Hệ thống thông tin vệ tinh

Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Chơng một
Tổng quan về hệ thống thông tin vệ
tinh
1.1- lịch sử phát triển thông tin vệ tinh
Chúng ta đang sống trong thời kỳ quá độ tới một xã hội định hớng thông tin
tiên tiến nhờ các công nghệ mới trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Các loại
thông tin truyền trên sang vô tuyến đó là thông tin vô tuyến, đã đi vào đời
sống hàng ngày của chúng ta và chúng ta có thể cảm nhận cuộc sống hiện
tại của cuộc sống xung quanh chúng ta nhờ các hệ thống truyền hình và
điện thoại quốc tế.
Nói chung, thông tin có thể đợc phân ra các loại nh thông tin dùng cáp đồng
trục huặc thông tin dùng cáp sợi quang và thông tin vô tuyến sử dụng sóng vô
tuyến điện nối liền nhiều nơi trên thế giới vợt qua thời gian và không gian.
Hiện nay, các hệ thống cáp biển sử dụng cáp sợi quang đã đợc đa vào sử
dụng cho thông tin quốc tế. Đối với thông tin vô tuyến quốc tế, thông tin vệ tinh
đã cung cấp các đờng thông tin dung lợng lớn thay thế cho thông tin sóng ngắn
trớc đây và đợc sử dụng thờng xuyên hơn.
Thông tin vệ tinh có nhiều lợi thế so với các phơng thức truyền thông
khác đó là:
- Vùng phủ sóng rộng (chỉ cần 3 vệ tinh có thể phủ sóng toàn cầu).
- Thiết bị phát sóng chỉ cần công suất nhỏ.
- Lắp đặt hệ thống mặt đất nhanh, di chuyển dễ dàng.
- Có thể phục vụ nhiều dịch vụ khác.
- Hệ thống truyền dẫn ổn định (kể cả bão to, động đất).
- Thiết bị đặt trên vệ tinh có thể tận dụng năng lợng mặt trời để cấp điện .
- Có thể tận dụng tất cả công nghệ của kỹ thuật số.
Tuy vậy, thông tin vệ tinh cũng có những nhợc điểm:
- Kinh phí đầu t ban đầu lớn.
- Công nghệ không phải lúc nào cũng sản xuất đợc (từ khâu thiết bị đến
khâu phóng, điều khiển và điều hành).

- Bức xạ của sóng bị tổn hao lớn ở những vùng có ma và mây mù.
- Cờng độ sóng thu ở mặt đất phụ thuộc nhiều vào vị trí tọa độ của vệ tinh .
Có hai loại vệ tinh đang đợc phổ dụng : Vệ địa tĩnh (Geostation Satellite) và
vệ tinh không địa tĩnh (Non- Geostation Satellite).
1.2- các loại quỹ đạo của vệ tinh
Vệ tinh khối
Sinh viên Nguyễn Xuân Hoàng
1
Trái đất
Khối lượng M
Lực hấp dẫn =
GMm/r
2
Lực ly tâm = mv
2
/r
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
lợng M


Khoảng cách = r

Quỹ đạo chuyển động của
vệ tinh
Hình 1.1 . Các lực quyết định quỹ đạo của vệ tinh
Quỹ đạo là hành trình của vệ tinh để giữ đợc cân bằng giữa hai lực đối nhau.
Hai lực đó là lực hấp dẫn của trái đất và lực ly tâm đợc hình thành do độ cong
của hành trình của vệ tinh. Quỹ đạo thuộc một mặt phẳng có hình Elip, hai đầu
của Elip thì một đầu nằm xa trái đất còn đầu kia nằm gần trái đất. Vệ tinh sẽ di
chuyển chem. Hơn khi khoảng cách giữa nó và trái đất tăng lên.

Quỹ đạo thông dụng nhất hiện nay là những quỹ đạo sau:
+ Các quỹ đạo hình Elip nghiêng một góc 64
0
so với mặt phẳng xích đạo.
Loại quỹ đạo có tính ổn định cao nhờ có độ nghiêng mà nó cho phép vệ tinh có
thể phủ sóng đợc ở những nơi có vĩ tuyến cao thuộc phần lớn quỹ đạo khi vệ
tinh đi qua điểm cực viễn so với trái đất. Trong thực tế, quỹ đạo nghiêng hình
Elip có khả năng cung cấp các liên lạc ở các vĩ tuyến trung bình khi mà vệ tinh
gần tới điểm cực viễn so với trái đất và các góc ngẫng gần bằng 90
0
, những điều
kiện tốt này không thể tồn tại trong cùng một vĩ tuyến ở các vệ tinh địa tĩnh.
Một hệ thống vận hành đợc gọi là ELLIPSAT bao gồm 24 vệ tinh ở hai quỹ đạo
khác nhau nghiêng một góc 64
0
(2930 km / 426 km) đợc đề xuất tại Mỹ (ELL-
91) để đạt đợc sự phủ sóng vĩnh cửu.
Sinh viên Nguyễn Xuân Hoàng
2
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Hình 1.2 . Mô tả quỹ đạo của vệ tinh MOLNYA của LIÊN XÔ
+ Các quỹ đạo nghiêng tròn, độ cao của vệ tinh so với mực nớc biển là
không đổi và xấp xỉ và trăm nghìn km. Với góc nghiêng gần 90
0
, loại quỹ đạo
này đảm bảo rằng vệ tinh có thể đi qua các vùng của trái đất. Đó là lý do ngời ta
sử dụng loại quỹ đạo này để quan sát các vệ tinh (Ví dụ vệ tinh SPOT; độ cao
830 km ; quỹ đạo nghiêng 98,7
0
; chu kỳ 101 phút). Ngời ta có thể thiết lập các

quá trình lu trữ và chuyển tiếp thông tin nếu vệ tinh đợc trang bị các phơng tiện
lu trữ thông tin. Một số vệ tinh với vùng phủ sóng toàn cầu sử dụng các chòm
sao của sóng mang vệ tinh ở các quỹ đạo tròn, độ cao thấp (cỡ 1000 km) đợc đề
cập gần đây (nh IRIDIUM, GLOBAL STAR, ODYSSEY, ARIES , LEOSAT ,
).
+ Quỹ đạo tròn với góc nghiêng bằng 0, đợc sử dụng rộng rãi nhất cho quỹ
đạo vệ tinh thuộc các trạm. Quỹ đạo vệ tinh xung quanh trái đất với độ cao
35768 km và cùng phơng hớng. Do đó vệ tinh xuất hiệ nh một điểm cố định
trên bầu trời và đảm bảo sự hoạt động liên tục nh Rơle vô tuến trong thời gian
thực đối với những vùng nhìn thấy của vệ tinh (43% bề mặt của trái đất).
Sự lựa trọn các quỹ đạo phụ thuộc vào tính chất của công việc, độ can nhiễu
có thể chấp nhận đợc và tầm xa của khả năng bệ phóng.
Quỹ đạo đ ợc đặc tr ng bởi các yếu tố sau:
+ Quy mô và phạm vi của các vùng đợc phủ sóng. Trái ngợc với đông đảo
các ý kiến, độ cao của vệ tinh không phải là nhân tố quyết định trong việc liên
lạc đối với diện tích phủ sóng cụ thể. Hiện nay vệ tinh đi theo quỹ đạo thấp chỉ
cung cấp một khoảng không gian giới hạn, bao phủ tại một thời gian xác định
và có giới hạn tại một điểm xác định . Nếu độ tăng ích các anten thấp (cỡ vài
dB) với độ địng hớng kém thì trong trờng hợp này phải đợc trang bị các thiết bị
bán vệ tinh và điều này làm tăng chi phí. Do đó các vệ tinh địa tĩnh rõ ràng là
đặc biệt có ích cho việc phủ sóng liên tục các vùng co diện tích rộng. Tuy nhiên
nó không thể phủ sóng đợc các vùng cực mà các vùng này chỉ đợc phủ sóng bởi
các vệ tinh có quỹ đạo Elip nghiêng hay quỹ đạo cực.
+ Góc ngẫng của các trạm mặt đất : Một vệ tinh có quỹ đạo Elip nghiêng
hay quỹ đạo cực xuất hiện trên mặt đất trong một khoảng thời gian xác định cho
phép thông tin đợc thiết lập tại các vùng thành thị mà không va chạm các chớng
Sinh viên Nguyễn Xuân Hoàng
3
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
ngại vật nh các toà nhà lớn tạo nên góc ngẫng nằm trong khoảng từ 0

0
cho đến
xấp xỉ 70
0
. Với một vệ tinh địa tĩnh, góc ngẫng sẽ giảm khi sự chênh loch về
kinh tuyến, vĩ tuyến giữa trạm mặt đất và vệ tinh tăng.
+ Thời gian truyền dẫn và thời gian trễ : vệ tinh địa tĩnh cung cấp một sự
chuyển tiếp liên tục cho các trạm trong khoảng tầm nhìn nhng thời gian truyền
sóng từ trạm này đến trạm khác bị trễ 0,5s. Điều này yêu cầu phải sử dụng thiết
bị điều khiển tiếng vọng trên các kênh điện thoại hay các giao thức đặc biệt để
truyền số liệu. Thời gian truyền dẫn giữa các trạm sẽ giảm nếu vệ tinh di
chuyển trong một quỹ đạo thấp, thời gian truyền giữa các trạm sẽ giảm xuống
gần bằng thời gian truyền trong tầm nhìn tới vệ tinh. Nhng nó có thể trở nên lâu
(một vài giờ) đối với các trạm xa nếu nh kiểu truyền lu trữ - chuyển tiếp đợc sử
dụng.
+ Nhiễu : vệ tinh địa tĩnh chiếm một vị trí xác định trên bầu trời và việc trao
đổi thông tin với các trạm trên mặt đất. Để chống nhiễu giữa các hệ thống thì
ngời ta phải quy định băng tần và các vị trí quỹ đạo. Không gian quỹ đạo nhỏ
giữa các vệ tinh gần kề nhau tại cùng một tần số sẽ làm tăng độ nhiễu và điều
này sẽ cản trở việc thiết lập các vệ tinh mới. Các hệ thống khác nhau có thể sử
dụng các tần số khác nhau nhng điều này bị hạn chế bởi số lợng băng tần đợc
chỉ định cho không gian thông tin vô tuyến bởi các luật của thông tin vô tuyến.
Trong trờng hợp này, một băng tần có thể bị giới hạn bởi phổ tần của quỹ đạo.
Với các vệ tinh đa vào quỹ đạo thì các thông số hình học của một hệ thống này
đối với hệ thống khác bị biến đổi theo thời gian do đó rất khó đồng bộ điều này
có nghĩa là nhiễu của hệ thống sẽ cao.
+ Hiệu suất của bệ phóng : khối lợng của các vệ tinh đợc phóng giảm đi khi
độ cao tăng.
1.3- phân bổ tần số trong thông tin vệ tinh
Các băng tần số vô tuyến dùng cho các hệ thống thông tin vệ tinh nông thôn,

hiển nhiên là phải tuân theo quy chế vô tuyến. Đặc biệt, các bằng tần đợc phân
định cho các dịch vụ vệ tinh cố định đợc trình bày trong bảng.
Dịch vụ a) Các tần số tuyến lên
(MHz)
Các tần số tuyến xuống
(MHz)
Chú thích b)
FS
FS
BS
FS
FS
FS
FS
FS
2655 2690
5725 5850
5850 7075
2500 2690
2500 2535
2500 2690
3400 4200
4500 4800
Chỉ R2
Chỉ R3
Chỉ R2,R3
Sinh viên Nguyễn Xuân Hoàng
4
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
FS

FS
FS
FL
BS
BS
FS
BS
FS
BS
FS
FS
FS
FS,FL
FL
FS
FS
FS
7900 8400
10700 11700
12500 12750
12700 12750
14000 14500
14000 14800
17300 18100
27000 27500
27500 31000
7250 7750
10700 11700
11700 12500
11700 12200

11700 12300
12100 12700
12500 12750
12500 12750
11700 21200
Chỉ R1
Chỉ R1
Chỉ R1
Chỉ R3
Chỉ R2
Chỉ R2
Chỉ R1, R3
Chỉ R3
Chỉ R1
Chỉ R2
Chỉ R2,R3
Bảng : các băng tần dùng cho dịch vụ vệ tinh cố định và dịch vụ quảng bá
qua vệ tinh tới 31GHz
a) FS Dịch vụ vệ tinh cố định
BS Dịch vụ vệ tinh quảng bá
FL Tuyến phi dơ cho dịch vụ vệ tinh quảng bá
b) Vùng 1 (R1), vùng 2 (R2), vùng 3 (R3) đợc xác định theo hình (1.3)
ITU đã xác lập riêng các phần nào đó của phổ tần để sử dụng các hệ thống
thông tin vệ tinh, đáng chú ý là các băng tần nh 2,5 2,7; 3,4 7,1 và 10,7
14,5 GHz. Một số nào đó trong các băng tần này đợc phân định để sử dụng
cho các dịch vụ đặc biệt trong các vùng địa lý xác định. Trong bảng trên, R2 ám
chỉ vùng 2 bao gồm Bắc Mỹ và Nam Mỹ; R3 là vùng 3 gồm Châu úc và Châu
á và R1 là vùng 1 gồm Châu âu, Liên Xô và Châu Phi. Hình 1.3 mô tả các
vùng này trên bản đồ. Trong bảng các vùng đợc phép sử dụng băng tần đợc chỉ
thị bởi R1, R2 và R3. Nếu không có bất kỳ chỉ định vùng nào thì có nghĩa là tất

cả các vùng đều có thể sử dụng băng tần đó.
Sinh viên Nguyễn Xuân Hoàng
5
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Hình 1.3 . Các vùng nh đ ợc quy định trong các Quy chế vô tuyến
(Radio Regulations)
Băng tần 2500 2690 MHz :

Tất cả các tần số trong băng tần này là để dành cho các nớc vùng 2 và vùng
3 (không có sự phân định nào đối với băng tần số 2,5 2,7 GHz cho các dịch
vụ vệ tinh cố định trong vùng 1). Tại băng tần 2,5 2,7 GHz, suy hao khí
quyển nhỏ hơn bất kỳ băng tần nào khác, song vì bớc sóng tơng đối dài cho nên
kích thớc của trạm anten mặt đất sẽ phải lớn hơn so với việc sử dụng các băng
tần khác. Ngoài ra, vì băng tần này còn cha đợc sử dụng rộng rãi cho nên rất ít
nhà sản xuất chế tạo các thiết bị tiêu chuẩn thuộc lĩnh vực này. Băng tần này tỏ
rõ lợi thế cho những yêu cầu khiêm tốn ở những điểm không có tắc nghẽn và
các khe quỹ đạo là luôn luôn có sẵn để sử dụng. Tuy nhiên, băng tần này chung
phần với các hệ thống tán xạ đối lu và cần phải phối hợp với chúng.
Băng tần 3400 7075 MHz :
Băng tần này đợc sử dụng nhiều nhất so với tất cả các băng tần khác. Do
điều đó, việc sắp xếp các khe quỹ đạo là tơng đối khó. Mặt khác vì có sẵn thị tr-
ờng rộng lớn cho nên nhiều nhà sản xuất chế tạo thiết bị tiêu chuẩn, giảm đợc
đáng kể giá thành do cạnh tranh và đảm bảo tính hiệu quả kinh tế do quy mô
lớn. Mặc dù suy hao khí quyển hơi lớn hơn so với băng 2,5 2,7 GHz, kinh
nghiệm lịch sử cho thấy rằng có thể đạt đợc dịch vụ thông tin chất lợng cao thực
tế tại tất cả các vùng trên thế giới. Vì có can nhiễu với các hệ thống vi ba mặt
đất sử dụng băng tần này, các trạm mặt đất không đợc lắp đặt tại nhiều vùng
thành phố. Do vậy việc sử dụng băng tần này đòi hỏi phối hợp chặt chẽ với các
hệ thống trên mặt đất đang hoạt động huặc đang trong dự án.
Băng tần 10,700 14,500 GHz :

Băng tần này vừa có lợi thế vừa có bất lợi so với băng tần 3,4 7,1 GHz vốn
đợc sử dụng rất rộng rãi. Nơi nào có băng tần này nói chung không đợc sử dụng
cho các tuyến vi ba mặt đất thì có thể cho các trạm mặt đất hoạt động tại các
trung tâm thành thị. Các anten tại băng tần này rất nhỏ so với các băng tần
khác, do vậy chúng có thể đợc lắp đặt tại các mái nhà của các toà cao ốc. Nơi
nào thực tế không có các sóng mang chung trong băng này thì các vệ tinh có thể
sử dụng các công suất cao hơn vì không có các vấn đề can nhiễu với các hệ
thống trên mặt đất. Điều bất lợi chính của băng tần này là các đặc tính suy hao
Sinh viên Nguyễn Xuân Hoàng
6
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
của nó gia tăng mạnh trong miền khí hậu có nhiều sơng mù, có ma huặc có
mây.
1.4- cấu trúc tổng quát một hệ thống thông tin vệ
tinh

Một hệ thống thông tin vệ tinh bao gồm hai phần : Phần mặt đất và Phần
không gian.

ĐOạN MặT ĐấT
Sinh viên Nguyễn Xuân Hoàng
đOạN KHÔNG GIAN
Vệ TINH
7
TRạM ĐIềU
KHIểN
THIếT Bị PHáT THIếT Bị THU
TUYếN XUốNGTUYếN LÊN
Website: Email : Tel (: 0918.775.368

Hình 1.4. Các thành phần của một hệ thống thông tin vệ tinh
1.4.1. Phần không gian.
Phần không gian bao gồm vệ tinh và các trang thiết bị mặt đất để điều khiển
và kiểm tra theo dõi vệ tinh nh sau:
Hệ thống bám sát, đo đạc và điều khiển thực hiện (TT & C) và trung tâm
điều khiển vệ tinh, nơi mà mọi hoạt động của vệ tinh đợc kiểm tra và theo dõi
chặt chẽ.
Các sóng vô tuyến truyền từ các trạm mặt đất lên vệ tinh đợc gọi là đờng lên
(uplink). Vệ tinh, đến lợt truyền các sóng vô tuyến tới các trạm thu tại mặt đất -
đờng xuống (downlink).
Chất lợng của một liên lạc vô tuyến đợc xác định bởi tỷ số sóng mang trên
tạp âm (C/N).
Vệ tinh hình thành một điểm trung chuyển trạng thái do các nhóm liên lạc
song song. Khi đó nó đợc xem nh là điểm nút của mạng, truy nhập với vệ tinh
và tới bộ phát đáp vệ tinh bởi một vài sóng mạng có nghĩa là sử dụng các kỹ
thuật đặc biệt, đợc gọi là các kỹ thuật đa truy nhập.
Vệ tinh bao gồm phần trọng tải (payload) và phần nền (platfom). Phần
payload bao gồm các anten thu và tất cả các thiết bị điện tử phục vụ cho việc
truyền dẫn các sóng mang. Phần flatfom bao gồm các hệ thống phụ phục vụ cho
phần payload hoạt động. Chúng bao gồm:
+ Cấu trúc.
+ Nguồn cung cấp điện.
+ Điều khiển nhiệt độ.
+ Điều khiển hớng và qũy đạo.
+ Thiết bị đẩy.
+ Thiết bị bám, đo đạc và điều khiển thực hiện.
Vệ tinh có hai vai trò sau:
+ Khuếch đại các sóng mang thu đợc từ tuyến lên sử dụng cho việc truyền
dẫn lại trên tầng xuống. Năng lợng sóng mang tại đầu vào của máy thu vệ tinh
yêu cầu từ 100pW đến 1nW, còn năng lợng tại đầu ra của bộ khuyếch đại công

suất phát cho tuyến xuống yêu cầu từ 10 100W. Do đó độ lợi công suất có
yêu cầu từ 100 130dB.
+ Thay đổi tần số sóng mạng nhằm tránh hiện tợng một phần công suất phát
đi quay trở về đầu thu, khả năng loại bỏ của đầu vào các bộ lọc tần số tuyến
xuống kết hợp với độ tăng ích anten thấp giữa đầu ra phần phát và đầu vào phần
thu để đảm bảo công suất cỡ 150dB.
Để hoàn thành chức năng của mình thì vệ tinh có thể hoạt động nh một Rơle
đơn giản. Sự thay đổi tần số thông qua một bộ biến đổi tần số. Điều này thấy rõ
trong các vệ tinh thơng mại đợc vận hành hiện nay. Ngời ta gọi chúng là các vệ
tinh quy ớc hay trong suốt. Tuy nhiên, một thế hệ vệ tinh mới (bắt đầu từ
ACTS và ITALSAT) đang nổi lên, chúng đợc gọi là các vệ tinh tái sinh và đợc
Sinh viên Nguyễn Xuân Hoàng
8
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
trạng bị các bộ giải điều chế, các tín hiệu băng cơ bản đợc đặt sẵn trên vệ tinh.
Sự thay đổi tần số đạt đợc bởi việc điều chế một sóng mạng mới cho tầng
xuống. Việc vận hành cặp điều chế và dải điều chế có thể đợc đi kèm theo với
việc xử lý băng cơ bản ở các mức độ phức tạp khác nhau. Để đảm bảo tính sẵn
sàng cung cấp các dịch vụ, một hệ thống vệ tinh phải bao gồm một số vệ tinh để
dự trữ, để thay thế cho một vệ tinh nào đó bị hỏng hay đã hết hạn sử dụng trong
trờng hợp này chúng ta cần phân biệt tuổi thọ và độ tin cậy của một vệ tinh. Độ
tin cậy của một vệ tinh đợc đánh giá dựa trên các yếu tố: khả năng dẫn đến
hang hóc, độ tin cậy thiết bị của vệ tinh và các phơng án dự phòng. Tuổi thọ của
vệ tinh phụ thuộc vào khả năng duy trì vệ tinh trên các trạm trong trạng thái tối
thiểu.
1.4.2. Phần mặt đất.
Phần mặt đất bao gồm tất cả các trạm ở mặt đất, chúng thờng đợc nối tới
thiết bị của ngời sử dụng thông qua mạng mặt đất. Trong trờng hợp các trạm
nhỏ nh VSAT, chúng đợc nối trực tiếp tới các thiết bị của ngời sử dụng. Các
trạm lớn hay nhỏ tuỳ thuộc vào khối lợng thông tin và loại hình thông tin đợc

truyền (thoại, hình ảnh hay dữ liệu), trạm lớn nhất đợc trang bị anten có đờng
kính 30m (chuẩn A của mạng ITALSAT) trạm nhỏ nhất đợc trang bị anten có đ-
ờng kính 0,6m (các trạm thu trực tiếp tín hiệu hình ảnh). Các trạm cố định, vận
chuyển đợc và di động cũng có thể có các loại khác nhau. Một số trạm chỉ thu
tín hiệu nhng cũng có trạm vừa thu vừa phát tín hiệu.
Trục anten
Góc ngẫng B
Đờng chân trời
Các tín hiệu băng cơ sở
(Từ ngời sử dụng )

Các tín hiệu băng cơ sở
(Đến ngời sử dụng )

Hình 1.5. Mô tả cấu trúc tổng quát của một trạm mặt đất.
Sinh viên Nguyễn Xuân Hoàng
9
Bộ phân tuyến Dẫn đường Giám sát và
điều khiển
Khuếch đại
công suất RF
Điều chế IF
Khuếch đại
tạp âm thấp
Giải điều chế
IF
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Chơng 2
Phân tích tuyến liên lạc trong thông
tin vệ tinh

2.1- các thông số đặc trng của một anten
2.1.1. Độ tăng ích của anten
Độ tăng ích của anten là tỉ số giữa năng lợng bức xạ (hấp thụ) trên một đơn
vị góc đầy của một anten tại hớng xác định và năng lợng bức xạ (hấp thụ) trên
một đơn vị góc đầy của một anten đẳng hớng. Hai anten này đợc cung cấp cùng
một mức công suât.
Độ tăng ích đạt giá trị lớn nhất tại hớng bức xạ cực đại và đợc xác định bởi
công thức :
G
max
= (4 /
2
)A
eff

Trong đó : = c/f
C là tốc độ ánh sáng: C = 3.10
8
m/s
f là tần số sóng điện trờng.
A
eff
là diện tích hiệu dụng của anten, đối với anten có khe hở tròn
hay đờng kính phản xạ là D thì diện tích hình học của A có giá trị
là :
A = .D
2
/ 4
và giá trị hiệu dụng của anten là : A
eff

= .A
với là hiệu suet của anten.
Do đó : G
max
= .(.D/)
2
= .(.D.f/c)
2
(2.1)
Nếu biểu diễn dới dạng dB thì độ tăng ích của anten trong thực tế là :
G
max.dB
= 10.log.(.D/)
2
= 10 log.(.D.f/c)
2

Hiệu suất là tích các hiệu suất thành phần, bao gồm hiệu suất chiếu sáng,
suy hao do tràn, sự suy bề mặt, những suy hao do điện trở hay ghép không đối
xứng ..v..v..
=
i
.
s
.
f
.
z
. (2.2)
Hiệu suất chiếu sáng

i
đợc xác định theo luật chiếu sáng của vật phản xạ
trong môi trờng chiếu sáng đồng nhất. Sự chiếu sáng đồng nhất (
i
= 1) tạo ra
mức cao của các cực đại thứ cấp. Cần phải có điều kiện với sự suy giảm chiếu
sáng tại các đờng biện của vật phản xạ.
Hiệu suất tràn
s
đợc định nghĩa là tỷ số giữa công suất của nguồn chính bị
chắn bởi vật phản xạ so với toàn bộ công suất của nguồn chính. Góc nhìn vật
Sinh viên Nguyễn Xuân Hoàng
10
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
phản xạ từ nguồn chính càng lớn thì hiệu suất tràn càng lớn. Tuy nhiên, đối với
nguồn bức xạ cụ thể, mức chiếu sáng tại các đờng biên sẽ nhỏ đi khi các giá trị
của góc nhìn lớn và hiệu suất chiếu sáng sẽ giảm xuống.
Hiệu suất kết thúc bề mặt
f
có tính đến tác động của sự suy yếu bề mặt lên
độ tăng ích của anten. Mặt nghiêng của đờng Parabol trong thực tế khác với lý
thuyết. Gia số về độ tăng ích của anten đợc tính theo công thức sau :
G = exp [-B(4/)
2
]
Trong đó: + là sai số do sản xuất.
+ B là hệ số, hệ số này tăng khi bán kính cong của mặt lõm
giảm (B 1).
Trong thực tế, B cỡ 0,7 và cỡ /16. Điều này làm cho hiệu suất kết thúc bề
mặt đạt khoảng 90%.

Những suy hao khác, bao gồm suy hao nhiệt và suy hao do trở kháng của
ghép không đối xứng
z
thì ít quan trọng hơn.
Tổng quát, hiệu suất tổng thể của anten là tích của các hiệu suất biến đổi,
thông thờng nằm trong khoảng (55 ữ 75)%.
2.1.2. Đồ thị ph ơng h ớng bức xạ
Đồ thị phơng hớng bức xạ của anten cho biết sự biến đổi độ tăng ích của
anten theo hớng. Đối với một anten có góc mở tròn hay vật phản xạ thì đồ thị
này có dạng đối xứng tròn xoay và có thể biểu thị chúng trong mặt phẳng ở
dạng toạ độ cực hay toạ độ Decac.
Các cực đại phụ và cực đại chính bao gồm hớng bức xạ cực đại có thể đợc
xác định .
(a): Trong toạ độ cực ; (b): Trong toạ độ vuông góc Decac.
Hình 2.1. Đồ thị ph ơng h ớng bức xạ của anten
2.1.3. Độ rông của búp sóng.

Đây là góc đợc xác định bởi các hớng trong đồ thị phơng hớng cụ thể biểu
diễn giá trị lớn nhất độ tăng ích của anten. Độ rộng 3dB đợc xác định trên hình
bằng góc
3dB
và rất hay đợc sử dụng. Độ rộng 3dB tơng ứng với góc giữa hai h-
ớng mà tại đó giá trị lớn nhất của độ tăng ích giảm xuống một nửa. Độ rộng
3dB phụ thuộc vào tỷ số /D bởi hệ số mà giá trị của nó phụ
Sinh viên Nguyễn Xuân Hoàng
11
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
thuộc vào luật chiếu sáng đợc chọn. Đối với luật chiếu sáng đồng nhất, hệ số
này đạt giá trị 58,5
0

. Đối với luật chiếu sáng không đồng nhất, gây sự suy giảm
lại các đờng biên của vật phản xạ, độ rộng 3dB tăng và giá trị của hệ số phụ
thuộc vào các tính chất đặc biệt của luật.
Giá trị mà hiện nay sử dụng là 70
0
, do đó ta có công thức sau :

3dB
= 70(/D) = 70(c/f.D) (độ) (2.3)
Tại hớng , đối với tầm nhìn thẳng, giá trị độ tăng ích đợc xác định bởi biểu
thức :
G()
dB
= G
maxdB
12.( /
3dB
)
2
(dB) (2.4)
Công thức này chỉ đúng khi các góc đủ nhỏ (nằm trong khoảng từ 0 tới

3dB
/2)
Kết hợp công thức (2.2) và công thức (2.3) sẽ cho ta giá trị lớn nhất của độ
tăng ích là hàm của độ rộng 3dB và quan hệ này không phụ thuộc vào tần số.
. D . f
2
70 .
2

G
max
= . = . (2.5)
c
3dB

Nếu giá trị = 0.6 thì
G
max
= 29000 / (
3dB
)
2
(2.6)
Trong đó :
3dB
đợc tính bằng độ.
G
max
= 44,6 20Log
3dB
170

3dB

=
(G
max.dB
/ 20)
10

2.1. 4 . Sự phân cực của sóng.

Sóng điện từ đợc bức xạ bởi anten bao gồm một thành phần điện trờng và
một thành phần từ trờng. Hai thành phần này trực giao và vuông góc với hớng
truyền sóng, chúng biến đổi theo tần số của sóng. Theo quy ớc sự phân cực của
sóng đợc xác định bởi hớng của điện trờng. Nói chung hớng của điện trờng
không cố định và biên độ của nó không phải là hằng số.
Hình 2.2. Mô tả sự phân cực của sóng điện từ trong không gian
Sinh viên Nguyễn Xuân Hoàng
12
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Trong một chu kỳ hình chiếu của một mũi véc tơ đại diện cho điện trờng trên
mặt phẳng vuông góc với hớng truyền sóng và trong trờng hợp tổng quát có
dạng hình elip.
Các tính chất của sự phân cực thể hiện qua các thông số sau :
+ Hớng quay (đối với hớng truyền dẫn) tay phải (theo hớng kim đồng hồ)
huặc tay trái (ngợc chiều kim đồng hồ), (còn gọi là chiều quay của véc tơ E)
+ Tỷ lệ trục (AR Axial Ratio) AR = E
max
/ E
min
; đó là tỷ lệ của trục lớn
trên trục nhỏ của hình elip. Khi Elip có tỷ lệ trục là 1 (= 0dB), đó là phân cực
tròn. Khi Elip giảm xuống chỉ còn một trục (Tỷ số trục không xác định, điện tr-
ờng là một hớng không xác định) đó là phân cực thẳng.
+ Độ nghiêng của Elip
Hai sóng đợc gọi là phân cực trực giao nhau nếu nh các Elip biểu thị điện tr-
ờng đó giống hệt nhau nhng ở các phơng đối nhau. Có thể có các trờng hợp
riêng sau :
- Hai phân cực tròn trực giao đợc gọi là phân cực tròn theo hớng quay tay

phải và tay trái (hớng quay đối với ngời quan sát đang nhìn theo hớng
truyền).
- Hai phân cực thẳng trực giao đợc gọi là phân cực theo phơng dọc và ph-
ơng ngang.
Một anten đợc thiết kế để phát hay thu một sóng phân cực cụ thể và cũng có
thể không phát mà cũng không thu các điểm phân cực trực giao với chúng. Tính
chất này cho phép hai liên lạc song song đợc thiết lập tại cùng một tần số giữa
hai địa điểm giống hệt nhau. Tuy nhiên cần tính đến sự không hoàn hảo của các
anten và sự thay đổi cực của sóng khi qua môi trờng truyền dẫn. Cũng có thể
gây ra nhiễu lẫn nhau giữa hai đờng kiên lạc.
Mặt phẳng đứng
a a
c
b
x
Tại anten Tại anten
phát thu
a
x
b b
c
Mặt phẳng ngang
Hình 2.2. Mô tả biên độ của c ờng độ điện tr ờng phát và thu trong tr ờng hợp
phân cực tuyến tính trực giao
Theo hình vẽ, giả thiết rằng a và b là các biên độ (đợc xem là bằng nhau),
điện trờng của hai sóng đợc truyền song song với phân cực thẳng a
c
và b
c
là các

biên độ đợc thu cùng với một phân cực a
x
đợc thu với phân cực trực giao. Có thể
xác định đợc :
- Sự cách ly phân cực chéo : XPI = a
c
/ b
x
huặc b
c
/ a
x
; do đó :
XPI(dB) = 20log(a
c
/ b
x
) hay 20log(b
c
/ a
x
)
Sinh viên Nguyễn Xuân Hoàng
13
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
- Sự phân biệt phân cực chéo (khi một phân cực đơn đợc truyền) :
XPD(dB) = 20log(a
c
/ a
x

)
Trong thực tế XPI và XPD có thể so sánh đợc và thờng hay bị nhầm lẫn về
mặt cách ly. Đối với phân cực gần tròn, các tính chất đợc xác định thông qua
giá trị tỷ lệ trục, sự phân biệt phân cực chéo đợc định nghĩa là :
XPD(dB) = 20log[(AR+1)/(AR-1)]
Trái lại, tỷ lệ trục AR đợc biểu diễn theo hàm XPD qua công thức :
AR = (10
XPD/20
+ 1)/( 10
XPD/20
- 1)
Bởi vậy, anten đợc đặc trng bởi một phân cực đã cho bởi một đồ thị phơng h-
ớng bức xạ của phân cực danh nghĩa và một đồ thị bức xạ của phân cực trực
giao. Sự phân cực chéo thông thờng có giá trị lớn nhất trên trục anten và suy
biến đối với các hớng khác.
2.2- công suất bức xạ (phát).
2.2.1. Công suất bức xạ đẳng h ớng t ơng đ ơng (EIRP).
Công suất đợc bức xạ trên một đơn vị góc đặc bởi một anten đẳng hớng đợc
cung cấp từ một nguồn công suất tần số vô tuyến P
T
đợc xác định bởi biểu thức :
P
T
/ 4 (W / Steradian)
Tại một hớng, với giá trị độ tăng ích của truyền dẫn là G
T
bức xạ công suất
của bất kỳ anten nào trên một đơn vị góc đầy tơng đơng với :
G
T

.P
T
/ 4 (W / Steradian)
Tích (G
T
.P
T
) đợc gọi là công suất bức xạ đẳng hớng tơng đơng với kí hiệu là
EIRP, đơn vị là W.
2.2.2. Mật độ thông l ợng công suất.
Bề mặt của điện tích hiệu dụng A nằm cách anten phát một khoảng R trơng
cung một góc đầy A/R
2
đối với anten phát, nó nhận công suất P
R
bằng với giá trị
:
P
R
= (G
T
.P
T
/4R
2
)/(A/R
2
) = .A (W)
Đại lợng = G
T

.P
T
/4R
2
đợc gọi là mật độ thông lợng, đơn vị của nó là
W/m
2
.
2.3- công suất tín hiệu thu.
2.3.1.Công suất nhận đ ợc bởi anten thu.
Sinh viên Nguyễn Xuân Hoàng
14