luận văn - khảo sát hệ thống thông tin vệ tinh và thiết kế hệ thống thu catv cho một 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
Η




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 : NGUYỄN ĐỨC TỚI
Lớp : 95KĐĐ
Giáo viên hướng dẫn : ThS TRẦN VĨNH AN

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 đònh 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 bò nhiễu trong đường truyền, Tuy nhiên vấn đề sử
dụng thì không được thuận tiện cho lắm vì mỗi thiết bò 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 đòa.
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 đòa. Và dó nhiên nó

cũng có các nhược điểm như bò 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 bò 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 bò 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 :

Giáo viên phản biện

MỤC LỤC

Phần 1: KHẢO SÁT HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH

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 Đònh Tần Số trang 6
1.2.3 Các Tần Số Sử Dụng Trong Thông Tin Vệ Tinh Cố Đònh 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: TDMA trang 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 vò 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 Bò 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 Đòa cực và đòa từ trang 63
3.1.3 Góc ngẩng, góc phương vò và góc phân cực trang 64
3.1.3.1 Góc ngẩng trang 64
3.1.3.2 Góc phương vò 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 67
3.2.2 Aten và phễu thu sóng trang 71
3.2.2.1 Chảo parabol trang 71

3.2.2.2 Phễu thu sóng- Feedhord trang 76
3.2.2.3 Trụ và giá đỡ anten trang 79
3.2.3 Bộ khuếch đại dòch tần và máy thu TVRO trang 81
3.2.3.1 Bộ khuếch đại dòch tần trang 81
3.2.3.2 Khối thu vệ tinh trang 83
3.2.3.3 Tuner vệ tinh (Máy thu TVRO) trang 85
3.2.4 Lắp đặt, cân chỉnh và dò tìm vệ tinh trang 88


Phần 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG
THU CATV CHO 1 KHÁCH SẠN


1. Yêu Cầu Của Hệ Thống trang 91
1.1 Khảo sát các điểm cần để thiết lập nơi thu trang 91
1.2 Yêu cầu cụ thể trang 92
2. Mô Hình Thiết Kế trang 92
3. Lựa Chọn Thiết Bò Và Tính Toán Chi Tiết trang 99
3.1 Chọn anten trang 99
3.2 Chọn bộ LNA và LNB trang 99
3.3 Chọn máy thu TVRO trang 99
3.4 Chọn bộ Booter trang 99
3.5 Chọn Cable trang 99
3.6 Chọn các bộ phân chia đường trang 99
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 vò trí để thiết lập nơi thu trang 103
4.2 Kế hoạch lắp đặt trang 103
4.3 Cho các thiết bò khởi động trang 106

4.4 Bảng thống kê thiết bò trang 108

Phần 3:
KẾT LUẬN
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 Bò 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 Khảo.












Phần 1




KHẢO SÁT HỆ THỐNG
THÔNG TIN VỆ TINH
N

N
N
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).





120
0

Trái đất


Vệ tinh quỹ đạo thấp. Vệ tinh đòa tónh.

+Vệ tinh đòa tónh: là vệ tinh được phóng lên quỹ đạo 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 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 đòa tónh.
Quỹ
đạo
Elip
Quỹ
đạo
đòa
t
ó
nh
36.000 Km
N
-Nếu dùng 3 vệ tinh đòa 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 đòa 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 Đường xuống
6.GHz: …………………………………………… ……………………. : 4.GHz -> Băng C
14.GHz: …………………………………. …………… : 11. GHz ->Băng Ku
30.GHz ………………………………… ……: 20.GHz -> Băng Ka






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 đònh 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 đòa.
-Sóng vô tuyến điện phát đi từ một vệ tinh trên quỹ đạo đòa 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 đònh.
Bộ phát đáp
| Bộ phát đáp








f
1
f

2
f
3
f
4
f f
0
f

FDMA 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 bò 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 sóng mang này trước đó đã được điều chế bằng một
mẫu bit đặc biệt quy đònh 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 đònh 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 bò suy hao và hấp thụ ở tầng điện ly và khí quyển đặc biệt
trong mưa .
A
B
C
D
A
t
1 Khung TDMA
-> Để khắùc phục người ta thường chọn khoảûng tần số bò suy hao nhỏ nhất từ (1÷10) GHz
gọi là khoảng “cửa sổ tần số” : Băng C
(d.B/Km)

20

10

3

2

1
0.3
o.2
0.1

0.2 0.3 1 2 3 10 20 30 40 (GHz)
1.1.1.3 Cấu hình của các Vệ tinh thông tin.
Như sau :








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 bò như sau:
+Thiết bò điều khiển đo lường từ xa
+Thiết bò điều khiển vệ tinh
+Bộ phận đẩy
+Thiết bò điều khiển nhiệt
+Cấu trúc con tàu vũ trụ
1.1.1.4 Quỹ đạo của vệ tinh đòa tónh:
-Quỹ đạo của vệ tinh đòa 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
Thăng giáng
điện ly
Suy hao
do mưa
Thăng
giáng
tầng đối
lưu
Chất khí trong
khí quye
å
n




DEM




MUX
Cửa sổ vô
tu
y
ến
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 đòa và khu vực. Cho nên vấn đề
ùn tắc trên quỹ đạo đòa 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 đòa tónh.
Vệ tinh trên quỹ đạo chuyển tiếp được dưa vào quỹ đạo đòa tónh tại viễn điểm
bằng 1 tên lửa gọi là động cơ đẩy viễn điểm (AKM) đặt trong vệ tinh.
Tuy nhiên vệ tinh đến đây không lập tức trở thành vệ tinh đòa tónh, thực chất
nó được đặt trên quỹ đạo trượt, ở gần quỹ đạo đòa tónh, sau đó được đưa đến vò trí đã đònh
trước và cuối cùng đạt tới điểm của quỹ đạo đòa tónh cho hoạt động của bộ phận đẩy nhỏ.




à

R=36.000Km



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
dòch 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 trò và trình độ phát triển
kinh tế.
Quỹ đạo chuyển
tiếp
Quỹ đạo
chờ
Quỹ đạo trượt
Quỹ đạo đòa
tónh
Cận
điểm
Viễn
điểm
+ 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 dòch 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 đònh cao nhất gồm có: Hội nghò của các nước ký
hiệp ước và Hội nghò toàn thể của các bên tham gia.
Bằng cách quản lý đó Intelsat cung cấp không chỉ các dòch 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 dòch 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 đòa 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 đònh tần số :
-Việc phân đònh 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 Băng tần Phân loại theo
bước sóng.
Ứng dụmg trong
1
30 -> 300 Hz ULF: Tần số cực

kỳ thấp .
Sử dụng trong
vật lý , Y học .
Siêu âm , âm thanh.

300 -> 3000 Hz ELF: Tần số cực
thấp.
nt nt
3
3 -> 30 KHz VLF: Tần số rất
thấp.
Sóng Mm
(Chục nghìn
mét).
Vô tuyến hàng hải ,thông
tin di động hàng hải.
4
30 -> 300 KHz LF:Tần số thấp Sóng Km Vô tuyến hàng hải ,di
động hàng không.
5
300 -> 3000 KHz MF:Tần số trung
bình.
Sóng Hectomet
(Trăm mét).
Thông tin hàng hải ,phát
thanh , Thông tin quốc tế.
6
3 -> 30MHz HF:Tần số cao Sóng Decamet
(Chục mét).
Thông tin quốc tế,phát

thanh sóng ngắn ,TT di
động.
7
30 -> 300 MHz VHF:Tần số rất
cao.
Sóng mét Phát thanh FM,Truyền
hình,TT di động.
8
300 -> 3000 MHz UHF: Tần số rất
rất cao.
Sóng dm Truyền hình ,TT di động
,TT cố đònh.
9
3 -> 30 GHz SHF: Tần số siêu
cao.
Sóng Cm TT vệ tinh ,Ra đa ,TT viễn
thông. vô tuyến thiên văn.
10
30 ->300 GHz EHF:Tần số vô
cùng cao.
Sóng mm Ra đa sóng mm,vô tuyến
thiên văn.

1.2.3 Các tần số sử dụng cho thông tin vệ tinh cố đònh:
Việc phân đònh tần số cho các dòch vụ thông tin vệ tinh cố đònh, nghóa là thông tin vệ
tinh giữa các điểm cố đònh được trình bày như bảng sau:

Dòch vụ thông tin vệ tinh cố đònh
Đường lên Đường xuống

Khoảng tần số (GHz)
R1 R2 R3 R1 R2 R3

Dòch vụ giữa các vệ tinh
chung cho 3 khu vực.
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 đònh
-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 bò 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 đòa.
-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 đòa 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 đòa. Nhưng suy hao lớn do mưa nên giá thành thiết bò 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 Tên thông dụng Đặc tính và ứng dụng
6/4 GHz Băng C Phù hợp cho thông tin vệ tinh,
Dùng cho TT quốc tế& nội đòa.
14/12 GHz Băng Ku Dùng cho TT quốc tế& nội đòa.
(Bò suy hao do mưa)
30/20 GHz Băng Ka Sử dụng cho TT nội đòa
(Bò 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 đònh. 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:














+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 90
0
-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:

















Ca
ù
pđo
à
ng truc
Tín hiệu
Loa tha
ù

pthu
Loa tha
ù
p
Có khả năn
g
thu
Khôn
g
có khả năn
g

Sóng phân cực
Thẳng đứng
Sóng phân cực ngang Sóng phân cực đứng
Sóng phân cực tròn
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






t = T/4







t=T/2 t=0.T








t=3T/4

Sóng phân cực
ngang
Sóng phân cực
đứn
g
Sóng phân cực
tro
ø
n
Sóng phân cực
tròn phía tay phải
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 chòu ảnh hưởng của các tác động như tiêu hao do sóng bò
hấp thụ ở tầng điện ly, khí quyển và mưa. Đồàng thời sẽ bò 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:

γ= (4πR/λ )
2

Với λ 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 trò 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 (α) một lượng bằng hệ số tăng ích .
Dễ thấy: γ ~ R
2

-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 (α). 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 chòu 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 bò 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 bò ảnh hưởng. Các tần số ở
băng sóng viba không bò 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

50
30

20

10

5

1

0.1 1 10 50 100
f(GHz)
-Từ đồ thò 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 đònh.
-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 bò can nhiễu với các trạm viba) ta phải xác đònh vò 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 250

0
k÷ 300
0
k.
Nhiệt tạp âm (
0
K)
300
250
200
150
100
50
0
Suy hao
do mưa
Suy hao do
tầng điện ly
Cửa sổ
vô tuyến
0 5 10 15 Su
y
hao do mưa
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 của nó tập trung xung
quanh trung tâm băng tần sử dụng, do đó với cách sắp xếp tần số như hình vẽ sẽ giảm sự
hỗn hợp thành phần vuông góc bằng bộ lọc.

W Hướng trục nhỏ Y Z
Hạt mưa




0 X

Hướng trục 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

*)-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:
Sóng đi qua hạt mưa
(Phân cực Elip)
Hướùng sóng tới hạt mưa
(Phân cực thẳng)
Hạt
mưa
Sóng phân cực ngang H
So
ù
ng pha
â
ncưcđư
ù
ng V
Đường xuống can nhiễu xảy ra do anten phát của vệ tinh 2 chiếu vào trạm
thu 1 và anen thu của trạm 1 cũng thu được hướng của vệ tinh 2.





θ θ

Trạm mặt đất:1 Trạm mặt đất:2
+Tương tự cho đường lên can nhiễu (như hình vẽ)
-Công suất của sóng can nhiễu giảm khi:
+Tăng góc bức xạ θ (giảm cường độ bức xạ)
+Hệ số tăng ích của anten trạm mặt đất giảm.
b)-Can nhiễu với đường thông tin viba trên mặt đất
-Có hai trường hợp với đường thông tin viba can nhiễu với một hệ thống thông
tin vệ tinh là:
+Đường thông tin viba mặt đất cùng tần số làm việc với đường lên của hệ
thống thông tin vệ tinh.
+Đường thông tin viba mặt đất cùng tần số làm việc với đường xuống của hệ
thống thông tin vệ tinh.
-Trong trường hợp 1 anten của thông tin viba được điều khiển sao cho không
hướng vào quỹ đạo vệ tinh đòa tónh, như vậy can nhiễu được giảm nhỏ.
-Trong trường hợp 2 việc chọn vò trí đặt trạm mặt đất thích hợp sẽ giảm được sự
can nhiễu của tín hiệu viba.
-Tương tự ta cũng cần quan tâm đến sự can nhiễu của hệ thống thông tin vệ tinh
tới hệ thống viba.
Cách khắc phục tốt nhất nếu có thể là ta tránh sự trùng lặp về tần số làm việc
(hoặc kết hợp cả hai).
* Sự can nhiễu được mô phỏng như sau:
Tín hiệu can
nhiễu
Tín hiệu
can nhiễu

Đồ thò bức xạ
Vệ tinh 2Vệ tinh 1
Q
u
y
õ đao đ
ò
a tónh
N

1.3 HỆ THỐNG ĐIỀU CHẾ VÀ TRUYỀN DẪN TRONG THÔNG TIN VỆ
TINH
1.3.1 Hệ Thống Điều Chế :
1.3.1.1 Điều chế.
Là chuyển tín hiệu gốc thành tín hiệu khác phù hợp với môi trường và phương
thức truyền tin sao cho nội dung về tin tức không thay đổi.
+ Mục đích của điều chế
-Nhờ điều chế tín hiệu phù hợp với môi trường thông tin để tăng khả năng chống
nhiễu và giảm suy hao trên đường tryền.
-Có khả năng ghép được nhiều kênh thông tin trên một môi trường truyền (tăng
hiệu suất kênh truyền).
+ Giải điều chế là quá trình ngược của điều chế tín hiệu.
+ Sơ đồ tóm tắt hệ thống như sau:
Trạm vi ba gây
nhiễu với trạm
thu vệ tinh
Trạm vi ba
hướng lên quỹ
đạo vệ tinh
Trạm thu

vệ tinh
Vệ tinh
thông tin
SỰ CAN NHIE
Ã
U TỪ HỆ THỐNG VI BA LÊN HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH