thiết kế hệ thống tính toán thông tin vsatipstar

 Ch ơn 2 : TầN Số Và CáC ĐặC TíNH CủA SóNG VÔ TUYếN ĐIệN Sử DụNG TRONG THÔNG TIN Vệ TINH.. + Can nhiễu giữa các hệ thống thông tin vệ tinh và nhiễu từ các đ ờng thông tin viba  Ch ơn

Trang chủ

NộI DUNG CHíNH CủA Đề TàI

 Ch ơng1: TổNG QUAN Hệ THốNG THÔNG TIN Vệ TINH

+ Cấu hình và quỹ đạo của vệ tinh

+ Đặc điểm của thông tin vệ tinh

+ Các ph ơng pháp đa truy cập, ba dạng quỹ đạo và qu qu á trình phóng vệ tinh

 Ch ơn 2 : TầN Số Và CáC ĐặC TíNH CủA SóNG VÔ TUYếN

ĐIệN Sử DụNG TRONG THÔNG TIN Vệ TINH

+ Tần số sử dụng trong thông tin vệ tinh; đ ờng lên và đ ờng xuống.

+ Phân cực sóng và các đặc tính suy hao do tầng điện ly và suy hao do m a.

+ Suy hao và các nguồn tạp âm ảnh h ởng đến thông tin vệ tinh

+ Can nhiễu giữa các hệ thống thông tin vệ tinh và nhiễu từ các đ ờng thông tin viba

 Ch ơng 3: Kỹ THUậT TRạM MặT ĐấT

+ Cấu hình của trạm mặt đất và các công nghệ quan trọng của trạm mặt đất

+ Các loại máy phát HPA và cấu hình dự phòng1:1 của nó.

+ Các loại anten th ờng đ ợc sử dụng trong thông tin vệ tinh.

+ Các hệ thống bám đuổi vệ tinh

 Ch ơng 4: THựC TRạNG Vệ TINH KHU VựC CHÂU á _THáI BìNH

DƯƠNG Và KHả NĂNG PHáT TRIểN Vệ TINH VIệT NAM

+ Xu h ớng phát triển vệ tinh Châu á-TBD và các loại hình dịch vụ vệ tinh trên thế giới

+ Các vệ tinh trên quỹ đạo ở vị trí 103 0 Đông và phân loại vệ tinh theo khối l ợng

+ Bảng số liệu và dự tính thông tin; các loại dịch vụ trong thông tin vệ tinh Việt Nam

 Ch ơng 5: TíNH TOáN TUYếN THÔNG TIN Vệ TINH

+ Các công thức tính cự ly thông tin R, góc ngẩng E và góc ph ơng vị A

+ Các công thức tính toán kết nối tuyến lên

+ Các công thức tính toán kết nối tuyến lên

+ Các công thức tính toán kết nối tuyến xuống

 Ch ơng 6: LƯU Đồ THUậT TOáN, CHƯƠNG TRìNH MÔ PHỏNG Và

TíNH TOáN ĐƯờng truyền thông tin vệ tinh

+ L u đồ thuật toán ch ơng trình chính và l u đồ thuật toán tính R,E,A

+ L u đồ thuật toán tính tuyến lên và l u đồ thuật toán tính tuyến xuống.

+ Liên kết với ch ơng trình tính toán và mô phỏng tuyến thông tin vệ tinh

Thoát

Trang chủ

Quyừ ủaùo ủũa túnh

Qu

yừ ủaùo Elip

Quả đất

Hình Vệ tinh quỹ đạo thấp và vệ tinh địa tĩnh

Thích hợp với thông tin di động.

Hiệu quả kinh tế cao trong thông tin cự ly lớn,

đặt biệt là trong thông tin xuyên lục địa, thông tin đ ờng dài.

Ch ơng1

Trang chủ

A D C B A

Ch ơng1

Quỹ đạo cực tròn

Quỹ đạo elip nghiêng

Quỹ đạo xích đạo tròn

Hình Ba quỹ đạo cơ bản của vệ tinh

Caọn

ủieồm

Viễn ủieồm Quyừ ủaùo chờ

Quyừ ủaùo chuyển tiếp

200ữ300Km

Quyừ ủaùo trửụùt

Quỹ đạo chờ, quỹ đạo chuyển tiếp và quỹ đạo tr ợt

AKM

Các ph ơng pháp đa truy cập trong thông tin vệ tinh

Trang chủ

Tần số sử dụng trong thông tin vệ tinh

- Dùng trong thông tin quốc tế và nội địa

- Sử dụng trong thông tin quốc tế và nội địa.

- Sử dụng trong thông tin nội địa.

Trạm phát mặt đất Trạm thu mặt đất

Vệ tinh



Băng Ka: 30GHzBăng Ku: 14GHz Băng C : 6GHz

Băng Ka: 20GHzBăng Ku: 12GHz Băng C : 4GHz

Đ ờng xuống

Đ ờng lên

Đ ờng lên và đ ờng xuống

Ch ơng2

50

Suy hao do tÌng ®iÖn ly

Sóng phân cực thẳng

©n cùc ngang

Sêng ph

©n cùc trßn

D¶i ng©n hµMƯt tr¨ng

MƯt tríi

VÖ tinh

C¸c nguơn t¹p ©m ¶nh h ịng ®Õn th«ng tin vÖ tinh

C¸c nguơn t¹p ©m chÝnh sau :

- NhiÖt t¹p ©m anten TA

- NhiÖt t¹p ©m do hÖ thỉng fi®¬.

- NhiÖt t¹p ©m m¸y thu

TR

Ch ¬ng2

♦ Suy hao trong không gian tự do Ltd

♦ Suy hao do tầng đối lưu

♦ Suy hao do tầng điện ly

♦ Suy hao do thời tiết

♦ Suy hao do anten ®Ưt ch a ®óng.

♦ Suy hao do ph©n cùc kh«ng ®óng vµ không ®ỉi xøng.

♦ Suy hao do fiđơ thu vµ phát

Can nhiễu giữa các hệ thống thông tin vệ tinh

: Đ ờng đi của tín hiệu

: Đ ờng đi của tín hiệu can nhiễu

Trạm vệ tinh mặt

đấtTrạm viba mặt đất

Quỹ đạo địa tĩnh

Trạm viba mặt đất

Trạm viba mặt đất

Tín hiệu của mmột đ ờng thông tin viba trên mặt đất trộn với tín hiệu đầu vào anten trạm vệ tinh mặt đất

Can nhiễu từ đ ờng thông tin viba lên hệ thống thông tin vệ tinh

Ch ơng2

Hình Đặc tính vào ra của TWT

mức vào Mức vào tại điểm bão hòa

Mức ra tại điểm bão hòa

Hình 2.8 Mức lùi đầu vào và lùi đầu ra

Mức vào tại điểm làm việc

Mức ra tại điểm làm việc

Bộ dao động

Hệ thống fiđơ

Thiết bị bám đuổi

vệ tinh

Thiết bị đa truy nhập

Bộ dao động

Thiết bị anten bám Máy thu tạp âm thấp

Máy phát công suất cao

Thiết bị đa truy cập, điều chế và giải điều chế

Công nghệ anten

Công nghệ máy phát HPA - Khuếch đại công suất lớn

- Ngăn chặn xuyên điều chế

Công nghệ máy thu LNA -Đặc tính tạp âm thấp

-Ngăn chặn xuyên điều chếHệ số khuếch đại lớn

Công nghệ điền khiển tiếng dội

- Hạn chế tiếng dội - Hiệu quả truyền dẫn

- Giám sát tiếng dội - Điều khiển lỗi

Các công nghệ quan trọng đối với trạm mặt đất.

- Hệ số tăng ích cao - Búp phụ nhỏ

- Hiệu suất cao - Đặc tính phân cực tốt

- Đồ thị h ớng tính hẹp - Đặc tính tạp âm nhỏ

Ch ơng3

Trang chủ

Bộ phối ghép (Combiner)

Tín hiệu kênh 1

Máy phát khuếch đại mỗi kênh dùng riêng 1 HPA

MOD IF AMP U/C HPA

MOD IF AMP U/CTín hiệu

HPA

Tín hiệu kênh 1

Tín hiệu kênh 2

Tín hiệu kênh n

Máy phát khuếch đại đồng thời nhiều sóng mang dùng chung 1 HPA

HPA1

HPA2

Bộ chia công suất

Từ bộ U/C Đến bộ tiếp sóng anten

Bộ chuyển đổi sóng ra

Cấu trúc dự phòng 1:1 cho HPA

Tải kết hợp

Ch ơng3

Trang chủ

Bộ cung cấp loa

Gửụng chớnh

Boọ chieỏu xạ

Hình 3.8 Anten cassegrain

Ch ơng3

Các loại anten th ờng đ ợc sử dụng trong thông tin vệ tinh, đó là:

+ Anten Parapol : Đây là loại anten có cấu trúc đơn giản nhất và giá thành thấp nhất Nó đ ợc dùng chủ yếu ở các trạm chỉ thu (không phát) và các trạm nhỏ đặc biệt có dung l ợng thấp

+ Anten Cassegrain: Là loại anten có thêm một g ơng phản xạ phụ vào g ơng phản xạ chính, hệ số tăng ích của anten đ ợc nâng cao và

đặc tính búp phụ cũng đ ợc cải thiện chút ít

Anten lệch (bù): Anten lệch có bộ phận fiđơ, g ơng phản xạ phụ đ ợc đặt ở vị trí lệch một ít so với h ớng trục của g ơng phản xạ để các

bộ phận fiđơ và g ơng phản xạ nhỏ không chặn đ ờng đi của sóng

Trang chủ

Đang sử dụng Đang đ ợc chế tạo

+ 44 vệ tinh chiếm 23% tổng số vệ tinh địa tĩnh toàn cầu

+ 486 phát đáp băng C chiếm 22% tổng số phát đáp băng C toàn cầu

+ 334 phát đáp loại FSS băng Ku chiếm 20% tổng số phát đáp FSS Ku toàn cầu

+ 226 bộ phát đáp FSS băng tần Ku đang đặt hàng chiếm 25%

tổng số phát đáp FSS băng Ku toàn cầu

+ 94 bộ phát đáp BSS băng Ku đang đặt hàng chiếm 29% tổng số

bộ phát đáp BSS Ku toàn cầu

Bảng Các vệ tinh trong khu vực Châu á-Thái Bình D ơng và các bộ phát đáp.

Các xu h ớng phát triển chủ yếu của thông tin vệ tinh ở Châu á-Thái Bình D ơng.

Dịch vụ Quỹ dạo GEO MEO GEO

Trang chñ

Chinasat-21 Trung Quèc 4-6 DFH-4-OB Trung Quèc 4-6 STW-2 Trung Quèc 4-6 Insat-EK 103 Ên §é 4-6 vµ 11-14 Insat-EK 103R Ên §é 4-6 vµ 11-14 Insat-X 103 Ên §é 4-6 vµ 7-8 Inffusar-A TriÒu Tiªn 18-20 Lstar-2 Lµo 4-6, 7-8 vµ 11-14 Express-5 Nga 4-6 vµ 11-14 Volna-103E Nga 1,4-6

Khèi l îng Tªn vÖ tinh th«ng dông Tû lÖ phãng trong 1994-1998

VÖ tinh nÆng-Heavy >9080kg Huble(kÝnh viÔn väng) 1%

VÖ tinh lín-Large (4541-9080)kg HS 393, VOSTOK 8%

VÖ tinh trªn trung b×nh-Intermediate (2271-4540)kg HS601, LM7000

VÖ tinh siªu nhá-Microsat (0-90)kg MicroStar, SSTL 11%

B¶ng Ph©n lo¹i vÖ tinh theo khèi l îng

Trang chủ

Các hệ thống bám đuổi vệ tinh

1 Bám đuổi vệ tinh bằng xung đơn

2 Bám đuổi vệ tinh theo từng nấc.

3 Bám đuổi vệ tinh theo ch ơng trình

4 Bám đuổi vệ tinh kiểu nhân công

Ch ơng3

đẫn đ ờng

Bộ điều khiển bám vệ tinh

Các chuyển mạch hạn chế

Mô tơ AZ

Mô tơ AL

Đồng bộ

Bộ điều khiển mô tơ

Hình Sơ đồ khối của hệ thống bám đuổi vệ tinh theo từng nấc

Các hệ thống bám đuổi vệ tinh

2 Bám đuổi vệ tinh theo từng nấc.

Ch ơng3

Trang chñ

C¬ cÊu sö dông theo

Th«ng tin ®iÖn tho¹i ≈ 35% M¹ng VSAT, trung kÕ vÖ tinh(2M-140Mbit/s)

M¹ng sè liÖu ≈ 10% C¸c kh¸ch hµng cã nhu cÇu truyÒn sè liÖu lín

Ph¸t thanh, truyÒn h×nh qu¶ng

Trang chủ

+ Khoảng cách từ trạm mặt đất đến vệ tinh đ ợc xác định nh sau:

02

2

cos

r R

e

−

=

Trạm mặt đất P’

BO

Trang chủ

tính toán kết nối tuyến lên

+ Hệ số khuếch đại anten phát trạm mặt đất( GTe ):

η λ

π

π λ

π . 4

.

2 =    

=

u u

Te

D D

G Hoặc tính theo dB: GTe = 10 log η + 20 log D + 20 log fu + 20 log( π / c )

+ Công suất phát xạ đẵng h ớng t ơng đ ơng của trạm mặt đất EIRPe

Te Te

EIRP = [w] Hoặc tính theo dB: EIRPe = 10 lg( PTe) + GTe [dBw]

Tổng suy hao tuyến lên đ ợc qua biểu thức sau đây:

]

[dB

L L

A S

L

L T L

T T

10 ) lg(

10 ) lg(

10 k T B

NS = + S +

• Tỷ số sóng mang trên tạp âm tuyến lên:

) (

10

0

S POL

FRX R

RS U

e U

T k Log L

L L

G L

EIRP N

10 S

POL FRX

R RS

U e

U

T B k Log L

L L

G L

EIRP N

Trang chủ

tính toán kết nối tuyến xuống

+ Hệ số khuyếch đại anten thu trạm mặt đất:

2 2

2 2

2

4

4

4

D A

D D

D

π η λ

π η η

π λ

π η

20 )

4 lg(

LD = π D −

+ Hệ số phẩm chất của trạm mặt đất Ge/Te

) lg(

10 )

/ ( C N D = EI RP S + G Re − L R − L FRX − L POL − L D − kT e B

) lg(

10 )

/

Ch ơng6

Trang chñ

CHƯƠNG 6

ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TUYẾN THÔNG TIN VỆ TINH VỚI VỆ TINH VINASAT VÀ TRẠM MẶT ĐẤT

TẠI HÀ NỘI

• Tính toán thiết kế tuyến sao cho tỉ số công suất sóng

mang trên công suất tạp âm tuyến lên và tuyến xuống đạt

yêu cầu

• Quá trình tính toán sẽ được chia làm hai phần:

• Tính toán tuyến lên

• Tính toán tuyến xuống

Trang chñ

Các giả thiết ban đầu

• Kinh độ vệ tinh:

• Hiệu suất anten trạm mặt đất: 65%

• Hệ số phẩm chất của máy thu vệ tinh:

• Hệ số nhiệt tạp âm của máy thu vệ tinh: 3 [dB]

Trang chñ

Các bước của quá trình tính toán tuyến lên

• Bước 1: Tính công suất sóng mang đưa tới anten phát

trạm mặt đất

02 , 15 1

40 log

• Bước 2: Tính EIRP của trạm mặt đất

• Độ lợi anten phát của trạm mặt đất:

4 , 20 log

20 log

20 log

57 4

, 20 6

log 20

15 log 10

65 , 0 log

E P G

633 ,

72 613

, 57 02

Trang chñ

• Bước 3: Tính suy hao tuyến lên

c f

R

8 9

3 20 log 6 10 20 log 3 10 10

2 , 36987 log

20 4

log

20 + + −

366 ,

199

S U

h

h L

3 028

, 0

3 18

, 51 sin

01 ,

0 028

8 875

, 3 1

, 2 )

1 , 2

=

U

POL RS

TE U

R U

td

[km]

209 1

, 0 9

, 0 9

, 0 138

, 8 366

• Bước 4: Tính công suất sóng mang nhận được tại đầu

vào máy thu vệ tinh

• Công suất sóng mang đưa tới anten thu vệ tinh:

771 ,

136 404

, 209 633

U S

[dB]

[dBW]

Trang chñ

Nhiệt tạp âm tuyến lên:

RS R

290 290

) 1 10

( )

1 10

3 0

108 63

, 28 771

108 5

, 0 141

Trang chđ

B T

k

4 , 125

10

36 log

10 580

log 10

6 ,

−

=

+ +

−

=

Do âọ

759 ,

16 4

, 125 641

, 108 )

Trang chñ

Các bước của quá trình tính toán tuyến xuống

 Bước 1: Tính suy hao tuyến

xuống

POL RE

TS D

R D

td

c f

R

843 ,

195

10 3 log 20

10 4 log 20

10 2 , 36987 log

20 4

log

=

− +

+

S D

0 875

, 3 225

, 0 )

Trang chñ

dB L

198 1

, 0 9

, 0 9

, 0 872

, 0 843

 Bước 2: Tính công suất sóng mang nhận được tại đầu

vào máy thu trạm mặt đất

• Công suất sóng mang đưa tới anten thu trạm mặt đất:

615 ,

158 615

, 198

[dB]

[dBW]

Trang chñ

4 , 20 log

20 log

20 log

54

4 , 20 4

log 20

15 log

10 65

, 0 log

10

=

+ +

105 1

, 0 525

 Bước 3: Tính tỉ số công suất sóng mang trên công suất

tạp âm tuyến xuống

sys RE

22 337

, 128 527

, 105 )

/

Độ lợi anten thu của trạm mặt đất:

[dBW] [dB]

[dB]

[dB]

NhËp c¸c th«ng sè tuyÕn xuèng : fd, D, EIRPS, B, η , Grs

(fd=fu-2) vµ c¸c lo¹i suy hao