Nghiên Cứu Phân Hệ Thông Tin Vệ Tinh VINASAT1

Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368

LỜI NÓI ĐẦU

Những thập kỷ gần đây, các hệ thống thông tin ngày càng phát triển nhanh chóng. Qua

các hệ thống thông tin con người có thể thu nhận hoặc trao đổi thông tin

Với bất kỳ nơi nào trên trái đất. Hiện nay với hàng chục loại hình dịch vụ do vệ tinh

cung cấp như: cho thuê dung lượng vệ tinh hay dung lượng lẻ, cung cấp các dịch vụ trọn

gói như: VSAT,thoại, truyền hình, phát thanh ở vùng sâu, vùng xa, truyền số liệu,

internet, hội nghị truyền hình, đào tạo từ xa, y tế từ xa. thông tin vệ tinh không chỉ cung

cấp các dịch vụ dân sự mà còn cung cấp các dịch vụ quốc phòng, an ninh, hàng không,

hàng hải, ...

Do đó với hoạt động của VINASAT-1 sẽ giúp Việt Nam có các dịch vụ viễn thông, phát

thanh, truyền hình và các dịch vụ truyền dẫn khác được phát triển hơn, thuận lợi hơn.

Trong một thời đại mà công nghệ thông tin đang phát triển với tốc độ như vũ bão hiện nay,

việc có được 1 vệ tinh viễn thông như VINASAT-1 sẽ giúp Việt Nam khẳng định được

chủ quyền của Việt Nam đối với nguồn tài nguyên hữu hạn là quỹ đạo vệ tinh và các tần số

liên quan người dân sẽ được tiếp nhận chất lượng dịch vụ tốt hơn, cao hơn ...

Sự kiện Việt Nam là chủ sở hữu,sử dụng và khai thác vệ tinh thương mại truyền thông

đầu tiên có ý nghĩa chính trị kinh tế xã hội to lớn, góp phần nâng cao vị thế của Việt

nam nói chung và của viễn thông - CNTT(ITC) nói riêng trong bối cảnh hội nhập kinh

tế quốc tế.

Việc đưa vệ tinh VINASAT-1 vào hoạt động sẽ giúp hoàn thiện cơ sở hạ tầng thông tin

liên lạc của quốc gia: nâng cao năng lực và độ an toàn cho mạng viễn thông Việt Nam

với vai trò hỗ trợ và dự phòng cho các mạng truyền dẫn mặt đất... đưa viễn thông Việt

Nam lên 1 tầm cao mới góp phần vào chiến lược phát triển của Bưu chính - Viễn thông -

Truyền thông là hiện đại hoá hệ thống truyền dẫn mạng viễn thông Việt Nam trong tư

thế làm chủ.

Qua thời gian học tập tại học viện và được học môn thông tin vệ tinh kết hợp với quá trình công tác thực tế tại đơn vị, được sự giúp đỡ tận tình của Thạc sỹ thầy giáo Nguyễn Viết Minh khoa Viễn thông, xuất phát từ tầm quan trọng của thông tin vệ tinh và cùng với mối quan tâm của mình, em mạnh dạn đi sâu nghiên cứu đề tài : “Nghiên cứu phân hệ thông tin của VINASAT-1”.Đề tài ngoài phần mở đầu và kết luận ,nội dung kết cấu gồm có 3 chương như sau:

Chương 1: Tổng quan vệ tinh thông tin.

Chương này giới thiệu tổng quan về thông tin vệ tinh, cấu trúc một đường vệ tinh. Các

dạng quỹ đạo của vệ tinh, những vấn đề chung của thông tin vệ tinh.

Trần Sỹ Hùng TC Đ05 – ĐTVT II 1


Chương 2: Phân hệ thông tin.

Giới thiệu cấu trúc và các thông số kỹ thuật của các thiết bị đặt trên vệ tinh, bộ phát

đáp đơn búp sóng, bộ phát đáp đa búp sóng và bộ phát đáp tái sinh.

Chương 3: Bộ phát đáp trên VINASAT-1.

Giới thiệu rất cụ thể về cấu trúc phân hệ thông tin và các thông số kỹ thuật của nó cùng

cấu trúc chức năng ,thông số hệ thống của bộ phát đáp băng C, bộ phát đáp Ku.

Đồ án cho chúng ta tìm hiểu về mạng thông tin vệ tinh. Biết được cấu trúc tổng thể của

các đường lên, đường xuống, các dạng quỹ đạo của vệ tinh, các loại vùng phủ sóng,

chức năng và thông số kỹ thuật của các bộ phát đáp trên vệ tinh. Hiểu về phân hệ thông

tin trên VINASAT-1.

Hy vọng qua đồ án tốt nghiệp này sẽ giúp em lĩnh hội đươc những kiến thức mới của

khoa học kỹ thuật, một phần nào áp dụng vào thực tế công tác của đơn vị mình.

Đươc sư hương dẫn tận tình chu đáo cùng với những kiến thức quý báu của thầy giáo

hương dân ThS. Nguyễn Viết Minh đồ án cua em đã hoàn thành.Tuy nhiên, do thời gian

ngắn cùng với lượng kiến thức hạn chế và việc nghiên cứu về thông tin vinasat con rất

nhiều mới mẻ nên đồ án vẫn còn nhiều thiếu sót. Em rất mong nhận được sự đóng góp

của các thầy cô giáo cùng các bạn để đồ án của em được hoàn thiện hơn.

Xin trân trọng cảm ơn !



CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN VỆ TINH

1.1 Cấu trúc hệ thống thông tin vệ tinh:

1.1.1. Cấu trúc tổng quát:

Muốn thiết lập một đường thông tin vệ tinh, trước hết phải phóng một vệ tinh lên

quỹ đạo và có khả năng thu phát sóng vô tuyến điện. Vệ tinh có thể là vệ tinh thụ động,

chỉ phản xạ sóng vô tuyến một cách thụ động mà không khuếch đại và biến đổi tần số.

Hầu hết các vệ tinh thông tin là vệ tinh tích cực. Vệ tinh sẽ thu tín hiệu từ một trạm mặt

đất, (SES: Satellite Earth Station) biến đổi, khuếch đại và phát lại đến một hoặc nhiều

trạm mặt đất khác. Hình 1.1 chỉ ra một đường thông tin qua vệ tinh giữa hai trạm mặt

đất.

Tín hiệu từ một trạm mặt đất đến vệ tinh, gọi là đường lên (uplink) và tín hiệu từ

tinh trở về một trạm mặt đất khác, đường xuống (downlink). Thiết bị thông tin trên vệ

tinh bao gồm một số bộ phát đáp sẽ khuếch đại tín hiệu ở các băng tần nào đó lên một

công suất đủ lớn và phát trở về mặt đất.

* Đường lên (Uplink): là tuyến phát từ trạm mặt đất lên vệ tinh. Điểm kết cuối

đường lên vệ tinh là anten thu (Receive Antenna - Uplink) vệ tinh, thu tín hiệu từ trạm

mặt đất phát lên (rất nhỏ cộng với tạp âm tích luỹ sau khi truyền qua không gian dài

khoảng 36.000 km) sau đó được bộ khuếch đại tạp âm thấp (LNA - Low Noise

Amplifier, có tạp âm nội rất thấp) khuếch đại tín hiệu (bao gồm cả tạp âm thu được) lên

mức cần thiết rồi đưa đến các bộ lọc (filter), tiếp theo đó tín hiệu được làm cho yếu đi

hoặc mạnh lên (Atten/Amp) tuỳ theo yêu cầu khai thác rồi đưa đến hệ thống xử lý

(Proccessing).

*Đường xuống (Downlink): Tín hiệu đầu ra của Proccesing được đưa đến bộ

Atten/Amp để làm yếu đi hoặc mạnh lên tuỳ theo yêu cầu rồi đưa đến các bộ lọc để lấy

các tín hiệu mong muốn đưa đến bộ khuếch đại công suất lớn (High Power Amplifier)

rồi đưa ra anten phát (Transmit Antenna) phát tín hiệu xuống mặt đất.

Toàn bộ hệ thống suy hao, khuếch đại của đường lên và đường xuống cùng hệ thống

dịch tần (Freq Trans) được điều khiển và đưa đến hệ thống Proccessing



Hình 1.1: Mô hình tuyến thông tin vệ tinh

1.1.2. Đặc điểm của thông tin vệ tinh:

Thông tin vệ tinh là một trong những hệ thống truyền dẫn vô tuyến, sử dụng vệ tinh

để chuyển tiếp tín hiệu đến các trạm mặt đất. Vì trạm chuyển tiếp vệ tinh có độ cao rất

lớn nên thông tin vệ tinh có những ưu điểm so với các hệ thống viễn thông khác đó là:

. Cấu hình lại hệ thống mạng mặt đất đơn giản, nhanh chóng và giảm giá thành so

với các loại khác.

. Giá thành tuyến thông tin không phụ thuộc vào cự ly giữa hai trạm. Giá thành như

nhau khi truyền ở cự ly 5000 km và 100 km.

. Có khả năng thông tin quảng bá (điểm - đa điểm) cũng như thông tin nối điểm. Một

vệ tinh có thể phủ sóng cho một vùng rộng lớn trên mặt đất (vệ tinh địa tĩnh ở búp sóng

toàn cầu có vùng phủ sóng chiếm 1/3 bề mặt quả đất), như vậy một trạm mặt đất có thể

thông tin với nhiều trạm mặt đất khác trong vùng phủ sóng đó. Nếu có 3 vệ tinh địa tĩnh

phóng lên ba vị trí thích hợp thì sẽ phủ sóng toàn cầu do đó các dịch vụ thông tin toàn

cầu sẽ được thực hiện.

. Có khả năng băng thông rộng. Các bộ lặp trên vệ tinh thường là các thiết bị có băng

tần rộng, có thể thực hiện nhiều loại dịch vụ thông tin băng rộng cũng như các dịch vụ

khác. Độ rộng băng tần của mỗi bộ lặp (repeater) có thể lên đến hàng chục megahertz.

Mỗi bộ lặp có thể được sử dụng cho hai trạm mặt đất trong vùng phủ sóng của vệ tinh.

Trần Sỹ Hùng TC Đ05 – ĐTVT II

Vệ tinh

Máy phát Máy thu

đường lênđường xuống

Trạm mặt đất phát

Trạm mặt đất thu

4


Các hệ thống thông tin trên mặt đất thường giới hạn ở cự ly gần (ví dụ như truyền hình

nội hạt) hoặc cho các trung kế dung lượng nhỏ giữa các thị trường chính.

. Ít chịu ảnh hưởng bởi địa hình của mặt đất. Do độ cao bay lớn nên thông tin vệ tinh

không bị ảnh hưởng bởi địa hình thiên nhiên như đồi núi, thành phố, sa mạc, đại dương.

Sóng vô tuyến chuyển tiếp qua vệ tinh có thể truyền tới các vùng xa xôi hẻo lánh, hải

đảo, bởi vậy thông tin vệ tinh là phương tiện thông tin tốt nhất cho các vùng nông thôn

và các vùng chưa phát triển. Thông tin vệ tinh có thể cung cấp các loại dịch vụ phổ

thông cho cả thành phố, nông thôn cũng như miền núi và hải đảo (ví dụ truyền hình,

điện thoại dung lượng nhỏ). Thông tin vệ tinh đẩy nhanh sự phát triển nền công nghiệp

và các phương tiện xử lý số liệu ở nông thôn.

. Dịch vụ thông tin vệ tinh có băng tần rộng và có thể truyền tới bất kỳ nơi nào trên

thế giới đã đưa đến việc tìm ra các thị trường mới cũng như mở rộng các thị trường dịch

vụ hạ tầng và các đường thông tin đã được sử dụng trên mặt đất. Nhờ vệ tinh đã đẩy

mạnh sự phát triển của các mạng truyền hình đặc biệt ví dụ như truyền hình cáp, truyền

hình trả tiền (pay TV), các nhóm ngôn ngữ và dân tộc (ethnic and language), các nhóm

tôn giáo, thể thao và các tin tức về sự sum hợp.

. Các dịch vụ mới. Do những khả năng đặc biệt của thông tin vệ tinh nên đã đưa vào

các khái niệm mới cho lĩnh vực viễn thông. Trước khi có thông tin vệ tinh (trước năm

1958), hầu hết các dịch vụ viễn thông quốc tế đều sử dụng sóng ngắn phản xạ tầng điện

ly. Thông tin này đã không đáp ứng được các yêu cầu do chất lượng xấu, dung lượng

thấp, băng tần hẹp, ngay cả khi công nghệ của loại hình viễn thông này đạt tới mức giới

hạn.

. Các dịch vụ cá nhân của khách hàng. Các trạm mặt đất nhỏ với anten kích thước bé

có thể truy nhập đến các cơ sở dữ liệu, các cơ quan bộ và các hệ thống quản lý thông

tin. Các trạm này có các thiết bị đầu cuối kích thước rất nhỏ, gọi là VSAT (very small

aperture terminals). Các đầu cuối này thường được đặt tại nhà của khách hàng hay các

khu vực có các yêu cầu dịch vụ phổ thông với dung lượng nhỏ.

1.2. Quỹ đạo vệ tinh:

1.2.1 Các nguyên lý về quỹ đạo:

Vệ tinh bay xung quanh quả đất với các dạng quỹ đạo khác nhau, ở các độ cao khác

nhau, nhưng đều phải tuân theo các định luật sau:

a) Định luật thứ nhất của Kepler: Vệ tinh chuyển động vòng quanh quả đất theo một

qũy đạo hình êlíp (hoặc qũy đạo tròn khi bán trục lớn a bằng bán trục bé b) với tâm của

quả đất trùng với một trong hai tiêu điểm của hình êlíp đó, như chỉ ra trên hình 1.2



Hình 1.2: Quỹ đạo Elip

a, b: bán trục lớn và bán trục nhỏ,r: bán kính quỹ đạo,ra là khoảng cách từ cực điểm tới

tâm trái đất, rp là khoảng cáh từ cận điểm tới tâm trái đất .

b) Định luật thứ hai của Kepler: Một vật chuyển động theo quỹ đạo êlíp có vận tốc tỷ

nghịch với bán kính quỹ đạo.

Một vật chuyển động theo quỹ đạo tròn sẽ có vận tốc không thay đổi trong toàn quỹ đạo

(như chỉ ra trên hình 1.3)

c) Định luật thứ ba của Kepler: Bình phương chu kỳ quỹ đạo thì tỷ lệ với lập phương

của bán kính quỹ đạo, được biểu thị bởi công thức:

T = 2π µ/3r (s)

( 1.1)

Hình 1.3: Vận tốc của vệ tinh trên quỹ đạo

Trong đó: r là bán kính quỹ đạo vệ tinh (km)


2b

2a

ra rp

cận điểm

Cực điểm

E

vận tốc không đổi

vận tốc không đổi

vận tốc nhanh nhất

vận tốc nhỏ nhất

6


µ Là hằng số , µ = G.M = 398.600,5 km 3 /s 2

G là hằng số hấp dẫn bằng 6,673.10 20− km 3 /kg.s 2

M là khối lượng quả đất (kg)

Định luật vạn vật hấp dẫn của Newton: Lực hấp dẫn và lực ly tâm của một vật thể

cân bằng nhau thì vật thể đó sẽ chuyển động tròn xung quanh quả đất với vận tốc không

đổi, như chỉ ra trên hình 1.4.

Hình 1.4: Vệ tinh chuyển động với quỹ đạo tròn

Từ điều kiện GMm/r 2 = mv 2 /r ta rút ra là:

v = ( µ /r) 2/1 (km/s) ( 1.2)

Trong đó m là khối lượng của vật thể, v là vận tốc ly tâm.

Dựa vào các định luật đã nêu trên, vệ tinh được phóng lên với các quỹ đạo khác nhau.

1.2.2. Phân loại quỹ đạo:

Có hai dạng quỹ đạo là quỹ đạo êlíp và quỹ đạo tròn

Dạng quỹ đạo êlíp(định luật KEPLER thứ nhất) quỹ đạo êlíp cao (HEO) mà điển

hình là vệ tinh Molniya của Liên xô (nên còn gọi là quỹ đạo Molniya), độ nghiêng của

mặt phẳng quỹ đạo so với mặt phẳng xích đạo là 65º, cận điểm là 1000 km và viễn điểm

là 39.400 km, chu kỳ quỹ đạo là 11gi58ph

Dạng quỹ đạo tròn có thể có ba loại: quỹ đạo thấp (LEO), quỹ đạo trung bình

(MEO), quỹ đạo cao (HEO) hay quỹ đạo đồng bộ khi vệ tinh bay ở độ cao 35.786 km,

lúc đó chu kỳ bay của vệ tinh bằng chu kỳ tự quay của quả đất bằng 23gi56ph04s.

Trong quỹ đạo tròn lại có thể chia ra:

Quỹ đạo cực tròn, mặt phẳng quỹ đạo vuông góc với mặt phẳng xích đạo, nghĩa là

mỗi vòng bay của vệ tinh sẽ đi qua hai cực quả đất.


Fc=mv/r

F=GMm/r

v

r

7


Quỹ đạo tròn nghiêng khi mặt phẳng quỹ đạo nghiêng một góc nào đó so với mặt

phẳng xích đạo.

Quỹ đạo xích đạo tròn, khi mặt phẳng quỹ đạo trùng với mặt phẳng xích đạo của trái

đất. Trong quỹ đạo xích đạo tròn nếu chiều bay vệ tinh cùng chiều với chiều quay quả

đất và có chu kỳ bằng chu kỳ quay của quả đất (24h) gọi là quỹ đạo địa tĩnh (GEO).

Hình 1.5: Ba dạng quỹ đạo cơ bản của vệ tinh.


Quỹ đạo elip nghiêng

Quỹ đạo xích đạo tròn

Quỹ đạo cực tròn

8


Có thể tóm tắt các dạng quỹ đạo của vệ tinh bằng sơ đồ dưới đây:

Sơ đồ 1:Sơ đồ các dạng quỹ đạo của vệ tinh

Từ các dạng quỹ đạo nêu trên thì vệ tinh địa tĩnh là vệ tinh sử dụng cho thông tin là

lý tưởng nhất vì nó đứng yên khi quan sát từ một vị trí cố định trên mặt đất.Nghĩa là

thông tin sẽ được bảo đảm liên tục, ổn định trong 24 giờ đối với các trạm nằm trong

vùng phủ sóng của vệ tinh mà không cần chuyển đổi sang một vệ tinh khác. Bởi vậy hầu

hết các hệ thống thông tin vệ tinh cố định đều sử dụng vệ tinh địa tĩnh.

1.2.3. Quỹ đạo địa tĩnh:

Một vệ tinh ở quỹ đạo địa tĩnh sẽ trở nên bất động so với mặt đất vì thế nó được gọi là

vệ tinh địa tĩnh.

Để có một vệ tinh địa tĩnh phải có các điều kiện:

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

- Quỹ đạo là đường tròn.

- Góc nghiêng của quỹ đạo bằng 0.

Điều kiện đầu rất rõ ràng. nếu vệ tinh là tĩnh, nó phải quay cùng tốc độ với quả đất.

Điều kiện thứ 2 được rút ra từ định luật kepler thứ 2. Tốc độ không đổi có nghĩa là vệ

tinh phải quýet các diện tích như nhau trong các khoảng thời gian như nhau và điều này

chỉ xảy ra với quỹ đạo tròn. Điều kiện thứ 3, góc nghiêng bằng 0, dựa trên điều kiện


Quỹ đạo Êlip

Các hệ thống quỹ đạo ê líp cao

(HEO)

Vùng phủ sóng từ vĩ độ trung bình đến vĩ độ

cao với một ít vệ tinh

Quỹ đạo tròn

Quỹ đạo cực và nghiêng

Quỹ đạo thấp (LEO) ,Quỹ đạo

trung bình (MEO)

Quỹ đạo xích đạo. Quỹ đạo

đồng bộ và quỹ đạo địa tĩnh

(GEO)

Phủ sóng toàn cầu với ba vệ

tinh

Vùng phủ sóng rộng toàn cầu nhưng yêu cầu

phải có nhiều vệ tinh

9


rằng mọi sự nghiêng đều dẫn đến vệ tinh chuyển động theo hướng bắc và nam và vì thế

nó không phải là địa tĩnh. Chỉ có góc nghiêng bằng 0 mới tránh khỏi việc vệ tinh chuyển

động sang bắc hoặc nam và điều này có nghĩa là quỹ đạo nằm trong mặt phẳng qua quỹ

đạo của trái đất .

Với quỹ đạo địa tĩnh vệ tinh có các đặc điểm sau:

- Để có chu kỳ bay 1436 phút, theo định luật thứ ba của Kepler, thì bán kính

quỹ đạo sẽ là:

r = (T2µ/4Л2)1/3 thay các giá trị T = 1436.60 (s); µ = 398.600,6 km3/s2, tính được

r = 42.164 km.

- Độ cao bay h = r – Re, trong đó Re là bán kính quả đất bằng 6378km, h = 42164

km -6378 km = 35.786 km.

- “Góc nhìn” từ vệ tinh xuống quả đất, là góc hợp bởi hai đường thẳng nối từ tâm

vệ tinh và tiếp tuyến với mặt đất tại một điểm, như chỉ ra trên hình 1.6. Xét tam giác

vuông AOS

Hình 1.6: “ Góc nhìn” từ vệ tinh địa tĩnh

Sinα = AO/OS = 6378/42.164, suy ra : α =8º7 và 2α =17º4 tương ứng với góc ở tâm 2Φ

= 180º -17º4 =162º6, Φ = 81º3

- Vệ tinh địa tĩnh chỉ “nhìn thấy” các vĩ độ 81º3 Bắc và Nam, với góc ngẩng bằng

0º. Như vậy ở các vĩ độ cao hơn 81º3 Bắc và Nam là không “nhìn thấy” vệ tinh địa tĩnh,

có nghĩa là các vùng cực không thể thông tin qua vệ tinh địa tĩnh.

- Vùng “nhìn thấy” của vệ tinh lên mặt đất có thể được xác định từ độ dài cung AB

bằng Re , Φ(rad) = 2x6379x1.42 = 18090,98 km. Chu vi quả đất 2Л Re = 2x3,14x6378 =


2φ

oo

A B

S

r

2

10


40053,84 km. Tỷ số độ dài cung AB trên chu vi quả đất bằng 45% diện tích bề mặt quả

đất.

Trong thực tế khi thông tin với vệ tinh yêu cầu góc ngẩng của trạm mặt đất phải lớn

hơn 0º, thường ≥ 5º cho nên vùng thực tế có thể thông tin qua một vệ tinh địa tĩnh là nhỏ

hơn 45% diện tích quả đất. Bởi vậy phải có ít nhất ba vệ tinh địa tĩnh mới phủ sóng toàn

cầu, trong đó sẽ có những vùng hai vệ tinh phủ sóng chồng lấn lên nhau, có nghĩa là các

địa điểm đó có thể đồng thời thông tin với hai vệ tinh, còn các vùng cực có vĩ độ

khoảng ± 80º trở lên không thông tin được qua vệ tinh địa tĩnh, như chỉ ra trên hình 1.8.

- Cự ly xa nhất từ vệ tinh đến điểm “nhìn thấy” trên mặt đất

s = r.cosα = 42.164cos8º7 = 41.679 km, tương ứng với góc ngẩng bằng 0º, cự ly

ngắn nhất khi góc ngẩng là 90º bằng độ cao bay của vệ tinh là 35.786 km.

Thời gian trễ truyền sóng từ một trạm mặt đất đến vệ tinh bằng:

t =s/c, trong đó s là cự ly từ trạm mặt đất đến vệ tinh, c là vận tốc ánh sáng = 299.792

km/s. Khi s lớn nhất thời gian trễ là t = 41.679/299.792 =0,139 s, thời gian trễ ngắn nhất

bằng 35.786/299.792 =0,119 s.

Khi truyền tín hiệu thoại, thời gian trễ sẽ gây ảnh hưởng tới cuộc đàm thoại hai

chiều. Khi một người hỏi và một người trả lời tín hiệu khi quay trở về người hỏi sẽ phải

đi một đoạn đường bằng bốn lần s, tổng số thời gian trễ tăng lên 4 lần, nghĩa là khoảng

từ 0,447 s đến 0,556 s. Thời gian trễ cũng gây ra hiện tượng hồi âm, bởi vậy phải có

thiết bị đặc biệt để khử hồi âm.

Bảng 1.2 cho thấy quan hệ một số thông số hình học giữa trạm mặt đất và vệ tinh

địa tĩnh.

Trong đó: Re: bán kính quả đất; s là khoảng cách từ vệ tinh đến trạm mặt đất; r là

bán kính quỹ đạo vệ tinh; E là góc ngẩng là góc hợp bởi đường thẳng nối từ trạm mặt

đất đến vệ tinh với đường tiếp tuyến với mặt đất tại trạm; β0 là góc ở tâm chắn cung từ

trạm mặt đất đến điểm chiếu vệ tinh lên mặt đất; α là góc nhìn.



Bảng 1.1: Quan hệ của các thông số giữa trạm mặt đất và vệ tinh địa tĩnh

H α 0β s Thời gian tổn hao(độ) (độ) (độ) (km) (s) (dB)

0 8,700 81,30 41.679 0,139 1,35 8,667 76,33 41.127 0,137 1,210 8,567 71,43 40.586 0,135 1,115 8,042 66,6011 40.061 0,134 1,020 8,172 61,83 39.554 0,132 0,925 7,880 57,12 39.070 0,130 0,830 7,527 52,47 38.612 0,129 0,735 7,118 47,88 38.181 0,127 0,640 6,654 43,35 37.780 0,126 0,545 6,140 38,86 37.412 0,125 0,450 5,580 34,42 37.078 0,124 0,355 4,977 30,02 36.786 0,123 0,260 4,338 25,66 36.520 0,122 0,165 3,665 21,33 36.297 0,121 0,170 2,966 17,03 36.114 0,120 0,175 2,244 12,76 35.971 0,120 0,080 1,505 8,49 35.868 0,120 0,085 0,755 4,24 35.807 0,119 0,090 0,000 0,00 35.786 0,119 0,0

Chỉ cần 3 vệ tinh địa tĩnh là có thể phủ sóng toàn cầu như chỉ ra trên hình 1.7.

Các thông số hình học được chỉ ra trên hình1.8.

Hình 1.7: Vị trí 3 vệ tinh địa tĩnh phủ sóng toàn cầu


Trạm mặt đất

Tâm quả đất

Vệ tinh

S

α

E

Rc

0β

12


Hình 1.8: Các thông số hình học giữa trạm mặt đất và vệ tinh

1.3. Băng tần thông tin vệ tinh:

Thông tin vệ tinh là hệ thống thông tin có phương thức truyền dẫn vô tuyến, bởi vậy

việc lựa chọn và ấn định băng tần công tác cho các dịch vụ thông tin vệ tinh là rất quan

trọng. Nó phải thoả mãn hai điều kiện cơ bản :

- Không gây can nhiễu lên các hệ thống thông tin vô tuyến khác cũng như dịch vụ

thông tin vệ tinh trong mạng

- Tổn hao truyền sóng nhỏ để giảm nhỏ kích thước và giá thành thiết bị

1/ Lựa chọn băng tần cho thông tin vệ tinh

Có những vấn đề liên quan tới sự truyền lan sóng vô tuyến điện trong thông tin vệ

tinh, vì việc phát và thu sóng thực hiện giữa một trạm mặt đất và vệ tinh ở rất xa trong

vũ trụ. Vấn đề lớn nhất là sóng bị tiêu hao do sự lan toả tất yếu vào không gian. Đặc

trưng cho tổn hao đó là hệ số tổn hao không gian tự do được biểu thị bằng công thức:

Lotd = (4πr/λ)2 (1.3)

Trong đó r là khoảng cách từ anten trạm mặt đất đến anten vệ tinh

λ là bước sóng công tác

Để hạn chế sự lan toả sóng vào không gian trong thông tin vô tuyến phải sử dụng

anten bức xạ có hướng để hướng bức xạ sóng vô tuyến điện đến anten thu cũng như

hướng anten thu vào anten phát. Đại lượng đó được gọi là hệ số tính hướng của anten

thường được ký hiệu là D, nên tổn hao không gian tự do sẽ giảm đi và bằng:

Ltd = (4πr/λ)2 / D1.D2 (1.4)

Trong đó D1 là hệ số tính hướng của anten phát, D2 là của anten thu

Ngoài tổn hao không gian tự do là tổn hao chủ yếu còn có suy hao do khí quyển quả

đất.

Khí quyển quả đất được chia làm ba tầng: lớp khí quyển dưới cùng dải từ mặt đất

lên độ cao khoảng 11 km gọi là tầng đối lưu. Các hiện tượng thời tiết như mưa, bão,

sương mù… đều xẩy ra trong tầng đối lưu. Tiếp đến là tầng bình lưu, có giới hạn trên

khoảng 35 km, và trên cùng là tầng điện ly có độ cao khoảng từ 50 km đến 400 km.



Tầng điện ly là một lớp khí bị ion hoá mạnh nên mật độ chất khí chủ yếu là các điện

tử tự do và các ion. Nó có tính chất hấp thụ và phản xạ sóng vô tuyến điện. Bằng việc

khảo sát thực tế người ta thấy tầng điện ly chỉ phản xạ đối với băng sóng ngắn trở

xuống. Tần số càng cao ảnh hưởng bởi tầng điện ly càng ít, ở các tần số trong băng vi

ba hầu như không bị ảnh hưởng bởi tầng điện ly.

Trong tầng đối lưu sóng vô tuyến điện bị hấp thụ bởi các phân tử khí như oxy, hơi

nước (H2O), CO2, v.v… cũng như trong mưa và sương mù. Nhưng ở các tần số khoảng

6 GHz trở xuống hấp thụ không đáng kể, có thể bỏ qua. Khoảng tần số đó được gọi là

cửa sổ vô tuyến.

Nếu sử dụng băng tần nằm trong “cửa sổ vô tuyến” tức là khoảng từ 1GHz đến 10

GHz thì suy hao do tầng điện ly và trong tầng đối lưu là không đáng kể và suy hao

truyền sóng gần như bằng suy hao không gian tự do.

2/ Quy định băng tần cho thông tin vệ tinh

Như đã thấy băng tần lý tưởng nhất sử dụng cho thông tin vệ tinh cũng như hệ

thống vi ba khác là băng tần nằm trong “cửa sổ vô tuyến” vì các tần số nằm trong “cửa

sổ vô tuyến” có suy hao trong khí quyển là nhỏ nhất, trong điều kiện bình thường có thể

bỏ qua.

Tuy nhiên các tần số nằm trong “cửa sổ vô tuyến” được sử dụng nhiều cho các hệ

thống thông tin vi ba trên mặt đất, hơn nữa băng tần của thông tin vệ tinh rất rộng nên

ngoài các băng tần nằm trong “cửa sổ vô tuyến” được ấn định cho thông tin vệ tinh thì

phải sử dụng thêm các băng tần khác. Các băng tần đó được quy định như chỉ ra trên

bảng 1.2



Bảng 1.2: Các băng tần ấn định cho thông tin vệ tinh

Khoảng cách Ký hiệu Sử dụng điển hình1,5 – 1,6 GHz L Dịch vụ thông tin di động (MSS)2,0 – 2,7 GHz S Dịch vụ phát thanh, truyền hình (BSS)3,7 – 7,25 GHz C Dịch vụ vệ tinh cố định (FSS)7,25 – 8,4 GHz X Các vệ tinh nội địa10,7 – 18 GHz Ku Dịch vụ vệ tinh cố định (FSS)18 – 31 GHz Ku Dịch vụ vệ tinh cố định (FSS)44 GHz Q Các vệ tinh nội địa

Chú ý: các chữ cái ký hiệu cho băng tần được lựa chọn trong chiến tranh thế giới

thứ hai nhằm giữ bí mật tần số của ra da và đánh lạc hướng kẻ địch, nên nó được sắp

xếp không theo một logic nào cả.

Dịch vụ cố định (FSS) là dịch vụ cho các trạm mặt đất có vị trí cố đinh. Dịch vụ di

động là dịch vụ sử dụng cho các con tàu biển, máy bay, ôtô và các phương tiện khác

chuyển động trong khi truyền dẫn.

ITU cụ thể CCIR đã phân chia và ấn định các băng tần nói chung cho tất cả các hệ

thống thông tin vô tuyến trên phạm vi toàn cầu, trong đó có thông tin vệ tinh cũng như

điều khiển việc bố trí vị trí của vệ tinh trên quỹ đạo địa tĩnh.

ITU đã phân chia thế giới làm ba khu vực, như chỉ ra trên hình 1.9.

Khu vực I: bao gồm châu Âu, châu Phi, liên bang Nga cũ, Mông cổ và các nước

đông Âu

Khu vực II: gồm các nước nam và bắc Mỹ và đảo xanh

Khu vực III : Châu Á( Trừ vùng 1) Úc và tây nam Thái Bình Dương



Hình 1.9: Khu vực của ITU

Bảng 1.3: Quy định băng tần cho dịch vụ thông tin vệ tinh trong 3 khu vực

Khoảng tần số

(GHz)

Các dịch vụ vệ tinh cố định Các dịch vụ giữa các

vệ tinhĐường lên Đường xuống Chung cho 3 vùng

V1 V2 V3 V1 V2 V3

2,5 – 2,5352,535 – 2,6552 655 – 2,6903,4 – 4,24,5 – 4,85,735 – 5,855,85 – 7,0757,25 – 7,757,9 – 8,410,7 – 11,711,7 – 12,312,3 – 12,512,5 – 12,712,7 – 12,7512,75 – 13,2514 – 14,514,5 – 14,817,3 – 17,717,7 – 18,118,1 – 21,2



22,55 – 23,5527 – 27,527,5 – 3132 – 3337,5 – 40,542,5 – 43,550,4 – 51,4

Tuy nhiên do có sự khác nhau giữa các khu vực đối với các dịch vụ thông tin vệ

tinh nên việc ấn định tần số cho ba khu vực này thường có một vài ngoại lệ.

Việc phân định tần số cho các dịch vụ thông tin vệ tinh cố định được chỉ ra trên

bảng 1.4 (quy định trong giải tần từ 1GHz đến 52 GHz)

Trong các băng tần sử dụng cho thông tin vệ tinh đáng chú ý nhất là băng C, băng

Ku và băng Ka là các băng tần hiện tại và tương lai được sử dụng phổ biến nhất vì:

Băng C (6/4 GHz): cho đường lên gần 6 GHz và đường xuống gần 4 GHz.

Băng tần này nằm ở khoảng giữa “cửa sổ vô tuyến” ít bị suy hao trong khí quyển

quả đất cũng như trong các điều kiện khí tượng như mưa, sương mù…

Nó đã được sử dụng cho nhiều hệ thống thông tin vi ba trên mặt đất cũng như cho

hệ thống thông tin vệ tinh của Intelsat và các hệ thống khác bao gồm các hệ thống thông

tin khu vực và nhiều hệ thống thông tin nội địa.

Băng Ku(14/12 và 14/11 GHz): băng này được sử dụng rộng rãi sau băng C cho

viễn thông công cộng. Băng Ku sử dụng thích hợp cho thông tin vệ tinh nội địa và thông

tin giữa các công ty. Do tần số cao nên cho phép các trạm mặt đất sử dụng anten kích

thước nhỏ.

Băng Ka (30/20 GHz): chưa được sử dụng nhiều do suy hao lớn trong khí quyển quả

đất cũng như trong các điều kiện thời tiết xấu như mưa, sương mù… Ưu điểm của băng

tần này là cho phép sử dụng các trạm mặt đất nhỏ, ít bị can nhiễu cũng như gây can

nhiễu cho các hệ thống vi ba khác. Nhưng nó có nhược điểm là giá thành thiết bị tương

đối cao.

1.4. Đa truy nhập trong thông tin vệ tinh:

Thông tin vệ tinh là hệ thống thông tin vô tuyến điểm đến đa điểm, nghĩa là một vệ

tinh có thể thông tin với nhiều trạm mặt đất, vì vậy phải sử dụng phương pháp đa truy

nhập.

1/ Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA), trong đó mỗi trạm mặt đất được ấn

định cho một khoảng băng tần nhất định trong băng tần quy định chung cho hệ thống.



Toàn bộ dung lượng của một vệ tinh được phân chia cho các bộ phát đáp, mỗi bộ phát

đáp thường có độ rộng 36MHz; 54 MHz hoặc 72MHz. Mỗi bộ phát đáp có thể được

chia nhỏ cho các khách hàng hoặc các trạm mặt đất khác nhau.

Mỗi khách hàng hay trạm mặt đất chỉ được thu hoặc phát lưu lượng thông tin của

mình trong băng tần đã quy định với cường độ tín hiệu phải được cân bằng sao cho

không gây can nhiễu lên nhau. Các trạm có băng tần kề nhau thì giữa chúng phải có một

khoảng băng tần bảo vệ thích hợp để chúng không chồng tần số lấn lên nhau, như chỉ ra

trên hình 1.11.

Hình 1.12 là một ví dụ điển hình cho phương pháp FDMA của một mạng có ba

trạm mặt đất A,B,C, mỗi trạm một sóng mang.

Trạm A phát đi tần số sóng mang quy định với độ rộng phổ cho trước và thu các

sóng mang của trạm B và C và nhờ bộ giải điều chế và bộ phân kênh để lấy ra các tín

hiệu đưa tới người sử dụng.

Ưu điểm của FDMA là kỹ thuật đơn giản, độ tin cậy cao, giá thành hạ. Giữa các

trạm không cần sự đồng bộ. Tuy nhiên nó cũng có nhược điểm:

- Thiếu tính mềm dẻo khi cần thay đổi dung lượng, cần phải thay đổi lại kế

hoạch phân bổ tần số có nghĩa là phải thay đổi tần số phát, tần số thu và băng thông của

bộ lọc của các trạm mặt đất.

- Khi số truy nhập tăng do xuất hiện các sản phẩm nhiễu điều chế nên phải giảm

công suất phát của vệ tinh, nên không tận dụng được hết hiệu suất làm việc của bộ

khuếch đại.

- Phải điều khiển công suất phát của các trạm mặt đất công suất sóng mang tại đầu

vào vệ tinh là như nhau, để tránh hiệu ứng “bắt” (capture effect). Việc điều khiển này phải

thực hiện ở tại thời gian thực tế phù hợp với suy hao do mưa ở đường lên.



Hình 1.10: Các nguồn đa truy nhập Hình 1.11: Đa truy nhập phân

chia theo tần số

Đây là kỹ thuật truy nhập cũ nhất, mặc dù vậy chúng vẫn được sử dụng khá

phổ biến dù cho nó có những nhược điểm và nó sẽ tồn tại lâu dài do việc đầu tư trước

đây đồng thời như đã biết FDMA không cần sự đồng bộ giữa các trạm mặt đất.

a/ Các sóng mang phát b/ Ghép kênh tín hiệu băng cơ sở

(FDA hay TDM)


f

t

s

Băng tần bộ phát đáp

f

P

cff

f f f f f f

A B C

Độ rộng băng bộ phát đáp

từ A đến B đến C

đến A đến C

đến A đến B

từ B

từ C t nếu TDM

f nếu FDM

19


c/ Sơ đồ khối trạm A

Hình 1.12: Hệ thống FDMA có 3 trạm mỗi trạm một sóng mang

2/ Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA): phương pháp này mỗi trạm mặt đất

được ấn định cho một “khe thời gian” nhất định và trạm mặt đất chỉ được thu hoặc phát

lưu lượng của trạm mình trong “khe thời gian” quy định đó và được gọi là “cụm”

(burst). Các “cụm” của một số trạm mặt đất được sắp xếp lại trong một khoảng thời

gian dài hơn gọi là khung TDMA, như chỉ ra ở hình 1.13.

Độ lâu của “khe thời gian” được ấn định cho mỗi trạm được xác định trước tỷ lệ

với yêu cầu về lưu lượng của trạm mặt đất đó. Mỗi trạm mặt đất phát tín hiệu của nó

trong khe thời gian được ấn định cho nó trong tất cả các khung TDMA. Để các “cụm”

trong khung TDMA không chồng lấn lên nhau thì giữa các cụm kề nhau phải có một

khoảng thời gian.

Hình 1.13: Cấu trúc “cụm” và khung TDMA


Ghép kênh Điều chế Máy phát

Phân kênh và lựa chọn kênh B

C

Máy thu

Các kênh tiếng

đến người

sử dụng

Giải điều chế

A B C D A

Khung TDMA

Thời gian bảo vệ

Cụm

f

t

20


Một mạng đa truy nhập phân chia theo thời gian có ba trạm A, B, C được chỉ ra trên hình 1.14. Các trạm mặt đất phát không liên tục trong một thời gian TB đã được ấn định và gọi là “cụm”.

Khi thu mỗi trạm thu tất cả các “cụm” trong khung TDMA, trạm thu sẽ nhận dạng “cụm” của mình bằng “từ duy nhất” có trong “cụm chuẩn” do trạm chuẩn phát đi.

Quá trình tạo “cụm” và thu “cụm” của một trạm mặt đất được minh họa ở hai hình 1.15 và 1.16.

Trạm mặt đất nhận thông tin ở dạng luồng số cơ hai liên tục với tốc độ Rb từ mạng

mặt đất bên ngoài hoặc từ người sử dụng. Thông tin được lưu giữ ở bộ nhớ đệm trong

khoảng thời gian TB. Luồng số với tốc độ Rb điều chế sóng mang sẽ có tốc độ:

R = Rb(TF/TB) (bit/s)

Tốc độ luồng số điều chế sóng mang sẽ cao khi khoảng thời gian của “cụm ngắn và

chu kỳ phát (TB/ TF) của trạm thấp.Ví dụ Rb = 2Mbit/s và TF/TB = 10 thì R = 2.10 = 20

Mbit/s.

Chú ý rằng R là tổng dung lượng của mạng, nghĩa là tổng các dung lượng trạm ở

bit/s. Nếu tất cả các trạm có dung lượng như nhau thì chu kỳ TF/TB biểu thị cho số trạm

trong mạng.

Khi thu “cụm”, mỗi trạm sẽ thu tất cả các “cụm” trong khung. Trạm thu nhận dạng

khởi đầu của mỗi cụm trong khung bằng việc tách “từ duy nhất” sau đó lấy ra lưu lượng

dành cho nó chứa trong cụm con của trường lưu lượng có trong mỗi cụm. Lưu lượng

này nhận được không liên tục với tốc độ R bit/s. Để khôi phục lại tốc độ ban đầu Rb ở

dạng một luồng bít liên tục, thông tin được lưu lại trong bộ nhớ đệm đối với một chu kỳ

khung và nó được đọc ra ở tốc độ Rb trong thời gian khung.

Hình 1.14: Hoạt động của một mạng theo nguyên lý TDMA


Cùng tần số F

T

T

T

Phía phát Phía thu

Các trạm A,B,C

21


Đa truy nhập phân chia theo thời gian sử dụng hiệu quả hơn đối với độ rộng băng

tần và tận dụng được công suất của bộ khuếch đại công suất cao do mỗi khung TDMA

(hay một bộ phận đáp trên vệ tinh) chỉ có một sóng mang nên không có nhiễu điều chế

khi tầng khuếch đại công suất việc tại điểm bão hoà hay lân cận điểm bão hoà và sẽ cho

ra công suất cực đại.

Hệ thống TDMA có tính mềm dẻo trong việc thay đổi lưu lượng giữa các trạm chỉ

cần thay đổi độ rộng “cụm” của mỗi trạm mặt đất.

Nhưng TDMA yêu cầu về công nghệ trạm mặt đất phức tạp hơn FDMA, bởi vậy

giá thành sẽ đắt hơn vì phải có sự đồng bộ chính xác giữa các trạm và với vệ tinh.

Do vị trí vệ tinh luôn luôn thay đổi nên độ trễ của các trạm mặt đất là khác nhau,

làm cho việc đồng bộ trong mạng gặp nhiều khó khăn và phức tạp hơn nhiều so với các

hệ thống vi ba trên mặt đất.

Tốc độ của người sử dụng R i (bít/s); tốc độ tin tức của bộ ghép kênh Rb = ΣRi

(bít/s); tốc độ của mỗi “cụm” R (bit/s), khoảng thời gian “cụm” TB (s), khoảng thời gian

khung TF (s).


MUXTDM

Người sử dụng R

Vệ tinh

T

R

R=R

T

R

D AB

C

Đoạn mở đầu đến A đến B đến C

Bộ đệm

Bộ tạo đoạn mở đầu

Bộ định thời TDMA

Bộ điều chế

QPSK

Luồng bít cho người sử dụng đến A

B

CR

R

R

Tốc độ bít

Đến bộ nâng tần

22


Hình 1.15: Tạo cụm

Ri = Tốc độ của người sử dụng (bít/s); Rb tốc độ thông tin của bộ ghép kênh (bít/s) = ΣRi

, R = tốc độ của mỗi “cụm” (bít/s). TB độ lâu của cụm (s), TF độ lâu của khung (s)

3/ Đa truy nhập phân chia theo không gian (SDMA):

Trong thông tin vệ tinh bằng việc phủ sóng các vùng khác nhau trên mặt đất và

phương pháp sử dụng các phân cực sóng khác nhau thì với phổ tần giống nhau có thể sử

dụng lại vài lần mà can nhiễu bị hạn chế giữa các người sử dụng.


Vệ tinh

Phân kênh Đến người sử dụng

Đến D

Đến D

Đến D

Khởi đầu khung

D

Giải điều chế PSK

Bộ đệm

Từ bộ biến đổi hạ tần

Định thời TDMA

R

R

R

tốc độ bít

A

B

C

Từ

23


Hình 1.16: Trạm thu D, thu các “cụm” từ trạm A, B, C.

a/ Phân cực: có các loại phân cực thẳng đứng (VP) và phân cực nằm ngang (HP). Phân

cực tròn có phân cực tròn bên trái (LHCP) và phân cực tròn bên phải (RHCP), có thể

được phát đi cùng tần số từ vệ tinh nhưng với hai phân cực khác nhau mà các trạm mặt

đất thu đúng tín hiệu của trạm mình mà không bị can nhiễu do sử dụng các anten thu có

phân cực khác nhau.

b/ Vệ tinh với việc sử dụng các loại anten khác nhau có kích thước khác nhau, có thể

phủ sóng lên mặt đất với các vùng phủ sóng có diện tích và hình dạng khác nhau. Có

bốn dạng phủ sóng cơ bản đó là: phủ sóng toàn cầu, là vùng phủ sóng rộng nhất mà vệ

tinh có thể phủ được; phủ sóng bán cầu là phủ sóng một nửa bán cầu phía đông và phía

tây của quả đất; phủ sóng khu vực là vùng phủ sóng một khu vực khá lớn như bắc Mỹ,

châu Âu hoặc Đông nam á và vùng phủ sóng “đốm” là vùng phủ sóng với diện tích nhỏ

nhất so với ba vùng trên.

Hình 1.17: Sử dụng lại tần số bằng sự phân chia không gian

Nếu các vùng phủ sóng không chồng lấn lên nhau và năng lượng bức xạ búp phụ

phủ sóng lên các vùng khác thấp dưới mức cho phép thì trong mỗi vùng phủ sóng đó có

thể sử dụng phổ tần như nhau. Ví dụ như ở hình 1.17 có hai vùng phủ sóng, trong hai

vùng đó có thể sử dụng cùng một phổ tần để thông tin cho các trạm mặt đất ở trong đó.

Trạm mặt đất ở giữa không được phủ sóng hoặc phải sử dụng một tần số khác có vùng

phủ sóng riêng. Việc lựa chọn búp sóng dựa trên cơ sở bộ phát đáp.

4/ Đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA):

Làm việc theo nguyên lý trải phổ tín hiệu phát rộng hơn nhiều so với độ rộng thực

tế. Chuỗi mã dùng để trải phổ tạo thành “ký hiệu” riêng của máy phát. Máy thu \khôi

phục lại thông tin hữu ích bằng việc khôi phục lại sóng mang phát ở độ rộng băng ban



đầu. Hoạt động này đồng thời trải phổ của những người sử dụng khác cũng như sự xuất

hiện tạp âm mật độ phổ thấp làm cho tạp âm và can nhiễu ở hệ thống CDMA rất ít.

Việc truyền dẫn mã kết hợp với thông tin có ích đòi hỏi độ rộng băng tần vô tuyến

(RF) lớn hơn nhiều so với khi chỉ phát riêng thông tin. Đó là nguyên nhân vì sao phải

thực hiện trải phổ.

Hình 1.18:Truyền dẫn trải phổ trong một hệ thống CDMA.

Có hai công nghệ được sử dụng ở CDMA là phát trải phổ trực tiếp (DS) và phát trải

phổ nhảy tần (FH). Nguyên lý trải phổ được chỉ ra trên hình 1.18.

Trong CDMA mỗi trạm phát sử dụng một mã giả ngẫu nhiên duy nhất để trải phổ

tín hiệu phát. Phía thu mỗi trạm mặt đất thu trong mạng phải có mã tạp âm giả ngẫu

nhiên (PN) giống hệt nhau để khôi phục lại và chọn ra thông tin. Những mạng khác có


Bộ phát đáp

Trải phổ Nén phổ

Các tín hiệu không mong muốn

Tín hiệu sốKhôi phục lại

tín hiệu sốB C

A D

A

Mật độ phổ công suất (PSD)

Tần số0

W

PSD

B

Tần sốf

Độ rộng băng RF

D

Tần số0

W

PSD

C

Tần sốf

PSDTạp âm+ các tín hiệu khác+ nguồn nhiễu

25


thể làm việc đồng thời trong cùng phổ tần nhưng với mã khác nhau thì sẽ không gây can

nhiễu.

Phương pháp cơ bản của việc phát thông tin trải phổ đòi hỏi phải gửi đi một mã tạp

âm giả ngẫu nhiên (PN) ở tốc độ khoảng Mbit/s. Mã này được gọi là “chip”. Mã PN

được điều chế bởi luồng số liệu thông tin . Tỷ số giữa tốc độ của “chip” Rchip và tốc độ

luồng số thông tin Rdata được gọi là hệ số khuyếch đại xử lý. Hệ số khuyếch đại xử lý

điển hình thường bằng 100 : 1 đến 1000 : 1 (20 dB đến 30dB). Nếu tốc độ số liệu là 10

kbit/s và hệ số khuyếch đại xử lý 23 dB (200/1) thì tốc độ “chip” là 2 Mbit/s. Nếu yêu

cầu Eb/No là 4 dB, với Rchip/Rdata 23 dB sẽ cho phép C/N đến 19 dB.

CDMA đổi lại việc tăng độ rộng băng để làm giảm công suất xuống thấp hơn

nhiều. CDMA nhiều kênh có thể cùng tồn tại, nếu tất cả là mã trực giao. Kiểu đa truy

nhập này phù hợp với các thiết bị thông tin vệ tinh cầm và xách tay có đồ thị tính hướng

anten rộng.

Đa truy nhập phân chia theo mã có các ưu điểm:

- Đơn giản vì không yêu cầu đồng bộ giữa các trạm

- Bảo mật, ít can nhiễu, có khả năng làm việc với C/N rất thấp.

- Sử dụng ít tần số, giá thành các trạm mặt đất thấp

1.5. Kết luận chương:

Chương này giới thiệu tổng quan về thông tin vệ tinh; cấu trúc tổng quát hệ thông thông

tin vệ tinh(đường lên , đường xuống) và các đặc điểm của n ó. Xét tổng quan các quỹ

đạo vệ tinh được sử dụng trong các hệ thống thông tin vệ tinh. Có hai dạng quỹ đạo elíp

và quỹ đạo tròn.

từ các dạng quỹ đạo nêu trên thì vệ tinh địa tĩnh là vệ tinh sử dụng cho thông tin là lý

tưởng nhất là vì nó đứng yên khi quan sát từ một vị trí cố định trên mặt đất nghĩa là

thông tin sẽ được đảm bảo lien tục, ổn định trong 24giờ đối với các trạm nằm trong

vùng phủ sóng của vệ tinh mà không cần chuyển đổi sang vệ tinh khác. Bởi vậy hầu hết

các hệ thống thông tin vệ tinh đều sử dụng vệ tinh địa tĩnh. Bên cạnh đó còn có quy

định và và sự lựa chon băng tần cho thông tin vệ tinh nữa .

thông tin vệ tinh ;là hệ thống thông tin voo tuyến điểm đến đa điẻm nghĩa là 1 veej tinh

có thửê lien lạc với nhiều trạm mặt đất, vì vậy phải sử dụng phương pháp đa truy

nhập .Phương pháp đa truy nhập bao gồm :theo tần số ,theo thời gian và không gian,

theo mã .



CHƯƠNG 2 : PHÂN HỆ THÔNG TIN

2.1. Cấu trúc phân hệ thông tin:

2.1.1. Cấu trúc chức năng:

Trong hệ thống thông tin vệ tinh, vệ tinh đóng vai trò là một trạm chuyển tiếp, làm

chức năng của một trạm lặp (repeater).Thu tín hiệu từ các trạm mặt đất, khuyếch đại,

biến đổi sang một tần số khác và khuyếch đại lên một công suất yêu cầu rồi phát trở lại

mặt đất. Là một trạm ở rất xa quả đất và bay xung quanh quả đất, được điều khiển từ xa

nên có cấu tạo phức tạp. Ngoài phân hệ thông tin còn có những phân hệ phụ trợ khác để

đo lường, điều khiển, giám sát v.v…từ xa

Chức năng của một vệ tinh thông tin là thu tín hiệu cao tần (RF) từ mặt đất khuếch đại

chúng và sau đó phát trở lại mặt đất. Các bộ phận chính của một vệ tinh thông tin được

chỉ ra ở hình 2.9. Trên hình chỉ cho ta thấy các bộ khuyếch đại tín hiệu của phân hệ

thông tin và các phân hệ khác phụ trợ cho phân hệ thông tin như thế nào, và các giá trị

điển hình của công suất RF cho trước. Anten thu tín hiệu gồm có một mặt phản xạ (gọi

là gương) và một bộ tiếp sóng. Tín hiệu thu là 10-10 W. Máy thu khuyếch đại tín hiệu lên

104 w. Nó cũng có bộ biến đổi hạ tần, biến đổi tần số thu 6 GHz xuống tần số 4 GHz để

phát (nếu công tác ở băng C).

Hình 2.1: Sơ đồ khối phân hệ thông tin và phần phụ trợ trên vệ tinh


Máy thuMa trận

chuyển mạchKhuếch đại

công suất

Mức công suất RF 10W

10W 10W

Phân hệ thông tin

1,5m

2.5m

Công suất TT&C Công suất công suất điện điện nhiệt

Phần phụ trợ con tầu không gian

Điều khiển tư thế 0,01

RF thu 6GHz

50W 700W 300W

RF phát 4GHz

27


Trong nhiều vệ tinh tín hiệu đi qua các chuyển mạch, các bộ suy hao, và các bộ

ghép kênh. Sau đó bộ khuyếch đại tăng công suất thực tế lên (ví dụ đến 10 w). Cuối

cùng tín hiệu đến anten phát để bức xạ theo hướng mặt đất.

* Nhiệm vụ và các chức năng chính:

Các chức năng chính của phân hệ thông tin là:

- Thu các tín hiệu vô tuyến ở băng tần và phân cực cho trước của các trạm mặt đất

trong mạng có liên quan. Các trạm này phải nằm trong vùng phủ sóng của vệ tinh

với một góc quy định, góc này phụ thuộc độ rộng búp sóng anten.

- Loại bỏ can nhiễu

- Khuyếch đại các tần số thu được và hạn chế tạp âm và nhiễu loạn càng nhiều

càng tốt. Mức tín hiệu mà anten thu nhận được chỉ vài chục picowat (pW).

- Biến đổi tần số sóng mang thu ở đường lên thành tần số phát trở lại mặt đất ở

đường xuống. Thường tần số thu đường lên lớn hơn tần số phát đường xuống. Ví

dụ băng C thu 6 GHz, phát 4 GHz, còn băng Ku là 14 GHz và 11 GHz.

- Bảo đảm mức công suất phát xuống trong băng tần quy định từ anten phát trong

khoảng vài chục đến vài trăm Wat.

- Phát tín hiệu vô tuyến trong băng tần và loại phân cực đã cho xuống vùng phủ

sóng yêu cầu trên mặt đất.

2.1.2. Các thông số kỹ thuật đặc trưng:

Các thông số kỹ thuật chủ yếu của các thiết bị viễn thông đặt trên vệ tinh là:

1- Băng tần công tác;

2- Số lượng bộ phát đáp;

3- Độ rộng dải thông của mỗi bộ phát đáp;

4- Phân cực tín hiệu của tuyến lên và tuyến xuống;

5- Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương (EIRP) hoặc mật độ thông lượng

công suất tạo ra tại biên của vùng phủ sóng phục vụ;

6- Hệ số phẩm chất G/T của máy thu tại biên của vùng phủ sóng hoặc giá trị cực

đại;

7- Vùng phủ sóng;

8- Công suất đầu ra của bộ khuyếch đại công suất phát;

9- Cấu hình dự phòng cho máy thu và bộ khuyếch đại công suất cao.



Băng tần phân bố cho bộ phát đáp vệ tinh có thể từ vài trăm MHz đến vài GHz.

Băng tần này thường được chia thành các băng tần con (theo phân định của ITU).

Hầu hết các bộ phát đáp thường được thiết kế với dải thông 36 MHz, 54 MHz hoặc 72

MHz, trong đó dải thông 36 MHz là chuẩn được sử dụng phổ biến. Trong quỹ đạo địa

tĩnh, vệ tinh được đặt ở một tọa độ xác định và làm việc với một số băng tần xác định.

Ví dụ, trong băng tần C (6/4 GHz) vệ tinh được phép sử dụng một phân định phổ

rộng 500MHz. Như vậy, vệ tinh có khả năng đặt 24 bộ phát đáp sử dụng dải thông

36MHz trong dải tần phân định 500 MHz. Có thể thực hiện được đó bằng cách bố trí 12

bộ phát đáp làm việc với sóng bức xạ phân cực đứng và 12 bộ phát đáp làm việc với

sóng bức xạ phân cực ngang. Hình 2.2 mô tả sự bố trí 12 kênh theo phân cực đứng và 12

kênh theo phân cực ngang trong dải tần 500 MHz. Các vệ tinh này thường sử dụng cho

chuyển tiếp truyền hình (trong hình C là ký hiệu cho kênh).

(b) Phân cực đứng

Hình 2.2: Ví dụ phân bố dải tần của bộ phát đáp vệ tinh trong trường hợp sử dụng phân cực trực giao

Các hệ thống thông tin vệ tinh sử dụng băng tần C (6 GHz cho tuyến lên và 4 GHz

cho tuyến xuống) có đặc tính là thiết bị tương đối rẻ, tạp âm vũ trụ nhỏ và suy hao tín

hiệu trong tầng khí quyển bé. Tuy nhiên cũng cần lưu ý rằng, các đường chuyển tiếp

viba trên mặt đất cũng làm việc trong bằng tần 6 và 4 GHz. Do vậy cần phải cẩn thận

trong việc đặt các anten thu vệ tinh của các trạm mặt đất sao cho chúng không thu sóng

của hệ thống viba mặt đất cũng như chúng không gây nhiễu lẫn nhau. Trong băng

tần 6/4 GHz, để các vệ tinh địa tĩnh không gây nhiễu nhau thường phải đặt toạ độ cách

nhau từ 1,5º đến 2º. Các vệ tinh làm việc ở băng tần cao hơn, ví dụ ở băng tần K với 14

GHz cho tuyến lên và 12 GHz cho tuyến xuống thì cần phải đặt cách nhau là 3º. Công



suất của bộ khuyếch đại phát trên vệ tinh cho tuyến xuống tuỳ thuộc vào nhu cầu thiết

kế, nó có thể là từ 10 W đến 120 W, 140 W hoặc 200 W. Công suất bức xạ đẳng

hướng tương đương (EIRP) hoặc mật độ thông lượng công suất trong vùng xem xét nói

chung được xác định tại vùng biên của vùng phủ sóng trong các điều kiện làm việc cụ

thể đối với một kênh của bộ phát đáp và thường được xem xét ở chế độ bão hoà của bộ

khuyếch đại công suất.

Mật độ thông lượng công suất tối thiểu tại anten thu của vệ tinh và tỉ số G/T cũng được

xác định trong các điều kiện cụ thể.

2.2. Bộ phát đáp đơn búp sóng:

2.2.1. Cấu trúc của bộ phát đáp đơn búp sóng:

Bộ phát đáp đơn búp sóng (single beam transponder), đúng như tên gọi của nó, là

bộ phát đáp làm việc với anten đơn búp sóng và đồng thời cũng là mạng đơn búp sóng.

Nhiệm vụ của bộ phát đáp là thu tín hiệu sóng mang từ tuyến lên, khuyếch đại tạp âm

thấp (LNA), chuyển đổi tần số (một hoặc hai lần chuyển đổi), khuyếch đại công suất

đưa ra anten phát để truyền theo tuyến xuống.

Hình 2.3: Mô tả sơ đồ khối chức năng bộ phát đáp đơn búp sóng

Cấu trúc của bộ phát đáp gồm có: bộ lọc giới hạn băng thông (BPF – BandPass

Filter) ở đầu vào, bộ khuyếch đại tạp âm thấp LNA (Low Noise Complifier), bộ chuyển

đổi tần số bao gồm cả lọc thông dải BPF và bộ khuyếch đại công suất ra. Bộ phát đáp

đó thực chất là một bộ lặp chuyển đổi từ tần số sóng mang vô tuyến RF này (tuyến lên)

sang tần số sóng mang vô tuyến RF khác (tuyến xuống). Cũng có một số bộ phát đáp có

chuyển đổi tần số trung gian giống như các bộ lặp trong các đường truyền viba. Biến đổi

thành tần số trung gian (IF) đó có thể một lần hoặc hai lần (giống trộn tần 1 và trộn tần

2). Bộ lọc BPF ở đầu vào có nhiệm vụ giới hạn tạp âm và can nhiễu ở đầu vào bộ


Lọc thông

giải BPF

Khuếch đại tạp âm thấp

LNA

Trộn tần Lọc thông giải BPF

Dao động nội

KĐ công suất HPA

Anten thu Anten phát

Từ trạm mặt đất

Đến trạm mặt đất

Chuyển đổi tần số

30


khuyếch đại tạp âm thấp LNA. Bộ khuyếch đại LNA thường sử dụng loại diode đường

hầm (tunnel diode) để khuyếch đại tín hiệu với hệ số tạp âm bé. Bộ chuyển đổi tần số

làm nhiệm vụ chuyển đổi tần số sóng mang tuyến lên băng tần cao thành tần số sóng

mang tuyến xuống băng tần thấp hơn. Bộ khuyếch đại công suất, thường dùng đèn sóng

chạy TWT (Traveling Wave Tube) có nhiệm vụ khuyếch đại công suất tín hiệu RF để

truyền theo tuyến xuống đến các trạm mặt đất thu. Mỗi một kênh vệ tinh yêu cầu một bộ

phát đáp riêng.

2.2.2. Phân kênh trong bộ phát đáp:

Các tầng đầu vào của bộ phát đáp làm việc với toàn bộ băng tần của hệ thống và có

độ rộng vài trăm MHz. Như vậy trong băng tần khá rộng đó có thể vài chục sóng mang

xuất hiện. Điều đó sẽ gây ra một số lớn tích xuyên điều chế (intermodulation products)

do các sóng mang đó đi qua các tầng có đặc tuyến nói chung là không tuyến tính. Để

giảm số lượng các tích xuyên điều chế, từ đó giảm mức tạp âm xuyên điều chế, cần phải

giới hạn số lượng các sóng mang đi qua cùng một bộ khuyếch đại. Phương pháp đơn

giản là phân chia băng tần thành các băng tần con (sub-band) để khuyếch đại chúng theo

các bộ khuyếch đại riêng biệt nhau. Hình 2.4 mô tả đặc tuyến không tuyến tính, mức độ

tạp âm xuyên điều chế và sự phân chia băng tần thành các băng tần con với các bộ

khuyếch đại riêng. Sự phân chia đó còn gọi là phân kênh.

Mục đích của việc phân kênh của bộ phát đáp là tạo ra các kênh (băng tần con) có

độ rộng băng tần bé hơn, do đó số sóng mang trong mỗi băng tần con đó sẽ ít hơn nhiều,

tích điều chế trong toàn bộ độ rộng dải tần sẽ giảm.



Hình 2.4: Mô tả giảm tích xuyên điều chế bằng cách phân kênh ở bộ phát đáp

Sự phân kênh như vậy sẽ có ưu tiên là:

1- Cho phép thực hiện khuyếch đại công suất với một sự gia tăng có giới hạn nhiễu

xuyên điều chế do số sóng mang qua mỗi bộ khuyếch đại giảm:

2- Tăng cường tổng công suất phát của bộ phát đáp do có thể chọn lựa công nghệ

thích hợp cho mỗi kênh.

Tuy vậy, việc phân chia các kênh song song như vậy cũng gây nên méo khi mà một

phần năng lượng tín hiệu của các kênh lân cận ảnh hưởng lẫn nhau. Nhiễu trong trường

hợp đó được gọi là nhiễu kênh lân cận ACI (Adjacent Channel Interference). Các hiệu

ứng ACI sẽ được giảm thiểu bằng các khoảng cách bảo vệ giữa các kênh đủ rộng và các

bộ lọc dải thông đảm bảo. Sự phân chia kênh bằng các bộ lọc thông dải ở đầu vào như

vậy còn gọi là ghép (tách) kênh đầu vào IMUX (input multiplex).


-100 -80 -60 -40 -20

-80

-60

-20

Pra(dBW)

Pvào(dBW)

Đặc tính Pra/Pvào của bộ khuếch đại

1 2 k

a) Không phân kênh

k

k'Công suất tạp âm xuyên điều chế

Pvào

NiM

1 2

k'

1'b) Có phân kênh

phân kênh

32


Độ rộng dải tần của mỗi kênh là vài chục MHz đến vài trăm MHz (thường sử dụng các

chuẩn 36, 40, 72 và 120 MHz). Các băng con (hoặc kênh) khác nhau đó, sau khi

khuyếch đại lại được tái hỗn hợp trong một bộ ghép kênh đầu ra OMUX (Output

Multiplexer). Ở đây cần lưu ý rằng, thuật ngữ bộ phát đáp (Responder) trong một số tài

liệu được sử dụng để chỉ thiết bị làm việc với một băng tần con (vídụ 36 MHz) như đã

phân tích trên và kênh con đó được gọi là kênh vệ tinh.

Việc khuyếch đại kênh sử dụng một bộ tiền khuyếch đại để đảm bảo cung cấp công

suất theo yêu cầu đầu vào của tầng đầu ra. Bộ tiền khuyếch đại đó được gọi là bộ

khuyếch đại kênh hoặc bộ khuyếch đại điều khiển (tức hệ số khuyếch đại có thể bổ sung

do điều khiển từ xa khi bị lão hoá). Bộ khuyếch đại công suất cung cấp công suất theo

yêu cầu cho các đầu vào của bộ ghép kênh đầu ra OMUX.

Tại đầu vào của bộ phát đáp, bộ lọc thông dải có nhiệm vụ giới hạn độ rộng dải

thông nhiễu và loại trừ ảnh hưởng các tần số của tuyến xuống. Tại đầu ra, bộ lọc dải

thông có nhiệm vụ gạt bỏ các sóng hài tạo ra bởi các phần tử không tuyến tính và gia

tăng sự cách biệt giữa các đầu vào và đầu ra. Hình 2.5 mô tả sơ đồ khối chức năng bộ

phát đáp biến đổi tần số một lần có bộ ghép kênh đầu vào và đầu ra.

Trường hợp bộ phát đáp có đổi tần hai lần thì việc chuyển đổi tần số có thể thực

hiện trong phần máy thu với toàn bộ dải tần hoặc có thể thực hiện ở từng kênh một sau

khi đã phân kênh.

Hình 2.5: Sơ đồ khối chức năng bộ phát đáp đổi tần số một lần có ghép (tách) kênh đầu vào và đầu ra.

2.2.3. Chức năng các phần tử:

Như mô tả hình 2.5, các thiết bị chủ yếu của bộ phát đáp bao gồm: máy thu, bộ ghép

(tách) kênh đầu vào và đầu ra, bộ khuyếch đại công suất. Sau đây sẽ xem xét các đặc

tính kỹ thuật của chúng.


LO

IMUX OMUX

LNA KĐ

LO

HPATuyến lên Tuyến xuống

Máy thu

33


2.2.3.1. Phần máy thu:

Phần máy thu bao gồm bộ khuyếch đại tần số tuyến lên, tầng chuyển đổi tần số và

khuyếch đại tín hiệu sau khi chuyển đổi tần số. Nguyên lý làm việc của tầng này giống

như nguyên lý làm việc của các máy thu thông thường. Công nghệ mới nhất là dùng các

mạch lai cùng các chip (các phần tử tích cực). Với các công nghệ mới được đưa vào sử

dụng, máy thu có kích thước gọn, trọng lượng nhẹ. Ví dụ máy thu của ESA (European

Space Agency) có kích thước 30x20x10 cm và công suất điện tiêu thụ trong khoảng 5-

15 W.

Bộ khuyếch đại đầu vào

Bộ khuyếch đại tần số tuyến lên (khuyếch đại đầu vào) là bộ phận chủ yếu quyết

định tỷ số G/T của bộ phát đáp. Bộ khuyếch đại đó cần phải có nhiệt độ tạp âm thấp, hệ

số khuyếch đại lớn để giới hạn nhiệu độ tạp âm cho các tầng kế tiếp sau. Các vệ tinh

đầu tiên thường sử dụng bộ khuyếch đại với diode đường hầm (diode tunel). Những

năm gần đây, các bộ khuyếch đại tham số được đưa vào sử dụng. Nguyên lý hoạt động

của khuyếch đại tham số là dựa trên phản xạ của tín hiệu trên một điện trở âm. Các bộ

khuyếch đại dùng transistor hiệu ứng trường (field effect) hiện nay cũng đang được sử

dụng phổ biến. Bảng 2.1 mô tả các giá trị tỷ số G/T của ba loại bộ khuyếch đại tạp âm

thấp LNA ở đầu vào bộ phát đáp được nêu trên. Ở băng tần C và băng tần Ku thì các bộ

khuyếch đại hiệu ứng trường có nhiều ưu điểm do sử dụng công nghệ HMET (High

Mobility Electron Technology) và GaAs. Ở băng tần cao hơn (30 GHz) thì thường sử

dụng bộ khuyếch đại tham số để đảm bảo hệ số tạp âm thấp. Một số bộ khuyếch đại có

thể mắc theo kiểu cascad để có hệ số khuyếch đại lớn, quãng 30 dB, trước khi chuyển

đổi tần số.

Bảng 2.1: Đặc tính của một số bộ khuyếch đại tạp âm thấp LNA

Hệ số tạp âm

6 GHz 14 GHz 30 GHz

Bộ khuyếch đại tham số 2 dB 3 dB 15 dB

Bộ khuyếch đại transistor hiệu

ứng trường

2 dB 3 dB 5 dB 20 dB

Bộ khuyếch đại HMET 1,6 dB 2,5 dB 30 dB

Tầng chuyển đổi tần số



Tầng chuyển đổi tần số bao gồm một bộ trộn tần, một bộ tạo dao động nội và các

bộ lọc. Tần số của bộ dao động nội là hiệu số giữa của tần số giữa băng tần tuyến lên và

tần số giữa của băng tần tuyến xuống (đối với trường hợp chuyển đổi tần số một lần và

giả thiết băng tần là liên tục). Trong băng tần C tần số bộ tạo dao động nội đó là khoảng

2,2 GHz. Trong băng tần Ku thì nó là, vídụ như: 1,5; 2,58 hoặc 3,8 GHz tương ứng với

băng tần được sử dụng cho tuyến xuống là (10,95 – 11,2 GHz hoặc 12,5 – 12,75 GHz)

và với băng tần được sử dụng cho tuyến lên là 14,0 – 14,5 GHz.

Các thông số đặc trưng chủ yếu của bộ chuyển đổi tần số là:

1- Tổn hao chuyển đổi, nghĩa là tỷ số giữa công suất đầu vào (tại tần số của tuyến

lên) và công suất đầu ra (tại tần số sau khi chuyển đổi) và mức tạp âm (giá trị

tiêu biểu là từ 5 đến 10 dB).

2- Độ ổn định của tần số dao động nội. Giá trị biến động tần số cần phải nhỏ hơn

±1 đến ±5.10-6 trong điều kiện có sự thay đổi nhiệt độ thực tế.

3- Biên độ của các tín hiệu không mong muốn: các tín hiệu dư (residual) tại tần số

bộ dao động nội và các sóng hài (harmonics) của nó phải nhỏ hơn -60 dBm; các

tín hiệu không mong muốn ở tại các tần số gần với tín hiệu hữu ích ở đầu ra nhỏ

hơn -79 dBO trong dải tần.

Bộ tạo dao động nội có thể sử dụng mạch nhân tần kết hợp khuyếch đại theo kiểu

truyền thống hoặc có thể tạo sóng trực tiếp theo kiểu dùng bộ tổng hợp tần số

(frequency synthesiser) cùng với vòng khoá pha PLL (Phase – Locket Loop) với bộ tạo

dao động dùng thạch anh có điều khiển điện áp để ổn định tần số.

2.2.3.2. Khuyếch đại sau chuyển đổi tần số:

Nhiệm vụ khuyếch đại sau chuyển đổi tần số là khuyếch đại để đảm bảo mức công

suất tín hiệu trước khi phân kênh. Phần khuyếch đại này có thể có nhiều tầng và có sử

dụng điều khiển hệ số khuyếch đại từ xa. Một trong những yêu cầu về đặc tính của các

tầng khuyếch đại này là độ tuyến tính. Bởi vì các tầng khuyếch đại làm việc với một độ

rộng dải tần khá lớn cho nên sự không tuyến tính sẽ gây nên tích xuyên điều chế

(intermodulation products) của các tín hiệu sóng mang trong dải tần. Mức của tích

xuyên điều chế bậc 3 thường phải nhỏ hơn mức của sóng mang là 40 dB (với giả thiết là

hai sóng mang có biên độ bằng nhau ở đầu vào).

Hệ số khuyếch đại (độ lợi) của máy thu thường là khoảng từ 60 đến 70 dB. Hệ số khuyếch đại đó phải là hằng số đối với các tần số trong toàn bộ dải tần công tác để hạn chế méo không tuyến tính ở các tầng ra của bộ phát đáp. Thông thường độ gợn sóng không được vượt quá 0,5 dB trong toàn bộ dải tần 500 MHz. Để đạt được điều đó cần có sự phối hợp trở kháng (matching) giữa các tầng để giảm tối thiểu tỷ số sóng đứng



(standing wave ratio). Có thể sử dụng các bộ isolator và circulator để phối hợp trở kháng giữa các tầng, ngăn cách sóng phản xạ tại các giao tiếp

2.2.3.3. Bộ phân kênh đầu vào và bộ hợp kênh đầu ra: Như mô tả hình 2.5, bộ phát đáp vệ tinh có bộ phân kênh đầu vào IMUX và bộ hợp kênh đầu ra OMUX.

Bộ phân kênh đầu vào (IMUX) phân chia toàn bộ dải tần của hệ thống thành các băng tần con. Các bộ lọc thông dải được sử dụng để xác định độ rộng băng tần con của các kênh khác nhau đó. Một cấu hình tiêu biểu là một loạt các bộ lọc thông dải được cung cấp thông qua các vòng định tuyến (circulator). Hình 3.6 mô tả ví dụ một bộ phân kênh đầu vào (IMUX) và các kênh được tổ chức thành hai nhóm: nhóm kênh lẻ và nhóm kênh chẵn. Bộ phân kênh sau đó sẽ phân chia các kênh thông qua các circulator và các bộ lọc thông dải được thiết kế dưới dạng mạch lai (hybird). Sự phân nhóm ở đầu vào có thể lớn hơn hai. Tổn hao trong bộ phân kênh phụ thuộc vào thời gian của tín hiệu liên quan đi qua vòng định tuyến circulator và sự phản xạ tín hiệu từ các đầu vào bộ lọc thông dải (khoảng 0,1 dB). Các tổn hao đó sẽ được bù ở bộ khuyếch đại kênh.

Bộ hợp đầu ra (OMUX) có chức năng tái tổng hợp các kênh sau khi đã khuyếch đại công suất. Không giống như các tổn hao ở IMUX, các tổn hao OMUX ở đây sẽ trực tiếp dẫn đến việc suy giảm công suất bức xạ. Cũng vì vậy, các bộ lọc thông dải ở đây sử dụng kết hợp với ống dẫn sóng, bộ lọc dùng ống dẫn sóng ngắn mạch đầu cuối Đầu ra của mỗi một bộ lọc dùng ống dẫn sóng ngắn mạch đó được ghép với ống dẫn sóng chung thông qua bộ ghép ống dẫn sóng.

Hình 2.6: Mô tả cấu trúc điển hình bộ phân kênh đầu vào (IMUX)


Ống dẫn sóng đầu cuối ngắn mạch

Bộ lọc

kênh 4

Bộ lọc

kênh 2

Bộ lọc

kênh 1

Bộ lọc

kênh 3

Từ TWTAS

Từ TWTAS

Điều chỉnh phối hợp dưới bộ lọc thông giải

Điều chỉnh phối hợp trên bộ lọc thông giải

Đầu ra ghép kênh đến anten

36


Hình 2.7: Mô tả bộ hợp kênh đầu ra OMUX sử dụng một ống dẫn sóng chung

2.2.3.4. Các bộ lọc thông dải:

Các đặc tính của bộ lọc thông dải được xác định như là một hàm của tần số - biên

độ và độ trễ nhóm (hình 2.8). Các đặc tính về biên độ - tần số được biểu thị bởi:

1- Biên độ và độ dốc cực đại của hàm truyền trong dải thông;

2- Tốc độ giảm của biên độ tại giới hạn của dải thông;

3- Giá trị cực tiểu của suy giảm bên ngoài dải thông.


Vòng định tuyến

Bộ lọc thông giải

Kênh 1 Kênh 2 Kênh 3

Đến TWTA

Từ máy thu độ dư

Đến kênh chẵn

Cáp đồng trục

Ống dẫn sóng

Bộ tách biệt

Kênh1 Kênh2 Kênh3 Kênh4 Kênh5 Kênh6Kênh1

Tần số

IMUX

37


Hình 2.8: Mô tả ví dụ hàm truyền và trễ nhóm của bộ lọc thông giải

Nếu như ở hai đầu mút của hàm truyền có độ dốc lớn thì có thể sử dụng dải tần bảo

vệ giữa các dải thông hẹp hơn, như vậy hiệu năng sử dụng băng tần sẽ lớn hơn. Độ dốc

lớn đó cũng hạn chế được can nhiễu giữa các kênh lân cận (nhiễu ACI).

Đặc tính trễ nhóm được xác định bởi sự thay đổi cực đại cho phép của trễ nhóm sẽ

gây nên sự lệch pha của các thành phần phổ tần của các tín hiệu băng tần rộng và do đó

dẫn đến méo tín hiệu.

Trong thực tế, với tần số viba, các bộ lọc hốc cộng hưởng ống dẫn sóng, loại đơn

mốt hoặc đa mốt, với sóng TE hoặc TM thường được sử dụng để gia tăng hiệu năng và

hệ số phẩm chất của bộ lọc.

2.2.3.5. Bộ khuyếch đại kênh:

Bộ khuyếch đại kênh có nhiệm vụ khuyếch đại đảm bảo công suất đầu vào cho

tầng ra, thường là có độ khuyếch đại từ 20 đến 50 dB. Yêu cầu là đặc tuyến khuyếch đại



phải tuyến tính để không có tích xuyên điều chế. Mạch khuyếch đại thường được sử

dụng là transistor hiệu ứng trường dưới dạng mạch tích hợp. Bộ khuyếch đại cũng

thường được kết hợp với bộ suy giảm (attenuator), có thể điều chỉnh theo bước từ 0 đến

vài dB và được điều khiển từ xa thông qua hệ thống bám và điều khiển từ xa TTC

(Telemetry, tracking and command) từ trạm điều khiển mặt đất.

2.2.3.6. Tầng khuyếch đại công suất ra:

Nhiệm vụ của tầng khuyếch đại công suất ra là đảm bảo công suất đầu ra cho mỗi

kênh và chính công suất đó xác định giá trị của công suất bức xạ đẳng hướng tương

đương EIRP của kênh. Ở đây, công suất danh định (nominal power) được định nghĩa là

công suất bão hoà đối với sóng mang đơn của bộ khuyếch đại. Điểm công tác của bộ

khuyếch đại được điều chỉnh với các tín hiệu được phát trong kênh ứng với mức tạp âm

xuyên điều chế cho phép. Việc chọn điểm công tác đó tương ứng với khoảng lùi đầu

vào IBO (Input BackOff) hoặc khoảng lùi đầu ra OBO (Output BackOff) của đường đặc

tuyến khuyếch đại do sự thoả hiệp giữa công suất hữu dụng đầu ra và mức tạp âm xuyên

điều chế, có nghĩa là:

- Nếu khoảng lùi bé (tức điểm làm việc gần vùng bão hoà) thì có lợi là công suất ra

sẽ lớn nhưng tạp âm xuyên điều chế trong trường hợp này cũng sẽ lớn do thiết bị

làm việc trong vùng không tuyến tính của đường đặc tuyến.

- Nếu khoảng lùi lớn thì có thể hạn chế được tạp âm xuyên điều chế nhưng công

suất đầu ra sẽ bị giảm.

Các thủ tục để xác định khoảng lùi (backoff), tức chọn khoảng lùi tối ưu để sao

cho tỷ số mật độ phổ công suất tín hiệu trên mật độ phổ công suất tạp âm của toàn

tuyến ( C/No)τ - từ trạm mặt đất đến trạm mặt đất qua vệ tinh – là cực đại.

Có một thông số quan trọng của tầng khuyếch đại công suất ra là hiệu suất. Hiệu

suất ở đây được xác định bởi tỷ số giữa công suất ra tần số vô tuyến RF với công

suất điện năng tiêu thụ. Sự mất mát điện năng ở đây chủ yếu là dưới dạng nhiệt. Nếu

hiệu suất lớn tức tiêu thụ điện năng giảm và điều đó dẫn đến giảm kích thước, trọng

lượng của hệ thống điện trong vệ tinh. Hiệu suất của bộ khuyếch đại công suất ra

thường có giá trị cực đại khi bộ khuyếch đại làm việc ở gần vùng bão hoà.

Có hai bộ khuyếch đại công suất ra thường được sử dụng ở các bộ phát đáp vệ

tinh, đó là bộ khuyếch đại dùng đèn sóng chạy TWT và bộ khuyếch đại dùng

transistor SSPA (Transistor Solid State Power Amplifier).

Bộ khuyếch đại dùng đèn sóng chạy TWT làm việc dựa trên nguyên lý trao đổi

năng lượng giữa chùm tia điện tử và sóng tín hiệu trong cuộn dây. Chùm tia điện tử



thoát ra từ ca-tốt được đốt nóng ở nhiệt độ cao, được hội tụ và gia tốc bởi một cặp a-

nốt. Sóng tín hiệu truyền trong cuộn dây xoắn ốc đặt trong đèn. Chùm tia điện tử bị

giữ bởi các đường từ đồng tâm chạy dọc theo cuộn dây xoắn ốc. Tốc độ trục của

sóng bị giảm đến một giá trị gần với tốc độ của các điện tử. Tác động qua lại đó dẫn

đến sự trao đổi năng lượng. Một cực góp sẽ thu nhận các điện tử (dòng năng lượng

lớn biến đổi theo quy luật của sóng) ở đầu ra của cuộn dây xoắn ốc. Khuyếch đại

được thực hiện. Việc phân chia cực góp (collector) theo một số tầng với các thế hiệu

khác nhau để việc thu thập năng lượng dư của các điện tử được tốt hơn và do đó

hiệu suất của đèn cũng sẽ gia tăng.

Các giá trị tiêu biểu về đặc tính của đèn TWT là:

1- Công suất ở chế độ bão hoà;

2- Hiệu suất: từ 40-50%;

3- Hệ số khuyếch đại (độ lợi) ở bão hoà: khoảng 55 dB;

4- Tỷ số ( C/N)IM ở bão hoà: từ 10 đến 12 dB;

5- Hệ số chuyển đổi AM/PM: KP khoảng 4,5º/dB.

Để cho đèn TWT làm việc bình thương, cần có các nguồn cung cấp điện khác nhau

(điện áp có thể trên 4000V). Trọng lượng toàn bộ của đèn là khoảng 2,2 kg (đèn 0,7 kg

và nguồn cấp điện 1,5 kg). Ở băng tần cao (như băng tần Ka, 20 GHz) thì các ảnh hưởng

truyền sóng có thể gây ra suy hao tuyến (từ 5 đến 25 dB). Các đèn sóng chạy TWT làm

việc ở dải tần EHF (Extra High Frequency) có thể được thiết kế với các công suất bão

hoà khác nhau.

Bộ khuyếch đại dùng transistor phổ biến là dùng transistor hiệu ứng trường (field effect transistor). Công suất và dải tần công tác của loại transistor này cũng liên tục được tăng cường do sự phát triển không ngừng của công nghệ. Công suất đầu ra của bộ khuyếch đại phụ thuộc vào số transistor trong mạch được ghép song song (hình 2.9). Các bộ khuyếch đại công suất dùng transistor được đưa vào ứng dụng trong các bộ phát đáp vệ tinh bắt đầu vào năm 1980 và làm việc ở băng tần C với công suất ra là 10 W. Ngày nay các bộ khuyếch đại dùng transistor có thể làm việc với các băng tần Ka , Ku

với công suất lớn hơn. Các đặc tính chủ yếu của bộ khuyếch đại transistor là:

- Công suất ra: (từ 10W đến 50W);

- Hiệu suất: (từ 20% đến 35%);

- Hệ số khuyếch đại (độ lợi) ở bão hoà: 50 dB (phụ thuộc vào số tầng khuyếch đại);

- Tỷ số ( C/N)IM ở bão hoà: từ 14 đến 18 dB;

- Hệ số KP: chuyển đổi AM/PM: khoảng 2º/dB.



Nguồn điện cung cấp cho bộ khuyếch đại transistor yêu cầu điện áp xê dịch

(biasvoltage) trong khoảng vài V đến vài chục V. Mạch cần có bù nhiệt để tránh trôi

nhiệt, trọng lượng bộ khuyếch đại từ 1 kg đến 2 kg.

So với bộ khuyếch đại dùng đèn điện tử (TWT) thì bộ khuyếch đại transistor có đặc

tính tuyến tính tốt hơn và do đó dung lượng của bộ phát đáp được gia tăng. Bộ khuyếch

đại transistor có kích thước gọn nhẹ. Nếu xem xét về hiệu suất thì bộ khuyếch đại

transistor có hiệu suất kém hơn do tiêu tán nhiệt lớn hơn (hiệu suất ở đây là tính hiệu

suất từ DC chuyển thành RF).

Hình 2.9: Sơ đồ khối một bộ khuyếch đại công suất dùng bán dẫn transistor

2.3. Bộ phát đáp đa búp sóng:

2.3.1. Cấu trúc của bộ phát đáp đa búp sóng:

Vệ tinh đa búp sóng (multibeam setellite) là vệ tinh có một búp sóng để phủ sóng

cho các vùng dịch vụ khác nhau. Ở phía thu của bộ phát đáp, tín hiệu có thể xuất hiện ở

các đầu ra của một hoặc của nhiều anten thu. Các tín hiệu đầu ra của bộ phát đáp cần

phải cung cấp cho các anten phát khác nhau. Có hai cấu hình cơ bản, đó là:

1- Phối hợp máy thu – máy phát để tạo nên các mạng độc lập.

2- Các trạm mặt đất nằm trong các vùng phủ sóng khác nhau sẽ được kết hợp với

nhau trong cùng một mạng và các tuyến liên lạc cần được thiết lập giữa một

cặp trạm nào đó nằm trong các vùng khác nhau.


Bộ chuyển điện áp DC DC

Đầu vào điện một chiều DC

Đầu ra tần số

vô tuyến

RF

Khuếch đại công suất thấp

Khuếch đại công suất trung bình

Khối vô tuyến RF

Khối DC

Đầu vào

tần số vô

tuyến RF

41


Theo cấu hình thứ nhất thì vệ tinh sẽ có một số bộ phát đáp độc lập. Các bộ phát

đáp này làm việc ở các dải tần khác nhau (6/4 và 14/12 GHz) và với hai phân cực trực

giao cho hai thiết bị thu/phát trong cùng dải tần (ví dụ với vệ tinh Telecom.1).

Theo cấu hình thứ hai thì khái niệm về đa búp sóng , giữa các búp sóng có sự kết

nối với nhau. Việc kết nối đó có thể chuyển tiếp bộ phát đáp (với vệ tinh không tái sinh)

hoặc có thể là tái sinh (regenerative). Cũng có thực hiện kết hợp cả hai cấu hình trên.

2.3.2. Các dạng kết nối:

2.3.2.1 Kết nối cố định:

Kết nối cố định tức là việc kết nối giữa các búp sóng được thực hiện trước, ngay

khi sản xuất thiết bị. Vùng phủ sóng máy thu thường là chung cho tất cả các vùng và có

khả năng sử dụng hai phân cực trực giao (M = 1 hoặc 2 phù hợp phân cực trực giao

được sử dụng).

Vệ tinh có một số máy thu tích cực với các búp sóng tuyến lên. Tại các đầu ra của

máy thu, bộ phân kênh (IMUX) sẽ phân chia băng tần thành các kênh khác nhau. Khác

với vệ tinh búp sóng đơn, ở đây về phía phát các kênh được nhóm lại cho một vùng đích

chung, bộ phát đáp đa búp sóng có nhiều bộ phân kênh (OMUX) đầu ra ứng với các búp

sóng phát tuyến xuống. Việc lựa chọn vùng đích để phát xuống bằng cách chọn theo tần

số sóng mang của tuyến lên sau khi chuyển đổi tần số.

2.3.2.2 Kết nối bán cố định:

Kết nối bán cố định (semi-fixed interconnection) trong các vệ tinh đa búp sóng còn

được gọi là kết nối có thể thay đổi cấu hình (reconfigurable interconnection). Ở đây sử

dụng các chuyển mạch có thể điều khiển từ xa (ví dụ thay đổi phần cơ khí ghép kết nối

trong ống dẫn sóng) để cấu hình lại bộ phát đáp bằng cách thay đổi sự phân nhánh giữa

đầu ra của kênh và các đầu vào của các bộ phận phân kênh phù hợp với các đầu vào của

các anten phát. Điều đó làm cho dung lượng của búp sóng (độ rộng hoặc số kênh được

phân định cho búp sóng) phù hợp với yêu cầu thay đổi lưu lượng trong các vùng dịch

vụ. Tất nhiên số khả năng thay đổi cấu hình đó là có giới hạn và thường được sản xuất

trước.

Ví dụ, vệ tinh EUTELSAT II sử dụng phương pháp trên có thể lựa chọn sử dụng

băng tần cho các búp sóng tuyến xuống. Thực hiện điều đó là do có ba bộ chuyển đổi để

chuyển đổi các tần số tuyến lên (14-14,5 GHz) thành ba băng tần riêng biệt nhau cho

các tuyến xuống trong băng tần Ku phủ sóng trong vùng I (10,95-11,2 GHz; 11,45-11,7

GHz va 12,5-12,75 GHz). Hai phân cực trực giao được sử dụng cho mỗi băng tần tuyến

lên và tuyến xuống. Bộ phát đáp có ba búp sóng phát: hai búp sóng với anten theo



hướng Tây và một búp sóng với anten theo hướng Đông. Anten hướng đông được sử

dụng làm anten thu. Vùng phủ sóng của mỗi một trong ba búp sóng phát có thể được

chuyển mạch độc lập giữa búp sóng hẹp, độ lợi lớn cho vùng trung tâm Tây Âu và vùng

phủ sóng rộng hơn cho châu Âu. Các kênh được sắp xếp theo ba nhóm tương ứng với

các băng tần con của tuyến xuống đối với mỗi phân cực và cung cấp cho các đầu vào

của các anten phát. Có thể thay đổi sự phân nhánh của một số kênh bằng cách điều

khiển các chuyển mạch đặt giữa các bộ phân kênh và các bộ khuyếch đại kênh.

2.4. Bộ phát đáp tái sinh:

Sơ đồ khối

Hình 2.10: Mô tả sơ đồ khối đơn giản bộ phát đáp tái sinh và bộ phát đápkhông tái sinh (trong suốt)

Về cơ bản, bộ phát đáp tái sinh (regenerative transponder) thực hiện việc giải điều

chế sóng mang thu được từ tuyến lên và điều chế lại các tín hiệu băng tần cơ sở trước

khi truyền theo tần số tuyến xuống.

Hiện nay có hai ứng dụng rõ ràng, đó là:

1 - Đối với các hệ thống vệ tinh có các trạm mặt đất cố định, chuyển mạch tuyến

tại băng cơ sở, sử dụng đa truy nhập phân chia theo thời gian (baseband SS-TDMA) thì

ưu điểm của vệ tinh tái sinh là có khả năng kết nối các mạng với các tốc độ dữ liệu khác

nhau.


Anten thu

Anten thu

LNA Giải điều chế Điều chế Khuếch đại

Dao động nội

Bộ phát đáp tái sinh

Anten phát

BPF

LNA Điều chế Khuếch đại

Dao động nội

Bộ phát đáp không tái sinh

Anten phát

BPF

43


2 - Đối với các hệ thống thông tin di động vệ tinh, ghép kênh phân chia theo thời

gian ở tuyến xuống, các tuyến lên kênh đơn và truy nhập vệ tinh sử dụng phương thức

đa truy nhập phân chia theo tần số (SCPC-FDMA/ TDMA). Việc sử dụng các bộ phát

đáp tái sinh có khả năng giảm EIRP yêu cầu đối với các trạm di động và bộ phát đáp vệ

tinh có thể làm việc ở lân cận vùng bão hoà của đặc tuyến.


Chương này xét cấu trúc chung của phân hệ thông tin, giới thiệu cấu trúc chung của

phân hệ thông tin và các thông số kỹ thuật đặc trưng của phân hệ thông tin. Bên cạnh đó

cũng đề cập tới bộ phát đáp đơn búp sóng, đa búp sóng và bộ phát đáp tái sinh.

Bộ phát đáp bao gồm tập hợ các khối nối với nhau để tạo nên một kênh thông tin duy

nhất giữa ăng ten thu và ăng ten phát trên vệ tinh thông tin. Một số khối trong bộ phát

đáp có thể được dung chungcho nhiều bộ phát đáp khác. Mỗi bộ phát đáp bao gồm ba

phân hệ: phân hệ ăng ten, phân hệ thông tin và phân hệ TT & C. Hệ thống ăng ten trên

vệ tinh bao gồm các ăng ten phủ sóng nửa bán cầu, phủ sóng vùng rộng, phủ sóng vùng

hẹp, và TT&C. Phân hệ thông tin gồm các máy thu băng rộng, các bộ phận kênh vào,

các bộ khuếch đại và các bộ ghép kênh ra. Các thiết bị này thường được dự phòng để

tăng độ tin cậy.

Ngoài ra phân hệ này cũng có thế chứa các bộ lọc phân cực đứng (V) và ngang (H).

Phân hệ TT&C (đo, bám và điều khiển) cho phép đo từ xa các thông số vệ tinh báo cáo

về trạm điều khiển dưới mặt đất để nhận được các lệnh điều khiển tương ứng .Phân hệ

này phát đi tín hiệu hải đăng thông báo về vị trí bị xê dịch để đảm bảo bám từ mặt đất.

ngoài ra dựa trên tín hiệu này trạm điều khiển dưới mặt đất cũng phát lệnh điều khiển vị

trí vệ tinh.



CHƯƠNG 3 : BỘ PHÁT ĐÁP TRÊN VINASAT-1

3.1. Tổng quan vinasat-1:

3.1.1. Giới thiệu về vệ tinh vinasat-1:

Vinasat 1 là loại vệ tinh trung bình, cao 4m, trọng lượng thô 1,1 tấn, sau khi bơm nhiên

liệu sẽ nặng 2,6 tấn. Tuổi thọ 15-20 năm, dung lượng 20 bộ phát đáp trên băng tần C và

Ku, tương đương với 10.000 kênh thoại, Internet, truyền số liệu hoặc 120 kênh truyền

hình.

Vinasat 1 có hai phần thiết bị: phần tải chính gồm ăngten phát, ăng ten thu, các thiết bị

điện tử trợ giúp việc truyền dẫn sóng và phần nền gồm hệ thống trợ giúp phần tải chính

hoạt động như hệ thống đẩy, nguồn điện, hệ thống điều khiển nhiệt độ, điều khiển trạng

thái bay...

Vinasat 1 được sản xuất trên công nghệ khung A2100 - công nghệ tiên tiến nhất của

Lockheed Martin (Mỹ) được đưa vào khai thác thương mại từ năm 1996. Hiện có

khoảng 30 vệ tinh thương mại trên thế giới sử dụng công nghệ này và đang hoạt động

ổn định trên quĩ đạo. Hãng Arianespace (Pháp) sẽ đảm nhiệm phần phóng vệ tinh lên

quĩ đạo từ Trung tâm vũ trụ Guyane (lãnh thổ hải ngoại của Pháp)

- Vệ tinh Vinasat A2100 được thiết kế để cung cấp đường lên và đường xuống trực tiếp

tới người tiêu dùng phạm vi băng tần Ku: Việt Nam, Lào, Camphuchia, Thái Lan và một

phần Myanmar.

- Nó cũng cung cấp phạm vi băng C: Việt Nam, Lào, Camphuchia, Đông Nam

Á, Ấn Độ, Nhật Bản và Úc. Tàu vũ trụ sẽ được định vị trong quỹ đạo địa tĩnh 1320 kinh

đông.

- Phạm vi viễn thông được cung cấp trong khoảng cách tần số băng tần C và Ku.

- Phần tải thông tin băng tần Ku có một nhóm của 16 cho 12, bộ lắp ráp đèn sóng

chạy làm lạnh bằng dẫn nhiệt 108W(TWTA).

- Phần tải thông tin băng C bao gồm 11, bộ lắp ráp đèn sóng chạy làm lạnh bằng

dẫn nhiệt 68W sử dụng 11 cho18 lượng dư thừa.

- Tàu vũ trụ thiết kế được 15 năm nhưng mang nhiên liệu để cung cấp cho hoạt

động trên quỹ đạo trong vòng hơn 20 năm.

-Trên quỹ đạo, đặc điểm tàu vũ trụ là hai bảng điều khiển bộ pinh mặt trời triển

khai từ bắc đến nam, hai gương phản chiếu đôi dây dạng 85 inch được triển khai từ

đông sang tây, anten TT&C bao gồm một anten chung, lệnh chuyển tiếp và sự đo lường

từ xa và phân thân chính của tàu vũ trụ. Cấu trúc quỹ đạo tàu vũ trụ được biểu thị ở hình

vẽ 3.1.



Hình 3.1: Cấu trúc quỹ đạo tàu vũ trụ .

3.1.2. Cấu trúc của vinasat-1:

- Vệ tinh A2100 dựa trên nền tảng A2100 để điều chỉnh phù hợp với những yêu cầu

phần tải thông tin liên lạc A2100. Vệ tinh A2100 là một băng điều khiển với 3 trục cố

định cho cả quỹ đạo truyền và trên quỹ đạo vận hành.

Sơ đồ 3.2 là sơ đồ khối miêu tả mối liên hệ chức năng của hệ thống con của tàu vũ trụ.

1. Truyền thông.

2. Nhận lệnh, đo lường từ xa và bám sát(CT&R).

3. Hướng dẫn , định vị và điều khiển(GN&C).

4. Phần mềm bay.

5. Điện năng.

6. Lực đẩy.

7. Điều chỉnh nhiệt độ.




RADIATORAREA

EXCESSHEAT

TLMWORDS

RF

RF

PYRO FIRE DEPLOYMENTMECHANISMS

IMU

ARRAYS EPS

ECU

PROPULSIONS/S

TCS

WHEELS

ESA

SSA

RT

RT

RTRTBC

ACCEPTEDCOMMANDS

OBCs UDU PAYLOADRIUs

RT

EPRU

BATTERIES

STRUCTUREPYRO FIRE

ARCJETPOWER

PYROPOWER

THRUSTERVALVE DRIVE

PYROFIRE PYRO

CONTROLMIL - STD 1533B DATA BUS

CT&RBASEBAND

CT&RANTENNAS

CT&RRF

COMM S/SANTENNAS

MECHANISMS

WHEELCONTROL

DISCRETECMD/TLM

GN&C

PYRO FIRE (DEPLOYABLE)

RFCMD/TLM

RFCMD/TLMRANGING

BASEBANDCOMMANDS

BASEBAND TLM

LAE

REAs(18)

ARCJETS(4)

TEMPERATURE TLMHEATER CONTROL

POWER BUS

70V

H ÌNH 3.2: SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG PHỤ

47


CMD L ỆNH

EPS H Ệ THỐNG

NGUỒN ĐIỆN

ESA B Ộ CẢM BI

ẾN TR ÁI Đ ẤT

GN&C H Ệ

THỐNG HƯỚNG

DẪN ĐỊNH VỊ VÀ

ĐIỀU KHIỂN

IMU THIẾT B Ị ĐO

LƯỜNG QUÁN

TÍNH

LAE MÔ TƠ VIỄN

Đ ỊA LỎNG

OBC MÁY TÍNH TOÀN

DIỆN

EPCU LINH KIỆN ĐIỀU

HOÀ NĂNG LƯỢNG

TĂNG CƯỜNG

PRA BỘ RÔLE PHÁO

HOA

EPRU LINH KI ỆN ĐIỀU

CH ỈNH NĂNG LƯỢNG

TĂNG CƯỜNG

REA BỘ ĐỘNG CƠ

ĐIỆN TỬ

RIU HỆ THỐNG GIAO

DI ỆN TỪ XA

RT THIẾT BỊ ĐẦU

CUỐI TỪ XA

SSA BỘ CẢM BIẾN

MẶT TRỜI

TCS HỆ THỐNG ĐIỀU

CHỈNH NHIỆT

TLM VIỄN TRẮC

LƯỢNG

CT&RĐO BÁM S ÁT T

Ừ XA

UDU LINH KIỆN

TUYẾN LÊN/TUYẾN

XUỐNG

- Cấu trúc nhẹ được cấu tạo như một lõi cấu trúc dạng hộp để hỗ trợ modul phần

tải thông tin. Ta có thể thấy ở hình 3.3 là hình ảnh của cấu trúc modul phần tải thông

tin .

- Modul phần tải thông tin mang hình dáng của tấm pin mặt trời hướng Bắc Nam

với những vách ngăn cứng. Những tấm pin hướng Bắc Nam được gài vào các ống dẫn

nhiệt để cung cấp sự mất mát nhiệt đồng bộ thông qua bề mặt gương chiếu hậu ngoài.

- Tấm pin mặt trời cũng cùng với lớp ống dẫn nhiệt kết hợp với hiệu ứng quản lý

nhiệt. Modul phần tải thông tin bao gồm tất cả các thành phần tải thông tin và phần lớn

các thiết bị vệ tinh. Cấu trúc thiết bị pin được biểu thị ở hình 3.4-3.6.



Hình 3.3: Bảng điều khiển hệ thống phát và nhận tín hiệu phía Bắc.

Hình 3.4: Bảng điều khiển hệ thống phát và nhận tín hiệu phía Nam.



Hình 3.5: Pin mặt trời phía trong.

Hình 3.6: Pin mặt trời phía ngoài.- Lõi cấu trúc lắp ráp tất cả các thiết bị đẩy và cung cấp đường truyền phần tải

thông tin thông qua bộ chỉnh lưu động thấp đến nguồn tên lửa để phóng tàu vũ trụ.

- Hệ thống đẩy phụ là một titan hàn chặt, các chất lỏng, chế độ thiết kế kép sử

dụng lực đẩy kép định vị điểm chèn viễn địa và hadazin lực đẩy đơn cho tất cả các chức



năng nhiệm vụ quỹ đạo đẩy đến sau. Phản lực vòng cung hiệu suất cao được dùng cho

trạm đỡ Bắc Nam.

- Hai bể chứa ôxi hoá được gắn vào những khoang ở phía đông tây của lõi và bể

chứa hadazin đơn lẻ được gắn vào trung tâm. Bình nén được gắn ở bên trong bộ chỉnh

lưu chuyển động. Tất cả hệ thống con của vệ tinh cung cấp đầy đủ tuổi thọ thiết kế và

15 năm bao gồm hệ thống nhiên liệu mà nó mang lại một lực đủ cho tuổi thọ vận động ít

nhất là 22 năm.

- Hệ thống công suất điện (EPS) cung cấp đầy đủ các chức năng của sản sinh

năng lượng, tích luỹ năng lượng, ổn áp và sự phân bố công suấtcho toàn bộ tàu vũ trụ.

EPS là một hệ thống truyền năng lượng trực tiếp, ổn định 70Vdc mà nó đã truyền năng

lượng từ nguồn đến phần tải thông tin trong khi ánh sáng mặt trời không có sự biến đổi

năng lượng trung gian. EPS bao gồm một đôi cánh, 2 pin khớp nối ba cải tiến với khối

điốt (ATJM) bộ pin mặt trời (SA), 2 bộ pin NiH2 100Ah với 26 pin/ bộ pin, ổ cắm chính

(MEP), thiết bị điều chỉnh công suất (ERPU), bộ hợp cầu chảy (FBA) và dụng cụ cách

điện kép.

- Những thành phần EPS kháng lỗi và dụng cụ cách điện kép loại bỏ những

hỏng hóc nhất định trong thiết kế phân hệ công suất. EPRU gồm vệ tinh chính 70Vdc,

tiếp đất một điểm (SPG) và tất cả các bộ điều khiển vệ tinh, bao gồm cả mạch shunt và

bộ sạc pin/bộ phóng điện. Bộ pin mặt trời được định cỡ để hỗ trợ trong thời gian tải ánh

sáng mặt trời và nạp năng lượng cho pin tại nhiệm vụ cuối cùng trong vòng 15 năm.

- Một hệ thống hai pin bao gồm 26 pin NiH2 có thùng chứa chịu áp suất riêng

biệt cung cấp tải trọng trung bình và năng lượng nội dịch trong suốt chu kỳ thực hiện.

Hệ thống pin này có thể chịu được những pin thừa hoặc những pin trống trong khi đang

cung cấp đủ công suất phụ tải.

- Mỗi tấm pin có ô trống vòng qua, bình điện áp và bộ giám sát áp suất và hình

vẽ mạch điện. Bản thiết kế ống trụ dẫn kép duy trì gradrent nhiệt thấp và nhiệt độ trung

bình của tấm pin là 50C, đảm bảo khả năng bảo trì và hiệu suất điện áp ổn định với tuổi

thọ 15 năm.

- Mỗi bình điện áp có những đầu dây được đặt trên đỉnh của xylanh mà nó cấp

cho thiết bị đơn giản và thu nhỏ chiều cao bể chứa, 6 bộ 2 pin tạo thành 1modul 12 pin

và 1 modul 14 pin. Bản thiết kế hệ thống hướng dẫn , định vị và điều khiển (GN&C)

cung cấp sự kiểm soát và cảm biến liên tục về hệ trục để duy trì sự ổn định và định

hướng của tàu vũ trụ trong cả quỹ đạo truyền và kế hoặch vận hành. Nó sử dụng một

thiết bị đo lường quán tính (IMU), bộ cảm biến mặt đất (ESA-2 bộ cảm biến mặt đất),

bộ cảm biến mặt trời (SSA – 2 bộ cảm biến mặt trời) và vô lăng cảm ứng (4-RWA).

- Hệ thống GN&C duy trì hệ thống định hướng quán tính của nó bằng cách

truyền con quay 3 trục từ thiết bị đo lường quán tính (IMU). Sự điều chỉnh định hướng



của bộ lọc Kalman điều chỉnh định hướng và độ nghiêng của con quay sử dụng thiết bị

đo lường định hướng trái đất và mặt trời từ bộ cảm biến mặt đất và bộ cảm biến mặt trời

(ESA&SSA).

- Trong quỹ đạo truyền, sự định vị và độ nghiêng của con quay được cập nhật

một cách liên tục sử dụng dữ liệu của SSA, và một cách định kỳ định hướng về mặt trời,

băng tải được cập nhật bằng cách thay đổi trục lắc ngang để cho phép thiết bị đo lường

ESA được đưa vào quỹ đạo.

- Trên quỹ đạo vận hành, con lăn định hướng và độ định hướng được cập nhật

nhờ sử dụng dữ liệu SSA trong suốt quá trình khi mặt trời nằm trong tầm nhìn của SSA.

Bộ tách sóng quán tính sẽ biến mất, thì hệ thống sẽ truyền một cách tự động.

- Trên quỹ đạo truyền, hệ thống GN&C thu được hình ảnh trái đất từ một vài

định hướng ban đầu và duy trì vòng quay được điều khiển về trục lắc ngang cho sự bền

nhiệt và ổn định năng lượng. Hệ thống này có thể quay trục lắc ngang đến một vài lệnh

định hướng quán tính cho mô tơ viẽn địa lỏng (LAE) đốt cháy hoặc sự điều chỉnh định

hướng được đề cập nhật ở trên và trong trường hợp lỗi chi tiết hay mất hệ định hướng,

thì hệ thống có thể thu được hình ảnh mặt trời và duy trì góc quay an toàn của mặt trời.

- Trên quỹ đạo vận hành, RWA được dùng cho điều khiển bình thường với động

cơ đẩy được sử dụng để cung cấp cho bộ điều khiển trong sự vận động của trạm và để

điều khiển momen. Hướng vệ tinh vũ trụ ở 0.150C được duy trì ở mọi lúc, bao gồm cả

trạm. Hệ thống cung cấp dung lượng cho cả con lăn ngắn hạn và độ nghiêng của ống ở

ít nhất cộng trừ 120 cho sự điều chỉnh phần trọng tải và độ nghiêng dài hạn ở cộng trừ

4.7 trong ống và cộng trừ 1.90 trong con lăn. Hệ thống GN&C bao gồm bảng điều khiển

logic mà nó có thể dò tìm những lỗi sai trên ổ cứng tổng đài đến hiệu suất của hệ thống

phụ. Khi một lỗi được tìm thấy,biểu đồ sẽ chạy một danh sách các lệnh macro, nó sẽ quay

cả GN&C và ổ cứng đo xã bám sát (CT&R) và điều khiển khi cần chỉnh sửa lỗi. Những

bài kiểm tra dò tìm sai hỏng và sự đảo mạch ổ cứng có thể hoặc không thể nhờ lệnh nối

trung hoà khác như tất cả các chức năng tự động khác của GN&C.Vệ tinh A2100 sử dụng

dữ liệuMIL-STD-1553B cùng với dung lượng cao, có ngàn công dụng.MIL-STD-1750A

dựa trên một mắy tính toàn diện (OBC), cho phép thu nhỏ đáng kể trong hệ thống dây

phức tạp và cung cấp sự vận hành độc lập ở mức cao.



3.2. Phân hệ thông tin trên vinasat-1:

3.2.1. Cấu trúc phân hệ thông tin:

Hình 3.7: Cấu trúc modul phần tải thông tin.

Modul phần tải thông tin được biểu thị ở hình 3.7 bao gồm bảng điều khiển phát

và thu tín hiệu Bắc Nam.

a). Cấu trúc phần tải trọng thông tin trên bảng điều khiển phía Bắc:

+ 11 bộ khuyếch đại đèn sóng chạy tuyến tính băng C.

+ 2 bộ phân kênh đầu ra băng C.

+ 16 cáp đồng trục phần tải thông tin băng C.

b). Cấu trúc phần tải trọng thông tin trên bảng điều khiển phía Nam:

+ 16 đèn sóng chạy băng Ku.

+10 biến thế băng tần Ku.

+ 1 bộ phân kênh đầu ra băng Ku.

+ 16 ống dẫn sóng phần tải thông tin băng Ku.

c). Cấu hình phần tải thông tin phía trong tấm pin mặt trời:



+ 2 bộ ghép kênh đầu vào băng C.

+ 1 bộ ghép kênh đầu vào băng Ku.

+ 6 biến thế băng tần Ku.

+ 2 bộ chuyển mạch đầu vào băng Ku.

+ 1 bộ chuyển mạch đầu vào băng C và 3 bộ chuyển mạch đồng trục.

+ 4 máy thu tự phách 6/3.

+ 2 máy thu tự phách 14/11.

+ 2 đèn chỉ báo băng tần Ku.

+ Bộ chuyển mạch đồng trục và chuyển mạch ống dẫn sóng cho sự dư thừa máy

thu tự phách.

d). Cấu hình phần tải thông tin phía trong tấm pin mặt trời:

+ 2 bộ lọc đầu vào băng C.

+ 1 bộ lọc đầu vào băng Ku.

+ 2 chuyển mạch ống dẫn sóng cho sự dư thừa máy thu tự phách băng tần C.

+ 1 bộ thiết bị đầu ra từ xa băng Ku.

+ 2 bộ Coupler kiểm tra đầu ra băng C.

3.2.2. Các thông số kỹ thuật chính:

- Hệ thống VINASAT được đặt trong quỹ đạo địa tĩnh tại 132 độ đông. Phần tải

trọng của VINASAT được thiết kế cho hoạt động của hai băng tần là băng C và băng

Ku .

- Vùng phủ sóng của băng Ku: Việt Nam, Lào, Camphuchia, Thái lan và một phần

của Myanmar.

- Vùng phủ sóng của băng tần C: Việt Nam, Camphuchia, Lào, Đông Nam Á, Ấn

độ, Nhật Bản và Australia.

* Các thông số kỹ thuật:

• Băng C:

- Số bộ phát đáp: 12 (trong đó: 10 bộ có băng tần 36MHz, 2bộ có băng tần

72MHz).

- Đường lên (Uplink):

Tần số phát :6425-6725MHz.

- Đường xuống (downlink):

Tần số thu: 3400-3700MHz.

- Công suất đầu ra: 68W.

• Băng Ku:

- Số bộ phát đáp: 12( 36MHz/1 bộ).

- Đường lên (Uplink):



Tần số phát : 13.75-14GHz.

1425-14.5GHz.

- Đường xuống (Downlink):

Tần số thu : 10.95-11.2GHz.

11.45-11.7GHz.

- Công suất đầu ra: 108W.

Hình 3.8: Lược đồ biểu thị tần số dự kiến băng tần Ku.

LO = 3025MHz Đỏ = Kênh sơ cấp

Xanh = Kênh thứ cấp



Hình 3.9: Lược đồ biểu thị tần số dự kiến băng tần Ku

Vùng phủ sóng của VINASAT-1

a/ Băng tần C mở rộng (C-Extended):

- Vùng phủ sóng bao gồm: Việt Nam, Đông Nam Á, Trung Quốc, Triều Tiên Ấn

Độ, Nhật Bản và Australia.

Hình 3.10:Vùng phủ sóng băng C-Band của vệ tinh VINASAT-1



b/ Băng tần Ku:

-Vùng phủ sóng bao gồm: Việt Nam, Lào, Campuchia, Thái Lan và một phần

Mianma.

Hình 3.11: Vùng phủ sóng băng Ku-Band của vệ tinh VINASAT-1

3.3. Bộ phát đáp băng C:

3.3.1. Cấu trúc bộ phát đáp băng C:

-Hệ thống con truyền thông băng C cung cấp tới trên 12 kênh giữa các cực ( H-

POL, V-POL). Mười trong số các kênh của băng tần C có băng rộng sử dụng 36MHz và

hai trong số các kênh của băng C có băng thông rông là 72MHz. Hệ thống con truyền

thông được miêu tả 5 phần: anten, máy thu, định tuyến kênh, bộ phát đáp và máy phát.




IFA

IFA

6/4 GHzReceivers

4-for-2

+2 WR137R&

2 Coax T

6 ChannelIMUX

5x 36 MHz1x 72-MHz

6 ChannelIMUX

5x 36 MHz1x 72-MHz

EPC

11-for-12InputSw

Matrix

8 active

11-for-12InputSw

Matrix

8 active

6 ChannelIMUX

5x 36 MHz1x 72-MHz

6 ChannelIMUX

5x 36 MHz1x 72-MHz

Dplxr

Dplxr

HPOL

VPOL

TC

TCTC

TC

VPOL

ToCMRs In: 6.431-6719 GHz

Out: 3406-3694 GHzLO: 3.025 GHz

6

1111 11

LCAMP(w/ ALC)

68 WTWTA

6

6

6

Hình 3.12: Sơ đồ khối chứng năng của hệ thống băng C

58


3.3.2. Chức năng:

3.3.2.1.Anten:

- Phạm vi anten băng C được tạo ra từ mặt trước của đôi dây gương phản chiếu

được lắp ráp từ đông sang tây của tàu vũ trụ. Mặt trước phía đông của gương phản chiếu

nhận và truyền phân cực ngang và mặt trước phía tây của gương phản chiếu nhận và

truyền phân cực dọc. Bộ phối hợp của mỗi phân cực phân ra thành tín hiệu Rx và Tx.

- Bề mặt của mỗi gương phản chiếu được định hình tối ưu để hoàn thiện những

khu vực phạm vi được yêu cầu với hiệu quả cao nhất. Những gương phản chiếu là bề

mặt LM tiêu chuẩn được làm từ sợi Kevlar.

3.3.2.2. Máy thu:

- Tín hiệu nhận được nối với một bộ phối hợp cho mỗi phân cực, được phân ra

thành tín hiệu Rx và Tx. Cả hai tín hiệu sau đó được kết nối từ đường sóng đến các bộ

kiểm tra coupler kép. Các bộ kiểm tra coupler nối với bộ lọc đầu vào băng tần C

(CIFA). Mỗi CIFA đi qua băng tần thu từ 6425-6725MHz và từ chối những tín hiệu

ngoài băng tần. Một coupler chỉ dẫn 18db chạy theo CIFA của đường lên phân cực

ngang và các cặp lệch tín hiệu tại 6724.5MHz đến hai thiết bị nhận lệnh.

- Thiết bị đầu ra CIFA nối vào công tắc đầu ra của sóng thừa băng tần C mà chọn

giữa hai trong bốn 6/3 máy thu.Các tín hiệu được khuyếch đại và tải xuống 6/3GHz máy

thu được nối vào 4 cho 2 lượng sóng dư thừa. Mỗi máy thu tự khuyếch đại tín hiệu đầu

vào tải xuống tín hiệu đầu ra với tần số từ 3400-3700MHz.

3.3.2.3. Định tuyến kênh:

- Đầu ra máy thu được đi qua 2bộ ghép kênh đầu vào, nó chia tín hiệu tổng hợp

tuyến lên thành hai nhóm của 6 kênh, mỗi nhóm qua lượng dư thừa của bộ chuyển mạch

đồng trục đầu ra. Mỗi bộ ghép kênh bao gồm bộ lọc cách điện 10 cực được nối qua bộ

circulators trong một bộ làm giảm cấu hình kênh để tránh mất mát sự chèn nhiều của bộ

chia công suất nhiều cổng.

- Các bộ lọc tự cân bằng thời gian trễ nhóm, vì thế giai đoạn lọc cân bằng là cần

thiết. Bộ ghép kânh đầu vào băng C tách tín hiệu tổng tổng đầu vào thành các kênh thích

hợp trước khi khuyếch đại chuỗi khuyếch đại công suất.

3.3.2.4.Bộ phát đáp :

- Bộ phát đáp của phần tải thông tin cung cấp những tín hiệu khuyếch đại công

suất cao trên mỗi kênh.



- Trên hệ thống con băng C, mỗi chuỗi khuyếch đại nguồn bao gồm bộ khuyếch

đại kích thích tuyến tính (LDALC) chạy qua một đèn sóng chạy dẫn điện nguội 68W

(TWT). Phương tuyến tính trong LDALC bù trừ cho biên độ và phaphi tuyến của đèn

sóng chạy liên đới, cải thiện tỷ số công suất tạp âm pha tuyến tính của bộ phát đáp. Bộ

lắp ráp LDALC cũng bao gồm nguồn điều hoà EPC cho TWT.

- TWT và EPC/LDALC được gắn tự nhiên trên bảng điều khiển phía bắc cuẩ tàu

vũ trụ. Mười một LTWTA được nối với một vòng đơn giản được gắn trên bẳng điều

khiển phía bắc.

3.3.2.5.Máy phát:

Mỗi TWTA trên hệ thống phụ được kết nối với bộ phân kênh đầu ra thông qua

cầu dao cách ly và một công tắc thừa.Cầu dao cách ly bảo vệ hoạt động của TWTA từ

việc chuyển đổi cấu hình không đúng và năng lượng được phản ánh ngoài băng từ bộ

phân kênh đầu ra. Lượng tải trên cầu dao cách ly được đo làm mất công suất đầy đủ của

một kênh trong trường hợp chuyển đổi không chính xác hoặc sự truyền đến vệ tinh

ngoài băng thông rộng của một kênh. Mỗi bộ phân kênh đầu ra sử dụng bộ lọc kênh chế

độ nạp kép kết nối với một ống đẻ nối với 6 kênh thông tin. Các thiết bị lọc ngược nhỏ

hơn bộ lọc hốc không tải, nhưng giống của trong và ngoài băng tần. Bộ lọc thông thấp ,

bộ lọc thông dải ở đầu ra của mỗi bộ phận kênh đầu ra làm giảm tạp âm trên băng nhận

băng tần C cũng như những tín hiệu không chính xác và tạp âm ở bộ âm của những tín

hiệu truyền trên băng tần C và băng nhận băng tần Ku.

- Bộ lọc đầu ra được dẫn bởi các coupler đôi kiểm tra, cái mà có thể đo lường

được tín hệ ra của hệ thống truyền và nhận sóng và việc chèn các tín hiệu cho mô hình

đo lường anten truyền, các thiết bị đầu ra của bộ coupler kiểm tra đầu ra được kết nối

cổng truyền của bộ phối hợp của anten băng C, bức xạ tín hiệu hỗn hợp tuyến xuống với

khu vực phạm vi băng tần C.

3.3.3. Thông số hệ thống :

- Phần tải thông tin băng C sử dụng mặt trước của hai tổ hợp gương phản chiếu đôi

cung cấp ở phạm vi Việt Nam, Lào, Campuchia, Đông Nam Á, Ấn Độ, Nhật Bản và

Autrilia.

- Việc truyền tín hiệu qua khoảng cách dải tần từ 6.425-6.725GHz. Hiệu suất nhận và

truyền của anten được xác định bởi công suất bức xạ đẳng hướng tương (EIRP) và hệ số

tăng ích trên tạp âm (G/T) thu được tại một số quốc gia đặc thù trong phạm vi khu vực đa

giác riêng biệt. Phạm vi khu vực băng tần C được biểu thị ở sơ đồ 3.13 và 3.14.



Hình 3.13: Phạm vi băng tần C

Hình 3.14: Phạm vi thành phố băng tần C



Bảng 3.1: Bảng dự kiến tần số băng tần C.

Loại

Kênh

Băng

tần(MHz)

Phân cực

đường

lên

Dải tần

đường lên

(MHz)

Phân cực

đường

xuống

Dải tần

đường lên

( MHz)C1 36 H 6449 V 3424C3 36 H 6489 V 3464C5 36 H 6529 V 3504C7 36 H 6569 V 3544C9 36 H 6609 V 3584C11 72 H 6671 V 3646C10 36 V 6461 H 3436C2 36 V 6501 H 3476C4 36 V 6541 H 3516C6 36 V 6581 H 3556C8 36 V 6621 H 3596C12 36 V 6683 H 3658

Bảng 3.2: Những thành phố EIRPvà G/T băng tần C

CITY COUNTR

Y

G/T

(dB/K)

EIRP

(dBW)

Hanoi Vietnam -0.3 44.2

Ho Chi Minh Vietnam -0.2 43.7

Haiphong Vietnam -0.3 44.2

Da Nang Vietnam -0.2 44.2

Nha Trang Vietnam -0.1 43.9

Qui Nhon Vietnam -0.1 44.0

Hue Vietnam -0.1 44.3

Can Tho Vietnam -0.2 43.5

Nam Dinh Vietnam -0.2 44.2

Vinh Vietnam -0.1 44.3

My Tho Vietnam -0.2 43.6

Cam Ranh Vietnam -0.1 43.8

Vung Tau Vietnam -0.2 43.6

Phnompenh Cambodia -0.1 43.7



Bangkok Thailand -0.2 43.5

Chiang Mai Thailand -0.8 43.7

Nakhon Si Thammarat Thailand -0.3 42.5

Singapore Singapore -0.7 41.1

Alor Star Malaysia -0.2 42.0

Kuching Malaysia -1.3 41.5

Kota Kinabalu Malaysia -2.1 41.7

Jakarta Indonesia -2.4 39.0

Surabaya Indonesia -2.6 39.3

Medan Indonesia -0.7 41.0

Palembang Indonesia -1.5 39.8

Ujung Pandang Indonesia -2.5 39.0

Padang Indonesia -1.3 39.7

Kupang Indonesia -2.6 40.6

Manado Indonesia -2.6 39.0

Jayapura Indonesia -9.4 36.9

Yangon Myanmar -1.1 43.1

Mandalay Myanmar -1.2 43.2

Manila Philippines -2.4 41.4

Davao Philippines -2.6 39.5

Cebu Philippines -2.6 40.5

Zamboanga Philippines -2.6 40.5

Banda Seiri Begawan Brunei -1.8 41.7

Dacca Bangladesh -1.7 42.0

Chittagong Bangladesh -1.4 42.3

Beijing China -1.4 39.9

Shenyang China -2.6 39.0

Dalian China -2.4 39.1

Qingdao China -1.6 39.5

Shanghai China -1.5 39.5

Fuzhou China -1.3 40.6

Taipei China -1.4 39.9



Hong Kong China -1.3 42.7

Guangzhou China -1.4 42.8

Kunming China -0.8 43.5

Chengdu China -1.3 42.2

Lanzhou China -1.5 41.2

Huhhot China -1.3 40.3

Kashi China -4.2 38.5

Aletai China -4.1 39.0

Mohe China -3.8 37.0

Kaohsiung China -1.4 40.7

Calcutta India -1.9 41.7

Bombay India -2.8 38.9

New Delhi India -2.4 39.5

Madras India -1.9 39.9

Karachi Pakistan -3.2 38.2

Sapporo Japan -6.9 34.7

Tokyo Japan -8.3 35.1

Osaka Japan -5.7 35.5

Fukuoka Japan -4.0 36.5

Naha Japan -4.1 37.1

Seoul S-Korea -3.5 37.6

Port Moresby New Guinea -9.4 36.3

Colombo Srilanka -3.2 39.0

Guam -9.7 34.0

Ulan-Bator Mongolia -3.5 39.7

Khabarovsk Russia -5.5 35.5

Vladivostock Russia -3.9 36.7

Brisbane Australia -7.1 34.9

Sydney Australia -7.2 35.0

Melbourne Australia -6.6 34.8

Perth Australia -7.7 34.8

Hobart Australia -7.1 34.0



Wellington New

Zealand -8.3 34.0

Invercargill New

Zealand -8.4 33.8

Honolulu USA -8.6 34.0

3.4. Bộ phát đáp băng Ku:

3.4.1. Cấu trúc của bộ phát đáp băng Ku:

Hệ thống con truyền thông băng tần Ku gồm 12 kênh. Tất cả 12 kênh sử dụng

băng tần 36MHz. Hệ thống con truyền thông được miêu tả 5 phần: anten, máy thu, định

tuyến kênh, bộ phát đáp và máy phát.






TC

TC

IFA

14/11 GHzREceivers

2-for-1+ 1WR75C

&1 Coax

12ChannelIMUX

36 MHz

12-for-16InputSW

Matrix

12-for-16InputSW

Matrix

12 Channel+ BCNOMUX

36 MHz

SwitchableAttenuator

Ku-BandBeacon2-for-1

In: 13.75-14.5 GHzOut: 10.95-11.7 GHz

LO: 2.804 GHz

VPOL

LinearizedChannel

AmpW/ ALC

(LCAMP)108 WTWTA

HPOL

VPOL

Ku-TXAntenna

(West - rear)

Ku-RXAntenna

(Eest - rear)

Hình 3.15: Sơ đồ khối chức năng của hệt thống băng KU

EPC

1 1 1 116

67


3.4.2 Chức năng:

3.4.2.1. An ten:

- Ph ạm vi của băng tần Ku được tạo ra từ phía sau bề mặt của cả hai hệ thống

gương phản chiếu.

- Mỗi anten bao gồm một gương phản chiếu 85inch được triển khai từ phía đông

và phía tây của không gian vũ trụ.

- Phía tây của gương phản chiếu truyền tín hiệu đường lên với phân cực ngang

đến phạm vi của vùng: Việt Nam, Lào, Camphuchia, Thái lan và một phần của

Myanmar.

- Gương phản chiếu phía tây của băng tần Ku nhận tín hiệu đường lên với phân

cực đứng. Nó nhận 12 kênh đường lên với phân cực tuyến tính đến phạm vi Việt Nam,

Lào, Camphuchia, Thái lan và một phần của Myanmar.

- Mỗi bề mặt của gương phản chiếu là sự định hình tối ưu để bao quanh các khu

vực yêu cầu với hiệu quả cao nhất. Những gương phản chiếu là những tiêu chuẩn được

xây dựng từ hỗn hợp than chì.

Thiết kế nguồn cung cấp dữ liệu của băng tần Ku là một sản phẩm của

Lookheed Martin được sử dụng rộng rãi trong một loạt ứng dụng vệ tinh truyền thông.

3.4.2.2. Máy thu:

- Phần tải trọng trên kênh Ku, quỹ đạo nhận được bởi ống dẫn sóng vào một bộ

coupler kiểm tra. Thông qua quỹ đạo của các coupler kiểm tra kết nối tới đầu vào bộ lọc

lắp ráp dữ liệu (IFA), IFA qua băng tần thu 13.75-14.5GHz của tín hiệu đầu vào làm

giảm nhẹ đi trong băng tần Ku và trung hoà các tín hiệu này.

- Thiết bị đầu ra IFA đi vào trong băng Ku nhập vào sự chuyển đổi ống dẫn sóng

với lựa chọn giữa một trong hai 14/11máy thu. Một máy thu băng rộng 14/11GHz

khuyếch đại tín hiệu và chuyển xuống để nối với sự lặp lại hai trong một. Mỗi máy thu

khuyếch đại tín hiệu vào và chuyển tín hiệu xuống với tần số đầu ra là 10.95-11.7GHz.

3.4.2.3. Định tuyến kênh:

- Đầu ra máy thu đi qua 12 kênh đầu vào bộ ghép kênh qua một bộ chuyển mạch

đồng trục. Bộ ghép kênh được thực hiện như hai dữ liệu trong 6 bộ lọc được nối với

một kênh giảm cấu hình.

- Mỗi bộ lọc kênh bao gồm một đầu vào được chia ra từng phần và lọc bởi kênh

lọc Ku. Mỗi kênh lọc bao gồm một vách ngăn đầu vào, một bộ lọc kênh và một vách

ngăn đầu ra. Bộ lọc kênh đảm bảo rằng tín hiệu sơ cấp đi qua với độ méo nhỏ và lọc bỏ

những tín hiệu không mong muốn gần với tần số băng thông. Mỗi bộ lọc kênh là bộ lọc

Sinh viên : Trần Sĩ Hùng TCD05-ĐTVT2 68


cách điện mười cực với băng thông rộng 36MHz. Điều khiển nhiệt của các bộ lọc kênh

giảm việc chèn biến thể và nâng cao hiệu suất kênh. Người ta không mong đợi rằng

nhiệt của bộ ghép kênh thông tin sẽ cần để sử dụng đáp ứng những chi tiết kỹ thuật ổn

định của VINASAT.

- Bộ ghép kênh băng tần Ku tách tín hiệu đầu vào kênh truyền thích hợp trước

khi chuyển đổi bởi đèn sóng chạy tuyến tính (LTWTAs). Mười hai thiết bị đầu ra này

được chuyển đổi thành 16 bộ khuyếch đại công suất nguồn thông qua mạng dữ liệu đầu

vào.

3.4.2.4 Bộ phát đáp:

- Bộ phát đáp của phần tải trọng cung cấp sự khuyếch đại công suất cao của cảu

tín hiệu trên mỗi kênh.

- Trên hệ thống băng Ku,mối bộ khuyếch đại nguồn bao gồm một bộ khuyếch

đại tuyến tính với mức điều khiển tự động (LDALC) chạy qua một đèn sóng chạy

108W. Phương tuyến tính trong LDALC bù trừ cho biên độ và pha không phi tuyến của

đèn chạy sóng liên đới ( TWT), cải thiện sự tuyến tính tỷ lệ công suất tạp âm và pha phi

tuyến của bộ phát đáp. Lắp ráp LDALC cũng bao gồm công suất điện tử (EPC) cho

TWT.

-Những TWT được gắn vật lý trên bảng điều khiển phía nam của tàu vũ trụ và

EPC/LDALC lắp ráp được gắn vật lý trên bảng điều khiển phía nam của tàu vũ trụ ( 10

đơn vị ) và bên trong trái đất (6 đơn vị ). 16 TWT được phân phối ở phía nam của bảng

điều khiển .Những thiết bị đầu ra LTWTA được gửi đến hệ thống truyền sóng thông qua

một mạng lưới, nó bao gồm cầu dao cách ly đầu vào, công tắc đầu ra và bộ lọc thông

thấp đầu ra. Cầu dao cách ly đầu vào bảo vệ hoạt động TWTA từ việc chuyển đổi cấu

hình không đúng và năng lượng phản ánh ngoài băng từ bộ phân kênh đầu ra. Lượng tải

trên cầu dao cách ly được đo làm mất đi nguồn đầy đủ của một kênh trong trường hợp

chuyển đổi không chính xác hoặc truyền sóng tới vệ tinh ngoài băng thông rộng của

kênh.

3.4.2.5.Máy phát:

- Thiết bị đầu ra từ mạng lưới dư thừa được chuyển đến bộ phân kênh đầu ra

(OMUX).

- Bộ phân kênh đầu ra bao gồm: một bộ lọc lắp ráp phân kênh đầu ra, một thiết

bị lắp ráp đầu ra từ xa c ủa băng tần Ku ( KROA). Bộ phân kênh đầu ra sử dụng bốn cực

của bộ lọc kênh để nâng cao hiệu suất trong băng và tách biệt băng hẹp. Những bộ lọc

này giảm thiểu các thay đổi điều chỉnh của bộ lọc do sự dao động của nhiệt độ.



- Mỗi bộ phân kênh đầu ra được chuyển đổi tới bộ lọc thông thấp, nó làm giảm tạp âm

của máy thu trong băng tần Ku và bộ kiểm tra coupler kép, nó cho phép đo lường được

tín hiệu bên ngoài bộ phát đáp và nhận tín hiệu cho anten truyền đo lường. Thiết bị đầu ra

bộ kiểm tra coupler được nối với phân cực ngang bộ lắp ráp anten băng tần Ku

3.4.3. Thông số hệ thống:

- Phần tải thông tin băng Ku sử dụng bề mặt của hai tổ hợp gương phản chiếu mạng lưới

đôi cung cấp ở phạm vi của Việt Nam, Lào, Camphuchia, Thái Lan và một phần của

Myanma. Việc truyền tín hiệu vượt cách dải tần số từ 10.95-11.7GHz, việc thu tín hiệu

vượt cách dải tần số từ 13.75-14.5GHz. Hiệu suất nhận và truyền các anten được định

nghĩa công xuất bức xạ đẳng hướng tương đương với hiệu suất nhỏ (EIRP) và hệ số

tăng ích trên nhiệt tạp âm (G/T) hệ thống ở trạm thu đwocj tại một quốc gia đặc thù

trong phạm vi khu vực đa giác riêng biệt .

- Phạm vi khu vực băng Ku được biểu ở bảng 3.3 và 3.4.

Bảng 3.3: Bảng dự kiến tần số băng tần Ku.

Loại

Kênh

Băng

Tần(MHz)

Phân cực

đường

lên

Dải tần

đường lên

(MHz)

Phân cực

đường

xuống

Dải tần

đường lên

( MHz)K1 36 V 13772 H 10968K2 36 V 13812 H 11008K3 36 V 13852 H 11048K4 36 V 13892 H 11088K5 36 V 13932 H 11128K6 36 V 13972 H 11168K7 36 V 14273 H 11469K8 36 V 14313 H 11509K9 36 V 14353 H 11549K10 36 V 14393 H 11589K11 36 V 14433 H 11629K12 36 V 14473 H 11669



Bảng 3.4: Những yêu cầu thành phố EIRP và G/T băng Ku.

Thành phố Hệ số tăng ích

trên tạp âm (G/T)

SFD nhỏ nhất

(dBW/m2)

Công suất bức xạ

đẳng hướng tương

đương EIRP(dBW)Hà Nội 8.4 -98.4 54.9Hạ Long 8.3 -98.3 54.6Điên Biên Phủ 8.3 -98.3 54.8Thanh Hoá 8.0 -98.0 54.2Đà Nẵng 7.8 -97.8 53.9Nha Trang 7.9 -97.9 53.9T.phố Hồ Chí Minh 7.8 -97.8 54.0Cần Thơ 8.1 -98.1 54.1PhnômPênh 8.2 -98.2 54.0Viên Chăn 8.1 -98.1 54.3Băng cốc 7.7 -97.7 53.8Hoàng Sa 0.2 -90.2 48.1Trường Sa 1 -2.5 -87.5 46.6Trường Sa 2 -1.5 -88.5 47.0B ạch long Vĩ 7.9 -97.9 54.2Sittwe 3.6 -93.6 47.4Tanung-gyi 6.0 -96.0 52.3Yangon 5.2 -95.2 51.2Pattani 1.0 -91.0 47.1Phuket 5.2 -95.2 49.4Louang Namthon 8.3 -98.3 54.5


Chương này giới thiệu tổng quan về vệ tinh vinasat – 1 và cấu trúc của nó hcùng các

thông số kỹ thuật chính. Hệ thống vinasat – 1 được đặt trong quỹ đạo địa tĩnh tại 132 độ

đông. Phần tải trọng của vinasat được thế kế cho hoạt động của hai băng tần là băng C

và băng Ku. Trên hệ thống băng Ku, mỗi bộ khuếch đại nguồn bao gồm khuếch đại

tuyến tinhd với mức điều khiển tự động (LDALC chạy qua một đèn sóng chạy 108W).

Phương tuyến tính LDALC bù trù cho biên độ và pha không phi tuyến của đèn chạy

sóng liên đới (TWT) cải thiện sự tuyến tính tỉ lệ công suất tạp âm và pha phi tuyến của

bộ phát đáp. Lắp ráp LDALC cũng bao gồm công suất điện tử (EPC) cho TWT.

Bộ phát đáp băng C của phần tải thông tin cung cấp những tín hiệu khuếch đại công suất

cao trên mỗi kênh. Trên hệ thống con băng C, mỗi chuỗi khuếch đại nguồn bao gồm bộ

khuếch đại kích thích tuyến tính (LDALC) chạy qua một đèn sóng chạy dẫn điện nguội

68W (TWT). Phương tuyến tính trong LDALC bù trù cho biên độ và pha phi tuyến của



đèn sóng chạy liên đới, cải thiện tỷ số công suất tạp âm pha tuyến tính của bộ phát đáp.

Bộ lắp ráp LDALC cũng bao gồm nguồn điều hoà EPC cho TWT. Ngoài ra còn đề cập

đến các thông số kỹ thuật và hiệu suất hệ thống của băng C và băng Ku.



KẾT LUẬN

Ngày nay thông tin đang rất phát triển trên thế giới. sự kiện Việt Nam phóng vệ tinh

VINASAT-1 và sẽ tiếp tục phóng vinasat 2, 3 đã khẳng định được vị thế của Việt Nam

trên trường quốc tế về lĩnh vực Viễn thông - Công nghệ thông tin - Khoa học kỹ thuật.

Qua thời gian tìm hiểu nghiên cứu bài giảng cùng các tài liệu và các thông tin liên quan

đến phân hệ thông tin nói riêng và thông tin vệ tinh nói chung. Từ đó đưa ra được cái

nhìn tổng thể về thông tin vệ tinh đó là xu thế vượt bậc là công nghệ khoa học kỹ thuật

tiên tiến, hiện đại, khả năng cung cấp cấp đa truy nhập ,khả năng ứng dụng tốt và chất

lượng cao đối với mọi địa hình phức tạp như đồi núi, hải đảo xa xôi….

Đồ án đã giúp em tiếp cận rõ ràng về mạng thông tin vệ tinh, biết được cấu trúc tổng thể,

đường lên, đường xuống, các dạng quỹ đạo của vệ tinh, chức năng và các thông số kỹ

thuật của các bộ phát đáp trên vệ tinh .hiểu sơ bộ về cấu hình của một vệ tinh thông tin.

Trong công cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật nói chung trên thế giới và Việt Nam nói

riêng đang phát triển mạnh mẽ không ngừng. Các tiến bộ khoa học kỹ thuật ngày càng

được áp dụng và đưa vào thực tiễn. Do đó để đáp ứng được với nhu cầu tiếp cận xử lý

và áp dụng thực tiễn các tiến bộ khoa học kỹ thuật cao đòi hỏi các nhà khai thác dịch vụ

cần phải có chiến lược đào tạo, trẻ hoá nguồn nhân lực thật đảm bảo chắc chắn đáp ứng

nhu cầu phục vụ cho tương lai.

Tuy nhiên mạng thông tin vệ tinh còn khá nhiều điều cần phải nghiên cứu, nhưng do

kiến thức và tầm hiểu biết có hạn, thời gian nghiên cứu không nhiều do đó đồ án không

tránh khỏi nh ững thiếu sót, nên em mới đưa ra những nội dung cơ bản để giới thiệu

trong đồ án đó là:

Chương 1: Tổng quan vệ tinh thông tin.

Chương này giới thiệu tổng quan về thông tin vệ tinh, cấu trúc một đường vệ

tinh. Các dạng quỹ đạo của vệ tinh, những vấn đề chung của thông tin vệ tinh.

Chương 2: Phân hệ thông tin:

Giới thiệu cấu trúc và các thông số kỹ thuật của các thiết bị đặt trên vệ tinh, bộ phát đáp

đơn búp sóng, bộ phát đáp đa búp sóng và bộ phát đáp tái sinh.



Chương 3: Bộ phát đáp trên VINASAT-1:

Giới thiệu rất cụ thể về cấu trúc phân hệ thông tin và các thông số kỹ thuật của nó cùng

cấu trúc chức năng, thông số hệ thống của bộ phát đáp băng C, bộ phát đáp Ku.

Em rất mong được sự đóng góp và chỉ bảo của các thầy cô để đồ án của em được hoàn

thiện và có sức thuyết phục cao hơn nữa .

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội ngày 15/8/2010

Sinh viên thực hiện

Trần Sỹ Hùng



DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Bài giảng thông tin vệ tinh - Nguyễn đình Lương - Trương như Tuyên - Học Viện

Công Nghệ BCVT

2. Các hệ thống thông tin vệ tinh, Nguyễn đình Lương, Nguyễn thanh Việt

3. Hệ thống thông tin vệ tinh – PGS.TS Thái Hồng Nhị

4. Bài giảng Thông tin vệ tinh- TS Nguyễn Phạm Anh Dũng - Học viện Công nghệ

BCVT .

Danh mục các Website tham khảo:

1.http://images.google.com.vn/images?hl=vi&lr=lang_en&q=intelsat&um=1&ie=UTF-

8&sa=N&tab=wi

2. http://www.skyrocket.de/space/doc_sdat/intelsat-5a.htm.

3. http://www.tapchibcvt.gov.vn.

4. http://www.vti.com.vn

5. http://www.vinasat.com.vn/Home/

6. http://www.vnpt.com.vn


http://www.vinasat.com.vn/Home/

http://www.vti.com.vn/

http://www.tapchibcvt.gov.vn/

http://www.skyrocket.de/space/doc_sdat/intelsat-5a.htm

http://images.google.com.vn/images?hl=vi&lr=lang_en&q=intelsat&um=1&ie=UTF-8&sa=N&tab=wi

http://images.google.com.vn/images?hl=vi&lr=lang_en&q=intelsat&um=1&ie=UTF-8&sa=N&tab=wi


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………



NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIÊN

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………



THUẬT NGỮ VIẾT TĂT

ACTS Advanced Communications Vệ tinh thông tin của NASA

Technology satellite

AKM Apogee Kick Motor Động cơ đẩy viễn điểm

BBS Base Band Switch Chuyển mạch băng gốc

BOD Band width On Demand Độ rộng băng theo y êu cầu

BSS Broadcasting Satellite Services Dịch vụ vệ tinh quảng bá

CATV Cable Television Truyền hình cáp

CC IR Int ernational Radio Uỷ ban tư vấn vô tuyến quốc

Consultative Committee tế

CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo

mã

DAMA Đeman Assignment Đa truy nhập phân chia theo

nhu cầu

D/C Down – Converter Biến đổi hạ tần

DEM Demoulation Bộ giải điều chế

DR Dielectric Resonator Hốc cộng hưởng điện môi

DTH Direct to home Trực tiếp đến thuê bao

EIRP Equivalent Isotropically Công suất bức xạ đẳng hướng

Radiate Power tương đương

EPS Electric Power Supply Hệ thống cung cấp nguồn

FDMA Frequency Division Multiple Đa truy nhập phân chia theo

Access tần số

FEC Forward Error Correction Mã sửa lỗi trước

FSS F ix Satellite Services Dịch vụ vệ tinh cố định



G OS Grade Of Services Cấp dịch vụ

GEO Geostationary Orbit Quỹ đạo địa tĩnh

HDTVHigh Density Television Truyền hình có độ nét cao

HEO High Earth Orbit Quỹ đạo cao

HMET High Mobility Electron Công nghệ điện tử linh động

cao

HPA High Power Amplifiers Bộ khuyếch đại công suất cao

IBO Input Back – off Độ lùi đầu vào

IF Intermediate Frequency Trung tần

IM Intermodulation Xuyên nhiễu điều chế

IM UX In- Multiplexer Bộ ghép kênh đầu vào

INTELSAT International Telecommunication Vệ tinh viễn thông quốc tế

Satellite

IOR Indian Ocean Region Vùng ấn độ dương

ISDN Intergrated Services Digital Mạng số đa dịch vụ

Net work

ITU International Telecommunication Tổ chức Viễn thông quốc tế

Union

LBF Low Band Filter Bộ lọc thông thấp

LEO Low Earth Orbit Quỹ đạo thấp

LNA Low Noise Amplifiers Bộ khuyếch đại tạp âm thấp

LO Local Oscilator Bộ dao động nội

MMICMonolithic M icrowave Mạch tích hợp vi ba đơn khối

Intergrated Circuits

MOD Modulater Bộ điều chế

MSS Mobile Satellite Services Dịch vụ vệ tinh di động

OBO Output Back – Off Độ lùi đầu vào



OM UX Output Multiplexer Bộ phân kênh đ ầu ra

P AMA Preasigned Multiple Access Đa truy nhập tiền ấn định

PBF Pas Band Filter Bộ lọc băng thông

PLL Phase – Locked Loop Vòng khoá pha

PKM Perigee Kick M otor Động cơ đẩy cận điểm

QPSK Quadrature Phase Shift Keying Khoá dịch pha bốn trạng thái

RS Remote Station Trạm mặt đất thuê bao xa

SAW S urface Acoustic Wave Sóng âm bề mặt

SCPC Single Channel Per Carrier Đơn kênh trên một sóng mang

SS Satellite Switched Chuyển mạch vệ tinh

SSPA Solid State Power Amplifier Bộ Khuyếch đại transistor

thường

TCS Thermal control system Hệ thống điều khiển nhiệt

TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo

thời gian



MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU.......................................................................................................1CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN VỆ TINH...................................31.1 Cấu trúc hệ thống thông tin vệ tinh:................................................................31.1.1. Cấu trúc tổng quát:.......................................................................................31.1.2. Đặc điểm của thông tin vệ tinh:...................................................................41.2. Quỹ đạo vệ tinh:.............................................................................................51.2.1 Các nguyên lý về quỹ đạo:............................................................................51.2.2. Phân loại quỹ đạo:.......................................................................................71.2.3. Quỹ đạo địa tĩnh:.........................................................................................91.3. Băng tần thông tin vệ tinh:...........................................................................131.4. Đa truy nhập trong thông tin vệ tinh:...........................................................171.5. Kết luận chương:..........................................................................................26CHƯƠNG 2 : PHÂN HỆ THÔNG TIN..............................................................272.1. Cấu trúc phân hệ thông tin:..........................................................................272.1.1. Cấu trúc chức năng:...................................................................................272.1.2. Các thông số kỹ thuật đặc trưng:...............................................................282.2. Bộ phát đáp đơn búp sóng:...........................................................................302.2.1. Cấu trúc của bộ phát đáp đơn búp sóng:....................................................302.2.2. Phân kênh trong bộ phát đáp:....................................................................312.2.3. Chức năng các phần tử:.............................................................................33

2.2.3.1. Phần máy thu:.............................................................................342.2.3.2. Khuyếch đại sau chuyển đổi tần số:...........................................352.2.3.3. Bộ phân kênh đầu vào và bộ hợp kênh đầu ra:...........................362.2.3.5. Bộ khuyếch đại kênh:.................................................................382.2.3.6. Tầng khuyếch đại công suất ra:..................................................39

2.3. Bộ phát đáp đa búp sóng:.............................................................................412.3.1. Cấu trúc của bộ phát đáp đa búp sóng:......................................................412.3.2. Các dạng kết nối:.......................................................................................42

2.3.2.1 Kết nối cố định:...........................................................................422.3.2.2 Kết nối bán cố định:....................................................................42

2.4. Bộ phát đáp tái sinh:.....................................................................................432.5. Kết luận chương:..........................................................................................44CHƯƠNG 3 : BỘ PHÁT ĐÁP TRÊN VINASAT-1..........................................453.1. Tổng quan vinasat-1:....................................................................................453.1.1. Giới thiệu về vệ tinh vinasat-1:..................................................................453.1.2. Cấu trúc của vinasat-1:..............................................................................463.2. Phân hệ thông tin trên vinasat-1:..................................................................533.2.1. Cấu trúc phân hệ thông tin:........................................................................533.2.2. Các thông số kỹ thuật chính:.....................................................................543.3. Bộ phát đáp băng C:.....................................................................................57



3.3.1. Cấu trúc bộ phát đáp băng C:....................................................................573.3.2. Chức năng:.................................................................................................59

3.3.2.1.Anten:..........................................................................................593.3.2.2. Máy thu:.....................................................................................593.3.2.3. Định tuyến kênh:........................................................................593.3.2.4.Bộ phát đáp :................................................................................593.3.2.5.Máy phát:.....................................................................................60

3.3.3. Thông số hệ thống :...................................................................................603.4. Bộ phát đáp băng Ku:...................................................................................653.4.1. Cấu trúc của bộ phát đáp băng Ku:............................................................653.4.2 Chức năng:..................................................................................................68

3.4.2.1. An ten:........................................................................................683.4.2.2. Máy thu:.....................................................................................683.4.2.3. Định tuyến kênh:........................................................................683.4.2.4 Bộ phát đáp:.................................................................................693.4.2.5.Máy phát:.....................................................................................69

3.4.3. Thông số hệ thống:....................................................................................703.5. Kết luận chương:..........................................................................................71KẾT LUẬN.........................................................................................................73



DANH MỤC HÌNH VẼ - BẢNG BIỂU

HÌNHHình 1.1: Mô hình tuyến thông tin vệ tinh............................................................4Hình 1.2: Quỹ đạo Elip..........................................................................................6Hình 1.3: Vận tốc của vệ tinh trên quỹ đạo...........................................................6Hình 1.4: Vệ tinh chuyển động với quỹ đạo tròn..................................................7Hình 1.5: Ba dạng quỹ đạo cơ bản của vệ tinh......................................................8Sơ đồ 1:Sơ đồ các dạng quỹ đạo của vệ tinh.........................................................9Hình 1.6: “ Góc nhìn” từ vệ tinh địa tĩnh............................................................10Bảng 1.1: Quan hệ của các thông số giữa trạm mặt đất và vệ tinh địa tĩnh.........12Hình 1.7: Vị trí 3 vệ tinh địa tĩnh phủ sóng toàn cầu..........................................12Hình 1.8: Các thông số hình học giữa trạm mặt đất và vệ tinh...........................13Bảng 1.2: Các băng tần ấn định cho thông tin vệ tinh.........................................15Hình 1.9: Khu vực của ITU.................................................................................16Bảng 1.3: Quy định băng tần cho dịch vụ thông tin vệ tinh trong 3 khu vực......16Hình 1.10: Các nguồn đa truy nhập Hình 1.11: Đa truy nhập phân .......19 chia theo tần số..............................19Hình 1.12: Hệ thống FDMA có 3 trạm mỗi trạm một sóng mang......................20Hình 1.13: Cấu trúc “cụm” và khung TDMA.....................................................20Hình 1.14: Hoạt động của một mạng theo nguyên lý TDMA.............................21Hình 1.15: Tạo cụm.............................................................................................23Hình 1.16: Trạm thu D, thu các “cụm” từ trạm A, B, C......................................24Hình 1.17: Sử dụng lại tần số bằng sự phân chia không gian.............................24Hình 1.18:Truyền dẫn trải phổ trong một hệ thống CDMA................................25Hình 2.1: Sơ đồ khối phân hệ thông tin và phần phụ trợ trên vệ tinh.................27Hình 2.2: Ví dụ phân bố dải tần của bộ phát đáp vệ tinh trong trường hợp sử dụng phân cực trực giao......................................................................................29Hình 2.3: Mô tả sơ đồ khối chức năng bộ phát đáp đơn búp sóng......................30Hình 2.4: Mô tả giảm tích xuyên điều chế bằng cách phân kênh ở bộ phát đáp.32Hình 2.5: Sơ đồ khối chức năng bộ phát đáp đổi tần số một lần có ghép (tách) kênh đầu vào và đầu ra........................................................................................33Bảng 2.1: Đặc tính của một số bộ khuyếch đại tạp âm thấp LNA......................34Hình 2.6: Mô tả cấu trúc điển hình bộ phân kênh đầu vào (IMUX)...................36Hình 2.7: Mô tả bộ hợp kênh đầu ra OMUX sử dụng một ống dẫn sóng chung 37Hình 2.8: Mô tả ví dụ hàm truyền và trễ nhóm của bộ lọc thông giải.................38Hình 2.9: Sơ đồ khối một bộ khuyếch đại công suất dùng bán dẫn transistor....41Hình 2.10: Mô tả sơ đồ khối đơn giản bộ phát đáp tái sinh và bộ phát đáp........43không tái sinh (trong suốt)...................................................................................43Hình 3.1: Cấu trúc quỹ đạo tàu vũ trụ ................................................................46Hình 3.3: Bảng điều khiển hệ thống phát và nhận tín hiệu phía Bắc..................49



Hình 3.4: Bảng điều khiển hệ thống phát và nhận tín hiệu phía Nam.................49Hình 3.5: Pin mặt trời phía trong.........................................................................50Hình 3.6: Pin mặt trời phía ngoài........................................................................50Hình 3.7: Cấu trúc modul phần tải thông tin.......................................................53Hình 3.8: Lược đồ biểu thị tần số dự kiến băng tần Ku......................................55Hình 3.9: Lược đồ biểu thị tần số dự kiến băng tần Ku......................................56Hình 3.10:Vùng phủ sóng băng C-Band của vệ tinh VINASAT-1.....................56

Hình 3.11: Vùng phủ sóng băng Ku-Band của vệ tinh VINASAT-1.............................................................................................................................57Hình 3.13: Phạm vi băng tần C...........................................................................61Hình 3.14: Phạm vi thành phố băng tần C..........................................................61Bảng 3.1: Bảng dự kiến tần số băng tần C..........................................................62Bảng 3.2: Những thành phố EIRPvà G/T băng tần C........................................62Bảng 3.3: Bảng dự kiến tần số băng tần Ku........................................................70Bảng 3.4: Những yêu cầu thành phố EIRP và G/T băng Ku...............................71

SƠ ĐỒSơ đồ 1:Sơ đồ các dạng quỹ đạo của vệ tinh ................ Error: Reference source not found
