Khảo sát Các yếu tố ảnh h-ởng tới chất l-ợng, độ
2.4 ảnh h-ởng của nhiễu nhiệt mặt trời (Sun Outage ).
Ta biết rằng góc nhìn nhỏ nhất từ vệ tinh tới trạm mặt đất là min = 8,70 (Khi đó trạm mặt đất có góc ngẩng El=00). Do vệ tinh nằm trên mặt phẳng xích đạo của trái đất cho nên khi góc nghiêng của mặt trời so với mặt phẳng xích đạo biến thiên trong khoảng –8,70 đến 8,70 tức là xung quanh các ngày Xuân phân và Thu phân thì sẽ xảy ra hiện t-ợng Sun outage (Sun Interference) khi = lúc đó vệ tinh gần nh- nằm giữa vệ tinh và Trái đất và khi đó Mặt trời sẽ đi qua búp sóng của Anten. Do vậy, tạp âm nhiệt của đầu thu trạm mặt đất sẽ tăng lên đột ngột và hoàn toàn lấn át tín hiệu nhận đ-ợc từ vệ tinh. Do là vệ tinh địa tĩnh nên những ngày này hiện t-ợng Sun outage xảy ra mỗi ngày một lần.
Nh- vậy, Sun outage là hiện t-ợng tăng nhiệt độ tạp âm máy thu khi mặt trời nằm trong búp sóng của Anten trạm mặt đất.
Đối với trạm mặt đất thuộc nửa bán cầu Nam thì Sun outage xảy ra trong khoảng 21 ngày tr-ớc ngày Thu phân (23/9) và khoảng 21 ngày sau ngày Xuân phân (21/3); còn đối với trạm mặt đất thuộc nửa bán cầu Bắc thì ng-ợc lại tức là Sun outage xảy ra trong khoảng 21 ngày ngay sau Thu phân (23/9) và khoảng 21 ngày tr-ớc ngày Xuân phân (21/3).
Hiện t-ợng Sun outage xảy ra khi =
: Góc ph-ơng vị (Azimouth). E : Góc ngẩng (Elevation). Equatorial Plane Earth Station E Satellite To Sun F
51 : Góc nhỏ nhất của vệ tinh đối với trạm mặt đất (Nadir Angle). : Góc nghiêng của mặt trời so với mặt phẳng xích đạo (Sun declination).
Tính toán cụ thể nhiệt tạp âm TA nh- sau:
Góc nhìn đ-ờng kính mặt trời từ trái đất là tg=D/d Trong đó: - D : Đ-ờng kính Mặt trời =1.392.000 km
- d : Khoảng cách từ mặt trời tới trái đất = 149.598.600 km. thay số ta có = 0,50
Nhìn mặt trời từ trái đất với góc 0,50
TA = Tsun(0,5*3dB)2 nếu 3dB0,5 TA = Tsun nếu 3dB0,5 D Sun d Earth Station 0,50 Antenna diameter D Sun
Earth station Antenna
Antenna diameter D Sun e 0,5 0
Với Tsun = f x105 96 , 1 x 3 , 2 3 , 2 / ) 1 , 0 ( 6 log 2 sin 1 f
đối với băng C (3.19)
Tsun = 120000 x f –0,75 với băng Ku
(3.20)
Trong đó: - 3dB = 70/D = 21/fD là độ rộng búp sóng anten thu ở mức nửa công suất
- f: Tần số thu (Ghz)
- D: Đ-ờng kính anten thu (m)
Do trái đất quay quanh mặt trời với chu kì một ngày tức là 3600 trong một ngày do đó vị trí t-ơng đối giữa mặt trời và trái đất thay đổi trong 1 phút là :
T = 24 * 60/ 360 = 40/phút.
Thời gian xảy ra hiện t-ợng Sun outage là thời gian lớn nhất Mặt trời đi qua búp sóng Anten thu ở mức nửa công suất hay:
t= 4*3dB[phút] (e tính bằng độ)
Góc nghiêng của mặt trời thay đổi 0,40/ngày do đó số ngày lớn nhất xảy ra hiện t-ợng Sun outage là :
3dB/ 0,4 (ngày) = 2,5. 3dB(ngày). Các yếu tố ảnh h-ởng tới Sun outage
- Đ-ờng kính antenna: Đ-ờng kính càng lớn thì thời gian xảy ra hiện t-ợng càng ngắn và số ngày càng ít. Tuy nhiên tạp âm càng lớn.
- Tần số thu của trạm mặt đất: Tần số thu tỉ lệ nghịch với thời gian xảy ra hiện t-ợng Sun outage
- Vị trí của trạm mặt đất: Nếu trạm mặt đất ở Bắc bán cầu thì xảy ra tr-ớc ngày Xuân phân và sau ngày Thu phân, còn ở Bán cầu Nam thì ng-ợc lại.
- Vị trí của vệ tinh: Nếu kinh độ của vệ tinh ở phía Đông của trạm mặt đất thì hiện t-ợng Sun outage và Sun eclipce xảy ra vào ban ngày và chập tối. Nếu kinh độ vệ tinh ở phía Tây trạm mặt đất thì hai hiện t-ợng này sẽ xảy ra vào ban đêm và rạng sáng. Do vậy nhiều hệ thống thông tin vệ tinh th-ờng dùng vệ tinhvệ tinh ở phía Tây trạm mặt đất.
Tóm lại, việc dự đoán hiện t-ợng Sun outage là rất quan trọng vì nó liên quan trực tiếp đến việc mất đ-ờng truyền trong thông tin vệ tinh. Để có đ-ợc các dự báo chính xác về thời gian xảy ra hiện t-ợng Sun outage ở từng địa điểm cụ thể, ta có thể tính toán hoặc đơn giản hơn là truy cập Website của các nhà cung cấp vệ tinh và sử dụng các công cụ tính toán sãn có trên Website.
2.5 Tính nhiễu giữa hệ thống vô tuyến mặt đất với hệ thống GSO
Giới thiệu: Nhiễu giữa hệ thống vô tuyến mặt đất với hệ thống vệ thinh
GSO có thể xảy ra hai tr-ờng hợp:
Đ-ờng thông tin vô tuyến mặt đất (viba) có cùng tần số làm việc với đ-ờng lên của vệ tinh và tín hiệu vi ba mặt đất trộn với tín hiệu ở đầu vào thu trên vệ tinh.
Đ-ờng thông tin vô tuyến mặt đất có cùng tần số làm việc với đ-ờng xuống của vệ tinh và đầu vào thu của trạm mặt đất bị nhiễu tín hiệu của hệ thống vi ba.
Để bảo vệ trạm trái đất của hệ thống thông tin vệ tinh địa tĩnh không bị nhiễu do hệ thống mạng vô tuyến mặt đất gây ra, đồng thời không để hệ thống vệ tinh gây nhiễu đến mạng vô tuyến mặt đất thì cần phải xem xét các vấn đề sau:
Khi trạm mặt đất của hệ thống thông tin vệ tinh dùng chung băng tần với hệ thống vô tuyến mặt đất thì có thể xảy ra nhiễu giữa hai hệ thống. Để tránh nhiễu cần phải phối hợp giữa mạng vô tuyến điện mặt đất và trạm mặt đất của hệ thống thông tin vệ tinh. Việc phối hợp này sẽ đ-ợc thực hiện
trong một vùng bao quanh trạm mặt đất vói khoảng cách mà ở đó nhiễu giữa hai hệ thống có thể bỏ qua. Vùng giới hạn phối hợp có thể bị mở rộng sang tới lãnh thổ thuộc cơ quan quản lý khác.
Nhiễu giữa các hệ thống sẽ phụ thuộc vào các thông số sau: Công suất phát, ph-ơng thức điều chế, hệ số tăng ích anten, mức nhiễu cho phép ở đầu thu, tổn hao sóng vô tuyến,…
Từ các vấn đề nêu trên, việc xác định vùng phối hợp cho trạm trái đất để xác định vị trí các trạm vô tuyến mặt đất là cần thiết, đảm bảo nhiễu giữa hai hệ thống là không đáng kể, có thể bỏ qua. Đối với các trạm nằm trong vùng phối hợp mà trong đó các hệ thống có thể gây nhiễu lẫn nhau thì phải tiến hành phối hợp chi tiết để giảm nhiễu ảnh h-ởng lẫn nhau.
Một ph-ơng pháp để xác định vùng phối hợp quanh trạm mặt đất trong hệ thống thông tin vệ tinh địa tĩnh có tần số trong khoảng từ 1 – 60 GHz với hệ thống vô tuyến mặt đất đã đ-ợc xây dựng và áp dụng trong thực tế. Ph-ơng pháp này áp dụng cho các băng tần mà các dịch vụ vệ tinh truyền dẫn theo cùng một h-ớng.
Các trạm mặt đất của hệ thống thông tin vệ tinh và các trạm vô tuyến mặt đất dùng chung băng tần có thể xảy ra nhiễu giữa hai hệ thống. C-ờng độ nhiễu phụ thuộc vào tổn hao truyền lan trên đ-ờng truyền tín hiệu. Đ-ờng truyền này phụ thuộc vào các thông số nh-: độ dài, địa lý, h-ớng anten, điều kiện khí hậu và độ sẵn sàng của đ-ờng truyền.
Ph-ơng pháp đ-ợc giới thiệu ở đây sẽ đ-ợc xác định trong tất cả các h-ớng thu phát của trạm mặt đất, khoảng cách tổn hao truyền dẫn sẽ v-ợt quá một giá trị xác định của phần trăm về thời gian. Vùng phối hợp sẽ có đ-ợc nhờ vào việc xác định khoảng cách phối hợp trong tất cả các h-ớng và vẽ lên bản đồ khi tiến hành xác định vùng phối hợp, ta chia thành hai tr-ờng hợp sau:
- Trạm mặt đất thu và khả năng bị nhiễu do hệ thống vô tuyến mặt đất gây ra.
Nếu trạm mặt đất thu/phát nhiều loại sóng mang thì thông số của trạm sẽ đ-ợc lấy để tính cho tr-ờng hợp có khoảng cách phối hợp lớn nhất với mỗi búp sóng của anten và tần số dùng chung với mạng vô tuyến mặt đất.