tính toán suy hao đường truyền và công suất của trạm LES đặt tại TP hồ chí minh và làm việc với vùng vệ tinh IOR – i3

Mục lục

1


Phần 1. Tổng quan về Hệ thống thông tin vệ tinh
1. Cấu trúc và nguyên lý chung của hệ thống thông tin vệ tinh
Cấu trúc của một hệ thống thông tin được mô tả trong hình sau :

Hình 1 : Cấu trúc của một hệ thống thông tin
Trên hình 1,một hệ thống thông tin vệ tinh bao gồm hai thành phần chính là
phần không gian và phần mặt đất.
a. Phần không gian

Phần không gian bao gồm vệ tinh thông tin và các trạm điều khiển TT &C
(Telemetry, Tracking & Command : đo xa,bám và lệnh) ở mặt đất.
Đối với vệ tinh bao gồm hệ thống thông tin (payload) và các phân hệ phụ trợ
cho phân hệ thông tin.
Phân hệ thông tin :bao gồm hệ thống anten thu phát và tất cả các thiết bị điện
từ hỗ trợ truyền dẫn các sóng mang.
Các phân hệ phụ trợ : bao gồm khung vệ tinh,phân hệ cung cấp năng
lượng,phân hệ điều khiển nhiệt độ,phân hệ điều khiển quỹ đạo và tư thế của vệ
tinh,phân hệ đẩy,trạm điều khiển vệ tinh TT&C.

2


Phân hệ thông tin có hai nhiệm vụ chính:
-

Khuếch đại sóng mang thu được phục vụ cho việc phát lại trên đường xuống.

Thay đổi tần số sóng mang để tránh một phần công suất phát đi vào máy thu vệ tinh.

b.

Phần mặt đất
Phần mặt đất bao gồm tất cả các trạm thông tin mặt đất(LES),những trạm này
thường được nối trực tiếp hoặc thông qua các mạng mặt đất để đến các thiết bị đầu
cuối của người sử dụng.
Trạm mặt đất có hai nhiệm vụ :

-

Tiếp nhận các tín hiệu từ mạng mặt đất hoặc trực tiếp từ các thiết bị đầu cuối của
người sử dụng,xử lý các tín hiệu này sau đó phát tín hiệu này ở tần số và mức độ công

-

suất thích hợp cho sự hoạt động của vệ tinh.
Thu các sóng mang trên đường xuống của vệ tinh ở tần số chọn trước,xử lý tín hiệu
này để chuyển thành các tín hiệu băng gốc sau đó cung cấp cho các mạng mặt đất hoặc
trực tiếp tới các thiết bị đầu cuối của người sử dụng.
Một trạm mặt đất có thể có khả năng thu và phát lưu lượng một cách đồng
thời hoặc có trạm chỉ phát hoặc chỉ thu
2. Tần số và các vấn đề truyền
2.1 Tần số và sự phân chia tần số trong thông tin vệ tinh
Phổ tần số vô tuyến điện là một nguồn tài nguyên có hạn, vì vậy nhất thiết
phải sử dụng một cách hợp lý, kinh tế và có hiệu quả.

a. Cửa sổ tần số vô tuyến điện

Đường truyền của thông tin vệ tinh bị ảnh hưởng chủ yếu do tầng điện ly ở tần
số thấp do mưa ở tần số cao. Trong dải tần từ 1GHz tới 10GHz ít bị ảnh hưởng bởi
tầng điện ly và mưa nên được gọi là cửa sổ tần số vô tuyến điện

3


Tuy nhiên, dải tần 1GHz đến 10GHz cũng được sử dụng nhiều cho các đường
thông tin viba trên mặt đất, do đó sẽ có sự can nhiễu lẫn nhau giữa hai hệ thống. Ngoài
ra, để mở rộng băng thông người ta chấp nhận sử dụng cả dải tần ngoài cửa sổ.
b. Phân chia băng tần

Băng tần được sử dụng trong các hệ thống thông tin vệ tinh sử dụng tần số từ
1GHz đến trên 40GHz và chi tiết cụ thể trong bảng 1.2
Ký hiệu
băng
L

Dải tần (GHz)

Phạm vi sử dụng

1–2

S
C
X
Ku
K
Ka

2–4
4–8
8 – 12
12 – 18
18 – 27
27 – 40

Khác

>40

Thông tin vệ tinh di động, phát thanh quảng bá, vô
tuyến định vi
Thông tin vệ tinh di động hàng hải
Thông tin vệ tinh cố định
Thông tin vệ tinh quân sự và chính phủ
Thông tin vệ tinh cố định, truyền hình quảng bá
Trạm cố định
Thông tin vệ tinh cố định, truyền hình quảng bá, liên
lạc giữa các vệ tinh.
Liên lạc giữa các vệ tinh

Bảng 1.2: Các băng tần trong hệ thống thông tin vệ tinh

c. Phân bổ tần số

4

Để phân bổ tần số, thế giới được chia thành ba khu vực như hình 1.8. Khu vực
I (Region I) bao gồm Châu Âu, Châu Phi, một phân Châu Á và liên bang Nga. Khu
vực II (Region II) gồm các nước Châu Mỹ. Khu vực II (Region II) gồm Châu Úc,
phần còn lại cửa Châu Á – Thái Bình Dương (trong đó có Việt Nam)
2.2 Truyền sóng và các yếu tố ảnh hưởng tới truyền sóng trong thông tin vệ tinh
Thông tin vệ tinh sử dụng tần số vô tuyến điện ở dải tần siêu cao do đó có một
-

số tính chất như sau:
Sóng truyền thẳng trong phạm vi nhìn thấy trực tiếp, có khả năng xuyên qua tầng điện

-

ly mà thay đổi ít về công suất và phương truyền;
Có tính định hướng cao vì được bức xạ từ những vật thể có kích thước lớn hơn nhiều

-

so với bước sóng;
Có dung lượng kênh thông tin rất lớn do đó có thể đáp ứng được nhu cầu ngày càng
tăng của thông tin viễn thông;
Sóng điện từ trong hệ thống thông tin vệ tinh có cự ly truyền lan rất lớn (trên
36.000 km cho một tuyến đối với hệ thống sử dụng vệ tinh địa tĩnh). Quá trình truyền
lan của sóng điện từ bị suy hao lớn, mức độ suy giảm công suất trường điện từ chủ yếu
gay ra bởi tầng điện ly và lớp khí quyển nằm giữa tầng điện ly và trái đất.
Ngoài yêu tố làm suy giảm công suất của trường điện từ do sự hấp thụ của mưa
và tầng điện ly tạo thành của sổ vô tuyến như đã mô tả trong hình 1.2, sóng điện từ
còn chịu sự hấp thụ của lớp không khí (chủ yếu do oxy) và hỏi nước trong bầu khí
quyển và tầng đối lưu.
Mức độ suy giảm sóng do yếu tố nói trên gây ra được mô tả theo mức độ trung bình

hàng năm như trong hình

Phần 2. Bài toán tính suy hao đường truyền và dự trữ tuyến

5


Đề bài: Tính toán suy hao đường truyền và công suất dự trữ của trạm LES đặt tại TP
Hồ Chí Minh và làm việc với vùng vệ tinh IOR-I3 (Với một số điều kiện đầu tự xác
định)
Sau đây là phần tính toán chi tiết:
Trạm ES (LES):

ϕ = 9.7 0 N
-

Vĩ độ:
λES = 106.50 E

-

Kinh độ:

λSL = 64.50 E
Vệ tinh địa tĩnh IOR-I3 có tọa độ:
1.Tính toán các tham số hình học
-

Hiệu kinh độ quy chuẩn đông giữa trạm vệ tinh so với trạm mặt đất:
∆λ = λSL ( E ) − λES ( E ) = 64,50 − 106, 50 = −420 ( E )

φ
-

Góc ở tâm

:

cos φ = cos ∆λ cos ϕ = cos(−420 ).cos(9, 7 0 ) = 0, 73 → φ = 42.90
-

Cự ly đường truyền R:

R = RE2 + r 2 − 2R E r cos φ
= 6378,12 + 42164, 22 − 2 × 6378,1× 42164, 2 × 0, 73 = 37760, 6( km)
Trong đó:
RE: Bán kính Trái đất ở xích đạo (6378,1 km)
(r = RE + R0 = 42164, 2 km)
r: Bán trục lớn của quỹ đạo
-

Góc ngẩng E
cos φ −
E = arctg

-

RE
RE + R0

1 − cos φ
2

= arctg

cos φ − 0,1526
=arctg 0,85 = 40,30
sin φ

Góc phương vị:

6


tgA* = −

tg ∆λ
tg (−420 )
=−
= 5,34
sin ϕ
sin 9, 7 0

→ A* = 79, 40 → A = 180 + A* = 259, 40
(Góc Tây-Nam)

Vị trí ES và SL trên mặt phẳng Trái đất

2. Tổn hao đường truyền
2.1 Tổn hao trong không gian tự do

Tổn hao trong không gian tự do được tính theo biểu thức:
L free

 4π R 
= 10 lg 
 λ 

2

[dB]
2.2 Tổn hao do mưa:
α
γ R γ R = k .R0.01
(dB / km) → LR = γ R LE
Tính hệ số suy hao :

Trong đó k và α là các hằng số phụ thuộc vào tần số và phân cực của sóng điện từ, LE
là quãng đường đi trong mưa của sóng điện từ
7


Mặt khác theo khuyến nghị của ITU các khu vực khí hậu về mưa được phân bố thành
14 vùng, Việt Nam nằm trong vùng N – Hải Phòng gần vùng K và Sài Gòn gần vùng P
Tổn hao do tầng khí quyển LA phụ thuộc vào 14 khu vực trên, mức tổn hao này còn
phụ thuộc tần số công tác. Từ các bảng số liệu theo khuyến nghị của ITU về hệ số suy

γR
giảm do mưa (

γR

- dB/km) tại tần số 4GHz, ta tìm được

tại thành phố Hồ Chí Minh

γR =
gần vùng P là

0.37

3. Các tham số của anten
3.1. Độ tăng ích G
Độ tăng ích lớn nhất Gmax của một anten parabol trong thông tin vệ tinh thường tính
theo biểu thức:
2

Gmax

π D 
 π Df 
=η 
=η 

 λ 
 c 

2

η

(với

thường lấy trong khoảng 0,55 đến 0,6)

θ3dB
3.2. Góc mở ½ công suất (

)

θ 3dB
được tính theo biểu thức:

θ 3dB =

λ 0
70
D
α < θ 3dB / 2

Khi lệch khỏi hướng bức xạ một góc

hệ số tăng ích sẽ bị suy giảm và có

thể được tính thông qua biểu thức:

Gα [ dB ] = Gmax [ dB ] − 12

α
[ dB ]
θ 3dB

Nếu tính Gmax theo góc mở nửa công suất chúng ta có thể biến đổi và áp dụng biểu
thức tính:

8


2

Gmax

 π .70 
π D 
=η 
=η 


 λ 
 θ 3dB 

2

3.3. Tính EIRP, mật độ thông lượng công suất và công suất thu
EIRP = PT .GT [ W ] = PT + GT [ dB ]
-

Khái niệm công suất tại điểm thu và mật độ thông lượng công suất.
Trên một diện tích hiệu dụng A cách xa anten phát một khoảng cách R tương ứng với
một góc đầy tính từ anten phát là A/R2 thì công suất thu được tính theo biểu thức:

PR =

PT .GT
P .G
. A = φ . A [ W ] ; → φ = T T2  W / m 2 
2
4π R
4π R
được gọi là mật độ thông lượng công

suất.

Các thông số trạm mặt đất (LES) và trạm vệ tinh (SAT):
Thông số
Công suất phát
Đường kính anten thu phát
Tần số phát
Khoảng cách giữa 2 anten
Độ rộng búp sóng của
( θ3dB )

LES
150W (21,8dB)
6m
16GHz
37760,6 km
60

anten thu
Hiệu suất anten (%)

4. Tính công suất thu thu bởi anten thu
*Công suất thu tuyến lên
4.1. Độ tăng ích G (anten phát trạm mặt đất)
2

2

Gmax

 π × 6 × 16 ×109 
 π Df 
=η 
=
0,
6

 = 606388
3 × 108
 c 



Hay tính theo đơn vị dB:

9

SAT
15W (11,8dB)
5m
14GHz

37760,6 km
1,50
60


GT max = 10 lg(606388) = 57,8dB
4.2 Tính EIRP (Công suất phát xạ đẳng hướng của anten phát trạm mặt đất)
EIRP = PT + GT [ dB ] = 21,8 + 57,8 = 79, 6

dBW

φ
4.3 Mật độ thông lượng công suất:

φ = EIRP − 10 lg ( 4π R 2 ) = 79, 6 − 10 lg ( 4π × 377606002 ) = −82,9
dBW/m2
4.4 Tổn hao Lfree
2

 4π × 3760600 ×16 ×109 
 4π Rf 
L free = 10 lg 
=
10
lg

 = 208,1
3 × 108
 c 



dB
4.5 Hệ số tăng ích anten thu vệ tinh G
Với

θ3dB =

λ 0
D 70
70 = 1,50 → =
= 46, 7
D
λ 1,5

Áp dụng :
2

GR = Gmax

2
 π Df 
=η 
= 0, 6 [ π × 46, 7 ] = 12914 → GR = 10 lg12914 = 41,1dB

 c 

4.6 Công suất thu tại anten thu vệ tinh
PR = EIRP − L free + GR = 79, 6 − 208,1 + 41,1 = −87, 4

dBW

*Công suất thu tuyến xuống
4.1 Độ tăng ích G (anten phát trạm vệ tinh)
2

2

 π × 5 × 14 × 109 
 π Df 
GT = η 
=
0,6

 = 322407
3 ×108
 c 


Hay tính theo đơn vị dB:
GT max = 10 lg(322407) = 55,1dB
4.2 Tính EIRP (Công suất phát xạ đẳng hướng của anten phát trạm vệ tinh)
EIRP = PT + GT [ dB ] = 11,8 + 55,1 = 66, 9
dBW

10


φ
4.3 Mật độ thông lượng công suất:

φ = EIRP − 10 lg ( 4π R 2 ) = 66,9 − 10 lg ( 4π × 377606002 ) = −95, 6

dBW/m2

4.4 Độ tăng ích anten anten thu trạm mặt đất
2

2

G = Gmax

 π × 6 × 14 × 109 
 π Df 
=η 
=
0,
6

 = 464266
3 × 108
 c 



Hay tính theo đơn vị dB:
GR = 10lg(464266) = 56,7 dB
4.5 Tổn hao Lfree
2

L free

 4π × 3760600 ×14 ×109 

 4π Rf 
= 10 lg 
= 10 lg 
 = 206,9dB
3 × 108
 c 



4.6 Công suất thu tại anten thu trạm mặt đất
PR = EIRP − L free + GR = 66,9 − 206, 9 + 56, 7 = −83,3
dBW
5. Tạp âm và nhiệt tạp âm
5.1. Công suất của tạp âm
N = N 0 B = k .T .B
k = 1,38 ×10−23
Trong đó: k là hằng số Bonzmant

J/K, T(K) là nhiệt độ tạp âm của thiết
N 0 = k .T

bị, B(Hz) là băng thông, N0 là mật độ công suất tạp âm:

(W/Hz)

5.2. Tạp âm nhiệt
Hệ số phẩm chất của một trạm thông tin vệ tinh là tỷ số giữa độ tăng ích của anten và
nhiệt độ tạp âm hiệu dụng của máy thu (G/T).
Nhiệt độ tạp âm hiệu dụng của máy thu bao gồm:
- Nhiệt tạp âm tương đương của anten: TA

- Nhiệt tạp âm của feeder TFRX
- Nhiệt tạp âm của máy thu TR
Nhiệt tạp âm tương đương toàn thiết bị thu là:

11


Te = ( Tr + T1 ) +

T
T2
+ 3 + ...
G1 G1G2
(K)

Từ đó ta có công suất tạp âm toàn bộ máy thu sẽ là:
N = k .Te .B
(W)
Khi không tính đến nhiệt tạp âm của máy thu, có thể tính TR:
Tr =


TA
1
+ TFRX 1 −
LFRX
 LFRX


÷( K )



- Tính nhiệt tạp âm anten
Nhiệt tạp âm anten TA là do anten thu các nguồn tạp nhiễu không mong muốn từ
không gian và mặt đất ở khu vực gần anten:
TA=Tk.gian+Tm.đất
Như vậy, nhiệt tạp âm anten là tham số phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố về địa lý, kích
thước và tần số làm việc của anten.
5.3. Hệ số tạp âm
Hệ số tạp âm của đường truyền hay thiết bị được tính theo biểu thức:

F = 1+

Te
290

Với các thiết bị có nhiều tầng mắc nối tiếp:

F = F1 +

Fn − 1
F2 − 1 F3 − 1
+
+ ... +
G1
G1G2
G1G2 ...Gn −1

Với các thông số của máy thu vệ tinh:
GA=49,5dB

TA=22K

LFRX=1,8
TF=290K

G1=31dB
T1=200K

G2=11dB
T2=550K

G3=21dB
T3=950K

Tính nhiệt tạp âm tương đương (Te) của máy thu và hệ số tạp âm và hệ số phẩm chất
của trạm thu.
-

Nhiệt tạp âm đầu vào máy thu Tr:

12


Tr =
=

-


TA

1
+ TFRX 1 −
LFRX
 LFRX


÷( K )


22
1 

+ 290  1 −
÷ = 130( K )
1,8
 1,8 

Nhiệt tạp âm tương đương toàn thiết bị thu Te
Te = ( Tr + T1 ) +

T
T2
+ 3
G1 G1G2

550
950
+
= 345,3( K )
40 40 ×15

→ Te = 10 lg 345,3 = 25, 4dBK
= ( 130 + 200 ) +

-

Hệ số tạp âm F

F = 1+
-

Te
345,3
= 1+
= 2, 2
290
290

Hệ số phẩm chất lớn nhất G/T (Không tính tổn hao đường truyền)

G GA
=
= 49,5 − 10 lg 345,3 = 24,1
T Te
dB/K
-

Tỷ số tín trên tạp SNR(C/N)

G
C Pr

41,1
=
= EIRP + r − LP − k ( dBHz ) = 66,9 +
− 206,9 − 228, 6 = 90, 2dB
N N0
T
25, 4
6. Tính toán dự trữ tuyến lên
Trạm mặt đất

Vệ tinh
Thông số tuyến

Công suất phát(W)
Đường kính anten parabol(m)
Hiệu suất anten(%)
Hệ số tăng ích phát(dBi)
EIRP(dBW)
Tần số phát(GHz)
Cự ly truyền(km)
Tổn hao Lfree(dB)
Mật độ thông lượng công suất(dBW/m2)
G/T(dBW/m2)
Độ rộng băng tần(kHz)
C/N yêu cầu(dB)
C/N đề ra(dB)
Dự trữ tuyến(dB)

13

100
6
60
57,8
79,6
16
37760,6
206,9
-95,6
24,1
150
95
90,2
4,8


6.1 Các loại tổn hao khác
Ngoài tổn hao do cự ly đường truyền trong không gian tự do (Lfree), tuyến TTVT còn
chịu các loại tổn hao khác, cụ thể:
1)
2)
3)
4)

Tổn hao do các yếu tố hấp thụ sóng của tầng khí quyển: mưa, hơi nước…
Tổn hao trong nội bộ tuyến feeder thu (LFRX) và phát (LFTX)
Tổn hao do lệch hướng anten thu và phát LPOL (LR cho anten thu, LT anten phát)
Tổn hao do xuyên phân cực sóng
Nếu tính đầy đủ các loại tổn hao trên đường truyền thì công suất thu sẽ được tính theo
biểu thức:

P G
PRx =  TX T max
 LFTX

  1   GR max 
÷
÷
÷
÷
  L free LA   LFRX LPol 

Máy phát- Đường truyền - Máy thu

14


Phần 3. Tính toán cụ thể
3.1 Tuyến lên trời trong

θ3dB
Với giả thiết trời trong (LA=0), trạm phát sóng được đặt gần vùng biên phủ

của

≈ 300
anten thu vệ tinh (góc ngẩng anten

)

Tuyến lên trong thông tin vệ tinh
Bảng thông số cho trước
Trạm mặt đất

Công suất phát (W)
150 (21,8dB)
Đường kính anten parabol (m)
6
Hiệu suất anten (%)
60
0
Độ lệch hướng lớn nhất của anten ( )
0,15
Góc ngẩng của anten (0)
30
Tần số phát (GHz)
16
Suy hao do feeder phát (dB)
0,5
Cự ly truyền (km)
37760,6
0
Vệ tinh
Góc mở ½ công suất ( )
2,5
Tổn hao do lệch hướng anten (dB)
2
Hiệu suất anten (%)
60
Tổn hao feeder LFRX (dB)

1,5
Nhiệt độ tạp âm feeder (TF), máy thu (TR) và nhiệt tạp âm anten đều chọn 290K
a. Tính EIRP
15


PTX = 21,8dB
LFXT = 0,5dB
2

2

Gmax

 π × 6 × 16 ×109 
 π Df 
=η 
=
0,
6

 = 606388
8
3
×
10
 c 



GT max = 10 lg(606388) = 57,8dB
2

α 
LT = 12  T ÷
 θ 3dB 
λ 0
c
3 × 108
θ3dB = 70 =
70 =
70 = 0, 220
9
D
Df
6 × 16 × 10
2

α 
 0,15 
→ LT = 12  T ÷ = 12 
÷ = 5, 6dB
 0, 22 
 θ 3dB 
→ EIRP = PTX − LFTX + GT max − LT = 21,8 − 0,5 + 57,8 − 5, 6 = 73,5dBW
b. Tính suy hao tuyến lên
2

2

L free

 4π × 37760600 ×16 ×109 
 4π Rf 
= 10 lg 
=
10
lg

 = 208,1dB
3 × 108
 c 



c. Tính G/T đầu vào máy thu vệ tinh
2

2

2

 70 
 70 
π D 
GR max = η 
= η π
 = 0, 6 π
 = 4642


 λ 
 2,5 
 θ3dB 
→ GR max = 36,7 dB
LR = 2dB
LFRX = 1,5dB
→ PR = EIRPT − L free + GR max − LR = 73,5 − 208,1 + 36, 7 − 2 = −99,9dBW

Nhiệt độ tạp âm đầu vào máy thu LNA:

TA
1 
290
1 

+ TF 1 +
+ 290 1 −
÷+ TR =
÷+ 290 = 580 K
LFRX
1,5
 1,5 
 LFRX 
→ T = 10 lg 580 = 27, 6dB

T=

16

PRX = PR − LFRX − T = −99,9 − 1,5 − 27, 6 = −129dBW

G = Gmax − LR − LFRX = 36,7 − 2 − 1,5 = 33, 2dB
G 
 T  = GR − T = 33, 2 − 27, 6 = 5, 6dB / K

d. Tính tỷ số tín hiệu trên tạp âm C/N của tuyến lên

C 
G 
  = EIRPU +   − L − k = 73,5 + 5, 6 − 208,1 + 228, 6 = 99, 6dB
 T U
 N 0 U
Trong đó:
C: sóng mang, N: tạp âm (N=K.T.B), N0: mật độ tạp âm, K=1,28.10-23J/K=228,6dBJ/K

Mô tả biến đổi công suất tuyến lên

17


3.2 Tuyến lên trời mưa
Khi trời mưa thì suy giảm của sóng sẽ tăng lên. Cho trạm mặt đất đặt tại HCM thì suy
hao do mưa gây ra ta đặt giá trị khoảng 12dB và các chất khí khác khoảng 0,5dB do
đó tổn hao trong không gian tự do:
L = L free + LA = 208,1 + 12 + 0,5 = 220, 6 dB

Tỷ số tín hiệu trên tạp âm SNR:
C 
G 

  = EIRPU +   − L − k = 73,5 + 5, 6 − 220, 6 + 228, 6 = 87,1dB
 T U
 N 0 U

3.3 Tuyến xuống trời trong
Hình dưới mô tả tuyến xuống từ trạm vệ tinh xuống trạm mặt đất đặt tại HCM với giả
thiết trạm mặt đất đặt tại gần biên vùng phủ sóng 3dB của anten phát vệ tinh.

Tuyến xuống trong thông tin vệ tinh
Bảng dữ liệu cho trước
18


Trạm vệ tinh

Trạm mặt đất

Công suất máy phát PTX (W)
Tổn hao tẩng khí quyển (dB) ứng với E=300
Hiệu suất anten (%)
Tổn hao do lệch hướng anten (dB)
Góc mở ½ dB (0)
Tần số phát (GHz)
Suy hao do feeder phát LFTX (dB)
Cự ly truyền (km)
Độ lệch anten thu (0)
Hiệu suất anten (%)
Đường kính anten (m)
Hệ số tạp âm F (dB)
Tổn hao feeder LFRX (dB)

Nhiệt độ tạp âm của feeder TF (K)
Nhiệt tạp âm mặt đất TGND (K)
Nhiệt tạp âm bầu trời TSky (K)

15 (11,8dB)
0,5
60
2
2,5
14
1,5
37760,6
0,15
60
6
2,5
0,5
290
42
22

a. Tính EIRP của trạm vệ tinh

PTX = 11,8dBW
LFTX = 1,5dB
2

2

2

 70 
 70 
π D 
GT max = η 
= η π
 = 0, 6 π
 = 4642

 λ 
 2,5 
 θ3dB 
→ GT max = 36,7dB
LT = 2dB

(trạm vệ tinh với biên phủ 3dB, trạm mặt đất HCM nằm ở vị trí suy hao khoảng 2dB)
→ EIRP = PTX − LFTX + GT max − LT = 11,8 − 1,5 + 36, 7 − 2 = 45dBW
b.

Tính tổn hao tuyến xuống
LD = L free + LA
2

2

 4π × 37760600 ×14 ×109 
 4π Rf 
L free = 10 lg 
=
10

lg

 = 206,9dB
3 ×108
 c 


LA = 0,5dB
→ LD = L free + LA = 206, 9 + 0,5 = 207, 4dB
19


c.

Tính G/T của trạm mặt đất thu
2

2

 π × 6 × 14 ×109 
 π Df 
GR max = η 
=
0,
6

 = 464266
3 × 108
 c 



→ GR max = 10 lg 464266 = 56, 7 dB
2

α 
LR = 12  R ÷
 θ 3dB 
λ
c
3 × 108
θ3dB = 700 =
70 =
70 = 0, 250
D
Df
6 × 14 × 109
2

α 
 0,15 
→ LR = 12  R ÷ = 12 
÷ = 4,32dB
 0, 25 
 θ 3dB 
→ PR = EIRPT − LD + GR max − LR = 45 − 207, 4 + 56, 7 − 4, 32 = −110dBW
*Nhiệt tạp âm của trạm mặt đất:
TA = TSky + TGND = 22 + 42 = 64( K )

*Nhiệt tạp âm máy thu:

TR = ( F − 1) TF = ( 102,5/10 − 1) 290 = 225K
*Nhiệt tạp âm tổng:

TA
1 
64
1

+ TF 1 +
÷+ TR = 0,5/10 + 290 1 − 0,5/10
LFRX
10
 10
 LFRX 
→ T = 10 lg 313 = 24, 4dBK

T=

PRX = PR − LFRX − TR = −110 − 0,5 − 24, 4 = −134,9dBW
*Tính G/T

G = Gmax − LR − LFRX = 56,7 − 4,32 − 0,5 = 51,9dB
G 
 T  = GR − TR = 51,9 − 24, 4 = 27,5dB / K
d.

Tính SNR tuyến xuống
N 0 = KT = −228, 6 + 24, 4 = −204, 2dB

20


÷+ 225 = 313K



C 
G 
  = EIRPU +   − L − k = 45 + 27,5 − 207, 4 + 228, 6 = 93, 7dB
 T D
 N0  D

Mô tả mức biến đổi công suất tuyến xuống

3.4 Tuyến xuống trời mưa
Giả sử tổn hao do mưa có giá trị là 9dB thì tổn hao tuyến xuống sẽ là:

L = 207, 4 + 9 = 216, 4
dB
*Khi đó nhiệt tạp âm anten được xác định lại bằng biểu thức:
TA =

TSky
LRain


1
+ Tm 1 −
 LRain


22
1 

÷+ TGND = 9/10 + 260 1 − 9/10 ÷+ 42 = 272( K )
10
 10 


Trong đó Tm=260K : giá trị nhiệt độ trung bình hiệu dụng
*Nhiệt tạp âm tổng:

TA
1 
272
1

+ TF 1 −
÷+ TR = 0,5/10 + 290 1 − 0,5/10
LFRX
10
 10
 LFRX 
→ T = 10 lg 498, 9 = 26,9dBK

T=

G/T=G-T=51,9-26,9=25dBW/K
21


÷+ 225 = 498,9 K



22


Phần 4. Kết luận
*Trên đây là những thông số tính toán suy hao đường truyền và công suất của trạm
LES đặt tại TP Hồ Chí Minh và làm việc với vùng vệ tinh IOR – I3
Tổng kết như sau:
Tính toán dự trữ tuyến lên:
-Trời trong: C/N=99,6 dBW/Hz
-Trời mưa: C/N=87,1 dBW/Hz
-Tính toán dự trữ tuyến xuống:
-Trời trong: C/N=93,3 dBW/Hz
-Trời mưa: C/N=82,2 dBW/Hz
Các yếu tố gây suy hao như suy hao trong không gian tự do, suy hao trong bầu khí
quyển, suy hao feeder, nhiệt tạp âm trong máy thu và phát… gây ảnh hưởng lớn đến
công suất truyền của tuyến lên cũng như tuyến xuống của HTTTVT, đặc biệt là suy
hao trong không gian tự do, suy hao do mưa.
Vì vậy, với HTTTVT trong thực tế cần có những biện pháp chống suy hao nhằm
tăng hiệu quả đường truyền.

23