hệ thống điều chế và truyền dẫn trong thông tin vệ tinh

Sau khi đợcphóng vào vũ trụ dùng cho thông tin vệ tinh, vệ tinh sẽ khuếch đại sóng vôtuyến điện nhận đợc từ các trạm mặt đất và phát lại sóng vô tuyến điện đếncác trạm mặt đất khác vệ ti

Phần I: thông tin vệ tinhChơng 1: hệ thống thông tin vệ tinh 1.1 Tổng quan.

1.1.1 Lịch sử phát triển của thông tin vệ tinh.

Năm 1945, ARTHUR C CLARKE là ngời đầu tiên đề nghị làm các vệ tinhcho mục đích thông tin Ông cho rằng nếu đặt vệ tinh trên một quỹ đạo nhất địnhquay quanh trái đất sẽ luôn nhìn thấy vệ tinh với khoảng cách 35786 km

Vệ tinh đợc đặt ngoài khí quyển mặt đất và sử dụng để chuyển tiếpthông tin cho các trạm mặt đất Trạm vệ tinh là một trạm chuyển tiếp thông tincho các trạm mặt đất bởi các thiết bị thông tin nh : Các bộ phát đáp(transponder) và anten

Đờng truyền thông tin vệ tinh đợc chia thành ba phần:

+ Đờng lên (từ trạm phát tới vệ tinh)

+ Đờng xuống (từ vệ tinh đến trạm thu mặt đất)

+ Đờng chuyển tiếp giữa các vệ tinh với nhau (intersatellite)

Năm 1957, Liên Xô phóng vệ tinh Sputnik, mở đầu cho cuộc chạy đuagiữa Mỹ và Liên Xô Ngày 18/1/1958, Mỹ phóng vệ tinh Score, Score bay lênquỹ đạo elip Vệ tinh này do lực lợng không quân Mỹ thực hiện

Sau đó hàng loạt vệ tinh đợc phóng lên quỹ đạo nh : vệ tinh phản xạEcho Đó là Echo I vào 12/8/1960 và Echo II vào 25/1/1964 đợc phóng vàoquỹ đạo của trái đất với chu kỳ 118 phút của Echo I và 108 phút của Echo II.Tiếp đó là vệ tinh phát và lu trữ CORIER năm 1960, các vệ tinh băng rộng,TELSAT và RELAY năm 1962, vệ tinh địa tĩnh đầu tiên SYNCOM năm1963

Hệ thống BELL cũng triển khai phóng vệ tinh và thu đợc những thànhcông với transponder dải rộng Ngày 10/7/1962 và 7/5/1963 TELSAT với quỹ đạothấp với chu kỳ 158 phút và 225 phút TELSAT có độ rộng băng tần là 50MHzbằng tín hiệu analog điều tần Tần số phát lên 6389,58 MHz, và tần số phát xuống4169,72 MHz đã chọn tần số ở băng C với tỷ số 4/6

Năm 1963 SYNCOM đã khởi đầu thành công thông tin vệ tinh đồng bộ vàsau 20 năm ý tởng của A.C.CLARKE đã đợc thực hiện Vệ tinh SYNCOM I, II đ-

ợc phóng thành công vào 26/7/1963 và 19/7/1964 và SYNCOM III dùng tần sốphát lên là 7,36 GHz và tần số phát xuống 4,815 GHz

Năm 1965, vệ tinh địa tĩnh dành cho thơng mại INTELSAT mở đầu chohàng loạt vệ tinh khác của hãng này sau đó ra đời.

Năm 1966 Liên Xô (cũ) là nớc đầu tiên tổ chức hệ thống thông tin vệtinh nội địa bằng việc phóng vệ tinh MOLNIYA cho phép phát các chơngtrình phát thanh, truyền hình tới các vùng xa xôi trên đất nớc Vào những năm

70, Mỹ và Canada đã có chơng trình tổ chức thông tin vệ tinh nội địa, đến năm

1975 đã phóng vệ tinh riêng phục vụ cho mục đích này Châu Âu năm 1974 và

1975 Pháp, Đức đã phóng vệ tinh Symphonic I, II dùng cho thông tin nội địa.Trên thế giới ngày nay tồn tại nhiều hệ thống thông tin vệ tinh: Intelsat,Inmarsat, Interputnik

1.1.2 Nguyên lý thông tin vệ tinh.

Một vệ tinh có khả năng thu phát sóng vô tuyến điện Sau khi đợcphóng vào vũ trụ dùng cho thông tin vệ tinh, vệ tinh sẽ khuếch đại sóng vôtuyến điện nhận đợc từ các trạm mặt đất và phát lại sóng vô tuyến điện đếncác trạm mặt đất khác( vệ tinh thông tin)

Khi quan sát từ mặt đất sự di chuyển của vệ tinh theo quỹ đạo bay ngời

ta thờng phân vệ tinh thành hai loại

+ Vệ tinh quỹ đạo thấp: là vệ tinh chuyển động liên tục so với mặt đất,thời gian cần thiết cho vệ tinh chuyển động quanh quỹ đạo của nó khác vớichu kỳ quay của trái đất Loại này dùng vào việc nghiên cứu khoa học

+ Vệ tinh địa tĩnh: là vệ tinh đợc phóng lên quỹ đạo tròn ở độ cao khoảng36.000 km so với bệ mặt trái đất.Vệ tinh này bay xung quanh trái đất một vòngmất 24 giờ Do thời gian bay của vệ tinh bằng với thời gian quay của trái đất vàcùng hớng (hớng Đông), nên khi ta quan sát từ mặt đất thì thấy vệ tinh đứng yên,

do đó gọi là vệ tinh địa tĩnh

Hình 1.1 Vệ tinh quỹ đạo địa tĩnh.

Nếu dùng ba vệ tinh địa tĩnh đợc đặt cách đều nhau trên xích đạo thì cóthể thiết lập đợc thông tin tại hầu hết các vùng trên trái đất, bằng cách chuyểntiếp qua một hoặc hai vệ tinh Ta có sơ đồ khối một hệ thống thông tin vệ tinh

nh sau:

Hình 1.2 Sơ đồ cấu trúc một hệ thống vệ tinh

1.1.3 Các đặc điểm của thông tin vệ tinh.

Các hình thức thông tin có thể đợc phân ra các loại nh:

+ Thông tin hữu tuyến điện nh: cáp đồng trục, cáp quang…

+ Thông tin vô tuyến điện sử dụng sóng vô tuyến điện nối liền nhiềunơi trên thế giới vợt qua “thời gian” và “không gian”, thông tin sóng ngắn,viba, vệ tinh…

Thông tin vệ tinh có các u điểm sau:

+ Có khả năng đa truy nhập.

+ Vùng phủ sóng rộng

+ ổn định cao, chất lợng và khả năng về thông tin băng rộng

+ Có thể ứng dụng tốt cho thông tin di động

+ Hiệu quả kinh tế cao cho thông tin đờng dài, xuyên lục địa

Sóng vô tuyến điện phát đi từ một vệ tinh trên quỹ đạo địa tĩnh có thểbao phủ 1/3 bề mặt quả đất Bởi vậy các trạm mặt đất có thể liên lạc với bất

kỳ một trạm mặt đất nào thuộc vùng phủ sóng thông qua vệ tinh thông tin

Kỹ thuật sử dụng vệ tinh cho nhiều trạm mặt đất và việc tăng hiệu quả

sử dụng của nó tới cực đại gọi là đa truy nhập Đa truy nhập là phơng phápdùng một bộ phát đáp trên vệ tinh chung cho nhiều trạm mặt đất

Yêu cầu đối với đa truy nhập không để nhiễu giữa các trạm mặt đất Vì vậyphải phân chia tần số, thời gian (hoặc không gian) của sóng vô tuyến điện đểtruyền tin tức Phải phân chia tần số, các khe thời gian một cách thích hợp chotừng trạm mặt đất

Đa truy nhập có thể phân ra ba dạng nh sau (theo quan điểm ghép sóngmang):

+ FDMA: Frequecny Division Mutiple Access

+ TDMA: Time Division Multiple Access

+ CDMA: Code Division Mutliple Access

FDMA: Là loại đa truy nhập đợc dùng phổ biến nhất trong thông tin vệtinh Các trạm mặt đất phát đi các sóng mang với các tần số khác với các băngtần bảo vệ thích hợp sao cho các băng tần không chồng lẫn lên nhau

Hình 1.3 FDMA

TDMA: Một khung TDMA đợc chia ra theo thời gian, sao cho mỗi trạmmặt đất phát đi tần số sóng mang nh nhau trong một khe thời gian đã phântrong một chu kỳ thời gian nhất định.

Yêu cầu ở TDMA sóng mang phát đi từ mỗi trạm mặt đất cần phải đợc

điều khiển chính xác sao cho sóng mang của chúng nằm trong khoảng thờigian đợc phân phối bằng cách:

+ Truyền tín hiệu một cách đơn giản

+ Dự phòng một khoảng thời gian bảo vệ giữa các đài phát gián đoạnsao cho chúng không bị chồng lẫn lên nhau Vì vậy, phải có một trạm chuẩn

+ Đa truy nhập phân phối theo nhu cầu: là phơng pháp truy nhập trong

đó có các kênh vệ tinh đợc sắp xếp lại mỗi khi có yêu cầu thiết lập kênh đợc

đa ra các trạm mặt đất có liên quan

Nhợc điểm của thông tin vệ tinh

+ Với tổng chiều dài ở đờng lên và đờng xuống là trên 70.000 km thìthời gian truyền trễ là đáng kể xấp xỉ 1/4 giây mặc dù tốc độ truyền sóng rấtcao 300.000km/s

+ Sóng vô tuyến điện bị suy hao và hấp thụ ở tầng điện ly và khí quyển

đặc biệt trong ma Để khắc phục những nhợc điểm trên ngời ta thờng chọnkhoảng tần số bị suy hao nhỏ nhất (1  10MHz) gọi là khoảng “Cửa sổ tầnsố” Băng C

1.1.4 Cấu hình của vệ tinh thông tin.

Vệ tinh thông tin bao gồm:

- Tải nhiệm vụ (Payload): Thực hiện nhiệm vụ của vệ tinh

Tải nhiệm vụ bao gồm: - Anten thu – phát

+ Phân hệ điều khiển từ xa, bám và lệnh (TTC)

+ Phân hệ điều khiển nhiệt và cấu trúc con tàu vũ trụ

1.1.5 Quỹ đạo của vệ tinh địa tĩnh:

Quỹ đạo của vệ tinh địa tĩnh là một đờng tròn 3600 duy nhất xungquanh quả đất và có độ cao khoảng 36.000km, nó là một nguồn tài nguyên cóhạn Với đà phát triển của thông tin vệ tinh hiện nay, nó không chỉ giới hạnbởi các vệ tinh thông tin quốc tế, mà nó còn bao gồm một số vệ tinh nội địa vàkhu vực Cho nên vấn đề ùn tắc trên quỹ đạo địa tĩnh là một vấn đề lớn

Vì vậy ngời ta thực hiện các biện pháp sau:

+ Giới hạn một số vệ tinh phóng

+ Sử dụng lại tần số bằng cách dùng phân cực vuông góc

+ Sử dụng điều chế số nhiều mức, nhiều pha để tăng số bít truyền

1.1.6 Quá trình phóng vệ tinh.

Mỗi vệ tinh đợc đa lên quỹ đạo theo một trong hai cách sau:

- Dùng tên lửa đẩy thông thờng

- Dùng phơng tiện phóng sử dụng nhiều lần: Tàu con thoi

1.1.7 Các hệ thống thông tin.

a) Các hệ thống thông tin quốc tế

INTELSAT (International Telecommunications Satellite Organization):

+ Là một tổ chức quốc tế (tổ chức vệ tinh thông tin quốc tế) cung cấpcác dịch vụ thông tin vệ tinh trên toàn cầu, dựa trên cơ sở thơng mại Là một

hệ thống toàn cầu mở cửa cho mọi quốc gia, không phân biệt hệ thống chínhtrị và trình độ phát triển kinh tế

+ Intelsat chia toàn bộ thế giới thành ba vùng (khu vực) và phủ sóng tớitất cả các vùng này để cung cấp tất cả các dịch vụ đến mọi nơi trên trái đất Bavùng đó là Đại Tây Dơng, Thái Bình Dơng và ấn Độ Dơng

- T cách hội viên của mỗi nớc gồm có: Chính phủ và tổ chức khai thácthông tin.

Tổ chức đa ra quyết định cao nhất gồm có: Hội nghị các nớc ký hiệp

-ớc các hội nghị toàn thể của các bên tham gia

- Bằng cách quản lý đó Intelsat cung cấp không chỉ các dịch vụ côngcộng đến các trạm mặt đất tiêu chuẩn, mà còn cung cấp các mạch điện bảo vệmềm dẻo, linh hoạt đáp ứng các đòi hỏi riêng biệt của ngời sử dụng

INMARSAT (International Marine Satellite Organization):

+ Là một tổ chức thông tin vệ tinh quốc tế mới đợc thành lập năm 1979

để khai thác quản lí tốt các dịch vụ thông tin hàng hải trên thế giới

INTERSPUTNIK

Năm 1971, các nớc XHCN thoả thuận chơng trình nghiên cứu vũ trụ và tổchức chơng trình này có tên là Intersputnik Tổ chức này sử dụng các loại vệ tinhnh: Molniya, Raduga, Horyzont Hệ thống Intersputnik bao gồm 17 nớc thànhviên

b) Các hệ thống vệ tinh khu vực:

Do nhu cầu của các nớc và khu vực về thông tin ngày càng tăng Vì vậy

ở châu á cũng nh các nớc xung quanh Việt Nam có các vệ tinh thông tin địatĩnh nh sau (ngoài các vệ tinh quốc tế nh: Intelsat I, V-F7, VA, VI)

+ Chinasat 1,2 của Trung Quốc

+ Asiasat 1 của tổ chức vệ tinh châu á

+ Statstrosat 6, 13, 14 của Nga

+ Thaicom 1 của Thái Lan

1.2 Đặc tính tần số trong thông tin vệ tinh.

1.2.1 Sóng vô tuyến điện và tần số.

Sóng vô tuyến điện là một bộ phận của sóng điện từ, nó giống nh sóng

ánh sáng, tia hồng ngoại, tia X… sự khác nhau chỉ là tần số

1.2.2 Phân định tần số.

Việc phân định tần số đợc thực hiện theo điều lệ vô tuyến ở mỗi khuvực của ITU(Interational Telecommunication Union) ITU chia làm ba khuvực:

+ Khu vực 1 gồm: Châu Âu, Châu Phi, Liên bang Xô Viết cũ và các nớc

Đông Âu

+ Khu vực 2 gồm các nớc Nam và Bắc Mỹ

+ Khu vực 3 gồm Châu á và Châu Đại Dơng.

4 30  300KHz LF: Tần số thấp Sóng Km Vô tuyến hàng hải,

di động hàng không

5 300  3000KHz MF: Tần số trung bình Sóng Hectomet

(trăm m)

Thông tin hàng hải, phát thanh, thông tin quốc tế

9 3  30GHz SHF: Tần số siêu cao Sóng cm Thông tin vệ tinh, ra đa thông tin

viễn thông, vô tuyến thiên văn

10 30  300Gz EHF: Tần số vô cùng cao Sóng mm Ra đa sóng mm,

vô tuyến thiên văn

1.2.3 Các tần số sử dụng cho thông tin cố định.

Việc phân định tần số cho các dịch vụ thông tin cố định, nghĩa là thôngtin vệ tinh giữa các điểm đợc trình bày nh (bảng 1.2.):

*Ghi chú:

+ R1, R2, R3 tơng ứng với ba khu vực do ITU phân định

+ Băng C (6/4 GHz, cho đờng lên  6GHz, đờng xuống  4 GHz)

Nằm ở khoảng giữa của sổ tần số, băng tần này ít bị suy hao do ma,băng này trùng với hệ thống viba dới mặt đất Nó đợc sử dụng ở các hệ thốngIntelsat, thông tin khu vực và nội địa

Vì tần số cao băng tần này cho phép sử dụng các trạm mặt đất nhỏ, đợc

sử dụng trong thông tin nội địa Nhng suy hao lớn do ma nên giá thành thiết bịtơng đối cao, nhng nó ít gây nhiễu cho hệ thống viba số

Bảng 1.2 Phân định tần số cho thông tin vệ tinh giữa các điểm cố định

1.2.4 Phân cực sóng trong thông tin vệ tinh.

a) Khái niệm: Trờng điện từ của sóng vô tuyến điện đi trong truyềnsóng sẽ dao động theo một hớng nhất định Phân cực sóng chính là hớng dao

động của điện trờng

Có hai loại sóng phân cực đợc sử dụng trong thông tin vệ tinh là sóngphân cực thẳng và phân cực tròn

b) Sóng phân cực thẳng

+ Sóng phân cực tròn là phân cực phải hay trái phụ thuộc vào sự khácpha giữa các sóng phân cực thẳng là sớm pha hay chậm pha.

+ Phân cực quay theo chiều kim đồng hồ hay ngợc kim đồng hồ với tần

b) Tiêu hao trong không gian tự do

+ Trong thông tin vệ tinh, sóng vô tuyến điện đi qua khoảng không vũtrụ gần nh chân không Trong một môi trờng nh vậy có rất ít chất có thể làm

suy hao sóng hoặc làm lệch hớng lan truyền của sóng Sự suy hao sóng gây rachỉ do sự khuếch tán tự nhiên của nó Môi trờng nh vậy gọi là không gian tựdo.

+ Khi sóng vô tuyến điện truyền trong không gian tự do thì tỷ số côngsuất phát trên công suất thu tại điểm cách nơi phát một khoảng R(m) sẽ là:

 = (4 R/)2

Với  là bớc sóng vô tuyến điện

+ Tỷ số này gọi là tiêu hao trong không gian tự do Tỷ số này chỉ đúngkhi anten thu và phát là vô hớng (có hệ số tăng ích là 0dB)

Nói chung trên đờng truyền thì cả anten phát và anten thu đều có một

hệ số tăng kích khác 0 nên tỷ số thực của công suất phát trên công suất thunhỏ hơn tiêu hao trong không gian tự do () một lợng bằng hệ số tăng ích Khi

đó  = R2

+ Trong thông tin vệ tinh thì hầu hết sự truyền sóng đi trong không gian

là chân không nên sự suy hao đờng truyền có thể coi nh bằng () Tuy vậy Rlớn (36.000km) nên suy hao lớn Do vậy cần sử dụng các máy phát công suấtlớn và máy thu độ nhạy cao, cũng nh anten thu, phát phải có hệ số tăng tíchcao

c) Cửa sổ vô tuyến

+ Sóng vô tuyến điện trong thông tin vệ tinh ngoài suy hao đờng truyền

do cự ly xa còn chịu ảnh hởng của tầng điện ly và khí quyển

+ Ta biết rằng tầng điện ly cách mặt đất 50  400 km là một lớp khôngkhí loãng bị ôxy hoá bởi các tia vũ trụ và nó có tính chất hấp thụ và phản xạsóng Tuy nhiên nó chỉ ảnh hởng nhiều với băng sóng ngắn, tần số càng caothì càng ít bị ảnh hởng Các tần số ở sóng vi ba không bị ảnh hởng bởi tầng

điện ly nên chúng đợc sử dụng cho thông tin vệ tinh

+ Trong khí quyển cần phải tính đến ảnh hởng của không khí, hơi nớc

và ma, nhng với tần số  30GHz có thể bỏ qua, vì thế chúng ta cần tận dụngtriệt để trong thông tin vệ tinh

do đó cho phép thiết lập các đờng thông tin vệ tinh ổn định.

+ Tuy nhiên dải tần này lại đợc sử dụng cả cho các đờng thông tin vibatrên mặt đất Muốn các trạm mặt đất không can nhiễu với các trạm viba taphải xác định vị trí cũng nh tần số hoạt động một cách khoa học

d) Tạp âm trong truyền sóng vô tuyến điện

+ Các chất khí (của khí quyển) và ma không chỉ hấp thu sóng vô tuyến

điện mà còn là các nguồn bức xạ tạp âm nhiệt Tạp âm do chất khí trong khíquyển ảnh hởng không nhiều đến sự lan truyền sóng vô tuyến ở thông tin vệtinh so với suy hao của sóng Ngoài ra còn phải tính thêm tạp âm do ma

+ Cũng có tạp âm mặt đất phát sinh trong khi truyền sóng Đây là tạp

âm nhiệt gây ra bởi quả đất, gần nh nhiệt bề mặt của mặt đất ở phía trạm mặt

đất, bức xạ anten hớng lên bầu trời Do đó tạp âm từ mặt đất sẽ không ảnh ởng nhiều đến trạm Tuy nhiên ở phía vệ tinh, bức xạ hớng tới mặt đất nên có

h-ảnh hởng nhiệt tạp âm của mặt đất với vệ tinh là 2500K  3000K

H×nh1.6 Sù t¨ng t¹p ©m do ma

Chơng 2: hệ thống điều chế và truyền dẫn trong

thông tin vệ tinh 2.1 Điều chế.

Điều chế là chuyển tín hiệu gốc thành tín hiệu khác phù hợp với môi ờng và phơng thức truyền tin sao cho nội dung tin tức không thay đổi

tr-* Mục đích của điều chế:

+ Điều chế tín hiệu phù hợp với môi trờng thông tin để tăng khả năngchống nhiễu và giảm suy hao trên đờng truyền

+ Để tăng khả năng ghép đợc nhiều kênh thông tin trên một môi trờngtruyền (tăng hiệu suất kênh truyền)

+ Giải điều chế là quá trình ngợc với quá trình điều chế tín hiệu

Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống thu phát vệ tinh

(Sóng mang tơng tự nền số)

- ASK, OOK, FSK, PSK

*Giải thích:

FM: Frequency Modulation Điều chế tần số

PM: Phase Modulation Điều chế pha

AM: Amplitude Modulation

DSB: Double side Band

SSB: Single side Modulation

Điều chế biên độ

Điều chế song biên

Điều chế đơn biên

PAM: Pulse Amplitude Modulation

PFM: Pulse Frequency Modulation

PPM: Pulse phase Modulation

PWM: Pulse width Modulation

ASK: Amplication Shift Key

FSK: Frequency Shift Key

PSK: Phase Shift Key

PCM: Pulse Code Modulation

DPCM: Differential PCM

DM: Delta Modulation

Điều chế biên độ của xung

Điều chế tần số của xung

Điều chế pha của xung

Điều chế độ rộng của xungKhoá dịch chuyển về biên độKhoá dịch chuyển về về tần sồKhoá dịch chuyển về pha

Điều chế xung mã đợc sử dụng thông dụng trong điều chế và ghép kênh

Điều chế xung mã vi saiDùng nhiều trong truyền số liệu

* Đặc điểm:

+ Các loại điều chế PAM, PFM, PWM chỉ dùng trong các thiết bịchuyên dùng, ngày nay ít dùng ta không đề cập trong đồ án này

+ Các tín hiệu điều chế số không đợc sử dụng trực tiếp để phát đi mà nó

đợc điều chế tiếp ở dạng: ASK, SSK hoặc PSK rồi mới phát đi

a) Điều chế biên độ (AM)

Điều chế là phơng pháp làm biên độ sóng mang thay đổi theo tín hiệuthông tin cần truyền Dạng sóng nh sau:

Điều chế góc còn đợc gọi là điều chế hàm số mũ không tuyến tính vàsóng điều chế trở thành dạng hàm số mũ khi sóng đợc điều chế trở thành kiểu

định pha Có hai kiểu điều chế đợc áp dụng trong điều chế hàm số mũ là: Điềuchế tần số (FM) và điều chế pha (PM).

Hai loại này có đặc tính chống tạp âm tốt hơn AM và FM giảm tạp âmtốt hơn PM Nếu góc c(t) là góc pha của tín hiệu điều chế góc S(t) có dạngtổng quát nh sau:

S(t) = Accosct + (t) = Acosc (t) (2.2)

PM có nghĩa là pha tơng đối (t) tỷ lệ với tín hiệu bản tin v(t), nếu hằng

số đi pha là kp thì sóng S(t) của PM là

+ Trong truyền dẫn tín hiệu số dịch chuyển biên độ là thay đổi biên độcủa sóng mang theo dãy tín hiệu đợc mã hoá (nhị phân) cần truyền đi.

+ Nếu biên độ A1, A2 đợc thay đổi bằng A0, A1 tơng ứng với bít 0 và bit

1 Khi A0 = 0 thì hệ thống đợc gọi là dịch chuyển đóng ngắt (OOK)

+ Là thay đổi tần số của sóng mang theo dãy bit đợc mã hoá nhị phâncủa tín hiệu cần truyền

c) Dịch chuyển pha(PSK)

Ta có sơ đồ khối nh sau:

Hình 2.9 Sơ đồ khối điều chế PSK

Nguyên lý: Tín hiệu số làm thay đổi góc pha ban đầu (i) của sóng mang

Điều chế PSK hơn hẳn các loại điều chế số khác Vì tín hiệu số chỉ điềuchế về pha của sóng mang, so với FSK thì dải tần của nó hẹp, tiết kiệm đợc sốkênh truyền Hay nói cách khác là nó có thể ghép đợc nhiều kênh trên cùngmột đờng truyền so với FSK

Nh

ợc điểm: Điều chế PSK mạch điều và giải điều chế phức tạp hơnnhiều so với FSK Xác suất giải điều chế bị sai nhiều hơn so với FSK Đợc sửdụng trong các thiết bị chuyên dụng

Tín hiệu đã điều chế (PSK)Dữ liệu (PCM)

Sóng mang

(Ac.cos Wct)

Hình 2.12 Sơ đồ khối của bộ mã hoá và giải mã nguồn trong một hệ thống PCM

Tín hiệu tơng tự liên tục theo thời gian có phổ âm tần đợc đa qua hệthống lấy mẫu để tạo thành chuỗi tín hiệu rời rạc PAM nhng vì quy luật biến

đổi của tin tức thoại có tính chất ngẫu nhiên nên giá trị các xung PAM là mộtcon số vô cùng lớn, để đơn giản và gần đúng thì các xung PAM đợc đa quamột bộ nén hạn biên gọi là bộ lợng tử hoá (quantizen) ý nghĩa quan trọng của

bộ lợng tử hoá là gần đúng hoá các xung PAM có biên độ xuất hiện xungquanh mức chuẩn PAM0, vậy PAM0 = PAM  x Trong đó x là một đại lợngsai số lợng tử, sau đó tín hiệu đợc đa vào bộ mã hoá (encoder) để chuyển độlớn biên độ các xung sang dạng số đo nhị phân gồm hai bit biểu diễn là 0 và 1,quá trình trên đợc gọi là chuyển đổi A/D(Analog-Digital Cnverter) Nh vậy tínhiệu truyền qua kênh truyền là tín hiệu số đợc truyền lần lợt từng cụm bit B1 

Bn, mã số mỗi cụm bit từ B1  Bn sẽ biểu diễn cho một số đo xung PAM Trên

đờng truyền, các từ mã sẽ bị nhiễu xen vào và khi đến đầu thu tín hiệu sẽ bịméo dạng xung, do đó trớc khi giải mã ta phải có mạch phục hồi và sửa lạidạng xung để đồng bộ lại dạng xung và phục hồi lại chuỗi xung nhịp đồng hồ.Sau đó tín hiệu đợc đa vào mạch giải mã để phục hồi lại tín hiệu, cứ từng cụmbít B1  Bn nối tiếp sẽ đợc chuyển thành song song vào bộ giải mã để phục hồilại dạng xung PAM sau đó qua bộ lọc ta thu đợc tín hiệu ban đầu

+ Lấy mẫu: quá trình lấy mẫu là quá trình rời rạc hoá biên độ của tínhiệu nguồn (analog) theo thời gian Trong trờng hợp lý tởng, độ rộng của xunglấy mẫu có thể vô cùng nhỏ nhng thực tế độ rộng có giới hạn và thờng nhỏhơn nhiều chu kỳ của tín hiệu đợc lấy mẫu Để đảm bảo độ trung thực của tínhiệu thì tần số lấy mẫu phải tuân theo định lý lấy mẫu

- Định lý lấy mẫu: Nếu tín hiệu Xa(t) có mẫu max là (fa) thì sau khi tínhiệu đợc rời rạc hoá, nó có thể khôi phục hoàn toàn nếu tần số lấy mẫu Fs thoảmãn công thức:

Xung điều biêntơng tự PAM

Fs  2fa (2.9)Hay Ts (max)  1/2 Ta

- Ts (max): đợc gọi là khoảng Nyquist và là khoảng thời gian dài nhất

đợc dùng để lấy mẫu tín hiệu

+ Lợng tử hoá: là quá trình xấp xỉ biên độ của tín hiệu đã đợc lấy mẫutheo các mức định sẵn của bộ lợng tử hoá

Gọi:

- N: là số bớc của bộ lợng tử hoá thì sẽ có (N + 1) giá trị thêm xác định

- Y1… Yn là tín hiệu xuất tơng ứng với N mức

Với lợng tử hoá tuyến tính các bớc lợng tử hoá bằng nhau và có cùngkích thớc

1

2 1 2

(Với N = 2n)

Trong đó: (n) là chiều dài từ mã của một đơn vị thông tin

V là biên độ cực đại (n càng tăng thì sai số lợng tử hoá càng giảm)

Hình 2.13 Quá trình lợng tử hoá

+ Sai số lợng tử hoá: Xảy ra khi lợng tử hoá tồn tại một số hữu hạn mức

để xấp xỉ các biên độ rời rạc của tín hiệu

- Sai số tuyệt đối khi lợng tử hoá

eq =  Va - Vq  1/2 Step (2.11)

Va: là biên độ mẫu của tín hiệu rời rạc đang xét:

- Sai số tơng đối cực đại khi lợng tử hoá (Q)

Va q

Vm

(2.13)+ Mã hoá: là mã hoá mỗi mức lợng tử hoá cố định bằng một dãy nhịphân gọi là từ mã

Ta biết số lợng mức lợng tử hoá: N = 2n Tức 1 từ mã có 2n bít

Ví dụ: nếu có 16 mức lơng tử thì n = 4 gồm các từ mã:

000 biểu diễn mức điện áp 0v

0001 biểu diễn mức điện áp 1v

1111 biểu diễn mức điện áp 12v

BW  (2.14)Trong đó: br tốc độ truyền tín hiệu PCM và br = n.fs

n là số bít truyền

fs là tần số lấy mẫu (KHz)

b) Điều chế xung mã vi sai (DPCM)

Một phơng pháp làm giảm độ rộng băng tần BW xuống còn một nửalàm giảm số bít (n) của từ mã đi một nửa Ngời ta đa ra phơng pháp DPCM,trong đó chỉ truyền đi độ chênh lệch giữa các mẫu cạnh nhau thờng nhỏ hơntrị số biên độ của xung lấy mẫu nên đặc trng cho độ chênh lệch này cần ít sốbít hơn

Đặc biệt điều này xảy ra trong các tín hiệu video, trong đó âm nền hoặccác trị số âm thay đổi không rõ rệt giữa các thời điểm lấy mẫu Ví dụ: tín hiệu

truyền hình đen trắng sử dụng PCM có 256 mức và từ mã 8 bít Khi sử dụngDPCM có cùng chất lợng nh PCM sử dụng 8 mức lợng tử và từ mã là 3 bít.

Nh vậy :BW (DPCM) = 3/8 BW (PCM)

Tuy nhiên phơng pháp này sai số lợng tử lớn do tín hiệu analog có sựthay đổi rất nhanh từ mức này sang mức khác Mặt khác máy thu giải mã độchênh lệch của tín hiệu đã gửi đi, tích phân lại và cộng nó với tín hiệu đã khôiphục trớc đó Vì thế chỉ cần một lỗi là có thể cộng vào suốt trong quá trìnhphục hồi cấu trúc

c) Điều chế DELTA

Trong kỹ thuật PCM cho phép các bộ A/D tạo ra 8 bít song song đểbiểu diễn một mức PCM, nh vậy tốc độ mã hoá chậm Để nâng cao khả năngA/D ngời ta dùng phơng pháp điều chế DELTA Điều chế DELTA là loại điềuxung mã vi sai một bit để biểu diễn giá trị tơng đối của mức biên độ xungPAM bằng cách lấy mức biên độ thứ Mi hồi tiếp so sánh với mức Mi + 1, nếukết quả Mi + 1 > Mi thì e (t) = 1 ngợc lại thì e (t) = 0 Nh vậy, ở đầu thu nếu e(t) = 1 thì tạo ra một mức mới có biên độ lớn hơn mức cũ

+ Nhiễu lợng tử: do tín hiệu vi lợng 1(t) tăng hay giảm từ đó sinh ra tínhiệu S(t) dao động kè xung quanh tín hiệu analog (không thể tách ra đợc), để khắcphục ta tăng fs (Ts giảm) thì Step giảm Tuy nhiên BW tăng và phức tạp khi thiếtkế

f in

2

2.6 Hệ thống kênh truyền của vệ tinh.

a Đa truy nhập của vệ tinh

Đa truy nhập là một phơng pháp để cho nhiều trạm mặt đất sử dụngcùng một bộ pháp đáp Đa truy nhập bao gồm các loại sau:

+ Đa truy nhập nhân chia theo tần số (Frequency Division MultipleAccess FDMA)

+ Đa truy nhập phân chia theo thời gian (Time Division Multilple AcessTDMA)

+ Đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA, SSMA)

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

Đây là phơng pháp đợc sử dụng rộng rãi nhất Trong hệ thống này mỗitrạm mặt đất có dùng riêng một tần số phát không trùng với các trạm khác saocho khoảng cách tần số giữa các trạm không bị chồng lấn lên nhau FDMA cóthể sử dụng cho tất cả các hệ thống điều chế (điều chế số cũng nh tơng tự)

Các trạm thu mặt đất muốn thu đợc tin tức phải dùng các bộ lọc dải

t-ơng ứng với tần số cần thu Pht-ơng pháp này cho phép các trạm truyền dẫn liêntục mà không cần điều khiển định thời đồng bộ, thiết bị sử dụng khá đơn giản.Hiệu quả công suất của vệ tinh không quá tồi

Nhận xét:

Phơng pháp này thiếu linh hoạt trong việc thay đổi cách phân phối kênh

do các kênh truyền dẫn đợc phân chia theo tần số quy định, khi muốn tăng sốkênh bắt buộc phải giảm nhỏ băng thông nghĩa là thay đổi các bộ lọc dải đối vớicác trạm thu Đồng thời phơng pháp này tốn kém kênh truyền

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

Là một hệ thống các trạm thu mặt đất dùng chung một bộ phát đáptrên cơ sở phân chia thời gian Trớc hết phải sử dụng một sóng mang điềuchế số Hệ thống này thờng định ra một khoảng thời gian gọi là khungTDMA Khung thời gian này sẽ chia ra làm nhiều khoảng tơng ứng với mỗitrạm mặt đất

Mỗi trạm sẽ phát sóng theo khe thời gian của khung quy định Đồngthời giữa các khe cần một khoảng thời gian trống để tín hiệu các trạm khôngchồng nhau về thời gian tại trạm phát đáp.Tơng tự tại các trạm thu mặt đất, đểlấy đợc tín hiệu cần đợc xác định đúng khe thời gian để lấy sóng mang củachính nó

Đây là phơng pháp có thể sử dụng tốt nhất công suất của vệ tinh Nócũng có thể thay đổi số khe cũng nh độ rộng của khe thời gian trong khung vàkhông ảnh hởng gì tới các thiết bị phần cứng

Hình 2.14 Hình ảnh một khung TDMA

d Đa truy nhập phân chia theo mã

Khi cần dữ liệu dạng nhị phân, để thực hiện điều chế PSK cho tín hiệunày trớc hết ngời ta mã hoá các bít 0,1 thành mã tốc độ cao hơn, sau đó đa vào

điều chế PSK

Các tín hiệu từ tất cả các trạm đều có cùng một vị trí trong bộ pháp đápcả về thời gian và tần số Phía thu thực hiện quá trình ngợc lại, sử dụng mãgiống nh đã dùng ở phía phát để thu lại tín hiệu ban đầu Điều này cho phépchỉ thu các tín hiệu mong muốn, ngay cả khi các sóng mang với các mã khác

đến cùng thời gian

Nhận xét:

+ Hệ thống này có hiệu quả chống lại can nhiễu từ các hệ thốngkhác, nó cũng tạo ra ít nhiễu tới các hệ thống khác Tuy nhiên hệ thốngnày cần độ rộng băng tần lớn và gây ra tạp âm nhiễu lẫn nhau khi nhiềutrạm dùng chung một bộ phát đáp, vì thế dẫn tới dung lợng truyền dẫn trên

bộ phát đáp rất nhỏ

Bảng 2.3 Bảng tính năng của các hệ thống đa truy nhập

đổi thiết lập tuyến

- Hiệu quả thấp khi số kênh tăng

- Dễ ứng dụng trong phân phối theo yêu cầu và kích hoạt bằng tiếng nói trong SCPC dung lợng nhỏ.

TDMA - Hiệu quả sử dụng

tuyến cao

- Linh hoạt trong

việc thay đổi thiết lập

tuyến

- Yêu cầu đồng

bộ cụm.

- Công suất trạm phát mặt

- Độ rộng băng tần truyền dẫn yêu cầu lớn

- Phù hợp với các hệ thống

có trạm thu dung lợng nhỏ.

2.7 Kỹ thuật đồng bộ trong truyền dẫn thông tin vệ tinh

Đồng bộ có nghĩa là tạo tần số đồng hồ để xác định vị trí bắt đầu và kếtthúc của tin tức Ta có các loại đồng bộ sau:

đồng thời chỉ rõ điểm đóng mở các cổng phân kênh

+Đồng bộ mạng

2.8 Kỹ thuật đồng bộ TDMA

Hình 2.15 Kỹ thuật đồng bộ TDMA

Với hệ thống TDMA, tất cả các trạm mặt đất sử dụng cùng tần số sóngmang có dạng ngắt quãng theo thời gian đợc phân chia sao cho tín hiệu giữacác trạm phát không bị trùng nhau tại mọi thời điểm

- Mỗi một trạm mặt đất phát đợc phân phối một mẫu khác Mỗi trạmthu nhận đợc các UW từ trạm chuẩn tại các khoảng thời gian cách đều nhau,thì các định thời chuẩn trong các khung đợc thiết lập và ta có thể thu đợc cáctín hiệu cần thiết (đồng bộ thu)

- Khi đồng bộ thu đã đợc thiết lập thì cần phải xác định thời điểm phát

Do khoảng cách từ các trạm phát tới vệ tinh khác nhau, thời gian truyền dẫntín hiệu khác nên cần xác định thời điểm phát ngay sau khi thiết lập đồng bộthu gọi là sự thu nhận Sự thu nhận đợc chia thành: thu nhận vòng hở và vòngkhép kín

* Thu nhận vòng hở: định thời phát cụm đợc xác định gần đúng thôngqua tính toán dựa trên cơ sở đo lờng hoặc đánh giá vị trí vệ tinh Một cụm ngắnchỉ chứa phần mào đầu đợc phát lại gần giữa khe thời gian đợc phân phối Ta sẽ

có đồng bộ vòng khép kín khi cụm phát này đợc phát vòng trở lại từ vệ tinh vàthu đợc

* Thu nhận vòng kín: Một tín hiệu đặc biệt khi PN (tạp âm giả) đợc

chồng lẫn vào các cụm khác Thời điểm phát đợc xác định bằng việc so sánhtín hiệu thu phát trở lại từ vệ tinh tới vị trí cụm chuẩn

Mỗi trạm mặt đất chuyển tới trạng thái thông tin bình thờng sau khi thunhận Tuy nhiên phải điều khiển liên tục để các cụm không chồng lên nhau

Sự điều khiển này đợc gọi là “đồng bộ phát” để phân biệt với sự thu nhận (đôikhi không phân biệt đợc rõ ràng) Đồng bộ phát cũng đợc chia làm hai loại:

* Đồng bộ vòng hở: Đây là một phơng thức để xác định thời điểm phátcụm, bằng cách tính toán khoảng cách từ vệ tinh xuống mỗi trạm mặt đất dựatrên cơ sở đo lờng hoặc đánh giá vị trí vệ tinh Phơng pháp này yêu cầu thờigian bảo vệ dài vì thiếu khả năng để đạt đợc đồng bộ chính xác cao nên hiệuquả sử dụng khung thấp

* Đồng bộ vòng khép kín: ở mỗi trạm thu mà chính nó phát ra cụm này

đã phát đợc trở lại từ vệ tinh Nó đối chiếu phát cụm bằng cách so sánh cụm

đã vòng trở lại với cụm chuẩn, vì thế sẽ xác định khe thời gian của nó chínhxác Có hai trờng hợp đo lỗi định thời gian của cụm vòng trở lại

Trờng hợp 1: Trạm đo cụm mà nó đã phát

Trờng hợp 2: Trạm chuẩn đo cụm đó và thông báo kết quả thông qua vệtinh với trạm đã phát cụm

Hình 2.16 Cấu trúc khung TDMA

Chơng 3 Trạm mặt đất 3.1 Tổ chức trạm

Tổ chức chung của 1 trạm mặt đất đợc trình bày nh trong hình (3.1) Hệthống chủ yếu gồm 1 hệ thống anten 1 hệ thống bám, 1 phần phát và 1 phầnthu

Khuyếch đại công suất

Thiết bị cao tần

Khuyếch đại tạp âm thấp

Thiết bị giao diện mặt đất

Tần số sóng vô tuyến Tần số

trung gian Băng tần gốc

phiđơ Bộ ghép tín hiệu

Hình 3.1 Kiến trúc của trạm mặt đất

3.2 Công nghệ quan trọng đối với trạm mặt đất

Ta biết khoảng cách từ mặt đất lên tới vệ tinh là 36.000km xa hơnkhoảng 700 lần khoảng cách giữa các trạm chuyển tiếp trong hệ thống vibatrên mặt đất Do đó cần có các công nghệ thu đợc các tín hiệu từ vệ tinh, phátcác tín hiệu công suất cao đến vệ tinh và đối phó với thời gian trễ gây ra do cự

Giám sát tiếng dội

Hiệu quả truyền dẫn

Điều khiển lỗi

3.3 Công nghệ máy phát

3.3.1 Máy phát công suất cao.

Để bù vào suy hao truyền lớn trong thông tin vệ tinh, đầu ra máy phátcần có công suất càng lớn càng tốt, do vậy trạm mặt đất phải sử dụng bộkhuếch đại công suất cao HPA (High Power Amplifier)

Trong các hệ thống vô tuyến mặt đất khoảng cách giữa các trạm chuyểntiếp chỉ khoảng vài chục km nên công suất ra của máy phát khoảng 10W là

đủ So với hệ thống thông tin vệ tinh có khoảng cách lớn (36.000km) nên mộttrạm mặt đất phải phát với công suất cao khoảng vài chục đến vài trăm KW

3.3.3 Phân loại các bộ khuếch đại công suất cao.

Các loại đèn sóng chạy (TWT), Klystron (KLY) hay transistor hiệu ứngtrờng đều có thể dùng trong bộ khuếch đại công suất cao tuỳ theo yêu cầucông suất ra của máy phát và băng tần

Bảng 3.1 Sự khác biệt giữa các bộ khuếch đại công suất cao

Làm lạnh bằngkhông khí, khi côngsuất tới vài KW

bằng khôngkhí tự nhiên

Làm lạnh bằng nớckhi công suất rakhoảng 10KW

Làm lạnh bằng nớckhi công suất rakhoảng 10KW

định cho truyền dẫn, thờng có thể chọn 5 đến 10 kênh cho một bộ điều hởng

Loại FET đợc sử dụng ở trạm dung lợng thấp, khi công suất ra nhỏ Cònmuốn có công suất ra lớn thì ta có thể song song các FET lại với nhau

3.3.3 Cấu hình của một máy phát.

Hình 3.2 Sơ đồ khối máy phát

Máy phát công suất cao gồm có một bộ khuếch đại công suất cao HPA,

bộ biến đổi tần lên, bộ khuếch đại trung tần IF, bộ dao động

Bộ khuếch đại trung tần khuếch đại tín hiệu từ bộ điều chế đa tới, tần sốsóng sau đó đợc biến đổi thành tần số sóng cực ngắn nhờ bộ đổi tần Sau đótín hiệu đợc bộ khuếch đại công suất cao khuếch đại lên đến mức yêu cầu đểphát đến vệ tinh

* Máy phát khuếch đại đồng thời nhiều sóng mang

Máy phát khuếch đại đồng thời nhiếu sóng mang có hình nh sau:

Hình 3.3 Cấu hình của máy phát khuếch đại đồng thời nhiều sóng mang sử dụng một HPA

Trong đó: HPA Bộ khuếch đại công suất cao

U/C Bộ đổi tần lênMOD Bộ điều chếTrờng hợp này cần thoả mãn các yêu cầu sau: Độ rộng băng thông đủ

để khuếch đại một sóng mang với bất kỳ tần số nào và công suất ra có độ dựtrữ đủ sao cho mức méo điều chế phát sinh từ sự khuếch đại đồng thời nhiềutín hiệu ở dới mức quy định Cấu hình này thờng mắc lỗi khi tần số sóng mangnhỏ, nhng thờng thuận lợi cho khai thác

* Máy phát mỗi sóng mang đợc khuếch đại riêng bằng một bộ khuếch đại công suất cao HPA – High Power Amplifier

Máy phát này có cấu hình nh sau:

Hình 3.4 Máy phát sử dụng nhiều bộ HPA

Trong đó: HPA :Bộ khuếch đại công suất cao

U/C :Bộ đổi tần lên

MOD :Bộ điều chế

Trong trờng hợp này mỗi bộ khuếch đại không yêu cầu phải có băng tầnrộng, chỉ cần đủ rộng để khuếch đại đối với mỗi sóng mang cho trớc Cấu hìnhnày chỉ thích hợp khi số sóng mang ít

* Đặc trng khả năng phát EIRP (Equivalent Isodiated Radited Power –Công suất phát xạ vô hớng tơng đơng)

Tích số giữa hệ số tăng ích của anten và công suất máy phát cung cấp choanten gọi là EIRP Đây là một thông số cơ bản biểu thị khả năng của một trạm phát

Ví dụ: Với anten có đờng kính gơng phản xạ 30m, làm việc ở tần số6GHz, có hệ số tăng ích 63dB (2 triệu lần so với anten vô hớng), nếu côngsuất máy phát là 100W thì EIRP phía trớc là 20MW Nói cách khác bằng côngsuất của một anten vô hớng với một máy phát có công suất bằng 200 MW bứcxạ về phía trớc

3.4.2 Khuếch đại tạp âm thấp.

Sóng bức xạ từ vệ tinh bị hấp thụ rất lớn cho tới khi chúng tới đợc mặt đất

Ví dụ các sóng trong băng Ku bị yếu đi khoảng 1/1021 so với tín hiệu ban đầu nếuthu bằng một anten có đờng kính 3.3m thì ở băng Ku mắc thu tăng lên khoảng

106 lần Tuy nhiên điều đó cha đủ lớn Do đó cần phải khuếch đại chúng lên mộtmức giải điều chế đợc Trong kỹ thuật, sử dụng bộ khuếch đại tạp âm thấp đóngvai trò rất quan trọng trong việc bảo đảm chất lợng tín hiệu

3.4.3 Các loại khuếch đại tạp âm.

a) khuếch đại thông số

Hình 3.6 Sơ đồ khối của bộ khuếch đại thông số

Khuếch đại thông số hoạt động nh sau: khi một tín hiệu kích thích đặtlên một diode biến dung thì các thông số mạch điện của nó thay đổi và tạo ra

điện trở âm, do đó khuếch đại tín hiệu ngõ vào Vì vậy từ một sự biến đổi điệndung của diode biến dung do tín hiệu kích thích đợc dùng cho khuếch đại việcgiảm nội trở của diode biến dung, mắc nối tiếp với điện dung sẽ tạo ra đặc tínhtạp âm thấp Máy khuếch đại thông số so với máy khuếch đại GaAs – FET

+ Bất lợi về độ tin cậy và bảo dỡng

Do đó loại này ngày ngay ít đợc sử dụng

b) Khuếch đại GaAs – FET (Transitor hiệu ứng trờng dùng loại bánbán dẫn hỗn hợp giữa Gali và Arseni).

Khuếch đại GaAs – FET đợc sử dụng rộng rãi ở vùng tần số cao với

đặc tính băng tần rộng, hệ số khuếch đại cao và độ tin cậy cao Chúng đợc sửdụng rộng rãi cho các bộ khuếch đại tạp âm thấp trong thông tin vệ tinh vì đặctính tạp âm thấp đã đợc cải tiến

Hình 3.7 Sự cải tiến GaAs – FET

3.4.4 Nhiệt tạp âm.

Tạp âm sinh ra trong một máy thu thờng đợc biểu thị bằng hệ số nhiệttạp âm, đợc định nghĩa nh sau:

Hình 3.8 Tạp âm máy thu

Tuy nhiên khi làm việc với các tín hiệu yếu nh trong trờng hợp thông tin

vệ tinh, thì nhiệt tạp âm đợc sử dụng thay thế cho hệ số tạp âm F

Nhiệt tạp âm là nhiệt của một điện trở gây ra tạp âm tơng đơng, sinh ra

do bộ khuếch đại Nói cách khác công suất tạp âm (Pn) sinh ra do một điện trở

T B

T T G GS

B kT S

c k

Bảng 3.1 Quan hệ giữa hệ số tạp âm F và nhiệt tạp âm Te

Hệ số tạp âmF(dB)

Nhiệt tạp âm

Te(0K)0,1

0,20,30,40,50,60,81,02,03,04,05,06,07,08,09,010,0

6,814,821,028,035,844,259,275,9175,82934426338791,1721,5532.0302.673

3.4.5 Đặc trng khả năng thu.

a) Nhiệt tạp âm của máy thu

+ Ta biết tạp âm trong thông tin vệ tinh do nhiều nguồn sinh ra, nhngcông suất của nó vô cùng nhỏ Nhiệt tạp âm đợc dùng làm đơn vị để hiển thịcho công suất nhỏ nh thế

+ Nếu dùng nhiệt tạp âm (T) thì công suất tạp âm (P) là:

Với: K là hằng số Bolzman, k = 1,38.10-23 [J/K]

B là độ rộng băng thông [Hz]

T nhiệt tuyệt đối [0K]

+ Các nguồn tạp âm của hệ thống thu trong thông tin vệ tinh:

♦ Tạp âm thu đợc từ anten

- Tạp âm từ vũ trụ

- Tạp âm do một búp phụ

- Tạp âm do ma

♦ Tạp âm do tiêu hao từ hệ thống phiđơ

- Nhiệt tạp âm tăng xấp xỉ 70K/0,1 dB tiêu hao

♦ Tạp âm máy thu

- Tạp âm từ vũ trụ hầu nh không đáng kể (vài 0K)

- Tạp âm từ khí quyển là nguyên nhân chủ yếu sinh ra tạp âm vũ trụtrong thời tiết tốt

- Tạp âm do ma phụ thuộc vào cờng độ ma

- Tạp âm từ búp phụ anten phụ thuộc vào góc ngẩng và tần số

- Tạp âm từ phiđơ vừa làm suy giảm tần số tín hiệu vừa sinh ra tạp âm

3.5 Công nghệ anten trạm mặt đất.

3.5.1 Yêu cầu đối với anten trạm mặt đất.

Anten trạm mặt đất cần có các đặc tính sau:

- Tính hớng cao dọc theo trục anten

- Hiệu suất anten và hệ số tăng tích cao

ợc làm suy yếu nếu biên độ của bức xạ tiếp sóng sơ cấp giảm bớt từ tâm ravòng ngoài