hệ thống thông tin vệ tinh và thiết kế hệ thống thu CATV cho khách sạn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ

--------------

LUẬN VĂN TỐT
NGHIỆP
ĐỀ TÀI:

KHẢO SÁT HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ
TINH
VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG THU
CATV
CHO MỘT KHÁCH SẠN

Sinh viên thực hiện
TRẦN VĨNH AN

: NGUYỄN ĐỨC TỚI
Lớp
: 95KĐĐ
Giáo viên hướng dẫn

:

ThS

TP. HỒ CHÍ MINH Tháng 3 – 2000


LỜI CẢM TẠ
Để hoàn thành được đề tài này thì trước tiên em xin
chân
thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KỸ THUẬT, các thầy cô trong Ban chủ nhiệm KHOA ĐIỆN
và các thầy cô bộ môn đã tạo điều kiện cho em được
học tập và đã
truyền thụ nhiều kiến thức cho em làm nền tảng học
vấn trên con
đường công danh sự nghiệp của mình.
Sau đó là em vô cùng cảm ơn thầy Trần Vónh An
là người thầy
đã trực tiếp định hướng và hướng dẫn em nghiên
cứu về một lónh vực
khá là mới mẻ so với những kiến thức mà em đã
học được ở trường,
giúp em mở rộng tầm hiểu biết về một lónh vực
đang phát triển với
tốc độ rất là nhanh chóng và vô cùng hữu ích
trong cuộc sống.
Sinh viên thực hiện.
Nguyễn Đức Tới


DẪN NHẬP

Ngày nay chúng ta đang sống trong một

thế giới của thông tin, vấn đề giao tiếp
giữa con người với con người ngày càng trở
nên thuận lợi hơn và hoàn hảo hơn nhờ
vào các hệ thống truyền tin đa dạng như hệ
thống thông tin vô tuyến hay hệ thống
thông tin hữu tuyến. Các hệ thống này
thật sự là phương tiện cực kỳ hữu ích vì nó
có khả năng nối liền mọi nơi trên thế giới
để vượt qua cả khái niệm về không gian
và thời gian giúp con người gần gũi nhau
hơn mặc dù quãng đường thì xa vạn dặm,
giúp con người cảm nhận cảm nhận được
cuộc sống hiện tại của thế giới xung quanh
xảy ra mà không cần phải vất vả đi xa
thông qua các phương tiện truyền thông như
điện thoại hay truyền hình quốc tế.
Trước khi đề cập đến nội dung của đề
tài thì ta dễ dàng nhận thấy bất cứ một
vấn đề gì thì cũng luôn có hai mặt của nó
đó là hai mặt ưu và khuyết điểm. Hai hệ
thống thông tin viễn thông nói trên cũng
không nằm ngoài quy luật đó.
Đối với hệ thông thông tin hữu tuyến thì
nói chung chi phí lắp đặt thấp, có tính bảo
mật cao, ít bị nhiễu trong đường truyền,... Tuy
nhiên vấn đề sử dụng thì không được thuận
tiện cho lắm vì mỗi thiết bị đều phải nối
vào đường dây, do đó vấn đề truyền tín
hiệu đi xa khá là phức tạp nhất là các
đường truyền xuyên lục địa.

Còn đối với hệ thống thông tin vô
tuyến thì nó đã khắc phục được nhược điểm
của hệ thống thông tin hữu tuyến và đó
chính là ưu điểm tuyệt vời của nó đó chính
là vấn đề truyền tin xuyên lục địa. Và dó
nhiên nó cũng có các nhược điểm như bị


suy hao nhiều trên đường truyền, chi phí lắp
đặt cao,...
Ở nước ta thì hệ thống thông tin hữu
tuyến nhìn chung cũng đã có từ lâu còn
hệ thống thông tin vô tuyến thì mới phát
triển trong những năm gần đây và cũng
còn là mới mẻ đối với rất nhiều người.
Để giao lưu với thế giới thì lónh vực này
hiện nay đang được quan tâm đầu tư phát
triển mạnh mẽ.
Từ những vấn đề đó mà đề tài chỉ đi
sâu nghiên cứu khảo sát về hệ thống
thông tin vô tuyến mà cụ thể là hệ thông
thông tin vệ tinh. Phần nội dung của đề tài
được phân bố như sau:
Phần 1: Khảo sát về Hệ Thông Thông
Tin Vệ Tinh , phần này nghiên cứu về vấn
đề thông tin được truyền đi trong không gian
qua một thiết bị gọi là Vệ Tinh Thông Tin
như thế nào. Tìm hiểu về các công nghệ
được sử dụng để truyền tin ra sao.
Phần 2: Là thiết kế một hệ thống thu

CATV (Cable Television), đây chính là hệ thống
phân phối thông tin nhận được từ một trạm
thu ở mặt đất đến các thiết bị sử dụng là
các Television.
Ngoài ra còn có một phần phụ lục để
bổ sung nội dung cho một số vấn đề cần
được làm sáng tỏ trong phần nội dung của
đề tài.


BẢN NHẬN XÉT LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP
CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Họ và tên sinh viên : NGUYỄN ĐỨC TỚI
Lớp
: 95KĐĐ
Giáo viên phản biện : ............
Tên đề tài
: KHẢO SÁT HỆ THỐNG THÔNG TIN
VỆ TINH
VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG THU CATV
CHO MỘT KHÁCH SẠN
Nhận xét của giáo viên phản biện :
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................

..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
biện

Giáo viên phản


MỤC LỤC
KHẢO SÁT HỆ THỐNG THÔNG TIN
VỆ TINH
Phần 1:

Chương 1: TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH
trang1
1.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ THÔNG TIN VỆ TINH
------------------------------------------------------------------------------------------trang1
1.1.1 Thông Tin Vệ Tinh--------------------------------------------trang 1
1.1.1.1 Nguyên lý thông tin vệ tinh----------------------trang 1
1.1.1.2 Các đặc điểm của thông tin vệ tinh--------trang 2
1.1.1.3 Cấu hình của các vệ tinh thông tin-----------trang 4
1.1.1.4 Quỹ đạo của vệ tinh---------------------------------trang 5
1.1.1.5 Quá trình phóng vệ tinh-----------------------------trang 5

1.1.2 Các Hệ Thống Thông Tin Vệ Tinh-------------------trang 6
1.1.2.1 Các hệ thống thông tin vệ tinh quốc tế- -trang 6
1.1.2.2 Các hệ thông thông tin vệ tinh khu vực----trang 6
1.2 CÁC ĐẶC TÍNH TẦN SỐ TRONG THÔNG TIN VỆ TINH
-------------------------------------------------------------------------------trang6
1.2.1 Sóng Vô Tuyến Điện Và Tần Số-------------------trang 6
1.2.2 Phân Định Tần Số------------------------------------------trang 6
1.2.3 Các Tần Số Sử Dụng Trong Thông Tin Vệ Tinh Cố
Định-----------------------------------------------------------------------------------trang 7
1.2.4 Phân Cực Sóng Trong Thông Tin Vệ Tinh----------trang 9
1.2.4.1 Khái niệm-------------------------------------------------trang 9
1.2.4.2 Phân cực thẳng-----------------------------------------trang 9
1.2.4.3 Phân cực tròn--------------------------------------------trang 9
1.2.5 Sự Truyền Lan Sóng Vô Tuyến Trong Thông Tin Vệ
Tinh------------------------------------------------------------------------------------trang 11
1.2.5.1 Khái niệm-------------------------------------------------trang 11
1.2.5.2 Sự tiêu hao trong không gian tự do--------------trang 11
1.2.5.3 Cửa sổ vô tuyến--------------------------------------trang 12
1.2.5.4 Tạp âm trong truyền lan sóng vô tuyến----trang 12
1.2.5.5 Sự giảm khả năng tách biệt phân cực chéo do
mưa------------------------------------------------------------------------------------trang 13
1.2.5.6 Sự nhiễu loạn do các sóng can nhiễu--------trang 14
1.3 HỆ THỐNG ĐIỀU CHẾ VÀ TRUYỀN DẪN-----trang16
1.3.1 Hệ Thống Điều Chế--------------------------------------trang 16
1.3.1.1 Khái niệm-------------------------------------------------trang 16
1.3.1.2 Các loại điều chế-------------------------------------trang 16
1.3.2 Hệ Thống Kênh Truyền----------------------------------trang 17
1.3.2.1 Đa truy nhập-----------------------------------------------trang 17
1.3.2.2 Đa truy nhập phân chia theo tần số: FDMA--trang 17
1.3.2.3 Đa truy nhập phân chia theo thời gian: TDMAtrang 18

1.3.2.4 Đa truy nhập trải phổ: CDMA----------------------trang 19
1.3.3 Kỹ Thuật Trong Truyền Dẫn----------------------------trang 20
1.3.3.1 Kỹ thuật đồng bộ------------------------------------trang 20
1.3.3.2 Kỹ thuật đồng bộ TDMA----------------------------trang 21
1.3.3.3 Sửa lỗi mã-----------------------------------------------trang 22


1.3.3.4 Kỹ thuật điều khiển lỗi----------------------------trang 23
1.3.3.5 Các chỉ tiêu trong truyền dẫn------------------trang 23
1.3.4 Vấn Đề Nhiễu Trong Đường Truyền-----------------trang 24
1.3.4.1 Nhiễu khác tuyến-------------------------------------trang 24
1.3.4.2 Nhiễu cùng tuyến-------------------------------------trang 26
1.3.4.3 Suy hao do tạp âm--------------------------------------trang 26
1.4 TRẠM MẶT ĐẤT-------------------------------------------trang29
1.4.1 Cấu Hình Của Một Trạm Mặt Đất------------------trang 29
1.4.1.1 Cấu hình và nguyên lý hoạt động------------trang 29
1.4.1.2 Các công nghệ quan trọng đối với trạm mặt đất
------------------------------------------------------------------------------------------trang 30
1.4.2 Công Nghệ Máy Phát------------------------------------trang 31
1.4.2.1 Máy phát công suất cao---------------------------trang 31
1.4.2.2 Phân loại các bộ khuếch đại công suất cao
------------------------------------------------------------------------------------------trang 31
1.4.2.3 Cấu hình của một máy phát--------------------trang 32
1.4.2.4 Đặc trưng khả năng phát: EIRP------------------trang 33
1.4.3 Công nghệ Máy Thu---------------------------------------trang 33
1.4.3.1 Khuếch đại tạp âm thấp---------------------------trang 33
1.4.3.2 Nhiệt tạp âm---------------------------------------------trang 33
1.4.3.3 Các loại khuếch đại tạp âm thấp-------------trang 34
1.4.3.4 Đặcn trưng khả năng thu: G/T---------------------trang 37
1.4.4 Công Nghệ Anten Trong Thông Tin Vệ Tinh-------trang 38

1.4.4.1 Yêu cầu đối với anten trong thông tin vệ tinh
------------------------------------------------------------------------------------------trang 38
1.4.4.2 Phân loại anten-------------------------------------------trang 39
1.4.4.3 Hệ thống quay bám vệ tinh----------------------trang 40
1.4.4.4 Các tính chất về điện của một anten-------trang 40
Chương 2: TRUYỀN HÌNH VỆ TINH----------------------trang43
2.1 Các Phương Thức Truyền Hình Vệ Tinh-------------------trang 43
2.1.1 Truyền hình trực tiếp:DBS---------------------------------trang 43
2.1.2 Truyền hình qua TVRO----------------------------------------trang 43
2.2 Các Hệ Truyền Hình----------------------------------------------trang 43
2.2.1 Hệ NTSC----------------------------------------------------------trang 43
2.2.2 Hệ SECAM--------------------------------------------------------trang 43
2.2.3 Hệ PAL-------------------------------------------------------------trang 44
2.2.4 Họ truyền hình Component MAC--------------------------trang 45
2.3 Biến Đổi Số Tín Hiệu Video-----------------------------------trang 51
2.4 ng Dụng ADC-DAC Trong Truyền Hình --------------------trang 52
2.4.1 Biến đổi tương tự qua số ADC--------------------------trang 52
2.4.2 Biến đổi số qua tương tự DAC--------------------------trang 52
2.5 Giảm Tốc Độ Bit Của Tín Hiệu Veo Số-----------------trang 53
2.5.1 Phương pháp DPCM--------------------------------------------trang 55
2.5.2 Mã chuyển vị--------------------------------------------------trang 56
2.6 Truyền Tín Hiệu Truyền Hình Qua Vệ Tinh---------------trang 57
2.7 Công Suất Máy Phát Hình Trên Vệ Tinh---------------trang 59
2.8 Vệ Tinh Và Các Thiết Bị---------------------------------------trang 62
Chương 3: MÁY THU HÌNH VỆ TINH TVRO-----------------------trang63
3.1 Một Số Khái Niệm Có Liên Quan Giữa Trái Đất
Và Vệ Tinh-------------------------------------------------------------trang
63

3.1.1 Kinh tuyến và vó tuyến------------------------------------trang 63
3.1.2 Địa cực và địa từ--------------------------------------------trang 63
3.1.3 Góc ngẩng, góc phương vị và góc phân cực- trang 64
3.1.3.1 Góc ngẩng------------------------------------------------trang 64
3.1.3.2 Góc phương vị--------------------------------------------trang 66
3.1.3.3 Góc phân cực--------------------------------------------trang 67
3.2 Trạm Thu Hình Vệ Tinh TVRO---------------------------trang
67
3.2.1 Sơ đồ khối-------------------------------------------------------trang
3.2.2 Aten và phễu thu sóng------------------------------------trang
3.2.2.1 Chảo parabol-----------------------------------------------trang
3.2.2.2 Phễu thu sóng- Feedhord-----------------------------trang
3.2.2.3 Trụ và giá đỡ anten----------------------------------trang
3.2.3 Bộ khuếch đại dịch tần và máy thu TVRO------trang
3.2.3.1 Bộ khuếch đại dịch tần----------------------------trang
3.2.3.2 Khối thu vệ tinh-----------------------------------------trang
3.2.3.3 Tuner vệ tinh (Máy thu TVRO)-----------------------trang
3.2.4 Lắp đặt, cân chỉnh và dò tìm vệ tinh-----------trang

Phần 2:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG
THU CATV CHO 1 KHÁCH SẠN

1. Yêu Cầu Của Hệ Thống-------------------------------------------trang
1.1 Khảo sát các điểm cần để thiết lập nơi thu-------trang
1.2 Yêu cầu cụ thể----------------------------------------------------trang
2. Mô Hình Thiết Kế-------------------------------------------------------trang
3. Lựa Chọn Thiết Bị Và Tính Toán Chi Tiết--------------------trang
3.1 Chọn anten--------------------------------------------------------------trang

3.2 Chọn bộ LNA và LNB----------------------------------------------trang
3.3 Chọn máy thu TVRO------------------------------------------------trang
3.4 Chọn bộ Booter------------------------------------------------------trang
3.5 Chọn Cable--------------------------------------------------------------trang
3.6 Chọn các bộ phân chia đường------------------------------trang
3.7 Tính toán suy hao----------------------------------------------------trang
100
3.8 Chọn máy khuếch đại công suất--------------------------trang
103
4. Lắp Đặt Và Triển Khai Hệ Thống------------------------------trang
103
4.1 Điều tra và nghiên cứu vị trí để thiết lập nơi thu trang
103
4.2 Kế hoạch lắp đặt-------------------------------------------------trang
103
4.3 Cho các thiết bị khởi động-----------------------------------trang
106
4.4 Bảng thống kê thiết bị----------------------------------------trang
108
Phần 3:

67
71
71
76
79
81
81
83
85

88

KẾT LUẬN

91
91
92
92
99
99
99
99
99
99
99


Phần:
PHỤ LỤC
Ph lục A: Mộ Số Kỹ Thuật Điều Chế Trong Thông Tin Vệ Tinh
Phụ lục B: Bảng Tra Cứu Các Đặc Tính Kỹ Thuật Của Các
Thiết Bị Sử Dụng Trong Thiết Kế Hệ Thống CATV
Phụ lục C: Các Thông Số Bổ Sung Cho Phần Lý Thuyết Khảo
Sát Hệ Thống TTVT
Phu lục D: Các Chữ Viết Tắt Và Tài Liệu Tham Khaûo.


Phần 1

KHẢO SÁT HỆ

THỐNG
THÔNG TIN VỆ
TINH


Chương 1

TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNGTHÔNG TIN
VỆ TINH
1.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG
THÔNG TIN VỆ TINH
1.1.1 Thông Tin Vệ Tinh.
1.1.1.1 Nguyên lý thông tin vệ tinh.
-Một vệ tinh, có khả năng thu phát sóng vô tuyến điện.
Sau khi được phóng vào vũ trụ dùng cho thông tin vệ tinh: khi đó
vệ tinh sẽ khuyếch đại sóng vô tuyến điện nhận được từ các
trạm mặt đất và phát lại sóng vô tuyến điện đến các trạm
mặt đất khác. Loại vệ tinh nhân tạo sử dụng cho thông tin vệ
tinh như thế gọi là vệ tinh thông tin.
-Khi quan sát từ mặt đất, sự di chuyển của vệ tinh theo
quỹ đạo bay người ta thường phân vệ tinh làm hai loại:
+Vệ tinh quỹ đạo thấp : là vệ tinh chuyển động liên
tục so với mặt đất, thời gian cần thiết cho vệ tinh để chuyển
động xung quanh quỹ đạo của nó khác với chu kỳ quay của
quả đất. ( Loại này dùng vào việc nghiên cứu khoa học, quân
sự … ta không đề cập tới trong các phần sau).



Quy

õ
đạ
o
Elip

1200





36.000 Km

Qu
ỹ
đạ
o
đị địa
Vệ tinh quỹ đạo thấp.
Vệ tinh
a
tónh.
tón
h đạo
+Vệ tinh địa tónh: là vệ tinh được phóng lên quỹ
tròn ở độ cao khoảng 36.000 km so với đường kính xích đạo. Vệ
tinh này bay xung quanh trái đất 1 vòng mất 24 giờ . Do T bay
Trái đất



của vệ tinh bằng T quay của Trái đất và cùng hướng (hướng
Đông ), bởi vậy vệ tinh dường như đứng yên khi quan sát từ
mặt đất; gọi là vệ tinh địa tónh.
-Nếu dùng 3 vệ tinh địa tónh được đặt cách đều nhau trên
xích đạo thì có thể thiết lập được thông tin hầu hết các vùng
trên quả đất, bằng cách chuyển tiếp qua 1 hoặc 2 vệ tinh.
Điều này cho phép xây dựng một mạng thông tin trên toàn
Thế giới.
-Cấu hình khái quát của một hệ thống vệ tinh gồm:
Một vệ tinh địa tónh (trên quỹ đạo)
Các trạm mặt đất (các trạm này có thể truy cập
đến vệ tinh)
Đường hướng từ trạm mặt đất phát đến vệ tinh được
gọi là đường lên. Đường vệ tinh đến trạm mặt đất gọi là
đường xuống.
Satellite



Đường lên
xuống
6.GHz:
……………………. : 4.GHz -> Băng C
14.GHz:
…………… : 11. GHz ->Băng Ku
30.GHz
……: 20.GHz -> Băng Ka

Đường
……………………………………………
………………………………….
…………………………………..

Trạm mặt đất.
Trạm
mặt đất.
1.1.1.2 Các đặc điểm của thông tin vệ tinh.
-Về đại thể các hình thức thông tin có thể được phân ra
các loại như:
Thông tin hữu tuyến điện như: cáp đồng trục, cáp
quang…
Thông tin vô tuyến điện sử dụng sóng vô tuyến
điện nối liền nhiều nơi thế gơí vượt qua “thời gian” và
“không gian” thông tin sóng ngắn, viba , vệ tinh…
-Thông tin vệ tinh có các ưu điểm sau:
+Có khả năng đa truy nhập
+Vùng phủ sóng rộng
+Ổn định cao, chất lượng và khả năng về thông tin
băng rộng
+Có thể ứng dụng tốt cho thông tin di động
+Hiệu quả kinh tế cao cho thông tin đường dài, xuyên
lục địa.
-Sóng vô tuyến điện phát đi từ một vệ tinh trên quỹ
đạo địa tónh có thế bao phủ 1/3 toàn bộ bề mặt quả đất. Bởi
vậy các trạm mặt đất thuộc vùng đó có thể liên lạc với bất


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

tinh thông tin.
-Kỹ thuật sử dụng một vệ tinh chung cho nhiều
trạm mặt đất và việc tăng hiệu quả sử dụng của nó
tới cực đại gọi là đa truy nhập. (Đa truy nhập là phương pháp
dùng một bộ phát đáp trên vệ tinh , chung cho nhiều trạm mặt
đất).
-Yêu cầu đối với đa truy nhập: không để nhiễu giữa các
trạm mặt đất. Vì vậy phải phân chia tần số , thời gian (hoặc
không gian ) của sóng vô tuyến điện để truyền tin tức , phải
phân phối tần số, các khe thời gian một cách thích hợp cho
từng trạm mặt đất.
-Đa truy cập có thể phân ra 3 dạng như sau: (theo quan
điểm ghép sóng mang)
FDMA: Frequency Division Multiple Access
TDMA: Time Division Multiple Access
CDMA: Code Division Multiple Access
- FDMA: là loại đa truy nhập được dùng phổ biến nhất trong
thông tin vệ tinh; Các trạm mặt đất phát đi các sóng mang với
các tần số khác với các băng tần bảo vệ thích hợp sao cho
các băng tần không chồng lẫn lên nhau.
-TDMA: một khung TDMA được chia ra theo thời gian, sao cho
mỗi trạm mặt đất phát đi tần số sóng mang như nhau trong một
khe thời gian đã được phân trong một chu kỳ thời gian nhất định.
Bộ phát đáp
|

Bộ phát đáp

A

t

D

B
A

f1
f

f2
FDMA

f3

f4

f

f0
TDMA

-Yêu cầu ở TDMA sóng mang phát đi từ mỗi trạm mặt đất
cần phải được điều khiển chính xác sao cho sóng mang của
chúng nằm trong khoảng thời gian được phân phối bằng cách:
+Truyền tín hiệu một cách gián đoạn
+Dự phòng một khoảng thời gian bảo vệ giữa các
đài phát gián đoạn sao cho
chúng không bị chồng
lấn lên nhau.

Vì vậy phải có một trạm chuẩn để phát đi tín hiệu chuẩn.
-CDMA: là một phương pháp đa truy nhập, trong đó mỗi
trạm mặt đất phát đi một tần số sóng mang như nhau, nhưng

1 Khung TDMA

C


sóng mang này trước đó đã được điều chế bằng một mẫu bit
đặc biệt quy định cho mỗi trạm mặt đất trước khi phát tín hiệu
đã điều chế.
loại này, ngay cả khi có nhiều tín hiệu điều chế được
đưa vào một bộ phát đáp, tại trạm thu có thể tách tín hiệu
cần thu bằng một mẫu bit đặc biệt để giải điều chế.
-Nếu xét đa truy nhập theo quan điểm phân phối kênh thì
có thể được chia ra làm
hai loại là Đa truy nhập phân phối
trước và đa truy nhập phân phối theo yêu cầu.
+Đa truy nhập phân phối trước: là phương pháp truy nhập
trong đó các kênh vệ tinh được phân bố cố định cho các trạm
mặt đất khác, bất chấp có hay không các cuộc gọi phát đi.
+Đa truy nhập phân phối theo nhu cầu: là phương pháp truy
nhập trong đó các kênh vệ tinh được sắp xếp lại mỗi khi có
yêu cầu thiết lập kênh được đưa ra từ các trạm mặt đất có
liên quan.
Nhược điểm của thông tin vệ tinh:
- Với tổng chiều dài ở đường lên và đường xuống là
trên 70.000Km thì thời gian truyền trễ là đáng kể  ¼ giây mặc
dù tốc độ truyền sóng rất cao 300.000Km/s.

-Sóng vô tuyến điện bị suy hao và hấp thụ ở tầng điện
ly và khí quyển đặc biệt trong mưa .
-> Để khắùc phục người ta thường chọn khoảûng tần số bị suy
hao nhỏ nhất từ (110) GHz gọi là khoảng “cửa sổ tần số” :
Băng C
(d.B/Km)

Thăng
giáng điện
ly
Thăng
giáng
tầng
đối lưu

10
3
2

20 Chất khí
trong khí
quyển
Suy
hao do
mưa
Cửa sổ vô
tuyến

1
0.3

o.2
0.1

0.2 0.3 1
2
3
10
(GHz)
1.1.1.3 Cấu hình của các Vệ tinh thông tin.
Như sau :

DEM

20

MUX

30

40


Bao gồm :
+Tải nhiệm vụ (Pay load): thực hiện nhiệm vụ của vệ
tinh
+Thân vệ tinh (Back) : để mang tải nhiệm vụ
-Tải nhiệm vụ bao gồm: Anten thu phát và bộ phát đáp
Trên là cấu hình của bộ phát đáp. Nó thực hiện
chức năng chính của vệ tinh thông tin là : thu sóng vô tuyến
điện từ các trạm mặt đất, sau đó khuếch đại và biến đổi tần

số của chúng rồi phát trở lại các trạm thu ở mặt đất. Nó là
một bộ phát đáp tích cực nhưng yêu cầu độ tin cậy cao, nhỏ
gọn, tiêu thụ ít công suất và tự cung cấp công suất cần thiết.
-Thân vệ tinh gồm chủ yếu các loại thiết bị như sau:
+Thiết bị điều khiển đo lường từ xa
+Thiết bị điều khiển vệ tinh
+Bộ phận đẩy
+Thiết bị điều khiển nhiệt
+Cấu trúc con tàu vũ trụ
1.1.1.4 Quỹ đạo của vệ tinh địa tónh:
-Quỹ đạo của vệ tinh địa tónh là một đường tròn 360 0 duy
nhất xung quanh quả đất và có độ cao khoảng 36.000 km trên
đường xích đạo nên nó là một nguồn tài nguyên có hạn. Với
đà phát triển hiện nay của thông tin vệ tinh, nó không chỉ
giới hạn bởi các vệ tinh thông tin quốc tế, mà còn bao gồm
một số vệ tinh nội địa và khu vực. Cho nên vấn đề ùn tắc
trên quỹ đạo địa tónh là một vấn đề lớn.
-Vì vậy người ta thực hiện các biện pháp sau:
+Giới hạn một số vệ tinh phóng
+Sử dụng lại tần số bằng cách dùng phân cực
vuông góc
+Sử dụng điều chế số nhiều mức, nhiều pha để
tăng số bit truyền.
1.1.1.5 Quá trình phóng vệ tinh.
-Mỗi vệ tinh được đưa lên quỹ đạo theo một trong hai
cách sau:
+Dùng tên lửa đẩy nhiều tầng
+Dùng phương tiện phóng sử dụng nhiều lần: tàu con
thoi.
-Ta xét 1 ví dụ về việc phóng vệ tinh dùng tên lửa đẩy 3

tầng:
Đầu tiên vệ tinh được phóng lên quỹ đạo chờ, nhờ sử
dụng tầng thứ nhất và thứ hai. Đó là quỹ đạo tròn có độ cao
( 200  300 km) so với mặt đất.
Sau đó được đưa lên quỹ đạo chuyển tiếp bằng sức
đẩy của tầng thứ 3. Là quỹ đạo Elip có cận điểm là quỹ đạo
chờ, viễn điểm là trên quỹ đạo địa tónh.
Vệ tinh trên quỹ đạo chuyển tiếp được dưa vào quỹ đạo
địa tónh tại viễn điểm bằng 1 tên lửa gọi là động cơ đẩy viễn
điểm (AKM) đặt trong veä tinh.


Tuy nhiên vệ tinh đến đây không lập tức trở thành vệ
tinh địa tónh, thực chất nó được đặt trên quỹ đạo trượt, ở gần
quỹ đạo địa tónh, sau đó được đưa đến vị trí đã định trước và
cuối cùng đạt tới điểm của quỹ đạo địa tónh cho hoạt động
của bộ phận đẩy nhỏ.
Quỹ đạo
trượt

Quỹ
đạo chờ

Cậ
n
điể
m


Quỹ đạo

địa tónh
( Tròn)

Viễ
n
điể
m

R=36.000Km

Quỹ đạo
chuyển tiếp
( Elip )
9(

1.1.2 Các Hệ Thống Thông Tin:
1.1.2.1 Các hệ thống thông tin quốc tế:
- INTELSAT:
(International
Telecommunications
Satellite
Organization)
+ Là một tổ chức quốc tế (tổ chức vệ tinh thông
tin quốc tế) cung cấp các dịch vụ thông tin vệ tinh trên toàn
cầu, dựa trên cơ sở thương mại; Là một hệ thống toàn cầu
mở cửa cho mọi quốc gia, không phân biệt hệ thống chính trị
và trình độ phát triển kinh tế.
+ Intelsat chia toàn bộ thế giới làm 3 vùng (khu vực)
và phủ sóng tới tất cả các vùng này để cung cấp tất cả
các dịch vụ đến mọi nơi trên trái đất. Bao gồm vùng: Đại Tây

Dương, Thái Bình Dương và n Độ Dương.
+Đặc điểm của tổ chức Intelsat
Tư cách hội viên của mỗi nước gồm có: Chính
phủ và Tổ chức khai thác thông tin.
Tổ chức đưa ra quyết định cao nhất gồm có: Hội
nghị của các nước ký hiệp ước và Hội nghị toàn thể của
các bên tham gia.
Bằng cách quản lý đó Intelsat cung cấp không chỉ
các dịch vụ công cộng đến các trạm mặt đất tiêu chuẩn,
mà còn cung cấp các mạch điện vệ tinh mềm dẻo, linh hoạt
đáp ứng các đòi hỏi riêng biệt của người sử dụng.
- INMARSAT: (International Marine Satellite Organization)


Là một tổ chức thông tin vệ tinh quốc tế mới được
thành lập năm 1979 để khai thác quản lý tốt các dịch vụ
thông tin hàng hải trên thế giới.
1.1.2.2 Các hệ thống vệ tinh khu vực.
-Do nhu cầu của các nước và khu vực về thông tin ngày
càng tăng, vì vậy ở Châu Á, cũng như các nước xung quanh
Việt nam có các vệ tinh thông tin địa tónh như sau (ngoài các vệ
tinh quốc tế như: Intelsat I, V-F7, VA, VI):
+Chinasat 1,2 : Trung quốc
+Asiasat 1 : Tổ chức vệ tinh Châu Á
+Pataga B1, B2 : Indonesia
+Statstrosat 6, 14, 13 : Nga
+Thaicom 1 : Thái lan
Coi chi tiết các thông số ở phần phụ lục.

1.2 ĐẶC TÍNH TẦN SỐ TRONGTHÔNG TIN VỆ TINH

1.2.1 Sóng vô tuyến điện và tần số :
-Sóng vô tuyến điện là một bộ phận của sóng điện từ,
nó giống như sóng ánh sáng, tia hồng ngoại, tia X… sự khác
nhau chỉ là tần số.
1.2.2 Phân định tần số :
-Việc phân định tần số được thực hiện theo điều lệ vô
tuyến ở mỗi khu vực của ITU. ITU chia làm 3 khu vực:
+Khu vực 1 gồm: Châu u, Châu Phi, Liên bang Xô viết
cũ và các nước Đông Âu
+Khu vực 2: Các nước Nam và Bắc Mỹ
+Khu vực 3: Châu Á và Châu Đại Dương
-Tuy nhiên vẫn có một vài ngoại lệ, bảng sau chỉ rõ:
 Bảng tên và phân loại sóng:
TT

Dải tần số

1

30

3

300
Hz
3

Băng tần

Phân loại

theo bước
sóng.
-> 300 Hz ULF: Tần số Sử
dụng
cực kỳ thấp . trong
vật
lý , Y học .
-> 3000 ELF: Tần số nt
cực thấp.
-> 30 KHz VLF: Tần số Sóng
Mm
rất thấp.
(Chục nghìn
mét).
-> 300 LF:Tần
số Sóng Km
thấp

4

30
KHz

5

300 -> 3000 MF:Tần
số Sóng
KHz
trung bình.
Hectomet

(Trăm
mét).
3
-> 30MHz HF:Tần số cao Sóng
Decamet
(Chục

6

Ứng dụmg trong
Siêu âm
thanh.

,

âm

nt
Vô tuyến hàng
hải ,thông tin di
động hàng hải.
Vô tuyến hàng
hải ,di động hàng
không.
Thông tin hàng hải
,phát thanh , Thông
tin quốc tế.
Thông
tin
quốc

tế,phát
thanh
sóng ngắn ,TT di


30
MHz

8

300 -> 3000 UHF: Tần số Sóng dm
MHz
rất rất cao.
3 -> 30 GHz
SHF: Tần số Sóng Cm
siêu cao.

9

-> 300 VHF:Tần
rất cao.

mét).
số Sóng mét

7

10 30 ->300 GHz

EHF:Tần

số Sóng mm
vô cùng cao.

động.
Phát
thanh
FM,Truyền hình,TT di
động.
Truyền hình ,TT di
động ,TT cố định.
TT vệ tinh ,Ra đa ,TT
viễn thông. vô
tuyến thiên văn.
Ra đa sóng mm,vô
tuyến thiên văn.

1.2.3 Các tần số sử dụng cho thông tin vệ tinh cố định:
Việc phân định tần số cho các dịch vụ thông tin vệ tinh cố
định, nghóa là thông tin vệ tinh giữa các điểm cố định được trình
bày như bảng sau:
Dịch vụ thông tin vệ
Khoảng tần số (GHz) tinh cố định
Dịch vụ giữa các
vệ tinh chung cho 3
Đường lên Đường
khu vực.
xuống
R1 R2 R3 R1 R2 R3
2,5 ->2,535
2,535 ->2,655

2,655 ->2,690
3,4 ->4,2
4,5 ->4,8
5,725 ->5,85
5,85 ->7,075
7,25 ->7,75
7,9 ->8,4
10,7 ->11,7
11,7 ->12,2
12,2 ->12,3
12,3 ->12,5
12,5 ->12,7
12,7 ->12,75
12,75 ->13,25
14 ->14,5
14,5 ->14,8
17,3 ->17,7
17,7 ->18,1
18,1 ->21,2
22,55 ->23,55
27 ->27,5
27,5 ->31
32 ->33
37,5 ->40,5
42,5 ->43,5
50,4 ->51,4


*Ghi chú:
-R1, R2, R3 tương ứng với 3 khu vực do ITU phân định

-Băng C (6/4 GHz; cho đường lên  6 GHz, đường xuống  4
GHz):
Nằm ở khoảng giữa cửa sổ tần số, băng tần này ít bị
suy hao do mưa, băng này trùng với hệ thống Viba dưới mặït
đất. Nó được sử dụng ở các hệ thống Intelsat, thông tin khu vực
và nội địa.
-Băng Ku [ các băng (14/12 và 14/11) GHz]:
Băng này được sử dụng tiếp sau Băng C cho viễn thông
công cộng. Được dùng nhiều cho thông tin nội địa và giữa các
công ty. Do tần số cao cho phép sử dụng các Anten kích thước
nhỏ.
-Băng Ka (30/20 GHz)
Vì tần số cao băng tần này cho phép sử dụng các trạm
mặt đất nhỏ, sử dụng trong thông tin nội địa. Nhưng suy hao lớn
do mưa nên giá thành thiết bị tương đối cao, nhưng nó ít gây
nhiễu cho hệ thống Viba số.
-Bảng sử dụng các băng tần cho thông tin vệ tinh:
Băng tần
6/4 GHz

Tên thông dụng
Băng C

14/12 GHz

Băng Ku

30/20 GHz

Băng Ka

Đặc tính và ứng dụng
Phù hợp cho thông tin vệ
tinh,
Dùng cho TT quốc tế&
nội địa.
Dùng cho TT quốc tế&
nội địa.
(Bị suy hao do mưa)
Sử dụng cho TT nội địa
(Bị suy hao nhiều do mưa)

1.2.4 Phân cực sóng trong thông tin vệ tinh
1.2.4.1 Khái niệm
-Trường điện từ của sóng vô tuyến điện đi trong môi
trường truyền sóng sẽ dao động theo một hướng nhất định.
Phân cực sóng chính là hướng dao động của điện trường.
-Có hai loại sóng phân cực được sử dụng trong thông tin
vệ tinh là sóng phân cực thẳng và phân cực tròn.
1.2.4.2 Sóng phân cực thẳng
-Một sóng phân cực thẳng có thể được tạo ra bằng cách
dẫn các tín hiệu từ một ống dẫn sóng chữ nhật đến một
anten loa. Nhờ đó sóng phân cực theo kiểu thẳng đứng song song
với cạnh đứng của anten loa.
-Để thu được sóng này anten thu cũng cần phải bố trí
giống tư thế của anten phát, như hình vẽ:
Tín
hiệu

Loa

tháp
phát

Loa tháp
thu

Cáp đồng
trục


Sóng
phân cực
Thẳng
đứng

Có khả năng
thu
Không có khả
năng thu

+Sóng phân cực tròn
-Sóng phân cực tròn là sóng khi truyền lan phân cực của
nó quay tròn.
-Có thể tạo ra loại sóng này bằng cách kết hợp hai sóng
phân cực thẳng có phân cực vuông góc với nhau và có góc
lệch pha là 900
-Sóng phân cực tròn là phân cực phải hay trái phụ thuộc
vào sự khác pha giữa các sóng phân cực thẳng là sớm pha hay
chậm pha.
-Phân cực quay theo chiều kim đồng hồ hay ngược kim đồng

hồ với tần số bằng tần số sóng mang.
-Đối với sóng phân cực tròn: tại nơi thu không cần chính
hướng của loa thu.
-Phần minh họa được thể hiện như sau:

Sóng phân
cực tròn

Sóng phân cực
ngang

Sóng phân cực
đứng

Hướng đi của
sóng


t=0
t=T/8
t=T/4
t=3T/8
T

t=T/2
t=5T/8
t=3T/4
t=7T/8
t=T
t=9T/8

Sóng phân
cực ngang

Sóng phân
cực đứng

Sóng phân
cực tròn

t = T/4

Sóng phân
cực tròn
phía tay phải
t=0.T

t=T/2

t=3T/4


1.2.5 Sự truyền lan sóng trong thông tin vệ tinh:
1.2.5.1 Khái niệm
-Ta biết hiện không có một môi trường truyền sóng nào
là lý tưởng, mà khoảng cách từ trạm mặt đất tới vệ tinh lại
rất xa, vì thế sự suy hao là đáng kể. Ngoài ra sóng vô tuyến
điện trong thông tin vệ tinh chịu ảnh hưởng của các tác động
như tiêu hao do sóng bị hấp thụ ở tầng điện ly, khí quyển và
mưa. Đồàng thời sẽ bị can nhiễu bởi tầng điện ly, khí quyển,
mưa và trên mặt đất.(Bảng quan hệ giữa tần số và suy hao

trang sau)
1.2.5.2 Tiêu hao trong không gian tư ï do
-Trong thông tin vệ tinh sóng vô tuyến điện đi qua khoảng
không vũ trụ , gần như chân không.
-Trong một môi trường như vậy có rất ít chất có thể suy
hao sóng hoặc làm lệch hướng truyền lan của nó. Sự suy hao
sóng gây ra chỉ do sự khuyếch tán tự nhiên của nó. Môi
trường như vậy gọi là không gian tự do.
-Khi sóng vô tuyến điện truyền trong không gian tự do thì
tỷ số công suất phát trên công suất thu tại điểm cách nơi
phát một khoảng R(m) sẽ là:

= (4R/ )2

Với  là bước sóng của sóng vô tuyến điện.
-Tỷ số này gọi là tiêu hao trong không gian tự do.Tỷ số
này chỉ đúng khi anten thu và phát là vô hướng ( có hệ số
bằng tăng ích = 0 dB).
Nói chung trên đường truyền thì cả anten phát và thu đều
có một trị số tăng ích khác [O] nên tỷ số thực của công suất
phát trên công suất thu nhỏ hơn tiêu hao trong không gian tự do
() một lượng bằng hệ số tăng ích .
Dễ thấy:  ~ R2
-Trong thông tin vệ tinh thì hầu hết sự truyền lan sóng đi
trong không gian là chân không nên sự suy hao đường truyền có
thể coi như là bằng (). Tuy vậy R lớn ( 36.000 km) nên suy hao
lớn. Do vậy cần sử dụng các máy phát công suất lớn và
máy thu độ nhạy cao, cũng như anten thu, phát phải có hệ số
tăng ích cao.
1.2.5.3 Cửa sổ vô tuyến:

-Sóng vô tuyến điện trong thông tin vệ tinh ngoài suy hao
đường truyền do cự ly xa còn chịu ảnh hưởng của tầng điện ly
và khí quyển.
+Ta biết tầng điện ly cách mặt đất 50 400km là một lớp
không khí loãng bị ion hóa bởi các tia vũ trụ và nó có tính
chất hấp thụ và phản xạ sóng. Tuy nhiên nó chỉ ảnh hưởng
nhiều với băng sóng ngắn, tần số càng cao thì càng ít bị ảnh
hưởng. Các tần số ở băng sóng viba không bị ảnh hưởng bởi
tầng điện ly nên chúng được sử dụng cho thông tin vệ tinh.
+Trong khí quyển cần phải tính đến ảnh hưởng của không
khí , hơi nước và mưa, nhưng với các tần số  30 GHz có thể bỏ
qua, vì thế chúng được tận dụng triệt để trong thông tin vệ tinh.


Hệ số tăng
ích Anten
100
Suy hao do
tầng
điện ly

50
30
20
10

Suy
hao do
mưa
Cửa

sổ
vô
tuyến

5
1
0.1

1

10

50

100

f(GHz)
-Từ đồ thị ta thấy sóng truyền trong khoảng tần số giữa
110 GHz thì suy hao kết hợp do tầng điện ly và mưa là không
đáng kể. Hay còn gọi là “Cửa sổ tần số vô tuyến”. Nếu sóng
trong cửa sổ vô tuyến sử dụng cho thông tin vệ tinh thì tiêu hao
truyền lan gần bằng tiêu hao trong không gian tự do, do đó cho
phép thiết lập các đường thông tin vệ tinh ổn định.
-Tuy nhiên dải tần này lại được sử dụng cả cho các đường
thông tin viba trên mặt đất Muốn các trạm mặt đất ( không bị
can nhiễu với các trạm viba) ta phải xác định vị trí cũng như tần
số hoạt động một cách khoa học.
1.2.5.4 Tạp âm trong trong truyền lan sóng vô tuyến điện:
-Các chất khí (của khí quyển) và mưa không chỉ hấp thụ
sóng vô tuyến điện mà còn là các nguồn bức xạ tạp âm

nhiệt. Tạp âm do các chất khí trong khí quyển ảnh hưởng không
nhiều đến sự lan truyền sóng vô tuyến ở thông tin vệ tónh so
với suy hao lớn do tạp âm gây ra do mưa. Vì vậy trong khi thiết kế
đường thông tin ngoài việc tính sự suy hao của sóng còn phải
tính thêm tạp âm do mưa.
-Hình sau cho thấy sự tăng tạp âm do mưa:
-Cũng có tạp âm mặt đất phát sinh trong khi truyền lan
sóng. Đây là tạp âm nhiệt gây ra bởi quả đất, gần như nhiệt
bề mặt của mặt đất. Ở phía trạm mặt đất, bức xạ anten
hùng lên bầu trời do đó tạp âm từ mặt đất sẽ không ảnh
hưởng nhiều đến trạm. Tuy nhiên ở phía vệ tinh, bức xạ hướng
tới mặt đất nên có ảnh hưởng nhiệt tạp âm của mặt đất
đối với vệ tinh là 2500 k 3000k.
Nhiệt tạp âm
(0K)
300
250
200
150
100
50
0
0
5
10
15
Suy hao do möa
(dB)

1.2.5.5 Sự giảm khả năng tách biệt phân cực chéo do
mưa:
Điện trường của hai sóng vuông góc với nhau đôi khi kết
hợp với nhau thành một và tạo ra một sóng “phân cực chéo”.
Một sóng như vậy có thể dùng một anten để tách ra các sóng
riêng biệt. Tuy nhiên khi sóng đi qua mưa, các hạt mưa có hình dẹt
sẽ làm nghiêng phân cực chéo, do đó sinh ra các thành phần
vuông góc hỗn hợp trên thành phần mong muốn được gọi là
“sự tách biệt phân cực chéo”. Để hạn chế tác động giảm
tách biệt phân cực chéo, người ta dùng cách sắp xếp xen kẽ
tần số như ở hình vẽ cho ệ thống FM để truyền dẫn tín hiệu
tivi. Vì đối với tín hiệu điều tần, công suất
củinó
Sóng
quatập
hạt trung
xung quanh trung tâm băng tần sử dụng, do
đó
với
cách
sắp
mưa
xếp tần số như hình vẽ sẽ giảm sự hỗn hợp
thành
phần
(Phân
cực
Elip)vuông
góc bằng bộ lọc.
W

Hướng trục nhỏ
Hạt mưa

Hạt
mư
a

Y

Z
Hướùng sóng tới
hạt mưa
(Phân cực thẳng)

0

X
Hướng

lớn
Hạt
mưa.

OZ: Thành phần đồng phân cực sau khi đi qua hạt mưa.
Ow: Thành phần phân cực chéo sau khi đi qua hạt mưa.
*)-Sự khử phân cực gây ra do hạt mưa dẹt:
Công suất
Sóng phân cực
ngang H

Sóng phân cực
đứng V
*)-Phổ tần số sắp xếp xen kẽ.
1.2.5.6 Sự nhiễu loạn do các sóng can nhiễu
a)-Sự can nhiễu với các vệ tinh bên cạnh
-Xảy ra hai vệ tinh ở gần nhau và khi đó:

trục