ĐỒ ÁN TÌM HIỂU VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ QUA VỆ TINH

- Hiệu suất sử dụng băng tần trên vệ tinh cao nhờ áp dụng kỹ thuật truyềnnhiều kênh trên một sóng mang MCPC- Nâng cao chất lượng đường truyền - Tăng số lượng dịch vụ - Giảm giá thành thu

mục lục

Trang

2.2.1/ Tỉ số công suất sóng mang trên công suất nhiễu 212.2.2/ Suy hao đường truyền trong không gian tự do 212.2.3/ ảnh hưởng của mưa đối với tuyến truyền 22

2.1/ Quá trình số hoá đối với tín hiệu video tổng hợp 352.2/Quá trình số hoá đối với tín hiệu video thành phần 35

3.1.4/ Nén theo thời gian 41

IV/ Ghép kênh video, audio số theo chuẩn MPEG - 2 50

4.3/ Ưu điểm của dòng truyền tải và ứng dụng 59

II/ Ghép kênh chương trình VTV1, 2, 3, 4 trên máy phát

2.1.1/ Ghép kênh phân chia theo tần số 78 2.1.2/ Ghép kênh sử dụng dòng truyền tải MPEG -2 802.2/ Mô hình ghép kênh các chương trình VTV1, 2, 3, 4 trên máy

lời nói đầu

Truyền hình hiện nay đã trở thành nhu cầu không thể thiếu được trong đờisống xã hội Truyền hình mang lại cho con người những nhu cầu cập nhật tin tức,nhu cầu giải trí

Nhu cầu ngày càng tăng đòi hỏi công nghệ truyền hình phải ngày càng đổimới trong tất cả các khâu sản xuất chương trình và truyền dẫn phát sóng Và côngnghệ truyền hình số ra đời đã từng bước thay thế truyền hình tương tự đem lại chotruyền hình nhiều dịch vụ mới

So với hệ thống truyền hình tương tự, truyền hình số có những ưu điểm như:

- Tín hiệu số ít nhậy cảm với các dạng méo xẩy ra trên đường truyền

- Có khả năng tái tạo, không suy hao chất lượng khi truyền dẫn cũng như khilưu trữ tín hiệu

- Tính linh hoạt đa dạng trong quá trình xử lý tín hiệu

- Hiệu quả sử dụng băng tần cao khi truyền dẫn tín hiệu truyền hình có nén

- Có khả năng truyền dẫn tín hiệu truyền hình có độ phân giải cao trên 1 kênhtruyền hình tương tự

- Có khả năng kết hợp với nhiều dịch vụ thông tin khác nhau

- Khoá mã đơn giản

- Công nghệ truyên hình số có những khả năng không thể thực hiện đượctrong truyền hình tương tự

Truyền hình số có các phương thức truyền dẫn như: truyền hình số qua cáp,

vệ tinh, mặt đất Trong đó, phưong thức truyền dẫn qua vệ tinh là rất quan trọngnhằm quảng bá các chương trình truyền hình đưa truyền hình đến mọi nhà, mọi nơitrên thế giới Truyền hình số qua vệ tinh mang lại một số ưu điểm hơn so vớitruyền hình tương tự qua vệ tinh như:

- Hiệu suất sử dụng băng tần trên vệ tinh cao nhờ áp dụng kỹ thuật truyềnnhiều kênh trên một sóng mang MCPC

- Nâng cao chất lượng đường truyền

- Tăng số lượng dịch vụ

- Giảm giá thành thuê vệ tinh

CHÍNH VÌ VẬY, VIỆC TIẾN HÀNH TÌM HIỂU VỀ TRUYỀN HÌNH SỐQUA VỆ TINH LÀ MỘT VẤN ĐỀ QUAN TRỌNG TRONG CÁC PHƯƠNGTHỨC TRUYỀN DẪN SỐ

NỘI DUNG BẢN ĐỒ ÁN ĐỀ CẬP ĐẾN CÁC VẤN ĐỀ:

- Tổng quan về truyền hình vệ tinh

- Số hoá tín hiệu truyền hình

- Truyền hình số qua vệ tinh

Truyền hình số qua vệ tinh là một vấn đề mới và phức tạp nên bản đồ án nàykhông tránh khỏi những thiếu sót nên em mong nhận được những ý kiến đóng gópcủa thầy cô và các bạn Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo thái vinhhiển đã tận tình giúp đỡ chỉ bảo em hoàn thành bản đồ án này

Chương I -Tổng quan về truyền hình vệ tinh

I/ khái niệm thông tin vệ tinh

Thông tin vệ tinh là thông tin giữa các trạm mặt đất với nhau được chuyểntiếp bằng vệ tinh

Vệ tinh được đặt ngoài phần chính của khí quyển mặt đất và được sử dụng

để chuyển tiếp thông tin cho các trạm mặt đất Các trạm mặt đất được đặt trên mặtđất hoặc trong phần chính của khí quyển (máy bay) và sử dụng để phát các loạithông tin đến vệ tinh, thu tín hiệu phát từ trạm vệ tinh về

Trạm vệ tinh thực chất là một trạm chuyển tiếp thông tin cho các trạm mặt đấtbởi các thiết bị thông tin được đặt trong khoang của vệ tinh Thành phần chủ yếucủa nó gồm các bộ phát đáp (Transponder) và anten Đường truyền thông tin chialàm 3 phần: tuyến lên từ trạm phát tới vệ tinh, tuyến xuống từ trạm vệ tinh tới trạmmặt đất và đường liên kết giữa các trạm vệ tinh với nhau (Intersatellite)

Trong hệ thống thông tin vệ tinh, tùy thuộc vào loại vệ tinh sử dụng mà có têngọi khác nhau Nếu sử dụng vệ tinh địa tĩnh thì gọi là thông tin vệ tinh địa tĩnh.Nếu sử dụng vệ tinh quỹ đạo thấp thì được gọi là hệ thống thông tin vệ tinh khôngđồng bộ

● Hệ thống thông tin vệ tinh địa tĩnh là hệ thống thông tin vệ tinh sử dụng vệ tinhđịa tĩnh phóng lên quỹ đạo tròn ở độ cao 35786km trong mặt phẳng xích đạo

Vệ tinh bay cùng chiều, cùng vận tốc góc với hoạt động tự quay của trái đất vớichu kỳ quay là 24 giờ Do nhu cầu quảng bá, lĩnh vực truyền hình đã chọn hệthống thông tin vệ tinh địa tĩnh, với ưu thế có vùng phủ sóng rộng, độ tin cậycao, giá thành hạ, làm phương thức truyền dẫn qua vệ tinh cho mình

● Hệ thống thông tin vệ tinh không đồng bộ, độ cao vệ tinh chỉ hàng chục đếnhàng trăm ki -lô -met nên vùng phủ sóng hẹp, cự li thông tin không xa Để thựchiện thông tin liên lạc trong một vùng rộng lớn phải cần nhiều vệ tinh Song với

kỹ thuật công nghệ cao, các ứng dụng cho loại hình này chủ yếu cho lĩnh vựcthông tin di động Những hệ điều hành chỉ cần dung lượng vừa và nhỏ nhất là

hệ điều hành quân sự

Hệ thống thông tin toàn cầu có thể xây dựng dựa trên 3 hoặc 4 vệ tinh địatĩnh, vệ tinh có góc chiếu xuống trái đất là 17.340, đồng thời, góc ngẩng cực tiểucủa anten trạm mặt đất là 50

Vệ tinh địa tĩnh hiện nay là phương tiện truyền dẫn chính đối với phần lớncác quốc gia phát triển và đang phát triển Với ưu điểm nổi bật là vùng phủ sóngrộng, độ tin cậy cao, giá thành thấp Vệ tinh địa tĩnh được sử dụng để truyền dẫntín hiệu thông tin từ phát thanh, truyền hình, thông tin thoại Fax, truyền số liệu,nhắn tin Cũng như phục vụ các hệ điều hành, các dịch vụ dẫn đường hàng không,hàng hải

1.1/ Lịch sử thông tin vệ tinh

Thông tin vô tuyến qua vệ tinh là một phần quan trọng trong hệ thống thôngtin Nó là một hình thức thông tin có dung lượng lớn, khoảng cách thông tin xa vàgiá thành rẻ

Ngay từ chiến tranh thế giới thứ hai, hai ngành công nghiêp tên lửa và sóngcực ngắn (microwave) đã được ưu tiên nghiên cứu phát triển mở ra một hình thứcthông tin mới bổ xung cho loại thông tin trước đó là thông tin qua sóng vô tuyến vàqua cáp đó là thông tin vệ tinh

Thời đại của thông tin vệ tinh bắt đầu từ việc phóng thành công vệ tinh nhântạo đầu tiên Sputnik vào năm 1957 Sau đó là hàng loạt các vệ tinh được phóng lênnhư vệ tinh do SCORE phóng (1958), vệ tinh phản xạ của ECHO (1960), vệ tinhphát và lưu trữ CORIER (1960), các vệ tinh băng rộng TELSTAR và RELAY(1962) và vệ tinh địa tĩnh dầu tiên SYNCOM (1963)

Năm 1965, vệ tinh địa tĩnh dành cho thương mại INTELSAT I (còn gọi làEarly Bird) mở đầu cho hàng loạt vệ tinh khác của hãng này sau đó ra đời; cùngnăm đó là vệ tin thông tin đầu tiên của Liên Xô cũ là MONYLA cũng được đưavào hoạt động.

Các vệ tinh đầu tiên có dung lượng rất thấpC, giá thành lại cao; ví dụ như:INTELSAT I nặng 68Kg cho dung lượng khoảng 480 kênh thoại với giá thành là

32500 USD /1kênh Giá thành thuê kênh cao là do giá thành phóng vệ tinh cao,tuổi thọ ngắn (1.5 năm) và dung lượng thấp Việc giảm giá thành là kết quả củanhiều nỗ lực sao cho các tên lửa phải đẩy được khối lượng lớn hơn nữa lên quỹ đạovới độ tin cậy cao ( 3750Kg INTELSAT IV) Thêm vào đó, sử dụng tốt các kỹthuật sóng cực ngắn, các anten multibeam, kỹ thuật sử dụng lại tần số, sản xuất racác bộ khuyếch đại công suất lớn hơn, dung lượng vệ tinh đã tăng kéo theo giáthành thuê mỗi kênh đã giảm (IntelSat IV có 80.000 kênh khoảng 380 USD /kênh –1989)

Ngoài ra, để làm giảm giá thành trong thông tin vệ tinh thì các loại hìnhdịch vụ phải rất đa dạng Thông tin vệ tinh rõ ràng là một phương pháp thông tin

ưu việt cho khoảng cách xa, vùng phủ sóng rộng Nhưng nó cũng có hạn chế là giáthành trạm mặt đất khá lớn Việc tăng kích thước và công suất trên vệ tinh đã chophép giảm kích thước trạm mặt đất và kéo theo già thành giảm Do đó, có thể lợidụng tính chất của vệ tinh là liên kết, quảng bá Có thể phát từ một trạm cho nhiềumáy thu hay nhiều trạm tới một trạm trung tâm còn gọi là Hub Nhờ vậy, các mạngphát dữ liệu đa điểm, mạng truyền hình quảng bá và các mạng liên kết dữ liệu đãđược phát triển Dịch vụ DTH ( Direct to home ) cũng phát triển từ đây với kíchthước anten thu nhỏ chỉ còn 0.6-3.5m

1.2/ Tiến trình phát triển

Sự phát triển của thông tin vệ tinh được tính bắt đầu từ năm 1965 khi mà vệtinh thương mại đầu tiên được phóng S (Early Bird), sau đó 1970 là các dịch vụ vềthoại và truyền hình Việc tăng dung lượng dẫn đến các vệ tinh multibeam và kếhoạch sử dụng lại tần số và sau đó là sử dụng kỹ thuật phân tập theo không gian,cùng với đó là kỹ thuật đa truy nhập theo tần số (FDMA) Nhu cầu càng tăng về số

lượng các tuyến có dung lượng thấp như các nhu cầu trong một quốc gia hay việcliên lạc giữa các tàu biển đã dẫn đến năm 1980 xuất hiện kỹ thuật FDMA với mộtkênh trên một sóng mang / điều tần (SCPC/FM) hoặc điều chế khóa dịch pha sửdụng đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA/PSK) và sau này là kỹ thuật số

và kỹ thuật đa kênh trên một sóng mang (MCPC) Cùng với đó là tiến trình côngnghệ sản xuất anten với việc sản xuất anten multi beams cho phù hợp với các vùngphủ sóng Việc tăng số chùm dẫn đến phải giải quyết vấn đề xuyên nhiễu bằng các

kỹ thuật nhảy Transponder Sau đó, kỹ thật chuyển mạch chùm trên vệ tinh và sửdụng TDMA (SS-TDMA) đã giải quyết các vấn đề xuyên nhiễu kênh lân cận.Trong tương lai, sẽ sử dụng các tần số cao hơn (30/20GHZ và 50/40GHz)mặc dù ảnh hưỏng của mâ tới tần số này rất lớn

Thông tin vệ tinh không chỉ có ưu điểm về mặt phủ sóng rộng hơn các loạithông tin mặt đất mà còn:

- Có khả năng quảng bá

- Băng tần rộng

- Thiết lập nhanh, dễ dàng thiết lập lại cấu hình

Các loại hình dịch vụ của thông tin vệ tinh có thể được phân biệt như sau:

- Thoại và truyền hình quốc tế, trạm mặt đất cỡ lớn đường kính anten (15-30m),người sử dụng liên kết qua mạng mặt đất, ví dụ INTELSAT, EUTELSAT

- Các hệ thống đa dịch vụ, thoại và dữ liệu cho một các nhóm người sử dụngphân tán về mặt địa lý Mỗi nhóm chia sẻ một trạm mặt đất và truy nhập quamạng mặt đất giới hạn trong một thành phố hay một khu công nghiệp, trạm mặtđất đường kính anten (3 –10m), ví dụTELECOM 1, SBS, EUTELSAT 1,TELE-X và INTELSAT (Mạng TDMAM)

H×nh 1.1 Sù ph¸t triÓn cña kü thuËt th«ng tin vÖ tinh

- Các hệ thống VSAT, dung lượng nhỏ, thông tin 1 hướng hay 2 hướng hầu hếtngười sử dụng trực tiếp liên kết với trạm mặt đất, đường kính antenkhoảng 0.6 1.2m, các máy di động cũng ở dạng này, ví dụ các mạng EQUATORIAL,INTELNET hoặc INTELSAT.

Phần không gian bao gồm vệ tinh và tất cả các phương tiện ở mặt đất dànhcho điều khiển và kiểm tra vệ tinh Các phương tiện này gồm các thiết bị dò bám,

đo xa và thực hiện lệnh TT &C (Tracking, Telemetry and commmand station )cùng với trung tâm điều khiển vệ tinh, nơi điều khiển, kiểm tra, giữ ổn định vệtinh, được thực hiện

Để truy nhập tới vệ tinh (Transpoder) , người ta dùng kỹ thuật đa truy nhập

Kỹ thuật này khác nhau giữa vệ tinh một chùm (mono beam) và vệ tinh nhiềuchùm (Multi beam) Các vấn đề cần quan tâm là đa truy nhập cho tuyến lên vàxuyên nhiễu cho tuyến xuống

Vệ tinh bao gồm hai phân hệ: Phân hệ thông tin (Payload) và phân hệ trạm(Platform)

● Phân hệ thông tin gồm các an ten thu, phát và tất cả các thiết bị điện tử để thu phátsóng Song, mục đích sử dụng vệ tinh vào việc thông tin, nên vệ tinh thông tinđược hình thành từ một tập hợp các thiết bị viễn thông và anten Thiết bị viễnthông chính là những bộ phát đáp (Transponder) Chúng thu các tín hiệu thông tinphát đi từ các trạm mặt đất và phát lại các tín hiệu thông tin đó về trạm thu ở mặtđất Anten tương ứng với các bộ phát đáp này được thiết kế để phủ sóng cho cácvùng nằm trong hệ thống thông tin vệ tinh Bộ phát đáp có 3 bộ phận: Máy phát,máy thu dải rộng có độ nhạy cao và bộ biến đổi tần số Trên các vệ tinhINTELSAT –5 và INTELSAT – 6 còn có thêm ma trận chuyển mạch để chuyển cácchùm tia Hệ thống thông tin là những thiết bị chính của vệ tinh thông tin Tuynhiên, những thiết bị thông tin chỉ chiếm một phần nhỏ kích thước và trọng lượngcon tàu

Anten trên vệ tinh sử dụng là anten “zone beam” hoặc “ Spot beam” Anten “zone beam’ có thể nhận tín hiệu từ bất cứ đâu trong vùng phủ sóng của vệ tinh.Trong khi anten ‘spot beam” bị giới hạn, chỉ nhận được tín hiệu tại một vài điểm.Tín hiệu thu được từ anten được đưa tới bộ khuếch đại tạp âm thấp LNA Sựlựa chọn độ rộng băng tần cho bộ phát đáp hoàn toàn phụ thuộc vào dạng tín hiệusóng mang và kỹ thuật đa truy nhập Với tín hiệu truyền hìnhT, điều chế FM ta

phải dùng bộ phát đáp có độ rộng băng tần 36 MHz, đa truy nhập theo tần số(FDMA) bộ khuếch đại công suất ra hoạt động dưới mức công suất cực đại để duytrì sự tuyến tính và giảm nhiễu xuyên điều chế Công suất ra giảm dưới mức côngsuất đỉnh được gọi là độ thụt lùi công suất (Back off) Thường thì back off ở mức

3 – 7 dB tùy thuộc vào số kênh trong Transponder Còn nếu là tín hiệu số chỉ cầnkhoảng 4.5 MHz Nếu phát số TDMA thì sự tuyến tính đầu ra Transpoder khôngquan trọng

Bộ khuếch đại công suất sử dụng trên vệ tinh thưòng là đèn sóng chạy TWT.Loại đèn này có ưu điểm là độ rộng băng tần lớn 500 MHz Như vậy nếu mỗiTransponder chiếm khoảng 40 MHz thì vệ tinh có khoảng 24 Transponder, phầncòn lại dành cho những khoảng bảo vệ

Dao động nội 2225MHz

Đồ án tốt nghiệp Truyền hình số qua

vệ tinh

Hỡnh 1.3 Một Transpoder 6/4Ghz đơn giản

Để tăng dung lượng kờnh thụng tin trờn vệ tinh Cú thể thực hiện bằng việc

kết hợp xử lý trờn vệ tinh (on board) (lưu trữ dữ liệu cho chuyển mạch chựm tia và

sửa lỗi cho tuyến lờn) cựng với cụng nghệ chuyển mạch chựm tia Những vệ tinh

sử dụng cụng nghệ chuyển mạch chựm tia, tạo ra chựm tia hẹp cho mỗi trạm mặt

đất và lần lượt truyền tới mỗi trạm bằng cỏch sử dụng tớn hiệu ghộp kờnh theo thời

gian (TDM) Chựm tia hẹp, cho phộp anten phỏt của vệ tinh cú độ khuếch đại cao

hơn so với anten “zone beam” Chựm tia quột cũng cú thể được sử dụng hoặc kết

hợp giữa chựm tia tĩnh và chựm tia quột Cỏc anten cú độ khuếch đại lớn sử dụng

chuyển mạch chùm tia sẽ làm tăng EIRP của vệ tinh cũng như tăng dung lượngtuyến xuống

● Phân hệ trạm gồm các phần giúp cho phân hệ thông tin hoạt động như nguồn nuôi,điều khiển nhiệt độ, điều khiển trạng thái quỹ đạo, TT&C

Kiểm tra, theo dõi, điều khiển từ xa: Những hệ thống này bao gồm một số bộphận trên vệ tinh và một số bộ phận đặt tại trạm điều khiển mặt đất Hệ thống kiểmtra từ xa gửi số liệu thu nhập từ các bộ cảm biến (Sensor) trên vệ tinh, những yếu

tố giúp kiểm tra tình trạng vệ tinh qua đường liên lạc đến trạm điều khiển mặt đất

Hệ thống theo dõi được đặt từ trạm mặt đất, cung cấp thông tin về phạm vi, độ cao

và góc phương vị của vệ tinh Kết quả của 3 thông số cho phép đánh giá quỹ đạocủa vệ tinh Những số liệu cơ sở trên hệ thống đo xa nhận được từ vệ tinh, số liệu

và quỹ đạo chứa trong hệ thống theo dõi, hệ thống điều khiển được dùng để đặt vệtinh vào đúng vị trí và tư thế cần thiết

Với một dịch vụ mang tính quan trọng thì hệ thống thông tin vệ tinh phải sửdụng vệ tinh khác để dự phòng Một vệ tinh có thể ngừng hoạt động do một lỗi nào

đó hoặc tuổi thọ của nó đã hết Do vậy độ tin cậy và tuổi thọ của vệ tinh được quantâm đến

Độ tin cậy biểu hiện bằng xác suất hỏng hóc, độ tin cậy của thiết bị điện tử vàkiểu dự phòng

Tuổi thọ đặc trưng bởi khả năng duy trì vệ tinh trên quỹ đạo trong trạng tháibình thường Việc này được bảo đảm nhờ thiết bị điều khiển quỹ đạo và trạng thái

vệ tinh Ngoài ra độ tin cậy của vệ tinh không chỉ dựa vào độ tin cậy của mỗi vệtinh mà còn dựa vào độ tin cậy trong việc phóng vệ tinh

A trong mạng Intelsat) Trạm nhỏ nhất có anten 0.6m (các trạm thu truyền hìnhtrực tiếp) Ngoài ra còn có các trạm thu di động, thu thập tin tức qua vệ tinhDSNG.

Phần mặt đất là phần cơ bản của thông tin vệ tinh Nó được tạo bởi các trạmmặt đất, nơi tthu, phát thông tin Trạm mặt đất có thể được đặt trên mặt biển, máybay, nhưng vẫn được gọi là trạm mặt đất vì nó là đầu cuối liên lạc giữa vệ tinh vàtrái đất Phần dễ nhận thấy ở các trạm mặt đất là anten, với kích thước đường kínhgương anten rất lớn, có thể hơn 30m Một đặc trưng chung cho các trạm mặt đất lànhiệt độ tạp âm hệ thống

EMBED Word.Picture.8

Hình 1.4 Sơ đồ khối trạm mặt đấtTrạm mặt đất có vai trò quan trọng như trạm chuyển tiếp vô tuyến đầu cuối.Nhìn chung một trạm mặt đất thường có 4 phần chính: Anten thu, phát, máy thu,máy phát, các thiết ghép kênh, phân kênh.

An ten thu phát có đương kính từ 0.6 – 30m Giá thành anten kích thước lớnrất đắt về kết cấu cũng như lắp đặt Song, những anten này có búp sóng hẹp vànhiệt độ tạp âm nhỏ, nghĩa là hệ số phẩm chất G /T lớn Những trạm mặt đất nhỏđược sử dụng anten có kích thước nhỏ để giảm giá thành Búp sóng rộng củanhững anten nhỏ cho phép không cần điều chỉnh anten bám khi vệ tinh dao độngquanh vị trí cân bằng khoảng 0.10 Do vậy sử dụng anten nhỏ sẽ làm giảm giáthành thiết bị, không phải cung cấp thiết bị dò bám Ngoài ra, anten nhỏ khi giá trị

G /T thấp có thể bù bằng cách tăng công suất phát

Hình 1.4 là sơ đồ khối một trạm mặt đất vừa thu vừa phát nhờ bộ cách li thuphát Diplexer Ngoài ra còn có các khối chức năng như bộ khuếch đại công suấtHPA, bộ khuếch đại tạp âm thấp LNA và điều chế, giải điều chế, đổi tần lên xuống,các thiết bị dò bám

Hệ thống thu có độ nhạy cao, sử dụng các bộ khuếch đại tạp âm nhỏ LNA vớinhiệt tạp âm từ 40-1000K Những trạm mặt đất cỡ lớn có nhièu bộ thu để cung cấpcác kênh thông tin qua những đường truyền riêng rẽ Trong trạm mặt đất, thiết bị

RF chính là bộ HPA đối với phần phát và bộ LNA đối với phần thu Những bộLNA sử dụng trong những trạm mặt đất thường sử dụng độ rộng băng tần 500MHz tại các tần số 4 GHz (C band) và 11G Hz (Ku band) Trong trạm mặt đất sựsắp xếp dự trữ thường là 1-1 (một làm việc một dự phòng m) hoặc 1 -n (1 bộ dựphòng cho n bộ1) Sự hỏng hóc của LNA thường được thể hiện mất tín hiệu chuẩnPilot tại đầu ra, ngay lập tức tín hiệu được chuyển sang LNA dự phòng Bộ LNA

dự phòng thường xuyên được đặt trong chế độ Test cùng với tín hiệu Pilot

Máy phát có công suất từ vài W đến vài chục KW, với bộ khuếch đại HPAthường đựoc sử dụng là đèn sóng chạy TWT ( Travel Wave Tube) làm mát bằng

không khí hoặc đèn Klystron làm mát bằng nước Các TWT có độ rộng băng tầnlớn hơn đèn Klystron (500MHz) cho phép nó có thể phát lên bất cứ Traspoder nào.Khi phát FDM với vài sóng mang thì công suất vào và hiệu suất không cầnquan tâm mà quan trọng nhất là độ thụt lùi công suất (Back off) để HPA làm việctrong vùng tuyến tính và tránh nhiễu xuyên điều chế Back off đối với FDM HPA3KW là khoảng 12-14dB, đối với điều chế phát số điều chế QPSK là 10-14dB Khiphát một vài sóng mang bằng nhiều HPA, tín hiệu được cộng chung sau các HPArồi đưa ra ống dẫn sóng Nếu mỗi HPA 3KW, suy hao 4dB và back off đầu ra là 10

dB thì công suất ra mỗi HPA chỉ là 120W

Khi phát một kênh trên một sóng mang SCPC (Single channel per carrier),tần số sóng mang được tạo ra nhờ bộ tổ hợp tần số trong bộ Up -Converter đểchuyển đổi tín hiệu đã điều chế lên tần số RF

Các trạm mặt đất cỡ nhỏ, dùng cho ứng dụng chuyển tiếp thông tin hoặcthông tin di động thì HPA thường là các bộ khuếch đại Solid -state Chúng có ưuđiểm là nhỏ nhẹ, ít tiêu thụ điện năng hơn các loại đèn khuếch đại

1.4 / Quỹ đạo

Quỹ đạo là đường chuyển động của vệ tinh trong sự cân bằng giữa hai lực làlực hấp dẫn của trái đất và lực li tâm Quỹ đạo của vệ tinh thường là hình elip Tốc

độ vệ tinh chuyển động quanh quỹ đạo phụ thuộc với khoảng cách từ trái đất đến

vệ tinh Quỹ đạo vệ tinh thường là:

Quỹ đạo elip nghiêng 640 so với mặt phẳng xích đạo Loại này được hệ thống

MONYLA sử dụng với chu kỳ 12 giờ Một vài hệ thống sử dụng quỹ đạo này với

chu kỳ 24 giờ ( TUNDRA) Loại quỹ đạo này thường dùng cho các hệ thống thôngtin di động phủ sóng nơi có nhiều nhà cao tầng, cây cối và hiệu ứng đa đường ảnhhưởng rõ rệt tại góc ngẩng nhỏ hơn 300 Hệ thống này gọi là ELIPSAT bao gồm 24

vệ tinh nằm trong 2 quỹ đạo nghiêng 640 có độ cao 2903 km và 426 km

- Các quỹ đạo tròn nghiêng 900 so với mặt phẳng xích đạo Độ cao vệ tinh bằng hằng

số vào khoảng vài trăm km, chu kỳ khoảng 1 giờ rưỡi Loại quỹ đạo này thườngđược sử dụng cho các hệ thống viễn thám (Ví dụ vệ tinh SPOT độ cao 830 kmV,

nghiêng 98.70 chu kỳ 101 phút) Các hệ thống IRIDIUM, GLOBAL STAR,ODYSEY, ARIES, LEOSAT, STARNE cũng thuộc loại này.

- Quỹ đạo tròn trùng với mặt phẳng xích đạo có độ cao khoảng 35786 km còn gọi làquỹ đạo địa tĩnh Chu kỳ của vệ tinh trên quỹ đạo này trùng với chu kỳ quay củatrái đất là 24 giờ bảo đảm phủ sóng cố định cho một vùng rộng lớn

Việc lựa chọn quỹ đạo phải căn cứ vào nhiệm vụ cụ thể và yêu cầu chấtlượng:

- Vệ tinh quỹ đạo thấp thì chỉ phủ sóng một vùng giới hạn, tại thời gian xác định,suy hao truyền sóng nhỏ, vùng phủ sóng luôn nhìn vệ tinh với một góc lớn độ lợianten giảm nên các trạm mặt đất phải lắp đặt với những thiết bị dò bám Vệ tinhquỹ đạo thấp phủ sóng rộng nhưng nó không phủ sóng ở những vùng cực

- Góc ngẩng của anten trạm mặt đất đối với quỹ đạo elip nghiêng có thể từ 0 - 700 Còn quỹ đạo địa tĩnh thì góc ngẩng phải lớn mới thu được do sự khác biệt giữakinh độ, vĩ độ trạm mặt đất và vệ tinh

- Trễ truyền sóng của loại vệ tinh địa tĩnh lớn khoảng 0.25 s (giữa hai trạm mặtđấtg) Do vậy yêu cầu phải sử dụng các thiết bị điều khiển tiếng vang cho các kênhthoại hoặc có các giao thức đặc biệt cho phát dữ liệu

- Nhiễu thông tin đối với quỹ đạo địa tĩnh phụ thuộc vào việc quy hoạch tần số vàquy định vị trí vệ tinh Các loại quỹ đạo khác sử dụng các tần số khác nhau nhưngchỉ giới hạn trong một số giới hạn băng tần

*Vùng phủ sóng:

Vùng phủ sóng của vệ tinh chính là vùng thông tin liên lạc khi các trạm mặtđất nằm trong vùng đó Từ vị trí các trạm mặt đất A và các trạm vệ tinh V (xemhình 1.5) tương ứng trên mặt phẳng xích đạo và B là trạm nhìn thấy vệ tinh ở giớihạn khó khăn nhất

Từ hình vẽ, ta có mối quan hệ:

cos〈 = OA/(OC+CV) hay cos〈 = R/ (H+R) => 〈 = arccos R/(H+R)

Với bán kính trái đất R và độ cao vệ tinh là H đã xác định, ta tính được 〈 vàcác tham số có liên quan Quy về diện tích chỏm cầu với các tính toán thựcnghiệm, ta xác định được vùng thông tin liên lạc (tức vùng phủ sóng của vệ tinh –hình 1.6) ứng với góc ngẩng  của anten khác nhau sẽ cho vùng thông tin khácnhau Muốn thông tin liên lạc tốt, thì góc  phải chọn lớn hơn 50 -100

Hình 1.6 Vùng phủ sóng của vệ tinh Measat 1

II/ đường truyền

Trong thông tin vệ tinh, đường truyền gồm hai tuyến quy định là tuyến lên vàtuyến xuống Tuyến lên được tính là tuyến theo hướng trạm mặt đất đến vệ tinh vàtuyến xuống từ vệ tinh về trạm mặt đất

2.1/ Khái niệm

2.1.1/ Tuyến lên

Đối với tuyến lên thì đặc trưng cho chất lượng tuyến là giá trị công suất bức

xạ dẳng hướng của trạm mặt đất EIRPE Công suất bức xạ dẳng hướng của trạmmặt đất phụ thuộc vào độ lợi của anten và công suất máy phát Trong cả hai tuyến,lên và xuống đều chịu ảnh hưởng trực tiếp của các yếu tố môi trường Thêm vào

đó, anten, Transponder trên vệ tinh chịu tạp âm nhiệt lớn từ nhiệt độ trái đất Dovậy đòi hỏi máy phát trạm mặt đất phải đủ lớn, có độ dự trữ phù hợp để bù đượcsuy hao truyền sóng, đảm bảo đủ công suất khi đến máy thu trên vệ tinh Ngoài ra,

độ rộng búp sóng bức xạ từ anten cũng là yếu tố quan trọng Độ rộng búp sóng liênquan tới khả năng nhiễu từ những vệ tinh lân cận và độ lợi của anten Búp sóngcàng hẹp càng tốt Do vậy, phải chọn anten kích thước lớn để đảm bảo hệ số địnhhướng cao Nhưng việc chọn kích thước anten và công suất phát phải cân đối vớigiá thành và mục đích sử dụng

EIRP E = PtxGA [w]

Ví dụ như máy phát băng C, phát lên vệ tinh Measat 1 tại Đài THVN phát50W, đường kính anten 4.6m thì EIRPE khoảng 64dBW

2.1.2/ Tuyến xuống

Do công suất trên vệ tinh, băng tần bố trí là giới hạn nên đòi hỏi máy thu phải

có độ nhạy cao Đặc trưng của tuyến xuống là tỉ số C /N thu được tại đầu vào máy

thu Tỉ số sóng mang trên nhiễu C / N tại đầu vào máy thu phụ thuộc rất nhiều yếu

tố như EIRPS của vệ tinh, hệ số phẩm chất G /T của máy thu, suy hao trên toàntuyến (tuyến lên và tuyến xuống)

EIRP của vệ tinh là yếu tố phụ thuộc vào việc chọn vệ tinh EIRP này thườngđược nhà cung cấp dịch vụ vệ tinh cho trước lúc lựa chọn vệ tinh Với vệ tinhMeasat 1 ở vị trí 91.50 E thì EIRP phủ trên lãnh thổ Việt Nam là 36dBW (Băng C),

vệ tinh ThaiCom2 ở vị trí 78.50E có EIRP là 48dB max (Băng Ku)

Hệ số phẩm chất G /T của trạm mặt đất phụ thuộc vào tần số thu, đường kínhanten thu và tạp âm hệ thống Tạp âm hệ thống thu lại phụ thuộc vào góc ngẩngcủa anten thu Thường thì góc ngẩng phải chọn lớn 5 0 nên góc ngẩng càng lớn, thìtạp âm nhiệt anten càng nhỏ, hệ số G / T càng lớn Do vậy, G/T cũng phụ thuộc vàoviệc chọn vệ tinh

C/N toàn tuyến còn phụ thuộc vào suy hao trên đường truyền Các yếu tố môitrường là nguyên nhân chính gây ra các suy hao này

2.1.3/ ảnh hưởng của môi trường truyền sóng

Cả hai tuyến, lên và xuống của thông tin vệ tinh đều chịu ảnh hưởng của khíquyển Sóng bị ảnh hưởng chủ yếu tại tầng đối lưu và tầng điện li Các vùng tácđộng lớn nhất đến sóng vô tuyến là vùng biên của tầng đối lưu và vùng ở độ cao400km trong tầng điện li Ngoài những ảnh hưởng được thể hiện qua suy hao trongkhí quyển (LA) và tạp âm nhiễu anten còn có các ảnh hưởng khác ảnh hưởng nổitrội nhất là sự hấp thụ và làm sai phân cực do mưa, tuyết ở tầng đối lưu gây ra nhất

là đối với các tần số trên 10GHz Các hiện tượng mưa, tuyết là nguyên nhân gây rasuy hao và xuyên phân cực

Ngoài ra, thông tin vệ tinh còn chịu ảnh hưởng can nhiễu từ các hệ thống vôtuyến mặt đất do hầu hết các băng tần bố trí cho thông tin vệ tinh thì cũng được bốtrí trên cơ sở chia sẻ với thông tin vô tuyến mặt đất Can nhiễu với mạng mặt đất là

do nhiều nguyên nhân như: quy hoạch vị trí các trạm, hạn chế EIRP, góc ngẩngnhỏ, sử dụng các kỹ thuật phân tán năng lượng, điều chế góc

2.1.4/ Bố trí tần số

- Các tuyến dịch vụ vệ tinh cố định sử dụng các băng tần sau:

+ Băng tần 6GHz cho tuyến lên, 4GHz cho tuyến xuống ( 6/4GHz, C-Band).Băng tần này được bố trí những hệ thống đầu tiên như INTELSAT

+ X-Band (8/7GHz) Băng này dành riêng cho thông tin phục vụ chính phủ, vàdựa trên thỏa thuận giữa các quốc gia

+ Ku- Band (14/12GHz)

+ Ka -Band (30/20GHz) Băng tần này vẫn còn đang thử nghiệm

+ Băng tần trên 30GHz sẽ được sử dụng tùy theo yêu cầu và công nghệ

- Các tuyến dịch vụ vệ tinh di động hiện nay sử dụng băng tần L -Band (1.6/1.5GHz)

- Các dịch vụ quảng bá chỉ có tuyến xuống sử dụng băng 12GHz, còn tuyến lên làcác băng tần của dịch vụ vệ tinh cố định

2.2/ Chất lượng đường truyền

Trong tiêu chuẩn truyền hình số qua vệ tinh mặc dù có nhiều kiểu điều chếnhưng kiểu điều chế được sử dụng để các đầu thu thông thường có thể giải điềuchế được là kiểu điều chế QPSK trong kiểu điều chế QPSK, do hệ thống sử dụngnhiều tỷ lệ mã sửa sai (tỷ lệ Inner code) khác nhau do vậy tuỳ theo các tỷ lệ mãyêu cầu tỷ số Eb /No khác nhau Tuỳ thuộc vào chất lượng đường truyền mà chọn

tỷ lệ mã thích hơp Bảng sau chỉ mối quan hệ giữa tỷ lệ mã trong và mức ngưõngtín hiệu yêu cầu

Đối với tín hiệu điều chế QPSK:

Inner Code

Rate Efficiency Spectral

(bit/symbol)

Modem Implementatio

n Margin (dB)

Required Eb/No (Note 1) for BER = 2x10 -4 before RS;

QEF (Note 2) after RS

Đối với kiều điều chế 8 PSK:

Inner Code

Rate

Spectral Efficiency (bit/symbol)

Modem Implementatio

n Margin (dB)

Required Eb/No (Note 1) for BER = 2x10 -4 before RS;

QEF (Note 2) after RS

n Margin (dB)

Required Eb/No (Note 1) for BER = 2x10 -4 before RS;

QEF (Note 2) after RS

2.2.1/ Tỉ số công suất sóng mang trên công suất nhiễu

C/N toàn tuyến được tính theo công thức:

C/N TOTAL = ( (C/N UP)-1 + (C/N DOWN)-1 + (C/Ni)-1+ .)-1 [dB]

C/N UP : Tỷ số C /N của tuyến lên (từ trạm mặt đất lên vệ tinh)

C/N DOWN: Tỷ số C /N của tuyến xuống (từ vệ tinh xuống trạm thu)

C/N I M : Tỷ số C /N do can nhiễu giữa các sóng mang (Intermodulation).C/N X - Pol: Tỷ số C /N do can nhiễu giữa các phân cực (Cross - polarization).C/N Adj : Tỷ số C /N do can nhiễu giữa các vệ tinh lân cận (Adjacentsatellites)

Quan hệ giữa C /N và Eb /No:

2.2.2 /Suy hao đường truyền trong không gian tự do:

Suy hao đường truyền trong không gian tự do từ trạm mặt đất lên vệ tinh, phụthuộc vào tần số sử dụng, và cự ly đường truyền

Suy hao trong không gian tự do xác định theo công thức:

2.2.3/ ảnh hưởng của mưa đối với tuyến truyền:

Khi sóng điện từ đi qua môi trường không phải là chân không, sóng điện từ bịhấp thụ một phần năng lượng Tuỳ theo điều kiện môi trường mà sóng điện từ bịhấp thụ ít hay nhiều

Khi sóng điện từ đi qua mây hay mưa, một phần năng lượng này bị hấp thụ,giá trị này phụ thuộc lượng mưa, tần số sóng điện từ, quãng đường sóng điện từ đitrong mưa

LRAIN = Ao * D

Ao: Suy hao do mưa trên 1 Km [ dB/Km] Giá trị này phụ thuộc vào lượngmưa, tần số sóng điện từ và phân cực của sóng điện từ Giá trị này được xác địnhtheo báo cáo 721- 3 của CCIR

D : Quãng đường đi trong mưa [Km]

D = (0.275 + 0.19* Tg)* Sin (Ele)Tg: Nhiệt độ môi trường

Ele: Góc ngẩng của trạm mặt đất

Với tần số càng cao, ảnh hưởng của mưa càng lớn do vậy khi chọn vệ tinh sửdụng cần chú ý góc ngẩng anten thu và phát, nếu góc ngẩng nhỏ, cự ly đi qua mưalớn, suy hao lớn ảnh hưởng đến độ tin cậy của đường truyền

Ngoài ảnh hưởng suy hao đối với sóng điện từ, mưa còn tạo ra tạp âm ảnhhưởng đến tỷ số C /N của đường truyền, nhiệt độ tạp âm được tính theo công thức:

⊗TRAIN = TRAIN *( LRAIN - 1)/ LRAIN [oK]

⊗TRAIN : Nhiệt độ tạp âm do mưa

TRAIN : Nhiệt độ vùng mưa [ 2900K]

LRAIN : Suy hao do mưa [lần]

Nhiệt độ tạp âm của mưa luôn nhỏ hơn 2900 K đối với tuyến lên, ảnh hưởngcủa nhiệt độ tạp âm do mưa nhỏ hơn rất nhiều so với tuyến xuống, nhiệt độ tạp âm

hệ thống của tuyến lên cao hơn rất nhiều so với tuyến xuống ảnh hưởng nhiệt độtạp âm đối với tuyến xuống có thể làm tăng mức tạp âm đối với tuyến thu từ 1 - 4dB

Tạp âm hệ thống:

TSYS = T Ant/L + TAmb (L-1)/L + T RECEIVER

TSYS : Nhiệt độ tạp âm hệ thống

T Ant : Nhiệt độ tạp âm anten thu

Tamb : Nhiệt độ hệ thống ống dẫn sóng

T RECEIVER : Nhiệt độ tạp âm bộ khuếch đại tạp âm thấp.

Đối với tuyến lên, hệ thống thu trên vệ tinh có nhiệt độ tạp âm khá cao, giá trịnhiệt độ tạp âm khoảng vài trăm 0K Trong khi đó nhiệt độ tạp âm của tuyến xuốngkhoảng 1000 K

❖ Tuyến lên (Uplink):

Tỷ số C /N được tính theo công thức:

L là tổn hao đường truyền từ mặt đất lên vệ tinh, bao gồm tổn hao trongkhông gian tự do, tổn hao do hấp thụ khí quyển, tổn hao do mưa, v.v

Nếu trong điều kiện thời tiết tốt, tổn hao đường truyền được tính theo côngthức:

Tỷ số C /N:

C/N Down = EIRPS - L + G/TES -K - B

EIRPS : Cường độ trường tại điểm thu Giá trị này phụ thuộc vào vùng phủsóng, độ thụt lùi công suất trên vệ tinh Độ thụt lùi công suẩt trên vệ tinh phụ thuộcvào độ thụt lùi công suất cho việc chia sẻ công suất giữa các sóng mang và độ thụtlùi công suất cho đèn TWT trên vệ tinh làm việc trong miền tuyến tính khi làmviệc với nhiều sóng mang

EIRPS = EIRPSS - 10 log( BTOTAL/BW) - OBO

EIRPSS : Mật độ công suất bức xạ của cả bộ phát đáp đối với điểm thu

BTOTAL : Độ rộng băng tần của bộ phát đáp

BW: Độ rộng băng tần sử dụng

OBO: Độ thụt lùi trên bộ phát đáp để đảm bảo tránh can nhiễu khi có nhiềusóng mang và bảo vệ tầng công suất trên vệ tinh Giá trị này phụ thuộc vào phươngthức hoạt động trên từng bộ phát đáp

Phương thức Linear mode: trong phương thức này, công suất phát xuốngcủa vệ tinh tỷ lệ tuyến tính với công suất phát của trạm mặt đất Phương thức linearmode sủ dụng cho các Bộ phát đáp có nhiều sóng mang và giá trị OBO cho tuyếntính từ 4-5 dB Giá trị này phụ thuộc vào vệ tinh và do nhà cung cấp vệ tinh đặt ra.Giá trị náy được nhà cung cấp dịch vụ tính toán sao cho khi có nhiều sóng manghoạt động thì tỷ số C /N toàn tuyến của mỗi sóng mang đạt giá trị cao nhất

Phương thức Limit mode: trong phương thức Limit mode, công suất phátxuống của vệ tinh là hằng số, không phụ thuộc vào công suất phát lên của trạm mặtđất do vệ tinh sủ dụng phương thức tự động điều chỉnh công suất So với phươngthức Linear mode thì giá trị OBO cho tuyến tính nhỏ hơn (khoảng 2 dBk) Tuynhiên, phương thức Limit mode chỉ áp dụng được với các Bộ phát đáp có tối đa 2sóng mang, do đó đòi hỏi băng tần thuê lớn

L: Suy hao đưòng truyền từ vệ tinh - trạm mặt đất

Nếu trong điều kiện thời tiết tốt, suy hao đường truyền được tính theo côngthức:

L = 32,4 + 20 logS + 20log f [dB]

trong điều kiện mưa xẩy ra, ngoài tổn hao đường truyền còn suy hao do mưa G/TS : Tăng ích anten thu trên nhiệt độ tạp âm hệ thống Giá trị này phụthuộc vào đường kính anten và chất lượng hệ thống thu tín hiệu của trạm mặt đất

Hình 1.7 Sơ đồ khối một máy phát truyền hình vệ tinhMáy phát truyền hình vệ tinh gồm có 5 phần chính như hình vẽM

3.1/ Khối xử lý tín hiệu băng cơ bản (Baseband Processor)

ở đây, tín hiệu được sửa, lọc dạng xung, ghim, tiền nhấn, phân tán nănglượng

Tín hiệu truyền hình trước khi đến máy phát phải qua các bước truyền dẫnqua cáp hoặc viba được truyền từ Studio đến Do vậy trên đường truyền dẫn khôngtránh khỏi suy hao, nhiễu xâm nhập hoặc mức tín hiệu giảm Nên cần được sửatrước khi phát Việc sửa được thực hiện nhờ những mạch lọc, xử lý đầu vào Tínhiệu ra đã được lọc nhiễu, khuếch đại mức tín hiệu đủ 1Vđ-đ, mức xung đồng bộ

đủ 0.3 V (PAL_DK)

Sau khi được xử lý Baseband, tín hiệu tới khối điều chế (Modulator)

3.2/ Khối điều chế (Modulator)

Máy phát truyền hình được phân chia làm 2 loại theo kiểu điều chế là máyphát số và máy phát tương tự

Máy phát số chủ yếu là dùng điều chế QPSK còn phát tương tự thì dùngđiều tần FM

Điều chế QPSK có ưu điểm là độ rộng băng tần lớn nên nhiễu ít ảnh hưởng,yêu cầu công suất phát trên vệ tinh thấp và hiệu suất phổ lớn Nguyên lý cơ bảncủa điều chế QPSK là tạo ra các Symbol từ dòng số liệu, mỗi Symbol 2 bit và tạo

ra một trong bốn trạng thái pha của sóng mang Nếu tốc độ dữ liệu là Rb thì tốc độSymbol là Rs = Rb/2

Điều tần § (FM) có biên độ sóng mang không thay đổi theo biên độ tín hiệuđiều chế ít ảnh hưởng của nhiễu Mặt khác chất lượng của tuyến thể hiện ở sự thỏahiệp giữa S /N và băng tần bố trí

Ngoài kiểu điều chế QPSK kiều điều chế BPSK cũng đực sử dụng trongtruyền hình số vệ tinh, nhưng kiểu điều chế này không tương thích với các máy thudân dụng mà đòi hỏi cần có các đầu thu truyền hình số có trang bị bộ giải điều chếBPSK.

Tần số sau điều chế thường là 70 MHz hoặc 140 MHz Tín hiệu sau điều chếđược đưa vào nâng tần

3.3/ Khối đổi tần lên ( Up –Converter)

Khối đổi tần có nhiệm vụ đổi tần từ tần số trung tần (IF IntermedialFrequency) lên thành tín hiệu cao tần (RF - Radio Frequency) sau đó đưa tới bộkhuếch đại công suát dể phát lên vệ tinh Tuỳ vào mục đích sử dụng mà có thể cónhiều loại bộ đổi tần khác nhau Thông thường bộ đổi tần thường sử dụng ít nhấthai lần đổi tần đổi tần để tránh thay đổi tần số các bộ lọc và cho phép tần số ra thayđổi trong suốt cả băng tần ( C hay Ku)

3.4/ Khối khuếch đại công suất (HPA)

Thông tin vệ tinh thường sử dụng các bộ khuếch đại công suất cho trạm mặtđất đó là đèn sóng chạy TWT và đèn Klystron Trong các trạm mặt đất cỡ nhỏ, chủyếu dùng bộ khuếch đại Solid state

● Đèn sóng chạy TWT

-Cấu trúc:

Sợi đốt+ Katod

Collector6: 15 kv

Anôt6: 15 kv 6: 15 kvHelix

Đốt tim5:10 v

Dynamicfitter

Dây xoắn giữ chậm

Khi chựm tia điện tử đi qua cấu trỳc súng chậm, do vận tốc của tia điện tửxấp xỉ bằng vận tốc súng truyền lan trong cấu trỳc súng chậm khi đú xảy ra hiệntượng tương tỏc giữa trường điện từ với chựm tia điện tử ở chu kỳ dương, cỏc điện

tử chuyển động nhanh hơn, và ngược lại, ở chu kỳ õm cỏc điện tủ chuyển độngchậm lại Tuỳ theo cường độ của trường điện từ mà tốc độ của chựm tia điện tửđược điều biến theo trường điện từ Chớnh nhờ cú sự tương tỏc này mà một phầnnăng lượng của chựm tia điện tử chuyển thành năng lượng súng điện từ và kết quả

là tớn hiệu cao tần được khuếch đại

Độ rộng băng tần của đèn này lớn khoảng 500Mhz Chính vì vậy TWT trởthành bộ khuếch đai công suất lý tưởng của trạm mặt đất.

● Bộ khuếch đại Klystron

Bộ khuếch đại Klystron là bộ khuếch đại có dải thông hẹp, khoảng 40 MHz chobăng tần C và 80 MHz cho băng Ku Tuy nhiên Klystron kinh tế và ưu điểm hơnTWT:

Hiệu suất cao hơn (Với 39%)

Nguồn cấp đơn giản và tiêu thụ ít hơn

Tuổi thọ cao hơn

Nên Klystron có thể sử dụng trong trường hợp phát nhiều chương trình, mỗichương trình phát một bộ khuếch đại để độ tin cậy cao hơn

IV/ Máy thu truyền hình vệ tinh

Máy thu có thể được phân loại theo kiểu giải điều chế (tương tự, số), mụcđích sử dụng (máy thu chuyên dụng, dân dụng TVRO)

Nhưng, tất cả đều có dạng sau:

EMBED Word.Picture.8

Hình 1.9 Máy thu vệ tinhTín hiệu được phát lên vệ tinh rồi phát trở lại mặt đất Do công suất bộ phátđáp trên vệ tinh rất nhỏ lại thêm tín hiệu đi qua nhiều tầng khí quyển nên tín hiệuthu rất yếu Những điều đó đòi hỏi máy thu phải có độ nhạy cao.

Một máy thu gồm 3 khối cơ bản như hình 1.9

Tín hiệu thu được từ anten có tần số là khoảng 4GHz (băng C) và 11 Ghz(Băng Ku) đầu tiên được qua khối khuếch đại nhiễu thấp LNA

4.1/ Khối khuếch đại tạp âm thấp (LNA)

Máy thu phải có độ nhạy cao hay tạp âm nhiệt nhỏ Thông số cơ bản đặctrưng cho độ nhạy máy thu là tỉ số G /T : tỉ số giữa độ lợi của anten trên tạp âmnhiệt Tạp âm nhiệt là tổng tạp âm anten và tạp âm máy thu Bộ LNA thường đượcdùng như bộ tiền khuếch đại Bộ khuếch đại này có dải rộng để khuếch đại đồngthời các tín hiệu nhận được từ anten

Để có G /T lớn thì người ta phải thực hiện biện pháp ổn định nhiệt độ tạp

âm ở những trạm mặt đất cỡ lớn người ta phải làm mát cho LNA bằng dung dịchHeli nên nhiệt độ chỉ khoảng 20-400K tại tần số 4 GHz Với trạm mặt đất trungbình và nhỏ thường dùng LNA khuếch đại GaAsFET nên không cần làm mát, nhiệt

độ khoảng 50-120K tại tần số 4 GHz và 120-3000K tại tần số 11GHz

Các bộ khuếch đại dùng FET đơn giản và đặc biệt là không cần chú ý lắmthường sử dụng cho TVRO nơi mà giá thành là yếu tố quan trọng

Các bộ LNA phải có dải rộng 500MHz cho băng tần C và 750MHz chobăng Ku

4.2/ Khối đổi tần xuống (Down Converter)

Khối này biến đổi tần số vô tuyến chẳng hạn 4 GHz hoặc 11GHz nhận được

từ LNA để đổi xuống tần số trung tần 70 MHz, trước khi đưa vào giải điều chế.Nguyên lý của đổi tần xuống là tín hiệu tần số vô tuyến thu được được cộng vớitần số dao động nội để lấy ra tần số IF Để thu được nhiều kênh, mỗi kênh có độrộng khoảng 20-30 MHz thì khối dao động nội phải đảm bảo có dải điều chỉnh

rộng khoảng 500 MHz (Băng C) hay 750 MHz (Băng Ku) Do vậy, bộ dao độngnội thường được làm từ bộ tổng hợp tần số Synthersizer sử dụng nguyên tắc vòngkhóa pha để tần số ra có thể được điều chỉnh trong dải rộng.

Sau khi đôi tần, tín hiệu được khuếch đại cho đạt mức yêu cầu đưa vào giảiđiều chế

4.3 / Giải điều chế

Tùy theo dạng điều chế ở máy phát mà khối này giải điều chế tương ứng.Demodulator sẽ tách tín hiệu băng cơ bản từ trung tần Trong lĩnh vực truyền hình,giả điều chế chỉ có giải điều tần và giải điều chế PSK

chương ii - số hoá tín hiệu truyền hình

I/ Tín hiệu video tương tự 1.1/ Tín hiệu video tổng hợp

Tín hiệu video tổng hợp (composite video signal) là tín hiệu mà trong đóthông tin chói (luminance), màu (chrominance) và đồng bộ (synchronization) đượcphối hợp với nhau theo tần số, thời gian, biên độ để tạo ra 1 tín hiệu chung Tất cảcác hệ thống truyền hình màu NTSC, PAL, SECAM có chung một số đặc trưngnhư độ tương hợp, ghép kênh theo tần số

E’Y E’B-Y

E’R-Y

E’B

E’G

Ma trậnTrễ

Khối ma trận tạo ra tớn hiệuchúi E’Y và tớn hiệu hiệu số màu E’B -Y và E’R - Y từ cỏctớn hiệu màu sơ cấp R, G, B thụng qua mạch khuếch đại, cộng và trừ Mạch điềuchế tớn hiệu E’Y cú nhiệm vụ làm trễ tớn hiệu E’Y để đảm bảo về thời gian bắt đầucần thiết cho cỏc tớn hiệu chúi và tớn hiệu màu đi qua bộ lọc thụng thấp (LPF)trướckhi tại đầu vào của bộ cộng Mỗi tớn hiệu hiệu số màu được dẫn đến 1 bộ điềuchế để tạo ra cỏc tớn hiệu RF Cỏc tớn hiệu RF này và tớn hiệu chúi đi đến bộ cộng

để tạo ra tớn hiệu video màu tổng hợp

Hình 2.1 Sơ đồ khối của bộ mã hoá

EMBED Word.Picture.8

Hình 2.2 là sơ đồ khối bộ giải mã tín hiệu video tổng hợp thành các tínhiệu thành phần R, G, B Đó là quá trình ngược lại với quá trình mã hoá ở hìnhtrên Đầu tiên tín hiệu video tổng hợp được tách thành các thành phần chói và màubằng các mạch lọc Thành phần tín hiệu màu được tách sóng để có các tín hiệuhiệu số màu Tín hiệu chói E’Y được làm trễ để có thời gian bắt đầu như các tín

hiệu hiệu số màu có băng tần hẹp Các tín hiệu trên đi đến mạch ma trận (có nhiệm

vụ khuếch đại, công, trừ) để tạo lại 3 tín hiệu thành phần E’G, E’B, E’R

1.2/ Tín hiệu video thành phần

Tín hiệu video thành phần gồm có 3 thành phần tín hiệu Ba thành phần này

có thể đơn giản chỉ là 3 thành phần tín hiệu màu cơ bản R, G, B hoặc một dạngbiến đổi tuyến tính của R, G, B với mục đích tách riêng thành phần chói(luminance) Y và hai thành phần màu ( chrominance) hoặc hiệu số màu (colordiference) Cr và C b.

● Đối với PAL

II/ Số hoá tín hiệu video 2.1/ Quá trình số hoá đối với tín hiệu video tổng hợp

Đối với tín hiệu video tổng hợp (NTSC hay PAL) tần số lấy mẫu tín hiệuVideo được lấy bằng 4 lần tần số sóng mang tín hiệu mầu Theo tiêu chuẩn Nyquisttần số lấy mẫu phải lớn hơn hoặc bằng 2 lần so với tần số cực đại của tín hiệu.Trong thực tế khi chuyển dổi A /D đối với tín hiệu video tổng hợp, qua nhiều lầnthử nghiệm đã chứng tỏ rằng việc lấy mẫu với tần số có giá trị bằng n fSC là có hiệuquả hơn cả

Đối với tín hiệu truyền hình mầu hệ PAL có tần số lấy mẫu là 4fSC =17 Mhz.Đối với tín hiệu hệ mầu NTSC có tần số láy mẫu là 4fSC = 14, 32 Mhz Đối với tínhiệu video tổng hợp, các pixel được lượng tử hoá 8 hay 10 bit Do chất lượng củatín hiệu composite thấp vì vậy tín hiệu tín hiệu này ít được sử dụng Thay vào đó

là việc chuyển đổi tương tự - số theo khuyến cáo CCIR 601 đối với các tín hiệumầu thành phần

2.2/ Quá trình số hoá đối với tín hiệu video thành phần

- CIF 4 : 2 : 2 360 x 288 (Tần số quét dọc 30 hay29, 97)

- QCIF 4 : 2 : 2 180 x 144 (Tần số quét dọc 30 hay29, 97)

- ITU-R (CCIR 601) 4:2:0:

- HDTV : 4 : 2 : 0 1440 x 1152

1920 x 1152HHR (nửa độ phân giải ngang của HDTV 4: 2 : 0) trong các dạng thức đódạng thức thường được sử dụng trong thiết bị Studio là 4:2: 2 và trong các thiết bịphát sóng là 4:2:0

Định dạng tín hiệu Video số CCIR - 601 4:2:0:

Tín hiệu Video số CCIR -601 4:2: 0 là tín hiệu video số thành phần phù hợpvới 2 hệ quét 525/60 hay 650/50 dung trong phát sóng

Các thông số lấy mẫu:

Lấy mẫu trực giao 4:2:0 (4 mẫu Y: 1 mẫu Cr : 1 mẫu Cb) Đối với cả 2 tiêuchuẩn 50/60 tần số lấy mẫu đối với các tín hiệu đều là: