Nghiên cứu hệ thống thông tin vệ tinh luận văn tốt nghiệp đại học

Một số mốc phát triển thông tin vệ tinh ở Việt Nam: Việt Nam tham gia INTERPUTNIK vào năm 1979,tháng 10 Năm 1979, Việt Nam đã chinh thức phê chuẩn nghị định thư sủa đổi hiệp định thành

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN

TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Đề tài:

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH

Giảng viên hướng dẫn: ThS LÊ THỊ KIỀU NGA

Đồ án tốt nghiệp Công nghệ IPTV và giải pháp của VNPT

VINH - 2011

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

-BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Số hiệu sinh viên:

Ngành: Khoá:

Giảng viên hướng dẫn:

Cán bộ phản biện:

1 Nội dung thiết kế tốt nghiệp:

2 Nhận xét của cán bộ phản biện:

Ngày tháng năm 2011

Cán bộ phản biện

( Ký, ghi rõ họ và tên)

LỜI NÓI ĐẦU

Chúng ta đang sống trong thời kỳ tiên tiến của các ngành công nghệ mới trong nhiều lĩnh vực khác nhau Trong sự phát triển của con người kéo theo sự phát triển mạnh mẽ của các nghành công nghệ đã làm thay đổi cuộc sống cuả chúng ta Dân số ngày càng tăng nhu cầu cũng tăng lên, các công nghệ của các nghành điện tử, công nghệ thông tin, các loại thông tin truyền trên sóng vô tuyến điện Viễn thông vô tuyến đã đi vào đời sống hàng ngày của chúng ta mà chúng ta có thể cảm nhận cuộc sống hiện tại của thế giới nhờ các phương tiện internet, điện thoại quốc tê, các phương tiện truyền hình… Thông tin vệ tinh là một phương tiện ngày càng phổ biến và đa dạng vì nó có thể phủ sóng cho một vùng rộng lớn , khả năng cung cấp các loại dịch vụ đa dạng, ở những vùng hải đảo xa xôi, biên giới những vùng mà các phương tiện khác khó triển khai để thông tin kết nối thì thông tin vệ tinh đáp ứng được các như cầu trên, thông tin vệ tinh đã cung cấp các đường thông tin dung lượng lớn thay thế các thông tin sóng ngắn

Được sự hướng dẫn của ThS Lê Thị Kiều Nga, em đã chọn đề tài

“Nghiên cứu hệ thống thông tin vệ tinh” để làm đồ án tốt nghiệp cho mình

Nội dung đồ án gồm bốn chương:

Chương I: Tổng quan về thông tin vệ tinh.

Chương II: Cấu trúc hệ thống thông tin vệ tinh.

Chương III: Đa truy nhập trong thông tin vệ tinh.

Chương IV: Thiết kế năng lượng đường truyền thông tin vệ tinh.

Thông tin vệ tinh là lĩnh vực mới và do thời gian tìm hiểu chưa được lâu nên đề tài chỉ nằm trong phạm vi tìm hiểu, do kiến thức còn hạn chế nên

đề tài đang còn nhiều thiếu sót rất mong được thầy cô và bạn bè đóng góp ý kiến để được hoàn thiện hơn

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Thuận

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH VẼ 8

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT 10

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN VỆ TINH 12

1.1 Lịch sử phát triển của thông tin vệ tinh 12

1.1.1.Nguyên lý thông tin vệ tinh 13

1.1.2.Các định luật kepler 15

1.2 Các đặc điển của thông tin vệ tinh 17

1.3 Các quỹ đạo vệ tinh 19

1.4 Các thuật ngữ trong thông tin vệ tinh 24

1.5 Hệ thống thông tin vệ tinh 26

1.6 Đa truy nhập trong thông tin vệ tinh 27

1.7 Phân bố tần số trong thông tin vệ tinh 29

1.8 Các loại hình dịch vụ trong thông tin vệ tinh 31

CHƯƠNG II CẤU TRÚC HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH 34

2.1 Phần không gian 34

2.1.1 Nhiệm vụ và các đặc tính của phân hệ thông tin vệ tinh 34

2.1.2 Bộ phát đáp 35

2.1.3 Anten thông tin vệ tinh 39

2.1.4 Các hệ thống bộ trở 43

2.2 Phần mặt đất 47

2.2.1 Nhiệm vụ, chức năng của trạm mặt đất 47

2.2.2 Cấu hình trạm mặt đất 48

2.2.3 Anten trạm mặt đất 48

2.2.4 Bám vệ tinh 53

2.2.5 Bộ khuếch đại công suất cao HPA 54

2.2.6 Bộ khuếch đại tạp âm thấp LNA 56

2.2.7 Bộ đổi tần 57

2.2.8 Kỹ thuật điều chế và giải điều chế tín hiệu 57

CHƯƠNG III ĐA TRUY NHẬP TRONG THÔNG TIN VỆ TINH 60

3.1 Kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA 60

3.1.1 FDM/FM/FDMA 60

3.1.2 TDM/PSK/FDMA 61

3.1.3 SCPC/FDMA 61

3.2 Kĩ thuật đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA 61

3.3 Kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo mã 62

CHƯƠNG IV THIẾT KẾ NĂNG LƯỢNG ĐƯỜNG TRUYỀN THÔNG TIN VỆ TINH 65

4.1 Các chỉ tiêu chất lượng 65

4.2 Công suất tạp âm và sóng mang 67

4.2.1 Công suất sóng mang 67

4.2.2 Công suất tạp âm .68

4.3 Tỷ số tín hiệu trên tạp âm 72

4.3.1 Tỷ số tín hiệu trên tạp âm đường lên 73

4.3.2 Tỷ số tín hiệu trên tạp âm đường xuống 76

4.3.3 Tỷ số tín hiệu trên tạp âm kết hợp đường lên và đường xuống 77

4.3.4 Tỷ số tín hiệu trên tạp âm kết hợp tạp âm điều chế giao thoa 78

4.4 Ảnh hưởng của mưa 79

4.4.1 Dự trữ pha đinh mưa đường lên 80

4.4.2 Dự trữ pha đinh mưa đường xuống 80

4.5 Dự trữ đường truyền viba số 81

4.6 Tính toán độ sẵn sàng 82

4.6.1 Các chỉ tiêu sẵn sàng 82

4.6.2 Tính toán độ sẵn sàng 82

KẾT LUẬN 86

TÀI LIỆU THAM KHẢO 87

DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Định luật kerler thứ nhất 15

Hình 1.2 Định luật kepler thứ 2 16

Hình 1.3 Các dạng quỹ đạo của vệ tinh 19

Hình 1.4 Quỹ đạo LEO và MEO 20

Hình 1.5 Quỹ đạo địa tĩnh 22

Hình 1.6 Quỹ đạo elip 23

Hình 1.7 Độ cao cận điểm,viễn điểm,góc nghiêng,đường nối các cực điểm 24

Hình 1.8 Các đạo đồng hướng và ngược hướng 25

Hình 1.9 Agumen của cận điểm và góc lên đúng của nút lên 26

Hình 1.10 Đa truy nhập phân chia theo tần số 28

Hình 1.11 Đa truy nhập theo thời gian 28

Hình 1.12 Đa truy nhập phân chia theo mã 29

Bảng 1.1 Bảng thống kê băng tần do ITU phân bổ 31

Hình 2.1 Cấu trúc hệ thống thông tin vệ tinh 34

Hình 2.2 Cấu hình bộ phát đáp 36

Hình 2.3 Sơ đồ máy thu 36

Hình 2.4 Bộ phát đáp đầu vào 38

Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của TWTA và SSPA 39

Hình 2.5 Phủ sóng bán cầu 40

Hình 2.6 Phủ sóng dấu 41

Hình 2.7 Vùng phủ sóng lưới 41

Hình 2.8 Phủ sóng vùng 41

Hình 2.9 Anten loa 42

Hình 2.10 Anten phản xạ 43

Hình 2.11 Cấu trúc của vệ tinh thông tin 46

Bảng 2.2 Chức năng và tính của các phân hệ 47

Hình 2.12 Cấu hình trạm mặt đất 48

Hình 2.13 Anten gương parabol 49

Hình 2.14 Anten Cassegrain 50

Bảng 2.3 So sánh các loại anten 50

Hình 2.15 Tính chất phân cực của sóng điện từ 52

Hình 2.16 Bộ HPA khuếch đại một hoặc nhiều sóng mang 55

Bảng 2.4 So sánh các bộ khuếch đại công suất cao 55

Bảng 3.1 So sánh các tính năng của 3 FDMA,TDMA,CDMA 63

Hình 4.1 Các mục tiêu thiết kế 65

Bảng 4.1 Các chỉ tiêu chất lượng đối với thoại 66

Hình 4.2 Phân loại nguồn tạp âm 68

Hình 4.3 Các tuyến nhiễu 71

Hình 4.4 Phân phối tạp âm 72

Hình 4.5 Thủ tục thiết kế tuyến có xét đến độ sẳn sàng do mưa 83

Hình 4.6 Lắp đặt trạm mặt đất phân tập gian theo không gian 84

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

BSS Broadcast Sattelite Services Dịch vụ vệ tinh quảng báCCIR Comite Consultatif International

DSI Digital Speech Interpolation Nội suy tiếng nói số

Eb/N0 Energy per Bit to Noise Tỷ số năng lượng của bít trên

mật độ tạp âmEIRP Equiralent Isotropic Radiated

Power

Công suất phát xạ đẳng hướng tương đương

FDM Frequency Division Multiplex Ghép kênh phân chia theo tần

sốFDMA Frequency Division Multiplex

Access

Đa truy nhập phân chia theo tần số

GaAs-FET Gali-Arsenic Field Effect

Transistor

Tranzito trường loại bán dẫn hỗn tạp Gali-Arsenic

HDTV High Definition Television Truyền hình số độ phân dải

cao

INMASAT International Maritime Sattelite Thông tin vệ tinh hàng hải

INTELSAT

International Telecommunications Sattelite Organization

Tổ chức vệ tinh viễn thông quốc tế

ISDN Intergrated Service Digital

Netword

Mạng thông tin số đa dịch vụ tích hợp

Telecommunications Union Liên đoàn viễn thông quốc tế

cộngQPSK Quadrature Phase Shift Keying Điều chế khóa chuyển pha

vuông góc

mang

SSPA Solid State Power Amplifier Bộ khuếch đại bán dẫn

thời gianTDMA Time Division Multiplex Access Đa truy nhập phân chia theo

thời gianTT&C Telemetry, Tracking and

Command

Đo lường từ xa, bám và điều khiển

U/C Up/Convertor Bộ biến đổi nâng tần

VSAT Very Small Apertude Terminal Đầu cuối có khẩu độ rất nhỏ

Conference

Hội nghị quản lý vô tuyến thế giới

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN VỆ TINH

1.1 Lịch sử phát triển của thông tin vệ tinh

Vào cuối thế kỷ 19, nhà bác học người Nga Tsiolkovsky(1857-1035) đã đưa ra các khái niệm cơ bản về tên lửa đẩy dùng nhiên liệu lỏng Ông cũng đưa ra ý tưởng về tên lửa đẩy nhiều tầng, tàu vũ trụ có người điều khiển dùng

để thăm dò vũ trụ Năm 1926, Robert Hutchinson Goddard thử nghiệm thành công tên lửa đẩy dùng nhiên liệu lỏng Tháng 5 năm 1945, Arthur Clarke nhà vật lý nổi tiếng người Anh đồng thời là tác giả của mô hình viễn tưởng thông tin toàn cầu đã đưa ra ý tưởng sử dụng một hệ thống gồm 3 vệ tinh địa tĩnh dùng để phát thanh quảng bá trên toàn thế giới vào tháng 10 năm 1957 lần đầu tiên trên thế giới Liên Xô phóng thành công vệ tinh nhân tạo SPUTNIK1 Tiếp đó năm 1958, bức điện đầu tiên được phát qua vệ tinh SCORE của Mỹ bay ở quỹ đạo thấp

Năm 1964, thành lập tổ chức Thông tin vệ tinh quốc tế INTELSAT, Năm

1965 thì ra đời hệ thống thông tin vệ tinh thương mại đầu tiên INTELSAT-1 với tên gọi Early Bird Cũng vào cuối năm 1965, Liên Xô phóng thông tin vệ tinh MOLNYA lên quỹ đạo elip

Năm 1971 thành lập tổ chức Thông tin vũ trụ quốc tế INTERSPUTNIK gồm Liên Xô và 9 nước Xã hội chủ nghĩa Năm 1972-1976, Canada, Mỹ,

Liên Xô và Indonesia sử dụng vệ tinh cho thông tin nội địa Năm 1979, thành

lập tổ chức thông tin hàng hải quốc tế qua vệ tinh INMARSAT Sau đó thì Nhật Bản đưa vào sử dụng hệ thống truyền hình trực tiếp qua vệ tinh vào năm

1984 Đến năm 1987, thử nghiệm thành công vệ tinh phục vụ cho thông tin di động qua vệ tinh

Một số mốc phát triển thông tin vệ tinh ở Việt Nam: Việt Nam tham gia

INTERPUTNIK vào năm 1979,tháng 10 Năm 1979, Việt Nam đã chinh thức phê chuẩn nghị định thư sủa đổi hiệp định thành lập INTERPUTNIK, Năm

1980, khánh thành trạm thông tin vệ tinh mặt đất Hoa sen-1 nằm trong hệ thống thông tin vệ tinh INTERPUTNIK, được đặt tại Kim Bảng – Hà Nam Trạm thông tin vệ tinh Hoa sen-1 là của nhà nước Liên Xô tặng nhân dân Việt Nam

Năm 1984, khánh thành trạm mặt đất Hoa sen-2 đặt tại Thành phố Hồ Chí Minh[3] Năm 1997 Việt Nam sử dụng 10,184% dung lượng vệ tinh của INTERPUTNIK đến nay chỉ sử dụng 0,51% dung lượng của tổ chức này.Ngày 24/09/1998, Thủ tướng chính phủ ra quyết định 868/QĐ-TTG về việc thông qua báo cáo dự án phóng vệ tinh viễn thông VINASAT lên quỹ đạo địa tĩnh do tổng Công ty Bưu chính viễn thông Việt Nam làm chủ đầu tư.Tháng 4 năm 2008, Việt Nam đã thuê Pháp phóng thành công vệ tinh VINASAT-1 (mua của Mỹ) lên quỹ đạo địa tĩnh Với sự kiện này, Việt Nam trở thành nước thứ 6 trung khu vực và nước thứ 93 trên thế giới có vệ tinh riêng Dự kiến đến năm 2012, Việt Nam sẽ có vệ tinh VINASAT-2 phóng lên quỹ đạo

1.1.1 Nguyên lý thông tin vệ tinh

Một vệ tinh, có khả năng thu, phát sóng vô tuyến điện sau khi được phóng vào vũ trụ dùng cho thông tin vệ tinh Khi đó vệ tinh sẽ khuyếch đại sóng vô tuyến điện nhận được từ các trạm mặt đất và phát lại sóng vô tuyến

điện đến các trạm mặt đất khác Loại vệ tinh nhân tạo sử dụng cho thông tin

vệ tinh như thế được gọi là vệ tinh thông tin

Do vệ tinh chuyển động khác nhau khi quan sát từ mặt đất, phụ thuộc vào quỹ đạo bay của vệ tinh, vệ tinh có thể được phân ra vệ tinh quỹ đạo thấp và vệ tinh địa tĩnh

Vệ tinh quỹ đạo thấp là vệ tinh nhìn từ mặt đất nó chuyển động liên tục, thời gian cần thiết cho vệ tinh để chuyển động xung quanh quỹ đạo của nó khác với chu kỳ quay của quả đất xung quanh trục của nó

Vệ tinh địa tĩnh là vệ tinh được phóng lên quỹ đạo tròn ở độ cao khoảng 36.000 kim so với đường xích đạo Vệ tinh này bay xung quanh quả đất một vòng hết 24 giờ Do chu kỳ bay của vệ tinh bằng chu kỳ quay của quả đất xung quanh trục của nó theo hướng đông cùng với hướng quay của quả đất, bởi vậy vệ tinh coi như đứng yên khi quan sát từ mặt đất,vì vậy nó được gọi là vệ tinh địa tĩnh Như vậy có 3 điều kiện để quỹ đạo là địa tĩnh là:

-Vệ tinh phải quay theo hướng đông với tốc độ quay bằng tốc độ quay của quả đất

-Qũy đạo là đường tròn

-Góc nghiêng của quỹ đạo bằng 0

Vì một vệ tinh địa tĩnh cố thể đảm bảo thông tin ổn định liên tục nên có nhiều ưu điểm hơn vệ tinh quỹ đạo thấp dùng làm tin vệ tinh thông tin

Nếu ba vệ tinh địa tĩnh được đặt ở các vị trí cách đều nhau bên trên xích đạo thì có thể thiết lập thông tin giữa hầu hết các vùng trên quả đất bằng cách chuyển tiếp qua một hoặc hai vệ tinh Như vậy thì có thể cho phép xây dựng một mạng thông tin trên toàn thế giới

Một hệ thống thông tin vệ tinh gồm một vệ tinh trên quỹ đạo và các trạm mặt đất, các trạm này có thể truy nhập đến vệ tinh Đường hướng từ trạm mặt đất phát đến vệ tinh được gọi là đường lên và đường hướng từ vệ tinh đến các trạm đất thu gọi là đường xuống Hầu hết, cấc tần số trong khoảng

6GHz hoặc 14GHz được dùng cho đường lên và các tần số ở khoảng 4GHz hoặc 11GHz được sử dụng cho đường xuống[2].

1.1.2 Các định luật kepler

Sự chuyển động của vệ tinh vòng quanh trái đất được tuân theo định luật Kepler, đây là định luật xác định quy luật chuyển động của hành tinh xung quanh mặt trời Như vậy, vệ tinh quỹ đạo trái đất buộc phải chuyển động theo một quỹ đạo mà mặt phẳng quỹ đạo của nó đi qua tâm trái đất

1.1.2.1 Định luật kepler thứ 1

Vệ tinh chuyển động vòng quanh trái đất theo một quỹ đạo Elip với tâm trái đất nằm ở một trong 2 tiêu điểm của Elip Điểm xa nhất của quỹ đạo so với tâm trái đất nằm ở phía của tiêu điểm thứ 2, gọi là viến điểm, còn điểm gần nhất của quỹ đạo so với tâm trái đất gọi là cận điểm

e : là độ lệch tâm xác định hình dạng elip

Hình 1.1 Định luật kerler thứ nhất

Ý nghĩa

- Vệ tinh chuyển động theo quỹ đạo tròn hoặc elip

- Tâm trái đất nằm tại 1 trong 2 tiêu điểm của quỹ đạo elip

- Nếu là quỹ đạo tròn thì tâm của quỹ đạo trùng với tâm của trái đất

Trục phụ

Tâm elip

F2 F1

Trục chính

b

a

a b

- Khi e = 0 thì quỹ đạo vệ tinh là quỹ đạo tròn.

Vệ tinh bay ở quỹ đạo tròn có bán kính R sẽ là một đại lượng không đổi, được

xác định khi thực hiện phép lấy cân bằng lực hấp dẫn và lực li tâm mMG2 mV2

R = R

, có v n t c là ậ ố V = GM R =630R (kim/s) và chu k là ỳ

M là khối lượng của trái đất M = 5.974 x 1027g

m là khối lượng của vệ tinh (g)

R là khoảng cách từ tâm trái đất đến vệ tinh (km)

1.2 Các đặc điển của thông tin vệ tinh

Thông tin vệ tinh có các ưu điểm chính so với các phương tiện thông tin dưới biển và trên mặt đất như hệ thống cáp và hệ thống chuyển tiếp viba là:

- Có khả năng đa truy nhập

- Vùng phủ sóng rộng

- Ổn định cao, chất lượng và khả năng cao về thông tin băng rộng

- Có thể ứng dụng cho thông tin di động

- Hiệu quả kinh tế cao trong thông tin cự ly lớn, đặc biệt cho thông tin xuyên lục địa

-mM.V/R.R

rE V

-mV.V/R

Sóng vô tuyến điện phát đi từ một vệ tinh ở quỹ đạo vệ tinh địa tĩnh có thể bao phủ 1/3 bề mặt quả đất Bởi vậy những trạm mặt đất trong vùng đó

có thể thông tin trực tiếp với bất kỳ một trạm mặt đất khác trong vùng qua một vệ tinh thông tin Với vệ tinh người ta có thể truyền sóng đi rất xa và dễ dàng thông tin trên toàn cầu hơn bất cứ một hệ thống thông tin nào khác Thông qua vệ tinh INTELSAT, lần đầu tiên hai trạm đối diện trên hai bờ Đại Tây Dương đã liên lạc được với nhau Do khả năng phủ sóng rộng lớn nên vệ tinh rất thích hợp cho các phương thức truyền tin đa điểm đến đa điểm, điểm đến đa điểm (cho dịch vụ quảng bá) hay đa điểm đến một điểm trung tâm HUB (cho dịch vụ thu thập số liệu).

Ngoài việc khả năng phủ sóng rộng lớn, băng tần rộng của hệ thống vệ tinh rất thích hợp với các dịch vụ quảng bá hiện tại như truyền hình số phân giải cao HDTV, phát thanh số hay dịch vụ ISDN thông qua một mạng mặt đất hoặc trực tiếp đến thuê bao DTH thông qua trạm VSAT

Bên cạnh những ưu điểm trên thông tin vệ tinh cũng có những nhược điểm

Tổng số chiều dài của đường lên và đường xuống ở thông tin vệ tinh là trên 70.000kim, bởi vậy sóng vô tuyến điện phải mất 1/4 giây để đi hết đường lên hoặc đường xuống, gây một thời gian trể đáng kể Sóng vô tuyến điện sử dụng trong thông tin vệ tinh cần phải xuyên qua tầng điện ly và khí quyển bao quanh quả đất , nhưng sóng vô tuyến điện với các tần số cao bị hấp thụ và

bị các suy hao trong khí quyển, đặc biệt trong mưa Do đó sử dụng nhiều kỹ thuật bù và chống lỗi phức tạp để đảm bảo chất lượng của tuyến Mặt khác vệ tinh luôn luôn chuyển động tương đối đối với mặt đất Nên phải có các trạm điều khiển trong hệ thống để đảm bảo vệ tinh luôn cố định

- Giá thành lắp đặt hệ thống cao vì phải dùng kim loại chịu nhiệt, áp suất,

áp lực, bức xạ tốt …nên chi phí phóng vệ tinh tốn kém mà vẫn không thể tránh rủi ro Chi phí để phóng một vệ tinh vào không gian là rất cao cho nên các vệ tinh chỉ có hạn chế, các trạm mặt đất phải có khả năng làm việc mạnh

nên các thiết bị hầu như là đắt tiền, nhất là anten lớn.

Thời gian sử dụng hạn chế, khó bảo dưỡng, sửa chữa và nâng cấp Các

vệ tinh bay trong không gian cách xa mặt đất, năng lượng chủ yếu dành cho các động cơ phản lực điều khiển là các loại nhiên liệu lỏng hoặc rắn được vệ tinh mang theo Lượng nhiên liệu dự trữ này không thể quá lớn vì khả năng của các tên lửa đẩy có hạn và nó lại làm cho kích thước vệ tinh tăng lên do phải tăng thể tích thùng chứa Nếu vệ tinh dùng hết lượng nhiên liệu này thì chúng không thể điều khiển vệ tinh được nữa tức là không còn duy trì độ ổn định của tuyến, vì thế tuổi thọ của vệ tinh thường thấp hơn so với các thiết bị

Để vệ tinh có thể hoạt động trở lại, người ta cần thu hồi vệ tinh lại để sửa chữa và tiếp thêm nhiên liệu sau đó lại phóng lên quỹ đạo Việc khôi phục, sửa chữa rất tốn kém và phức tạp nên thực tế người ta thường bỏ vệ tinh cũ và thay thế bằng một vệ tinh mới

1.3 Các quỹ đạo vệ tinh

Độ cao của trái đất so với vệ tinh mà chúng ta phân thành các dạng quỹ đạo Dưới đây là mô hình phân chia quỹ đạo trong hệ thống thông tin vệ tinh

Hình 1.3 Các dạng quỹ đạo của vệ tinh

Khoảng cách từ 200- 1200 (kim) là quỹ đạo trái đất tầm thấp LEO

Từ 1200- 35286 (kim) là quỹ đạo trái đất tầm trung MEO

Từ 36.000kim trở lên là quỹ đạo địa tĩnh GSO

Từ 36.000- 40.000 (kim ) là quỹ đạo trái đất tầm cao

Và còn có một số dạng quỹ đạo khac như: Quỹ đạo đồng bộ mặt trời, quỹ đạo cực, quỹ đạo di chuyển mặt trăng, quỹ đạo di chuyển Hohmann, quỹ đạo siêu đồng bộ, quỹ đạo dưới đồng bộ

- Quỹ đạo Trái Đất tầm thấp và tầm trung ( LEO và MEO )

Là quỹ đạo trong thoả mãn các điều kiện sau:

- Là quỹ đạo có độ cao 500km < h < 20.000km (500km < h < 10.000km

là LEO và 10.000km < h < 20.000km là MEO)

- Có vận tốc góc nhỏ lớn hơn vận tốc góc của trái đất

- Có chiều quay từ Tây sang Đông

- Để đảm bảo thông tin liên tục trong 24h và phủ sóng toàn cầu thì cần rất nhiều vệ tinh.(Để phủ sóng toàn cầu hệ thống Globalstar cần 48 vệ tinh và

8 vệ tinh dự phòng, các vệ tinh thông tin bay ở quỹ đạo tròn cách mặt đất

1410 kim,nghiêng 52 độ, các vệ tinh này bay trên 8 mặt phẳng quỹ đạo, mỗi mặt phẳng có 6 vệ tinh , chu kỳ vệ tinh 114 phut)

- Mỗi trạm phải có ít nhất 2 anten và anten phải có cơ cấu điều chỉnh chùm tia

- Điều khiển hệ thống thông tin vệ tinh rất phức tạp

- Tuổi thọ của vệ tinh không cao khi bay ở quỹ đạo LEO do thuộc vành đai ion hoá

Ứng dụng, Được sử dụng làm quỹ đạo cho vệ tinh thông tin bảo đảm

thông tin cho các trạm mặt đất di động

- Qũy đạo đồng bộ-địa tĩnh (GEO- Geostationalry Earth Orbit)

- Là quỹ đạo đồng bộ với trái đất nghĩa là chu kỳ quay bằng chu kỳ quay của trái đất xung quanh trục Bắc Nam

- Mặt phẳng quỹ đạo nằm trong mặt phẳng xích đạo của trái đất nghĩa là góc nghiêng bằng 0

- Có cùng chiều quay với chiều quay của trái đất từ Tây sang Đông

Hình 1.5 Quỹ đạo địa tĩnh

- Vùng phủ sóng của vệ tinh lớn bằng 42.2% bề mặt trái đất

- Các trạm mặt đất ở xa có thể liên lạc trực tiếp và hệ thống 3 vệ tinh có thể phủ sóng toàn cầu

Nhược điểm

- Quỹ đạo địa tĩnh là quỹ đạo duy nhất tồn tại trong vũ trụ và được coi là một tài nguyên thiên nhiên có hạn Tài nguyên này đang cạn kiệt do số lượng

vệ tinh của các nước phóng lên càng nhiều

- Không phủ sóng được những vùng có vĩ độ lớn hơn 81.30

- Chất lượng đường truyền phụ thuộc vào thời tiết

- Thời gian trễ truyền lan lớn:

trạm - vệ tinh - trạm (72000km) ~240ms

trạm - vệ tinh - trạm Hub - vệ tinh - trạm (154000km) ~ 513ms trạm - vệ tinh - vệ tinh - trạm (134000km) ~ 447ms

Quả đất

Quả đất

36000Km

Quỹ đạo địa tĩnh

62000Km

- Tính bảo mật không cao

- Suy hao công suất trong truyền sóng lớn, gần 200dB

Ứng dụng: Được sử dụng làm quỹ đạo cho vệ tinh thông tin bảo đảm thông

tin cho các vùng có vĩ độ nhỏ hơn 81.30

- Qũy đạo Ellip

Là quỹ đạo thoả mãn các điều kiện sau:

- Mặt phẳng quỹ đạo nghiêng so với mặt phẳng xích đạo 63026’

- Có viễn điểm = 40000km và cận điểm 500km

- Vệ tinh quay từ Tây sang Đông

Hình 1.6 Quỹ đạo elip

- Để đảm bảo liên lạc 24h thì phải cần nhiều vệ tinh

Ứng dụng: Được sử dụng làm quỹ đạo cho vệ tinh thông tin cho các vùng có

vĩ độ lớn hơn 81.30

- Quỹ đạo trái đất tầm cao

Là quỹ đạo ngoài cùng thỏa mãn điều kiện:

Trái đất

36.000km < h < 40.000km[3].

1.4 Các thuật ngữ trong thông tin vệ tinh

Các định luật kepler áp dụng chung cho sự chuyển động của vệ tinh xung quanh vật thể sơ cấp Đối với trường hợp vệ tinh bây quanh quả đất, một thuật ngữ được sử dụng để mô tả vị trí các vệ tinh so với quả đất

- Viễn điểm (Apogee): là điểm xa quả đất nhất Độ cao của viễn điểm được ký

hiệu là ha

Cận điểm (Perigee): là điểm gần quả đất nhất Độ cao của cận điểm được

ký hiệu là h b

Hình 1.7 Độ cao cận điểm,viễn điểm,góc nghiêng,đường nối các cực điểm

- Đường nối các điểm cực (Line of Apsides): là đường nối viễn điểm với cận

điểm qua tâm trái đất.( La.)

- Nút lên (Ascending): là điểm cắt giữa mặt phẳng quỹ đạo và xích đạo nơi

mà vệ tinh chuyển động từ Nam lên Bắc

- Nút xuống (Descending): là điểm cắt giữa mặt phẳng quỹ đạo và xích đạo

nơi mà vệ tinh chuyển động từ Bắc xuống Nam

Đường các nút (Line of nodes): là đường nối các nút lên và nút xuống qua

tâm quả đất

- Góc nghiêng (Inclination): là góc giữa mặt phẳng quỹ đạo và mặt phẳng

xích đạo Góc được đo tại điểm tăng từ xích đạo đến quỹ đạo khi vệ tinh

chuyển động từ Nam lên Bắc Ký hiệu là i.Đây là vĩ độ bắc hoặc nam lớn nhất, cho ( hình 1.7 )

Quỹ đạo đồng hướng (Prograde Orbit): là quỹ đạo mà ở đó vệ tinh chuyển động cùng với chiều quay của quả đất Quỹ đạo đồng hướng còn được gọi là quỹ đạo trực tiếp Góc nghiêng của quỹ đạo đồng hướng nằm trong dải

từ 00 đến 900 Hầu hết các vệ tinh đều được phóng vào quỹ đạo đồng hướng

vì tốc độ quay của quả đất sẽ cung cấp một phần tốc độ quỹ đạo và nhờ vậy tiết kiệm được năng lượng phóng

Hình 1.8 Các đạo đồng hướng và ngược hướng

- Quỹ đạo ngược hướng (Retrograde Orbit): là quỹ đạo mà ở đó vệ tinh

chuyển động ngược hướng với chiều quay của quả đất Góc nghiêng của quỹ đạo ngược hướng nằm trong dải từ 900 đến 1800

- Agumen cận điểm (Argument of Perigee):là góc từ nút xuống đến cận điểm

được đo trong mặt phẳng quỹ đạo tại tâm quả đất theo hướng chuyển động của vệ tinh Trên hình 1.9 góc này được ký hiệu là ω.

Hình 1.9 Agumen của cận điểm và góc lên đúng của nút lên

- Góc lên đúng của nút lên (Right Ascension of Ascending Node): để định

nghĩa đầy đủ vị trí của quỹ đạo trong không gian, vị trí của nút lên được đặc

tả Tuy nhiên do sự quay spin của quả đất, trong khi mặt phẳng quỹ đạo hầu như cố định, nên kinh độ của nút lên không cố định và vì thế không thể sử dụng nó làm nút chuẩn tuyệt đối Để xác định một quỹ đạo người ta thường

sử dụng kinh độ và thời gian vệ tinh chuyển động qua nút lên Tuy nhiên để

đo tuyệt đối ta cần có một tham chuẩn cố định trong không gian,gọi là điểm xuân phân, điểm này xẩy ra khi mặt trời cắt xích đạo từ năm qua bắc và một đường ảo được vẽ từ điểm cắt xích đạo xuyên tâm cuả mặt trời hướng đến điểm thứ nhất của chòm bạch dương (Y) Đây là điểm của cung bạch dương Góc lên đúng của nút lên này là góc được đo trong mặt phẳng xích đạo quay theo hướng đông từ đường Y sang nút lên

- Độ dị thường trung bình (Mean Anomaly): độ dị thường trung bình M cho

thấy giá trị trung bình vị trí góc của vệ tinh với tham chuẩn là cận điểm Đối với quỹ đạo tròn M cho thấy vị trí góc của vệ tinh trên quỹ đạo

- Độ dị thường thật sự (True anomaly): là góc từ cận điểm đến vệ tinh được

đo tại tâm trái đất[4]

1.5 Hệ thống thông tin vệ tinh

Một hệ thống thông tin vệ tinh gồm 2 phần phần không gian và phần mặt đất

- Phần không gian

Phần không gian gồm vệ tinh thông tin và các trạm điều khiển TT&C (Telemetry, Tracking & Command: Đo lường từ xa,bám và lệnh) ở mặt đất

Đối với vệ tinh bao gồm phân hệ thông tin (payload) và các phân hệ phụ trợ cho phân hệ thông tin.

Phân hệ thông tin bao gồm hệ thống anten thu phát và tất cả các thiết bị điện tử bổ trợ truyền dẫn các sóng mang

Các Phân hệ phụ trở gồm: Khung vệ tinh, phân hệ cung cấp năng lượng, phân hệ điều khiển nhiệt độ, phân hệ điều khiển quỹ đạo và tư thế của vệ tinh, phân hệ đẩy, thiết bị TT&C

- Phần mặt đất

Phần mặt đất bao gồm tất cả các trạm mặt đất, những trạm này thường được nối trực tiếp hoặc thông qua các mạng mặt đất để đến các thiết bị đầu cuối của người sử dụng

+ Nhiệm vụ của trạm mặt đất phát: tiếp nhận các tín hiệu từ mạng mặt đất

hoặc trực tiếp từ các thiết bị đầu cuối của người sử dụng, xử lý các tín hiệu này trong trạm mặt đất Sau đó phát tín hiệu này ở tần số và mức độ công suất thích hợp cho sự hoạt động của vệ tinh

+ Nhiệm vụ của trạm mặt đất thu: Thu các sóng mang trên đường xuống

của vệ tinh ở tần số chọn trước, xử lý tín hiệu này trong trạm để chuyển thành các tín hiệu băng gốc sau đó cung cấp cho các mạng mặt đất hoặc trực tiếp tới các thiết bị đầu cuối người sử dụng

Một trạm mặt đất có thể có khả năng thu và phát lưu động một cách đồng thời hoặc trạm chỉ phát hoặc chỉ thu

1.6 Đa truy nhập trong thông tin vệ tinh

Một bộ phát đáp có thể phục vụ cùng một lúc nhiều trạm mặt đất khác nhau Kỹ thuật đa truy nhập là kỹ thuật các trạm mặt đất truy nhập bộ phát đáp vệ tinh, sao cho sóng vô tuyến điện từ các trạm mặt đất riêng lẽ không can nhiễu lẫn nhau

- Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA)

Trong FDAM, các trạm mặt đất riêng phát đi các sóng mang với tần số khác nhau nhưng các băng tần bảo vệ thích hợp sao cho các tần số sóng mang này không chồng lẫn lên nhau, chúng cùng chung bộ phát đap.

Hình 1.10 Đa truy nhập phân chia theo tần số

- Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA)

Ở TDMA thời gian gọi là một khung TDM được xác định Một khung TDMA được chia ra theo thời gian mà mỗi trạm mặt đất phát đi một sóng mang trong một khe thời gian đã được phân trong một chu kỳ thời gian nhất đinh Tức là các trạm mặt đất sử dụng cùng một tần số sóng mang và cùng chung một bộ phát đáp nhưng phân chia theo thời gian

Hình 1.11 Đa truy nhập theo thời gian

- Đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA)

CDAM là phương pháp đa truy nhập trong đó mỗi trạm mặt đất phát đi một tần số sóng mang như nhau nhưng sóng mang này trước đó đã được điều

chế bằng một mẫu bít đặc biệt quy định cho mỗi trạm mặt đất trước khi phát tín hiệu đã điều chế

Hình 1.12 Đa truy nhập phân chia theo mã

1.7 Phân bố tần số trong thông tin vệ tinh

Phổ tần số vô tuyến điện là một tài nguyên thiên nhiên hữu hạn, vì vậy phải sử dụng nguồn tài nguyên một có có hiệu quả, kinh tế và hợp lý nhất phân bố tần số là một quá trình phức tạp đòi hỏi sự cộng tác quốc tế cũng như quy hoạch Liên đoàn viễn thông quốc tế ITU đã phân chia thế giới thành 3 khu vực

Khu vực I: Gồm Châu Âu, Châu Phi, các nước Đông Âu và Liên Xô cũKhu vực II: Gồm các nước Nam và Bắc Mỹ

Khu vực III: Gồm Châu ÚC, Châu Á Trong đó có Việt Nam

Các băng tần sử dụng trong thông tin vệ tinh nằm trong băng tần siêu cao SHF (Sper High Frequency) từ 1-52 GHz Phổ tần số sử dụng trong thông tin vệ tinh lại chia thành các băng tần nhỏ

Băng C (6/4GHz, cho đường lên gần 6GHz và đường xuống gần 4GHz) băng này chỉ suy hao ít do mưa nó được sử dụng chung cho hệ thống INTELSAT, các hệ thống vệ tinh khu vực và nhiều hệ thống vệ tinh nội địa

Băng Ku (14/11 và 14/12GHz) nó được sử dụng cho thông tin nội địa

và thông tin giữa các công ty

Băng Ka (30/20GHz) sử dụng cho thông tin thương mại

Dưới đây là bảng thống kê các băng tần do ITU phân bổ cho thông tin vệ tinh.

Bảng 1.1 Bảng thống kê băng tần do ITU phân bổ

3,7 – 4,2 (500 MHz)

Sử dụng thông tin giũa các trạm,phát thanh và truyền hình thông qua vệ tinh 5,725 – 6,275

(575 MHz)

3,4 – 3,9 (500 MHz) INTERSPUTNIK

5,850 – 7,075 (1 225 MHz)

3,4 – 4,2 4,5 – 4,8 (1 100 MHz)

Băng tần C mở rộng

6,425 – 7,075 (300 MHz)

4,5 – 4,8 (300 MHz) 8/7 GHz

(Băng X)

7,925 – 8,425 (500 MHz)

7,25 – 7,75 (500 MHz)

Dùng cho thông tin chính phủ, quân sự; ngày nay đã bắt đầu ứng dụng thương mại

13/11 GHz

(Băng Ku)

12,75 – 13,25 (500 MHz)

10,7 – 11,7 (1 000 Mhz)

12,75 – 13,25 (500 MHz)

10,7 – 10,95 11,2 – 11,45 (500 MHz)

Băng tần mở rộng Ku

14/11 GHz

(Băng Ku)

14 – 14,5 (500 MHz)

10,95 – 11,2 11,45 – 11,7 (500 Mhz)

Thông tin vệ tinh cố định, truyền hình quãng bá

14/12 GHz

(Băng Ku)

14 – 14,5

14 – 14,25 (500 MHz)

11,7 – 12,2 12,5 – 12,75 (750 Mhz)

Thông tin vệ tinh cố định, truyền hình quãng bá

18/12 GHz

(Băng K)

17,3 – 18,1 (800 Mhz)

Thông tin giũa các vệ tinh cố đinh, truyền hình quảng bá,liên lạc giũa các

vệ tinh 30/20 GHz

(Băng Ka)

27,5 – 31 (3 500 MHz)

17,7 – 21,2 (3 500 MHz)

ít sử dụng, sử dụng ở một số nước như Nhật bản

1.8 Các loại hình dịch vụ trong thông tin vệ tinh

Thông tin vệ tinh có rất nhiều dịch vụ ta xét một số dịch dụ sau

Dịch vụ đào tạo từ xa: Cung cấp các dịch vụ đào tạo từ xa cho trung tâm đào tạo

Dịch vụ Internet qua vệ tinh: Cung cấp đường truyền tốc độ cao từ nhà cung cấp đến các thuê bao dịch vụ Truyền hình trực tiếp: Cung cấp các kênh truyền hình mà người xem có thể thu trực tiếp từ vệ thông qua anten

Chuyển tiếp chương trình truyền hình và phát thanh: Cung cấp đường truyền giũa các trạm HUB của trung tâm truyền hình đến các trạm phát chuyển tiếp

Dịch vụ băng tần theo yêu cầu: Cung cấp các dịch vụ truyền số liệu tốc

độ cao có giao tiếp hoặc không giao tiếp

Mạng dùng riêng: Cung cấp cáp dịch vụ viễn thông như thoại,fax truyền số liệu…

Dịch vụ chuẩn đoán y tế từ xa: Cung cấp dịch vụ tư vấn y tế,và giữa các trung tâm y tế ở xa

Dịch vụ viễn thông nông thôn: Cung cấp các dịch vụ viễn thông cho các vùng nông thôn xa xôi hẻo lánh, các hải đảo những nới mà mạng mặt đất chưa tới

Dịch vụ điện thoại đường dài và dịch vụ lưu động

Nhận xét

Chương này xét các vấn đề chính giới thiệu lịch sử phát triển của thông tin vệ tinh từ những khái niệm về tên lửa đẩy dùng nhiên liệu lỏng đến những ý tưởng về tên lửa đẩy nhiều tầng, những cột mốc về sự phát triển của thông tin vệ tinhowr các nước tiên tiến như Mỹ, Nga,Nhật Bản quá trình Việt Nam tham gia vào tổ chức liên đoàn viễn thông quốc tế Nguyên lý, các vấn

đề liên quan đến quỹ đạo vệ tinh, ba định luật kepler liên quan đến sự chuyển động của hành tinh được áp dụng để mô tả quỹ đạo của vệ tinh bay quanh trái đất, định luật thứ nhất cho thấy tổng quát vệ tinh là một hình elip, trường hợp

đặc biệt nó là đường tròn Chương này cũng đề cập đến các vấn đề phân bổ tần số, các tần số đường lên và đường xuống của hệ thống thông tin vệ tinh là không giống nhau Hơn nữa còn đè cập đến phần không gian và phần mặt đất rồi các kỹ thuật đa truy nhập trong hệ thống thông tin vệ tinh và cuối cùng là các loại hình dịch vụ như dịch vụ đào tạo từ xa, dịch vụ internet qua vệ tinh, truyền hình trực tiếp

CHƯƠNG II CẤU TRÚC HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH

Hệ thống thông tin vệ tinh cơ bao gồm 2 phần Phần không gian và phần mặt đất dưới đây là hình mô tả cấu trúc của hệ thống thông tin vệ tinh

Hình 2.1 Cấu trúc hệ thống thông tin vệ tinh

2.1 Phần không gian

Trong hệ thống thông tin vệ tinh, vệ tinh đóng vai trò là một trạm chuyển tiếp, làm chức năng của một trạm lặp Thu tín hiệu từ các trạm mặt đất, khuếch đại, biến đổi sang một tần số khác sau đó khuếch đại lên một công suất yêu cầu rồi phát trở lại mặt đất

2.1.1 Nhiệm vụ và các đặc tính của phân hệ thông tin vệ tinh

2.1.1.1 Nhiệm vụ

Phân hệ thông tin đóng vai trò như một trạm chuyển tiếp giữa các trạm mặt đất với nhau Với hầu hết các vệ tinh thông tin thương mại thì phân hệ gồm hai phần là lặp và phân hệ anten vệ tinh

Phần mặt đất

Trạm mặt đât 2

Trạm mặt đât 1

Trạm điều khiển TT&C

Phần không gian

Đường

lên

Đường xuống Quỹ đạo

2.1.1.2 Chức năng

Thu các sóng mang được phát từ các trạm mặt đất trong mạng với băng tần và phân cực xác định, hạn chế tối đa nhiễu có hại từ các hệ thống vô tuyến khác, khuếch đại các sóng mang thu được trong khi hạn chế tối đa tạp âm và méo, biến đổi các sóng mang nhận được trên đường lên sang toàn bộ sóng mang trên đường xuống, bức xạ sóng mang trong băng tần và phân cực xác định tới các vùng được xác định trên bề mặt trái đất, cung cấp công suất đủ lớn trong băng tần xác định tại đầu vào anten phát vệ tinh

Với vệ tinh tái tạo thì trạm lặp còn có chức năng điều chế, giải điều chế

và khôi phục xung Băng tần phân bố cho trạm lặp của vệ tinh có thể từ vài trăm MHz đến vài GHz Băng tần này thường được chia thành các băng tần con với các dãy khuếch đại riêng biệt cho từng băng con để thuận tiện cho việc khuếch đại

2.1.1.3 Thông số kỹ thuật của phân hệ thông tin

Được đặc trưng bởi các thông số kỹ thuật như: Băng tần công tác, số lượng bộ phát đáp Độ rộng băng thông của một bộ phát đáp Phân cực tín hiệu đường lên, đường xuống Công suất phát xạ tương đương đẳng hướng EIRP hoặc là mật độ thông lượng công suất tạo ra tại biên của vùng dịch vụ, mật độ thông lượng công suất bảo hòa tại anten thu của vệ tinh FSD Hệ số phẩm chất G/T của vệ tinh tại biên của vùng dịch vụ hoặc giá trị cực đại, vùng phủ sóng, công suất đầu ra của bộ khuyếch đại công suất Cấu hình dự phòng của máy thu và bộ khuếch đại công suất cao

Hình 2.3 Sơ đồ máy thu

Có chức năng khuếch đại tín hiệu vô tuyến điện nhận được từ các trạm mặt đất phát sau khi tín hiệu này bị suy hao trong không gian tự do Bộ thu

là máy thu băng rộng có độ rộng băng thông là 500MHz (băng C) đến 1GHz (băng Ku) tùy thuộc vào băng tần sử dụng và loại LNA Bộ thu bao

Khuếch đại kênh

Khuếch đại kênh

Khuếch đại kênh

Phân kênh đầu vào

Ghép kênh đầu ra

Bộ lọc dài Khuếch đại

Trộn

Biến đổi xuống

gồm bộ khuyếch đại tạp âm thấp LNA tại tần số lên bộ đổi tần xuống và bộ khuyếch đại

+ Bộ khuếch đại tạp âm thấp LNA (Low Noise Amplifier)

Nó quyết định chủ yếu hệ số phẩm chất G/T của bộ phát đáp Bộ này phải có hệ số tạp âm thấp đồng thời phải có hệ số khuếch đại cao để hạn chế tạp âm phân bố của các tầng sauđó Các thông số đặc trưng cho bộ LNA làBăng tần hoạt động: Băng C(6 GHz), X(8 GHz), Ku(14 GHz), Ka(30 GHz)

+ Khuếch đại trong máy thu

Khuếch đại tín hiệu sau khi đã đổi tần nhằm cung cấp công suất tín hiệu

đủ lớn cho các tầng sau Bộ khuếch đại này được thiết kế sao cho hệ số khuếch đại có thể điều khiển được từ xa Do hoạt động trên băng tần rộng và khuếch đại một cách đồng thời nhiều sóng mang nên đặc tính truyền đạt của

bộ khuếch đại này yêu cầu rất cao và công suất của hài bậc ba phải nhỏ hơn công suất của sóng mang ít nhất là 40dB đầu ra bộ khuếch đại.

- Bộ phân kênh đầu vào (IMUX)

Máy thu là thiết bị băng rộng, trong khi đó để khuếch đại tín hiệu tới công suất đủ lớn cho đường xuống phải sử dụng các bộ khuếch đại công suất cao Vì vậy, Để giảm hài xuyên điều chế băng thông của bộ phát đáp phải chia bằng tần thành các băng con như (36, 54 hoặc 72MHz )

Yêu cầu : Tại tần số trung tâm đặc tuyến cộng hưởng của bộ lọc không được thay đổi trong suốt quá trình vệ tinh hoạt động Do vậy các hốc cộng hưởng phải làm bằng vật liệu chịu nhiệt, có hệ số dãn nở nhỏ, độ dẫn tốt.

Cấu hình : Bao gồm các bộ xoay vòng và các bộ lọc băng dải, các bộ băng dải này quy định băng thông của bộ phát đáp, các kênh được tổ chức thành 2 nhóm chẳn và lẽ sử dụng một bộ lai ghép (Hybrid) để chia thành 2 phần dùng chung công suất đầu ra máy thu Suy hao phụ thuộc vào số lần tín hiệu đi qua

bộ xoay vòng và số lần phản xạ tại bộ lọc thông dải Do vậy suy hao tín hiệu đối với các kênh khác nhau là khác nhau và đạt giá trị cực đại tại kênh xa đầu vào của bộ IMUX nhất Để giảm chênh lệch suy hao giữa các kênh người ta chia bộ IMUX thành nhiều phần, mỗi phần hỗ trợ một số kênh

Hình 2.4 Bộ phát đáp đầu vào

- Bộ ghép kênh đầu ra (OMUX)

Bao gồm các bộ khuếch đại công suất cao (HPA) Nó cung cấp công suất theo yêu cầu cho đường xuống, do đó xác định được công suất phát xạ đẳng hướng tương đương (EIRP) của mỗi kênh Với Yêu cầu khuếch đại phải bảo đảm tính chất tuyến tính để hạn chế tạp âm xuyên điều chế phân bố tại đầu vào các trạm mặt đất Ngoài ra cần có cấu hình dự phòng vì nó dễ bị hỏng Do vậy người ta có các giải pháp như: Sử dụng bộ tiềm khuếch đại trước bộ HPA, mắc các bộ suy hao nối tiếp với bộ khuếch đại với hệ số suy hao được điều chỉnh từ( 0-2 dB) và sử dụng các bộ cân bằng để bù đặc tuyến biên độ tần số và pha tần số của bộ HPA

Người ta thường dùng 2 loại bộ khuếch đại công suất cao cho thông tin

vệ tinh là bộ khuếch đại bán dẫn (SSPA) và bộ khuêch đại đèn sóng chạy (TWTA)

Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của TWTA và SSPA

2.1.3 Anten thông tin vệ tinh

- Các chức năng chính của anten trên vệ tinh

- Lựa chọn sóng vô tuyến được phát đi trong băng tần với phân cực đã cho từ các trạm mặt đất nằm trong vùng phủ sóng của vệ tinh

- Phát sóng vô tuyến ở băng tần và phân cực đã cho lên khu vực đã quy định trên mặt đất

- Thu can nhiễu càng nhỏ càng tốt

- Phát công suất nhỏ nhất ra ngoài vùng quy định

- Nhờ anten mà công suất bức xạ đẳng hướng (ETRP: Equivalent

Isotropic Radiated Power) và hệ số phẩm chất R

vụ mà vùng phủ sóng có hình dạng, khu vực phủ sóng và anten có cấu tạo khác nhau Có bốn loại vùng phủ sóng cơ bản

+ Phủ sóng toàn cầu: Là vùng phủ sóng rộng lớn nhất của một vệ tinh

lên mặt đất Với vệ tinh địa tĩnh có độ cao bay 35.786km, vùng phủ sóng có được lớn nhất bằng 42% bề mặt quả đất, với góc nhìn từ vệ tinh là 17.40

+ Phủ sóng bán cầu: Là vùng phủ sóng cho một nửa bán cầu phía đông

và một nửa bán cầu phía tây, nếu quan sát từ vệ tinh, hai khu vực phủ sóng này cách ly nhau.Như chỉ ra trên hình 2.6

Hình 2.5 Phủ sóng bán cầu