TTVT là hệ thống thông tin sử dụng phƣơng thức truyền dẫn vô tuyến, bởi vậy việc lựa chọn và ấn định băng tần công tác cho các dịch vụ TTVT là rất quan trọng. Nó phải thỏa mãn 2 điều kiện cơ bản:
- Không gây can nhiễu lên các hệ thống thông tin vô tuyến khác cũng nhƣ các dịch vụ TTVT trong mạng.
- Tổn hao truyền sóng nhỏ để giảm nhỏ kích thƣớc và giá thành của thiết bị.
a. Cửa sổ tần số vô tuyến điện
- Nhƣ chúng ta biết khí quyển trái đất đƣợc chia làm 3 tầng: lớp khí quyển dƣới cùng rải từ mặt đất lên độ cao 11km gọi là tầng đối lƣu. Các hiện tƣợng thời tiết nhƣ mƣa, bão, sƣơng mù...đều xảy ra trong tầng đối lƣu. Tiếp đến là tầng bình lƣu, có giới hạn trên khoảng 35km, và trên cùng là tầng điện ly có độ cao khoảng từ 50km đến 400km.
- Tầng điện ly là một lớp khí bị ion hóa mạnh nên mật độ chất khí chủ yếu là các điện tử tự do và các ion. Nó có tính chất hấp thụ và phản xạ sóng vô tuyến điện. Bằng việc khảo sát thực tế ngƣời ta thấy tầng điện ly chỉ phản xạ với băng sóng ngắn trở xuống. Tần số càng cao ảnh hƣởng bởi tầng điện ly càng ít, ở các tần số trong băng viba hầu nhƣ không bị ảnh hƣởng bởi tầng điện ly.
- Trong tầng đối lƣu sóng vô tuyến bị hấp thụ bởi các phân tử khí nhƣ oxi, hơi nƣớc, CO2 ...cũng nhƣ trong mƣa và sƣơng mù. Nhƣng ở các tần số khoảng 10 GHZ trở xuống hấp thụ không đáng kể, có thể bỏ qua. Khoảng tần số đó gọi là “cửa sổ vô tuyến”, nhƣ chỉ ra trên hình 1.8.
- Nếu sử dụng băng tần nằm trong “cửa sổ vô tuyến” tức là khoảng từ 1GHZ đến10GHZ thì suy hao do tầng điện ly và tầng đối lƣu là không đáng kể và suy hao truyền sóng gần nhƣ bằng suy hao không gian tự do.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Linh 26 Hình 1.8: Sự phụ thuộc hấp thụ khí quyển vào tần số
Nhƣ đã thấy băng tần lý tƣởng nhất sử dụng cho thông tin vệ tinh cũng nhƣ các hệ thống vi ba khác là băng tần nằm trong “cửa sổ vô tuyến” vì các tần số nằm trong “cửa sổ vô tuyên” có suy hao trong khí quyển là nhỏ nhất. Trong điều kiện bình thƣờng có thể bỏ qua.
b. Bảng phân chia các băng tần
Băng tần C
Băng tần C (6/4 GHz) đƣợc sử dụng phổ biến trong các mạng FSS vì điều kiện truyền sóng thuận lợi (ít bị ảnh hƣởng do mƣa) và thiết bị dễ chế tạo.
Đặc điểm vệ tinh:
Các loại vệ tinh sử dụng băng tần C có dải rộng các đặc tính chính tuỳ thuộc vào cấp bao phủ vùng trái đất.
Bảng 1.1. Các tham số chính của vệ tinh trong băng tần C
Tham số
Vùng phủ
Toàn cầu Khu vực Nội địa
Hệ số khuếch đại của anten (dBi) Phát Thu 16 - 25 16 - 25 23 – 26 21 - 25 28 - 32 22 - 30
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Linh 27
EIRP (dBW) 22 - 29 25 - 35 25 - 39
Nhiệt độ tạp âm (0K) 800 - 2 000 800 - 2 000 800 - 2 000 G/T (dB/K) -16 tới -6 -14 tới -4 -21 tới 3
Đặc điểm trạm mặt đất
Kể từ khi mới phát triển các trạm mặt đất băng C có kích thƣớc anten lớn. Trong khi các trạm mặt đất hoạt động trong mạng lƣới vệ tinh INTELSAT có kích thƣớc lớn (18 đến 32 mét), xu hƣớng phát triển ngày nay anten tạm mặt đất ngày càng nhỏ đi cùng với việc công suất vệ tinh tăng lên nhƣ trong phủ sóng truyền hình hoặc VSAT.
Bảng 1.2. Các tham số chính của trạm mặt đất trong băng tần C
Tham số
Vùng phủ
Toàn cầu Khu vực Nội địa
Kích thƣớc anten (mét)
4,5 - 32 3 -13 1,2 – 30
Hệ số khuếch đại của anten (dBi) Phát Thu 47 - 64 43 - 61 42 - 56 39 - 53 36 - 63 33 - 60 Công suất phát (kW) EIRP (dBW) 0,01 - 3 57 - 99 0,03 - 3 57 - 81 0,001 - 1,2 36 - 94 Nhiệt độ tạp âm (0K) 50 -150 50 - 150 50 - 150 G/T (dB/K) 23 - 41 22 - 38 11 - 41
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Linh 28
Băng tần X 8/7 GHz
Băng tần X (7,9-8,4 GHz / 7,25-7,75 Ghz) đƣợc sử dụng nhiều cho các hệ thống thông tin quân sự. Các đặc tính hệ thống vệ tinh ở băng tần này cũng có phạm vi rộng nhƣ các hệ thống băng tần C kể trên.
Băng tần Ku 14/11 GHz hoặc 14/12 GHz
Ngày nay, việc sử dụng băng tần Ku đang trở nên rộng rãi, đặc biệt phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu kích thƣớc anten trạm mặt đất càng nhỏ càng tốt.
Đặc điểm chính của vệ tinh
Đặc điểm chính vệ tinh của các hệ thống sử dụng băng tần Ku thay đổi rộng tuỳ thuộc vào ứng dụng.
Bảng 1.3. Các tham số chính của vệ tinh băng tần Ku điển hình
Tham số
Vùng phủ
Toàn cầu Khu vực Nội địa
Hệ số khuếch đại của anten (dBi) Phát Thu 29 – 37 28 – 36 24 - 29 23 - 28 28 - 35 28 – 38 EIRP (dBW) 38 - 48 35 - 52 44 – 53 Nhiệt độ tạp âm (0K) 800 - 2 000 800 - 2 000 800 - 2 000 G/T (dB/K) 0 – 3 -1 tới 11 -5 tới 9 Đặc điểm trạm mặt đất
EIRP của vệ tinh ở băng tần Ku cao cho phép sử dụng anten trạm mặt đất nhỏ, tới 1
mét hoặc nhỏ hơn nữa. Điều đó cho phép anten trạm đất có thể đặt ở nhà khách hàng, giảm giá thành chi phí và tạo điều kiện phát triển các ứng dụng. Băng tần Ku vì thế đặc biệt thích hợp cho các ứng dụng nhƣ phát truyền hình quảng bá tới tận nhà (Direct-To-Home) và VSAT cho các mạng thông tin thƣơng mại.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Linh 29 Bảng 1.4. Các tham số chính của trạm mặt đất băng tần Ku điển hình
Tham số
Vùng phủ
Toàn cầu Khu vực Nội địa
Kích thƣớc anten (mét) 3,5 - 17 1 - 12 1 - 11 Hệ số khuếch đại của anten
(dBi) Phát Thu 52 - 65 50 - 63 42 - 62 40 - 59 42 - 61 40 - 58 Công suất phát (kW) EIRP (dBW) 0,01 - 0,6 62 - 93 0,01 - 0,25 52 - 83 0,01 - 1 52 - 91 Nhiệt độ tạp âm (0K) 150 - 250 150 - 250 150 - 250 G/T (dB/K) 26 - 41 12 - 38 16 - 37 Băng tần Ka 30/20 GHz
Băng tần Ka đƣợc sử dụng rất hạn chế vì điều kiện truyền sóng rất khó khăn do bị suy hao lớn vì mƣa. Một số nƣớc đang nghiên cứu thực nghiệm các ứng dụng trên băng tần này nhƣ Mỹ, Đức, Italy, Nhật bản.
Đặc điểm ở băng tần này là do phổ tần của băng tần này rất lớn nên có thể dễ dàng sử dụng lại băng tần nhiều lần bằng các chùm tia nhỏ. Tuy nhiên EIRP của cả vệ tinh và trạm mặt đất phải rất lớn để bù lại suy hao do mƣa.
Bảng 1.5. Các tham số chính của vệ tinh băng tần Ka điển hình
Tham số Vùng phủ nội địa
Hệ số khuếch đại của anten (dBi)
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Linh 30 Thu 25 - 50 EIRP (dBW) 37 - 56 Nhiệt độ tạp âm (0K) 1 300 - 1 600 G/T (dB/K) -5 tới 19 Các đặc điểm trạm mặt đất
Băng tần Ka cho phép sử dụng anten trạm mặt đất rất nhỏ. Tuy nhiên để đảm bảo chỉ tiêu chất lƣợng của tuyến theo yêu cầu việc sử dụng kỹ thuật Điều khiển Công suất Phát lên (Up-link Power Control UPC) và phân tập trạm mặt đất theo địa lý là cần thiết.
Bảng 1.6. Các tham số chính của trạm mặt đất băng tần Ka điển hình
Tham số Vùng phủ nội địa
Kích thƣớc anten (mét) 1 - 13 Hệ số khuếch đại của anten (dBi)
Phát Thu 45 – 66 42 – 61 Công suất phát (kW) EIRP (dBW) 45 - 92 Nhiệt độ tạp âm (0K) 320 - 400 G/T (dB/K) 17 - 42 c. Phân bổ tần số trong TTVT
-Khu Vực I (V1) : bao gồm Châu Âu, Châu Phi, một phần Châu Á và Liên Bang Nga.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Linh 31
-Khu Vực II (V2) : các nƣớc Nam và Bắc Mỹ.
-Khu Vực III (V3): gồm Châu Úc, phần còn lại của Châu Á và Thái Bình Dƣơng. Trong đó có Việt Nam.