch ựại các tắn hiệu beacon nhận ựược trên hai phân cực V hoặc phân cực H. Tắn hiệu sau bộ khuếch ựại này một phần ựược ựưa tới bộ tracking D/C và một phần ựược ựưa tới khối D/C ựể biến ựổi tần xuống cung cấp cho ựầu vào khối CT&R ựể xử lý tiếp. Việc ựiều khiển Beacon LNA ựược thực hiện bởi khối ựiều khiển Beacon LNẠ Beacon LNA hoạt ựộng ở chế ựộ dự phòng tự ựộng hoặc chuyển mạch dự phòng bằng taỵ
Hình 2.11. Bộ Beacon LNA
Hình 2.12. Panel mặt trước khối ựiều khiển Beacon LNA
+ Tracking LNA: Nó chỉ phục vụ cho mục ựắch tracking, nó khuyếch ựại tắn hiệu lỗi tracking.Việc ựiều khiển tracking LNA ựược thực hiện bởi khối ựiều khiển Tracking LNA, chúng ta có thể thực hiện việc thay ựổi, thiết lập các tham số của khối này bằng các nút ựiều khiển mặt trước của khối ựiều khiển, hoặc cũng có thể ựiều khiển thông qua hệ thống M&C.
Tracking LNA thường ựược cấu hình ựể hoạt ựộng theo cơ cấu dự phòng 1:1, nó có nhiệm vụ thực hiện việc khuếch ựại các tắn hiệu tracking nhận ựược. Tắn hiệu sau bộ khuếch ựại ựưa tới bộ D/C. Dữ liệu tracking chứa các thông số cần thiết cho việc ựiều khiển Anten, vắ dụ như: góc ngẩng, góc tà, góc phân cực. Việc ựiều khiển tracking LNA ựược thực hiện bởi khối ựiều khiển Tracking LNA, chúng ta có thể thực hiện việc thay ựổi, thiết lập các tham số của khối này bằng các nút ựiều khiển mặt trước của khối ựiều khiển, hoặc cũng có thể ựiều khiển thông qua hệ thống M&C.
Hình 2.13. Tracking LNA
Hình 2.14. Panel mặt trước khối ựiều khiển Tracking LNA - Chuyển mạch nhận:
Hệ thống chuyển mạch nhận cho phép thực hiện cấu hình cho tuyến xuống. Hệ thống chuyển mạch nhận cho phép thực hiện việc lựa chọn bộ D/C nào sẽ ựược hoạt ựộng chắnh, lựa chọn phân cực thu cho tracking reciever, lựa chọn LNA nào sẽ ựược hoạt ựộng chắnh, và LNA nào là dự phòng. Việc chuyển mạch có thể thực hiện nội bộ thông qua các nút ựiều khiển ở mặt trước hệ thống chuyển mạch thu, hoặc ựiều khiển từ xa thông qua hệ thống M&C.
- Bộ ựổi tần hướng thu (Rx D/C):
Hình 2.16. Bộ ựổi tần xuống
+ Beacon D/C: Cho phép sóng mang hướng thu nằm trong dải tần tần số cao tần ựược ựưa tới từ khối khuếch ựại tạp âm thấp LNA ựổi thành tần số trung tần ựầu ra 70 MHz. Tắn hiệu sau bộ ựổi tần này ựược ựưa tới khối CT&R. Các khối ựổi tần tuyến xuống thường ựược cấu hình dự phòng 2 + 1. Các thông số hoạt ựộng của bộ ựổi tần ựược thiết lập thông qua các nút ựiều khiển trên panel mặt trước hoặc thông qua hệ thống giám sát và ựiều khiển M&C.
+ Tracking D/C:
Là thiết bị hạ tần hai ựầu vào, hai ựầu ra, thiết bị này có nhiệm vụ hạ tần tắn hiệu cao tần ựược ựưa tới từ bộ Tracking LNA và Beacon LNA xuống trung tần 70 MHz, ựầu ra của khối Tracking D/C ựược ựưa tới khối ACU nhằm phục vụ cho mục ựắch tắnh toán các giá trị góc ngẩng, góc tà, góc phân cực anten, sau khi tắnh toán các giá trị này ACU sẽ phát tắn hiệu ựiều khiển
thắch hợp tới khối ựiều khiển ựộng cơ Anten. Khối ựiều khiển Anten này sẽ trực tiếp gửi các tắn hiệu ựiều khiển tới các ựộng cơ ựể ựiều chỉnh vị trắ Anten tương ứng với lệnh ựiều khiển, và trả lại vị trắ hiện tại của Anten ựể hiển thị trên màn hình M&C. Việc thiết lập ựiều chỉnh các tham số của thiết bị này có thể thực hiện thông qua các nút ựiều khiển của panel mặt trước hoặc thông qua hệ thống giám sát và ựiều khiển M&C.
Hình 2.17. Sơ ựồ tắn hiệu và kết nối của Tracking D/C. - Anten:
Anten sử dụng cho việc ựiều khiển vệ tinh là Anten Parabol, kắch thước của các Anten này thường rất lớn vì tần số sử dụng cho tuyến lên, và tuyến xuống ở băng tần C. Chắnh vì vậy, hệ thống này sẽ ựược trang bị một số thiết bị ựể ựảm bảo hoạt ựộng cho Anten Parabol.
+ Hệ thống feed:
đây là một thiết bị có kắch thước nhỏ ựặt tại tiêu ựiểm của Anten Parabol. Có nhiệm vụ thu nhận tắn hiệu từ mặt phản xạ của parabol từ vệ tinh gửi về. Sau ựó cung cấp tắn hiệu ựầu ra cho bộ khuếch ựại tạp âm thấp. Nó cũng thực hiện chức năng phát xạ các sóng cao tần tuyến lên vào mặt phản xạ của Anten Parabol ựể thực hiện việc gửi các lệnh ựiều khiển.
Thiết bị Feed Blower ựược sử dụng ựể thổi khô Anten trong trường hợp trời mưa, vì khi trời mưa Anten có thể bị ựọng nước và có thể làm thay ựổi góc hướng thu và hướng phát. Thực chất thiết bị này là một máy bơm hơị Việc ựiều khiển máy bơm này thông qua bộ cảm biến mưạ Khi trời mưa bộ cảm biến sẽ sinh ra một tắn hiệu ựiều khiển bộ thổi hơi này hoạt ựộng.
+ Hộp ựiều khiển Anten:
Hình 2.18. Hộp ựiều khiển Anten
Hệ thống ựiều khiển Anten (ACU) tắnh toán vị trắ của vệ tinh thông qua các tắn hiệu tổng và tắn hiệu hiệu nhận ựược từ bộ Tracking D/C và phát ra các tắn hiệu ựiều khiển, sau ựó gửi các tắn hiệu ựiêu khiển tới khối ựiều khiển Servo (SCU) nằm trong hộp ựiều khiển Anten. đến lượt mình Servo sẽ tắnh toán những chuyển ựộng Anten cần thiết và ựiều khiển Anten di chuyển theo kết quả tắnh toán ựó. đồng thời servo cũng nhận các thông tin từ các chuyển mạch giới hạn, các tắn hiệu emergency stop, và các thông tin từ các bộ mã hoá vị trắ và phân cực anten. Các dữ liệu này sau ựó sẽ ựược gửi tới hệ thống ựiều khiển anten ACỤ
+ Hệ thống dừng khẩn cấp (emergency stop).
đây là hệ thống dừng phát sóng mang trong các tình huống khẩn cấp khi chúng ta muốn thực hiện việc bảo dưỡng hoặc sử chữa anten. Khi hệ thống
này ựược kắch hoạt thì sóng mang ựầu ra bộ khuếch ựại công suốt cao bị khoá. Chức năng này ựược kắch hoạt bởi các chuyển mạch giới hạn phần cứng, bởi một trong các nút emergency stop ựược ấn, cửa hub hoặc của mặt phản xạ anten bị mở. Tại các cửa này có các khoá từ. Khi chúng ta mở cửa thì hệ thống này sẽ tự ựộng ựược kắch hoạt nhằm ựảm bảo an toàn cho người ựiều khiển. Khi chức năng này hoạt ựộng sẽ xuất hiện một số cảnh báo trên các màn hình giám sát ựể thông báo cho người ựiều khiển biết.
- Hệ thống nối vòng kiểm tra TLT:
Là thiết bị cho phép sóng mang phát lên sau khi qua KPA sẽ quay lại vào LNA nhằm mục ựắch ựo kiểm hay bảo dưỡng.