2 .4.4 Nhiệt độ tạp âm của suy giảm
2.7.3. Tính toán tuyến xuống
Hình 2.11. Mô tả dạng hình học của đường xuống.
* Trời trong :
Giả sử rằng, trạm thu mặt đất nằm trên cạnh của vùng phủ sóng 3dB của anten thu vệ tinh với dữ liệu cho như sau :
+ Tần số fD = 12GHz
- Đối với trạm vệ tinh (SL) :
Công suất của bộ khuếch đại phát : PTX = 1dB Góc mở của búp sóng phát : θ3dB = 20
Hiệu suất anten η = 0,55
+ Khoảng cách giữa vệ tinh và trái đất : R = 40 000 km
+ Sự suy giảm sóng trong tầng khí quyển LA = 0,3dB (giá trị điển hình của sự suy giảm tại tầng khí quyển tại tần số này với góc ngẫng là 100).
- Đối với trạm mặt đất (ES)
Dạng tạp âm máy thu F = 2,2dB
Suy hao giữa anten và máy thu LFRX = 0,5dB Nhiệt độ nhiệt động của đầu nối TF = 290K Đường kính anten : D = 4m
Hiệu suất anten : η = 0,6
Độ không thẳng hàng lớn nhất αT = 0,10
Nhiệt độ tạp âm mặt đất TGROUND = 290K Để tính toán EIRP của vệ tinh :
PTX . GTmax
LT . LFTX Với PTX = 10W = 10dB(W) GTmax = η(πD/λU)2 = η(π70/θ3dB)2 = 0,55(π70/2)2 = 6650 = 38,2dBi LT(dB) = 3dB LFTX = 1dB Do đó : (EIRP)SL = 10dB(W) + 38,2dB – 3dB – 1dB = 44,2dB(W) Để tính toán độ suy giảm tại đường xuống (D) :
LD = LES . LA Với : 4πR 2 4πRfD 2 (L)ES = = = 4,04.10 20 = 206,1dB λD c LA = 0,3dB Do đó : LD = 206,1dB + 0,3dB = 206,4dB Để tính tỷ số G/T của trạm mặt đất (GRmax / LR.LFRX.LPOL) (G/T)ES = TT 1 + TT 1 - + TR LFRX LFRX Với : π D 2 π D fD 2 π 4 .12 . 109 2 GRmax = η = η = 0,6 = 151597 = 51,8dBi λD c 3 . 108 LR = 0,5dB LPOL = 0dB
TA = TSKY = TGROUND với TSKY = 20K (tại tần số f = 12GHz, E = 100 và TGROUND = 45K) suy ra TA = 65K TF = 2900K TR = (F – 1)T0 = (100.22 – 1).290 = 191,3K Do đó : (G/T)ES = 51,8 – 0,6 – 0,5 – 10log[65/100,03 + 290(1 – 1/100.03) + 191,3K] = 26,2dB(K-1)
Để tính toán tỷ số C/N0 cho đường xuống : 1 G 1 (C/N0)D = (EIRP)SL
Do đó :
(C/N0)D = 44,2dB(W) + 206,4d + 26,2dB(K-1) + 228,6dB(W/HzK) = 92,6dB(Hz)
Tỷ số (C/N0)D cho đường xuống sẽ lớn hơn giá trị được tính toán trong trường hợp này cỡ 99,99% trong thời gian trung bình 1 năm.
2.7.4. Kết luận.
Chất lượng liên lạc giữa máy thu và máy phát có thể được định tính qua tỷ số công suất tín hiệu trên mật độ phổ năng lượng tạp âm C/N0. Đây là hàm đặc tính của liên lạc thiết bị đầu cuối EIRP máy phát và giá trị G/T máy thu cùng với các tính chất của môi trường truyền dẫn. Trong liên lạc vệ tinh giữa hai trạm mặt đất cần xem xét hai liên lạc - đường lên được định tính bởi tỷ số (C/N0)U và đường xuống được định tính bởi tỷ số (C/N0)D. Các điều kiện truyền dẫn trong tầng khí quyển tác động lên đưng lên và đường xống khác nhau. Mưa làm giá trị năng lượng thu CU gây ra giảm giá trị của tỷ số (C/N0)U. Trong khi đó, mưa lại làm giảm giá trị của tỷ số (C/N0)D bằng cách giảm giá trị công suất thu CD và làm tăng nhiệt độ tạp âm hệ thống đường xuống. Tạo nên : ∆(C/N0)U = ∆CU = (∆RAIN)U ∆(C/N0)D = ∆CD - ∆(G/T) = (∆RAIN)D + ∆TS MỤC LỤC Tr ang CH ƯƠ NG MỘ T 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH 1
1.1- LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN THÔNG TIN VỆ TINH 1
1.2- CÁC LOẠI QUỸ ĐẠO CỦA VỆ TINH 2
1.3- PHÂN BỔ TẦN SỐ TRONG THÔNG TIN VỆ TINH 5
1.4- CẤU TRÚC TỔNG QUÁT MỘT HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH 8
1.4.1. Phần không gian 8
1.4.2. Phần mặt đất 10
PHÂN TÍCH TUYẾN LIÊN LẠC TRONG THÔNG TIN VỆ
TINH 11
2.1- CÁC THÔNG SỐ ĐĂC TRƯNG CỦA MỘT ANTEN 11
2.1.1. Độ tăng ích của anten 11
2.1.2. Đồ thị phương hướng bức xạ 12
2.1.3. độ rộng búp sóng 13
2.1.4. Sự phân cực của sóng 13
2.2- CÔNG SUẤT BỨC XẠ (PHÁT) 16
2.2.1. Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương (EIRP) 16
2.2.2. Mật độ thông lượng công suất 16
2.3- CÔNG SUẤT TÍN HIỆU THU 16
2.3.1. Công suất nhận được bởi anten thu 16
2.3.2. Trường hợp thực tế 17
2.4- CÔNG SUẤT TẠP ÂM TẠI ĐẦU VÀO MÁY THU 20
2.4.1. Nguồn gốc gây tạp âm 20
2.4.2. Định nghĩa và đặc trưng của tạp âm 20
2.4.3. Nhiệt độ tạp âm của anten 22
2.4.4. Nhiệt độ tạp âm của suy giảm 22
2.4.5. Nhiệt độ tạp âm của thiết bị bao gồm một số phần tử nối tầng 23
2.4.6. Kết luận 23
2.5- TỶ SỐ TÍN HIỆU / TẠP ÂM TẠI ĐẦU VÀO MÁY THU 23
2.5.1. Định nghĩa 23
2.5.2. Biểu thức tính tín hiệu tạp âm 24
2.5.3. Tỷ số G/T của thiết bị thu 24
2.5.4. Nhiệt độ tạp âm của anten 24
2.5.5. Nhiệt độ tạp âm của máy thu 27
2.6- TỶ SỐ TÍN HIỆU / TẠP ÂM CỦA MỘT TUYẾN LIÊN LẠC VỆ TINH ĐƠN (TRẠM – TRẠM) 27
2.6.1. Bộ lặp của vệ tinh 27
2.6.2. Biểu thức (C/N0)i 29
2.7- MỘT SỐ BÀI TOÁN VÍ DỤ VỀ TÍNH TOÁN TUYẾN LIÊN LẠC TRONG THÔNG TIN VỆ TINH 31
2.7.1. Tính toán độ lợi của bộ lặp ở chế độ bão hoà 31
2.7.2. Tính toán tuyến lên 31
2.7.3. Tính toán tuyến xuống 34
2.7.4. Kết luận 36