tìm hiểu, tính toán và thiết kế hệ thống thu truyền hình số qua vệ tinh

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành được đề tài này thì trước tiên em xin chân thành cảm ơn Ban giám
hiệu Trường ĐẠI HỌC VINH, các thầy cô trong Ban chủ nhiệm KHOA CÔNG NGHỆ
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 biết ơn thầy CAO THÀNH NGHĨA là người thầy đã trực
tiếp định hướng và hướng dẫn cho em nghiên cứu về một lĩnh vực khá là mới mẻ so với
những kiến thức mà em đã học được ở trường, và em tỏ long biết ơn tới cán bộ, nhân
viên nhân viên khách sạn Sao Mai - Thành phố Thanh Hóa đã tạo điều kiện tốt nhất để
em có thể hoàn thành đồ án này.
Vinh, tháng 5 năm 2010
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Ngọc Huy
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ TRUYỀN HÌNH SỐ VỆ TINH
LỜI NÓI ĐẦU
Trong quá trình phát triển của con người, những cuộc các mạng về công nghệ đóng
một vai trò rất quan trọng, chúng làm thay đổi từng ngày từng giờ cuộc sống của con
người, theo hướng hiện đại hơn. Dân số càng tăng, nhu cầu cũng tăng theo, các dịch vụ,
các tiện ích từ đó cũng được hình thành và phát triển theo. Chúng ta đã và đang áp dụng
công nghệ của các ngành điện tử, công nghệ thông tin và viễn thông vào trong thực tiễn
để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của con người nhất là lĩnh vực giải trí.
Hiện nay, truyền hình số vệ tinh không còn xa là lạ gì với chúng ta. Nhưng để hiểu
hết được nó và khai thác triệt để những tính năng ưu việt của nó thì vẫn đang còn là một
khó khăn và thách thức.
Được sự định hướng và chỉ dẫn của thầy Cao Thành Nghĩa, và sự giúp đỡ nhiệt
tình của cán bộ, nhân viên khách sạn Sao Mai - Thành phố Thanh Hóa, em đã mạnh dạn
chọn đề tài đồ án: “Tính toán, thiết kế truyền hình số vệ tinh”. Với mục đích tìm hiểu về
hệ thống thông hữu tuyến, cụ thể là hệ thống thông tin vệ tinh và phương án lắp đặt
truyền hình cáp cho khách sạn dựa trên những thiết bị có sẵn trên thị trường. Nội dung
của đồ án được thể hiện như sau:
Phần I: Lý thuyết chung.

Chương I: Tổng quan về thông tin vệ tinh.
Chương II: Hệ thống thu truyền hình số qua vệ tinh.
Phần II: Hệ thống thu truyền hình cáp cho một khách sạn Sao Mai - Thanh Hóa
Do kiến thức và khả năng của em còn hạn chế, nên đồ án tốt nghiệp này không
tránh khỏi các sai sót. Mong được sự góp ý của các thầy, các cô và các bạn để nội dung
đồ án được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Cao Thành Nghĩa, khách sạn Sao Mai, đã hướng dẫn em
về chuyên môn, phương pháp làm việc để em có thể xây dựng và hoàn thành nội dung đồ án
theo đúng kế hoạch. Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy, các cô, các bạn
trong Khoa Công Nghệ trường Đại học Vinh đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho em hoàn thành đồ
án này.
Vinh, tháng 5 năm 2010
Sinh viên thực hiện
SVTH : Nguyễn Ngọc Huy Lớp 46K - ĐTVT
2
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ TRUYỀN HÌNH SỐ VỆ TINH
Nguyễn Ngọc Huy
MỤC LỤC
SVTH : Nguyễn Ngọc Huy Lớp 46K - ĐTVT
3
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ TRUYỀN HÌNH SỐ VỆ TINH
DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1.1. Ba dạng quỹ đạo cơ bản của vệ tinh Error: Reference source not found1
Hình 1.2. Cấu hình của hệ thống thông tin vệ tinh . Error: Reference source not found4
Hình 1.3. Quy hoạch tần số và phân cực. Error: Reference source not found5
Hình 1.4. Các kênh của bộ phát đáp vệ tinh Error: Reference source not found7
Hình 1.5. Máy thu băng rộng vệ tinh Error: Reference source not found8
Hình 1.6. Bộ phân kênh vào Error: Reference source not found9
Hình 1.7. Bộ khuếch đại đèn sóng chạy (TWTA) 20
Hình 1.8. Bộ ghép kênh đầu ra Error: Reference source not found2

Hình 1.9. Anten loa hình chữ nhật Error: Reference source not found3
Hình 1.10. Anten phản xạ Error: Reference source not found3
Hình 1.11. Sai lệch do đặt anten chưa đúng Error: Reference source not found6
Hình 1.12. Suy hao trong thiết bị phát và thu Error: Reference source not found6
Hình 1.13. Các nguồn tạp âm ảnh hưởng đến thông tin vệ tinh Error: Reference source
not found8
Hình 1.14. Can nhiễu giữa viba và trạm mặt đất và vệ tinh 31
Hình 1.15. Can nhiễu giữa các hệ thống thông tin vệ tinh . Error: Reference source not
found1
Hình 1.16. Đặc tính vào ra của TWT. Error: Reference source not found2
Hình 1.17: Sơ đồ khối hệ thống thu truyền hình số Error: Reference source not found4
Hình 1.18. Sơ đồ hệ thống Headend số Error: Reference source not found5
Hình 1.19. Thu tín hiệu từ vệ tinh Error: Reference source not found6
Hình 1.20. Thu tín hiệu truyền hình số mặt đất. Error: Reference source not found7
Hình 1.21. Thu tín hiệu các đài địa phương Error: Reference source not found7
Hình 1.22. Sơ đồ chòm sao của 16-QAM Error: Reference source not found4
Hình 1.23. a) Cấu hình bộ điều chế Q-PSK Error: Reference source not found6
b) Cấu hình bộ giải điều chế Q-PSK Error: Reference source not found6
c) Biểu đồ sao tín hiệu Error: Reference source not found6
Hình 1.24. Kỹ thuật đa truy nhập FDMA, TDMA và CDMA. Error: Reference source
not found9
Hình 1.25. So sánh giữa khái niệm ghép kênh và đa truy nhập 50
Hình 1.26. FDMA. 50
Hình 1.27. Các cấu hình truyền dẫn FDMA 51
a) FDM/FM/FDMA; b) TDM/PSK/FDMA; c) SCPC/FDMA 51
Hình 1.28. Đa truy nhập phân chia theo thời gian . . Error: Reference source not found1
Hình 1.29. Sơ đồ khối đầu cuối thu thu DBS TV/FM gia đình Error: Reference source
not found6
Hình 1.30. Cấu trúc hệ thống anten TV chủ (MATV) Error: Reference source not
found9

Hình 1.31. Cấu trúc khối trong nhà cho hệ thống TV anten tập thể (CATV) Error:
Reference source not found9
Hình 1.32. Các phần tử căn bản của một trạm mặt đất có dự phòng 60
Hình 1.33. Sơ đồ chi tiết của một trạm phát thu 61
Hình 1.34. Sự thay đổi pha trong tín hiệu điều chế pha vi sai tải tần. . Error: Reference
source not found5
SVTH : Nguyễn Ngọc Huy Lớp 46K - ĐTVT
4
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ TRUYỀN HÌNH SỐ VỆ TINH
Hình 1.35. a) Bước nhảy tải tần cực đại. Error: Reference source not found5
b) Bước nhảy tại thời điểm tải tần có giá trị 0. Error: Reference source not
found5
c) Mật độ phổ của bước nhảy pha Error: Reference source not found5
Hình 1.36. a) Tín hiệu điều chế số Error: Reference source not found6
b) Tín hiệu điều chế theo loại A Error: Reference source not found6
c) Tín hiệu điều chế theo loại B Error: Reference source not found6
Hình 1.37. Góc ngẩng và góc nghiêng Error: Reference source not found7
Hình 1.38. a) phân cực đứng b) phân cực ngang (c) phân cực dạng elip Error:
Reference source not found9
Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý khối thu Error: Reference source not found4
Hình 2.2. Sơ đồ khối thiết kế khối thu TVRO Error: Reference source not found5
Hình 2.3. a) Cấu trúc hình xương cá. Error: Reference source not found5
b) Cấu trúc hình cây. Error: Reference source not found5
Hình 2.4. Mặt cắt ngang một tầng của khách sạn Error: Reference source not found9
Hình 2.5. Sơ đồ thiết kế hệ thống theo mặt cắt đứng Error: Reference source not
found7
Hình 2.6. Hệ thống cáp toàn bộ khách sạn Error: Reference source not found8
SVTH : Nguyễn Ngọc Huy Lớp 46K - ĐTVT
5
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ TRUYỀN HÌNH SỐ VỆ TINH

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
AM Amplitude Modulation Điều chế biên độ
ASK Amplication Shift Key Khóa dịch chuyển về biên độ
ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức chuyển tải không đồng
bộ
CATV Community Antenna Television Truyền hình cáp
CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã
DM Delta Modulation Dùng nhiều trong truyền số liệu
DPCM Differential Pulse-Code Modulation Điều chế xung mã vi sai
DSB Double Side Band Điều chế sóng biên
DTH Direct-To-Home Dịch vụ truyền hình vệ tinh
DVB Digital Video Broadcasting Truyền hình số quảng bá
EIRP Effective Isotropic Radiated Power Công suất bức xạ đẳng hướng hiệu
dụng
FDMA Frequency Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo tần số
FFT Fast Fourier Transform Biến đổi furie nhanh
FM Frequency Modulation Điều chế tần số
FSK Frequency Shift Key Khóa dịch chuyển về tần số
FSS Fixed Satellite Service Dịch vụ vệ tinh cố định
HFC Hybrid Fiber/Coax Cáp quang/ đồng trục hỗn hợp
IDU Indoor Unit Cấu kiện của VSAT đặt trong nhà
IMUX Inverse Multiplexer Bộ ghép kênh nghịch đảo
LNA Low noise Amplifiers Các bộ khuếch đại có mức nhiễu thấp
LNB Low Noise Block Converter Bộ chuyển đổi khối có mức nhiễu
thấp
MATV Master Antenna Television Truyền hình Anten chung
MPEG Motion Picture Experts Group Nhóm chuyên gia hình ảnh động
NTSC National Television System
Commitee
Ủy ban quốc gia và các hệ thống

truyền hình
ODU Outdoor Unit Cấu kiện của VSAT đặt ngoài nhà
PAM Pulse Amplitude Modulation Điều chế biên độ của xung
PCM Pulse Code Modulation Điều chế xung mã
PFM Pulse Frequency Modulation Điều chế tần số của xung
PM Phare Modulation Điều chế pha
PPM Pulse Phare Modulation Điều chế pha của xung
PSK Phare Shift Key Khóa dịch chuyển về pha
PWM Pulse Width Modulation Điều chế độ rộng của xung
QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ cầu phương
RF Radio Frequency Tần số vô tuyến
SCPC Single-Channel-Per-Carrier Mỗi kênh một sóng mang
SDH Synchronous Digital Hierarchy Phân cấp mạng số đồng bộ
SVTH : Nguyễn Ngọc Huy Lớp 46K - ĐTVT
6
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ TRUYỀN HÌNH SỐ VỆ TINH
SHF Super High Frequency Tần số siêu cao
SHF Super High Frequency Băng tần siêu cao
SNMP Simple Network Management Protocol Giao thức quản lý mạng đơn giản
SNR Signal-To-Noise Ratio Tỉ số tín hiệu trên tạp âm
SSB Single Side Band Điều chế đơn biên
TDM Time Division Multiplex Ghép kênh phân chia theo thời gian
TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian
TS Transport Stream Dòng chuyền tải
UT User Terminal Trạm vệ tinh thuê bao
XMTR Transmitter Máy phát
SVTH : Nguyễn Ngọc Huy Lớp 46K - ĐTVT
7
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ TRUYỀN HÌNH SỐ VỆ TINH
PHẦN I

LÝ THUYẾT CHUNG
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN VỆ TINH
1.1.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA THÔNG TIN VỆ TINH
Vào cuối thế kỷ 19, nhà bác học Nga Tsiolkovsky (1857-1035) đã đưa ra các khái
niệm cơ bản về tên lửa đẩy dùng nhiên liệu lỏng. Ông cũng đưa ra ý tưởng về tên lửa
đẩy nhiều tầng, các tàu vũ trụ có người điều khiển dùng để thăm dò vũ trụ.
Năm 1926 Robert Hutchinson Goddard thử nghiệm thành công tên lửa đẩy dùng
nhiên liệu lỏng.
Tháng 5 năm 1945 Arthur Clarke nhà vật lý nổi tiếng người Anh đồng thời là tác
giả của mô hình viễn tưởng thông tin toàn cầu, đã đưa ra ý tưởng sử dụng một hệ thống
gồm 3 vệ tinh địa tĩnh dùng để phát thanh quảng bá trên toàn thế giới.
Tháng 10 / 1957 lần đầu tiên trên thế giới, Liên Xô phóng thành công vệ tinh nhân
tạo SPUTNIK - 1. Đánh dấu một kỷ nguyên về TTVT.
Năm 1958 bức điện đầu tiên được phát qua vệ tinh SCORE của Mỹ.
Năm 1964 thành lập tổ chức TTVT quốc tế INTELSAT.
Năm 1965 ra đời hệ thống TTVT thương mại đầu tiên INTELSAT-1 với tên
gọi Early Bird.
Năm 1971 thành lập tổ chức TTVT quốc tế INTERSPUTNIK gồm Liên Xô và 9
nước XHCN.
Năm 1972-1976 Canada, Mỹ, Liên Xô và Indonesia sử dụng vệ tinh cho thông
tin nội địa.
Năm 1979 thành lập tổ chức thông tin hàng hải quốc tế qua vệ tinh INMARSAT.
Năm 1984 Nhật bản đưa 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 động qua vệ tinh.
SVTH : Nguyễn Ngọc Huy Lớp 46K - ĐTVT
8
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ TRUYỀN HÌNH SỐ VỆ TINH
Thời kỳ những năm 1999 đến nay, ra đời ý tưởng và hình thành những hệ thống
thông tin di động và thông tin băng rộng toàn cầu sử dụng vệ tinh. Các hệ thống điển
hình như GLOBAL STAR, IRIDIUM, ICO, SKYBRIGDE, TELEDESIC.

1.1.2. CÁC ĐỊNH LUẬT KEPLER
Các vệ tinh quay quanh trái đất tuân theo cùng các định luật điều khiển sự chuyển
động của các hành tinh xung quanh mặt trời. Từ lâu dựa trên các quan trắc kỹ lưỡng
người ta đã hiểu được sự chuyển động của các hành tinh. Từ các quan trắc này,
Johannes Kepler (1571-1630) đã rút ra bằng thực nghiệm ba định luật mô tả chuyển
động hành tinh. Tổng quát các định luật Kepler có thể áp dụng cho hai vật thể bất kỳ
trong không gian tương tác với nhau qua lực hấp dẫn. Vật thể có khối lượng lớn hơn
trong hai vật thể được gọi là sơ cấp còn vật thể thứ hai được gọi là vệ tinh.
1.1.2.1. Định luật Kepler thứ nhất
Vệ tinh chuyển động vòng quanh trái đất theo một quỹ đạo Ellip với tâm trái đất
nằm ở một trong hai tiêu điểm của Ellip. Điểm xa nhất của quỹ đạo so với tâm trái đất
nằm ở phía của tiêu điểm thứ hai, được gọi là viễn điểm còn điểm gần nhất của quỹ đạo
được gọi là cận điểm.
1.1.2.2. Định luật Kepler thứ hai
Vệ tinh chuyển động theo một quỹ đạo với vận tốc thay đổi sao cho đường nối
giữa tâm trái đất và vệ tinh sẽ quét các diện tích bằng nhau khi vệ tinh chuyển động
trong cùng một thời gian như nhau.
1.1.2.3. Định luật Kepler thứ ba
Bình phương của chu kỳ quay tỷ lệ thuận với luỹ thừa bậc ba của bán trục lớn của
quỹ đạo Ellip.
1.1.3. ĐẶC ĐIỂM CỦA THÔNG TIN VỆ TINH
1.1.3.1 Ưu điểm của thông tin vệ tinh
Trong thời đại hiện nay, thông tin vệ tinh được phát triển và phổ biến nhanh chóng vì
nhiều lý do khác nhau. Các ưu điểm chính của thông tin vệ tinh so với các phương tiện thông
tin dưới biển và trên mặt đất như hệ thống cáp quang và hệ thống chuyển tiếp viba số là:
- Có khả năng đa truy nhập.
SVTH : Nguyễn Ngọc Huy Lớp 46K - ĐTVT
9
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ TRUYỀN HÌNH SỐ VỆ TINH
- Vùng phủ sóng rộng.

- Ổn định cao, chất lượng và khả năng đáp ứng cao về thông tin băng rộng.
- Có thể ứng dụng cho thông tin di động.
- Hiệu quã kinh tế cao trong thông tin cự ly lớn.
Sóng vô tuyến điện phát đi từ một vệ tinh ở quỹ đạo địa tĩnh có thể bao phủ hơn
1/3 toàn bộ bề mặt trái đất, nên những trạm mặt đất đặt trong vùng đó có thể thông tin
trực tiếp với bất kỳ một trạm mặt đất khác trong vùng qua một vệ tinh thông tin.
Kỹ thuật sử dụng một vệ tinh chung cho nhiều trạm mặt đất và việc tăng hiệu qủa
sử dụng của nó tới cực đại được gọi là đa truy nhập. Nói cách khác đa truy nhập là
phương pháp dùng một bộ phát đáp trên một vệ tinh chung cho nhiều trạm mặt đất.
1.1.3.2. Các quỹ đạo vệ tinh
1.1.3.2.1. Qũy đạo cực tròn
Ưu điểm của dạng qũy đạo này là mỗi điểm trên mặt đất đều nhìn thấy vệ tinh
thông qua một qũy đạo nhất định, việc phủ sóng toàn cầu của dạng qũy đạo này đạt
được vì qũy đạo bay của vệ tinh sẽ lần lượt quét tất cả các vị trí trên mặt đất. Dạng qũy
đạo này được sử dụng cho các vệ tinh dự báo thời tiết, hàng hải, thăm dò tài nguyên và
các vệ tinh do thám, không thông dụng cho truyền thông tin.
1.1.3.2.2. Qũy đạo xích đạo tròn
Đối với dạng qũy đạo này, vệ tinh bay trên mặt phẳng đường xích đạo và là
dạng qũy đạo được dùng cho vệ tinh địa tĩnh, nếu vệ tinh bay ở một độ cao đúng thì
dạng qũy đạo này sẽ lý tưởng đối với các vệ tinh thông tin.
SVTH : Nguyễn Ngọc Huy Lớp 46K - ĐTVT
Hình 1.1 Ba dạng quỹ đạo cơ bản của vệ tinh.
Quỹ đạo
xích đạo
Quỹ đạo
elip
nghiêng
Quỹ đạo
cực tròn
10

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ TRUYỀN HÌNH SỐ VỆ TINH
Quỹ đạo đĩa tĩnh GEO (Geostationalry Earth Orbit)
Nếu ba vệ tinh địa tĩnh được đặt ở cách đều nhau bên trên xích đạo thì có thể thiết
lập thông tin liên kết giữa các vùng trên trái đất bằng cách chuyển tiếp qua một hoặc hai
vệ tinh. Điều này cho phép xây dựng một mạng thông tin trên toàn thế giới.
1.1.3.2.3. Qũy đạo elip nghiêng
Ưu điểm của loại qũy đạo này là vệ tinh có thể đạt đến các vùng mà các vệ tinh địa
tĩnh không thể đạt tới. Tuy nhiên qũy đạo elip nghiêng có nhược điểm là hiệu ứng
Doppler lớn và vấn đề điều khiển bám đuổi vệ tinh phải ở mức cao.
Ngoài ra người ta còn có 2 loai qũy đạo khác:
1.1.3.2.4. Qũy đạo thấp LEO (Low Earth Orbit)
Độ cao điển hình của dạng qũy đạo này là 160 đến 480 km, nó có chu kỳ 90phút.
Sự gần kề của các vệ tinh LEO có thuận lợi là thời gian để dữ liệu phát đi đến vệ tinh và
đi về là rất ngắn. Do khả năng thực hiện nhanh của nó, tác dụng tiếp sức tương hỗ toàn
cầu giữa các mạng và loại hình hội thoại vô tuyến truyền hình sẽ có hiệu qũa và hấp dẫn
hơn. Nhưng hệ thống LEO đòi hỏi phải có khoảng 60 vệ tinh loại này mới bao trùm hết
bề mặt địa cầu.
1.1.3.2.5. Qũy đạo trung bình MEO (Medium Earth Orbit)
Vệ tinh MEO ở độ cao từ 10.000 km đến 20.000 km, chu kỳ của qũy đạo là 5 đến
12 giờ, thời gian quan sát vệ tinh từ 2 đến 4 giờ. Ứng dụng cho thông tin di động hay
thông tin radio. Hệ thống MEO cần khoảng 12 vệ tinh để phủ sóng toàn cầu.
1.1.4. TẦN SỐ LÀM VIỆC CỦA THÔNG TIN VỆ TINH
1.1.4.1. Khái niệm của sổ vô tuyến
Bảng 1.1. Đồ thị biểu dễn suy hao do mưa và do tầng điện ly theo tần số.
SVTH : Nguyễn Ngọc Huy Lớp 46K - ĐTVT
Suy
hao
(dB)
0,1 0,5 1 5 10 50 100
Tần số (GHz)

100
50
10
5
1
Suy hao do mưa 25mm/hSuy hao do
tầng điện ly
Cửa sổ tần số
11
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ TRUYỀN HÌNH SỐ VỆ TINH
Các sóng vô tuyến điện truyền đến hay đi từ các vệ tinh thông tin chịu ảnh hưởng của
tầng điện ly và khí quyển. Tầng điện ly là một lớp khí loãng bị ion hoá bởi các tia vũ trụ,
có độ cao từ 60km đến 400km so với mặt đất, lớp mang điện này có tính chất hấp thụ và
phản xạ sóng. Do các biến đổi trạng thái của tầng điện ly, làm giá trị hấp thụ và phản xạ
thay đổi gây ra sự biến thiên cường độ sóng đi vào, gọi là sự thăng giáng. Tuy nhiên tính
chất này ảnh hưởng chủ yếu đối với băng tần thấp, khi tần số càng cao ảnh hưởng của tầng
điện ly càng ít, các tần số ở băng sóng viba (1GHz) hầu như không bị ảnh hưởng của tầng
điện ly. Khi tần số >10GHz thì cần tính toán suy hao do mưa như bảng 1.1.
Từ hình vẽ ta thấy các tần số nằm trong khoảng giữa 1GHz và 10GHz thì suy hao
kết hợp do tầng điện ly và mưa nhỏ là không đáng kể, do vậy băng tần này được gọi là
"cửa sổ tần số". Lúc đó nếu sóng nằm trong cửa sổ vô tuyến thì suy hao truyền dẫn có
thể được xem gần đúng là suy hao không gian tự do. Vì vậy, cho phép thiết lập các
đường thông tin vệ tinh ổn định, nhưng phải lưu ý đến sự can nhiễu với các đường
thông tin viba trên mặt đất vì các sóng trong thông tin viba cũng sử dụng tần số nằm
trong cửa sổ này. Ngoài ra, khi mưa lớn thì suy hao do mưa trong cửa sổ tần số cần phải
được tính toán, xem xét thêm để kết quả tính toán có độ chính xác cao hơn.
1.1.4.2. Phân định tần số.
Phân định tần số cho các dịch vụ vệ tinh là một quá trình rất phức tạp đòi hỏi sự
cộng tác quốc tế và có quy hoạch. Phân định tần được thực hiện dưới sự bảo trợ của
Liên đoàn viễn thông quốc tế (ITU). Để tiện cho việc quy hoạch tần số, toàn thế giới

được chia thành ba vùng:
Vùng 1: Châu Âu, Châu Phi, Liên xô cũ và Mông Cổ.
Vùng 2: Bắc Mỹ, Nam Mỹ và Đảo Xanh.
Vùng 3: Châu Á (trừ vùng 1), Úc và Tây nam Thái Bình Dương, trong đó có cả Việt Nam.
Trong các vùng này băng tần được phân định 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.
1.1.4.3. Tần số sử dụng trong thông tin vệ tinh
Các tần số sử dụng trong thông tin vệ tinh nằm trong băng tần siêu cao SHF (Super
High Frequency) từ 3 đến 30 GHz, trong phổ tần số sử dụng cho vệ tinh người ta còn
chia các băng tần nhỏ với phạm vi của dãy phổ như sau:
SVTH : Nguyễn Ngọc Huy Lớp 46K - ĐTVT
12
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ TRUYỀN HÌNH SỐ VỆ TINH
Bảng 1.2. Tần số sử dụng trong thông tin vệ tinh.
Băng Tần số (GHz) Bước sóng (cm)
C
X
Ku
Ka
3,400
÷
7,075
7,025
÷
8,425
10,90
÷
18,10
17,70
÷

36,00
8,82
÷
4,41
4,41
÷
3,56
2,75
÷
1,66
1,95
÷
0,83
Hiện nay, băng C và băng Ku được sử dụng phổ biến nhất, băng C (4/6 GHz) nằm
ở khoảng giữa cửa sổ tần số, suy hao ít do mưa, trước đây được dùng cho các hệ thống
viba mặt đất. Sử dụng chung cho hệ thống Intelsat và các hệ thống khác bao gồm các hệ
thống vệ tinh khu vực và nhiều hệ thống vệ tinh nội địa. Băng Ku (12/14 và 11/14
GHz), được sử dụng rộng rãi tiếp sau băng C cho viễn thông công cộng, dùng nhiều cho
thông tin nội địa và thông tin giữa các công ty. Do tần số cao nên cho phép sử dụng
những anten có kích thước nhỏ, nhưng cũng vì tần số cao nên tín hiệu ở băng Ku bị hấp
thụ lớn do mưa.
Băng Ka (20/30 GHz) lần đầu tiên sử dụng cho thông tin thương mại qua vệ tinh
Sakura của Nhật, cho phép sử dụng các trạm mặt đất nhỏ và hoàn toàn không gây nhiễu
cho các hệ thống viba. Tuy nhiên băng Ka suy hao đáng kể do mưa nên không phù hợp
cho thông tin chất lượng cao.
1.1.5. CẤU HÌNH HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH
Một hệ thống thông tin vệ tinh bao gồm hai phần cơ bản:
 Phần trên không là vệ tinh và các thiết bị liên quan.
 Phần mặt đất bao gồm các trạm mặt đất .
Hình 1.2. Liên lạc giữa hai trạm mặt đất qua vệ tinh.

SVTH : Nguyễn Ngọc Huy Lớp 46K - ĐTVT
13
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ TRUYỀN HÌNH SỐ VỆ TINH
Trong đó vệ tinh đóng vai trò lặp lại tín hiệu truyền giữa các trạm mặt đất, thực
chất kỹ thuật thông tin vệ tinh là kỹ thuật truyền dẫn mà trong đó môi trường truyền dẫn
là không gian vũ trụ với khoảng cách đường truyền khá dài. Tại đây ta cũng gặp lại một
số vấn đề đối với một bài toán truyền dẫn, đó là các vấn đề điều chế tạp âm và nhiễu
đường truyền, đồng bộ giữa hai đầu thu phát.
Đường hướng từ trạm mặt đất phát đến vệ tinh được gọi là đường lên (Up link) và
đường từ vệ tinh đến trạm mặt đất thu gọi là đường xuống (Down link). Hầu hết, các tần
số trong khoảng 6GHz hoặc 14GHz được dùng cho đường lên và tần số khoảng 4GHz
hoặc 11GHz cho đường xuống.
Tại đầu phát, thông tin nhận từ mạng nguồn (có thể là kênh thoại, truyền hình quảng
bá, truyền số liệu ) sẽ được dùng để điều chế một sóng mang trung tần IF. Sau đó tín hiệu
này được đưa qua bộ chuyển đổi nâng tần (Up Converter) cho ra tần số cao hơn RF (Radio
Frequency). Tín hiệu RF này được khuếch đại ở bộ khuếch đại công suất cao HPA (High
Power Amplifier) rồi được bức xạ ra không gian lên vệ tinh qua anten phát. Tại vệ tinh, tín
hiệu nhận được qua anten sẽ được khuếch đại và chuyển đổi tần số xuống (Down Converter),
sau đó được khuếch đại công suất rồi được phát trở lại trạm mặt đất. Ở trạm mặt đất thu, tín
hiệu thu được qua anten được khuếch đại bởi bộ khuếch đại tạp âm thấp LNA (Low Noise
Amplifier). Sau đó được chuyển đổi tần số xuống trung tần qua bộ chuyển đổi hạ tần (Down
Converter) và cuối cùng được giải điều chế khôi phục lại tín hiệu băng gốc.
1.1.5.1. Phân hệ thông tin
a) Bộ phát đáp
Bộ phát đáp bao gồm tập hợp các khối nối với nhau để tạo nên một kênh thông tin
duy nhất giữa anten thu và anten phát trên vệ tinh thông tin.
Hình 1.3. Quy hoạch tần số và phân cực
SVTH : Nguyễn Ngọc Huy Lớp 46K - ĐTVT
61656085 6125
4 36

Phân cực đứng
Phân cực ngang
6145 61856105
500
14
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ TRUYỀN HÌNH SỐ VỆ TINH
Trước khi trình bầy chi tiết các khối khác nhau của bộ phát đáp, ta sẽ xét ngắn gọn
tổ chức tần số cho thông tin vệ tinh băng C. Băng thông ấn định cho dịch vụ băng C là
500 MHz và băng thông này được chia thành các băng con, mỗi băng con dành cho một
bộ phát đáp. Độ rộng băng tần thông thường của bộ phát đáp là 36 MHz với đoạn băng
bảo vệ giữa các bộ phát đáp là 4MHz. Vì thế băng tần 500 MHz có thể đảm bảo cho 12
bộ phát đáp. Bằng cách ly phân cực, ta có thể tăng số bộ phát đáp lên hai lần. Cách ly
phân cực cho phép sử dụng cùng một tần số nhưng với phân cực ngược chiều nhau cho
hai bộ phát đáp. Để thu được kênh của mình, các anten thu phải có phân cực trùng với
phân cực phát của kênh tương ứng. Đối với phân cực tuyến tính, ta có thể cách ly phân
cực bằng phân cực đứng và phân cực ngang. Đối với phân cực tròn, cách lý phân cực
nhận được bằng cách sử dụng phân cực tròn tay phải và phân cực tròn tay trái. Vì các
sóng mang với phân cực đối nhau có thể chồng lấn lên nhau, nên kỹ thuật này được gọi
là tái sử dụng tần số.
Cũng có thể tái sử dụng tần số bằng các anten búp hẹp, và phương thức này có thể
kết hợp với tái sử dụng theo phân cực để cung cấp độ rộng băng tần hiệu dụng 2000
MHz trên cơ sở độ rộng thực tế 500 MHz.
Đối với một trong số các nhóm phân cực, hình 1.3 cho thấy chi tiết hơn sơ đồ
phân kênh cho 12 bộ phát đáp. Dải tần thu hay dải tần đường lên là 5,925 đến 6,425
GHz. Các sóng mang có thể được thu trên một hay nhiều anten đồng phân cực. Bộ lọc
vào cho qua toàn bộ băng tần 500MHz đến máy thu chung và loại bỏ tạp âm cùng với
nhiễu ngoài băng (nhiễu này có thể gây ra do các tín hiệu ảnh). Trong dải thông
500MHz này có thể có rất nhiều sóng mang được điều chế và tất cả các sóng mang này
đều được khuyếch đại, biến đổi tần số trong máy thu chung. Biến đổi tần số chuyển
các sóng mang này vào băng tần số đường xuống 3,7 đến 4,2 MHz với độ rộng 500

MHz. Sau đó các tín hiệu được phân kênh vào các độ rộng băng tần của từng bộ phát
đáp. Thông thường độ rộng băng tần cấp cho mỗi bộ phát đáp là 36 MHz với đoạn
băng bảo vệ 4 MHz, vì thế 500MHz có thể đảm bảo kênh cho 12 bộ phát đáp. Bộ phát
đáp có thể xử lý một sóng mang được điều chế như tín hiệu TV chẳng hạn hay có thể
xử lý nhiều sóng mang đồng thời với mỗi sóng mang được điều chế bởi tín hiệu điện
thoại hay kênh băng gốc nào đó.
SVTH : Nguyễn Ngọc Huy Lớp 46K - ĐTVT
15
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ TRUYỀN HÌNH SỐ VỆ TINH
Hình 1.4. Các kênh của bộ phát đáp vệ tinh
b) Máy thu băng rộng
Sơ đồ khối của máy thu băng rộng được cho ở hình 1.5. Máy thu có dự phòng kép
để đề phòng trường hợp sự cố. Bình thường chỉ có máy thu công tác được sử dụng, khi
có sự cố máy thu thứ hai được tự động chuyển vào thay thế.
Tầng đầu của máy thu là bộ khuếch đại tạp âm nhỏ (LNA:low noise amplifier). Bộ
khuếch đại này chỉ gây thêm một ít tạp âm cho sóng mang được khuếch đại, nhưng vẫn đảm
bảo đủ khuếch đại sóng mang để nó có thể vượt qua được mức tạp âm cao hơn trong tầng trộn
tiếp sau. Khi tính toán tạp âm do bộ khuếch đại gây ra, để tiện lơi ta thường quy đổi tất cả các
mức tạp âm vào đầu vào LNA, ở đây tổng tạp âm thu có thể được biểu diễn vào nhiệt độ tạp
âm tương đương. Trong một máy thu được thiết kế tốt, nhiệt độ tạp âm được quy đổi vào đầu
vào LNA thường có giá trì gần bằng tạp âm của riêng LNA. Tổng nhiệt độ tạp âm phải bao
gồm: tạp âm từ anten. Nhiệt độ tạp âm tương đương của anten có thể lên đến vài trăm K.
LNA tiếp tín hiệu cho một tầng trộn. Tầng này cần có tín hiệu dao động nội để biến
đổi tần số. Công suất tín hiệu cấp từ bộ dao động nội cho đầu vào bộ trộn khoảng
10dBm. Tần số của bộ dao động nội phải rất ổn định và có ít tạp âm. Bộ khuếch đại thứ
hai sau tầng trộn có nhiêm vụ đảm bảo hệ số khuếch đại vào khoảng 60 dB. Các mức tín
hiệu so với đầu vào trên hình vẽ được cho ở dB. Sự phân chia khuếch đại tại 6GHz và
4GHz để tránh dao động xẩy ra nếu khuếch đại quá lớn trên cùng một tần số.
Máy thu băng rộng chỉ sử dụng các thiết bị tích cực bán dẫn. Trong một số thiết kế,
các bộ khuếch đại diode tunnel được sử dụng cho tiền khuếch đại tại 6GHz trong các bộ

phát đáp 6/4-GHz và cho các bộ khuếch đại thông số tại 14 GHz trong các bộ phát đáp
14/12-GHz. Với sự tiến bộ của công nghệ Transitor trường (FET), cac bộ khuếch đại FET
đảm bảo hiệu năng ngang bằng hoặc tốt hơn hiện đã được sử dụng trong cả hai băng tần.
SVTH : Nguyễn Ngọc Huy Lớp 46K - ĐTVT
Bộ ghép
kênh đầu ra
Bộ ghép kênh
đầu vào
Các khối
khuếch đại
công suất
Đến anten phát
3,7-4,2 GHz
3,7 -
4,2GHz
5,925-
6,425 GHz
Máy thu
băng rộng
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

12
3,72
0
3,76
0
3,80
0
3,84
0
3,88
0
3,92
0
3,96
0
4.00
0
4.04
0
4.08
0
4,12
0
4,16
0
Bộ lọc
băng thông
Từ anten thu
16
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ TRUYỀN HÌNH SỐ VỆ TINH

Các tầng trộn diode được sử dụng. Bộ khuếch đại sau bộ trộn có thể sử dụng các transistor
tiếp giáp lưỡng cực (BJT) tại 4GHz và FET tại 12 GHz hay FET cho cả hai băng.
Hình 1.5. Máy thu băng rộng vệ tinh
c) Bộ phân kênh đầu vào.
Máy thu là thiết bị băng rộng, trong khi đó để khuếch đại tín hiệu tới công suất đủ
lớn cho đường xuống phải sử dụng các bộ khuếch đại công suất cao. Do vậy, để giảm
hài xuyên điều chế băng thông của bộ phát đáp phải chia băng tần thành các băng con.
 Nhiệm vụ: Bộ phân kênh vào phân chia đầu vào băng rộng (3,7-4,2 GHz)
thành các kênh tần số của bộ phát đáp. Chẳng hạn, trên hình 1.4 các kênh này được
đánh số từ 1 đến 12. Các kênh này thường được tổ chức thành các nhóm số chẵn và số
lẻ. Việc tổ chức này cho phép tăng thêm phân cách kênh và giảm nhiễu giữa các kênh
lân cận trong một nhóm.
 Yêu cầu: Tại tần số trung tâm đặc tuyến cộng hưởng của bộ lọc không được
thay đổi trong suốt quá trình vệ tinh hoạt động. Do vậy, các hốc cộng hưởng phải làm
bằng vật liệu chịu nhiệt, có hệ số dãn nở nhỏ, độ dẫn tốt.
 Cấu hình: Bao gồm các bộ Circulator (xoay vòng) và các bộ lọc băng dải,
chính các bộ lọc băng dải này quy định băng thông của bộ phát đáp. Trong hình dưới,
các kênh được tổ chức thành hai nhóm chẵn và lẻ. Sử dụng một bộ lai ghép (Hybrid) để
chia thành hai phần dùng chung công suất đầu ra máy thu. Suy hao tín hiệu trong bộ
phân kênh đầu ra phụ thuộc vào số lần tín hiệu đi qua bộ Circulator và số lần phản xạ tại
bộ lọc thông dải. Do vậy, suy hao tín hiệu đối với các kênh khác nhau là khác nhau và
đạt giá trị cực đại tại kênh xa đầu vào của bộ IMUX nhất. Bằng cách phân chia bộ
SVTH : Nguyễn Ngọc Huy Lớp 46K - ĐTVT
17
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ TRUYỀN HÌNH SỐ VỆ TINH
IMUX thành nhiều phần, trong đó mỗi phần hỗ trợ một số kênh có thể làm giảm chênh
lệch suy hao giữa các kênh.
Hình 1.6. Bộ phân kênh vào
d) Các khối khuếch đại công suất
Đây là thuết bị quan trọng nhất của hệ thống phát đáp, bao gồm các bộ khuếch đại

công suất cao (HPA) để đảm bảo đầu ra cho từng bộ phát đáp.
 Nhiệm vụ: Thực hiện cung cấp công suất theo yêu cầu cho đường xuống và
do đó xác định EIRP của mỗi kênh.
 Yêu cầu: Khuếch đại phải bảo đảm tính chất tuyến tính để hạn chế tạp âm
xuyên điều chế phân bố tại đầu vào các trạm mặt đất. Ngoài ra cần có cấu hình dự
phòng vì nó dễ bị hỏng.
 Giải pháp:
SVTH : Nguyễn Ngọc Huy Lớp 46K - ĐTVT
1
7
3
2
4
11
9
10
5
12
8
Máy thu
dự phòng
Kết cuối phối
kháng
Gép 3dB
Kết cuối phối
kháng
Máy
thu công
tác
6

18
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ TRUYỀN HÌNH SỐ VỆ TINH
- Sử dụng các bộ tiền khuếch đại trước bộ HPA, do tín hiệu đầu vào máy thu sau
khi khuếch đại bị suy hao trong bộ IMUX không đủ lớn để điều khiển bộ HPA.
- Mắc các bộ suy hoa nối tiếp với bộ khuếch đại với hệ số suy hao được điều chỉnh
từ 0 đến vài dB và bước nhảy vài phần mười dB bằng lệnh từ TT&C mặt đất.
- Sử dụng các bộ cân bằng (hoạt động ở chế độ bảo hoà) để bù đặc tuyến biên độ
tần số và pha tần số của bộ HPA. (Nguyên lý làm việc của bộ cân bằng thực chất là làm
méo trước tín hiệu sao cho đặc tuyến biên độ tần số, pha tần số ngược với đặc tuyến trên
của bộ HPA.
Có hai loại HPA thường được sử dụng trên vệ tinh là bộ khuếch đại đèn sóng chạy
(TWTA) và bộ khuếch bán dẫn (SSPA).
Bộ khuếch đại đèn sóng chạy (TWTA)
Bộ khuếch đại đèn sóng chạy (TWTA) được sử dụng rộng rãi trong các bộ phát đáp
để đảm bảo công suất ra cần thiết cho anten phát. Sơ đồ đèn sóng chạy (TWT: travelling
wave tube) được cho trên hình 1.7. Trong đèn sóng chạy, súng tia điện tử gồm: sợi nung,
catốt và các điện cực hội tụ để để tạo ra chùm tia điện tử. Trường từ để giới hạn tia điện
tử truyền trong dây xoắn. Đối với TWT công suất cao hơn được sử dụng ở các trạm mặt
đất, trường từ có thể được tạo ra bởi cuộn cảm và được cấp dòng một chiều. Vì kích thước
khá lớn và tiêu thụ công suất cao nên cuộn cảm không thích hợp cho sử dụng trên vệ tinh,
ở đây các TWT công suất thấp hơn được sử dụng với hội tụ bằng nam châm từ.
Hình 1.7. Bộ khuếch đại đèn sóng chạy (TWTA)
SVTH : Nguyễn Ngọc Huy Lớp 46K - ĐTVT
19
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ TRUYỀN HÌNH SỐ VỆ TINH
Tín hiệu vô tuyến cần khuếch đại được cấp cho dây xoắn tại đầu gần catốt nhất và
tạo ra ín hiệu sóng chạy dọc dây xoắn. Trường điện của sóng sẽ có thành phần dọc dây
xoắn. Trong một số vùng trường này sẽ giảm tốc các điện tử trong chùm tia và trong
một số vùng khác nó sẽ tăng ốc các điện tử trong chùm tia. Vì thế điện tự sẽ co cụm dọc
theo tia. Tốc độ trung bình của chùm ia dược xác định bởi điện áp một chiều trên

colector và có giá trị hơi lớn hơn tốc độ pha của sóng dọc dây xoắn. Trong điều kiện
này, sẽ xẩy ra sự chuyển đổi năng lượng: động năng trong chùm tia được biến thành thế
năng của sóng. Thực tế, sóng sẽ truyền dọc theo dây xoắn gần với tốc độ ánh sáng,
nhưng thành phần dọc trục của nó sẽ tương tác với chùm tia điện tử. Thành phần này
thấp hơn tốc độ ánh sáng một lượng bằng tỷ số giữa bước xoắn và chu vi. Vì sự giảm
tốc độ pha này, nên dây xoắn được gọi là cấu trúc sóng chậm.
Ưu điểm của bộ khuếch đại này so với các bộ khuếch đại đèn điện tử khác là nó có
thể đảm bảo khuếch đại trên một độ rộng băng tần khá rộng. Tuy nhiên cần điều chỉnh
cẩn thận mức vào TWT để giảm thiểu méo. Tại các mức công suất thấp, quan hệ giữa
đầu vào và đầu ra là tuyến tính, nghĩa là một thay đổi dB cho trước ở đầu vào sẽ gây ra
cùng một sự thay đổi dB ở đầu ra. Tại các mức công suất vào cao, công suất ra sẽ bị bão
hoà. Điểm công suất ra cực đại này được gọi là điểm bão hoà. Điểm bão hoà là một
điểm tham chuẩn tiện lợi và các đại lượng vào cùng với các đại lượng ra thường được
tham chuẩn theo điểm này. Vùng tuyến tính của TWT được định nghĩa là vùng giới hạn
bởi giới hạn tạp âm nhiệt ở đầu thấp và bởi điểm nén 1dB. Đây là điểm mà tại đó đường
cong truyền đạt thực tế thấp hơn đường thẳng suy diễn.
e) Ghép kênh đầu ra
• Nhiệm vụ: Kết hợp tất cả các kênh sau khi đã được khuếch đại để đưa ra anten.
• Yêu cầu: Không được làm tổn hao công suất của các bộ khuếch đại công suất để
không làm giảm công suất bức xạ của anten.
• Giải pháp: Các bộ lọc đầu ra bộ khuếch đại công suất sẽ được ghép trực tiếp lên
ống dẫn sóng chung trong đoá ống dẫn sóng được ngắn mạch tại đầu cuối và đầu kia
được nối với cổng tiếp sóng của anten.
SVTH : Nguyễn Ngọc Huy Lớp 46K - ĐTVT
20
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ TRUYỀN HÌNH SỐ VỆ TINH
Hình 1.8. Bộ ghép kênh đầu ra
1.1.5.2. Phân hê Anten
Anten trên vệ tinh thực hiện chức năng kép: Thu đường lên và phát đường xuống.
Chúng có nhiều loại: từ các anten dipole có đặc tính vô hướng đến các anten tính hướng

cao phục vụ cho viễn thông, chuyển tiếp truyền hình và phát quảng bá.
 Các chức năng chính của anten trên vệ tinh :
- Lựa chọn sóng vô 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 vô tuyến ở băng tần và phân cực đã cho lên khu vực đã quy định trên mặt đất.
 Yêu cầu :
- Thu can nhiễu càng nhỏ càng tốt.
- Phát công suất nhỏ nhất ra ngoài vùng quy định.
Các loại anten
Để có được các vùng phủ sóng khác nhau anten trên vệ tinh thường sử dụng hai
loại chính anten loa và anten mặt phản xạ với các bộ chiếu xạ khác nhau được tiếp sóng
theo các phương pháp khác nhau.
a) Anten loa: Có ưu diểm độ tin cậy và đơn giản nhưng tính hướng kém nên được
sử dụng để phủ sóng với búp sóng toàn cầu.
Hệ số tính hướng được tính theo công thức: D = 4pSν/λ
2
Trong đó: S là diện tích của miệng loa
ν là hiệu suất sử dụng bề mặt bằng 0,6 ÷ 0,8.
SVTH : Nguyễn Ngọc Huy Lớp 46K - ĐTVT
21
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ TRUYỀN HÌNH SỐ VỆ TINH
Hình 1.9. Anten loa hình chữ nhật
b) Anten phản xạ (reflector) : Là loại anten thường được sử dụng nhất để tạo ra
búp sóng dạng vết và dạng hình thù riêng rẽ (shaped). Anten này bao gồm một mặt phản
xạ parabol và một hoặc nhiều nguồn phát xạ đặt tại tiêu điểm của mặt phản xạ.
Để điều chỉnh được hướng chùm sóng của anten trên quỹ đạo bằng các lệnh điều
khiển từ xa. Việc thay đổi búp sóng được thực hiện bằng cách thay đổi pha của các phần
tử bức xạ. Việc lắp đặt bộ phát xạ được đặt theo kiểu đồng trục hay lệch trục (offset).
Để tạo ra búp sóng dạng tròn hay elíp được thực hiện bằng cách thay đổi hình dạng mặt
phản xạ cho phù hợp với vùng phủ sóng. Còn để tạo ra búp sóng dạng hình thù riêng rẽ

hay phức tạp thì có thể được thực hiện bằng cách đặt một dãy các phần tử bức xạ tại tiêu
điểm của mặt phản xạ được tiếp điện của cùng một tín hiệu nhưng biên độ và pha lệch
nhau nhờ các mạch tạo búp sóng.
Hình 1.10. Anten phản xạ
c) Anten dãy (array) : Sử dụng một bộ rất nhiều các phần tử bức xạ để tạo nên một góc
mở bức xạ. Biểu đồ bức xạ của anten này được tạo ra bằng cách kết hợp biên độ và pha
của sóng được bức xạ bởi dãy các phần tử bức xạ. Các phần tử bức xạ được đặt cách
nhau 0,6λ, biểu đồ bức xạ được điều chỉnh bằng cách thay đổi pha và biên độ của tín
hiệu tiếp điện bằng một độ dịch pha, chia công suất có thể điều khiển được.
1.1.6. SUY HAO TRONG THÔNG TIN VỆ TINH
Một tuyến thông tin vệ tinh bao gồm đường truyền sóng từ anten của trạm phát đến vệ
tinh (tuyến lên - uplink) và từ vệ tinh đến anten của trạm mặt đất thu (tuyến xuống - downlink).
Do đó suy hao trong thông tin vệ tinh gồm các loại suy hao sau:
1.1.6.1. Suy hao trong không gian tự do
SVTH : Nguyễn Ngọc Huy Lớp 46K - ĐTVT
22
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ TRUYỀN HÌNH SỐ VỆ TINH
Đối với vệ tinh điạ tĩnh ở độ cao 35.768km, cự ly thông tin cho một tuyến lên hay
một tuyến xuống gần nhất là 35.768km. Do cự ly truyền sóng trong thông tin vệ tinh lớn
như vậy nên suy hao trong không gian tự do là suy hao lớn nhất. Gọi suy hao này là
td
L
,
ta có :
2
4







=
λ
π
d
L
td
Trong đó d[km] : là chiều dài của một tuyến lên hay xuống.

λ
[m] : bước sóng công tác.
td
L
[dB]
Bước sóng
λ
được đổi ra tần số công tác với quan hệ f = c/
λ
.
c : vận tốc ánh sáng c = 3.10
8
m/s.
f : tần số công tác [GHz].
Trong đơn vị dB







=






=






=
c
df
lg
c
df
lg
d
lgdBL
td
ππ
λ
π
4
20

4
10
4
10
22
Suy hao không gian tự do của tuyến lên hay xuống khi công tác ở băng C
(4/6GHz) vào khoảng 200dB. Để bù vào suy hao này, đảm bảo cho máy thu nhận được
một tín hiệu đủ lớn cỡ -90dBm đến -60dBm, người ta sử dụng anten có đường kính đủ
lớn hàng chục mét để có hệ số tăng ích lớn khoảng 60dB và máy phát có công suất lớn
hàng trăm dến hàng ngàn W.
Xét trường hợp một máy phát có công suất bức xạ là 100W cho mỗi sóng mang,
công tác ở băng C (6/4GHz). Nếu chỉ tính đến suy hao không gian tự do là 200dB thì
công suất thu được ở sóng mang đó sẽ là:
P
Rx
= 100/10
20
= 10
-18
(W) = 10
-15
(mW)
P
Rx
= 10lg100 (dBW) - 200 (dB).
Tính theo dBw: = 20 (dBW) - 200 (dB) = -180 (dBW) = -150 (dBmW).
Với công suất nhỏ như vậy thì máy thu không thể thu được tín hiệu, để có được
công suất đầu vào máy thu khoảng -70dBm thì ta phải sử dụng anten phát và thu có hệ
số tăng ích lớn. Nếu hệ số tăng ích của anten trạm mặt đất là G
R

=50dB thì anten thu trên
vệ tinh có hệ số tăng ích G
T
=30dB.
Ngoài suy hao chính trong không gian tự do còn có các suy hao khác tuy không lớn
nhưng khi tính toán tuyến thông tin vệ tinh mà ta không xét hết các khả năng xấu nhất do
ảnh hưởng của môi trường truyền sóng thì khi xảy ra các hiện tượng đó chất lượng thông
tin sẽ xấu đi và có thể làm gián đoạn thông tin. Các suy hao đó được trình bày sau đây.
1.1.6.2. Suy hao do tầng đối lưu
SVTH : Nguyễn Ngọc Huy Lớp 46K - ĐTVT
23
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ TRUYỀN HÌNH SỐ VỆ TINH
Tầng đối lưu là lớp khí quyển nằm sát mặt đất lên đến độ cao (10km-15km) (theo
quy định của tầng đối lưu tiêu chuẩn), bao gồm các chất khí chính hấp thụ sóng gây ra
suy hao như hơi nước, Oxy, Ozon, Cacbonic. Suy hao này phụ thuộc nhiều vào tần số
và góc ngẩng của anten và chỉ đáng kể khi tần số công tác từ 10GHz trở lên, nghĩa là
khi công tác ở băng Ku (14/12GHz) hay băng Ka (30/20GHz). Anten có góc ngẩng
càng lớn thì suy hao tầng đối lưu càng nhỏ, do đường truyền của sóng trong tầng đối lưu
càng ngắn. Tại các tần số 21GHz và 60GHz có các suy hao cực đại, đó là do sự cộng
hưởng hấp thụ đối với các phân tử hơi nước và Oxy.
1.1.6.3. Suy hao do tầng điện ly
Tầng điện ly là lớp khí quyển nằm ở độ cao khoảng 60km đến 400km, do bị ion
hoá mạnh nên lớp khí quyển ở độ cao này bao gồm chủ yếu là các điện tử tự do, các ion
âm và dương nên được gọi là tầng điện ly. Sự hấp thụ sóng trong tầng điện ly giảm khi
tần số tăng, ở tần số trên 600MHz thì sự hấp thụ không đáng kể.
1.1.6.4. Suy hao do thời tiết
Suy hao do các điều kiện thời tiết như mây, mưa, sương mù, suy hao này phụ
thuộc vào nhiều yếu tố như cường độ mưa hay sương mù, vào tần số, vào chiều dài
quãng đường đi của sóng trong mưa, chiều dài này phụ thuộc vào góc ngẩng anten. Khi
góc ngẩng tăng, suy hao giảm, với góc ngẩng anten khoảng 40

0
trở lên thì suy hao không
đáng kể, lúc đó suy hao do mưa khoảng 0,6 dB, suy hao do sương mù khoảng 0,2dB, còn
suy hao trong các chất khí rất nhỏ có thể bỏ qua. Nói chung khi tần số và cường độ mưa
tăng thì suy hao tăng nhanh, đặc biệt trong khoảng tần số từ 10GHz đến 100GHz.
Suy hao thực tế tuỳ thuộc vào góc ngẩng anten, độ cao đặt anten so với mức
nước biển, chiều cao cơn mưa và sương mù mà đoạn đường đi thực tế của sóng qua
vùng đó là khác nhau. Suy hao trên toàn bộ đoạn đường có chiều dài
e
L
sóng đi qua
là:
ett
L.L
γ
=
(dB)
Trong đó
γ
: là hệ số suy hao trên đoạn đường 1km (dB/km), phụ thuộc tần số, môi
trường gây suy hao như cường độ mưa hay độ dày của sương mù.
L
e
: là chiều dài thực tế sóng đi qua vùng gây suy hao (km), phụ thuộc góc
ngẩng anten, độ cao đặt anten, được xác định theo công thức:

)km(
Esin
hh
L

sm
e
−
=

SVTH : Nguyễn Ngọc Huy Lớp 46K - ĐTVT
24
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ TRUYỀN HÌNH SỐ VỆ TINH
Với h
m
là độ cao của cơn mưa (km), theo khuyến nghị 564 của CCIR ở vĩ độ từ 0
0
đến 56
0
lấy h
m
= 3 + 0,028 (km).
h
s
là độ cao anten trạm mặt đất so với mức nước biển (km).
E là góc ngẩng anten (độ).
1.1.6.5. Suy hao do đặt anten chưa đúng
Khi anten phát và thu lệch nhau thì sẽ tạo ra suy hao vì búp chính của anten thu
hướng không đúng chùm tia phát xạ của anten phát.
Thường thì suy hao do đặt anten chưa đúng từ 0,8 đến 1 dB.
1.1.6.6. Suy hao trong thiết bị phát và thu
Suy hao trong thiết bị phát và thu còn gọi là suy hao do hệ thống fiđơ, có hai loại
như sau:
Suy hao L
FTX

giữa máy phát và anten, để anten phát được công suất PT cần phải
cung cấp một công suất P
TX
ở đầu ra của bộ khuếch đại phát, do vậy:
P
T
= P
TX
-

L
FTX
[dB]
Suy hao L
FRX
giữa anten và máy thu, công suất P
RX
ở đầu vào máy thu bằng:
P
R
= P
RX
-

L
FRX
[dB]
SVTH : Nguyễn Ngọc Huy Lớp 46K - ĐTVT
Anten phát
Anten thu

Góc sai lệch
R
α
T
α
Hình 1.11. Sai lệch do đặt anten chưa đúng
L
FTX
L
FRX
R
X
T
X
P
TX
P
T
P
R
P
RX
L
Tổn hao Fiđơ
Tổn hao Fiđơ
G
T
G
R
Hình 1.12. Suy hao trong thiết bị phát và thu

25