LUẬN VĂN VIỄN THÔNG PHÂN TÍCH MÁY ĐO PHỔ MS2667C DÙNG MÁY ĐO PHỔ MS2667C ĐỂ ĐO TÍN HIỆU KÊNH BTDM VÀ CISL TẠI HẢI PHÒNG LES

Lời mở đầu
Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, thông tin vệ tinh với những
đặc điểm u việt nh: dung lợng lớn,vùng phủ sóng rộng,dịch vụ đa dạng đã đ ợc ứng
dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực trong đó có nghành hàng hải. Thông tin vệ tinh đợc
áp dụng trong nghành hàng hải từ rất sớm. Năm 1982 hệ thống INMARSAT đợc đa vào
sử dụng. Vì những u điểm vợt trội của nó ,năm 1988 tổ chức hàng hải quốc tế IMO
quyết định INMARSAT là một thành phần của hệ thống an toàn và cứu nạn toàn cầu
GMDSS. Cùng với sự cải tiến không ngừng về kỹ thuật,cộng nghệ hệ thống
INMARSAT đã phát triển nhanh chóng ở hầu hết các đội tầu viễn dơng trên thế giới.
Sau một thời gian thực tập làm luận văn tại Hải Phòng LES em đi sâu nghiên cứu về vấn
đề:
Phân tích máy đo phổ MS2667C dùng máy đo phổ MS2667C để đo tín
hiệu kênh B-TDM và CISL tại Hải Phòng LES
Do thời gian thực hiện ít và hạn chế về kiến thức nên đề tài không tránh khỏi những
thiếu sót . Em rất mong nhận đợc sự chỉ bảo nhiều hơn nữa của thầy cô và các bạn để
hoàn thiện hơn kiến thức chuyên môn của mình.
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong khoa Điện-
Điện tử tầu biển , các cán bộ công nhân viên đài LES Hải Phòng và các bạn đồng
nghiệp. Đặc biệt là Ks Đỗ Công Biên và Ths Phạm Trọng Tài đã chỉ bảo tận tình để
bản luận văn đợc hoàn thành

Mục lục
1
Trang
Lời mở đầu
Phần I : Tổng quan về kỹ thuật đo
I . Lý thuyết chung về kỹ thuật đo lờng điện tử
1- Giới thiệu chung về kỹ thuật đo
2- Các khái niệm cơ bản về đo lờng
II . Kỹ thuật đo phổ
1- Các phơng pháp phân tích phổ

2- Máy phân tích phổ
Phần II : Giới thiệu chung về đài mặt đất INM Hải Phòng
Chơng I : Giới thiệu về hệ thống INM
I . Quá trình phát triển
II . Giới thiệu về đài mặt đất INM
Chơng II : Điều chế và ghép kênh số
I . Điều chế số
II . Ghép kênh số
III . Đa truy nhập
Chơng III : Dải tần số và các tần số cố định
I . Dải tần số sử dụng tại Hải Phòng LES
II . Các tần số cố định
Phần III : Phân tích máy đo phổ MS 2667C
I . Sơ đồ cấu trúc và nguyên lý hoạt động
II . Các chức năng
Phần IV : Dùng máy đo phổ MS 2667C để đo tín hiệu kênh B-TDM và C-ISL
I . Kiểm tra cáp
II . Đo tín hiệu kênh B-TDM và C-ISL
III . Tính toán kết quả đo và chỉnh định thông số
Kết luận
Tài liệu tham khảo
2
1
3
3
3
9
9
15
17

18
18
19
22
23
23
39
39
46
46
47
49
49
52
53
53
56
60
64

Phần I: Lý thuyết đo
I. Lý thuết chung về kỹ thuật đo:
Giới thiệu chung về kỹ thuật đo lờng điện tử.
Ngày nay cùng với quá trình phát triển của khoa học, công nghệ thì ngành điện tử cũng
là mộ trong các ngành phát triển mũi nhọn.Để giúp phát triển mạnh mẽ các lĩnh vực
trong ngành thì vấn đề đo lờng là vấn đề cần đợc quan tâm và phát triển. Do sự phát
triển của ngành khoa học kỹ thuật các thiết bị đo lờng ngày càng đa dạng, tiện ích và
chính xác hơn. Ngoài ra nó còn đợc dùng rất nhiều trong các lĩnh vực khác không riêng
ngành điện tử. Đặc biệt đối với ngành điện tử nó lại càng trở nên quan trọng. Đặc điểm
cơ bản của kỹ thuật đo lờng điện tử là các phép đo đợc thực hiện trong một dải rất rộng

từ 0Hz đến 3. 1015 Hz do vậy cấu trúc, phơng pháp đo của từng loại máy cũng phụ
thuộc rất nhiều vào dải tần của đối tợng đo. Ngoài ra độ chính xác của phép đo còn phụ
thuộc vào nhiều yếu tố nh: con ngời, môi trờng làm việc và đối tợng đo. Vì vậy để có
một phép đo chính xác giúp cho việc nghiên cứu, thiết kế hay khai thác vận hành thiết
bị, chúng ta phải nắm vững các đặc tính kỹ thuật, chức năng và phơng pháp đo thích
hợp để có thể hoàn thành tốt công việc của phép đo.
1. Đối tợng của đo lờng điện tử.
a. Các đặc tính và thông số của tín hiệu.
Tín hiệu dùng trong điện tử đợc mô tả bằng các biểu thức toán học nh sau:
S(t) = S( t, a1, a2 , an )
Hoặc S(t) = S ( f, b1 , b2 bn )
Ta thấy S(t) và S(f) không chỉ phụ thuộc vào thời gian, tần số mà còn phụ thuộc vào các
đại lợng nh a1 , a2 an, b1, b2 bn đợc gọi là các thông số của tín hiệu.
Các tín hiệu cơ bản đợc khảo sát thông số bao gồm:
- Tín hiệu điều hoà
- Tín hiệu tuần hoàn
- Tín hiệu xung
- Tín hiệu số
b. Thông số của các dạng tín hiệu
Tín hiệu điều hoà: Một tín hiệu điều hoà thờng đợc mô tả bằng biểu thức toán
học dạng hình sin hoặc cos.
S(t) = Am sin ( 2f
0
+
0
)
Am: Biên độ dao động
F
0
: Tần số dao động

0
: Pha ban đầu của dao động
3
D¹ng cña tÝn hiÖu ®iÒu hoµ.

0
0
2
ω
π
=T
ω
0
= 2 πf
0
: TÇn sè gãc
• TÝn hiÖu tuÇn hoµn: Mét tÝn hiÖu tuÇn hoµn cã thÓ ®îc biÓu diÕn nh sau
S(t)= S (t+nπ ) víi - ∞ < t < +∞
4
A
A
m
m
ϕ
ϕ
0
0
TÝn hiÖu ®iÒu hoµ
0

0
1
f
T
=
Chu kú
S
A
d
t
D¹ng tÝn hiÖu ®iÒu hoµ
A
tæng
A
t
Tín hiệu xung có nhiều loại tín hiệu xung.
- Xung đơn
- Nhóm xung
- Dãy xung tuần hoàn
- Nhóm xung cốt
+ Xung đơn: Là điện hoặc điện áp mà giá trị của nó chỉ khác không trong một
khoảng thời gian nào đó hữu hạn. Có nhiều loại xung đơn đợc phân biệt theo
hình dạng của nó nh: xung chữ nhật, xung vuông, xung tam giác, xung hình
thang.
A
m
: Biên độ xung
: Độ rộng xung
ab: Sờntrớc xung
bc: Đỉnh xung

cd: Sờn sau xung.
+ Nhóm xung: Là tập hợp một số xác định các xung đơn cùng loại cách đều
nhau. Có thể viết tổng quát nh sau:
T
n
=(k-1)T +
K: Số xung
T: chu kỳ lặp lại
T
n
: Thời hạn xung
: Độ rộng xung
+ Nhóm xung cốt: Các xung trong nhóm xung cốt có thể không cùng 1 dạng và
khoảng cách giữa chúng là tuỳ ý.
+ Dãy xung tuần hoàn: Là sự lặp lại có chu kỳ 1 dạng xung nào đó.
* Tín hiệu số: Bao gồm các tín hiệu biểu thị cho số 0 và 1 nhị phân nó tơng ứng với
mức cao và mức thấp của điện áp. Tín hiệu số đợc biểu thị dới dạng dãy xung vuông
5
dA
m
a
c

b
Xung vuông góc
A
1
A
1
/2

A
2
/2 t
A
2
Nhóm xung cốt
2. Các khái niệm cơ bản về đo lờng điện tử.
a. Khái niệm: Đo lờng là khoa học về các phép đo, các phơng pháp và công cụ bảo
đảm cho chúng, các phơng pháp để đạt đợc độ chính xác mong muốn.
Để thực hiện 1 phép đo ta làm theo các bớc sau:
- Thiết lập đơn vị vật lí: Đó là việc tím ra giá trị vật lí bằng cách thí nghiệm
với sự trợ giúp của các công cụ kĩ thuật đặc biệt.
- Biểu diễn tín hiệu đo: Đó là biến đổi dạng tín hiệu cần đo sang dạng tín
hiệu thuận tiện nhất cho việc so sánh hay đo đạc các đặc tính của nó.
- So sánh tín hiệu đo với đơn vị lấy làm chuẩn: Đó là quá trình so sánh đại
lợng cần đo với đại lợng vật lí đợc đùng làm đơn vị kết quả của phép đo đợc
biểu diễn bằng một số là tỉ lệ của đại lợng cần đo với đơn vị đó.
- Ghi nhận kết quả đo: : Đó là việc thực hiện trong quá trình đo để cho ta
kết quả là một đại lợng vật lý gọi là ghi nhận kết quả đo. Tuỳ thuộc vào đối
tợng đo, tính chất của công cụ đo mà ngời ta cần thực hiện phép đo ghi nhận
1 lần hay nhiều lần
b. Các phơng pháp đo.
- Phơng pháp đo trực tiếp
- Phơng pháp đo gián tiếp
- Phơng pháp đo tơng quan
Phơng pháp đo trực tiếp: Kết quả đo đợc chính là trị số của đại lợng cần đo
X = a Trong đó X: Đại lợng cần đo
A: Đại lợng ( kết quả ) đo đợc
Đo gián tiếp: Kết quả đo đợc không phải là trị số của đại lợng đo mà là số liệu
cơ sở để tính ra kết quả đo.

X = F ( a
1
, a
2
, a
n
)
X: Đại lợng cần đo
a
1
, a
2
, a
n
: Các số liệu sau các lần đo.
Đo tơng quan: Khi đo tơng quan cần ít nhất 2 lần đo mà kết quả của chúng
không phụ thuộc vào nhau. Phép đo này thực hiện bằng cách xác định khoảng thời
gian và kết quả của các thuật toán có khả năng định đợc trị số của đại lợng thích
hợp.
c. Phân loại tổng quát các máy đo:
6
0 1 0 0 1 1
1
t
u
Mỗi máy đo đợc thiết kế để thực hiện các yêu cầu về đo lờng riêng sau đây ta xét một
số loại sau:
Máy đo các thông số và đặc tính của tín hiệu: Các loại máy thuộc nhóm này nh:
Vôn kế điện tử, máy hiện sống, máy phân tích phổ
Sơ đồ nguyên lý chung:

+ Mạch vào: Có nhiệm vụ truyền tín hiệu từ đầu vào tới bộ biến đổi ngoài ra nó còn có
nhiệm vụ phối hợp trở kháng giữa đối tợng đo ( đầu vào z0 với mạch biến đổi.
+ Thiết bị biến đổi: Làm nhiệm vụ chủ yếu là so sánh tín hiệu đầu vào với tín hiệu mẫu.
+Thiết bị chỉ thị: Hiển thị kết quả đo một cách thích hợp để con ngời có thể quan sát dễ
dàng.
+ Nguồn cung cấp: Cung cấp năng lợng cho máy, ngoài ra có thể lấy làm nguồn tín
hiệu chuẩn.
Mãy đo đặc tính và thông số của mạch điện: Các loại máy thuộc nhóm này nh:
máy đo đặc tính tần số, máy đo điện cảm, máy đo hệ số phẩm chất

Sơ đồ nguyên lý chung:
7
Mạch vào Thiết bị
biến đổi
Thiết bị
chỉ báo
Nguồn
Đầu vào
Y(t)
Nguồn
cung cấp
Nguồn tín
hiệu
chỉ Thiết
bị thị
Đối tợng
đo
Máy tạo tín hiệu đo lờng: Chúng dùng làm tín hiệu chuẩn khi cần đo lờng, điều
chỉnh thiết bị
Sơ đồ nguyên lý chung:

+ Bộ tạo sóng chủ: Có nhiệm vụ xác định các đặc tính chủ yếu của tín hiệu ( dạng và
tần số dao động ).
+ Bộ biến đổi: Nâng cao mức năng lợng của tín hiệu ( tăng thêm độ xác lập của dạng
tín hiệu )
+ Mạch ra: Điều chỉnh mức tín hiệu ra, biến đổi trở kháng ra của máy.
+ Nguồn: Cung cấp năng lợng cho các bộ phận.
Các linh kiện đo lờng: Nhóm này bao gồm các linh kiện lẻ phụ thêm với các
máy đo để tạo nên các mạch đo cần thiết. Chúng là các linh kiện có tiêu chuẩn cao
dùng để làm mẫu hay ghép giữa các bộ phận của mạch đo.
3. Sai số trong đo lờng điện tử.
Có nhiều nguyên nhân khiến cho các phép đo lờng trở nên không chính xác ngời ta gọi
đó là các sai số.
a. Nguyên nhân gây sai số:
+ Nguyên nhân khách quan: Do dụng cụ đo cha hoàn hảo, do bị can nhiễu
8
Bộ tạo
sóng chủ
Bộ biến
đổi
Mạch ra
Thiết bị đoNguồn
cung cấp
Bộ điều
chế
X(t)
+ Nguyên nhân chủ quan: Do chọn phơng pháp đo cha thích hợp, do thiếu thành
thạo trong thao tác
b. Phân loại sai số:
Có thể phân loại sai số theo nhiều cách ở đây ta phân loại theo qui luật xuất hiện của
chúng sai số đợc chia làm 2 loại.

+ Sai số hệ thống: Loại sai số này do yếu tố thờng xuyên hay các yếu tố có qui luật
tác động.
+ Sai số ngẫu nhiên: Là sai số do các yếu tố biến đổi bất thờng, không có qui luật
tác động.
c. Biểu thức diễn đạt sai số.
+ Sai số tuyệt đối: Là trị tuyệt đối của hiệu số giữa 2 giá trị đo đợc và giá trị thực
của đại lợng cần đo.
x = a- x

x: Sai số tuyệt đối
a: gía trị đo đợc
X: Giá trị thực của đại lợng cần đo.
+ Sai số tơng đối: Là tỷ số của sai số tuyệt đối và trị số thực của đại lợng cần đo.

+Sai số rút gọn x: Là tỷ số giữa sai số tuyệt đối và chỉ số cực đại của thang đo.
II. Kỹ thuật đo phổ ( phân tích phổ)
1. Giới thiệu chung
a. Khái niệm về phổ:
Một tín hiệu đợc phân tích đặc trng bởi 2 thông số biên độ và tần số đợc gọi là cách
biểu diễn phổ tín hiệu. Phổ tín hiệu đợc coi là dạng điều hoà, với những tín hiệu không
điều hoà sẽ đợc phân tích thành những tín hiệu điều hoà theo khai triênr Furier. Và mỗi
tín hiệu điều hoà nh vậu khi biểu diễn trên trục tần số, biên độ ( toạ độ Đề Các ) đợc gọi
là đồ thị mật độ phổ công suất.
b. Phân tích phổ: Là việc tìm xem một tín hiệu bất kì sẽ có thành phần nào quyết
định từ đó thiết kế mạch để lấy đợc thành phần quyết định đó.
Để phân tích phổ ta phải
+ Xác định đợc dải phân tích ( dải tần số )
+ Chia dải phân tích ra thành nhiều quãng nhỏ để đảm bảo độ chính xác cần
thiết.
2. Phơng pháp phân tích phổ số dạng tín hiệu cơ bản.

a. Phân tích phổ tín hiệu quyết định: Từ các tín hiệu tuần hoàn ta phân tích theo
chuỗi Furier. Trị các hệ số Furier xếp theo trục tần số với 1 hệ số tỷ lệ nhất định đại
diện cho phổ tín hiêụ.
9
%100.


=

%100.%


=
x
Cho hàm
A
k
: Biên độ phức
Nếu hàm A(t) chẵn chuỗi Furier chỉ chứa thành phần cos.
Nếu hàm A(t) lẻ chuỗi Furier chỉ chứa các thành phần sin
Kết cấu của tín hiệu phổ đợc xác định bởi biên độ và góc pha các sóng hài.
Đờng cong nối liền các đỉnh của vạch phổ gọi là đờng bao của phổ nó có phơng trình
nh sau:
Nhận xét: Phân tích theo chuỗi Furier có thể đợc mở rộng cho những hàm
không tuần hoàn với điều kiện chu kì T
Khi T dạng phân tích của hàm tuần hoàn sẽ tiến đến dạng phân tích của hàm phi
chu kì: tích phân Furier
Y nghĩa: Tín hiệu phi chu kì A(t) là tổng số vô cùng lớn các dao động điều hoà với biên
độ vôn cùng bé.
10

tjk
k
k
eAtA



=

=
2
1
)(
dttetA
T
A
T
T
jk
k



=
2
2
1
)(
2

)(
)(


j
eAA

=
3
dtetAjS
tj




=


)()(
4
5


dejStA
tj




=

)(
2
1
)(

djSdA )(
1

=


d
dA
jS
=
)(
6
(7)
Ta có thể biểu diễn

Nhận xét: Kết cấu của tín hiệu phi chu kì hoàn toàn xác định theo hàm S() và ().
b. Phổ các tín hiệu điều chế xung: Giả thiết tín hiệu điều chế là 1 dao động điều
hoà S(t) = cost, tín hiệu bị điều chế là 1 dãy xung tuần hoàn biên độ A =1, độ rộng

x
, chu kì T.
Phổ tín hiệu điều biên xung ( ĐBX ): Tín hiệu điều biên xung có biểu thức giải
tích bằng tích S(t), U(t) trong đó U(t) là biểu thức cho dãy xung tuần hoàn.
11
)()()(

jBAjS
+=



=
dtttAA )cos()()(




=
dtttB )sin()()(

(9)
(10)
(8)
[ ] [ ]
2
2
)()()()(

BASjS
+=
)(
)(
)(

A
B
arctg
=
(11)
(12)


=
+=
1
)2cos()(2)(
m
mFtdmSindtu
T
F
1
=
Với
T
t
d
=
Hệ số tồn tại của xung
tmmdSin
m
tdtStutS
m
)cos()(

1
)cos()().()(
1
*

+

+==


=
Vậy
(13)
(14)
Trong đó =2F
Phổ tín hiệu điều chế vị trí xung (ĐVX) và điều rộng xung ( ĐRX ).
Điều chế vị trí bao gồm: Điều pha xung (ĐPX ) và điều tần xung ( ĐTX )
+ Điều chế vị trí xung: Ta xét 1 dãy xung hình chữ nhật tuần hoàn có thể đợc
biểu diễn dới hai dạng toán học đó là khai triển theo chuỗi Furier (13 ) hoặc tuần hoàn
theo thời gian.
Với f(t-t
k
)= 1 với
1
+kT<t<
2
+kT
0 với
2
+kT<t<

1
+kT
Nếu đem điều chế vị trí của dãy xung theo 1 hàm điều chế S(t) nào đó thì
1
,
2
đều biến
đổi theo thời gian nh vậy sẽ không khai triển theo chuỗi Furier đợc
Để khai triển xung điều chế vị trí dới dạng chuỗi Furier ta áp dụng phơng pháp
biến đổi dạng xung tuần hoàn. Biểu diễn của dãy xung tuần hoàn điều chế theo vị trí
Để biểu diễn đợc nh trên cần phải thoả mãn điều kiện sau.
Thời gian xuất hiện sờn trớc của xung trùng nhau.

1
(t)+kT =
1
+kT
12
)()(
0 k
k
ttfUtu
=

(15)

2
U(t)
t
kT

T
U=1

1
Dãy xung chữ nhật tuần hoàn
==


=
)()(
0 k
k
D
ttfUtS
(16)
(18)
(19)
(21)
và sờn sau cũng nh vậy
2
(t)+kT =
2
+kT
Ap dụng (17) và (18) cho u(t) ở (13) ta có
Tuỳ theo quy luật của
1
(t) và
2
(t) có thể tính đợc phổ của những dãy xung điều rộng
hoặc điều pha.

c. Phổ các tín hiệu điều chế cao tần.
Tín hiệu cao tần đợc viết dới dạng tổng quát.
A(t) = d(t) cos [
0
t - (t) ] = a(t) cos(t).
Với 2 thông số biên độ a và góc của tín hiệu tồn tại 2 loại điều chế là điều biên và
điều góc. Điều góc phân làm 2 loại: điều tần và điều pha.
Tín hiệu điều biên: Biên độ của sóng mang biến đổi theo qui luật của biểu thức
dao động điều biên.
A(t) = a
0
[1+M.u(t) cos(
0
t +
0
)
M: Hệ số điều chế
Khi tin tức là một dao động điều hoà
U(t) = cos ( t+ )
Biểu thức (20) trở thành A(t) = a
0
[1+M cos ( t+ )] cos(
0
t +
0
)
13

+

=


=
2
)()(
)2cos(
)()(
)(
2)()(
)(
2112
1
12
tt
tmF
T
tt
mSin
mT

tt
tS
m
D

(20)
(22)
A(t)
t
t
U(t)
Tín hiệu điều hoà gồm có 3 thành phần: dao động với tần số sóng mang và dao động
với tần số
0
+ và
0
- . Biên độ của dao động bằng nhau và bằng
Tín hiệu điều góc: Điều góc biên độ dao động không đổi và biến đổi góc (t)
theo quật của tin tức u(t).
Góc pha toàn phần của sóng mang nh sau: (t) =
0
t + (t)
Nếu góc pha biến đổi theo qui luật (t) thì tần số tức thời của dao động sẽ biến đổi theo
qui luật đạo hàm của(t)



Và ngợc lại nếu tần số biến đổi theo qui luật (t)
+ Trờng hợp điều chế góc pha:
=

0
+
m
.U(t)
(t) =
0
t +
m
.U(t) +
0
A(t) = a
0
cos[
0
t +
m
.U(t) +
0
]
14
2
0
Ma
(23)
dt
td
t
dt
td
t

)()(
)(
0




+==
(24)
)()cos()(
0
ttdttt

+==

(25)
(26)
+ Trờng hợp điều chế tần số:
=
0
+
m
.U(t)

+
m
: Biên độ lệch tần số
Góc pha toàn phần của dao động là:
Biểu thức của dao động điều hoà có dạng.
Nếu điều chế sóng mang bằng dao động điều hoà thì biểu thức cho tín hiệu điều tần và

điều pha nh nhau:
A(t) = a
0
cos (
0
t+ mcost )
M: Hệ số điều chế
c. Phơng pháp phân tích tơng quan
Phơng pháp tơng quan giải quyết việc xác định đặc tính bộ lọc thời gian tách tín
hiệu từ hỗn hợp tín hiệu và nhiễu.
Với tín hiệu là hàm quyết định x(t) có thời gian tồn tại hữu hạn hàm tự tơng quan đ-
ợc xác định.
: Thời gian dịch chuyển của x(t)
B
x
() tiêu biểu mức độ liên hệ giữa s(t) và bản thân nó khi dịch chuyển đi 1 quãng thời
gian .
Khi = 0 thì B
x
() đạt cực đại. Lúc đó B
x
() biểu trng cho năng lợng của tín hiệu.

Khi tăng B
x
() giảm dần. Nếu vợt quá thời gian tồn tại của tín hiệu thì B
x
()=0.
Hàm tự tơng quan của 1 quá trình tuần hoàn là 1 hàm tuần hoàn cùng với chu kì của
quá trình.

15
(21)
(27)
[ ]

+=
dttUtatA
m
)(cos)(
00

(28)

+==
dttUtdtt )(cos)(
00

(29)
dttxtxB
x
)()()(
2

=



(30)
EdttxB
x

==



)()0(
2
(31)
)cos()(
1
0 k
k
k
tkaatx

++=


=
tk
ka
aB
k
x 1
1
2
2
0
cos
2
)(

=
+=
(32)
Nhận xét: Hàm tơng quan không phụ thuộc góc pha các sóng hài của quá trình gốc, nó
là 1 hàm tuần hoàn có chu kì bằng chu kì gốc.
3. Máy phân tích phổ: Có 2 loại máy phân tích phổ là loại nối tiếp và loại song
song.
a. Máy phân tích phổ song song:
Các bộ lọc dải từ 1 đến n có dải tần từ f
min
đến f
max
, dải thông tần của bộ lọc f.
Nguyên lý: Mỗi bộ lọc sẽ đợc tác động đối với riêng từng thành phần phổ mà tần số
của thành phần phổ này tơng ứng với tần số bản thân của bộ lọc.
Đầu ra của mỗi bộ lọc này sẽ có điện áp tỉ lệ với biên độ của thành phần phổ tơng ứng.
Các điện áp này đợc đo bằng các vôn kế.
Biết trị số của các vôn kế, biết tần số cộng hởng của mỗi bộ lọc ta có thể cấu tạo đợc đồ
thị phổ của tín hiệu.
b. Máy phân tích phổ nối tiếp:
Máy phân tích phổ của tín hiệu chỉ có 1 bộ cộng hởng. Bộ cộng hởng này có thể điều
chỉnh để tơng ứng với từng tần số trong dải tần số phân tích phổ từ f
min
đến f
max
.
Nhận xét:

- loại phân tích phổ song song có thời gian phân tích nhanh hơn loại máy
phân tích phổ nối tiếp.
- Kết cấu của loại máy song song phức tạp hơn loại nối tiếp.
16
f
f
n
f

=

min
max
c. Cấu tạo nguyên lí hoạt động của máy phân tích phổ.
Cấu tạo:
Nguyên lý hoạt động:
Điện áp từ bộ tạo điện áp quét răng ca đợc đa tới cặp phiến làm lệch X của ống tia điện
tử. Đồng thời, cũng điện áp này đợc đa tới để điều chế tần số bộ chủ sóng của bộ tạo
dao động điều tần. Tại bộ trộn tần có 2 tín hiệu đợc đa tới là tín hiệu cao tần cần nghiên
cứu phổ và điện áp của bộ tạo sóng điều tần. Ơ bộ trộn tần, tần số cảu bộ tạo sóng điều
tần ngoại sai cùng với 1 trong các thành phần của bộ tạo sóng điều tần ngoại sai cùng
với 1 trong các thành phần sóng hài của tín hiệu sẽ tạo ra 1 tần số mới có giá trị bằng
hiệu của 2 tần số trên. Khi tần số hiệu này bằng tần số cộng hởng của bộ khuếch đại
trung tần thì phân lợng điện áp có tần số đó đợc khuếch đại, sau đó đợc tách sóng rồi lại
khuếch đại bằng bộ khuếch đại tần thấp để đa tới cặp phiến làm lệch y của ống tia điện
tử.
Tia điện tử sẽ đợc lệch so với đờng nằm ngang ( tơng ứng với vị trí ban đầu khi cha có
tín hiệu tác động ), một trị số tỉ lệ với trị số trung bình của điện áp tín hiệu nghiên cứu
đa tơi, trong dải tần f ( khi bộ tách sóng có đặc tuyến bặc 2 ). Cứ qua 1 khoảng thời
gian t, khi trị số tức thời của tần số bộ dao động điều tần biến đổi tạo nên 1 tần số hiệu

bằng trung tần với lần lợt 2 thành phần sóng hài kế tiếp nhau của tín hiệu, thì đồng thời
tia điện tử cũng đợc dịch chuyển theo trục hoành và trên màn lại xuất hiện một vạch
sáng khác theo trục dọc. Biên độ các vạch này tơng ứng với điện áp ( hay công suất )
của các phân lợng thành phần của phổ. Nh vậy qua 1 thời gian bằng chu kì quét, với 1
17
Mạch
vào
Biến
tần
KĐ
Trung
tần
Tách
sóng
biên độ
KĐ
Tần
thấp
Tạo sóng
điều tần
Bộ
chuẩn
Tạo điện
áp quét
U(t)
tia điện tử, nó đã vẽ đợc trên màn máy dao động toàn thể các vạch phổ của tín hiệu
nghiên cứu
Phần II : Giới thiệu chung về đài mặt đất INM Hải Phòng.
Chơng 1. Giới thiệu chung về hệ thống INM.
1) Sự ra đời và phát triển: INMARSAT (International Maritime Satelite) là tổ chức

thông tin Hàng Hải quốc tế thành lập 1979 theo quyết định của tổ chức Hàng Hải quốc
tế IMO, nhằm cung cấp các dịch vụ thông tin di động cho nghành Hàng Hải trên toàn
cầu. Năm 1982 dịch vụ đầu tiên đợc cung cấp cho hệ thống INM/A và đến nay phát
triển không ngừng. Hiện nay ngoài cung cấp dịch vụ cho nghành Hàng Hải hệ thống
INM còn cung cấp dịch vụ cho nghành hàng không và cho các dịch vụ thông tin di
động trên đất liền. Đã có nhiều hệ thống INM đợc sử dụng nh hệ thống INM/A sử dụng
kỹ thuật tơng tự từ ngày đầu thành lập tổ chức, tiếp theo là các hệ thống INM/B, M và
mini M. Ngày nay sử dụng kỹ thuật số càng làm cho hệ thống phát triển mạnh.
2) Chức năng và nhiệm vụ của hệ thống INM.
INM là một bộ phận của hệ thống thông tin an toàn và cứu nạn toàn cầu GMDSS. Do
vậy chức năng và nhiệm vụ chính của nó là phục vụ cho việc thông tin an toàn và cứu
nạn ph hợp với công ớc quốc tế về a toàn và cứu nạn. Ngoài ra nó còn cung cấp các
dịch vụ thông tin thông thờng khác cho Hàng Hải, hàng không và trên đất liền.
3) Cấu trúc của hệ thống INM: gồm 3 phần chính.
- Phần không gian.
- Phần mặt đất.
- Phần ngời sử dụng.
a) Phần không gian: Đó là các vệ tinh địa tĩnh hoạt động ở quĩ đạo cách trái đất 36000
Km. Hệ thống INM sử dụng 4 vệ tinh địa tĩnh hoạt động phủ sóng trên 4 Đại dơng từ
70
0
vĩ độ Bắc đến 70
0
vĩ độ Nam. Các vệ tinh này là AOR W (Atlantic ocean region
West), AOR E(Atlantic ocean region East), IOR (Indian ocean region), POR
(Pacific ocen region). Các vệ tinh này bảo đảm bao phủ hết các vùng đại dơng giúp cho
thông tin không bị dán đoạn.
b) Khâu mặt đất: INM là hệ thống thông tin toàn cầu, có lu lợng thông tin lớn, vệ tinh
chịu nhiều yếu tố mất ổn định, do vậy cần đợc giám sát điều khiển chặt chẽ để hệ thống
có thể hoạt động liên tục. Do vậy các trạm điều khiển mặt đất đợc thiết lập dới sự giám

sát của INM.
18
+ Trung tâm điều khiển mạng NOC (Network control center): Nó điều khiển các trạm
cố định, trạm di động và cả vệ tinh, có trụ sở đặt tại London.
+ Trung tâm điều khiển vệ tinh SCC: Các vệ tinh INM đợc điều khiển bởi 3 SCC, nó
điều khiển các tính chất vạt lí của các vệ tinh.
+ Trạm phối hợp mạng: NCS (Network co-orditional station). Trong khi SCC quản lí về
mặt phần cứng thì NCS quản lí về mặt phần mềm đó là cac dịch vụ thông tin trong
mạng. Một trạm NCS sẽ quản lí 1 loại dịch vụ của hệ thống thông tin trong mỗi vùng vệ
tinh INM. Việc này cần thiết để duy trì hoạt động chính xác giữa trmj cố định và trạm
di động.
+ Đài vệ tinh mặt đất LES (Land Earth Station): Các đài LES của mỗi vùng vệ tinh có
nhiệm vụ kết nối các đờng thông tin giữa vệ tinh với các trạm thuê bao trên mặt đất, tức
là LES làm nhiệm vụ trung chuyển thông tin từ thuê bao lên vệ tinh và ngợc lại.
+ Trạm truy theo và điều khiển từ xa TT & C (Satelite tracking, Telemetry and
Command).
Các trạm truy theo và điều khiển từ xa TT & C điều khiển, theo dõi, quản lí vị trí
riêng của từng vệ tinh trong các giờ làm việc của vệ tinh.
Các đài di động mặt đất có thể là SES
s
, LMES
s
, ASES
s
. Các đài này thực hiện kết
nối thông tin với nhau hoặc với mạng thông tin mặt đất cố định qua các vệ tinh và LES.
c) Khâu ngời sử dụng: Các đài di động mặt đất là đầu cuối của MES, SES trong hệ
thống INM. Các thiết bị này là mối liên hệ giữa ngời sử dụng và hệ thống INM.
4) Các dịch vụ hệ thống INM.
a) INM/A: Ra đời từ những năm 1982 và sử dụng kỹ thuật tơng tự nên rất cồng kềnh.

Ngày nay nó đã đợc phát triển và cải tiến nhờ kỹ thuật số hiện đại. Dcịh vụ chính bao
gồm.
- Thoại duplex.
- Fax.
-Telex.
- Email.
b) INM/B: Đây là thiết bị thông tin di động hiện đại sử dụng kỹ thuật số, kế tục sự phát
triển của INM/A, INM/B cung cấp các dịch vụ của INM/A.
c) INM/C :Là thiết bị thông tin di động ra đời 1993 rất nhỏ gọn và giá thành rẻ nên đợc
sử dụng rộng rãi, dịch vụ của INM/C:
- Truyền số liệu.
- Telex 2 chiều tốc độ 600bit/s.
d) INM/M/mM: Là sự phát triển tiếp theo của B nó cung cấp các dịch vụ:
- Thoại.
- Fax.
- Truyền số liệu.
19
e) INM/E (EPIRB): Chỉ dùng để báo động cấp cứu và phơng thức Telex với nội dung
bức điện đợc cài sẵn.
II) Giới thiệu về đài mặt đất INM Hải Phòng.
1) Giới thiệu chung: Đài LES Hải Phòng đợc khởi công xây dựng tháng 5/2000 và đa
vào hoạt động 11/5/2001. Trạm LES Hải Phòng là một trạm thu phát thông tin vệ
tinh qua vệ tinh thuộc khâu mặt đất trong cơ cấu tổ chức thông tin vệ tinh Hàng Hải
quốc tế INM là một bộ phận trong hệ thống thông tin an toàn và cứu nạn toàn cầu
GMDSS, đài LES Hải Phòng ngoài mục đích phục vụ cho thông tin an toàn cứu nạn nó
còn là trạm trung chuyển các dịch vụ thông tin thông thờng tqf thuê bao lên vệ tinh và
ngợc lại. Nói tóm lại nó kết nối liên lạc giữa mạng thông tin mặt đất và các MES qua vệ
tinh.
Trạm đài mặt đất LES Hải Phòng là một trạm đài dịch vụ INM B/C/mM. Vị trí
có kinh độ 106

0
42E và 20
0
47S, Hải Phòng LES nằm trong vùng phủ sóng giao nhau
của 2 vệ tinh địa tĩnh IOR (ấn Độ Dơng) và POR (Thái Bình Dơng). Hệ thống trạm đài
bờ HP lES làm việc với vệ tinh địa tĩnh IOR có kinh độ 64,5
0
E. Để hớng tới vệ tinh IOR
thì anten phải có góc phơng vị 248
0
63E. Để hớng tới vệ tinh IOR thì anten phải có góc
phơng vị 248
0
63 và góc ngẩng 36
0
87.
2) Các dịch vụ cung cấp tại HP LES:
a) Dịch vụ thông tin cấp cứu: Đây là dịch vụ quan trọng nhất cảu tất cả các hệ thống
thông tin hàng hải, đảm bảo an toàn cho các tàu hoạt động trên biển. Tất cả các thông
tin cấp cứu đợc chuyển tiếp tự động với mức u tiên cao nhất. Các phơng thức thông tin
cấp cứu, an toàn là:
- Thoại qua INM/B và INM/mM.
- Telex qua INM B/C.
b) Dịch vụ thông tin thông thờng:
Dịch vụ thông tin thông thờng chiếm phần lớn lu lợng kênh thông tin phục vụ cho việc
liên lạc giữa tàu với bờ, bờ với tàu, tàu với tàu. Cớc phí thông tin đợc thu qua các dịch
vụ này. Các phơng thức thông tin thông thờng là:
- Thoại qua INM/B vàmM.
- Telex, Data, fax thông qua INM B/C.
3) Cớc phí thông tin:

Đài Hải Phòng LES đã đa vào hoạt động cha có bảng tính cớc chính thức cho
từng loại dịch vụ, bảng tính cớc đang đợc xây dựng. Giá cớc thông tin phụ thuộc vào
nhiều yếu tố nh: giá thành lắp đặt, thời gian khấu hao, chi phí vận hành, bảo dỡng hệ
thống. Tỳ theo từng phơng thức mà cơ sở tính cớc cũng khác nhau. Để tính cớc ngời ta
chia phơng thức thông tin thành 2 loại đó là:
- Loại làm việc kiểu thời gian thực (Trực tiếp chiếm kênh thông tin).
- Loại làm việc kiểu thời gian không thực (Store and Forward).
Đây cũng là 2 cơ sở cho việc tính cớc.:
20
- Cớc phí phải trả cho một cuộc thông tin căn cứ vào thời gian thue bao chiếm kênh
thông tin.
- Tính cớc theo kí tự (áp dụng cho fax, data).
Ngời ta chia bức điện cần tính cớc ra thành các block. mỗi block gồm hữu hạn
các kí tự (bit, k bit) còn gọi là 1 đơn vị tính cớc, việc phân chia này phụ thuộc vào từng
đài theo qui định quốc tế.
4) Cấu trúc của Hải Phòng LES:
a) Nguyên lí hoạt động: Đài LES Hải Phòng thực hiện chức năng cảu 1 Gate way quốc
tế, thực hiện công việc giao tiếp giữa thuê bao mặt đất và thuê bao di động tàu qua vệ
tinh. trong kết cấu của nó chủ yếu gồm 3 phần: RF, ACSE, Viba.
+ RF: thực hiện thu phát tín hiệu qua vệ tinh.
+ ACSE: xử lý tín hiệu thu đợc.
+ Viba: dùng giao tiếp với các mạng mặt đất.
Ta có thể tóm tắt quá trình xử lý thông tin qua các bớc sau:
- Xử lý tín hiệu cao tần.
- Tách sóng phục hồi dữ liệu.
- Xử lý dữ liệu.
- Tạo kết nối dựa vào thông tin thu đợc.
b) Sơ đồ khối đài Hải Phòng LES:
* Anten: Là thiết bị trực tiếp thu phát tín hiệu với vệ tinh. Anten sử dụng tại Hải
Phòng LES là anten Cassegrain đây là laọi anten có thêm gơng phản xạ phụ vào gơng

phản xạ chính do vậy hệ số tăng ích của anten đợc nâng cao, búp phụ nhỏ.
21
* Hệ thống FEED: Hệ thống FEED đài Hải Phòng LES thế hệ 3 sử dụng 3 gơng phản
xạ phụ, một chấn tử hình nón, một bộ FEED tín hiệu, bộ chống nớc.
+ Chấn tử hình nón đợc sử dụng nh một bức xạ sơ cấp làm cho tính hớng của anten cao,
cân đối, búp phụ đợc hạn chế.
- FEED băng C: Cho phép việc thu phát đồng thời trên 2 phân cực sóng với tỷ lệ
điện áp hớng trục lớn hơn 1,06 (0,5dB).
- FEED băng L: Cho phép phân cực phải tỷ lệ điện áp hớng trục lớn hơn 1,26 (2dB).
* Khối khuyếch đại công suất cao HPA (High power Amplifier):
HPA là phần tử khuyếch đại tín hiệu chính, bức xạ tín hiệu lên vệ tinh, có độ lợi
80dB. Yêu cầu với HPA là:
- Hệ số khuyếch đại công suất lớn.
- Độ xuyên điều chế nhỏ.
- Tần số làm việc ổn định.
- Độ rộng băng tần lớn.
Hiện nay bộ HPA của Hải Phòng LES đang sử dụng đèn điện tử Klytron có nhiều điểm
phù hợp và bảo đảm thống số kỹ thuật của đài.
* Khối khuyếch đại tạp âm thấp LNA (Low noise Amplifier).
Do khoảng cách trong thông tin vệ tinh là rất lớn 36000Km. Do vậy trong quá trình thu
phát vệ tinh tín hiệu bị ảnh hởng và suy hao rất nhiều. Để giảm suy hao và tăng chất l-
ợng tín hiệu thu đợc ngời ta sử dụng bộ khuyếch đại tạp âm thấp LNA.
- LNA băng C hoạt động ở dải tần 3599 ữ 4200 MHz phân cực đooi thành 2 kênh trái,
phải.
* Đổi tần lên U/C (Up converter):
Nhiệm vụ của nó là đổi tín hiệu từ trung tần 70 Mhz 0 lên tín hiệu cao tần để phát lên
vệ tinh. Tại Hải Phòng LES đang sử dụng 4 bộ U/C tơng tự nhau.
* Bộ đổi tần xuóng D/C (Down converter):
Có nhiệm vụ đổi tín hiệu từ cao tần thu đợc qua vệ tinh xuống tín hiệu trungt ần để
cung cấp cho mạch tách sóng. Tại Hải Phòng LES đang sử dụng 2 bộ đổi tần xuống ở

băng L và băng C.
* Khuyếch đại trung tần (IF):
Nhiệm vụ của khối khuyếch đại trung tần tín hiệu, sửa méo biên độ, trễ nhóm. Tại Hải
Phòng LES mạch khuyếch đại trung tần có phần điều chỉnh mức, mạch cân bằng biên
độ, mạch san bằng trễ nhóm.
* Bộ điều chế và bộ giải điều chế: Đây là 2 khâu ngợc nhau trong quá trình thu phát tín
hiệu.
Bộ điều chế là dùng các phơng pháp điều chế để điều chế tín hiệu thông thờng
lên tín hiệu cao tần trớc khi phát đi.
22
Bộ giải điều chế: Thực hiện giải điều chế các tín hiệu cao tần nhằm khôi phục lại
tín hiệu ban đầu. Tuỳ thuộc vào từng hệ thống mà các phơng pháp điều chế và giải điều
chế cũng khác nhau.
STT Hệ thống Phơng pháp điều chế
1 INM/B BPSK/TDM, QPSK/SCPC
2 INM/C BPSK/TDM
3 INM/mM QPSK/SCPC.
* Thiết bị báo hiệu và điều khiển truy nhập ACSE: Khối ACSE có nhiệm vụ xử lý tín
hiệu từ tầng IF đa tới, tách ghép kênh, giao tiếp tạo cuộc gọi với mạng mặt đất. Trong
ASCE bao gồm các khối chính sau:
+ ) Thiết bị kênh chung: Có nhiệm vụ đổi tần lên (xuống) chuyển mạch cho tín hiệu
trung tần.
+) Khối kênh: Thực hiện liên lạc với trung tâm phối hợp mạng NCS, thiết lập tuyến
cuộc gọi từ SES/ MES dến thuê bao bờ và ngợc lại.
+) Khối điều khiển vận hành bảo dỡng: Có nhiệm vụ phân tích, đánh giá các thông số,
kiểm tra giám sát thiết bị
* Thiết bị điều khiển try theo vệ tinh: Có nhiệm vụ bảo đảm anten trạm mặt đất luôn h-
ớng vào vệ tinh khi vệ tinh lệch khỏi quĩ đạo của nó.
Phần đờng truyền vi ba: Khi một bức điện đợc thu tại Hải Phòng LES qua quá trình
xử lý nó sẽ đợc phát trên VNTP Hải Phòng (Số 4 Lạch Tray) bằng đờng vi ba 8

GHz. Tại đây tuỳ thuộc vào nội dung thông tin thu đợc mà nó đợc phát chuyển tiếp
lên VNTP Hà Nội học trung tâm điều khiển OPC Hải Phòng. Với một bức điện cấp
cứu khẩn cấp an toàn nó sẽ đợc phát qua đờng vi ba 1,5 GHz tới OPC Hải Phòng để
xử lý. Còn với các bức điện thông thờng nó sẽ đợc phát qua đờng vi ba tới VNTP Hà
Nội để xử lý, tính cớc
23
Chơng ii: Điều chế và ghép kênh số
I. Điều chế số:
Kỹ thuật điều chế số đợc dùng để điều chế sóng mang, có thể làm thay đổi biên độ,
pha, tần số của sóng mang thành tứng mức gián đoạn
1. Điều chế khoá dịch biên độ ASK ( Amplitude Shift Keying )
Điều chế ASK là quá trình sắp xếp chuỗi số nhị phân 0 và 1 thành 1 tập hợp tơng ứng
với M biên độ sóng mang gián đoạn.
Nếu nguồn số có M trạng thái mức, mỗi mức đại diện cho 1 chu kì T dạng sóng đã điều
chế tơng ứng với trạng thái thứ i là Si(t) theo kiểu ASK là:
Si(t) = Di(t). cos
0
t (1)
Di(t) mức thứ i của dạng sóng nhiều mức có độ rộng T. Ta giả thiết số mức giới hạn là 2
( tín hiệu nhị phân ) tần số sóng mang là

0
= 2n/T (2)
Mật độ phổ công suất là: Psd
Khi sử dụng 1 bộ lọc thông thấp tơng đơng, và f
0
= 0 phổ đầu ra sẽ không có suy hao.
24

+
+



+++=
)(
)(
)(
)(
()()
16
(
0
2
0
2
0
2
0
2
)00
2
ffT
ffTSin
ffT

ffTSin
ffff
A
Psd
ASK

(3)







+

+
+
=
)
(
)
(
)(
)
16
(
2
0
0

2
f
f
T
f
T
Sin
2
ff
A
Psd
ASK

(4)
+
f
0


Mật độ phổ công suất của ASK hai trạng thái.
Nhận xét: Phổ với biểu thức (3) và (4) có 2 thành phần.
+ Phần thứ nhất: Gồm các hàm Delta Dirac bao gồm các thành phần phổ gián
đoạn cách nhau những khoảng tần số là 1/T. Những thành phần tần số này sẽ biến mất
khi chuỗi nhị phân có giá trị trung bình bằng 0 hoặc tín hiệu M mức khi mỗi mức M
bằng nhau.
+ Phần thứ hai: Là phổ liên tục mà dạng của nó phụ thuộc đặc tính phổ của
xung tín hiệu.
Độ rộng băng là 3/T , độ rộng băng có thể giảm bằng cachs dùng xung cosintăng. Các
điểm 0 của phổ xuất hiện ở những khoảng f
0

+ - nT ( n= 1,2, ) Việc thu tín hiệu ASK
bằng 2 cách.
+ Giải điều chế kết hợp dùng các mạch phức hợp để duy trì kết hợp pha giữa
sóng mang phát sóng mang nội.
+ Cách hai là quá trình giải điều chế đờng bao không kết hợp.
a. ASK kết hợp:
Với quá trình tách sóng kết hợp máy thu đợc đồng bộ với máy phát tức là độ trễ phải đ-
ợc máy thu nhận biết. Sự đồng bộ lấy từ các phép đo thời gian đợc thiết lập trong tín
hiệu thu có độ chính xác khoangr + - 5 % của chu kỳ bit T. Cùng với thời gian trễ ,
pha sóng mang =
0
t cũng cần đợc xét đến khi xử lí tín hiệu thu. Do độ trễ biến
thiên theo tần số sóng mang và những biến đổi trong quá trình truyền sóng nên sóng
mang thu không thể xác định đợc. Với hệ thống tách sóng kết hợp thực tế pha sóng
mang là lợng ớc tính ở những nơi các dạng sóng tín hiệu M khả năng có thể đợc phát
đi, bộ giải điều chế phải quyết định xem chọn khả năng nào. Vì có tạp âm nên có xác
suất trạng thái tín hiệu thứ i bị nhầm sang trạng thái lân cận. Nếu bộ giải điều chế lựa
chọn tín hiệu thu đợc phát đi thì xác suất của lỗi là cực tiểu.
Có 2 loại giải điều chế tối u là:
+ Loại 1: Tơng quan cheo
+ Loại 2: Lọc phối hợp
Với 1 tín hiệu ASK hai trạng thái ta có thể dùng máy thu tách sóng kết hợp. Bộ giải
điều chế lọc phối hợp có tín hiệu đầu vào thu đợc Si(t) cùng tạp âm trăng n(t). Máy thu
25