thiết kế tuyến thông tin vệ tinh

0

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN – ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG


Đ
Đ
O
O
À
À


A
A
Ù
Ù
N
N


T
T
O
O
Á
Á
T
T

N
N
G
G
H
H
I
I
E
E
Ä
Ä
P
P




ĐỀ TÀI :
THIẾT KẾ TUYẾN THÔNG TIN VỆ TINH

Giáo viên hướng dẫn
Sinh viên thực hiện : ĐẶNG RÕ
Lớp : 20ĐT-PY





Tuy Hòa , 10/2002




1
Lời Nói Đầu


Trong những thập kỷ qua, cùng với sự phát triển của khoa học , công nghệ
ngành viễn thông đã có những phát triển vượt bậc, đáp ứng những nhu cầu trao đổi
thông tin góp phần không nhỏ trong công cuộc xây dựng và đònh hướng phát triển
của xã hội loài người.
Chúng ta sống trong kỷ nguyên của sự bùng nổ thông tin, việc trao đổi thông
tin diễn ra khắp mọi nơi trên thế giới với yêu cầu nhanh chóng và chính xác. Đối với
thông tin quốc tế, thông tin vệ tinh đã cung cấp những đường thông tin dung lượng
lớn, khi tầm liên lạc xảy ra trong diện rộng thì thông tin vệ tinh thể hiện tính ưu việt
của nó về mặt kinh tế. Hiện nay nước ta đang chuẩn bò phóng vệ tinh cho riêng mình
nhằm đáp ứng các nhu cầu thông tin ngày càng cao trong nước và quốc tế. Để hiểu

rõ hệ thống thông tin vệ tinh bao gồm công nghệ thông tin, công nghệ thiết bò, sự
liên lạc qua hệ thống thông tin vệ tinh và từ đó xây dựng một tuyến liên lạc phù hợp,
được sự giúp đỡ của thầy giáo hướng dẫn, em thực hiện đề tài :
“ Thiết kế tuyến thông tin vệ tinh ”.
Được sự hướng dẫn tận tình của thầy , em đã cố gắng vận dụng các kiến
thức đã học để hoàn thành đồ án, nhưng vì thời gian và kiến thức còn hạn chế, chắc
hẳn trong đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong được sự góp ý,
chỉ bảo, đóng góp của các thầy cô và các bạn .
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Công nghệ thông tin –
Điện tử viễn thông đã giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập mà đặc biệt là sự
hướng dẫn chỉ bảo của thầy giúp em hoàn thành đồ án này.

Tuy hòa, tháng 11 năm 2002
Sinh viên



Đặng Rõ




2


MỤC LỤC


LỜI NÓI ĐẦU
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN VỆ TINH

1.1. Sự ra đời của các hệ thống thông tin vệ tinh 5
1.2. Quá trình phát triển 5
1.3. Đặc điểm của thông tin vệ tinh 6
1.4. Các dạng quỹ đạo của vệ tinh 6
1.4.1. Quỹ đạo elip 8
1.4.2. Quỹ đạo tròn 8
1. Quỹ đạo cực 8
2. Quỹ đạo nghiêng 8
3. Quỹ đạo xích đạo 8
1.5. Cấu trúc một hệ thống thông tin vệ tinh 8
1.6. Các phương pháp đa truy nhập đến vệ tinh 12
1.6.1. Phương pháp đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA 12
1.6.2. Phương pháp đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA 13
1.6.3. Phương pháp đa truy nhập phân chia theo mã CDMA 14
1.7. Kết luận chương 16


CHƯƠNG II : SÓNG VÔ TUYẾN ĐIỆN
2.1 . Tần số và các đặc tính của sóng vô tuyến điện trong thông tin vệ tinh 17
2.1.1. Sóng vô tuyến và tần số 17
2.1.2. Các tần số sử dụng cho thông tin vệ tinh 17
2.2 . Phân cực sóng 17
2.2.1. Đònh nghóa 17
2.2.2. Sóng phân cực elip 18
2.2.3. Sóng phân cực tròn 18
2.2.4. Sóng phân cực thẳng 18
2.3. Sự truyền lan sóng vô tuyến điện 18
3
2.3.1. Khái niệm về sự truyền lan sóng vô tuyến trong thông tin vệ tinh 18
2.3.2. Tổn hao trong không gian tự do 19

2.3.3. Cửa sổ vô tuyến 19
2.3.4. Tạp âm trong truyền lan sóng vô tuyến 20
2.3.5. Sự giảm khả năng tách biệt phân cực chéo do mưa 20
2.3.6. EIRP : Đặc trưng khả năng phát 20
2.3.7. G/T : Đặc trưng độ nhạy máy thu 21
2.3.8. Sự nhiễu loạn do các sóng can nhiễu 21

CHƯƠNG III : KỸ THUẬT TRẠM MẶT ĐẤT
3.1 . Công nghệ và đặc tính của anten 23
3.1.1. Yêu cầu chất lượng đối với anten thông tin vệ tinh 23
3.1.2. Phân loại anten 23
3.1.3. Hệ thống anten bám vệ tinh 24
3.1.4. Các đặc tính về điện 24
3.2 . Công nghệ máy phát 27
3.2.1. Máy phát công suất cao 27
3.2.2. Phân loại các bộ khuyếch công suất cao 27
3.2.3. Cấu hình 28
3.2.4. Méo do xuyên điều chế 29
3.3. Công nghệ máy thu 30
3.3.1. Cấu trúc trạm thu 30
3.3.2. Khuyếch đại tạp âm thấp 30

CHƯƠNG IV : TRẠM VỆ TINH
4.1. Cấu hình trạm vệ tinh với một bộ phát đáp đơn giản 32
4.2. Phân bố dải tần của bộ phát đáp 32
4.3. Các mạng vệ tinh nhiều chùm 33
4.3.1.Ưu điểm củavệ tinh nhiều chùm 34
4.3.2. Liên kết giữa các vùng bao phủ 34
1. Liên kết nhờ bước nhảy của bộ phát đáp 34
2. Liên kết nhờ chuyển mạch trên vệ tinh (SS/TDMA) 35

3. Liên kết nhờ quét chùm 36
4
4.3.3. Các tuyến nối liên vệ tinh 36
1. Các tuyến nối giữa các vệ tinh đòa tónh với vệ tinh quỹ đạo thấp 36
2. Các tuyến nối giữa các vệ tinh đòa tónh 37
3. Các tuyến nối giữa các vệ tinh quỹ đạo thấp 37
4.4. Các mạng vệ tinh tái tạo 38
4.4.1. Bộ phát đáp tái tạo 38
4.4.2. Đặc điểm bộ phát đáp tái tạo 38

CHƯƠNG V : THIẾT KẾ ĐƯỜNG TRUYỀN
5.1. Giới thiệu 42
5.2. Các chỉ tiêu chất lượng 42
5.3. Các chỉ tiêu sẵn sàng 43
5.4. Quan hệ giữa chất lượng và C/N 43
5.5. C/N tổng 46
5.6. Công suất sóng mang 46
5.7. Công suất tạp âm nhiệt 48
5.7.1. Tạp âm bên ngoài 49
5.7.2. Tạp âm bên trong 49
5.7.3. Tạp âm hệ thống 51
5.8. Công suất tạp âm nhiễu 51
5.8.1. Can nhiễu tạp âm khác 51
5.8.2. Nhiễu cùng tuyến 52
5.9. Phân phối tạp âm 53
5.10. Tính toán độ sẵn sàng 53
5.11. Tính toán kết nối đa truy nhập 54

CHƯƠNG VI : TÍNH TOÁN TUYẾN THÔNG TIN
6.1. Giới thiệu chương 55

6.2. Tính toán tuyến thông tin 55
6.2.1. Các thông số cần cho tính toán 55
6.3. Tính toán 56
6.3.1. Cự ly thông tin, góc ngẩng và góc phương vò của anten trạm mặt đất 56
6.3.2. Tính các thông số cơ bản 57
6.4. Tính dự trữ tuyến trạm thu truyền hình qua vệ tinh (TVRO) 64
Kết luận đề tài 68
Tài liệu tham khảo
5
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN VỆ TINH


1.1. SỰ RA ĐỜI CỦA CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH
Thông tin vô tuyến qua vêï tinh là thành tựu nghiên cứu trong lónh vực truyền
thông và mục tiêu của nó là gia tăng về mặt cự ly và dung lượng với chi phí thấp .
Kết hợp sử dụng hai kỹ thuật - tên lửa và viba đã mở ra kỷ nguyên thông tin
vệ tinh. Dòch vụ được cung cấp theo cách này bổ sung một cách hữu ích cho các dòch
vụ mà trước đó độc nhất chỉ do các mạng ở dưới đất cung cấp, sử dụng vô tuyến và cáp
.
Kỷ nguyên vũ trụ được bắt đầu vào năm 1957 với việc phóng vệ tinh nhân
tạo đầu tiên (vệ tinh Sputnik của Liên xô cũ ). Những năm tiếp theo các vệ tinh
khác cũng lần lượt được phóng như SCORE phát quảng bá (năm 1958 ), vệ tinh
phản xạ ECHO (1960), các vệ tinh chuyển tiếp băng rộng TELSTAR và RELAY
(1962) và vệ tinh đòa tónh đầu tiên là SYNCOM (1963).
Trong năm 1965, vệ tinh đòa tónh thương mại đầu tiên INTELSAT-1 đánh
dấu sự mở đầu cho hàng loạt các vệ tinh INTELSAT. Cùng năm đó, Liên xô cũ
cũng phóng vệ tinh truyền thông đầu tiên trong loạt vệ tinh truyền thông
MOLNYA.
1.2. QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN

Các hệ thống vệ tinh đầu tiên cung cấp dung lượng thấp với giá tương đối cao
như vệ tinh INTELSAT-1 nặng 68kg khi phóng, có dung lượng 480 kênh thoại với giá
32.500USD một kênh trong một năm. Giá thành này cao là do chi phí phóng, kết hợp
với giá vệ tinh có tính đến tuổi thọ vệ tinh ngắn (1 năm rưỡi ) và dung lượng thấp.
Việc giảm giá là kết quả của nhiều nỗ lực, những nỗ lực đó đã dẫn đến việc
tạo ra các tên lửa phóng có khả năng đưa các vệ tinh ngày càng nặng hơn lên quỹ
đạo (3750kg khi phóng vệ tinh INTELSAT-VI). Ngoài ra kỹ thuật viba ngày càng
phát triển đã tạo điều kiện thực hiện các anten nhiều búp sóng có khả năng tạo biên
hình mà búp sóng của chúng hoàn toàn thích ứng với hình dạng lục đòa, cho phép tái
sử dụng cùng một băng tần giữa các búp sóng và kết hợp sử dụng các bộ khuyếch đại
truyền dẫn công suất cao hơn. Dung lượng vệ tinh tăng lên dẫn đến giảm giá thành
mỗi kênh thoại (80.000 kênh trên INTELSAT-VI có giá thuê mỗi kênh là 380USD).
Ngoài việc giảm chi phí truyền thông, đặc điểm nổi bậc nhất là tính đa
dạng của các dòch vụ mà các hệ thống thông tin vệ tinh cung cấp và diện bao phủ
rộng của vệ tinh đã được dùng để thiết lập các tuyến thông tin vô tuyến cự ly xa,
như vệ tinh INTELSAT-1 cho phép thiết lập các trạm ở hai bên bờ Đại Tây Dương
kết nối được với nhau. Khi kích thước và công suất của các vệ tinh càng tăng lên
thì càng cho phép giảm kích thước của các trạm mặt đất và do vậy giảm giá thành
6
của chúng, dẫn đến tăng số lượng các trạm mặt đất. Do đó có thể khai thác một
tính năng khác của vệ tinh, đó là khả năng thu thập hoặc phát quảng bá các tín
hiệu từ hoặc tới một số đòa điểm.Thay vì phát các tín hiệu từ điểm này tới điểm
khác, bây giờ có thể phát từ một máy duy nhất tới rất nhiều máy thu phân bố trong
một vùng rộng lớn, hoặc ngược lại, có thể phát từ nhiều trạm tới một trạm trung
tâm duy nhất. Vì vậy, các mạng truyền số liệu đa điểm, các mạng quảng bá qua vệ
tinh và các mạng thu thập dữ liệu. Có thể phát quảng bá tới các máy phát chuyển
tiếp hoặc trực tiếp tới khách hàng cá nhân. Các mạng này hoạt động với các trạm
mặt đất nhỏ có anten đường kính từ 0,6 đến 3,5m.
1.3. ĐẶC ĐIỂM CỦA THÔNG TIN VỆ TINH
Thông tin vệ tinh tuy ra đời muộn nhưng được phát triển nhanh chóng bởi vì

nó có nhiều lợi thế so với các hệ thống truyền thông khác, đó là:
• Vùng phủ sóng rộng, chỉ cần ba vệ tinh là có thể phủ sóng toàn cầu.
• Thiết bò phát sóng của hệ thống thông tin vệ tinh chỉ cần công suất nhỏ.
• Việc lắp đặt hoặc di chuyển một hệ thông thông tin vệ tinh trên mặt đất
tương đối nhanh chóng và không phụ thuộc vào cấu hình mạng cũng như hệ thống
truyền dẫn .
• Hệ thống thông tin vệ tinh có thể phục vụ nhiều dòch vụ khác nhau như
viễn thông thoại và phi thoại, thăm dò đòa chất, truyền hình ảnh, quan sát mục tiêu,
nghiên cứu khí tượng, phục vụ quốc phòng an ninh, v.v…
• Thông tin vệ tinh rất ổn đònh. Đã có nhiều trường hợp bão to, động đất
mạnh làm cho các phương tiện truyền thông khác mất tác dụng chỉ còn duy nhất
thông tin vệ tinh hoạt động.
• Các thiết bò đặt trên vệ tinh có thể tận dụng năng lượng mặt trời để cung
cấp điện hầu như cả ngày lẫn đêm.
Tuy vậy thông tin vệ tinh cũng có một số nhược điểm, đó là :
• Kinh phí ban đầu để phóng một vệ tinh vào quỹ đạo khá lớn
• Bức xạ của sóng vô tuyến trong thông tin vệ tinh bò tổn hao lớn trong môi
trường truyền sóng.
1.4. CÁC DẠNG QŨY ĐẠO CỦA VỆ TINH
Qũy đạo của vệ tinh là hành trình của vệ tinh trong không gian mà trong
đó vệ tinh được cân bằng bởi hai lực đối nhau. Hai lực đó là lực hấp dẫn của trái
đất và lực ly tâm được hình thành do độ cong của hành trình vệ tinh. Qũy đạo của
vệ tinh có ba thông số quan trọng : Khoảng cách từ qũy đạo vệ tinh đến mặt đất,
hình dạng và góc nghiêng so với mặt bình độ. Một thông số chung của nó là mặt
phẳng chuyển động của vệ tinh phải đi qua tâm trái đất. Quỹ đạo của vệ tinh nằm
trên một mặt phẳng có thể là hình tròn hoặc hình elíp. Nếu quỹ đạo là tròn thì tâm
của quỹ đạo tròn trùng với tâm của trái đất (hình 1-1).

7

Hình 1.1 Vệ tinh qũy đạo tròn

Nếu quỹ đạo là elíp thì có một đầu elíp nằm xa trái đất nhất gọi là viễn
điểm (apogee) và đầu gần trái đất nhất gọi là cận điểm (perigee) (hình 1-2)

Trái đất
Hình 1.2- Quỹ đạo Elip
Phương của mặt trời
Trạm mặt đất
Cận điểm
8
Qũy đạo thông dụng hiện nay của vệ tinh là những dạng qũy đạo sau đây
1.4.1. Các qũy đạo hình elíp .
Loại qũy đạo này đảm bảo phủ sóng các vùng vó độ cao dưới một góc
ngẩng lớn. Góc ngẩng lớn là đặc biệt cần thiết trong những ứng dụng như :
- Giảm thiểu việc chặn các tia do sự che khuất vệ tinh của các cao ốc và
cây cối
- Việc bám vệ tinh được dễ dàng hơn .
- Giảm bớt được tạp âm mà anten trạm mặt đất thu nhận do can nhiễu từ
các hệ thống thông tin vô tuyến dưới mặt đất.
1.4.2. Các qũy đạo tròn .
1. Quỹ đạo cực :
Vệ tinh có qũy đạo tròn và có độ cao khoảng vài trăm đến nghìn km với
mặt phẳng quỹ đạo chứa trục quay của trái đất, loại qũy đạo này đảm bảo rằng vệ
tinh có thể đi qua các vùng của trái đất . Người ta sử dụng loại qũy đạo này cho
các vệ tinh quan sát (observation satellite) như vệ tinh SPOT và phủ sóng toàn cầu
như chùm vệ tinh IRIDUM (gồm 77 vệ tinh ).
2. Quỹ đạo nghiêng :

Khi mặt phẳng quỹ đạo không chứa trục quay trái đất và cũng không vuông
góc với trục đó. Một số vệ tinh được tổ chức thành chùm vệ tinh có qũy đạo dạng
tròn này, ở độ cao thấp (cỡ 1000 km) có khả năng phủ sóng toàn cầu trực tiếp đến
người sử dụng như ( GLOBAL STAR, LEOSAT,…).
3. Quỹ đạo xích đạo :
Qũy đạo này nằm trong mặt phẳng xích đạo của trái đất và các vệ tinh trên
qũy đạo được gọi là vệ tinh đòa tónh (GEO-geostationary satellite). Độ cao qũy đạo
là 35.768km. Vệ tinh trong trường hợp này xuất hiện như một điểm cố đònh trên
bầu trời với vùng phủ sóng của vệ tinh là 43% diện tích của bề mặt trái đất. Ba vệ
tinh đòa tónh trong trường hợp này có thể phủ sóng toàn cầu .
Việc lựa chọn qũy đạo nào trong thực tế còn phụ thuộc vào các ứng dụng
cụ thể, độ can nhiễu mà hệ thống có thể chấp nhận được .
Để vệ tinh có thể gữi nguyên vò trí của mình trong qũy đạo đã được xác
đònh, người ta sử dụng một trong hai kỹ thuật ổn đònh, đó là ổn đònh quay hoặc ổn
đònh ba trục.
1.5. CẤU TRÚC MỘT HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH
Cấu trúc một hệ thống thông tin vệ tinh gồm hai phần : phần không gian
(space segment) và phần mặt đất (ground segment). Hình 1-3 mô tả cấu trúc tổng
quát một hệ thống thông tin vệ tinh.
9

Hình 1.3- Các thành phần của một hệ thống thông tin vệ tinh

1.5.1. Phần không gian
Phần không gian bao gồm vệ tinh cùng các thiết bò đặt trong vệ tinh và hệ
thống các trang thiết bò đặt trên mặt đất để kiểm tra, theo dõi và điều khiển vệ tinh
(các hệ thống bám, đo đạc và điều khiển). Bản thân vệ tinh bao gồm phần tải
(payload) và phần nền (platform). Phần tải bao gồm các anten thu/phát và tất cả
các thiết bò điện tử phục vụ cho việc truyền dẫn các sóng mang. Phần nền bao gồm
các hệ thống phục vụ cho phần tải hoạt động, ví dụ như : Cấu trúc vỏ và khung,
nguồn cung cấp điện, điều khiển nhiệt độ, điều khiển hướng và qũy đạo, thiết bò
đẩy, bám, đo đạc, v.v…
Các sóng vô tuyến được truyền từ trạm mặt đất lên vệ tinh được gọi là
tuyến lên (uplink). Vệ tinh đến lượt mình lại truyền các sóng vô tuyến (sau khi đã
biến đổi tần số và khuyếch đại ) tới các trạm thu vệ tinh đặt trên mặt đất và được
gọi là tuyến xuống (downlink).
Chất lượng của một liên lạc qua sóng vô tuyến đó được xác đònh bởi thông
số sóng mang trên tạp âm (C/N). Chất lượng của tổng thể tuyến liên lạc từ trạm
mặt đất này đến trạm mặt đất khác được quyết đònh bởi chất lượng của tuyến lên
và tuyến xuống trong đó bao gồm cả kỹ thuật điều chế và mã hoá được sử dụng .
Trong mỗi vệ tinh được đặt môït số bộ phát đáp (transponder) để thu tín hiệu từ
tuyến lên, biến đổi tần số, khuyếch đại công suất và truyền trở lại trên tuyến xuống .

Trạm

điều khiển
TT&C
Các máy phát Các máy thu
Đoạn mặt đất
Các tuyến xuống
Các tuyến lên
Đoạn vũ trụ
co
10












Hình 1.4a- Sơ đồ khối chức năng của một bộ phát đáp đơn giản

Hình 1-4a mô tả sơ đồ khối chức năng một bộ phát đáp đơn giản, ở đây
không có nhiệm vụ giải điều chế tín hiệu thu được và cũng không xử lý tín hiệu.
Nó chỉ đóng vai trò như bộ chuyển đổi xuống có hệ số khuyếch đại công suất lớn.
Bộ khuyếch đại công suất trong bộ phát đáp thường dùng hai loại : Khuyếch đại
dùng đèn sóng chạy (TWTA- Traveling Wave Tube Amplifier) và khuyếch đại
dùng bán dẫn tranzitor (SSPA – Solid State Power Amplifier). Công suất bão hoà
tại đầu ra của TWTA thường từ 20W đến 200W và của SSPA thường từ 20W đến

40W. Trong các vệ tinh loại mới được trang bò các bộ phát đáp đa chùm tia
(multibeam satellite tranponders) và các bộ phát đáp tái sinh (regrative
tranponders). Do hạn chế về kích thước và trọng lượng cho nên các anten thu/phát
của bộ phát đáp thường có kích thước nhỏ và do đó độ tăng ích của anten trong
trường hợp này bò giới hạn.
Vệ tinh trong trường hợp này hình thành một điểm trung chuyển tín hiệu
giữa các trạm mặt đất và được xem như một điểm nút của mạng với hai chức năng
chính sau đây :
• Khuyếch đại các sóng mang thu được từ tuyến lên để sử dụng cho việc
truyền dẫn lại trên tuyến xuống. Công suất sóng mang tại đầu vào của máy thu vệ
tinh có yêu cầu từ 100pW tới 1nW, còn công suất tại đầu ra của bộ khuyếch đại
công suất phát cho tuyến xuống có yêu cầu từ 10 đến 100W. Như vậy độ tăng ích
của anten của bộ phát đáp vệ tinh có yêu cầu từ 100 đến 130dB. Sóng mang trong
băng tần được bức xạ đến các vùng phủ sóng trên bề mặt trái đất với các mức
EIRP tương ứng.

Bộ chuyển đổi xuống
LO
Bộ dao
động nội
BPF TWT BPF LNA
Bộ lọc
thông
thấp
Bộ khuếch
đại công
suất đèn
sóng chạy
Tín
hiệu từ

tuyến
lên

Bộ
khuếch
đại tạp
âm thấp
Bộ lọc
thông
thấp

Anten
thu
6GHz
Tuyến
xuống

Anten phát
4 GHz
11
• Thay đổi tần số sóng mang (giữa thu và phát) nhằm tránh hiện tượng một
phần công suất phát tác động trở lại phía đầu thu. Khả năng lọc của các bộ lọc đầu
vào đối với tần số tuyến xuống kết hợp với độ tăng ích thấp của anten, giữa đầu ra
phát và đầu vào thu cần đảm bảo sự cách biệt khoảng 150dB.
Tuy nhiên khi xem xét một vệ tinh cụ thể thì có thể có một số chức năng
khác. Ví dụ, đối với vệ tinh có nhiều búp sóng hoặc búp sóng quét thì bộ phát đáp
vệ tinh phải có khả năng tạo tuyến sóng mang đến các vùng phủ sóng yêu cầu.
Trong trường hợp đối với vệ tinh tái sinh thì bộ phát đáp còn có thêm chức năng
điều chế và giải điều chế .
Phần tải (payload) của vệ tinh truyền thông được đặc trưng bởi các thông

số kỹ thuật trong từng băng tần công tác như sau :
• Băng tần công tác .
• Số lượng bộ phát đáp .
• Độ rộng dải thông của mỗi bộ phát đáp .
• Phân cực tín hiệu của đường lên và đường xuống.
• Công suất bức xạ tương đương đẳng hướng (EIRP) hoặc mật độ thông
lượng công suất tạo ra tại biên của vùng phủ sóng phục vụ .
• Mật độ thông lượng công suất bão hoà tại anten thu của vệ tinh (SPD –
Saturation Power Density).
• Hệ số phẩm chất G/T của máy thu vệ tinh tại biên của vùng phủ sóng
hoặc giá trò cực đại .
• Vùng phủ sóng .
• Công suất đầu ra của bộ công suất phát.
• Cấu hình dự phòng cho máy thu và bộ khuyếch đại công suất cao .
1.5.2 Phần mặt đất
Phần mặt đất bao gồm tất cả các trạm mặt đất và chúng thường được nối
với các thiết bò của người sử dụng thông qua các mạng mặt đất hoặc trong trường
hợp sử dụng các trạm VSAT(Very Small Aperture Terminal) thì có thể liên lạc trực
tiếp tới thiết bò đầu cuối của người sử dụng. Các trạm mặt đất được phân loại tuỳ
vào thuộc vào kích cỡ trạm và loại hình thông tin được truyền cũng như xử lý
(thoại, hình ảnh hoặc dữ liệu ). Có thể có các trạm mặt đất vừa thu vừa phát nhưng
cũng có loại trạm mặt đất chỉ làm nhiệm vụ thu (ví dụ trạm TVRO – Television
Receiver Only). Các trạm mặt đất lớn được trang bò anten có đường kính 30-40m,
trong khi đó các trạm mặt đất loại nhỏ chỉ dùng anten đường kính 60cm hoặc thậm
chí có thể nhỏ hơn (các trạm di động, các máy cầm tay). Hình 1-4b mô tả một trạm
mặt đất đơn giản bao gồm cả thu và phát.
12

λ



Hình 1-4b Cấu hình của một trạm mặt đất

Đối với một trạm mặt đất cỡ lớn, do độ rộng của búp sóng chính của anten
rất hẹp cho nên trạm mặt đất cần phải có các thiết bò bám vệ tinh để đảm bảo chất
lượng đường truyền (trục anten hướng đúng vệ tinh). Với các trạm mặt đất cỡ nhỏ
do độ rộng búp sóng anten khá lớn cho nên trong trường hợp này không cần thiết
phải có các thiết bò bám vệ tinh .
Trong thực tế một bộ phát đáp của vệ tinh có thể phục vụ cùng một lúc
nhiều trạm mặt đất khác nhau. Đó là nhờ vào phương pháp đa truy nhập. Kỹ thuật
mà các trạm mặt đất dùng để truy nhập bộ phát đáp vệ tinh đó là (FDMA,
TDMA,CDMA).
1.6. ĐA TRUY NHẬP
Trong các hệ thống thông tin vệ tinh kỹ thuật đa truy nhập là một phương

pháp để cho nhiều trạm sử dụng chung một bộ phát đáp. Hiện nay có ba phương
pháp chính được dùng đó là :
1.6.1. Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA - Frequency Division
Multiple Access). Phương pháp này được sử dụng rộng rãi nhất. Với hệ thống này
mỗi trạm mặt đất phát một sóng mang có tần số sóng mang khác với tần số sóng
mang của các trạm khác ; mỗi một sóng mang được phân cách với các sóng mang
Thiết bò anten bám
Máy thu tạp âm thấp
Thiết bò đa truy nhập
điều chế và giải điều
chế
Thiết bò bám
Bộ khuếch
đại tạp âm
thấp
Bộ đổi
tần
xuống
Hệ thống
tiếp sóng
Bộ khuếch
đại công
suất cao
Bộ nâng
tần
Máy phát công suất cao
Bộ dao
động
Bộ dao
động

Bộ
khuếch
đại IF
Bộ giải
điều chế
Thiết bò đa
truy nhập
Bộ
khuếch
đại IF
Bộ điều chế
13
khác bằng những băng tần bảo vệ thích hợp, sao cho chúng không chồng lấn lên
nhau (hình 1-5).













FDMA có thể được sử cho bất kỳ hệ thống điều chế nào, điều chế tương tự
hoặc điều chế số. Một trạm mặt đất thu chọn lựa các tín hiệu nó cần thông tin bằng
một bộ lọc băng thông .

Phương pháp này cho phép tất cả các trạm truyền dẫn liên tục ; nó có ưu
điểm không cần thiết điều khiển đònh thời đồng bộ, và thiết bò sử dụng khá đơn
giản; hiệu quả sử dụng công suất vệ tinh của nó cũng không thấp. Tuy nhiên
phương pháp này thiếu linh hoạt trong việc thay đổi cách phân phối kênh.
1.6.2. Đa truy nhập phân chia theo thời gian ( TDMA – Time Division
Multiple Access ). Là một hệ thống trong đó các trạm mặt đất dùng chung một bộ
phát đáp trên cơ sở phân chia theo thời gian. Để làm được việc này cần sử dụng
một sóng mang điều chế số. Hệ thống TDMA thường đònh ra một khung trong miền
thời gian gọi là khung TDMA; khung này được phân chia ra và mỗi một khoảng
chia được phân cho từng trạm.
Mỗi một trạm phát sóng mang của nó trong một khoảng thời gian ngắn đã
được phân (khe thời gian) trong khung thời gian. Cần để ra một khoảng thời gian
trống (thời gian bảo vệ) giữa hai khe thời gian cạnh nhau sao cho các sóng mang
phát từ nhiều trạm không chồng lên nhau trong bộ phát đáp (hình 1-6).








Thời gian
Tần số
1
2
N
Bộ phát đáp
FDMA
1

2
t
N
FDMA
B
• • •
1
2
N
t
•
•
t
H
ình 1.5-
Đ
a truy nhập phân
chia theo tần số (FDMA)
1
2
N
TDMA
Bộ phát đáp
Mã
Thời gian
TDMA
B
t
1
2

N
1
2
N

14
Hình 1.6- Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA)


Mỗi trạm thu sẽ tách ra những phần sóng mang của chính nó dựa trên cơ sở
phân chia theo thời gian trong những tín hiệu nhận được. Hệ thống TDMA có thể
sử dụng tốt nhất công suất vệ tinh và có thể dễ dàng thay đổi được dung lượng
truyền tải nên hệ thốâng này có ưu điểm là linh hoạt trong việc chấp nhận thay đổi
trong thiết lập tuyến.
1.6.3. Đa truy nhập phân chia theo mã ( CDMA – Code Division Multiple
Access) hay đa truy nhập trải phổ (SSMA – Spread Spectrum Multiple Access ) .
Với đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA) các trạm của mạng phát liên
tục và cùng phát trên một băng tần như nhau của kênh. Nhưng các sóng mang này
trước đó đã được điều chế bằng một mẫu bít đặc biệt quy đònh cho mỗi trạm mặt
đất trước khi phát tín hiệu đã điều chế. Do đó ở loại đa truy nhập này ngay cả khi
có nhiều tín hiệu điều chế được đưa vào bộ phát đáp, thì trạm mặt đất thu có thể
tách tín hiệu thu từ các tín hiệu khác bằng cách sử dụng một mẫu bít đặc biệt thực
hiện quá trình giải điều chế .
Các tín hiệu từ tất cả các trạm đều có cùng một vò trí trong bộ phát đáp cả
về thời gian lẫn tần số. Ở phía thu thực hiện quá trình trải phổ ngược sử dụng mã
giống như mã trải phổ sử dụng ở phía phát và lấy ra tín hiệu ban đầu. Điều này cho
phép chỉ thu các tín hiệu mong muốn ngay cả khi các sóng mang trải phổ với các
mã khác đến cùng thời gian (hình 1-7).

Hình 1.7-Đa truy nhập phân chia theo mã

Ưu điểm hệ thống CDMA là hoạt động đơn giản, do nó không đòi hỏi bất
kỳ sự đồng bộ truyền dẫn nào giữa các trạm. Đồng bộ duy nhất là đồng bộ của máy
thu với chuỗi của sóng mang thu được. Kỹ thuật này đạt hiệu qủa trong việc chống
lại sự can nhiễu từ các hệ thống khác và can nhiễu do hiện tượng đa đường truyền.
Nhược điểm chính là hiệu suất thấp. Bảng 1-1 tóm tắt ưu điểm và nhược điểm của
các hệ thống đa truy nhập khác nhau .
Bộ phát đáp
Mã
Thời gian
CDMA
Tần số
1
N
2
1
2
N
Mã
1

15



Bảng 1-1 Tính năng của các hệ thống đa truy nhập

Hệ thống Ưu điểm Nhược điểm Nhận xét


FDMA

-Thủ tục nhập đơn
giản
-Cấu hình các phương
tiện trạm mặt đất đơn
giản


-Thiếu linh hoạt
trong thay đổi thiết
lập tuyến
-Hiệu quả thấp khi
số sóng mang tăng


-Dễ dàng ứng
dụng việc
phân phối
theo yêu cầu

TDMA


-Hiệu quả sử dụng
tuyến cao thậm chí khi
tăng số các trạm truy
nhập
-Linh hoạt cao trong
việc thay đổi thiết lập
tuyến


-Yêu cầu đồng bộ
cụm
-Công suất phát
cần thiết của trạm
mặt đất cao


-Có thể ứng
dụng SS-
TDMA nếu có
thể




CDMA

-Chòu được nhiễu và
méo
-Chòu được sự thay đổi
các thông số khác
nhau của đường truyền
- Bảo mật tiếng nói
cao

-Hiệu quả sử dụng
băng tần kém
- Yêu cầu đường
truyền với băng
tần lớn

-Phù hợp với
các hệ thống
có các trạm
lưu lượng nhỏ


Ngoài ra còn thể sử dụng một trong các kỹ thuật sau :
1. Chế độ đa truy nhập gán cố đònh (FAMA – Fixed Assigned Multiple
Access).
2. Chế độ đa truy nhập gán theo nhu cầu ( DAMA- Demand Assigned
Multiple Access ).
3. Đa truy nhập phân chia theo thời gian chuyển mạch vệ tinh (SS-TDMA).
Với gán cố đònh, các kênh vệ tinh được phân bố cố đònh cho tất cả các trạm
mặt đất khác nhau, bất chấp có hay không có các cuộc gọi phát đi, còn gán theo
16
nhu cầu thì các kênh vệ tinh được sắp xếp lại mỗi khi có yêu cầu thiết lập kênh từ

các trạm mặt đất có liên quan.
Với các vệ tinh SS-TDMA, các anten chùm hẹp khác nhau được chuyển
mạch tại thời điểm thích ứng trong chu kỳ khung TDMA để hướng các chùm phát
và thu theo hướng mong muốn.
1.7. KẾT LUẬN
Thông tin vệ tinh có nhiều bước phát triển vượt bậc trong những năm qua về
công nghệ cũng như các dòch vụ. Chúng ta thấy ở những năm 1970 các dòch vụ thông
tin vệ tinh cần cung cấp là truyền dẫn tín hiệu thoại và truyền hình giữa các lục đòa.
Với nhu cầu tăng dung lượng nên đã nhanh chóng dẫn đến việc tạo ra các vệ tinh đa
chùm và tái sử dụng tần số nhờ phân cực trực giao và phân tách không gian. Nhu cầu
gia tăng về số lượng lớn các tuyến nối dung lượng thấp đã dẫn đến việc chế độ gán
theo yêu cầu ra đời sử dụng một trong các kỹ thuật đa truy nhập FDMA, TDMA hoặc
CDMA. Đồng thời, những tiến bộ của kỹ thuật anten cho phép các chùm tia phù hợp
với vùng bao phủ dòch vụ, dẫn đến các chỉ tiêu của tuyến thông tin được cải thiện.
Tuy nhiên khi số lượng chùm tia tăng lên làm cho việc liên kết mạng khó khăn hơn
do đó nảy sinh kỹ thuật chuyển mạch trên vệ tinh (SS-TDMA).
Một hệ thống thông tin vệ tinh có các thuộc tính mà các mạng mặt đất
không thể có hoặc chỉ có với quy mô thấp hơn nhiều, đó là :
• Khả năng phát quảng bá.
• Dải thông rộng.
• Thiết lập nhanh chóng và dễ dàng cấu hình lại.
Với các thuộc tính trên cho nên tiềm năng của các dòch vụ do thông tin vệ
tinh cung cấp là rất đa dạng. Các loại dòch vụ đang nổi bật là:
• Trung kế thoại và trao đổi chương trình truyền hình.
• Các hệ thống đa dòch vụ : Truyền dẫn thoại và số liệu cho các nhóm
người dùng phân tán theo các vùng đòa lý khác nhau. Mỗi nhóm dùng chung một
trạm mặt đất và truy nhập dòch vụ qua một mạng dưới đất.
• Các hệ thống VSAT ( Very Small Aperture Terminal): Truyền dẫn số
liệu dung lượng thấp, phát quảng bá các chương trình truyền hình hoặc âm thanh
số. Thông dụng nhất là người sử dụng được kết nối trực tiếp đến trạm .

Tóm lại ta có thể nói rằng thông tin vệ tinh chiếm một vò trí quan trọng
trong vai trò của một phương tiện truyền thông.



17
CHƯƠNG II
SÓNG VÔ TUYẾN ĐIỆN


2.1. Tần số và các đặc tính của sóng vô tuyến điện trong thông tin vệ tinh
2.1.1. Sóng vô tuyến và tần số
Sóng vô tuyến là một bộ phận của sóng điện từ và giống như sóng ánh
sáng, tia hồng ngoại, tia X, v.v… Sự khác nhau giữa chúng chỉ ở tần số. Sóng vô
tuyến được quy đònh là những sóng điện từ có tần số nhỏ hơn 3000GHz. Các sóng
có tần số từ 3kHz đến 270 GHz được phân đònh cho nhiều mục đích khác nhau.
Các tần số sử dụng trong thông tin vệ tinh hiêïn nay nằm trong khoảng 1GHz đến
30GHz
2.1.2. Các tần số sử dụng cho thông tin vệ tinh cố đònh
a. Băng C (Băng 6/4GHz)
Tần số phát cho đường lên từ 5,925GHz đến 6,425GHz và cho đường
xuống từ 3.7GHz đến 4,2GHz. Băng tần này suy hao rất ít do mưa và trước đây
đã sử dụng cho các hệ thống vi ba dưới mặt đất ; do đó sự phát triển của thiết bò đã
ở một mức tiên tiến, nó được sử dụng cho các hệ thống vệ tinh khu vực và nội đòa.
b. Băng Ku (các băng 14/12 và 14/11 GHz)
Tần số phát cho đường lên từ 14GHz đến 14,5GHz và cho đường xuống từ
12,25GHz đến 12,75GHz hoặc từ 10,95GHz đến 11,7GHz. Băng này đã được sử
dụng rộng rãi tiếp sau băng C cho viễn thông công cộng. Nó được ưa dùng hơn cho
thông tin nội đòa và thông tin giữa các công ty, do tần số cao nên cho phép các trạm
mặt đất sử dụng được các anten có kích thước nhỏ để liên lạc.

c. Băng Ka (30/20 GHz)
Băng Ka lần đầu tiên được sử dụng cho một kênh thông tin thương mại qua
vệ tinh thông tin “SAKURA” của Nhật Bản. Ưu điểm của thông tin vệ tinh sử dụng
băng tần này là cho phép sử dụng các trạm mặt đất nhỏ và không gây nhiễu với
các hệ thống vi ba trên mặt đất. Tuy nhiên băng tần này bò suy hao lớn do mưa.
2.2 . Phân cực sóng
2.2.1. Đònh nghóa
Sóng bức xạ bởi anten bao gồm các thành phần điện trường và từ trường.
Hai thành phần này trực giao với nhau và vuông góc với phương truyền sóng,
chúng biến đổi theo tần số của sóng. Phân cực của sóng được xác đònh bởi hướng
điện trường. Sóng điện từ phẳng có các dạng phân cực như : phân cực elíp, phân
cực tròn, phân cực thẳng (hình 2)
18














2.2.2. Phân cực elíp
Trong quá trình truyền sóng nếu đầu cuối véc tơ cường độ điện trường của
sóng vạch nên một hình elíp trong không gian thì sóng gọi là phân cực elíp .

2.2.3. Phân cực tròn
Trong quá trình truyền sóng nếu véc tơ cường độ điện trường của nó vẽ nên
một vòng tròn thì sóng gọi là phân cực tròn. Nếu nhìn theo chiều truyền sóng, véc
tơ điện trường quay theo chiều kim đồng hồ thì ta có sóng phân cực tròn quay phải,
trong trường hợp véc tơ điện trường quay ngược chiều kim đồng hồ ta gọi là sóng
phân cực tròn quay trái .
2.2.4. Phân cực thẳng
Sóng có véc tơ cường độ điện trường luôn hướng song song theo một đường
thẳng trong quá trình truyền sóng gọi là sóng phân cực thẳng hay phân cực tuyến
tính. Tuỳ theo hướng của véc tơ điện trường ta có phân cực ngang hoặc phân cực
đứng.
2.3. Sự truyền lan sóng vô tuyến điện
2.3.1. Khái niệm về sự truyền lan sóng vô tuyến trong thông tin vệ tinh
Có những vấn đề khác nhau liên quan tới sự truyền lan sóng vô tuyến
trong thông tin vệ tinh vì việc phát và thu sóng thực hiện giữa một trạm mặt đất và
một vệ tinh thông tin ở một cự ly khá xa (35.786km). Vấn đề lớn nhất là tổn hao
truyền lan khi truyền giữa trạm mặt đất và vệ tinh. Có thể nói rằng công nghệ
thông tin vệ tinh luôn luôn được cải tiến để khắc phục được các tổn hao truyền lan.
Ngoài tổn hao truyền lan ra, sóng vô tuyến sử dụng trong thông tin vệ tinh còn chòu
H
ư
ơ
ùn
g

t
r
u
y
e

à
n

l
a
n
P
y
x
E
Anten
E
m
ax
E
m
i
n
E
x
y

H
ình 2-
P
hân cực sóng
19
ảnh hưởng của các tác động như tổn hao hấp thụ do tầng điện ly, khí quyển và mưa
cũng như tạp âm gây ra từ bên ngoài bởi tầng điện ly, khí quyển, mưa và mặt đất .

2.3.2. Tổn hao trong không gian tự do
Trong thông tin vệ tinh, sóng vô tuyến đi qua khoảng không vũ tru ï(gần như
chân không). Trong một môi trường như vậy, có rất ít các chất có thể suy hao sóng
hoặc làm lệch hướng truyền lan của nó. Sự suy hao sóng gây ra chỉ do sự khuyếch
đại tự nhiên của nó. Môi trường như vậy được gọi là không gian tự do. Khi sóng vô
tuyến truyền trong không gian tự do tỷ số công suất phát trên công suất thu tại
điểm cách nơi phát một khoảng R sẽ là :
Γ = (4πR/λ)
2

Ở đây λ là bước sóng của vô tuyến điện
Γ được gọi là tổn hao không gian tự do
Từ biểu thức có thể thấy rằng tổn hao không gian tự do tỷ lệ bình phương
với khoảng cách truyền lan sóng .
Trong thông tin vệ tinh, vì hầu hết sự truyền lan sóng đi xảy ra trong không
gian là chân không, do đó tổn hao truyền sóng có thể coi như bằng tổn hao không
gian tự do. Tuy nhiên khoảng cách truyền sóng rất dài nên gây ra tổn hao rất lớn
(khoảng 200dB với sóng có tần số khoảng 6GHz ). Vì vâïy nên cần sử dụng các
máy phát công suất lớn và máy thu có độ nhạy cao cũng như anten thu và phát có
hệ số tăng ích lớn.
2.3.3. Cửa sổ vô tuyến
Trong một số trường hợp, các sóng vô tuyến truyền đến hay đi từ các vệ
tinh thông tin, ngoài ra còn chòu ảnh hưởng của tầng điện ly và khí quyển đến tổn
hao truyền lan do cự ly xa .
Sóng truyền đi từ vệ tinh và trạm mặt đất bò ảnh hưởng bởi tầng điện ly khi
tần số thấp và bò ảnh hưởng do mưa khi tần số cao. Đồ thò hình 2-1 chỉ ra đặc tính
tần số suy hao do tầng điện ly và do mưa.

100
50
10
5
1
0,1 0,5 1
5
10 50 100
Tần số (GHz)
Tổn hao do mưa
(25mm/giờ)
Hấp thụ do
tầng điện ly
Cửa sổ vô tuyến

Hình2.1- Cửa sổ vô tuyến
20


Từ đồ thò này ta thấy các tần số nằm ở khoảng giữa 1GHz và 10GHz thì suy
hao do tầng điện ly và mưa là không đáng kể, do vậy băng tần này được gọi là
“cửa sổ vô tuyến”. Nếu ta sử dụng tần số nằm trong khoảng này thì tổn hao truyền

lan gần như bằng tổn hao không gian tự do, vì vậy cho phép thiết lập các kênh
thông tin vệ tinh ổn đònh .
2.3.4. Tạp âm trong truyền lan sóng vô tuyến
Các chất khí của khí quyển và mưa không chỉ hấp thu sóng mà còn là các
nguồn bức xạ tạp âm nhiệt. Tạp âm do các chất khí trong khí quyển ảnh hưởng
không nhiều đến sự truyền lan sóng so với suy hao lớn hơn do tạp âm gây ra do
mưa. Vì vậy khi thiết kế các kênh thông tin, ngoài việc giảm suy hao sóng phải tính
thêm tạp âm do mưa. Hình 2-2 chỉ ra tạp âm do mưa.











Cũng có tạp âm mặt đất phát sinh trong khi truyền lan sóng. Đây là tạp âm
nhiệt gây ra bởi trái đất, nhiệt tạp âm gần như nhiệt độ bề mặt trái đất. Nhiệt độ
tạp âm mặt đất khoảng 250 đến 300
0
K và ảnh hưởng chủ yếu đến trạm vệ tinh .
2.3.5. Sự giảm khả năng tách biệt phân cực chéo do mưa
Trường điện và từ của sóng có hướng dao động khác nhau; hai sóng có điện
trường vuông góc với nhau đôi khi kết hợp lại thành một và tạo ra một sóng “phân
cực chéo”. Một sóng như vậy có thể dùng một anten để tách ra các sóng riêng biệt.
Tuy nhiên, khi sóng đi qua mưa, hình dẹp của các hạt mưa đôi khi làm nghiêng
phân cực chéo, do đó sinh ra các thành phần vuông góc trong quá trình anten tách

ra các sóng riêng biệt. Tỷ số thành phần vuông góc hỗn hợp trên thành phần mong
muốn được gọi là “sự tách biệt phân cực chéo”.
2.3.6. EIRP : Đặc trưng khả năng phát
Nhiệt tạp âm
Suy hao do mưa (dB)
300
250
200
150
100
50
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
(K)
O

Hình 2.2- Tăng tạp âm do mưa
21
Tích số giữa hệ số tăng ích của anten và công suất máy phát cung cấp cho
anten gọi là công suất bức xạ tương đương đẳng hướng (EIRP), đây là thông số cơ
bản biểu thò khả năng của một trạm phát.
P
EIRP
= P
T
G
T

2.3.7. G/T : Đặc trưng độ nhạy máy thu
1. Nhiệt tạp âm máy thu

Mặc dù tạp âm trong thông tin vệ tinh do nhiều nguồn tạo ra, nhưng công
suất của nó vô cùng nhỏ. Nhiệt tạp âm được dùng làm đơn vò để biểu thò công suất
nhỏ như thế. Nếu dùng nhiệt tạp âm (T) thì công suất tạp âm (P) có biểu thức :
P = kTB (W)
Trong đó :
k – Hằng số Boltzmann (k = 1.38062 x 10
-23
J/
0
K)
B – Độ rộng băng thông (Hz)
T – Nhiệt độ tuyệt đối
Các nguồn tạp âm trong thông tin vệ tinh có thể được phân loại như sau :
-Tạp âm do anten thu được :
+ Tạp âm từ vũ trụ
+ Tạp âm khí quyển
+ Tạp âm do một búp sóng phụ
+ Tạp âm do mưa
- Tạp âm do tổn hao của hệ thống tiếp sóng (nhiệt tạp âm tăng khoảng 7
0
K
trên tổn hao 0,1dB).
-Tạp âm máy thu
Trong số các loại tạp âm do anten thu được thì tạp âm từ vũ trụ gây ra chỉ
vài độ K, hầu như không đáng kể. Tạp âm khí quyển tăng đặc biệt ở băng sóng
milimet là nguyên nhân chủ yếu gây ra tạp âm vũ trụ trong thời tiết tốt. Tạp âm do
mưa tăng theo cường độ mưa.
Tạp âm từ một búp sóng phụ là do anten thu tiếp nhận bằng búp sóng phụ
một lượng tạp âm từ mặt đất và khí quyển. Giá trò tạp âm này phụ thuộc vào góc
ngẩng và tần số .

Tạp âm từ hệ thống tiếp sóng, sinh ra do tổn hao ở hệ thống tiếp sóng. Vì
tổn hao này không những làm suy giảm tín hiệu đầu vào, mà còn sinh ra tạp âm, do
đó máy thu đặt càng gần anten càng tốt để giảm tổn hao và tạp âm .
2. G/T (Hệ số phẩm chất của thiết bò thu )
Tỷ số của hệ số tăng ích trên tạp âm nhiệt tổng được ký hiệu là G/T và tỷ
số này biểu thò cho chất lượng độ nhạy của trạm thu. G/T được dùng như một hệ số
chất lượng cho toàn bộ hệ thống thu bao gồm cả anten. Đơn vò sử dụng là dBm/
0
K .
2.3.8. Sự nhiễu loạn do các sóng can nhiễu
Hầu hết các băng tần ấn đònh cho thông tin vô tuyến vũ trụ thì cũng được
ấn đònh cho thông tin vô tuyến trên mặt đất do đó có bốn loại can nhiễu giữa các
hệ thống có thể xảy ra :
- Một vệ tinh can nhiễu với một trạm vệ tinh mặt đất .
22
- Một trạm vệ tinh mặt đất can nhiễu với một vệ tinh.
- Một trạm truyền thông mặt đất can nhiễu với một vệ tinh .
- Một trạm truyền thông mặt đất can nhiễu với một trạm vệ tinh mặt đất.
Hình 2-3 mô tả các dạng can nhiễu.

Nhằm để giảm bớt sự can nhiễu có thể xảy ra. Các tổ chức đưa ra các
Khuyến nghò sau :
• Hạn chế mật độ thông lượng năng lượng tạo ra trên mặt đất của vệ tinh.
• Hạn chế EIRP phát từ các trạm truyền thông trên mặt đất theo hướng
về quỹ đạo vệ tinh đòa tónh .
• Hạn chế góc ngẩng nhỏ nhất của anten trạm vệ tinh trạm mặt đất.
S2
S1
E3 E1 E2 E4
TR
RTRT RT
Vệ tinh
Trạm mặt đất hoạt động
ở băng tần 4GHz
Trạm mặt đất Trạm mặt đất hoạt động ở

Băng tầng 6 GHz
(Vi Ba) (Vi Ba)
(Vệ tinh)
B
D
4 GHz
6 GHz
C
A
T: Máy phát
R: Máy thu
:Tín hiệu mong muốn
:Tín hiệu nhiễu
4 GHz
6 GHz
4 GHz
6 GHz
Hình 2.3- Can nhiễu từ các vệ tinh khác và hệ thống vi ba trên mặt đất
23
CHƯƠNG III
KỸ THUẬT TRẠM MẶT ĐẤT

3.1. Công nghệ và đặc tính của anten
3.1.1. Yêu cầu chất lượng đối với thông tin vệ tinh
Để thu được những sóng yếu đến từ vệ tinh và phát đi các sóng có công
suất đủ mạnh lên vệ tinh, anten cần có một số đặc tính sau :
1. Hệ số tăng ích cao và hiệu suất cao
Mặc dù hệ số tăng ích của anten tỷ lệ thuận với diện tích của nó, nhưng
tuỳ thuộc vào tính kinh tế và tính thuận tiện khi khai thác mà ta chọn loại anten
vừa có hệ số tăng ích cao mà diện tích càng nhỏ càng tốt.

2. Hướng tính cao và búp sóng phụ nhỏ
Anten dùng trong thông tin vệ tinh cần phải có tính đònh hướng cao, búp
sóng phụ nhỏ để chúng không can nhiễu vào các hệ thống thông tin khác.
3. Đặc tính phân cực tốt
Anten cần phải có tính phân cực tốt để sử dụng tần số một cách hiệu quả
bằng cách ghép các sóng phân cực ngang và đứng thành phân cực vuông góc hoặc
thành các sóng phân cực tròn quay trái và quay phải trong phân cực tròn.
4. Tạp âm thấp .
3.1.2. Phân loại anten
Hình 3-1 trình bày hình dạng các loại anten hay được sử dụng trong thông tin
vệ tinh. Mỗi anten có một bộ phản xạ chính parabon và được thiết kế sao cho nguồn
bức xạ đặt tại tiêu điểm của parabon để sóng bức xạ từ mặt parabon là sóng phẳng.

Tên
Anten parabon có
nguồn bức xạ sơ cấp
đặt tại tiêu điểm chính
Anten Cassegrain
Anten
parabon lệch
Anten
Gregorlan lệch
Hình
dạng

Mặt phản xạ chính







Mặt phản xạ chính














Hình 3.1- Các loại anten trạm mặt đất

24
1. Anten parabon có nguồn bức xạ sơ cấp đặt tại tiêu điểm
Đây là loại anten có cấu trúc đơn giản nhất. Nó được dùng chủ yếu ở các
trạm chỉ thu và các trạm nhỏ với dung lượng thấp. Vì hiệu quả hệ số tăng ích thấp

búp sóng phụ không được tốt và cáp nối từ loa tiếp sóng đến máy phát bò dài.
2. Anten Cassegrain
Đây là loại có thêm một bộ phản xạ phụ vào bộ phản xạ chính, hệ số tăng
ích của anten được nâng cao và đặc tính búp sóng phụ cũng được cải thiện chút ít.
Anten được sử dụng cho các trạm bình thường, có quy mô trung bình. Cáp nối giữa
máy phát và loa tiếp sóng ngắn hơn.
3. Anten lệch
Anten lệch có bộ phận tiếp sóng, một mặt phản xạ phụ được đặt ở vò trí
lệch một ít so với hướng trục của mặt phản xạ để các bộ phận tiếp sóng và mặt
phản xạ nhỏ không chặn đường đi của sóng. Do đó búp sóng phụ được cải thiện rất
lớn dẫn đến hệ số tăng ích lớn hơn. Ngoài anten lệch một mặt phản xạ còn có hai
loại anten khác thuộc loại này : Một là loại Gregorian lệch có mặt phản xạ phụ
dạng elíp, hai là loại Gregorian lệch với mặt phản xạ phụ có dạng hyperbol. Các
anten này có hiệu quả đặc biệt khi cần thiết giảm can nhễu từ các kênh thông tin
viba trên mặt đất hoặc trên các vệ tinh khác ở các vò trí kề nhau trên quỹ đạo.
3.1.3. Hệ thống anten bám vệ tinh
Ngay cả vệ tinh ở quỹ đạo đòa tónh; vò trí của chúng cũng luôn thay đổi
khoảng
± 0,1
0
theo các hướng đông, tây, nam, bắc. Do vậy cần điều khiển anten
trạm mặt đất để bám theo vệ tinh. Các loại hệ thống anten bám vệ tinh :
- Hệ thống xung đơn : Hệ thống này luôn xác đònh tâm búp sóng anten có
hướng đúng vào vệ tinh hay không để điều khiển hướng của anten. Hệ thống này
sử dụng bốn loa bức xạ, mỗi loa bức xạ có hướng búp sóng hơi khác với hướng búp
sóng chính để lấy ra tín hiệu báo lỗi.
- Hệ thống bám từng nấc : Hệ thống này dòch chuyển nhẹ vò trí anten ở các
khoảng thời gian nhất đònh để điều chỉnh sao cho mức tín hiệu thu là cực đại.
- Hệ thống điều khiển theo chương trình : Hệ thống này điều khiển anten
dựa trên thông tin quỹ đạo dự đoán trước liên quan đến vệ tinh.

3.1.4. Các đặc tính về điện
1. Hệ số tăng ích
Hệ số tăng ích của một anten là tỷ số giữa mật độ công suất bức xạ (hoặc
thu) của anten ở một hướng đã cho và tại một điểm trên hướng ấy trên mật độ
công suất bức xạ (hoặc thu) của anten vô hướng cũng tại hướng và điểm trên khi
hai anten có công suất cấp cho anten là như nhau. Hệ số tăng ích cực đại ở hướng
bức xạ cực đại có giá trò cho bởi công thức :
G
max
=
η
λ
π
A
2
4
(3-1)
Ở đây λ : là bước sóng = c/f