Anten nhiều tia dùng trong thông tin vệ tinh luận văn ths kỹ thuật vô tuyến điện tử và thông tin liên lạc 2 07 00 pdf

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHÊ

NGUYỄN THỊ THU HUYỀN

ANTEN NHIỀU TIA
DÙNG TRONG THÔNG TIN VỆ TINH
■

Chuyên ngành: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
Mã số: 2.07.00

LUẬN VĂN THẠC s ĩ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KH: GS.TS. PHAN ANH

Há

N ội - 2002


M Ụ■ C

L Ụ• C
Trang

Lời nói đẩu
CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ THÔNG TIN VỆ T I N H ...................................

1

1.1

Giới thiệu chung ........................................................................................

1

1.2

Đặc điểm của thông tin vệ tinh .........................................................

2

1.3

ứng dụng của thông tin vệ t i n h ...................................................

5

1.3.1 Úiig dụng của thống tin vệ tinh ..................................................

5

1.3.2 Xu hướng phát triển kỹ thuật của thông tin vệ tinh .........................

6

CHƯƠNG 2: HỆ■ THÔNG VỆ■ TINH VÀ CÁC PHÂN H Ệ
• .............................

9

2.1 Giói t h i ệ u .......................................................................................................

9

Cấu hình của hệ thống thông tin vệ t i n h ..........................................

10

2.2.1 Phần Không gian.................................................................................

1ỉ

2.2.2 Phần Mặt đất ........................................................................................

13

C á c th à n h ph ần c h ín h c ủ a v ệ tinh t h ô n g tin .............................

15

2.3.1 Tải thông tin (Payload).......................................................................

15

Bộ khuyếch dại tạp âm thấp................................................................

15

Bộ đổi tầ n .............................................................................................

18

Bộ KD tiền công suất và bộ phản chiaHYBRID.................................

19

Cóc bộ phát đ á p ..................................................................................

19

Bộ ghép công suất................................................................................

20

Hệ thống anten vệ tinh........................................................................

20

2.3.2 Phần con tầu (Platform).....................................................................

21

Hệ do xa!bám vệ linh/điểu khiển x a ...................................................

21

Hệ cung cấp năng lượng .....................................................................

21

Hệ (tiều khiển và xác định trạng thái cùavệ tinh...............................

22

Hệ đ ẩ y ..................................................................................................

23

Hệ điêu khiển nhiệt..............................................................................

24

2.4 Các kỹ thuật đa truy n h ậ p ......................................................................

25

2.4.1 Khái niệm...........................................................................................

25

2.4.2 Các vấn đề lưu lượna.........................................................................

26

2.4.3 Kỹ thuật da truy nhập phân chia theotần số (FDMA).....................

27

2 .2

2.3


2.4.4 Kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo thời gian ('[’DMA)..............

30

2.4.5 Kỹ thuật đa iruy nhập phân chia iheo mã(CDMA).........................

37

C H Ư Ơ N G 3 : H Ệ T H Ố N G A N T E N V Ệ T I N H .................................................................
3.1

43

L ý t h u y ế t c h u n g v ề a n t e n .........................................................................................

43

3.1.1 Hệ số định hướng................................................................................

44

3.1.2 Độ tăng ích và đồ thị phương hướng..................................................

44

3.1.3 Độ rộng búp sóng...............................................................................

46

3.1.4 Búp sóng phụ.......................................................................................

48

3 . 2 C á c l o ạ i a n t e n v ệ t i n h .................................................................................................

50

3.2.1 Anten lưỡng cực..................................................................................

50

3.2.2 Anten loa.............................................................................................

50

Anten loa hình nón..............................................................................

52

Aìĩten loa vách nhăn............................................................................

53

Anten loa lưỡng mode..........................................................................

54

Anten loa nhiều mức lo e .......................................................................

55

3.2.3 Anten mặt phản x ạ ..............................................................................

55

Anten mặt phản xạ paraboì tiếp diện ở tâ m ........................................

57

Anten mặí phản xạ tiếp điện lệch tâm .................................................

57

Anten Casse grain.................................................................................

58

Anten Cassegrain tiếp điện lệch tàm ..................................................

59

Anten nhiều mặt phàn xạ phụ chọn lọc tần sô (FSS).........................

60

Anten mặt phàn xạ có thể mở ra dược.................................................

61

3.2.4 Anten dàn ............................................................................................

63

Anten dàn xoắn....................................................................................

64

Anteil dàn tích cực...............................................................................

65

3.2.5 Anten TT&C........................................................................................

66

3.2.6 Anteil vệ tinh di động hiện tại và trong tương lai..............................

69

C H Ư Ơ N G 4 : L Ý T H U Y Ế T A N T E N N H I Ề U T I A .........................................................
4.1

Đ ặ c đ i ể m v à p h â n l o ạ i a n t e n n h i ề u t i a ........................................................

72
72

4.1.1 Đặc điểm của anten nhiẻu ria..............................................................

72

4.1.2 Phân loại antcn nhiều tia......................................................................

73

Anten nhiều tia riêng r è .......................................................................

73

Các búp sóng liền k ê ............................................................................

74

Các búp sóng mắt c á o ..........................................................................

75

Phcĩn loại anten nhiều tia theo khu vực phủ sóng..............................

78


4.1.3 Tạo vùng phủ sóng bằng anten nhiều tia........................................

^

4.2 Cấu hình anten nhiều tia ..................................................................
4.2.1 Anten Gregorian .......................................................................
4.2.2 Dãy tiếp điên và bô diều khiển tạo dangbúp sóng (BFN)......
4.3

....
....

Bộ phát đáp đối với anten nhiều t i a ............................................

C H Ư Ơ N G 5: T H IẾ T K Ế V Ù N G P H Ủ S Ó N G C H O V Ệ TIN H V I N A S A T

o()
0
o3
^
88

5.1

C á c c h ỉ t i ê u ........................................................................................................................

89

5.2

C á c b ư ớ c tiến h ành

...................................................................................................

90

5.2.1 Xác định vùng phủ sóng....................................................................

90

5.2.2 Khai báo các thông sô'.......................................................................

()2

5.2.3 Kết quả vùng phủ sóng đạt được.......................................................

Ọộ

Kết luận

97

5.3

..............................................................................................................................

P H Ụ L Ụ C : N H Ử N G C H Ữ V I Ế T T Ắ T ..................................................................................

99

TÀI LI ỆU T H A M K H Ả O ................................................................................................................

100

y ^ity e n Thị T hu ỉlu y é n

LỜI NÓI ĐẦU
Xã hội cànu phát trien thì nhu cáu trao dổi thông tin, liên lạc càn« ?-in,r
Đẽ có thể thúc đáv kinh tế và xã hội phát triển một cách đổnii đểu. mỏi rpòt
quốc iiia phải xây đựns được cơ sớ hạ tầng vững mạnh dáp ứng được nhu cầu
cần thiết. Mạng thòns tin là một trong những cơ sở hạ táns cẩn thiết phải (iươc
nủns cấp, đầu tư và hiện đại hoá phù họp với xu thế phát triển của thế y\á[
Trong mạnu viễn thông, các hệ thống truyền dẫn giúp cho việc triển kh' j vì
mờ rộns các dịch vụ viễn thôns trẽn các phạm vi rộns lớn. Ngoài các phươn»
tiện truyền dẫn phổ biến nhự cáp đổng, sợi quang, các tuyến vi ba, thồ nơ tin vê
tinh là một phương tiện truyền dẫn quan trọng cho phép hỗ trợ cho các rrina
> ^

thônu tin mặt đất hiện có và cho phép triển khai các dịch vụ thông tin khẩn cấp
một cách nhanh chóng.
Vệ tinh ở nhữns thời kỳ đầu của sự phát triển có dung lượn 2 thấp và <àấ
thành rất cao; N sày nav giá thuê kênh vệ tinh thấp hơn nhiều so với thờ kỳ
đầu là do sử dụns các phuxm2 tiện phóng tin cậy hơn và có thể phóng

đượccác

vệ tinh lớn lên qũi đạo đồng thời vệ tinh cũng có dung lượng lớn hơn nheu
Hơn nữa, nhờ sự tiến bộ của kỹ thuật vi ba đã cho phép tạo ra các anten vê linh
nhiều tia mà vùng phủ sóng của nó có hình' dạng đặc biệt hơn, khả năn«- tá sử
dụne tần số tronII các tia và kết hợp được các bộ khuếch dại côns suất cao
Tiến trình áp đụn 2 côns nshệ thô nu tin vệ tinh vào mạng viễn thí)nơ
nước ta được mờ đầu từ năm 1980 đến nay đã là một yếu tố góp phán đern hi
sự phồn vinh của ngành Bưu điện Việt nam nói rièng và nền kinh tế quốc (Sn

nói cliuniì trong 20 năm qua. Hệ quá tất yếu của quá trình phát triển này làdư
án phóng vệ tinh viễn thòns riêng của Việt nam đang được triển khai một ccch
khán trươna và dự kiến sẽ trờ thành hiện thực trong siai đoạn 2002-2004 tớ
Bèn cạnh những nỏ lực tìm kiếm các mai pháp cho mội cấu hình,

dm
lượiiũ. và chò tạo tên lửa đẩy cho vệ linh tưưnii lai phù hợp với nhu ciiivi
T r ư ờ n ” Đ I ỉ O íid c iỊÌa ỉỉcì n ộ i

- Khoa

CôniỊ


I 'll ị Thu I I liveỉỉ

hoàn cánh của nước nha, cũna như thưưng thuvet, phoi hợp vái cộntỉ đónu
quỏc tế và khu vực vè việc sử dụne nuuổn tài nụuvên tan số và khòng tiian
¡lỏm rất nhiéu thù tục pháp lý phức tạp, một vấn đề quan irons: hàn« đầu được

đặt ra là cán phải xây dựng cấu hình, chỉ tiêu kỹ thuật vệ tinh như thế nào để
kinh doanh khai thác đạt hiệu quả cao nhất?
Từ trước đến nay ta mới chi dừng lại ờ quá trình sử dụng khai thác trạm
mặt đất qua vệ tinh của các nhà khai thác quốc tế như Intelsat hoặc của các
nước khác. Hiện nay, với vệ tinh VINASAT, chúns ta cần quan tàm xây dựna
dội nsũ kỹ thuật có trình độ hiểu biết về thông tin vệ tinh để có thể xây dựns
dự án cũn 2 như quản lý trực tiếp vệ tinh qua trạm điều khiển vệ tinh (TT&C).
Với tham vọns; như Vậy, tác iỉià trona luận văn tốt nghiệp này mong
muốn đề cấp đến các vấn đề kỹ thuật trực tiếp của vệ tinh thôns tin địa tĩnh,

irons đó có việc tìm hiểu cách xây dựng thiết kế vùns phủ sóng cùa anten trên
vệ tinh qua phần mềm SATSOFT mà hiện nav các chuyên gia về anten vệ tinh
đan 2 sử dụng để thiết kế.
Tuy nhiên do giới hạn về thời gian nên luận ván mới chỉ dừns lại ở một
sỏ' kết qua nhất định và chắc chắn không tránh khỏi những khiếm khuyết cán
bổ sung và sửa chữa.
Vì vậy tác giá rất kính mon 2 các Giáo sư và các bạn đồn«: níỉhiệp chí
dẫn và góp ý để tác 2 Ìả có thể tiếp tục nàng cao đề tài của mình irons nshiên
cứu tương lai.
Luận vãn này gồm 5 chương:
Ch ươn ơ 1: Khái quát về thông tin vệ tinh
Chương 2: Hệ thốn 2 vệ tinh và các phân hệ
Ch ươn £ 3: Hệ thống an ten vệ tinh
Chương 4: Lý thuvết anten nhiều tia
Chương 5: Thiết kế vùng phủ sóng cho vệ tinh VINASAT

Trường Đ l ỉ Qtiòc iỊĨa H à nội

- Khoa

C ò n" Nghệ


I

Nguyên Thị Thu í l uyén

CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỂ THÕNG TIN VỆ TINH

1.1

GIỚI T H I Ệ U C H U N G

Thõng tin vỏ luyến diện bán2 vệ tinh ra đời nhằm mục đích khấc
phục các nhược điểm của mạng vò tuyến mặt đất, đạt được dung lươno
cao hơn. băng tần rộn2 hơn, đem lại cho khách hàng nhiều dịch vụ mới
và thuận tiện với chi phí thấp.
Trons chiến tranh thế dới lần thứ hai, để tạo ra các vũ khí, khí tài
ngày càng hiện đại, các nước tham chiến buộc phải thúc đẩy việc
nshiên cứu hai kỹ thuật mới là tên lừa tầm xa và truyền dẫn viba. Hũ
kv thuật này lúc đầu chỉ là nhữns kv thuật riêns rẽ. về sau này người ti
mới tìm cách kết hợp hai kỹ thuật này lại với nhau và đã đạt được nhiều

thành con" đáns kể, từ đó tạo điều kiện cho sự ra đời của thông tin

Vè

tinh. Hiện nay, nhữnsì dịch vụ mà hệ thons vệ tinh đem lại đã trở nên là:
đa dạn2 và các ưu điểm của nó so với các mạng vô tuyến mặt đất hú',
các rnạnơ cáp ỉà không thể phủ nhận.
Năm 1957, nước Nga phóns; thành công vệ tinh nhân tạo đẩu tiér
của loài người lên quỹ đạo (vệ tinh SPUTNIK). Các năm sau đó các
cuộc thử Iishiệm được diễn ra liên tiếp như quản« bá lời chúc RÌár.ọ
sinh của Tons: thốns Mỹ Eisenhower qua vệ tinh SCORE năm 1953.
phóng thành công vệ tinh ECHO năm 1960, truyền tin qua vệ tinh
COURIER năm 1960, các vệ tinh dái rộng TELSTAR và RELAY năm
1962 và vệ tinh thông tin đầu tiên SYNCOM năm 1963.
Đến năm 1965 vệ tinh địa tĩnh thương mại đầu tiên (INTELSAT l
hav còn gọi là EARLY BIRD) được đưa lẻn quỹ dạo, đánh dấu ihci
điểm chính thức thôn" tin vệ tinh có thể phục vụ dân sự. Cùng năm d5

vệ tinh viễn thông đầu tiên của nước N«a thuộc thế hệ MOLNYA CĨU1T
đă dược phóng.

Trường Đ I I Quốc iỊÌa ỉ h ì Nội

-

Khoa CòmỊ Nghệ


Nhữnn hộ thõìm vệ tinh đầu tiòn chi có khá nã nu

C III1 2

cáp một

duníi lượrm tháp với siú thuê tươna đoi cao. Ví dụ vệ linh INTELSAT 1
chi có 480 kênh thoại với iiiá thuê 32.500$ một kênh một năm. Giá
thành quá cao nàv là cio tại ihời điểm bấy giờ khả nan í cùa tên lửa dẩy
còn thấp nên người ta khòns the đưa lên được một vệ tinh quá nặnsì có
dung lượniĩ lớn lén quĩ dạo. Dần dần với sự tiến bộ của kv thuật, các tên
lửa đẩy trớ nên rất mạnh. Thèm nữa, nsười ta cũng đạt được các tiến bộ
trong chế tạo các anten nhiều tia (multi beam) phù hợp với hình dáng
của vùn2 phục vụ cùng với các kỹ thuật sử dụng lại tần số và côno nshệ
bán dẫn đã cho phép các vệ tinh có mức phát tín hiệu mạnh hon và tiết
kiệm dải tần hơn. Sự phát triển này làm cho chúng ta có thể phóns dược
nlũrna vệ tinh năn »'với duns lươn2; lớn do đó giá thuê giâm xuống (ví
dụ vệ tinh INTELSAT 6 mans 80.000 kênh thoại với 2 Íá thuê chi có
380$ một kênh một năm). Hiện nay người ta đã khai thác đến thế hệ vệ
tinh INTELSAT 7 và 8.

1.2

Đ Ặ C Đ I Ể M C Ủ A T H Ô N G TIN V Ệ T IN H

Nói tới thôns tin vệ tinh, clnins; ta phải kể đến 3 ưu điểm nổi bật
của nó mà các hệ thống khác không sánh bằng, đỏ là:
- Tính quàng bá rộng lớn cho mọi địa hình
-

Có dái thôn« rộng

-

Nhanh chón« dể dàng cấu hình lại khi cán thiết (ví dụ khi bổ
sung trạm mới hoặc thay đổi thòng số trạm cũ, ...)

Ta đã biết đối vói hệ thông tin vỏ tuyến mặt đất thì nếu hai trạm muốn
thỏníỉ tin cho nhau, các anten cùa chúng phải nhìn thấy nhau. Đó gọi là
thòng lin vỏ tuyến trong tầm nhìn thảng. Tuy nhiên do trái đất có dạng
hình cầu nên khoán í cách giữa hai trạm sẽ bị hạn chế để đàm bào điều
kiện cho các anten còn trông thấy nhau. Đối với khù nâng quang bá
CŨIÌÍỈ vậv, các khu vực trên mặt đất không nhìn thấy anten cùa dài phát

Trường Đ í ỉ Quòc gill I I à iXội - Khoa Còng Ngliệ


Nguyễn Thi Thu Huyền

sẽ khòns the thu dược tín hiệu nữa. Tron" trườn a liợp hát buộc phái

truvèn tin di xa. ¡mười ta cỏ thè dùnn phươna pháp nãnạ cao cột anten,
truyền sóns phản xạ lánsỉ điện ly hoặc xàv dựna các Irạm chuyến tiếp.
Trên thực tế naười ta tháy rãníi cá ba phươnsi pháp trẽn đều có nhiều
nhược điểm. Việc nàníi độ cao của cột anten sặp rất nhiều khó khán về
kinh tế và kỹ thuật mà hiệu quả thì khôna bao nhiêu. Cự ly truyền
thảna phụ thuộc vào độ cao anten thu - phát và được xác định sần đúns
theo công thức:

D(km) = 4,43 ( ýhj(m) + vịụ (m))
với h| và h, là độ cao anten thu và phát, tính bằng m
(ví dụ cột anten có cao được đến i km thì nó cũns khống thể quảna bá
đến 200 km trên mạt đát). Nếu truyền sóng phàn xạ tầng điện ly thì cần
có cỏns suất phát rất lớn và bị ảnh hườns rất mạnh của môi trường
truyền dẫn nên chất lượng tuyến khòno cao. Việc xây dựng các trạm
chuyến tiếp siữa giữa hai trạm đầu cuối sẽ cái thiện được chất lượng
tuyến, nâng cao độ tin cậy nhưng chi phí lắp dật các trạm trung chuyển
lại quá cao và rất không thích hợp khi có nhu cầu mờ thêm tuyến mới.
Tóm lại để có thể truyền tin đi xa người ta mong muốn xây dựng được
các anten rất cao nhưng lại phải ổn định và vững chắc. Sự ra đời của vệ
tinh chính là để thoà mãn nhu cầu đó, với vệ tinh người ta có thể truyền
sóng đi rất xa và dỗ dàng thông tin trên toàn cầu hơn bất cứ một hệ
thốniĩ nào khác. Thông qua vệ tinh INTELSAT, lần đầu tiên hai trạm
dối diện trên hai bờ Đại Tâv dươnơ đã liên lạc được với nhau. Do khả
năng phủ sóng rộng lớn cho nên vệ tinh rất thích hợp cho các phươns
thức truyền tin đa điểm đến đa điểm, điếm đến da điếm (cho dịch vụ
quàn« bá) hay đa điểm đến một điểm truns tâm HUB (cho dịch vụ thu
thập số liệu).
Bèn cạnh khá ruina phủ sóng rộng lớn, băng tần rộng của các hệ thống
vệ tinh rất thích hợp với các dịch vụ quang bá hiện tại như truyền hình

Trườn

ựDU

Qtioc iỊia ỉỉ iì Nội - Khoa Còng NiỊỈiè


ỉSgnyẻn Thị Thu Uuyén

4

số phàn lỊĨài cao (Hiiỉh Definition Tclevision-HDTV), phát, thanh sổ
hav các dịch vụ ISDN thòng qua một mạng mạt đất hoặc trực tiếp đến
thuê bao (Direct to home - DHT) thòng qua trạm VSAT. Cuối cùng do
sử dụns phương tiện truyền dan qua giao diện võ tuvến cho nên hệ
thốn» thông Ún vệ tinh là rát thích hợp cho khá năng cấu hình lại nếu
cần thiết. Các côns việc triển khai trạm mới, loại bỏ trạm cũ hoặc thay
đổi tuyến đều có thể thực hiện dỗ dàng, nhanh chóng với chi phí thực
hiện tối thiểu.
Tuy nhiên vệ tinh cũng có những nhược điểm quan trọns đó là:
- Không hoàn toàn cố định
- Khoảng cách truvền dẫn xa nên suy hao lớn, ảnh hưởna của tạp
âm lớn.
- Giá thành lắp đặt hệ thống rất cao, chi phí để phónơ vệ tinh tốn
kém và vẫn còn tổn tại xác suất rủi ro
- Thời gian sử dụng hạn chế, khó bảo dưỡns, sửa chữa và nâng cấp.
- Do đường đi của tín hiệu vô tuyến được truyền qua vệ tinh khá
đài (tới 70.000 km đối với vệ tinh địa tĩnh) nên từ điểm phát đến
điểm nhận sẽ có thời gian trễ đáng kể.
Nạ;ười ta mong muốn vệ tinh có vai trò như là một cột anten cố

định nhưng trong thực tế vệ tinh luôn luôn có sự chuyển động tương đối
đối với mặt đất, dù là vệ tinh địa tĩnh thì vẫn có một sự dao độnơ nhỏ.
Điều này buộc trons hệ thống phải có các trạm điều khiển nhằm giữ vệ
tinh ở một vị trí nhất định cho thôns; tin. Thêm nữa do các vệ tinh bay
trên qui đạo cách rất xa mặt đất cho nên việc truyền sóng giữa các trạm
phải chịu suy hao lớn. bị ánh hưởng của các yếu tố thòi tiết và phải đi
qua nhiều loại môi trường khác nhau. Để vẫn bảo đảm được chất lượng
của tuvến nsười ta phải sừ dụns nhiều kỹ thuật bù và chống lỗi phức
tạp.

Trường f ) ỉ ỉ Quốc iỊĨu Hà Nội - Khoa Cóng Nghệ


Nguyễn ThịThii ỉỉuyén

5

Như ta đã biết, chi phí phóng vệ tinh là rát cao cho nên nói chung
các vệ tinh chi có khả liana hạn chế. Bù lại, các trạm mật đất phải có
kha nânỵ làm việc tương dối mạnh nên các thiết bị phần lớn đều đát
tiền, nhát là chi phí cho anten lớn (ví dụ một trạm cổng quốc tế có anten
đường kính 18 m giá khoáng 5-7 triệu $).
Các vệ tinh bav tronơ khô nơ gian cách xa mặt đất, năng lượng chủ
yếu dùng cho các động cơ phản lực điều khiển là các loại nhiên liệu
lỏn2 hoặc rắn được vệ tinh man? theo trên boons. Lượn» nhiên liệu dự
trữ nàv không thể quá lớn vì khả năns của các tên lửa dẩy có hạn. đổng
thời nó sẽ làm cho kích thước vệ tinh tăng lên đáng kể do phải tăng thể
tích thùns chứa. Nếu như vệ tinh đã dùng hết lượng nhiên liệu này thì
chúng ta khônẹ the điều khiển vệ tinh được tức là không còn duy trì
được độ ổn định của tuyến. Khi đó, vệ tinh coi như đã hỏn 2 và vì thế

tuổi thọ của vệ tinh nói chung thường thấp hơn các thiết bị thòng tin
mặt đất khác. Để làm cho vệ tinh hoạt động trở lại, nơiròi ta cần thu hồi
lại vệ tinh để sửa chữa và tiếp thêm nhiên liệu. Sau đó nơười ta phải
phóng lại nó lẽn quĩ đạo. Việc khôi phục các vệ tinh đã hết tuổi thọ này
hốt sức tốn kém và phức tạp nèn trong thực tế, người ta thường dùng
phương pháp thay thế bằng một vệ tinh hoàn toàn mới và vứt bỏ vệ tinh
cũ di.

1.3
1.3.1

Ứ N G D Ụ N G C Ủ A T H Ô N G TIN V Ệ T IN H
ứ n g d ụ n g c ủ a t h ô n g tin v ệ tin h

Mộ: hệ thốn? vệ tinh có thể cu na cấp rất nhiều loại hình dịch vụ khác
nhau và ngàv càng được phát triển đa dạng hơn. Tuy nhiên nhìn chun?
thông tin vệ tinh đem lại 3 iớp dịch vụ sau:
- Truns; chuyển trên phạm vi toàn cầu các kênh thoại và các
chương trình truyền hình. Đày là sự đáp ứng cho các dịch vụ
cơ bán nhất đối với người sử dụn®. Nó thu thập các luồng số
TrườnÍỊ D II Quốc iỊÌa ỉ hì Nội - Khoa Công Nghệ


6

XịỊityẻn ThỊThu Huvẽn

liệu và phàn phổi lới các mạn” mật đất với một tv lộ hợp lý.
Ví dụ cho lớp dịch vụ này lù các hệ thống INTELSAT và
EƯTELSAT. Các trạm mặt dát của chúns thườn" dược tra nu

bị anten dirừng kính từ 15-30 rn.
- Cun 2 cấp kha năng đa dịch vụ. thoại, số liệu cho nhữns nhóm
người sứ dụnsỉ phân tách nhau về mặt địa lý. Các nhóm sẽ chia
sè một trạm mặt đất và truy nhập đến nó thôns qua mạns. Ví
dụ cho lớp dịch vụ này là các hệ thống vệ tinh TELECOM 1,
SBS. EUTELSAT 1, TELE-X và INTELSAT (cho mạng SBS).
Các trạm mặt đất ờ đâv được trang bị anten đườns kính từ 310m
-

Kết nối các thiết bị đầu cuối với anten cỡ nhỏ hoặc siêu nhỏ
(VSAT/USAT) nhằm để truyền dẫn các luồn? số liệu duns
lượns thấp và quảng bá các chương trình truyền hình, truyền
thanh số. Thòng thường người dùng sẽ kết nối trực tiếp với
trạm mặt đất có trans bị anten đườns kính từ 0,6 - 1,2 m.Các
thuê bao di độn« cũng nằm trona lớp dịch vụ này. Tiêu biểu
cho loại hình này là các hệ thống EQUALTORIAL,
INTELNET hoặc INTELSAT, v.v... Các dịch vụ của VSAT
hiện đã rất phoniỉ phú mà ta có thể kể đến như cấp và tự động
quàn lý thẻ tín dụng, thu thập vù phùn tích số liệu, cung cấp
dịch vụ thoại mật độ thưa, hội nghị truyền hình ...

1 .3 .2

Xu h ư ó n g p h á t triển c ủ a kỹ t h u ậ t t h ô n g tin v ệ tin h

Thế hệ. vè. tinh thươngo mại đầu tièn là INTELSAT 1 hay EARLY
BIRD ra đời vào năm 1965. Đến đầu những nãm 1970 các hệ thống vệ
tinh đã có thể cung cấp các dịch vụ trao đổi thoại và truyền hình giữa
hai lục địa. Mới đầu vệ linh chi đáp ứns được cho các tuyến dll no lượng
thấp, sau đó nhu cáu ¡lia tãns tốc độ cũng như số lượn? thôn? tin qua vệ

Trường Đ H Quốc ịỊtíi Hà Nội

-

Khoa Còng ỉXiỊhừ


SíỊuyễn Thị Thu Uuvếii

tinh dã tluic day nhanh chóng việc hĩnh thánh các hộ ihốnii vệ linh da
búp sóna và các kv ihuạt dùns; lại tần số cho sórm mang. Kv thuật đáu
tiên được đùn» cho hệ thónu vệ tinh là truvén dan analog, sửdụnụ còniỉ
nghệ FDM/FM/FDMA. Sau đó dế đáp ứim nhu cáu sia tũiiíĩ thòng tin.
nsười ta dã tiến đến các phirơns thức truyền dán tiên tiến hơn như lá
SCPC/FM/FDMA (nám 1980) hav PSK/TDMA và PSK/CDMA. Các
phương thức về sau dựa trên truyền đản số qua vệ tinh để khai thác triệt
để mọi ưu điểm do kỹ thuật số đem lại. Trong tươnẹ lai khi dung lượn«
của tuyến
vệ tinh cũn*—2 như số lươn»V»- vê tinh trẽn toàn cầu tăng
•
W lên cực
•
lớn till việc sử đụna quá nhiều sóna mans sẽ làm cho mức can nhiễu
ũiữa các hệ thống thôn« tin với nhau vượt quá mức cho phép.
Để 2 Ìài quyết bài toán này, những nhà chế tạo bát buộc phái nshĩ
đến việc áp dụna các cỏns nshệ sau:
- Xử lý tại chỗ: Giải điểu chế tín hiệu nsay trên vệ tinh để xử lý,
sau đó dieu chế lại rồi truvền tín hiệu đã xử lv này xuống các
trạm mặt đất thu. Đày là trường hợp cùa các vệ tinh tích cực.

- Chuyển mạch trên vệ tinh: Hav còn sọi là đu truy nhập phàn chia
theo thời aian bằn« chuyển mạch vệ tinh (SS-TDMA).
- Sử dụng mạng kết nối trực tiếp giữa cúc vệ tinh.
- Sừ duns; các búp sóng quét hoặc búp sóng nhảy hước cho các cell
trên mặt đất.
- Sừ đụn 2 tài n«11 vồn tần số cao với dái thông rất lớn (20/30 GHZ
và 40/50GHZ). Mặc dù các dải tẩn số nàv không nằm irons dải
cửa sổ của sóng vô tuyến (300 MHz-10 GHz) nên sóns mang sẽ
phái cliịu các tác dộns lớn của mỏi trườn2 truyền sóns và mưa.
- Quáng bá trực tiếp từ vệ tinh tới nIIười sử dun«. Khi đó thiết bị
đầu cuối của nụười sử du nu sẽ được kết nối tháns với trạm mặt
dâ't mà không phai thông qua mans.

Trường Đ ỉ ỉ Quóc íỊÌti [ lả t\'òì

-

Khoa Cong NiỊliệ


8

Nguyen Thị Thu Ị Ị uyén

- Hiện nay ứ các nước Châu Âu vù Mv, Nhật dang có rất nhiều
chương trình phát triển thôn<í Ún vệ tinh nhàm tãriíĩ cường khá
năn 2 cùa vệ tinh vé dunthức truyền dẫn. Điểu này cho phép kích cỡ và siá thành cùa trạm
mặt đất ngày càna siảm đi và trở nên sần gũi hơn với người sử
dụng. Trons; một số trường hợp chúng chỉ đơn giản là các trạm

thu đơn thuần TVRO mà phổ biến là các trạm thu truyền hình
trực tiếp từ vệ tinh. Đây là một sự tiến bộ rất có V nghĩa cho cơ
hội phát triển của vệ tinh trong tương lai.

Trường Đ H Quốc qia l ỉ à Nội

-

Khoa Còng Nghé


,\\'tfve/ỉ i l l Ị Thu lỉuyừỉi

CHƯƠNG 2: HỆ THÔNG VỆ TINH
■

■

VÀ CÁC PHÂN HỆ
m

2.1

G IỚ I T H IỆ U

Các vệ tinh thôns tin trên quĩ đạo địa tĩnh có ảnh hường to lứn đến đời
sòns cùa chúnơ ta qua việc cuns cấp thốn 2 tin háu như tức thời trên toàn cáu.
Khả năna độc đáo của các hệ thống thông__■ tin sử dụng
tĩnh một
•

' các vệ
• tinh địa
•
•
CUỘC

cách mạns trons việc thiết kế các hệ thống truyền hình và thôns tin.
Vệ tinh thông tin (COMSAT) là một trạm vũ trụ có khả năng thu tín

hiệu điện từ một trạm phát ở trên mặt đất, khuyếch đại tín hiệu này, thav đổi
tán số sons mang và sau đổ phát lại tín hiệu đã khuyếch đại về mặt đất. Đối
với các vệ tinh thông tin, bộ phận thu tín hiệu khuyếch đại và phát lại là đơn
gián nên chúns thường được gọi là bộ phát lại hoặc bộ chuvển tiếp. Các vệ
tinh thông tin thường được đặt ở quĩ đạo địa tĩnh, nó đảm báo cho vệ tinh có vị
trí khôn« thay đổi so với trạm phát và thu trên mặt đất. Vệ tinh thônạ tin
thường được đặt ở vị trí sao cho chống lại được các dịch chuyến Dople. Một
trạm mặt đất và một vệ tinh có thể cunsỉ cấp vùn" phủ sóng cho 1/3 bề mặt trái
dát. Các vệ tinh nàv đã tạo ra cuộc cách mans thôn" tin bans điện, với vì vệ
tinh thương mại đầu tiên được phóns năm 1965. Ngày nav có hơn 200 vệ tinh
thông tin đan" hoạt dộng trên quĩ đạo xuns quanh trái đất và các vệ tinh mới
cũng được phóng lên thường xuyên. Các vệ tinh thông tin có thể truyền trực
tiếp các sự kiện thể thao từ bất cứ nơi nào trên thế 2 ĨỚĨ.
Năm 1945 Arthus

c.Clarke

đưa ra ý tưởng; sử ciuníỊ vệ tinh địa tĩnh cho

thống tin quán" bá. Vào thời íĩian này truvền hình đans phát triển thương mại,
Clarke cho rằns phát triển nó sẽ rẻ hơn và sử dụng các vệ tinh thòng tin tốt hơn

việc xâv dựng các irạm phát và thu trên mặt đất, ở khoảng cách 30 - 50 dặm,
rỏi khuvếch đại và phát lại tín hiệu. Ông dã ciúnsỉ, nhưng ứ thời điểm dó thì kỹ

TrướỉiiỊ DI ỉ Ouòc ỊỊÌa lícì nội - Khoa CỏtiiỊ Nqìỉệ


¿\^UY('II

r iii

I hu

10

lỉu y è ii

thuật do chó'lạo vệ tinh va phónu chú nu vào quĩ đạo lại chưa cho phép va phái
don

địa

lìhữnn nám 60 điều đó mới trớ thành hiện thực - Năm 1964 phỏnu vọ linh
tĩn h

đau tiên trên thế lỉiới - vệ tinh SYNCOM. Vào thời điểm đó, rất nhiễu

cá c nước dã

phát triền hệ thốnVI viba

mờ

rộn 2

để

phàn phối tín hiệu truvển hình

và truvền các tín hiệu thòna tin băns rộns khác. Vệ tinh thòng tin dã phát triển
và ihav thế cho các hệ thôn Sỉ viba này.
Vệ tinh thons tin có một số ưu điểm hơn hẳn với các loại thôn 2; tin khác.
Một trong những ưu điểm nổi bật của nó là phủ được một vùn« rộn 2 lớn báng
một máv phát. Anten phát cùa vệ tinh thông tin rất linh độn«, nó có thể được
thiết kế sao cho có thể phủ sóng một thành phố hoặc cả một nước. Vệ tinh địa
tĩnh phủ được vùng lớn nhất khoảng 1/3 trái đất. Với các vệ tinh này nỏ dễ
đáng thu tín hiệu ở một vị trí xa như một trang trại hoặc một hòn đảo cũns dẻ
dàns như khi thu tín hiệu trona thành phố. Thuận lợi khác của thông tin vệ
tinh là siá thành khai thác vừa phải. Vì vệ tinh thông thường có thời ai an sons
từ 8 - 12 năm nên tuy siá thành chế tạo và phóns vệ tinh là rất đát nhưng thông
tin vệ tinh vẫn có thể cạnh tranh được với các hệ thốn« thôns tin mặt đất và
cáp vượt dại châu.
2.2 CẤU HÌNH C Ủ A HỆ THÔNG THÔNG TIN VỆ TINH
Cấu hình của hệ thống thôns tin vệ tinh bao gồm hai phần:
-

Phần không gian (Space Segment): Gồm qua vệ tinh trên quĩ đạo
và trạm TT&C. Trong hệ thống thông tin vệ tinh thì vệ tinh thông
tin thực chất là một trạm lặp lại tín hiệu của tuyến thòng tin siêu
cao tần.

-

Phần mặt đất (Ground Segment): Bao 2ổm hệ thống các trạm mặt
đất Liên lạc với nhau qua vệ tinh

Hình 2.1 mô tá cấu trúc tổng quát của một hệ thống thông tin vệ tinh trong
thực tế. Nó có thế chia thành hai phán chính: Phán không gian và phán mặi đất

Trườn ¡ỉ Đ ỉ ỉ Oitốc iỊÌu ¡1(1 nòi - Khoa Còng NíỊltệ


iViỊttyèn T h ị Thu Huyên

Hình 2.1 Cấu trúc tổng quát của hệ thống thông tin vệ tinh

2.2.1 Phần không gian
Phần không gian là khái niệm để chỉ một phần của hệ thống bao gồm vệ
tinh và tất cả các thiết bị trợ giúp cho hoạt động của nó như các trạm điều
khiển và truns tâm giám sát vệ tinh. Tại các trunơ tâm này các hoạt động đo
xa/bámvệ tinh/điều khiển từ xa (TT&C) sẽ được thực hiện nhằm mục đích giữ
cho vệ tinh cố định, đồng thời kiểm tra được các thông số hoạt động của nó
như nhiệt độ anten, nguồn điện ãcquv, nhiên liệu v.v...
Tuyến mà sónơ vô tuyến được phát từ các trạm mật đất đến anten thu
của vệ tinh được gọi là tuyến lên (Uplink). Ngược lại tuyến mà vệ tinh phát
cho các trạm mặt đất sẽ được gọi là tuyến xuống (Downlink). Để đánh giá chất
lượn2 của tuyến người ta hay dùn" đại lượng C/N là tỷ số giữa công suất sóng
mans và công suất tạp âm ảnh hưởng đến sóng mans. Tỷ số này trên toàn
tuyến được quyết định bởi chất lượn ¡ỉ của cả tuyến lên và tuyến xuống, tương

Trường Đ I Ỉ Quốc gia H à nội - Khoa Còng NtỊhệ

¡Xguyeii I hi ¡'¡IU íluvèn

12

ir n 1_.
ii v ớ i c á c d ie u k iệ n t r u yJ ề n d ẫ n I 'iè n o‘4 ớ m ỏ i t u v- è n ( n h ư m ò i ir ư ờ n v_x
íi, k iể u d ié u

chò. kiòu mã hoá, phẩm chất cùa thiết bị thu...)
Vệ tinh bao 2ồm phần tái hữu ích (Plavload) VÌ1 phán con láu (Platform).
Phán Pavloađ íiồm anten và các thiết bị điện tử phục vụ cho truyền dán. Phần
Platform chứa các thiết bị bào đàm cho hoạt động hoàn hảo cùa phần Payload.
Ta thấy rằng trong quá trình hoạt động vệ tinh sẽ nhẹ dần đi do phải tiêu tốn
nhiên liệu cho việc điều khiển. Đế cho vệ tinh khôns bị mất trọns tâm thì quá
trình 2Ìàm trọn« lượn2 phải luòn phàn bố đều trên toàn bộ thể tích của nó. Do
đó bao giờ nẹười ta cũn? thiết kế sao cho các thùna chứa nhiên liệu đối xứng
nhau qua trọng tâm của vệ tinh. Thực tế những thùns chứa nhiên liệu nằm
trong phán Platform chiếm phần lớn khối lượn2 và thế tích của các vệ tinh.
Trong hệ thống hiện nay, các vệ tinh chi giữ vai trò như là một trạm
truns chuyển hoặc một trạm tiếp sức. Vì vậy vệ tinh phải có chức năng
khuyếch đại sóng man» từ tuyến lên sau đó truvền lại ở tuyến xuốna. Thông
thường đối với vệ tinh, côns suất tại đầu vào máy thu nằm trong khoảng từ

îoopw tới lnW , còn còng suất sóns man" tại đầu ra của hộ khuếch đại phát
nằm tronII khoảng 10 đến 100vv. Do đó hệ số khuếch đại cồng suất của vệ tinh
sẽ vào khoàng 100 - 130 CỈB. Ngoài ra vệ tinh còn có chức năng điều chỉnh tần
số sons mans ở tuyến lên để phát lại ở tuyến xuống với tần số thấp hơn thôns
qua các bộ đổi tần. Trên vệ tinh, yêu cầu ngan cách tín hiệu ở đầu ra máy phát

và đáu vào máy thu phải đạt được 15(3 CỈB. Hiện nay và trong tương lai gần các
vệ tinh tái sinh (Generative Satellite) ví dụ như trong hệ thống ACTS và
ITALSAT sẽ có các chức năng như giải điều chế, xử lý tín hiệu băng gốc và tái
diêu chế. Như váy ta thấy rằns» việc biến đổi tần số của tuyến xuống so với
tuyến lên vẫn được thay bằng cách diều chế một sóng mans mới ờ tuvến
xuốns đối với hệ thốn" vệ tinh tái sinh.
Độ tin cậy của phần khỏnsĩ gian là một nhàn tố quan trọng để đánh giá
kha năng hoạt dộng của cá hệ thốn” . Độ tin cậy của vệ linh phụ thuộc vào chất
TriiừttỉỊ t ) H (ìnốc ỊỊÍa l ỉ à Iiòi - Khoa C ò n " Nghệ


s tỉ It van T h i 77///

ỊỊuy étì

I3

lượn LỊ tàt cá các Ihiẽi bị của nó. Khi một vộ tinh bị hórm thì khỏim chi có imhĩa
la các thiết bị cùa nỏ bị hỏnn mà có the la do vè tinh đã hot tuổi tho. Một hè
w

•

•

•

thô nu có độ lin cậv cao khi nó có các biện pháp dự phòng tốt. Tron 2 các hệ
thỏim cao cấp, cứ một vệ tinh hoạt ctộng thì có một vệ tinh dự phò nu sán sàn«
trẽn quì đạo và một vệ tinh dự phòns ớ dưới mật đất ('trong kho).

2.2.2 Phần m ặ t đ ấ t
Phần mặt đất bao 2 ổm tất cả các trạm mặt đất (ES) của hệ thốns. Thõng;
thường chúng được nối với thiết bị đáu cuối của người sử dụng thông qua một
mạng mặt đất có dày hoặc khôns dây. Tron 2 một số trường họp chúng nối trực
tiếp với thiết bị của nsười sừ đụng (VSAT). Các ES nối với người sử dụns qua
mạng thường là các trạm lớn có duna lượn2 cao phục vụ nhiều khách hàng
mội lúc. Nsược lại, các trạm VSAT lại là các trạm nhỏ duns lượns thấp và chi
phục vụ một số lượng hạn chế người dùns. Hiện nay, các dịch vụ VSAT đang
rất phổ biến và phát triển nên các trạm mặt đất VSAT được quan tâm nghiên
cứu rất nhiều.
Các trạm mặt đất có thê’ phân biệt theo kích cỡ của chúng. Kích cỡ này
phụ thuộc vào dung lượng truyền tái và kiểu tin tức của mỗi trạm (thoại,
truyền hình hav số liệu). Các trạm lớn nhất.được trang bị anten dườns kính 30
m như các ES tiêu chuẩn A cùa hệ thống INTELSAT thế hệ cũ. Các trạm nhỏ
nhái an ten chỉ có 0,6 171 ví dụ như các trạm thu truyền hình trực tiếp từ vệ tinh.
Nhìn chune do kỹ thuật ngày cans phát triển nên kích cỡ của các ES ngày
càn2 nhò lại. V í dụ hiện nay trạm tiêu chuẩn A của INTELSAT chỉ cân fcó
anten (tườnu kính 15 đến 18m.
Các trạm mặt đát thường có cả máy phái và máy thu để trao đổi tin tức với vệ
tinh. Một số trạm khác chỉ có máy thu như tron 2 trường hợp trạm khai thác
các dịch vụ quang bá từ vệ tinh hoặc là trạm phàn phối các dịch vụ truyền hình

Trường Đ I Ị Quỏc ÍỊÌU Ỉ ỈÌ I n ò i - Khoa CỏntỊ Nqhệ


¡Xguyen T h i i h n I I uy CIl

vä

so

14

lieu uii khuch häng. Hinh 2.2 cho ta thäy cäu trüc tong quan cüa möt

iram mät dat thöng dung.
Ky thuat ve tram mät dat däc biet quan trong cho nhirng nhä khai thac
hc thong thöng tin ve tinh böi vi nö gän lien vöi ho. Cäc thöng so cüa tram mät
dal, cäc tinh chat tin hieu vä cäc qua trinh xir ly tin hieu tai tram mät dat nhir
lä ghep kenh, gay meo truoc, giai meo truac, nen giän, mä hoä, chöng löi,
phän tan cöng suät, bao mat v.v... se dirac nöi a phan sau.

Tnct'mi ' D U Qtidc gia H ä n ö i - Khoa Cöng iXghe


XiỊỉỉyr/i T hi Thu IIu y ê n

Hỉnh 2 2 : Cấu hình cụ th ể của một trạm mặt đất
Trườn\Ị ỉ ) II Qitổc iỊÌa ỉ 1(1 n ộ i - Khoa C ông :V"//Ị?


A''i'llvàn T h ị Thu tlu y é n

2.3

16

CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH C Ủ A VỆ TINH THÔ NG TIN

Vệ tinh bao iiổm phán tái thôn 2 tin (pavload) và phần con tầu (platform). Phần
pavload 2 ổm an ten và các thiết bị điện tử phục vụ cho truyền dẫn. Phán
platform wUứa các thiết bị đãm bào cho hoạt độns hoàn háo của phần payload
như là siá đỡ. cuna cấp nsuổtì điện, điều khiến nhiệt độ, điểu khiển hướng và
quĩ đạo, các thiết bị đẩy phản lực, thùng chứa nhiên liệu và các thiết bị TT&C.

2.3.1 Tải thông tin (Payload)
Cấu trúc của phần tủi thông tin có thể được biểu diễn bằnơ sơ đổ tổng quan sau
đàv (Hình 2.3)

Hình 2.3 Sơ đồ tổng quan của phần tải thông tin
Ta có thể thấy nó bao gồm: Bộ khuyếch đại tạp âm thấp (LN A ), bộ đổi
tần (FC), bộ khuvếch đại tiền công suất (PPA), bộ chia H YBRID, các bộ phát
đáp và bộ «hép côn 2 suất (M U X ) và phần anten vệ tinh.

2.3.1. ỉ

Bộ khuyếch dại tạp âm thấp (LNA)
Bộ khuvếch đại tạp âm thấp được đặt ngay sau anten thu A Rx có nhiệm

vụ khuyếch đại biên độ điện áp tín hiệu thu với mức tạp âm ký sinh rất nhỏ.
Trong phần tính toán tuvến sau đày ta sẽ thấy ý nghĩa to lớn của bộ khuyếch
dại lạp àm thấp dối với mức độ tạp àm của toàn bộ hệ thống. LN A của vệ tinh

Trường Đ H Qtíổc ỊỊÙI H à n ộ i - K h oa C ò ng Nghệ


A "Itvéii T h i Thu Huyên

ihưỏTm

C(3

17

làm lạnh bániỊ NiiroiỊcn lõnụ hoặc hiệu ứnỉỉ nhiệt điện Pci tier. Bõ

LNA của vệ tinh cũna khònn khác iỉì với so với bộ LN A cua các trạm mật dất.
Tuy nhiên, trước khi nahièn cứu các chi tiết cụ the của phán tái thònạ
tin ta hãy xem xét một số vấn đẻ liên quan đốn đưừns truyền cụ thể là vấn đẻ
tạp âm đườns truvền ánh hườn <2 đến tuyến thôn 2 tin như thế nào. Tạp ầm
nhiệt đường truyền đươc xác định bởi các yếu tố như EIRP và G/T của tram
mặt đất, các đặc tính hiệu chuán của bộ phát đáp vệ tinh ...Tron2 đó:
-

Còng suất phát xạ đán2 hướng tươns đương (EIRP) là: tích số giữa
hệ số tăna ích của anten và công suất máy phát cung cấp cho anten,
đày
trạm
phát.
*» là một
. thông số cơ bán biểu thị khả năng
w của một
»
• Ẵ
T

-

G/T: Tỷ sốhệ số tang ích (G) về phía trước anten

trên nhiệt tạpủm

tons (T) nó biếu thị cho chất lượng độ nhạy trạm mặt đất.
"r Tạp ám nhiệt đường lèn

Tạp âm

nhiệt đường lên chù yếu do máy thu vệ tinh tạo ra. Tạp âm nhiệt

đường lên được tính bằng tỷ số cỏn«; suất SÓI12 mang trên côn« suất tạp âm
C/N tại đầu vào máy thu vệ tinh.
Chú na ta đã biết EIRP hay còn gọi là công suất phát xạ đẳng hướng tương
đương, phát xạ từ trạm mặt đất tới vệ tinh có thể biểu thị bàn2 biểu thức:
LE ir p le = t P J - i y + íG J (dBW)

Trong đó: Lfl: Suy hao của fider
G.: Độ tăng ích anten trạm mặt đất
Nếu giả thiết tăng ích anten thu là Gs, tổn hao trong không gian tự do ở đường
lên là L Ư, và biết E1RP của trạm mặt đất, thì có thể tính được mức tín hiệu ở
dầu vào máy thu vệ tinh như sau:
ị p sỉ = [E ir p ỊE - [ L UJ + ¿GSJ (c!B\V)

[Eirpjị.:: cirp của trạm mặt đất
!'{

Trường f ì ỉ l Quốc ỊỊỈa ỈỈÌI nội - Khoa Còng NíỊhự


18

i\{Ịuvẽn ỉ h i Thu ỉỉu y ê n

L r : Tổn hao troniĩ khỏnạ ỉỊÍan tư do cùa đườns lên
G.-:) Hệ số tãnu ích của anten thu vẽ tinh
■

.

Từ đó la có thế suv ra:
l C /N ỉu = i eirrp /£ -■ L UỊ 4- / 077/, - / * / - /5 /

> Tạp ám nhiệt đường xuống
Các nguồn tạp âm nhiệt chủ yếu của đườrìii xuốns là tạp âm nhiệt do anten thu
dược lừ bên ngoài và tạp âm nhiệt của máy thu ớ trạm mặt đất.
Tạp âm nhiệt đườnẹ xuốns được tính bans tỷ số C/N tại đầu vào bộ giải điều
chế của máy thu của trạm mặt đất. Côns suất sóng mans c tại đầu vào máy
thu được tính theo biểu thức:
; c = ( ie ir p ỉsG E) í L D
Vì côn 2 suất tạp âm ở đầu vào máy thu là k.T.B được biểu thị bởi biểu thức
N -k.T .B . Do vặv C/N tại đáu vào máy thu ờ trạm mặt đất được tính theo biểu

thức
¿ c / NJ d = ¡eirrpJs - [ L DĨ - /6 7 ỉ E - [ k ì - [ B ỉ

Trong đó:
[eirrp]s: eirp của vệ tinh (dBVV)
Gk: Hệ số tăng ích của anten thu ở trạm mặt đất (dB)
L d: tổn hao trong không gian tự do của đường xuống (dB)
> Người ta cũng còn sử dụng tỷ số công suất sóng mang trên mật độ công

suất tạp âm, hay C/N0. Tron" trườn2; hợp này, công suất tạp âm N được tiêu
chuẩn hoá bằng độ rộng băng B để tạo ra mật độ công suất tạp âm hay
:ônu suất tạp âm trẽn một đơn vị độ rộng băn 2 . Tv số công suất sóng mang
:rên nhiệt tạp âm cũng được sử dụníĩ để biểu thị mức tạp âm tươns đối. Ta
;ó:
ịC /N 0ỉ = í C Ỉ N Ỉ + Ỉ 0 lo g B

Như vậy chat lượng tín hiệu trên đường truyền giữa máy phát và máy thu
đưce đánh siá bằng tỷ số giữa công suất tín hiệu so với công suất phổ tạp âm
T r iủ ì iiị /) // Quốc gia H á n ộ i - Khoa CủtiíỊ N qlỉệ


¡ \ ¡’ liven Til ị Thít ỉIu y ê n

19

C/N . Đàv là ham sò cùa đặc tính ihiôt bi sir đụrm trẽn đ ườn lĩ truvén siMVi.
thóiiLỉ tin vệ tinh khi nói đến dườníi iruyỏn iỊÌữa hai tram mặt đất liòn

T ro n -i

lạc vú'i nhau nhừ bộ khuvếch đại lặp tín hiệu đó là vệ tinh thì ta phái tính toán
kỹ cá đườn lĩ lên và đườns xuốns. Chất ỉ ươn a dườníĩ lèn được đánh 2Ìá bans
(C/N0)l:, còn chất lượns đườns xuống được đánh giá bang tỷ số (C/N0)D, ánh
hường của môi trường truyền sóns đến đườnạ; lèn và đường xuống rất khác
nhau. Ví dụ như mưa làm 2Íảm tỷ số (C/N0)(J bans việc giảm công suất tín
hiệu thu tuyến lên tại đầu vào anten vệ tinh, với tuyến xuốnẹ nó lại làm 2 Ĩàm
*

7

•

v_

tỷ SỐ (C/N0) d theo cách giảm côns suất tín hiệu thu tuyến xuốns và tăns nhiệt
độ tạp âm tuyến xuốns.

2.3.1.2

Bộ đổi tần (FC) '

Sau khi đã được khuvếch đại vé biên độ, tín hiệu thu ở tuyến lên sẽ được
trộn với một tán số chuẩn FL0 được tạo ra bởi bộ dao độn 2 đặt ngav trên vệ
tinh. Tán số sinh ra ớ đằng sau bộ trộn là tổ hợp giữa tán số tín hiệu ở tuyến
lên F(| và tần số ngoại sai FLO . Do tần số sóng mang của tuyến lên bao giờ
cũn« cao hơn tuyến xuống nên bọ đỏi tán của vệ tinh thuườns là bộ đổi tần
xuốnsỉ. Nsuyên tác của việc trộn tần là dựa vào đặc tính truyền đạt khỏniĩ
tuyến tính của các thiết bị bán dẫn ví dụ như một Diode, để sinh ra các tổ hợp
tần số mới từ hai tần số ờ đầu vào mới từ hai tàn số ở đầu vào (Fy và F[0).
Nguyên tắc này có thể giải thích một cách đơn giản như sau:
Giá sử tín hiệu đáu vào có dans: 1(0 = Acos[(27ĩFut) + 4>Ư]
Và tín hiệu ngoại sai có dạns: LO(t) = Bcos[(27ĩFLOt) + (ị)LOj
Sau khi qua bộ trộn tín hiệu đầu ra sẽ là 0 ( 0 = I(t)LO (t); Do đó
0(f) = ABcos[(2icFl -t) + ộu]cos[(27ĩFLOt) + <ị)LO|
0 (t) = (AB/2){

COS

[271 (F(J + FL0)t + ¡Ị>Ư + ([)L0] +cos[2ĩi (FƯ - FL0)t + ệL, -

Ót ui ỉ

Trường

/)// Oudc ÍỊÌIĨI I (Ị n ộ i - Khoa CỏĩtíỊ Nghệ