Nhóm16.Docx

Báo cáo đề tài:

TRUYỀN THƠNG VỆ TINH
Communications Satellite

Mơn học: Các hệ thống truyền thơng
GVHD: Trương Tấn Quang
L2 - NHĨM 16
Năm học:
2020 – 2021
Nhóm 16

Khoa Điện tử - Viễn thơng
Trường Đại học Khoa học tự nhiên – ĐHQG HCM

1


I.
Tổng quan về thông tin vệ tinh (TTVT).

1. Giới thiệu chung.

_Ngày nay, các hệ thống thông tin đã
phát triển mạnh mẽ để đáp ứng với
nhu cầu phát triển của các nền kinh
tế xã hội trên tồn thế giới. Trong đó
hệ thống TTVT trở thành một dịch
vụ
Họ phổ
tên biến và chiếm

MSSVvị trí
Mãquan
TV
TV tự đánh giá
GV đánh giá
trọng. Việc tìm hiểu về hệ thống này TV1 TV2 TV3 TV4 TV5
sẽTấn
giúpDũng
ta hiểu được
các nguyên
Đinh
18200086
TV1lý, 9
đặc
điểm, các ứng dụng của hệ thống
(NT)
và hướng
phát triển của
Dâuthông
Quốctin
Đạt
1720045
TV2kỹ 9
tinh trong TV3
tương 0
Lýthuật
Văn thông
Hào tin vệ
18200094
lai. Tr.Hiếu 18200104 TV4

Trần Nhuận
9
Đồn Việt Huy
18200120 TV5
9
_Thơng tin vơ tuyến vệ tinh ra đời
Thang điểm: 10
nhằm mục đích cải thiện nhược điểm
của mạng vô tuyến mặt đất vớidung
lượng cao hơn, băng tần rộng hơn,
đem lại cho khách hàng nhiều dịch
vụ mới và thuận lợi với chi phí thấp.

List of G.16

Tasks

Mã TV

Nhiệm vụ

TV1
TV2
TV3
TV4
TV5

Word + PPT + Thuyết trình
Word + PPT
Word (Khơng hồn thành)

Thuyết trình
Word

Khoa Điện tử - Viễn thơng
Trường Đại học Khoa học tự nhiên – ĐHQG HCM

Nhóm 16

2


2. Nguyên lý TTVT.

Một vệ tinh có khả năng thu phát
sóng điện từ sẽ khuếch sóng vơ
tuyến điện nhận được từ các trạm
mặt đất và phát lại đến các trạm
mặt đất khác. Loại vệ tinh nhân
tạo sử dụng cho TTVT như thế
gọi là vệ tinh thông tin (vệ tinh
viễn thông).
→ Có 2 quy luật chi phối quỹ đạo
của các vệ tinh bay xung quanh
quả đất:
_Mặt phẳng quỹ đạo bay của vệ
tinh phải cắt ngang tâm Trái đất.
_Trái đất phải là trung tâm của
bất kỳ quỹ đạo nào của vệ tinh.

Hình vẽ minh họa cấu trúc hệ thống

TTVT.

Khoa Điện tử - Viễn thông
Trường Đại học Khoa học tự nhiên – ĐHQG HCM

Nhóm 16

3


3. Các quỹ đạo vệ tinh.






HEO (High Eliptical Orbit): quỹ đạo elip cao.
GSO (Geostationary Orbit) hay GEO (Earth Orbit): quỹ đạo địa tĩnh.
MEO (Medium Earth Orbit): quỹ đạo trung bình.
LEO (Low Earth Orbit): quỹ đạo thấp.

4. Phân bố tần số cho các hệ thống TTVT.

 Việc phân chia tần số được tiến hành dưới sự bảo trợ của Tổ chức Viễn thông quốc
tế (ITU).
Vùng 1: Châu Âu, Châu Phi, Liên Xô cũ và Mông Cổ.
Vùng 2: Bắc Mỹ, Nam Mỹ và Greenland.
Vùng 3: Châu Á (trừ vùng 1), Úc và Tây Nam Thái Bình Dương.
 Trong các vùng này, băng tần được phân chia cho các dịch vụ vệ tinh khác nhau, mặc

dù một dịch vụ có thể được cấp phát các băng tần khác nhau ở các vùng khác nhau.

Khoa Điện tử - Viễn thông
Trường Đại học Khoa học tự nhiên – ĐHQG HCM

Nhóm 16

4


5. Các dịch vụ do vệ tinh cung cấp.

 Các dịch vụ vệ tinh cố định FSS (Fixed Satellite Service): Đường truyền cho mạng
điện thoại; Tín hiệu truyền hình cáp.
 Các dịch vụ vệ tinh quảng bá BSS (Based Satellite Service): Quảng
bá trực tiếp đến gia đình DBS, DTH (Direct Broadcast Satellite, Direct To Home).
 Dịch vụ vệ tinh di động MSS (Mobile Satellite
Service): Di động mặt đất, di động trên biển và di
động trên máy bay.
 Dịch vụ vệ tinh khí tượng (Meteorological Satellite
Service): Các dịch vụ tìm kiếm và cứu hộ.
 Dịch vụ vệ tinh định hướng (Navigational Satellite
Service): Định vị toàn cầu.

6. Vệ tinh của INTELSAT.

_INTELSAT (International Telecommunications Satellite) là 1 tổ chức thành lập vào
năm 1964.
_Các hệ thống vệ tinh INTELSAT đều sử dụng quỹ đạo địa tĩnh. Hệ thống INTELSAT
phủ 3 vùng chính: Đại Tây Dương (AOR: Atlanthic Ocean Region), Ấn Độ Dương

(IOR: Indian Ocean Region) và Thái Bình Dương (POR: Pacific Ocean Region).
_INTELSAT cung cấp lưu lượng trong AOR gấp ba lần trong IOR và hai lần trong
IOR và POR cộng lại. Như vậy hệ thống vệ tinh này chủ yếu đảm bảo lưu lượng cho
AOR.
_Các vệ tinh INTELSAT VII/VIIA/VIII được phóng trong khoảng thời gian 19931998: Cung cấp 22.500 kênh thoại 2 chiều và 3 kênh TV.

Khoa Điện tử - Viễn thông
Trường Đại học Khoa học tự nhiên – ĐHQG HCM

Nhóm 16

5


_Loạt INTELSAT IX (2001) cung cấp các dịch vụ dải rộng hơn gồm cả các dịch vụ
như: Internet, TV đến nhà (DHT), khám bệnh từ xa, dạy học từ xa, video tương tác và
đa phương tiện.

Trạm TTVT Intelsat A – Thành phố Hồ Chí Minh

7. Vệ tinh nội địa - DOMSAT.

_Vệ tinh nội địa DOMSAT (domestic satellite) được sử dụng để cung cấp các dịch vụ
khác nhau như: thoại, số liệu, truyền dẫn TV trong một nước.
_Các vệ tinh này thường được đặt trên quỹ đạo địa tĩnh. Tại Mỹ các vệ tinh này cũng
cho phép lựa chọn các kênh truyền hình cho máy thu gia đình, ngồi ra chúng cịn
cung cấp 1 khối lượng lớn lưu lượng thơng tin thương mại.
_Các DOMSAT cung cấp dịch DTH có thể có các công suất rất khác nhau (ERIP từ
37dBW đến 60dBW):
+Công suất lớn cho các dịch vụ quảng bá DBS.

+Công suất trung bình cho các dịch vụ điểm - điểm và 1 phần DBS.
+Công suất thấp cho các dịch vụ điểm – điểm.

8. TTVT di động.

_TTVT di động chuyển sang thông tin di động cá nhân với các máy thu phát cầm tay.
_Các vệ tinh có quỹ đạo thấp LEO (100km) và quỹ đạo trung bình (10000km) được sử
dụng cho dịch vụ này với các chùm bước sóng hẹp chiếu xạ mặt đất.

Khoa Điện tử - Viễn thông
Trường Đại học Khoa học tự nhiên – ĐHQG HCM

Nhóm 16

6


II.

Các quỹ đạo vệ tinh.

1. Dạng quỹ đạo.

a.Quỹ đạo địa tĩnh GEO:
 Là quỹ đạo thỏa mãn các điều kiện sau:
 Là quỹ đạo đồng bộ với Trái đất, nghĩa là chu kỳ quay bằng chu kỳ quay
của Trái đất xung quanh trục Bắc Nam.
 Mặt phẳng quỹ đạo nằm trong mặt phẳng xích đạo của Trái đất, nghĩa là
góc nghiêng bằng 0.
 Có cùng chiều quay với chiều quay của Trái đất: từ Tây sang Đông.

 Ưu điểm:
 Vệ tinh đứng yên so với Trái đất => Thông tin ổn định và liên tục suốt 24h.
 Phủ sóng 42.2% bề mặt Trái đất .
 Doppler nhỏ.


Nhược điểm:

Khơng phủ sóng vùng có vĩ độ > 81.3%.


Bảo mật khơng cao.



Suy hao cơng suất trong truyền sóng lớn (200dB).

 Thời gian trễ đường truyền cao, chất lượng đường truyền phụ thuộc vào
thời tiết.

Khoa Điện tử - Viễn thông
Trường Đại học Khoa học tự nhiên – ĐHQG HCM

Nhóm 16

7


b.Quỹ đạo Ellip:

 Là quỹ đạo thỏa mãn các điều kiện sau:
 Mặt phẳng quỹ đạo nghiêng so với mặt phẳng xích đạo 63026’.
 Có viễn điểm = 40.000km và cận điểm 500km.
 Vệ tinh quay từ Tây sang Đông.



Ưu điểm:
0
 Phủ sóng được các vùng có vĩ độ cao > 81,3 .


Góc ngẫng lớn nên giảm được tạp âm do mặt đất gây ra.

 Nhược điểm:
 Mỗi trạm phải có ít nhất 2 anten và mỗi anten phải có cơ cấu điều chỉnh
chùm tia.


Để đảm bảo liên lạc liên tục 24h thì phải cần nhiều vệ tinh.

c. Quỹ đạo LEO và MEO:
 Là quỹ đạo trong thỏa mãn các điều kiện sau:
 Là quỹ đạo có độ cao 500km < h < 20.000km.
(500km < h < 10.000km là LEO và 10.000km < h < 20.000km là MEO)


Có vận tốc góc nhỏ hơn vận tốc góc của Trái đất.



Có chiều quay từ Tây sang Đông.

Khoa Điện tử - Viễn thông
Trường Đại học Khoa học tự nhiên – ĐHQG HCM

Nhóm 16

8


 Ưu điểm:
 Tổn hao đường truyền nhỏ do vệ tinh bay ở độ cao thấp, nên phù hợp với
thông tin di động.


Trễ truyền lan nhỏ.

 Nhược điểm:
 Cần rất nhiều vệ tinh đảm bảo thông tin liên tục 24h và phủ sóng tồn cầu.


Mỗi trạm phải có ít nhất 2 anten và mỗi anten phải có cơ cấu điều chỉnh
chùm tia.



Điều khiển hệ thống TTVT rất phức tạp.



Tuổi thọ vệ tinh không cao khi bay ở quỹ đạo LEO do thuộc vành đai ion
hóa.

2. Các lực nhiễu gây thay đổi vị trí vệ tinh trên quỹ
đạo.
_Lực li tâm: Do sự chuyển động của vệ tinh cân bằng lực hút Trái đất.
_Lực hút của mặt trời, mặt trăng và khí quyển:
 Lực hút mặt trời, mặt trăng: Tác động lên quỹ đạo địa tĩnh.
 Lực kéo khí quyển: Ảnh hưởng các vệ tinh tầm thấp dưới 1000km.

3. Phóng vệ tinh, định vị và duy trì vệ tinh trên quỹ
đạo.

a.Phóng vệ tinh lên quỹ đạo địa tĩnh:
 Phương tiện:
 Tàu con thoi: Dùng lại được nhiều lần, độ tin cậy cao, giá cao. Ví dụ:
tàu Columbia (US) .
 Tên lửa đẩy nhiều tầng: Khơng sử dụng lại được, giá rẻ. Ví dụ: Proton
(Nga), Delta (Mỹ), Long March (Trung Quốc) .
→Phụ thuộc loại tên lửa, vị trí địa lý bãi phóng…
 Quy chuẩn nhất và kinh tế nhất là phương pháp phóng dựa trên quỹ đạo
Hohmann.
 Phương pháp dựa trên quỹ đạo Hohmann:
_GD1: Dùng tên lửa đẩy nhiều tầng đưa vệ tinh lên quỹ đạo LEO (200km,
V=7.784m/s).

Khoa Điện tử - Viễn thông
Trường Đại học Khoa học tự nhiên – ĐHQG HCM

Nhóm 16

9


_GD2: Tại điểm nâng của LEO, dùng tên lửa đẩy nhiều lần tăng tốc
V=10.234m/s đưa vệ tinh sang quỹ đạo Ellip có viễn điểm thuộc quỹ đạo
địa tĩnh (h=35.786km) và cận điểm thuộc quỹ đạo LEO (h=200km) – quỹ
đạo Hohmann.
_GD3: Tại viễn điểm của quỹ đạo Hohman, sử dụng động cơ đẩy viễn
điểm trong vệ tinh đưa vệ tinh về quỹ đạo địa tĩnh và vào vị trí của nó.

b.Đưa vệ tinh vào quỹ đạo GEO:
 Đưa vệ tinh và quỹ đạo xích đạo, sau đó đưa vào vị trí GEO.
 Các trung tâm và các trạm điều khiển tại các vị trí khác nhau trên trái đất
điều khiển thực hiện các chức năng:


Xác định tư thế vệ tinh.



Tính tốn các thơng số tối ưu cho q trình điều khiển vệ tinh từ quỹ
đạo Hohmann sang quỹ đạo tròn.



Xác định các thông số của động cơ hiệu chỉnh hướng của vệ tinh.



Giám sát và đo các thông số quỹ đạo của vệ tinh so sánh với trạng thái
cuối cùng của vệ tinh như dự kiến.

Khoa Điện tử - Viễn thông
Trường Đại học Khoa học tự nhiên – ĐHQG HCM

Nhóm 16

10


c. Duy trì vệ tinh trên quỹ đạo:
 Việc duy trì vệ tinh trên quỹ đạo bao gồm:
_Các hoạt động của vệ tinh xung quanh vị trí quỹ đạo theo hướng Đơng
Tây, Nam Bắc phải được duy trì trong khoảng 0.1o.
_Tư thế vệ tinh phải được giám sát và hiệu chỉnh để đảm bảo anten vệ tinh
luôn luôn hướng về các vùng mong muốn trái đất.

III. Các thành phần cấu tạo vệ tinh nhân tạo.
1. Payload.
 Đóng vai trị chuyển tiếp (repeater) giữa các trạm mặt đất với các chức năng:
 Thu các sóng mang được phát từ các trạm mặt đất trong mạng với băng tần và
phân cực xác định. Các trạm mặt đất này được đặt trong vùng phủ sóng của
anten vệ tinh.
 Hạn chế tối đa nhiễu có hại từ các hệ thống vơ tuyến khác.
 Khuếch đại các sóng mang thu được trong khi hạn chế tối đa tạp âm và méo.
 Biến đổi tần số các sóng mang nhận được trên đường lên sang tần số mang
trên đường xuống.
 Cung cấp công suất đủ lớn trong băng tần xác định lại đầu vào anten phát vệ

tinh.
 Bức xạ sóng mang trong băng tần và phân cực xác định với các vùng được
xác định trên bề mặt Trái đất.
 Đặc trưng bởi các thông số kỹ thuật:
 Băng tần công tác.
 Số lượng bộ phát đáp.
 Độ rộng băng thông của một bộ phát đáp.
 Phân cực tín hiệu đường lên, đường xuống.
 Cơng suất phản xạ tương đương đẳng hướng ERIP hoặc là mật độ thông lượng
công suất tạo ra tại biên của vùng dịch vụ.
 Mật độ thơng lượng cơng suất bảo hịa tại anten thu của vệ tinh SFD.
 Hệ số phẩm chất G/T của máy thu vệ tinh tại biên của vùng dịch vụ hoặc giá
trị cực đại.
Khoa Điện tử - Viễn thơng
Trường Đại học Khoa học tự nhiên – ĐHQG HCM

Nhóm 16

11






Vùng phủ sóng.
Cơng suất đầu ra của bộ khuếch đại cơng suất.
Cấu hình dự phịng của máy thu và bộ khuếch đại công suất cao.

2. Bộ nguồn.

Series-parallel array of solar cells.

Rectangular solar sails.

3. Hệ thống TTVT.
 Bộ phát đáp (transponders):

 Máy thu (wideband receiver): 500 (C) – 1GHz (Ku)

Khoa Điện tử - Viễn thông
Trường Đại học Khoa học tự nhiên – ĐHQG HCM

Nhóm 16

12


 Bộ phân ghép kênh: Phân băng tần của máy thu thành các băng con nhằm giảm
hài xuyên điều chế khi qua các bộ khuếch đại công suất cao HPA (TWTA &
SSPA)

IV.

Antennas.
 Hệ thống antennas trên vệ tinh:
 Chức năng chính:
 Lựa chọn sóng vơ tuyến được phát đi trong băng tần đã cho với phân
cực đã cho từ các trạm mặt đất nằm trong vùng phủ sóng của vệ tinh.
 Phát sóng vơ tuyến ở băng tần và phân cực đã cho lên khu vực đã quy
định trên mặt đất.

 Yêu cầu:
 Thu nhiễu càng nhỏ càng tốt.
 Phát cơng suất nhỏ nhất ra ngồi vùng quy định.
 Các loại: Anten chữ nhật, anten phản xạ, anten dãy (arrays)…

Khoa Điện tử - Viễn thông
Trường Đại học Khoa học tự nhiên – ĐHQG HCM

Nhóm 16

13




Các thông số kỹ thuật: Công suất bức xạ EIRP, G/T

 Antenas:

V.

Ứng dụng và ưu nhược điểm của hệ thống TTVT.

 Ứng dụng:
 Ứng dụng trong hoạt động trinh sát, vệ tinh quan sát Trái Đất sẽ được triển
khai cho các ứng dụng qn sự hay tình báo. Ngồi ra, vai trò của vệ tinh còn
được thể hiện trong các hoạt động nghiên cứu định vị toàn cầu hay điều hướng
(vệ tinh hoa tiêu), cung cấp thông tin khoa học, hỗ trợ nông nghiệp....

Khoa Điện tử - Viễn thông

Trường Đại học Khoa học tự nhiên – ĐHQG HCM

Nhóm 16

14


 Ứng dụng của vệ tinh vào GPS (Global Positioning System), là hệ thống định
vị toàn cầu, xác định vị trí của vật thể di chuyển trên mặt đất và trong khơng
gian dựa trên vị trí các vệ tinh nhân tạo quay xung quanh Trái đất):
 Điều khiển hệ thống giao thơng.
 Khảo sát địa hình và thiết lập bản đồ.
 Bảo vệ thiên nhiên.
 Ưu điểm:
 Vùng phủ sóng rộng, do quỹ đạo của các vệ tinh có độ cao lớn so với Trái
đất, các vệ tinh có thể nhìn thấy 1 vùng rộng của Trái đất.
 Dung lượng thông tin lớn, do sử dụng băng tần công tác rộng và kỹ thuật đa
truy nhập cho phép đạt dụng lượng lớn trong thời gian ngắn mà ít loại hình
thơng tin khác có thể đạt được.
 Độ tin cậy và chất lượng thông tin cao, do liêc lạc trực tiếp giữa vệ tinh và
trạm mặt đất, xác suất hư hỏng trên tuyến liên lạc rất thấp, ảnh hưởng do
nhiễu và khí quyển khơng đáng kể.
 Tính linh hoạt cao, do hệ thống liên lạc vệ tinh được thiết lập rất nhanh
chóng và có thể thay đổi rất linh hoạt tùy theo yêu cầu sử dụng.
 Có khả năng ứng dụng trong thông tin di động và thông tin liên lạc toàn
cầu.
 Nhược điểm:
 Đầu tư ban đầu cao.

 Thời gian làm việc tương đối ngắn (7 – 10 năm).

 Có 1 số giới hạn sử dụng như: quỹ đạo, phân chia tần số, công suất bức xạ,
….

 Khả năng truy cập tới người sử dụng đơi khi gặp khó khăn về kỹ thuật hoặc
những nguyên nhân khác.

 Khó khăn hoặc chi phí rất tốn kém cho bảo dưỡng.


Phụ thuộc thiết bị phóng.

Khoa Điện tử - Viễn thơng
Trường Đại học Khoa học tự nhiên – ĐHQG HCM

Nhóm 16

15


VI.

Tổng kết.

 TTVT là phương tiện truyền thông phổ biến và đa dụng.
 Vệ tinh được đưa vào sử dụng rất sớm, là 1 ngành khoa học kỹ thuật đòi hỏi
trình độ cao và cần có kinh nghiệm thực tiễn. Cho đến nay hệ thống vệ tinh trên
thế giới tương đối hồn thiện, với nhiều mơ hình khác nhau như: vệ tinh toàn
cầu (GPS), vệ tinh giám sát, vệ tinh địa tĩnh,....
 Trong TTVT, môi trường truyền dẫn là không khí (nhiều tần số có cấu tạo khác
nhau), cự ly thơng tin khá dài nên có vấn đề suy hao trên đường truyền là rất lớn.

Các tần số đường lên và đường xuống của hệ thống TTVT không giống nhau.
Chẳng hạn trong INTELSAT, trạm mặt đất có cơng suất lớn lên sẽ sử dụng tần
số đường lên cao hơn trạm phát cịn trạm phát có cơng suất nhỏ hơn nên sẽ sử
dụng tần số đường xuống thấp.
 Các quỹ đạo địa tĩnh được sử dụng nhiều nhất cho TTVT vì vị trí của nó cố định
tương đối so với mặt đất và vì 1 vệ tinh có thể phủ sóng cho 1/3 diện tích trái
đất. Các hệ thống INTELSAT và DOMSAT sử dụng các quỹ đạo này cho các
dịch vụ cố định như thoại, số liệu và truyền hình.
 1 vệ tinh có thể phủ sóng 1 vùng rộng lớn trên Tría đất.
→ Các trạm mặt đất từ các vùng địa lý khác nhau trên Trái đất có thể kết nối với
nhau.
 Hệ thống các vệ tinh đảm bảo dường truyền thông tin đến các vùng xa xôi hẻo
lánh, thiên tai,….
HẾT.

Khoa Điện tử - Viễn thông
Trường Đại học Khoa học tự nhiên – ĐHQG HCM

Nhóm 16

16


MỤC LỤC
I.Tổng quan về thông tin vệ tinh (TTVT)...........................3
1.Giới thiệu chung..............................................................3
2.Nguyên lý TTVT...............................................................3
3.Các quỹ đạo vệ tinh.........................................................4
4.Phân bố tần số cho các hệ thống TTVT...............................4
5.Các dịch vụ do vệ tinh cung cấp........................................5

6.Vệ tinh của INTELSAT......................................................5
7.Vệ tinh nội địa, DOMSAT...................................................6
8.TTVT di động..................................................................6
II.Các quỹ đạo vệ tinh......................................................7
1.Dạng quỹ đạo.................................................................7
a.Quỹ đạo địa tĩnh GEO................................................................7
b.Quỹ đạo Ellip............................................................................8
c.Quỹ đạo LEO và MEO.................................................................8

2.Các lực nhiễu gây thay đổi vị trí vệ tinh trên quỹ đạo...........9
3.Phóng vệ tinh, định vị và duy trì vệ tinh trên quỹ đạo..........9

a.Phóng vệ tinh lên quỹ đạo địa tĩnh..............................................9
b.Đưa vệ tinh vào quỹ đạo GEO...................................................10
c.Duy trì vệ tinh trên quỹ đạo......................................................12

III.Các thành phần cấu tạo vệ tinh nhân tạo..................12
1.Payload........................................................................12
2.Bộ nguồn.....................................................................13
3.Hệ thống TTVT..............................................................13
IV.Antennas....................................................................14
V.Ứng dụng và ưu nhược điểm của hệ thống TTVT..........16
VI.Tổng kết.....................................................................17

Khoa Điện tử - Viễn thông
Trường Đại học Khoa học tự nhiên – ĐHQG HCM

Nhóm 16

17

Giá: ∞ VNĐ

Khoa Điện tử - Viễn thông
Trường Đại học Khoa học tự nhiên – ĐHQG HCM

Nhóm 16

18