Giáo trình thông tin vệ tinh

Môn học: Thông tin vệ tinh
Chương 1: Tổng quan về thông tin vệ tinh (8 tiết)
1.1 Lịch sử phát triển
1.2
Quỹ
ñạo
của
vệ
tinh
1.2
Quỹ
ñạo
của
vệ
tinh
1.3 Hệ thống thông tin vệ tinh
1.4 ða truy nhập trong thông tin vệ tinh
1.5 Phân bổ tần số trong thông tin vệ tinh
1.6 Các loại hình dịch vụ trong thông tin vệ tinh
1. 1. Lịch sử phát triển
Vào cuối thế kỷ 19, Tsiolkovsky (1857-1035) ñã ña ra khái niệm
cơ bản về tên lửa ñẩy dùng nhiên liệu lỏng. Ông cũng ñưa ra ý tưởng về tên lửa ñẩy nhiều
tầng, các tàu vũ trụ có người ñiều khiển dùng ñể thăm dò vũ trụ.
 Năm 1926 Robert Hutchinson Goddard thử nghiệm thành công tên lửa ñẩy dùng
nhiên liệu lỏng.
 Tháng 5 năm 1945 Arthur Clarke (UK) ñã ñưa ra ý tưởng sử dụng một hệ thống gồm
3 vệ tinh ñịa tĩnh dùng ñể phát thanh quảng bá trên toàn thế giới.

Tháng
10 / 1957
lần

ñầu
tiên
trên
thế
giới
,
Liên
Xô
phóng
thành
công
vệ
tinh
nhân

Tháng
10 / 1957
lần
ñầu
tiên
trên
thế
giới
,
Liên
Xô
phóng
thành
công
vệ

tinh
nhân
tạo SPUTNIK – 1. ðánh dấu một kỷ nguyên về TTVT.
 Năm 1958 bức ñiện ñầu tiên phát qua vệ tinh SCORE của Mỹ, ở quỹ ñạo thấp.
Năm 1964 thành lập tổ chức TTVT quốc tế INTELSAT.
Năm 1965 ra ñời hệ thống TTVT thương mại ñầu tiên INTELSAT-1 (Early Bird).
Cuối năm 1965 Liên Xô phóng VT MOLNYA lên quỹ ñạo elíp.
Năm 1971 thành lập tổ chức TTVT quốc tế INTERSPUTNIK gồm Liên Xô và 9
nước XHCN.
1. 1. Lịch sử phát triển
Năm 1972-1976 Canada, Mỹ, Liên Xô và Indonesia sử dụng vệ tinh cho thông tin nội
ñịa.
Năm 1979 thành lập tổ chức thông tin hàng hải quốc tế qua vệ tinh INMARSAT.
Năm 1984 Nhật bản ñ−a vào sử dụng hệ thống truyền hình trực tiếp qua vệ tinh.
Năm 1987 Thử nghiệm thành công vệ tinh phục vụ cho thông tin di ñộng qua vệ tinh.
Thời kỳ những năm 1999 ñến nay, ra ñời ý tưởng và hình thành những hệ thống
thông
tin di ñộng và thông tin băng rộng toàn cầu sử dụng vệ tinh. Các hệ thống ñiển hình
như GLOBAL STAR, IRIDIUM, ICO, SKYBRIGDE, TELEDESIC.
1. 1 Lịch sử phát triển của hệ thống thông tin vệ tinh tại Việt nam
Năm 1980 khánh thành trạm TTVT mặt ñất Hoasen-1, nằm trong
hệ
thống
TTVT INTERPUTNIK,
ñược
ñặt
tại
Kim
Bảng
–

Hà
Nam.
hệ
thống
TTVT INTERPUTNIK,
ñược
ñặt
tại
Kim
Bảng
–
Hà
Nam.
ðài Hoasen-1 truyền ñi trực tiếp những hình ảnh về Olimpic 1980 tại
Liên Xô.
Năm 1984 khánh thành trạm mặt ñất Hoasen-2 ñặt tại Tp. HCM.
Vinasat-1 là
vệ tinh viễn thông ñịa tĩnh ñầu tiên của Việt Nam ñược
phóng vào
vũ trụ lúc 22 giờ 16 phút ngày 18 tháng 4 năm 2008 với
tổng mức ñầu tư là khoảng hơn 300 triệu
USD. Việt Nam ñã tiến hành
ñàm phán với 27 quốc gia và vùng lãnh thổ ñể có ñược vị trí 132 ñộ
ðông trên quỹ ñạo ñịa tĩnh.
1. 1 Lịch sử phát triển của hệ thống thông tin vệ tinh tại Việt nam
Chủ trương ñầu tư dự án Vinasat-2 nhằm tăng năng lực của hạ tầng
viễn thông và giữ chủ quyền của Việt Nam sử dụng vị trí quỹ ñạo
vệ tinh 131,8oE.
1. 1 Một số hình ảnh vệ tinh Vinasat I Việt nam
Vệ tinh Vinasat

Footprint của vệ tinh Vinasat
1. 1 Một số hình ảnh trước khi phóng vệ tinh
1.2 Quỹ ñạo của vệ tinh (Sattelite Orbit)
Các vệ tinh trên quỹ ñạo ñược phân
biệt bởi các tham số sau ñây:
• Dạng của quỹ ñạo (tròn hay
ellip)
• ðộ cao của quỹ ñạo so với mặt
ñất.
•
ðộ
nghiêng
của
mặt
phẳng
quỹ
•
ðộ
nghiêng
của
mặt
phẳng
quỹ
ñạo so với mặt phẳng xích ñạo.
1. Sự chuyển ñộng của vệ tinh tuân theo ñịnh luật Kepler,
2. Là ñịnh luật xác ñịnh quy luật chuyển ñộng của hành tinh xung
quanh mặt trời.
Như vậy, vệ tinh quỹ ñạo trái ñất buộc phải chuyển ñộng theo một
quỹ ñạo mà mặt phẳng quỹ ñạo của nó ñi qua tâm trái ñất
1. 1 ðịnh luật Kepler thứ 1 (Johannes Kepler (1571-1630))

Vệ tinh chuyển ñộng vòng quanh trái ñất theo một quỹ ñạo Ellip với tâm trái ñất nằm ở
một trong hai tiêu ñiểm của Ellip. ðiểm xa nhất của quỹ ñạo so với tâm trái ñất nằm ở
phía của tiêu ñiểm thứ hai, ñược gọi là viễn ñiểm còn ñiểm gần nhất của quỹ ñạo ñược
gọi là cận ñiểm.
a: Bán trục dài
b: Bán trục ngắn
ha: ðộ cao viễn ñiểm
hb: ðộ cao cận ñiểm
e: ðộ lệch tâm xác ñịnh hình dạng
ellip .
ý nghĩa:
- Vệ tinh chuyển ñộng theo quỹ ñạo tròn hoặc Ellip.
- Tâm trái ñất nằm 1 trong 2 tiêu ñiểm của quỹ ñạo Ellip.
- Nếu là quỹ ñạo tròn thì tâm của quỹ ñạo trùng với tâm của trái ñất.
- Khi e = 0, thì quỹ ñạo vệ tinh là quỹ ñạo tròn.
1. 1 ðịnh luật Kepler thứ 2.
Vệ tinh chuyển ñộng theo một quỹ ñạo với vận tốc thay ñổi sao cho ñường nối giữa
tâm trái ñất và vệ tinh sẽ quét các diện tích bằng nhau khi vệ tinh chuyển ñộng trong
cùng một thời gian như nhau.
Với T
1
=T
2
thì S
1
=S
2
ý nghĩa:
- Vệ tinh chuyển ñộng với vận tốc nhanh hơn khi gần trái ñất và chậm hơn khi xa
trái ñất.

- Vận tốc chuyển ñộng của vệ tinh trên quỹ ñạo tròn là không ñổi và ñược xác
ñịnh:
Vệ tinh bay ở quỹ ñạo tròn có bán kính R sẽ là một ñại lượng không ñổi, ñược xác
ñịnh khi thực hiện phép lấy cân bằng lực hút và lực ly tâm
Vân tốc
Chu kỳ
1. 1 ðịnh luật Kepler thứ 2.
1. 1 ðịnh luật Kepler thứ 3.
Bình phương của chu kỳ quay tỷ lệ thuận với luỹ thừa bậc ba của bán
trục lớn của quỹ ñạo Ellip.
(period)
2
= (constant) x (average distance)
3
T
2
=ka
3
T
2
=ka
3
k là hệ số tỷ lệ, có giá trị không ñổi ñối với một vật thể xác ñịnh trên quỹ ñạo.
1. 3. Các quỹ ñạo của vệ tinh
1
• Quỹ ñạo ñồng bộ ñịa tĩnh (GEO
Geostationary Earth Orbit)
•
Quỹ
ñạo

Ellip
2
•
Quỹ
ñạo
Ellip
3
• Quỹ ñạo LEO và MEO
Quỹ ñạo ñồng bộ - ñịa tĩnh (GEO)
Quỹ ñạo ñĩa tĩnh GEO
ðường
xích
ñạo
Là quỹ ñạo thoả mãn các ñiều kiện sau:
ðường
xích
ñạo
•Là quỹ ñạo ñồng bộ với trái ñất: có nghĩa là chu kỳ quay bằng chu kỳ quay của trái
ñất xung quanh trục Bắc Nam.
•Mặt phẳng quỹ ñạo năm trong mặt phẳng xích ñạo của trái ñất: có nghĩa là góc
nghiêng bằng 0.
•Có cùng chiều quay với chiều quay của trái ñất: từ Tây sang ðông.
Quỹ ñạo ñồng bộ - ñịa tĩnh (GEO)
Ta có:
R , ñộ cao của quả vệ tinh so với mặt ñất là
42.164 – 6378 = 35.786 Km ≈ 36.000Km,
vận tốc V = 3,074662 Km/s và
chu kỳ T = 23h 56’ 4,096’’≈ 24 giờ .
Ưu nhược ñiểm của GEO
 Hiệu ứng Dopler rất nhỏ do ñó việc ñiều

chỉnh an ten trạm mặt ñất là không cần thiết.
 Vệ tinh ñược coi là ñứng yên so với trạm
mặt ñất. Do vậy, ñây là quĩ ñạo lý tưởng cho
các
vệ
tinh
thông
tin,
nó
ñảm
bảo
thông
tin
ổn
các
vệ
tinh
thông
tin,
nó
ñảm
bảo
thông
tin
ổn
ñịnh và liên tục suốt 24 giờ trong ngày.
 Vùng phủ sóng của vệ tinh lớn, bằng
42,2% bề mặt trái ñất.
 Các trạm mặt ñất ở xa có thể liên lạc trực
tiếp và hệ thống 3 quả vệ tinh có thể phủ sóng

toàn cầu.
+ Quĩ ñạo ñịa tĩnh: tài nguyên thiên nhiên có hạn ñang cạn
kiệt do số lượng vệ tinh của các nước phóng lên ngày càng
nhiều.
+ Không phủ sóng ñược những vùng có vĩ ñộ lớn hơn 81,30
.+ Chất lượng ñường truyền phụ thuộc vào thời tiết.
+ Thời gian trễ truyền lan lớn, theo ñường ngắn nhất có:
Từ: trạm - vệ tinh - trạm (72.000Km) ≈ 240ms.
Từ
:
trạm
-
vệ
tinh
-
trạm
Hub
-
vệ
tinh
-
trạm
Ưu nhược ñiểm của GEO
Từ
:
trạm
-
vệ
tinh
-

trạm
Hub
-
vệ
tinh
-
trạm
(154.000Km) ≈ 513ms.
Từ: trạm - vệ tinh - vệ tinh - trạm (134.000Km) ≈
447ms.
+ Tính bảo mật không cao.
+ Suy hao công suất trong truyền sóng lớn (gần 200dB).
Ứng dụng
: ðược sử dụng làm quỹ ñạo cho vệ tinh thông tin
bảo ñảm thông tin cho các vùng có vĩ ñộ nhỏ hơn 81,30
Quỹ ñạo Ellip (Ellip Orbit)
Là quỹ ñạo thỏa mãn các ñiều kiện sau
 Mặt phẳng quỹ ñạo nghiêng so với mặt phẳng
xích ñạo 63
o
26’
 Có viễn ñiểm = 40.000Km và cận ñiểm
500Km.
500Km.
 Vệ tinh quay từ Tây sang ðông.
Ưu ñiểm:
-Phủ sóng ñược các vùng có vĩ ñộ cao > 81,30
-Góc ngẫng lớn nên giảm ñược tạp âm do mặt ñất gây ra.
Nhược ñiểm:
- Mỗi trạm phải có ít nhất 2 an ten và an ten phải có cơ cấu ñiều chỉnh

chùm tia.
- ðể ñảm bảo liên lạc liên tục 24h thì phải cần nhiều vệ tinh.
Quỹ ñạo LEO và MEO (Low and Medium)
Là quỹ ñạo thỏa mãn các ñiều kiện sau
Là quỹ ñạo có ñộ cao 500Km < h < 20.000Km.
- Có vận tốc góc nhỏ lớn hơn vận tốc góc của trái ñất.
- Có chiều quay từ Tây sang ðông.
Ưu ñiểm:
- Tổn hao ñường truyền nhỏ do vệ tinh bay ở ñộ cao thấp, nên phù hợp với thông tin di ñộng
và
trễ
truyền
lan
nhỏ
.
và
trễ
truyền
lan
nhỏ
.
Nhược ñiểm:
- Cần rất nhiều vệ tinh (Globalstar cần ñến 48+8vệ tinh) bay ở quĩ ñạo tròn cách mặt ñất
1410km, nghiêng 520, bay trên 8 mặt phẳng quĩ ñạo mỗi mặt phẳng có 6 vệ tinh, chu kỳ vệ
tinh 114 phút. Tập ñoàn Irdium (của Motorola) cần 66 + 6 vệ tinh bay ở quĩ ñạo tròn nghiêng
84,60 cách mặt ñất 780km, các vệ tinh bay ở 11 mặt phẳng quĩ ñạo, chu kỳ vệ tinh 106 phút).
- Mỗi trạm phải có ít nhất 2 anten và an ten phải có cơ cấu ñiều chỉnh chùm tia.
- ðiều khiển hệ thống TTVT rất phức tạp
- Tuổi thọ của vệ tinh không cao khi bay ở quỹ ñạo LEO do thuộc vành ñai Ion hoá.
1.4 Hệ thống thông tin vệ tinh

Hệ thống thông tin vệ tinh: Phần không gian + Phần mặt ñất
Phần không gian
Phần mặt ñất Trạm ñiều khiển TT&C
1.4 Hệ thống thông tin vệ tinh: Phần không gian
Bao gồm vệ tinh thông tin và các trạm ñiều khiển
TT&C (Telemetry, Tracking& Command: ño lường
từ xa, bám và lệnh) ở mặt ñất.
ðối với vệ tinh bao gồm phân hệ thông tin (payload)
và các phân hệ phụ trợ cho phân hệ thông tin:
-
Phân
hệ
thông
tin
bao
gồm
hệ
thống
anten
thu
phát
và
tất
cả
các
thiết
bị
-
Phân
hệ

thông
tin
bao
gồm
hệ
thống
anten
thu
phát
và
tất
cả
các
thiết
bị
ñiện tử hỗ
trợ truyền dẫn các sóng mang.
- Các phân hệ phụ trở gồm:
+ Khung vệ tinh
+ Phân hệ cung cấp năng lượng
+ Phân hệ ñiều khiển nhiệt ñộ
+ Phân hệ ñiều khiển quỹ ñạo và tư thế của vệ tinh
+ Phân hệ ñẩy
+ Thiết bị TT&C
Nhiệm vụ phân hệ thông tin:
+ Khuyếch ñại sóng mang thu ñược phục vụ cho việc phát lại trên ñường
xuống.
Công suất sóng mạng tại ñầu vào của máy thu vệ tinh nằm trong
khoảng 100 pW ñến 1 PW.
Công suất sóng mang tại ñầu ra bộ khuếch ñại

công suất cao nằm trong khoảng 10 W ñến 100 W. Do vậy,
bộ khuếch ñại
công suất của bộ phát
ñáp vệ tinh khoảng 100dB ñến 130dB.
+
Thay ñổi tần số sóng mang ñể tránh một phần công suất phát ñi vào máy
thu vệ tinh.
ðể
thực
hiện
các
chức
năng
trên
,
vệ
tinh
hoạt
ñộng
như
một
trạm
chuyển
ðể
thực
hiện
các
chức
năng
trên

,
vệ
tinh
hoạt
ñộng
như
một
trạm
chuyển
tiếp ñơn giải. Thay ñổi tần số trên vệ tinh ñược thực hiện bằng các bộ ñổi tần.
vệ tinh loại này ñược gọi là “Transparent satellite”. Nếu các sóng mang ñược
giải ñiều chế trên vệ tinh, thay ñổi tần số sẽ ñạt ñược bằng cách ñiều chế các
sóng mang mới cho ñường xuống. Các vệ tinh loại này ñược trang bị các bộ
xử lý băng gốc và ñược gọi là “Regenerative satellite”.
1.4 Hệ thống thông tin vệ tinh: Phần mặt ñất
Bao gồm tất cả các trạm mặt ñất, những trạm này thường ñược nối trực tiếp hoặc
thông qua các mạng mặt ñất ñể ñến các thiết bị ñầu cuối của người sử dụng.
Trạm mặt ñất phát: Tiếp nhận tín hiệu từ mạng mặt ñất
hoặc từ các thiết bị ñầu cuối, xử lý các tín hiệu này sau
ñó phát tín hiệu này ở tần số và mức ñộ công suất thích
hợp
cho
sự
hoạt
ñộng
của
vệ
tinh
.
Nhiệu vụ trạm mặt ñất thu: Thu các sóng mang trên ñường xuống của vệ tinh ở tần

số chọn trước, xử lý tín hiệu thành các tín hiệu băng gốc sau ñó cung cấp cho các
mạng mặt ñất hoặc trực tiếp tới các thiết bị ñầu cuối .
Một trạm mặt ñất có thể có khả năng thu và phát lưu lượng một cách ñồng thời hoặc
trạm chỉ phát hoặc chỉ thu.
hợp
cho
sự
hoạt
ñộng
của
vệ
tinh
.
1.5 ða truy nhập trong thông tin vệ tinh
Một bộ phát ñáp có thể phục vụ cùng một lúc nhiều trạm mặt ñất khác
nhau. Do vậy kỹ thuật ña truy nhập trong thông tin vệ tinh là cần thiết ñể
sóng vô tuyến ñiện từ các trạm mặt ñất riêng lẻ không can nhiễu lẫn nhau.
ða truy nhập phân chia theo tần số FDMA
Các trạm mặt ñất sử dụng các tần số có sóng mang khác nhau và cùng
chung một bộ phát ñáp
Ưu ñiểm:
- Thủ tục truy nhập ñơn giản.
- Cấu hình trạm mặt ñất ñơn giản.
Nhược ñiểm:
- Không linh hoạt thay ñổi tuyến.
- Hiệu quả thấp khi sử dụng nhiều kênh, dung lượng thấp và chất lượng thấp.
ða truy nhập phân chia theo thời gian TDMA
Các trạm mặt ñất sử dụng cùng một tần số sóng mang và cung chung
chung một bộ phát ñáp nhưng dựa trên phân chia theo thời gian
Ưu ñiểm:

- Linh hoạt trong thay ñổi tuyến
- Hiệu quả sử dụng tuyến cao ngay cả khi tăng số lượng trạm truy nhập
Nhược ñiểm:
- Vấn ñề ñồng bộ cụm
ða truy nhập phân chia theo mã CDMA
Các trạm mặt ñất sử dụng cùng một tần số sóng mang và cung chung
chung một bộ phát ñáp nhưng dựa trên phân chia theo mã
Ưu ñiểm:
-Chịu ñược nhiễu và méo tín hiệu
-Chịu ñược sự thay ñổi các thông số khác nhau của ñường truyền
-Dung lượng cao, bảo mật cao
Nhược ñiểm:
-ðộ rộng băng tần truyền dẫn lớn
-Hiệu quả sử dụng băng tần kém
ða truy nhập phân chia theo không gian SDMA
Là việc phủ sóng các vùng khác nhau trên mặt ñất, sử dụng các phân cực
sóng khác nhau của cùng một phổ tần số nếu can nhiễu ñược hạn chế.
Phân cực: phân cực ñứng, phân cực ngang, phân cực tròn trái, phân cực tròn
phảidùng ăng ten có thu có phân cực khác nhau ñể giảm can nhiễu
Vùng phủ
: không chồng lấn lên nhau, năng lượng của các búp sóng phụ phủ
lên các vùng khác thấp dưới mức cho phéptrong mỗi vùng phủ có thể sử
dụng chung phổ tần
1.6. Phân bổ tần số trong thông tin vệ tinh
ðường truyền của thông tin vệ tinh bị ảnh hưởng chủ yếu do tầng ñiện ly ở tần số
thấp và do mưa ở tần số cao. Dải tần 1GHz-10GHz ít bị ảnh hưởng bởi tầng ñiện ly
và mưa nên ñược gọi là cựa sổ tần số vô tuyến ñiện
Dải tần 1GHz-10GHz dùng cho các tuyến thông tin vi ba, do ñó sẽ có sự can nhiễu lẫn
nhau giữa hai hệ thống.
ðể mở rông băng thông người ta phải chấp nhận sử dụng cả dải tần ngoài cửa sổ.

Bảng phân chia băng tần trong thông tin vệ tinh
- Khu vực I (V1): Bao gồm Châu Âu, Châu Phi, một phần Châu á và Liên bang Nga.
- Khu vực II (V2): Các nước nam và bắc Mỹ.
- Khu vực III (V3): Gồm Châu úc, phần còn lại của Châu á và Thái Bình Dương.
Trong ñó có Việt Nam
1.6 Các loại hình dịch vụ trong thông tin vệ tinh
Thông tin vệ tinh ñược sử dụng ñể cung cấp các dịch vụ cố ñịnh và di ñộng
và bao gồm một số loại dịch vụ sau:
1. Dịch vụ ñiện thoại ñường dài
2. Dịch vụ viễn thông nông thôn
3. Mạng dùng riêng
4. Dịch vụ lưu ñộng
5. Chuyển tiếp chương trình truyền hình và phát thanh
6. Truyền hình trực tiếp
7. Dịch vụ băng tần theo yêu cầu
8. Dịch vụ Internet qua vệ tinh
9. Dịch vụ chuẩn ñoán bệnh từ xa
1.7 Phóng vệ tinh, ñịnh vị và duy trì vệ tinh trên quỹ ñạo
Phương tiện phóng vệ tinh:
-Dùng tầu con thoi: chi phí ñắt
-Dùng tên lửa ñẩy: chi phí rẻ, thường dùng
1.7 Phóng vệ tinh, ñịnh vị và duy trì vệ tinh trên quỹ ñạo
Quá trình phóng vệ tinh lên quỹ ñạo dựa trên quỹ ñạo chuyển tiếp Hohmann :
1. Loại tên lử ñẩy,
2. Vị trí ñịa lý của bãi phóng và
3. Phân hệ thông tin.
Giai ñoạn 1: Dùng tên lửa ñẩy nhiều tầng ñể ñưa vệ tinh lên quỹ ñạo LEO
Giai ñoạn 2
: Tại ñiểm nâng của quỹ ñạo LEO, dùng tên lửa ñẩy ñể ñưa vệ tinh sang
quỹ ñạo chuyển tiếp Ellip

Giai ñoạn
3: Khi vệ tinh chuyển ñộng qua viễn ñiểm của quỹ ñạo Hohmann thì sử dụng
ñộng cơ ñẩy viễn ñiểm ñặt trong vệ tinh ñể ñưa vệ tinh về quỹ ñạo ñĩa tĩnh và về vị
trí của nó
1.7 Phóng vệ tinh, ñịnh vị và duy trì vệ tinh trên quỹ ñạo
ðưa vệ tinh vào quỹ ñạo ñĩa tĩnh: ðưa vê tinh vào quỹ ñạo xích ñạo  vào vị trí ñịa
tĩnh. Các ñộng cơ ñẩy viễn ñiểm APM, các ñộng cơ phản lực của vệ tinh ñược ñiều
khiển bằng các trung tâm và các trạm ñiều khiển
•Xác ñịnh tư thế của vệ tinh
•ðiều khiển vệ tinh từ quỹ ñạo Hohmann sang quỹ ñạo tròn
•Hiệu chỉnh hướng của vệ tinh
•Giám sát và ño các thông số quỹ ñạo của vệ tinh so sánh với trạng thái cuối cùng của
vệ tinh như dự kiến.
Duy trì vệ tinh trên quỹ ñạo
1. Các dao ñộng duy trì trong khoảng ± 0.10
2. Hiệu chỉnh ñể anten hướng về trái ñất
Chương 2: Nhiễu và tạp âm trong hệ thống thông tin vệ tinh
2.1 Các nguồn nhiễu trong hệ thống thông tin
2.2 Tạp âm trong hệ thống thông tin vệ tinh
2.3 Tạp âm nhiệt và các nguồn tạp âm nhiệt
2.4
Tạp
âm
antenna
thu
2.4
Tạp
âm
antenna
thu

2.5 Hệ số tạp âm
2.6 ðộ nhạy máy thu
2.1 Các nguồn nhiễu trong hệ thống thông tin
Tạp âm do can nhiễu từ các hệ thống khác gây ra, các nguồn can nhiễu có thể
chia làm hai loại:
- Can nhiễu do các hệ thống vô tuyến ñiện chuyển tiếp mặt ñất có cùng băng
tần
- Can nhiễu từ các hệ thống vệ tinh khác
Can nhiễu từ các hệ thống Viba Can nhiễu giữa các hệ thống Vệ tinh
2.2 Các nguồn tạp âm trong hệ thống thông tin
Nguồi tạp âm
: không nằm trong nội dung thông tin tín hiệu có ích.
Bao gồm:
-Tạp âm từ các nguồn tự nhiên nơi ñặt anten thu.
-Tạp âm tạo ra bởi các linh kiện ñiện tử trong thiết bị.
-Tín hiệu từ các máy phát khác tác ñộng lên máy thu cũng gây nên tạp âm.(gọi
là can nhiễu)
ðặc tính tạp âm và cách xác ñịnh
:
Tạp
âm
trắng
có
mật
ñộ
phổ
tạp
âm
N
(W/Hz)

Mật ñộ phổ tạp âm của tạp âm trắng
Tạp
âm
trắng
có
mật
ñộ
phổ
tạp
âm
N
o
(W/Hz)
bằng hằng số trong băng tần yêu cầu
Công suất tạp âm tương ñương N(W) trong ñộ
rộng băng B
N
(Hz):
Nhiệt tạp âm của một nguồn tạp âm có công suất
tạp âm N:
k là hằng số Boltzmann = 1,379. 10
-23
= -228,6
dB(W/HzK), T là nhiệt ñộ của nguồn
T
o
: Nhiệt tạp âm chuẩn =290K, T
e
: Nhiệt tạp âm
)(

0
WBNN
N
=
)(//
0
KkNkBNT
=
=
Hệ số tạp âm
0
1 TTF
e
+
=
2.3 Tạp âm nhiệt và các nguồn tạp âm nhiệt
Nhiệt tạm âm của anten sẽ là:
Nhiệt tạp âm của bộ suy hao:
∫∫
Ω= DGTT
BA
),(),(
4
1
ϕθϕθ
π
FFe
TLT )1(
−
=

Nhiệt tạp âm của một thiết bị có nhiều phần tử trong tầng
T
e
= T
e1
+ T
e2
/G
1
+ T
e3
/G
1
G
2
+ + T
N
/G
1
G
2
G
N-1
(K)
Hệ số tạp âm : F = F
1
+ (F
2
- 1)/G
1

+ (F
3
- 1)/G
1
G
2
+ + (F
N - 1
)/G
1
G
2
G
N-1
Nhiệt tạp âm của máy thu
Suy hao L
FRX
tương ứng với hệ số tăng ích
G
FRX
= 1/L
FRX
Nhiệt tạp âm của phân hệ là:
(L
FRX
- 1)T
F
+ T
R
/G

FRX
T
1
= T
A
+ (L
FRX
- 1)T
F
+ T
R
/G
FRX
(K)
Nhiệt
tạp
âm
ñầu
vào
máy
thu
sẽ
là
:
2.3 Tạp âm nhiệt và các nguồn tạp âm nhiệt
Nhiệt
tạp
âm
ñầu
vào

máy
thu
sẽ
là
:
T
2
= T
1
/L
FRX
= T
A
/L
FRX
+ T
F
(1- 1/L
FRX
) + T
R
(K)
Ý nghĩa: Tính tạp âm tạo ra bởi anten và tạp âm máy thu ñược gọi là nhiệt tạp âm hệ
thống. Chú ý rằng việc ño lường tạp âm tại ñiểm này chỉ phản ánh tạp âm của anten và
ñấu nối.
Tóm lại: tạp âm trong một hệ thống thu ñược quyết ñịnh bởi nhiệt tạp âm tại một ñiểm
ñã cho trong hệ thống, thường ở ñầu vào máy thu; nhiệt tạp âm này ñược gọi là nhiệt
tạp âm hệ thống. Nó là tổng nhiệt tạp âm ñầu vào máy thu, nhiệt tạp âm tương ứng tạo
ra tạp âm phía trên và tất cả nhiệt tạp âm tương ñương ñối với tạp âm tạo ra ở phía
dưới của của ñiểm xem xét.

2.4 Tạp âm anten thu
Anten vệ tinh (tuyến lên):
Tạp âm nhận ñược bởi anten:
Tạp âm từ mặt ñất + tạp âm từ không gian bên ngoài.
ðộ rộng búp sóng của anten vệ tinh: <=17,5
o
.
Với
anten
có
ñộ
rộng
búp
sóng
θ
3dB
bằng
17,5
o
thì
nhiệt
tạp
âm
anten
phụ
thuộc
vào
tần
Với
anten

có
ñộ
rộng
búp
sóng
θ
3dB
bằng
17,5
o
thì
nhiệt
tạp
âm
anten
phụ
thuộc
vào
tần
số và vị trí quỹ ñạo của vệ tinh.
Khi ñộ rộng nhỏ hơn (một búp sóng hẹp) nhiệt ñộ phụ thuộc vào tần số và vùng phủ
sóng.
Nhiệt tạp âm ñầu vào bộ khuếch ñại tạp âm thấp của vệ tinh bằng:
T
SL
= T1/L
FRX
+ T
F
(1 - 1/L

FRX
) + T
R
2.4 Tạp âm anten thu
Anten trạm mặt ñất (tuyến xuống):
Tạp
âm
gây
ra
cho
anten
bao
gồm
tạp
âm
từ
bầu
trời
và
tạp
âm
do
bức
xạ
từ
mặt
ñất
.
Tạp
âm

gây
ra
cho
anten
bao
gồm
tạp
âm
từ
bầu
trời
và
tạp
âm
do
bức
xạ
từ
mặt
ñất
.
Trường hợp trời trong: Nhiệt tạp âm anten bao gồm nhiệt tạp âm của bầu trời và mặt ñất xung
quanh.
T
A
=T
b.trời
+T
m.ñất
(K)

Trường hợp trời có mưa: Nhiệt tạp âm awnten bị hấp thụ do mây mà mưa
T
A
= T
b.trời
/A
mưa
+ T
m
(1 - 1/A
mưa
) + T
m.ñất
A
mưa
là suy hao do mưa, T
m
là giá trị trung bình của nhiệt ñộ hiệu dụng.
Chương 4: Vệ tinh thông tin (6 tiết)
Các chủ ñề trình bày:
1. Tổng quan hệ thống và các thành phần
2. Nhiệm vụ, chức năng, thông số kỹ thuật của phân hệ thông tin (Payload)
3. Các thành phần của bộ pháp ñáp (Transpondor): Máy thu, bộ khuếch ñại
LNA, ghép kênh, …
4. Các hệ thống hỗ trợ (TT&C): ño bám và ñiều khiển từ xa
5. Phân hệ ăngten
Mục ñích của chương học:
 Hiểu ñược cấu trúc chung của bộ phát ñáp
 Hiểu ñược nguyên lý hoạt ñộng các phần tử của bộ pháp ñáp
 Hiểu ñược tổ chức của phân hệ thông tin, antenna, và hệ thống phụ trợ

4.1 Tổng quan hệ thống và các thành phần
Phần không gian
(Sattelite)
Phần mặt ñất
Tải tin (Payload)
• 12 Ku-Band transponders
• 8 C-Band primary transponders
• Payload power - 3347 W
Cấu trúc (Structure & Mechanisms)
• LM24C A2100 Core
• Program unique, VINASAT, transponder
panels
• Dry mass 1207.86 kg
• Two, 85” hybrid (C & Ku-Band) DGAs
ðiều
khiển
và
ño
ñạc
từ
xa
(LM24C, as
Phần không gian-01 (Satellite module)
Nguồn ñiện
• 5080 W AE EOL solar array capability @ 15 years
• Two 2-panel solar array wings
• 2 x 114 AH NiH2 batteries
• EPRU
• 1 FBA
ðộng cơ ñẩy (LM24C with A-size pressuring tank)

• A2100 dual mode system
• LEROS LAE
• Arcjets
ðiều khiển trạng thái (LM24C, as Available)
• Standard A2100 ACS components
ðiều
khiển
và
ño
ñạc
từ
xa
(LM24C, as
Available)
• C-Band TT&C RF (Omni, 1 Rx, 2 Tx
horns)
• 4 CMRs, 2 TLM Xmtrs
• 16-bit OBC
• 1 P/L, 2 bus RIU’s
ðiều khiển nhiệt ñộ-Thermal Control
• Standard A2100 thermal control
• P/L Thermal Dissipation = 2070 W
Thời gian hoạt ñộng Maneuver Life
• Design and Service Life - 15 years
• 20 year fuel life
2 tấm Pin mặt trời
Phần không gian-02 (Satellite module)
Vệ tinh VINASAT 1
Antenna
hướng Tây

Antenna
hướng ðông
2 tấm Pin mặt trời
OMNI ANTENNA
EARTH SENSOR
Assemblies (ESAs)
SUN SENSOR
DETECTORS
(SSDs)
EARTH
PANEL
Phần không gian-03 (Satellite module)
TT&C
HORNS
PANEL
SUN SENSOR
DETECTORS
(SSDs)
Phần không gian-04 (Satellite module)
Antenna
hướng Tây
2 tấm Pin mặt trời
Cấu trúc chính
Antenna
hướng ðông
2 tấm Pin mặt trời