Đề tài Khảo sát hệ thống thông tin vệ tinh và thiết kế hệ thống thu CATV cho một khách sạn

BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA TP. HOÀ CHÍ MINH TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT KHOA ÑIEÄN – ÑIEÄN TÖÛ BOÄ MOÂN ÑIEÄN TÖÛ -------Η------- LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP ÑEÀ TAØI: KHAÛO SAÙT HEÄ THOÁNG THOÂNG TIN VEÄ TINH VAØ THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG THU CATV CHO MOÄT KHAÙCH SAÏN Sinh vieân thöïc hieän : NGUYEÃN ÑÖÙC TÔÙI Lôùp : 95KÑÑ Giaùo vieân höôùng daãn : ThS TRAÀN VÓNH AN TP. HOÀ CHÍ MINH Thaùng 3 – 2000 LÔØI CAÛM TAÏ Ñeå hoaøn thaønh ñöôïc ñeà taøi naøy thì tröôùc tieân em xin chaân thaønh caûm ôn Ban giaùm hieäu Tröôøng ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT, caùc thaày coâ trong Ban chuû nhieäm KHOA ÑIEÄN vaø caùc thaày coâ boä moân ñaõ taïo ñieàu kieän cho em ñöôïc hoïc taäp vaø ñaõ truyeàn thuï nhieàu kieán thöùc cho em laøm neàn taûng hoïc vaán treân con ñöôøng coâng danh söï nghieäp cuûa mình. Sau ñoù laø em voâ cuøng caûm ôn thaày Traàn Vónh An laø ngöôøi thaày ñaõ tröïc tieáp ñònh höôùng vaø höôùng daãn em nghieân cöùu veà moät lónh vöïc khaù laø môùi meû so vôùi nhöõng kieán thöùc maø em ñaõ hoïc ñöôïc ôû tröôøng, giuùp em môû roäng taàm hieåu bieát veà moät lónh vöïc ñang phaùt trieån vôùi toác ñoä raát laø nhanh choùng vaø voâ cuøng höõu ích trong cuoäc soáng. Sinh vieân thöïc hieän. Nguyeãn Ñöùc Tôùi DAÃN NHAÄP Ngaøy nay chuùng ta ñang soáng trong moät theá giôùi cuûa thoâng tin, vaán ñeà giao tieáp giöõa con ngöôøi vôùi con ngöôøi ngaøy caøng trôû neân thuaän lôïi hôn vaø hoaøn haûo hôn nhôø vaøo caùc heä thoáng truyeàn tin ña daïng nhö heä thoáng thoâng tin voâ tuyeán hay heä thoáng thoâng tin höõu tuyeán. Caùc heä thoáng naøy thaät söï laø phöông tieän cöïc kyø höõu ích vì noù coù khaû naêng noái lieàn moïi nôi treân theá giôùi ñeå vöôït qua caû khaùi nieäm veà khoâng gian vaø thôøi gian giuùp con ngöôøi gaàn guõi nhau hôn maëc duø quaõng ñöôøng thì xa vaïn daëm, giuùp con ngöôøi caûm nhaän caûm nhaän ñöôïc cuoäc soáng hieän taïi cuûa theá giôùi xung quanh xaûy ra maø khoâng caàn phaûi vaát vaû ñi xa thoâng qua caùc phöông tieän truyeàn thoâng nhö ñieän thoaïi hay truyeàn hình quoác teá. Tröôùc khi ñeà caäp ñeán noäi dung cuûa ñeà taøi thì ta deã daøng nhaän thaáy baát cöù moät vaán ñeà gì thì cuõng luoân coù hai maët cuûa noù ñoù laø hai maët öu vaø khuyeát ñieåm. Hai heä thoáng thoâng tin vieãn thoâng noùi treân cuõng khoâng naèm ngoaøi quy luaät ñoù. Ñoái vôùi heä thoâng thoâng tin höõu tuyeán thì noùi chung chi phí laép ñaët thaáp, coù tính baûo maät cao, ít bò nhieãu trong ñöôøng truyeàn,... Tuy nhieân vaán ñeà söû duïng thì khoâng ñöôïc thuaän tieän cho laém vì moãi thieát bò ñeàu phaûi noái vaøo ñöôøng daây, do ñoù vaán ñeà truyeàn tín hieäu ñi xa khaù laø phöùc taïp nhaát laø caùc ñöôøng truyeàn xuyeân luïc ñòa. Coøn ñoái vôùi heä thoáng thoâng tin voâ tuyeán thì noù ñaõ khaéc phuïc ñöôïc nhöôïc ñieåm cuûa heä thoáng thoâng tin höõu tuyeán vaø ñoù chính laø öu ñieåm tuyeät vôøi cuûa noù ñoù chính laø vaán ñeà truyeàn tin xuyeân luïc ñòa. Vaø dó nhieân noù cuõng coù caùc nhöôïc ñieåm nhö bò suy hao nhieàu treân ñöôøng truyeàn, chi phí laép ñaët cao,... ÔÛ nöôùc ta thì heä thoáng thoâng tin höõu tuyeán nhìn chung cuõng ñaõ coù töø laâu coøn heä thoáng thoâng tin voâ tuyeán thì môùi phaùt trieån trong nhöõng naêm gaàn ñaây vaø cuõng coøn laø môùi meû ñoái vôùi raát nhieàu ngöôøi. Ñeå giao löu vôùi theá giôùi thì lónh vöïc naøy hieän nay ñang ñöôïc quan taâm ñaàu tö phaùt trieån maïnh meõ. Töø nhöõng vaán ñeà ñoù maø ñeà taøi chæ ñi saâu nghieân cöùu khaûo saùt veà heä thoáng thoâng tin voâ tuyeán maø cuï theå laø heä thoâng thoâng tin veä tinh. Phaàn noäi dung cuûa ñeà taøi ñöôïc phaân boá nhö sau: Phaàn 1: Khaûo saùt veà Heä Thoâng Thoâng Tin Veä Tinh , phaàn naøy nghieân cöùu veà vaán ñeà thoâng tin ñöôïc truyeàn ñi trong khoâng gian qua moät thieát bò goïi laø Veä Tinh Thoâng Tin nhö theá naøo. Tìm hieåu veà caùc coâng ngheä ñöôïc söû duïng ñeå truyeàn tin ra sao. Phaàn 2: Laø thieát keá moät heä thoáng thu CATV (Cable Television), ñaây chính laø heä thoáng phaân phoái thoâng tin nhaän ñöôïc töø moät traïm thu ôû maët ñaát ñeán caùc thieát bò söû duïng laø caùc Television. Ngoaøi ra coøn coù moät phaàn phuï luïc ñeå boå sung noäi dung cho moät soá vaán ñeà caàn ñöôïc laøm saùng toû trong phaàn noäi dung cuûa ñeà taøi. BAÛN NHAÄN XEÙT LUAÄN AÙN TOÁT NGHIEÄP CUÛA GIAÙO VIEÂN PHAÛN BIEÄN Hoï vaø teân sinh vieân : NGUYEÃN ÑÖÙC TÔÙI Lôùp : 95KÑÑ Giaùo vieân phaûn bieän : ..... ........................ Teân ñeà taøi : KHAÛO SAÙT HEÄ THOÁNG THOÂNG TIN VEÄ TINH VAØ THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG THU CATV CHO MOÄT KHAÙCH SAÏN Nhaän xeùt cuûa giaùo vieân phaûn bieän : .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... Giaùo vieân phaûn bieän MUÏC LUÏC Phaàn 1: KHAÛO SAÙT HEÄ THOÁNG THOÂNG TIN VEÄ TINH Chöông 1: TÌM HIEÅU VEÀ HEÄ THOÁNG THOÂNG TIN VEÄ TINH ------------- trang1 1.1 GIÔÙI THIEÄU TOÅNG QUAÙT VEÀ THOÂNG TIN VEÄ TINH------------- trang1 1.1.1 Thoâng Tin Veä Tinh------------------------------------------------------- trang 1 1.1.1.1 Nguyeân lyù thoâng tin veä tinh --------------------------------------- trang 1 1.1.1.2 Caùc ñaëc ñieåm cuûa thoâng tin veä tinh ------------------------------ trang 2 1.1.1.3 Caáu hình cuûa caùc veä tinh thoâng tin ------------------------------- trang 4 1.1.1.4 Quyõ ñaïo cuûa veä tinh------------------------------------------------ trang 5 1.1.1.5 Quaù trình phoùng veä tinh-------------------------------------------- trang 5 1.1.2 Caùc Heä Thoáng Thoâng Tin Veä Tinh ------------------------------------ trang 6 1.1.2.1 Caùc heä thoáng thoâng tin veä tinh quoác teá -------------------------- trang 6 1.1.2.2 Caùc heä thoâng thoâng tin veä tinh khu vöïc ------------------------- trang 6 1.2 CAÙC ÑAËC TÍNH TAÀN SOÁ TRONG THOÂNG TIN VEÄ TINH--------- trang6 1.2.1 Soùng Voâ Tuyeán Ñieän Vaø Taàn Soá -------------------------------------- trang 6 1.2.2 Phaân Ñònh Taàn Soá -------------------------------------------------------- trang 6 1.2.3 Caùc Taàn Soá Söû Duïng Trong Thoâng Tin Veä Tinh Coá Ñònh---------- trang 7 1.2.4 Phaân Cöïc Soùng Trong Thoâng Tin Veä Tinh --------------------------- trang 9 1.2.4.1 Khaùi nieäm------------------------------------------------------------ trang 9 1.2.4.2 Phaân cöïc thaúng------------------------------------------------------ trang 9 1.2.4.3 Phaân cöïc troøn-------------------------------------------------------- trang 9 1.2.5 Söï Truyeàn Lan Soùng Voâ Tuyeán Trong Thoâng Tin Veä Tinh -------- trang 11 1.2.5.1 Khaùi nieäm------------------------------------------------------------ trang 11 1.2.5.2 Söï tieâu hao trong khoâng gian töï do------------------------------- trang 11 1.2.5.3 Cöûa soå voâ tuyeán----------------------------------------------------- trang 12 1.2.5.4 Taïp aâm trong truyeàn lan soùng voâ tuyeán ------------------------- trang 12 1.2.5.5 Söï giaûm khaû naêng taùch bieät phaân cöïc cheùo do möa ----------- trang 13 1.2.5.6 Söï nhieãu loaïn do caùc soùng can nhieãu ---------------------------- trang 14 1.3 HEÄ THOÁNG ÑIEÀU CHEÁ VAØ TRUYEÀN DAÃN---------------------------- trang16 1.3.1 Heä Thoáng Ñieàu Cheá ----------------------------------------------------- trang 16 1.3.1.1 Khaùi nieäm------------------------------------------------------------ trang 16 1.3.1.2 Caùc loaïi ñieàu cheá --------------------------------------------------- trang 16 1.3.2 Heä Thoáng Keânh Truyeàn ------------------------------------------------- trang 17 1.3.2.1 Ña truy nhaäp--------------------------------------------------------- trang 17 1.3.2.2 Ña truy nhaäp phaân chia theo taàn soá: FDMA -------------------- trang 17 1.3.2.3 Ña truy nhaäp phaân chia theo thôøi gian: TDMA----------------- trang 18 1.3.2.4 Ña truy nhaäp traûi phoå: CDMA ------------------------------------ trang 19 1.3.3 Kyõ Thuaät Trong Truyeàn Daãn ------------------------------------------- trang 20 1.3.3.1 Kyõ thuaät ñoàng boä --------------------------------------------------- trang 20 1.3.3.2 Kyõ thuaät ñoàng boä TDMA ------------------------------------------ trang 21 1.3.3.3 Söûa loãi maõ ----------------------------------------------------------- trang 22 1.3.3.4 Kyõ thuaät ñieàu khieån loãi -------------------------------------------- trang 23 1.3.3.5 Caùc chæ tieâu trong truyeàn daãn ------------------------------------- trang 23 1.3.4 Vaán Ñeà Nhieãu Trong Ñöôøng Truyeàn ---------------------------------- trang 24 1.3.4.1 Nhieãu khaùc tuyeán--------------------------------------------------- trang 24 1.3.4.2 Nhieãu cuøng tuyeán--------------------------------------------------- trang 26 1.3.4.3 Suy hao do taïp aâm -------------------------------------------------- trang 26 1.4 TRAÏM MAËT ÑAÁT -------------------------------------------------------------- trang29 1.4.1 Caáu Hình Cuûa Moät Traïm Maët Ñaát ------------------------------------- trang 29 1.4.1.1 Caáu hình vaø nguyeân lyù hoaït ñoäng -------------------------------- trang 29 1.4.1.2 Caùc coâng ngheä quan troïng ñoái vôùi traïm maët ñaát --------------- trang 30 1.4.2 Coâng Ngheä Maùy Phaùt---------------------------------------------------- trang 31 1.4.2.1 Maùy phaùt coâng suaát cao-------------------------------------------- trang 31 1.4.2.2 Phaân loaïi caùc boä khueách ñaïi coâng suaát cao --------------------- trang 31 1.4.2.3 Caáu hình cuûa moät maùy phaùt --------------------------------------- trang 32 1.4.2.4 Ñaëc tröng khaû naêng phaùt: EIRP----------------------------------- trang 33 1.4.3 Coâng ngheä Maùy Thu ----------------------------------------------------- trang 33 1.4.3.1 Khueách ñaïi taïp aâm thaáp ------------------------------------------- trang 33 1.4.3.2 Nhieät taïp aâm -------------------------------------------------------- trang 33 1.4.3.3 Caùc loaïi khueách ñaïi taïp aâm thaáp --------------------------------- trang 34 1.4.3.4 Ñaëcn tröng khaû naêng thu: G/T ------------------------------------ trang 37 1.4.4 Coâng Ngheä Anten Trong Thoâng Tin Veä Tinh ------------------------ trang 38 1.4.4.1 Yeâu caàu ñoái vôùi anten trong thoâng tin veä tinh ------------------ trang 38 1.4.4.2 Phaân loaïi anten ----------------------------------------------------- trang 39 1.4.4.3 Heä thoáng quay baùm veä tinh --------------------------------------- trang 40 1.4.4.4 Caùc tính chaát veà ñieän cuûa moät anten----------------------------- trang 40 Chöông 2: TRUYEÀN HÌNH VEÄ TINH --------------------------------------- trang43 2.1 Caùc Phöông Thöùc Truyeàn Hình Veä Tinh ----------------------------------- trang 43 2.1.1 Truyeàn hình tröïc tieáp:DBS---------------------------------------------- trang 43 2.1.2 Truyeàn hình qua TVRO ------------------------------------------------- trang 43 2.2 Caùc Heä Truyeàn Hình ---------------------------------------------------------- trang 43 2.2.1 Heä NTSC ----------------------------------------------------------------- trang 43 2.2.2 Heä SECAM --------------------------------------------------------------- trang 43 2.2.3 Heä PAL -------------------------------------------------------------------- trang 44 2.2.4 Hoï truyeàn hình Component MAC-------------------------------------- trang 45 2.3 Bieán Ñoåi Soá Tín Hieäu Video ------------------------------------------------- trang 51 2.4 Öùng Duïng ADC-DAC Trong Truyeàn Hình -------------------------------- trang 52 2.4.1 Bieán ñoåi töông töï qua soá ADC------------------------------------------ trang 52 2.4.2 Bieán ñoåi soá qua töông töï DAC------------------------------------------ trang 52 2.5 Giaûm Toác Ñoä Bit Cuûa Tín Hieäu Veo Soá ------------------------------------ trang 53 2.5.1 Phöông phaùp DPCM ----------------------------------------------------- trang 55 2.5.2 Maõ chuyeån vò ------------------------------------------------------------- trang 56 2.6 Truyeàn Tín Hieäu Truyeàn Hình Qua Veä Tinh------------------------------- trang 57 2.7 Coâng Suaát Maùy Phaùt Hình Treân Veä Tinh----------------------------------- trang 59 2.8 Veä Tinh Vaø Caùc Thieát Bò ----------------------------------------------------- trang 62 Chöông 3: MAÙY THU HÌNH VEÄ TINH TVRO-------------------------------- trang63 3.1 Moät Soá Khaùi Nieäm Coù Lieân Quan Giöõa Traùi Ñaát Vaø Veä Tinh ------ trang 63 3.1.1 Kinh tuyeán vaø vó tuyeán -------------------------------------------------- trang 63 3.1.2 Ñòa cöïc vaø ñòa töø --------------------------------------------------------- trang 63 3.1.3 Goùc ngaång, goùc phöông vò vaø goùc phaân cöïc -------------------------- trang 64 3.1.3.1 Goùc ngaång ----------------------------------------------------------- trang 64 3.1.3.2 Goùc phöông vò------------------------------------------------------- trang 66 3.1.3.3 Goùc phaân cöïc-------------------------------------------------------- trang 67 3.2 Traïm Thu Hình Veä Tinh TVRO --------------------------------------------- trang 67 3.2.1 Sô ñoà khoái ----------------------------------------------------------------- trang 67 3.2.2 Aten vaø pheãu thu soùng--------------------------------------------------- trang 71 3.2.2.1 Chaûo parabol -------------------------------------------------------- trang 71 3.2.2.2 Pheãu thu soùng- Feedhord ------------------------------------------ trang 76 3.2.2.3 Truï vaø giaù ñôõ anten ------------------------------------------------ trang 79 3.2.3 Boä khueách ñaïi dòch taàn vaø maùy thu TVRO --------------------------- trang 81 3.2.3.1 Boä khueách ñaïi dòch taàn -------------------------------------------- trang 81 3.2.3.2 Khoái thu veä tinh----------------------------------------------------- trang 83 3.2.3.3 Tuner veä tinh (Maùy thu TVRO) ---------------------------------- trang 85 3.2.4 Laép ñaët, caân chænh vaø doø tìm veä tinh ---------------------------------- trang 88 Phaàn 2: THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG THU CATV CHO 1 KHAÙCH SAÏN 1. Yeâu Caàu Cuûa Heä Thoáng ----------------------------------------------------------- trang 91 1.1 Khaûo saùt caùc ñieåm caàn ñeå thieát laäp nôi thu -------------------------------- trang 91 1.2 Yeâu caàu cuï theå ----------------------------------------------------------------- trang 92 2. Moâ Hình Thieát Keá ------------------------------------------------------------------ trang 92 3. Löïa Choïn Thieát Bò Vaø Tính Toaùn Chi Tieát ------------------------------------- trang 99 3.1 Choïn anten---------------------------------------------------------------------- trang 99 3.2 Choïn boä LNA vaø LNB -------------------------------------------------------- trang 99 3.3 Choïn maùy thu TVRO ---------------------------------------------------------- trang 99 3.4 Choïn boä Booter ---------------------------------------------------------------- trang 99 3.5 Choïn Cable --------------------------------------------------------------------- trang 99 3.6 Choïn caùc boä phaân chia ñöôøng ------------------------------------------------ trang 99 3.7 Tính toaùn suy hao -------------------------------------------------------------- trang 100 3.8 Choïn maùy khueách ñaïi coâng suaát --------------------------------------------- trang 103 4. Laép Ñaët Vaø Trieån Khai Heä Thoáng ----------------------------------------------- trang 103 4.1 Ñieàu tra vaø nghieân cöùu vò trí ñeå thieát laäp nôi thu -------------------------- trang 103 4.2 Keá hoaïch laép ñaët --------------------------------------------------------------- trang 103 4.3 Cho caùc thieát bò khôûi ñoäng---------------------------------------------------- trang 106 4.4 Baûng thoáng keâ thieát bò--------------------------------------------------------- trang 108 Phaàn 3: KEÁT LUAÄN Phaàn: PHUÏ LUÏC PhuÏ luïc A: Moä Soá Kyõ Thuaät Ñieàu Cheá Trong Thoâng Tin Veä Tinh Phuï luïc B: Baûng Tra Cöùu Caùc Ñaëc Tính Kyõ Thuaät Cuûa Caùc Thieát Bò Söû Duïng Trong Thieát Keá Heä Thoáng CATV Phuï luïc C: Caùc Thoâng Soá Boå Sung Cho Phaàn Lyù Thuyeát Khaûo Saùt Heä Thoáng TTVT Phu luïc D: Caùc Chöõ Vieát Taét Vaø Taøi Lieäu Tham Khaûo. Phaàn 1 KHAÛO SAÙT HEÄ THOÁNG THOÂNG TIN VEÄ TINH N N N Chöông 1 TÌM HIEÅU VEÀ HEÄ THOÁNGTHOÂNG TIN VEÄ TINH 1.1 GIÔÙI THIEÄU TOÅNG QUAÙT VEÀ HEÄ THOÁNG THOÂNG TIN VEÄ TINH 1.1.1 Thoâng Tin Veä Tinh. 1.1.1.1 Nguyeân lyù thoâng tin veä tinh. -Moät veä tinh, coù khaû naêng thu phaùt soùng voâ tuyeán ñieän. Sau khi ñöôïc phoùng vaøo vuõ truï duøng cho thoâng tin veä tinh: khi ñoù veä tinh seõ khuyeách ñaïi soùng voâ tuyeán ñieän nhaän ñöôïc töø caùc traïm maët ñaát vaø phaùt laïi soùng voâ tuyeán ñieän ñeán caùc traïm maët ñaát khaùc. Loaïi veä tinh nhaân taïo söû duïng cho thoâng tin veä tinh nhö theá goïi laø veä tinh thoâng tin. -Khi quan saùt töø maët ñaát, söï di chuyeån cuûa veä tinh theo quyõ ñaïo bay ngöôøi ta thöôøng phaân veä tinh laøm hai loaïi: +Veä tinh quyõ ñaïo thaáp : laø veä tinh chuyeån ñoäng lieân tuïc so vôùi maët ñaát, thôøi gian caàn thieát cho veä tinh ñeå chuyeån ñoäng xung quanh quyõ ñaïo cuûa noù khaùc vôùi chu kyø quay cuûa quaû ñaát. ( Loaïi naøy duøng vaøo vieäc nghieân cöùu khoa hoïc, quaân söï … ta khoâng ñeà caäp tôùi trong caùc phaàn sau). 1200 Traùi ñaát Veä tinh quyõ ñaïo thaáp. Veä tinh ñòa tónh. +Veä tinh ñòa tónh: laø veä tinh ñöôïc phoùng leân quyõ ñaïo troøn ôû ñoä cao khoaûng 36.000 km so vôùi ñöôøng kính xích ñaïo. Veä tinh naøy bay xung quanh traùi ñaát 1 voøng maát 24 giôø . Do T bay cuûa veä tinh baèng T quay cuûa Traùi ñaát vaø cuøng höôùng (höôùng Ñoâng ), bôûi vaäy veä tinh döôøng nhö ñöùng yeân khi quan saùt töø maët ñaát; goïi laø veä tinh ñòa tónh. Quyõ ñaïo Elip Quyõ ñaïo ñòa tónh 36.000 Km N-Neáu duøng 3 veä tinh ñòa tónh ñöôïc ñaët caùch ñeàu nhau treân xích ñaïo thì coù theå thieát laäp ñöôïc thoâng tin haàu heát caùc vuøng treân quaû ñaát, baèng caùch chuyeån tieáp qua 1 hoaëc 2 veä tinh. Ñieàu naøy cho pheùp xaây döïng moät maïng thoâng tin treân toaøn Theá giôùi. -Caáu hình khaùi quaùt cuûa moät heä thoáng veä tinh goàm: Moät veä tinh ñòa tónh (treân quyõ ñaïo) Caùc traïm maët ñaát (caùc traïm naøy coù theå truy caäp ñeán veä tinh) Ñöôøng höôùng töø traïm maët ñaát phaùt ñeán veä tinh ñöôïc goïi laø ñöôøng leân. Ñöôøng veä tinh ñeán traïm maët ñaát goïi laø ñöôøng xuoáng. Satellite Ñöôøng leân Ñöôøng xuoáng 6.GHz: …………………………………………… ……………………. : 4.GHz -> Baêng C 14.GHz: …………………………………. …………… : 11. GHz ->Baêng Ku 30.GHz ………………………………….. ……: 20.GHz -> Baêng Ka Traïm maët ñaát. Traïm maët ñaát. 1.1.1.2 Caùc ñaëc ñieåm cuûa thoâng tin veä tinh. -Veà ñaïi theå caùc hình thöùc thoâng tin coù theå ñöôïc phaân ra caùc loaïi nhö: Thoâng tin höõu tuyeán ñieän nhö: caùp ñoàng truïc, caùp quang… Thoâng tin voâ tuyeán ñieän söû duïng soùng voâ tuyeán ñieän noái lieàn nhieàu nôi theá gôí vöôït qua “thôøi gian” vaø “khoâng gian” thoâng tin soùng ngaén, viba , veä tinh… -Thoâng tin veä tinh coù caùc öu ñieåm sau: +Coù khaû naêng ña truy nhaäp +Vuøng phuû soùng roäng +OÅn ñònh cao, chaát löôïng vaø khaû naêng veà thoâng tin baêng roäng +Coù theå öùng duïng toát cho thoâng tin di ñoäng +Hieäu quaû kinh teá cao cho thoâng tin ñöôøng daøi, xuyeân luïc ñòa. -Soùng voâ tuyeán ñieän phaùt ñi töø moät veä tinh treân quyõ ñaïo ñòa tónh coù theá bao phuû 1/3 toaøn boä beà maët quaû ñaát. Bôûi vaäy caùc traïm maët ñaát thuoäc vuøng ñoù coù theå lieân laïc vôùi baát kyø moät traïm maët ñaát naøo thuoäc vuøng phuû soùng thoâng qua veä tinh thoâng tin. -Kyõ thuaät söû duïng moät veä tinh chung cho nhieàu traïm maët ñaát vaø vieäc taêng hieäu quaû söû duïng cuûa noù tôùi cöïc ñaïi goïi laø ña truy nhaäp. (Ña truy nhaäp laø phöông phaùp duøng moät boä phaùt ñaùp treân veä tinh , chung cho nhieàu traïm maët ñaát). -Yeâu caàu ñoái vôùi ña truy nhaäp: khoâng ñeå nhieãu giöõa caùc traïm maët ñaát. Vì vaäy phaûi phaân chia taàn soá , thôøi gian (hoaëc khoâng gian ) cuûa soùng voâ tuyeán ñieän ñeå truyeàn tin töùc , phaûi phaân phoái taàn soá, caùc khe thôøi gian moät caùch thích hôïp cho töøng traïm maët ñaát. -Ña truy caäp coù theå phaân ra 3 daïng nhö sau: (theo quan ñieåm gheùp soùng mang) FDMA: Frequency Division Multiple Access TDMA: Time Division Multiple Access CDMA: Code Division Multiple Access - FDMA: laø loaïi ña truy nhaäp ñöôïc duøng phoå bieán nhaát trong thoâng tin veä tinh; Caùc traïm maët ñaát phaùt ñi caùc soùng mang vôùi caùc taàn soá khaùc vôùi caùc baêng taàn baûo veä thích hôïp sao cho caùc baêng taàn khoâng choàng laãn leân nhau. -TDMA: moät khung TDMA ñöôïc chia ra theo thôøi gian, sao cho moãi traïm maët ñaát phaùt ñi taàn soá soùng mang nhö nhau trong moät khe thôøi gian ñaõ ñöôïc phaân trong moät chu kyø thôøi gian nhaát ñònh. Boä phaùt ñaùp | Boä phaùt ñaùp f1 f2 f3 f4 f f0 f FDMA TDMA -Yeâu caàu ôû TDMA soùng mang phaùt ñi töø moãi traïm maët ñaát caàn phaûi ñöôïc ñieàu khieån chính xaùc sao cho soùng mang cuûa chuùng naèm trong khoaûng thôøi gian ñöôïc phaân phoái baèng caùch: +Truyeàn tín hieäu moät caùch giaùn ñoaïn +Döï phoøng moät khoaûng thôøi gian baûo veä giöõa caùc ñaøi phaùt giaùn ñoaïn sao cho chuùng khoâng bò choàng laán leân nhau. Vì vaäy phaûi coù moät traïm chuaån ñeå phaùt ñi tín hieäu chuaån. -CDMA: laø moät phöông phaùp ña truy nhaäp, trong ñoù moãi traïm maët ñaát phaùt ñi moät taàn soá soùng mang nhö nhau, nhöng soùng mang naøy tröôùc ñoù ñaõ ñöôïc ñieàu cheá baèng moät maãu bit ñaëc bieät quy ñònh cho moãi traïm maët ñaát tröôùc khi phaùt tín hieäu ñaõ ñieàu cheá. Ôû loaïi naøy, ngay caû khi coù nhieàu tín hieäu ñieàu cheá ñöôïc ñöa vaøo moät boä phaùt ñaùp, taïi traïm thu coù theå taùch tín hieäu caàn thu baèng moät maãu bit ñaëc bieät ñeå giaûi ñieàu cheá. -Neáu xeùt ña truy nhaäp theo quan ñieåm phaân phoái keânh thì coù theå ñöôïc chia ra laøm hai loaïi laø Ña truy nhaäp phaân phoái tröôùc vaø ña truy nhaäp phaân phoái theo yeâu caàu. +Ña truy nhaäp phaân phoái tröôùc: laø phöông phaùp truy nhaäp trong ñoù caùc keânh veä tinh ñöôïc phaân boá coá ñònh cho caùc traïm maët ñaát khaùc, baát chaáp coù hay khoâng caùc cuoäc goïi phaùt ñi. +Ña truy nhaäp phaân phoái theo nhu caàu: laø phöông phaùp truy nhaäp trong ñoù caùc keânh veä tinh ñöôïc saép xeáp laïi moãi khi coù yeâu caàu thieát laäp keânh ñöôïc ñöa ra töø caùc traïm maët ñaát coù lieân quan. Nhöôïc ñieåm cuûa thoâng tin veä tinh: - Vôùi toång chieàu daøi ôû ñöôøng leân vaø ñöôøng xuoáng laø treân 70.000Km thì thôøi gian truyeàn treã laø ñaùng keå ≈ ¼ giaây maëc duø toác ñoä truyeàn soùng raát cao 300.000Km/s. -Soùng voâ tuyeán ñieän bò suy hao vaø haáp thuï ôû taàng ñieän ly vaø khí quyeån ñaëc bieät trong möa . A B C D A t 1 K hu ng T D M A -> Ñeå khaéùc phuïc ngöôøi ta thöôøng choïn khoaûûng taàn soá bò suy hao nhoû nhaát töø (1÷10) GHz goïi laø khoaûng “cöûa soå taàn soá” : Baêng C (d.B/Km) 20 10 3 2 1 0.3 o.2 0.1 0.2 0.3 1 2 3 10 20 30 40 (GHz) 1.1.1.3 Caáu hình cuûa caùc Veä tinh thoâng tin. Nhö sau : Bao goàm : +Taûi nhieäm vuï (Pay load): thöïc hieän nhieäm vuï cuûa veä tinh +Thaân veä tinh (Back) : ñeå mang taûi nhieäm vuï -Taûi nhieäm vuï bao goàm: Anten thu phaùt vaø boä phaùt ñaùp Treân laø caáu hình cuûa boä phaùt ñaùp. Noù thöïc hieän chöùc naêng chính cuûa veä tinh thoâng tin laø : thu soùng voâ tuyeán ñieän töø caùc traïm maët ñaát, sau ñoù khueách ñaïi vaø bieán ñoåi taàn soá cuûa chuùng roài phaùt trôû laïi caùc traïm thu ôû maët ñaát. Noù laø moät boä phaùt ñaùp tích cöïc nhöng yeâu caàu ñoä tin caäy cao, nhoû goïn, tieâu thuï ít coâng suaát vaø töï cung caáp coâng suaát caàn thieát. -Thaân veä tinh goàm chuû yeáu caùc loaïi thieát bò nhö sau: +Thieát bò ñieàu khieån ño löôøng töø xa +Thieát bò ñieàu khieån veä tinh +Boä phaän ñaåy +Thieát bò ñieàu khieån nhieät +Caáu truùc con taøu vuõ truï 1.1.1.4 Quyõ ñaïo cuûa veä tinh ñòa tónh: -Quyõ ñaïo cuûa veä tinh ñòa tónh laø moät ñöôøng troøn 3600 duy nhaát xung quanh quaû ñaát vaø coù ñoä cao khoaûng 36.000 km treân ñöôøng xích ñaïo neân noù laø moät nguoàn taøi nguyeân Thaêng giaùng ñieän ly Suy hao do möa Thaêng giaùng taàng ñoái löu Chaát khí trong khí quyeån DEM MUX Cöûa soå voâ tuyeán coù haïn. Vôùi ñaø phaùt trieån hieän nay cuûa thoâng tin veä tinh, noù khoâng chæ giôùi haïn bôûi caùc veä tinh thoâng tin quoác teá, maø coøn bao goàm moät soá veä tinh noäi ñòa vaø khu vöïc. Cho neân vaán ñeà uøn taéc treân quyõ ñaïo ñòa tónh laø moät vaán ñeà lôùn. -Vì vaäy ngöôøi ta thöïc hieän caùc bieän phaùp sau: +Giôùi haïn moät soá veä tinh phoùng +Söû duïng laïi taàn soá baèng caùch duøng phaân cöïc vuoâng goùc +Söû duïng ñieàu cheá soá nhieàu möùc, nhieàu pha ñeå taêng soá bit truyeàn. 1.1.1.5 Quaù trình phoùng veä tinh. -Moãi veä tinh ñöôïc ñöa leân quyõ ñaïo theo moät trong hai caùch sau: +Duøng teân löûa ñaåy nhieàu taàng +Duøng phöông tieän phoùng söû duïng nhieàu laàn: taøu con thoi. -Ta xeùt 1 ví duï veà vieäc phoùng veä tinh duøng teân löûa ñaåy 3 taàng: Ñaàu tieân veä tinh ñöôïc phoùng leân quyõ ñaïo chôø, nhôø söû duïng taàng thöù nhaát vaø thöù hai. Ñoù laø quyõ ñaïo troøn coù ñoä cao ( 200 ÷ 300 km) so vôùi maët ñaát. Sau ñoù ñöôïc ñöa leân quyõ ñaïo chuyeån tieáp baèng söùc ñaåy cuûa taàng thöù 3. Laø quyõ ñaïo Elip coù caän ñieåm laø quyõ ñaïo chôø, vieãn ñieåm laø treân quyõ ñaïo ñòa tónh. Veä tinh treân quyõ ñaïo chuyeån tieáp ñöôïc döa vaøo quyõ ñaïo ñòa tónh taïi vieãn ñieåm baèng 1 teân löûa goïi laø ñoäng cô ñaåy vieãn ñieåm (AKM) ñaët trong veä tinh. Tuy nhieân veä tinh ñeán ñaây khoâng laäp töùc trôû thaønh veä tinh ñòa tónh, thöïc chaát noù ñöôïc ñaët treân quyõ ñaïo tröôït, ôû gaàn quyõ ñaïo ñòa tónh, sau ñoù ñöôïc ñöa ñeán vò trí ñaõ ñònh tröôùc vaø cuoái cuøng ñaït tôùi ñieåm cuûa quyõ ñaïo ñòa tónh cho hoaït ñoäng cuûa boä phaän ñaåy nhoû. à R=36.000Km 1.1.2 Caùc Heä Thoáng Thoâng Tin: 1.1.2.1 Caùc heä thoáng thoâng tin quoác teá: - INTELSAT: (International Telecommunications Satellite Organization) + Laø moät toå chöùc quoác teá (toå chöùc veä tinh thoâng tin quoác teá) cung caáp caùc dòch vuï thoâng tin veä tinh treân toaøn caàu, döïa treân cô sôû thöông maïi; Laø moät heä thoáng toaøn caàu môû cöûa cho moïi quoác gia, khoâng phaân bieät heä thoáng chính trò vaø trình ñoä phaùt trieån kinh teá. Quyõ ñaïo chuyeån tieáp Quyõ ñaïo chôø Quyõ ñaïo tröôït Quyõ ñaïo ñòa tónh Caän ñieåm Vieãn ñieåm + Intelsat chia toaøn boä theá giôùi laøm 3 vuøng (khu vöïc) vaø phuû soùng tôùi taát caû caùc vuøng naøy ñeå cung caáp taát caû caùc dòch vuï ñeán moïi nôi treân traùi ñaát. Bao goàm vuøng: Ñaïi Taây Döông, Thaùi Bình Döông vaø Aán Ñoä Döông. +Ñaëc ñieåm cuûa toå chöùc Intelsat Tö caùch hoäi vieân cuûa moãi nöôùc goàm coù: Chính phuû vaø Toå chöùc khai thaùc thoâng tin. Toå chöùc ñöa ra quyeát ñònh cao nhaát goàm coù: Hoäi nghò cuûa caùc nöôùc kyù hieäp öôùc vaø Hoäi nghò toaøn theå cuûa caùc beân tham gia. Baèng caùch quaûn lyù ñoù Intelsat cung caáp khoâng chæ caùc dòch vuï coâng coäng ñeán caùc traïm maët ñaát tieâu chuaån, maø coøn cung caáp caùc maïch ñieän veä tinh meàm deûo, linh hoaït ñaùp öùng caùc ñoøi hoûi rieâng bieät cuûa ngöôøi söû duïng. - INMARSAT: (International Marine Satellite Organization) Laø moät toå chöùc thoâng tin veä tinh quoác teá môùi ñöôïc thaønh laäp naêm 1979 ñeå khai thaùc quaûn lyù toát caùc dòch vuï thoâng tin haøng haûi treân theá giôùi. 1.1.2.2 Caùc heä thoáng veä tinh khu vöïc. -Do nhu caàu cuûa caùc nöôùc vaø khu vöïc veà thoâng tin ngaøy caøng taêng, vì vaäy ôû Chaâu AÙ, cuõng nhö caùc nöôùc xung quanh Vieät nam coù caùc veä tinh thoâng tin ñòa tónh nhö sau (ngoaøi caùc veä tinh quoác teá nhö: Intelsat I, V-F7, VA, VI): +Chinasat 1,2 : Trung quoác +Asiasat 1 : Toå chöùc veä tinh Chaâu AÙ +Pataga B1, B2 : Indonesia +Statstrosat 6, 14, 13 : Nga +Thaicom 1 : Thaùi lan Coi chi tieát caùc thoâng soá ôû phaàn phuï luïc. 1.2 ÑAËC TÍNH TAÀN SOÁ TRONGTHOÂNG TIN VEÄ TINH 1.2.1 Soùng voâ tuyeán ñieän vaø taàn soá : -Soùng voâ tuyeán ñieän laø moät boä phaän cuûa soùng ñieän töø, noù gioáng nhö soùng aùnh saùng, tia hoàng ngoaïi, tia X… söï khaùc nhau chæ laø taàn soá. 1.2.2 Phaân ñònh taàn soá : -Vieäc phaân ñònh taàn soá ñöôïc thöïc hieän theo ñieàu leä voâ tuyeán ôû moãi khu vöïc cuûa ITU. ITU chia laøm 3 khu vöïc: +Khu vöïc 1 goàm: Chaâu Aâu, Chaâu Phi, Lieân bang Xoâ vieát cuõ vaø caùc nöôùc Ñoâng AÂu +Khu vöïc 2: Caùc nöôùc Nam vaø Baéc Myõ +Khu vöïc 3: Chaâu AÙ vaø Chaâu Ñaïi Döông -Tuy nhieân vaãn coù moät vaøi ngoaïi leä, baûng sau chæ roõ: • Baûng teân vaø phaân loaïi soùng: TT Daûi taàn soá Baêng taàn Phaân loaïi theo böôùc soùng. ÖÙng duïmg trong 1 30 -> 300 Hz ULF: Taàn soá cöïc kyø thaáp . Söû duïng trong vaät lyù , Y hoïc . Sieâu aâm , aâm thanh. 300 -> 3000 Hz ELF: Taàn soá cöïc thaáp. nt nt 3 3 -> 30 KHz VLF: Taàn soá raát thaáp. Soùng Mm (Chuïc nghìn meùt). Voâ tuyeán haøng haûi ,thoâng tin di ñoäng haøng haûi. 4 30 -> 300 KHz LF:Taàn soá thaáp Soùng Km Voâ tuyeán haøng haûi ,di ñoäng haøng khoâng. 5 300 -> 3000 KHz MF:Taàn soá trung bình. Soùng Hectomet (Traêm meùt). Thoâng tin haøng haûi ,phaùt thanh , Thoâng tin quoác teá. 6 3 -> 30MHz HF:Taàn soá cao Soùng Decamet (Chuïc meùt). Thoâng tin quoác teá,phaùt thanh soùng ngaén ,TT di ñoäng. 7 30 -> 300 MHz VHF:Taàn soá raát cao. Soùng meùt Phaùt thanh FM,Truyeàn hình,TT di ñoäng. 8 300 -> 3000 MHz UHF: Taàn soá raát raát cao. Soùng dm Truyeàn hình ,TT di ñoäng ,TT coá ñònh. 9 3 -> 30 GHz SHF: Taàn soá sieâu cao. Soùng Cm TT veä tinh ,Ra ña ,TT vieãn thoâng. voâ tuyeán thieân vaên. 10 30 ->300 GHz EHF:Taàn soá voâ cuøng cao. Soùng mm Ra ña soùng mm,voâ tuyeán thieân vaên. 1.2.3 Caùc taàn soá söû duïng cho thoâng tin veä tinh coá ñònh: Vieäc phaân ñònh taàn soá cho caùc dòch vuï thoâng tin veä tinh coá ñònh, nghóa laø thoâng tin veä tinh giöõa caùc ñieåm coá ñònh ñöôïc trình baøy nhö baûng sau: Dòch vuï thoâng tin veä tinh coá ñònh Ñöôøng leân Ñöôøng xuoáng Khoaûng taàn soá (GHz) R1 R2 R3 R1 R2 R3 Dòch vuï giöõa caùc veä tinh chung cho 3 khu vöïc. 2,5 ->2,535 2,535 ->2,655 2,655 ->2,690 3,4 ->4,2 4,5 ->4,8 5,725 ->5,85 5,85 ->7,075 7,25 ->7,75 7,9 ->8,4 10,7 ->11,7 11,7 ->12,2 12,2 ->12,3 12,3 ->12,5 12,5 ->12,7 12,7 ->12,75 12,75 ->13,25 14 ->14,5 14,5 ->14,8 17,3 ->17,7 17,7 ->18,1 18,1 ->21,2 22,55 ->23,55 27 ->27,5 27,5 ->31 32 ->33 37,5 ->40,5 42,5 ->43,5 50,4 ->51,4 *Ghi chuù: -R1, R2, R3 töông öùng vôùi 3 khu vöïc do ITU phaân ñònh -Baêng C (6/4 GHz; cho ñöôøng leân ≈ 6 GHz, ñöôøng xuoáng ≈ 4 GHz): Naèm ôû khoaûng giöõa cöûa soå taàn soá, baêng taàn naøy ít bò suy hao do möa, baêng naøy truøng vôùi heä thoáng Viba döôùi maëït ñaát. Noù ñöôïc söû duïng ôû caùc heä thoáng Intelsat, thoâng tin khu vöïc vaø noäi ñòa. -Baêng Ku [ caùc baêng (14/12 vaø 14/11) GHz]: Baêng naøy ñöôïc söû duïng tieáp sau Baêng C cho vieãn thoâng coâng coäng. Ñöôïc duøng nhieàu cho thoâng tin noäi ñòa vaø giöõa caùc coâng ty. Do taàn soá cao cho pheùp söû duïng caùc Anten kích thöôùc nhoû. -Baêng Ka (30/20 GHz) Vì taàn soá cao baêng taàn naøy cho pheùp söû duïng caùc traïm maët ñaát nhoû, söû duïng trong thoâng tin noäi ñòa. Nhöng suy hao lôùn do möa neân giaù thaønh thieát bò töông ñoái cao, nhöng noù ít gaây nhieãu cho heä thoáng Viba soá. -Baûng söû duïng caùc baêng taàn cho thoâng tin veä tinh: Baêng taàn Teân thoâng duïng Ñaëc tính vaø öùng duïng 6/4 GHz Baêng C Phuø hôïp cho thoâng tin veä tinh, Duøng cho TT quoác teá& noäi ñòa. 14/12 GHz Baêng Ku Duøng cho TT quoác teá& noäi ñòa. (Bò suy hao do möa) 30/20 GHz Baêng Ka Söû duïng cho TT noäi ñòa (Bò suy hao nhieàu do möa) 1.2.4 Phaân cöïc soùng trong thoâng tin veä tinh 1.2.4.1 Khaùi nieäm -Tröôøng ñieän töø cuûa soùng voâ tuyeán ñieän ñi trong moâi tröôøng truyeàn soùng seõ dao ñoäng theo moät höôùng nhaát ñònh. Phaân cöïc soùng chính laø höôùng dao ñoäng cuûa ñieän tröôøng. -Coù hai loaïi soùng phaân cöïc ñöôïc söû duïng trong thoâng tin veä tinh laø soùng phaân cöïc thaúng vaø phaân cöïc troøn. 1.2.4.2 Soùng phaân cöïc thaúng -Moät soùng phaân cöïc thaúng coù theå ñöôïc taïo ra baèng caùch daãn caùc tín hieäu töø moät oáng daãn soùng chöõ nhaät ñeán moät anten loa. Nhôø ñoù soùng phaân cöïc theo kieåu thaúng ñöùng song song vôùi caïnh ñöùng cuûa anten loa. -Ñeå thu ñöôïc soùng naøy anten thu cuõng caàn phaûi boá trí gioáng tö theá cuûa anten phaùt, nhö hình veõ: +Soùng phaân cöïc troøn -Soùng phaân cöïc troøn laø soùng khi truyeàn lan phaân cöïc cuûa noù quay troøn. -Coù theå taïo ra loaïi soùng naøy baèng caùch keát hôïp hai soùng phaân cöïc thaúng coù phaân cöïc vuoâng goùc vôùi nhau vaø coù goùc leäch pha laø 900 -Soùng phaân cöïc troøn laø phaân cöïc phaûi hay traùi phuï thuoäc vaøo söï khaùc pha giöõa caùc soùng phaân cöïc thaúng laø sôùm pha hay chaäm pha. -Phaân cöïc quay theo chieàu kim ñoàng hoà hay ngöôïc kim ñoàng hoà vôùi taàn soá baèng taàn soá soùng mang. -Ñoái vôùi soùng phaân cöïc troøn: taïi nôi thu khoâng caàn chính höôùng cuûa loa thu. -Phaàn minh hoïa ñöôïc theå hieän nhö sau: Caùp ñoàng trucTín hieäu Loa thaùp thuLoa thaùp Coù khaû naêng thu Khoâng coù khaû naêng Soùng phaân cöïc Thaúng ñöùng Soùng phaân cöïc ngang Soùng phaân cöïc ñöùng Soùng phaân cöïc troøn Höôùng ñi cuûa soùng t=0 t=T/8 t=T/4 t=3T/8 T t=T/2 t=5T/8 t=3T/4 t=7T/8 t=T t=9T/8 t = T/4 t=T/2 t=0.T t=3T/4 Soùng phaân cöïc ngang Soùng phaân cöïc ñöùng Soùng phaân cöïc troøn Soùng phaân cöïc troøn phía tay phaûi 1.2.5 Söï truyeàn lan soùng trong thoâng tin veä tinh: 1.2.5.1 Khaùi nieäm -Ta bieát hieän khoâng coù moät moâi tröôøng truyeàn soùng naøo laø lyù töôûng, maø khoaûng caùch töø traïm maët ñaát tôùi veä tinh laïi raát xa, vì theá söï suy hao laø ñaùng keå. Ngoaøi ra soùng voâ tuyeán ñieän trong thoâng tin veä tinh chòu aûnh höôûng cuûa caùc taùc ñoäng nhö tieâu hao do soùng bò haáp thuï ôû taàng ñieän ly, khí quyeån vaø möa. Ñoààng thôøi seõ bò can nhieãu bôûi taàng ñieän ly, khí quyeån, möa vaø treân maët ñaát.(Baûng quan heä giöõa taàn soá vaø suy hao trang sau) 1.2.5.2 Tieâu hao trong khoâng gian tö ï do -Trong thoâng tin veä tinh soùng voâ tuyeán ñieän ñi qua khoaûng khoâng vuõ truï , gaàn nhö chaân khoâng. -Trong moät moâi tröôøng nhö vaäy coù raát ít chaát coù theå suy hao soùng hoaëc laøm leäch höôùng truyeàn lan cuûa noù. Söï suy hao soùng gaây ra chæ do söï khuyeách taùn töï nhieân cuûa noù. Moâi tröôøng nhö vaäy goïi laø khoâng gian töï do. -Khi soùng voâ tuyeán ñieän truyeàn trong khoâng gian töï do thì tyû soá coâng suaát phaùt treân coâng suaát thu taïi ñieåm caùch nôi phaùt moät khoaûng R(m) seõ laø: γ= (4πR/λ )2 Vôùi λ laø böôùc soùng cuûa soùng voâ tuyeán ñieän. -Tyû soá naøy goïi laø tieâu hao trong khoâng gian töï do.Tyû soá naøy chæ ñuùng khi anten thu vaø phaùt laø voâ höôùng ( coù heä soá baèng taêng ích = 0 dB). Noùi chung treân ñöôøng truyeàn thì caû anten phaùt vaø thu ñeàu coù moät trò soá taêng ích khaùc [O] neân tyû soá thöïc cuûa coâng suaát phaùt treân coâng suaát thu nhoû hôn tieâu hao trong khoâng gian töï do (α) moät löôïng baèng heä soá taêng ích . Deã thaáy: γ ~ R2 -Trong thoâng tin veä tinh thì haàu heát söï truyeàn lan soùng ñi trong khoâng gian laø chaân khoâng neân söï suy hao ñöôøng truyeàn coù theå coi nhö laø baèng (α). Tuy vaäy R lôùn ( 36.000 km) neân suy hao lôùn. Do vaäy caàn söû duïng caùc maùy phaùt coâng suaát lôùn vaø maùy thu ñoä nhaïy cao, cuõng nhö anten thu, phaùt phaûi coù heä soá taêng ích cao. 1.2.5.3 Cöûa soå voâ tuyeán: -Soùng voâ tuyeán ñieän trong thoâng tin veä tinh ngoaøi suy hao ñöôøng truyeàn do cöï ly xa coøn chòu aûnh höôûng cuûa taàng ñieän ly vaø khí quyeån. +Ta bieát taàng ñieän ly caùch maët ñaát 50 ÷400km laø moät lôùp khoâng khí loaõng bò ion hoùa bôûi caùc tia vuõ truï vaø noù coù tính chaát haáp thuï vaø phaûn xaï soùng. Tuy nhieân noù chæ aûnh höôûng nhieàu vôùi baêng soùng ngaén, taàn soá caøng cao thì caøng ít bò aûnh höôûng. Caùc taàn soá ôû baêng soùng viba khoâng bò aûnh höôûng bôûi taàng ñieän ly neân chuùng ñöôïc söû duïng cho thoâng tin veä tinh. +Trong khí quyeån caàn phaûi tính ñeán aûnh höôûng cuûa khoâng khí , hôi nöôùc vaø möa, nhöng vôùi caùc taàn soá ≤ 30 GHz coù theå boû qua, vì theá chuùng ñöôïc taän duïng trieät ñeå trong thoâng tin veä tinh. Heä soá taêng ích Anten 100 50 30 20 10 5 1 0.1 1 10 50 100 f(GHz) -Töø ñoà thò ta thaáy soùng truyeàn trong khoaûng taàn soá giöõa 1÷10 GHz thì suy hao keát hôïp do taàng ñieän ly vaø möa laø khoâng ñaùng keå. Hay coøn goïi laø “Cöûa soå taàn soá voâ tuyeán”. Neáu soùng trong cöûa soå voâ tuyeán söû duïng cho thoâng tin veä tinh thì tieâu hao truyeàn lan gaàn baèng tieâu hao trong khoâng gian töï do, do ñoù cho pheùp thieát laäp caùc ñöôøng thoâng tin veä tinh oån ñònh. -Tuy nhieân daûi taàn naøy laïi ñöôïc söû duïng caû cho caùc ñöôøng thoâng tin viba treân maët ñaát Muoán caùc traïm maët ñaát ( khoâng bò can nhieãu vôùi caùc traïm viba) ta phaûi xaùc ñònh vò trí cuõng nhö taàn soá hoaït ñoäng moät caùch khoa hoïc. 1.2.5.4 Taïp aâm trong trong truyeàn lan soùng voâ tuyeán ñieän: -Caùc chaát khí (cuûa khí quyeån) vaø möa khoâng chæ haáp thuï soùng voâ tuyeán ñieän maø coøn laø caùc nguoàn böùc xaï taïp aâm nhieät. Taïp aâm do caùc chaát khí trong khí quyeån aûnh höôûng khoâng nhieàu ñeán söï lan truyeàn soùng voâ tuyeán ôû thoâng tin veä tónh so vôùi suy hao lôùn do taïp aâm gaây ra do möa. Vì vaäy trong khi thieát keá ñöôøng thoâng tin ngoaøi vieäc tính söï suy hao cuûa soùng coøn phaûi tính theâm taïp aâm do möa. -Hình sau cho thaáy söï taêng taïp aâm do möa: -Cuõng coù taïp aâm maët ñaát phaùt sinh trong khi truyeàn lan soùng. Ñaây laø taïp aâm nhieät gaây ra bôûi quaû ñaát, gaàn nhö nhieät beà maët cuûa maët ñaát. ÔÛ phía traïm maët ñaát, böùc xaï anten huôùng leân baàu trôøi do ñoù taïp aâm töø maët ñaát seõ khoâng aûnh höôûng nhieàu ñeán traïm. Tuy nhieân ôû phía veä tinh, böùc xaï höôùng tôùi maët ñaát neân coù aûnh höôûng nhieät taïp aâm cuûa maët ñaát ñoái vôùi veä tinh laø 2500 k÷ 3000k. Nhieät taïp aâm (0K) 300 250 200 150 100 50 0 Suy hao do möa Suy hao do taàng ñieän ly Cöûa soå voâ tuyeán 0 5 10 15 Suy hao do möa 1.2.5.5 Söï giaûm khaû naêng taùch bieät phaân cöïc cheùo do möa: Ñieän tröôøng cuûa hai soùng vuoâng goùc vôùi nhau ñoâi khi keát hôïp vôùi nhau thaønh moät vaø taïo ra moät soùng “phaân cöïc cheùo”. Moät soùng nhö vaäy coù theå duøng moät anten ñeå taùch ra caùc soùng rieâng bieät. Tuy nhieân khi soùng ñi qua möa, caùc haït möa coù hình deït seõ laøm nghieâng phaân cöïc cheùo, do ñoù sinh ra caùc thaønh phaàn vuoâng goùc hoãn hôïp treân thaønh phaàn mong muoán ñöôïc goïi laø “söï taùch bieät phaân cöïc cheùo”. Ñeå haïn cheá taùc ñoäng giaûm taùch bieät phaân cöïc cheùo, ngöôøi ta duøng caùch saép xeáp xen keõ taàn soá nhö ôû hình veõ cho eä thoáng FM ñeå truyeàn daãn tín hieäu tivi. Vì ñoái vôùi tín hieäu ñieàu taàn, coâng suaát cuûa noù taäp trung xung quanh trung taâm baêng taàn söû duïng, do ñoù vôùi caùch saép xeáp taàn soá nhö hình veõ seõ giaûm söï hoãn hôïp thaønh phaàn vuoâng goùc baèng boä loïc. W Höôùng truïc nhoû Y Z Haït möa 0 X Höôùng truïc lôùn Haït möa. OZ: Thaønh phaàn ñoàng phaân cöïc sau khi ñi qua haït möa. Ow: Thaønh phaàn phaân cöïc cheùo sau khi ñi qua haït möa. *)-Söï khöû phaân cöïc gaây ra do haït möa deït: Coâng suaát *)-Phoå taàn soá saép xeáp xen keõ. 1.2.5.6 Söï nhieãu loaïn do caùc soùng can nhieãu a)-Söï can nhieãu vôùi caùc veä tinh beân caïnh -Xaûy ra hai veä tinh ôû gaàn nhau vaø khi ñoù: Soùng ñi qua haït möa (Phaân cöïc Elip) Höôùùng soùng tôùi haït möa (Phaân cöïc thaúng) Haït möa Soùng phaân cöïc ngang H Soùng phaân cöc ñöùng V Ñöôøng xuoáng can nhieãu xaûy ra do anten phaùt cuûa veä tinh 2 chieáu vaøo traïm thu 1 vaø anen thu cuûa traïm 1 cuõng thu ñöôïc höôùng cuûa veä tinh 2. θ θ Traïm maët ñaát:1 Traïm maët ñaát:2 +Töông töï cho ñöôøng leân can nhieãu (nhö hình veõ) -Coâng suaát cuûa soùng can nhieãu giaûm khi: +Taêng goùc böùc xaï θ (giaûm cöôøng ñoä böùc xaï) +Heä soá taêng ích cuûa anten traïm maët ñaát giaûm. b)-Can nhieãu vôùi ñöôøng thoâng tin viba treân maët ñaát -Coù hai tröôøng hôïp vôùi ñöôøng thoâng tin viba can nhieãu vôùi moät heä thoáng thoâng tin veä tinh laø: +Ñöôøng thoâng tin viba maët ñaát cuøng taàn soá laøm vieäc vôùi ñöôøng leân cuûa heä thoáng thoâng tin veä tinh. +Ñöôøng thoâng tin viba maët ñaát cuøng taàn soá laøm vieäc vôùi ñöôøng xuoáng cuûa heä thoáng thoâng tin veä tinh. -Trong tröôøng hôïp 1 anten cuûa thoâng tin viba ñöôïc ñieàu khieån sao cho khoâng höôùng vaøo quyõ ñaïo veä tinh ñòa tónh, nhö vaäy can nhieãu ñöôïc giaûm nhoû. -Trong tröôøng hôïp 2 vieäc choïn vò trí ñaët traïm maët ñaát thích hôïp seõ giaûm ñöôïc söï can nhieãu cuûa tín hieäu viba. -Töông töï ta cuõng caàn quan taâm ñeán söï can nhieãu cuûa heä thoáng thoâng tin veä tinh tôùi heä thoáng viba. Caùch khaéc phuïc toát nhaát neáu coù theå laø ta traùnh söï truøng laëp veà taàn soá laøm vieäc (hoaëc keát hôïp caû hai). * Söï can nhieãu ñöôïc moâ phoûng nhö sau: Tín hieäu can nhieãu Tín hieäu can nhieãu Ñoà thò böùc xaï Veä tinh 2Veä tinh 1 Quyõ ñao ñòa tónh N 1.3 HEÄ THOÁNG ÑIEÀU CHEÁ VAØ TRUYEÀN DAÃN TRONG THOÂNG TIN VEÄ TINH 1.3.1 Heä Thoáng Ñieàu Cheá : 1.3.1.1 Ñieàu cheá. Laø chuyeån tín hieäu goác thaønh tín hieäu khaùc phuø hôïp vôùi moâi tröôøng vaø phöông thöùc truyeàn tin sao cho noäi dung veà tin töùc khoâng thay ñoåi. + Muïc ñích cuûa ñieàu cheá -Nhôø ñieàu cheá tín hieäu phuø hôïp vôùi moâi tröôøng thoâng tin ñeå taêng khaû naêng choáng nhieãu vaø giaûm suy hao treân ñöôøng tryeàn. -Coù khaû naêng gheùp ñöôïc nhieàu keânh thoâng tin treân moät moâi tröôøng truyeàn (taêng hieäu suaát keânh truyeàn). + Giaûi ñieàu cheá laø quaù trình ngöôïc cuûa ñieàu cheá tín hieäu. + Sô ñoà toùm taét heä thoáng nhö sau: Traïm vi ba gaây nhieãu vôùi traïm thu veä tinh Traïm vi ba höôùng leân quyõ ñaïo veä tinh Traïm thu veä tinh Veä tinh thoâng tin SÖÏ CAN NHIEÃU TÖØ HEÄ THOÁNG VI BA LEÂN HEÄ THOÁNG THOÂNG TIN VEÄ TINH Beân phaùt Beân thu -Boä bieán ñoåi beân phaùt goïi laø boä ñieàu cheá. -Boä bieán ñoåi beân thu goïi laø boägiaûi ñieàu cheá. 1.3.1.2 Caùc loaïi ñieàu cheá Ta coù baûng sau: LOAÏI TIN TÖÙC DAÏNG SOÙNG MANG +Töông töï -> - sin -xung - AM ,DSB ,SSB ,FM ,PM. - PAM , PFM ,PPM ,PWM . +Soá -> Sin ( Soùng mang töông töï neàn soá). -ASK ,OOK ,FSK ,PSK . + Töông töï -> Soá -PCM , DPCM ,DM . FM: Frequency Modulation ( Ñieàu cheá taàn soá ) PM: Phare Modulation ( Ñieàu cheá pha ) AM: Amplitude Modulation ( Ñieàu cheá bieân ñoä ) DSB: Double Side Band ( Ñieàu cheá song bieân ) SSB: Single Side Band ( Ñieàu cheá ñôn bieân ) PAM: Pulse Amplitude Modulation ( Ñieàu cheá bieân ñoä cuûa xung ) PFM: Pulse Frequency Modulation ( Ñieàu cheá taàn soá cuûa xung ) PPM: Pulse Phare Modulation ( Ñieàu cheá pha cuûa xung ) PWM: Pulse Width Modulation ( Ñieàu cheá ñoä roäng cuûa xung ) ASK: Amplication Shift Key ( Khoùa dòch chuyeån veà bieân ñoä ) FSK: Frequency Shift Key ( Khoùa dòch chuyeån veà taàn soá ) PSK: Phare Shift Key ( Khoùa dòch chuyeån veà pha ) PCM: Pulse Code Moduation ( Ñieàu cheá xung maõ ñöôïc söû duïng thoâng duïng trong ñieàu cheá vaø gheùp keânh ) DPCM: Differential PCM ( Ñieàu cheá xung maõ visai ) DM: Delta Modulation ( Duøng nhieàu trong truyeàn soá lieäu ) + Ñaëc ñieåm: -Caùc loaïi ñieàu cheá PAM, PFM, PPM, PWM chæ duøng trong caùc thieát bò chuyeån duøng, ngaøy nay ít duøng ta khoâng ñeà caäp trong phaàn trình baøy. Nguoàn thoâng tin Ñöôøng truyeàn daãn MAÙY PHAÙT Nguoàn taïp aâm Boä bieán ñoåi Nguoàn tin töùc Boä bieán ñoåi MAÙY THU -Caùc tín hieäu ñieàu cheá soá khoâng ñöôïc söû duïng tröïc tieáp ñeå phaùt ñi maø noù ñöôïc ñieàu cheá tieáp ôû daïng: ASK, FSK hoaëc PSK) roài môùi phaùt ñi. Xem chi tieát trong phaàn phuï luïc A 1.3.2 Heä Thoáng Keânh Truyeàn 1.3.2.1 Ña truy nhaäp. -Laø moät phöông phaùp ñeå cho nhieàu traïm maït ñaát söû duïng chung moät boä phaùt ñaùp. Bao goàm: +Ña truy nhaäp phaân chia theo taàn soá (Frequency Division Multiple Access FDMA) +Ña truy nhaäp phaân chia theo thôøi gian (Time Division Multiple Access TDMA) +Ña truy nhaäp traûi phoå (CDMA, SSMA) ( Ngoaøi ra coøn phaân loaïi theo kieåu khaùc laø phaân phoái theo yeâu caàu vaø phaân phoái tröôùc). 1.3.2.2 Ña truy nhaäp phaân chia theo taàn soá (FDMA) Ñaây laø phöông phaùp ñöôïc söû duïng roäng raõi nhaát. Trong heä thoáng naøy moãi traïm maëït ñaát coù duøng rieâng moät taàn soá phaùt khoâng truøng vôùi caùc traïm khaùc sao cho khoaûng caùch taàn soá giöõa caùc traïm khoâng bò choàng laán leân nhau. FDMA coù theå söû duïng cho taát caû caùc heä thoáng ñieàu cheá (ñieàu cheá soá cuõng töông töï). Caùc traïm thu maët ñaát muoán thu ñöôïc tin töùc phaûi duøng caùc boä loïc daûi töông öùng vôùi taàn soá caàn thu. Phöông phaùp naøy cho pheùp caùc traïm truyeàn daãn lieân tuïc maø khoâng caàn ñieàu khieån ñònh thôøi ñoàng boä, thieát bò söû duïng khaùù ñôn giaûn. Hieäu quaû coâng suaát cuûa veä tinh khoâng quaù toài. Nhaän xeùt: Phöông phaùp naøy thieáu linh hoaït trong vieäc thay ñoåi caùch phaân phoái keânh do: caùc keânh truyeàn daãn ñöôïc phaân chia theo taàn soá quy ñònh, khi muoán taêng soá keânh baét buoäc phaûi giaûm nhoû baêng thoâng nghóa laø thay ñoåi caùc boä loïc daûi ñoái vôùi traïm thu. Ñoàng thôøi phöông phaùp naøy toán keùm keânh truyeàn. Moâ hình veõ nhö sau: Phaùt : f1 ,f2 ,f3 Thu : f4 ,f5 ,f6. Phaùt f4 thu f1 Veä tinh thoâng tin Phaùt f5 thu f2 Phaùt f6 thu f3 N f1 f2 f3 f4 f5 f6 A -> B A-> C A->D B ->A C -> A D -> A. 1.3.2.3 Ña truy nhaäp phaân chia theo thôøi gian (TDMA) Laø moät heä thoáng caùc traïm thu maët ñaát duøng chung moät boä phaùt ñaùp treân cô sôû phaân chia thôøi gian. Tröôùc heát phaûi söû duïng moät soùng mang ñieàu cheá soá. Heä thoáng naøy thöôøng ñònh ra moät khung thôøi gian goïi laø khung TDMA. Khung thôøi gian naøy seõ chia ra laøm nhieàu khoaûng töông öùng vôùi moãi traïm maët ñaát. Moãi traïm seõ phaùt soùng theo theo khe thôøi gian cuûa khung quy ñònh. Ñoàng thôøi giöõa caùc khe thôøi gian caàn moät khoaûng thôøi gian troáng ñeå tín hieäu caùc traïm khoâng choàng nhau veà thôøi gian taïi traïm phaùt ñaùp. Töông töï taïi caùc traïm thu maët ñaát, ñeå laáy ñöôïc tin töùc caàn ñöôïc xaùc ñònh ñuùng khe thôøi gian ñeå laáy soùng mang cuûa chính noù. Ñaây laø phöông phaùp coù theå söû duïng toát nhaát coâng suaát cuûa veä tinh. Noù coù theå thay ñoåi soá khe cuõng nhö ñoä roäng cuûa khe thôøi gian trong khung maø khoâng aûnh höôûng gì tôùi caùc thieát bò phaàn cöùng. Hình aûùnh khung TDMA nhö sau: 1.3.2.4 Ña truy nhaäp traûi phoå (CDMA) (Code Division Multiple Access - Ña truy nhaäp phaân chia theo maõ) -Khi caàn göûi ñi döõ lieäu daïng nhò phaân (hình a), ñeå thöïc hieän ñieàu cheá PSK cho tín hieäu naøy tröôùc heát ngöôøi ta maõ hoùa caùc bit 0’, 1’ thaønh maõ toác ñoä cao hôn, sau ñoù ñöa vaøo ñieàu cheá PSK nhö hình veõ, nhö theá seõ traûi phoå cuûa tín hieäu ra caû baêng taàn. -Hình (d) cho thaáy vieäc söû duïng SSMA trong moät boä phaùt ñaùp. Moät khe D CA B D A Töø traïm chuaån Thôøi gian baûo veä Moät khung VC a) Data. - VC Vm b) Maõ hoùa - Vm Ñieàu cheá laàn ñaàu • SSMA Töø tram:D Töø tram:C Töø tram:B Töø tram:A ( Ña truy nhaäp phaân chia theo maõ) Caùc tín hieäu töø taát caû caùc traïm ñeàu coù cuøng moät vò trí trong boä phaùt ñaùp caû veà thôøi gian vaø taàn soá. Phía thu thöïc hieän quaù trình traûi ngöôïc laïi, söû duïng maõ gioáng nhö ñaõ duøng traûi phoå ôû phía phaùt ñeå thu laïi tín hieäu ban ñaàu. Ñieàu naøy cho pheùp chæ thu caùc tín hieäu mong muoán, ngay caû khi caùc soùng mang traûi phoå vôùi caùc maõ khaùc ñeán cuøng thôøi gian. Nhaän xeùt: -Heä thoáng naøy coù hieäu quaû lôùn choáng laïi can nhieãu töø caùc heä thoáng khaùc, noù cuõng taïo ra ít nhieàu tôùi caùc heä thoáng khaùc. Tuy hieân heä thoáng naøy caàn ñoä roäng baêng taàn lôùn vaø gaây ra taïp aâm nhieãu laãn nhau khi nhieàu traïm duøng chung moät boä phaùt ñaùp, vì theá daãn tôùi dung löôïng truyeàn daãn treân boä phaùt ñaùp raát nhoû. -Baûn tính naêng cuûa caùc heä thoáng ña truy nhaäp cho ta söï löïa choïn thích hôïp nhö sau: Heä thoáng Öu ñieåm Nhöôïc ñieåm Nhaän xeùt FDMA - Thuû tuïc truy nhaäp ñôn giaûn. - Caáu hình traïm maët ñaát ñôn giaûn. - Thieáu linh hoaït trong thay ñoåi thieát laäp tuyeán. - Hieäu quaû thaáp khi soá keânh taêng. - Deã öùng duïng trong phaân phoái theo yeâu caàu vaø kích hoaït baèng tieáng noùi trong SCPC dung löôïng nhoû. TDMA - Hieäu quaû söû duïng tuyeán cao. - Yeâu caàu ñoàng boä cuïm. - Coâng suaát traïm phaùt - Coù theå öùng duïng: SS-TDMA c) Soùng ñ/c : PSK - Linh hoaït trong vieäc thay ñoåi thieát laäp tuyeán. maët ñaát cao. CDMA - Chòu ñöôïc nhieãu vaø meùo. - Chòu ñöôïc söï thay ñoåi caùc thoâng soá khaùc nhau cuûa ñöôøng truyeàn daãn. - Baûo maät tieáng noùi cao. - Hieäu quaû söû duïng baêng taàn keùm. - Ñoä roäng baêng taàn truyeàn daãn yeâu caàu lôùn. - Phuø hôïp vôùi caùc heä thoáng coù traïm thu dung löôïng nhoû. 1.3.3 Kyõ Thuaät Trong Truyeàn Daãn. 1.3.3.1 Kyõ thuaät ñoàng boä: Ñoàng boä coù nghóa laø taïo taàn soá ñoàng hoà ñeå xaùc ñònh vò trí baét ñaàu vaø keát thuùc cuûa tin töùc bao goàm: + Ñoàng boä bit: Phaùt ñi caùc bit ñoàng boä, beân thu seõ taùi taïo laïi tín hieäu ñoàng hoà töø caùc tín hieäu thu ñöôïc ñeå taïo ra caùc vò trí bit gioáng nhau ôû caû phía phaùt vaø thu. + Ñoàng boä khung: Ôû heä thoáng TDMA seõ coù nhieàu keânh thoâng tin söû duïng moät ñöôøng , neân phaûi xaùc ñònh roõ raøng thöù töï caùc thoâng tin cho vieäc gheùp keânh vaø phaân keânh. Caùc xung ñoàng boä coù chöùc naêng chæ ra ñieåm ñaàu cuûa moät khng ñöôïc phaùt ñi , ñoàng thôøi chæ roõ thôøi ñieåm ñoùng môû caùc coång phaân keânh. Thöù töï phaân keânh, gheùp keânh ñònh thôøi caùc thoâng tin ñöôïc thieáp laäp gioáng nhau ôû caû höôùng thu vaø phaùt. Quaù trình naøy ñöôïc goïi laø ñoàng boä khung. + Ñoàng boä maïng Ñeå taïo ñöôïc taàn soá ñoàng hoà nhö nhau treân toaøn boä maïng truyeàn daãn. 1.3.3.2 Kyõ thuaät ñoàng boä TDMA Moät khung (125 μs ) CH1 CH2 CH24 . . . . . . . 1bit 8bits 8bits . . . . . . . 8bits 1bit 8bits Bít khung Vôùi heä thoáng TDMA, taát caû caùc traïm maët ñaát söû duïng cuøng taàn soá soùng mang coù daïng ngaét quaõng, theo thôøi gian ñöôïc phaân chia sao cho tín hieäu giöõa caùc traïm phaùt khoâng bò truøng nhau taïi moïi thôøi ñieåm. Ñoàng boä trong heä thoáng TDMA bao goàm ñoàng boä soùng mang vaø ñoàng boä cuïm. a -Ñoàng boä ñoàng hoà soùng mang: Ôû ñaàu tín hieäu xung trong heä thoáng TDMA coù moät phaàn goïi laø “Phaàn maøo ñaàu” chöùa maõ khoâi phuïc soùng mang vaø maõ khoâi phuïc ñoàng hoà. Caùc maõ naøy cho pheùp ñoàng hoà vaø soùng mang ñöôïc khoâi phuïc trong moät thôøi gian ngaén taïi moät maïch khoâi phuïc soùng mang vaø maïch khoâi phuïc ñoàng hoà. b)-Ñoàng boä cuïïm: -Boä giaûi ñieàu cheá baét ñaàu laøm vieäc bình thöôøng khi ñaõ thieát laäp ñoàng boä ñoàng hoà soùng mang, noù seõ taùch ra caùc töø ñoàng boä UW (Unique Word) laø moät chuoãi caùc bit coù maãu xaùc ñònh tröôùc. -Moãi moät traïm phaùt ñöôïc phaân phoái moät maãu khaùc. Moãi traïm thu nhaän ñöôïc caùc UW töø traïm chuaån taïi caùc khoaûng thôøi gian caùch ñeàu nhau, thì caùc ñònh thôøi chuaån trong caùc khung ñöôïc thieát laäp vaø ta coù theå thu ñöôïc caùc tín hieäu caàn thieát (ñoàng boä thu). -Khi ñoàng boä thu ñaõ ñöôïc thieát laäp thì caàn phaûi xaùc ñònh thôøi ñieåm phaùt. Do khoaûng caùch töø caùc traïm phaùt tôùi veä tinh khaùc nhau , thôøi gian truyeàn daãn tín hieäu khaùc neân caàn xaùc ñònh thôøi ñieåm phaùt ngay sau khi thieát laäp ñoàng boä thu: goïi laø söï thu nhaän. Söï thu nhaän ñöôïc chia laøm: thu nhaän voøng hôû vaø voøng kheùp kín. + Thu nhaän voøng hôû : Ñònh thôøi phaùt cuïm ñöôïc xaùc ñònh gaàn ñuùng thoâng qua tính toaùn döïa treân cô sôû ño löôøng hoaëc ñaùnh giaù vò trí veä tinh. Moät cuïm ngaén chæ chöùa phaàn maøo ñaàu ñöôïc phaùt taïi gaàn giöõa khe thôøi gian ñöôïc phaân phoái. Ta seõ coù ñoàng boä voøng kheùp kín khi cuïm phaùt naøy ñöôïc phaùt voøng trôû laïi töø veä tinh vaø thu ñöôïc. + Thu nhaän voøng kín: Moät tín hieäu ñaëc bieät khi PN (taïp aâm giaû) ñöôïc phaùt taïi moät möùc thaáp ñeán noãi khoâng gaây ra nhieãu lôùn, thaäm chí neáu nhö noù choàng laãn vaøo caùc cuïm khaùc. Thôøi ñieåm phaùt ñöôïc xaùc ñònh baèng vieäc so saùnh tín hieäu thu phaùt trôû laïi töø veä tinh tôùi vò trí cuïm chuaån. -Moãi traïm maët ñaát chuyeån tôùi traïng thaùi thoâng tin bình thöôøng sau khi thu nhaän. Tuy nhieân phaûi ñieàu khieån lieân tuïc ñeå caùc cuïm khoâng choàng leân nhau. Söï ñieàu khieån naøy ñöôïc goïi laø “Ñoàng boä phaùt” ñeå phaân bieät vôùi söï thu nhaän (ñoâi khi khoâng phaân bieät roõ raøng ñöôïc). Ñoàng boä phaùt cuõng ñöôïc chia laøm 2 loaïi: + Ñoàng boä voøng hôû: Ñaây laø moät phöông thöùc ñeå xaùc ñònh thôøi ñieåm phaùt cuïm, baèng caùch tính toaùn khoaûng caùch töø veä tinh xuoáng moãi traïm maët ñaát döïa treân cô sôû ño löôøng hoaëc ñaùnh giaù vò trí veä tinh. Phöông phaùp naøy yeâu caàu thôøi gian baûo veä daøi vì thieáu khaû naêng ñeå ñaït ñöôïc ñoàng boä chính xaùc cao neân hieäu quaû söû duïng khung thaáp. + Ñoàng boä voøng kheùp kín: Ôû moãi traïm thu cuïm maø chính noù phaùt ra cuïm naøy ñaõ ñöôïc phaùt trôû laïi töø veä tinh. Noù ñoái chieáu phaùt cuïm baèng caùch so saùnh cuïm ñaõ voøng trôû laïi vôùi cuïm chuaån, vì theá seõ xaùc ñònh khe thôøi gian cuûa noù chính xaùc. Coù hai tröôøng hôïp ño loãi ñònh thôøi gian cuûa cuïm voøng trôû laïi: Tröôøng hôïp 1: Traïm ño cuïm maø noù ñaõ phaùt Tröôøng hôïp 2: Traïm chuaån ño cuïm ñoù vaø thoâng baùo keát quaû thoâng qua veä tinh vôùi traïm ñaõ phaùt cuïm. CHN CH1 CH2 . . . . . . CHN-1 CHN CH1 . . . . . . 1 2 . . . . 16 16 Khung PCM(2ms) = 1 khung TDMA 1 Khung PCM 21 Thôøi gian baûo veä DATADATA Soùng ñieàu cheá pha cheá ñoä cuïm Phaàn môû ñaàu 1.3.3.3 Söûa loãi maõ: - Do tín hieäu nôi thu cöïc kyø beù neân loãi maõ do taïp aâm gaây ra laø khoâng theå traùnh khoûi. - Coù hai caùch söûa loãi maõ: + FEC (Forward Error Correction) duøng ñeå söûa loãi taïi beân thu, trong ñoù chæ coù beân thu kieåm tra vaø xaùc ñònh vò trí loãi vaø söûa soá lieäu bò loãi. + ARQ (Automatic Repeat Request) laø loaïi yeâu caàu phaùt laïi töï ñoäng, trong ñoù phía thu chæ phaùt hieän caùc loãi vaø yeâu caàu phía phaùt laïi soá lieäu. - Ñieän thoaïi vaø TV söû duïng FEC vì noù ñoøi hoûi thôøi gian thöïc, coøn ARQ söû duïng trong truyeàn soá lieäu vì noù khoâng caàn thieát truyeàn daãn theo thôøi gian thöïc. 1.3.3.4 Kyõ thuaät ñieàu khieån loãi: - Khi truyeàn döõ lieäu khoâng ñoøi hoûi ôû thôøi gian thöïc hieän moät caùch khaét khe nhö laø thoaïi truyeàn hình. Tuy nhieân noù laïi ñoøi hoûi ñoä chính xaùc cao do ñoù ngöôøi ta söû duïng söûa loãi taïi beân thu (FEC) khi caàn thieát vaø yeâu caàu ARQ,, thuû tuïc ñieàu khieån soá hieäu möùc cao (HDLC) cuõng ñöôïc söû duïng. - Khi söû duïng caùc kyõ thuaät naøy, phía phaùt phaùt ñi moät soá goùi nhaát ñònh tôùi phía thu, phía thu seõ göûi laïi thoâng baùo keát quaû phaùt hieän loãi. Thoâng tin theo kieåu naøy maát 0,5s treân maïch veä tinh, trong thôøi gian naøy khoâng theå phaùt ñöôïc döõ lieäu neân hieäu quaû truyeàn daãn giaûm. - Khi coù loãi phía thu seõ yeâu caàu phaùt laïi nhöõng thoâng tin bò loãi baèng 2 phöông phaùp: + Phöông phaùp REJ Khi phaùt hieän ñöôïc loãi ôû nöûa chöøng, thì moät khung REJ seõ quay trôû laïi. Vaø taát caû caùc khung keá tieáp khung bò loãi ñeàu ñöôïc phaùt laïi (hieäu quaû thaáp). + Phöông phaùp SREJ Gioáng REJ chæ khaùc laø phía phaùt phaùt laïi khung naøo ñöôïc baùo loãi (hieäu quaû hôn REJ). Phía phaùt Phía thu Phía phaùt Phía thu 11 11 12 12 13 13 14 14 15 15 16 16 17 REJ2 17 SREJ2 18 18 19 19 110 110 12 12 Phaùt laïi 13 Phaùt laïi 111 a) Phöông phaùp REJ b) Phöông phaùp SREJ 1.3.3.5 Caùc chæ tieâu trong truyeàn daãn. a. Chæ tieâu chaát löôïng CCIR thiÕt lËp c¸c chØ tiªu chÊt l-îng cÇn tháa m·n cho nhiÒu lo¹i h×nh dÞch vô vµ c¸c qu¸ tr×nh ®iÒu chÕ thùc hiÖn. Nh×n chung, nã ®-a ra ba ng-ìng chÊt l-îng kh«ng ®-îc phÐp v-ît qu¸ trong mét phÇn tr¨m thêi gian cho tr-íc. §èi víi truyÒn h×nh, chØ tiªu chÊt l-îng ®èi víi tÊt c¶ c¸c truyÒn dÉn truyÒn h×nh kho¶ng c¸ch xa (mÆt ®Êt hay vÖ tinh) ®-îc nªu trong c¸c khuyÕn nghÞ 567-1 vµ 568. Tøc lµ, tØ sè tÝn hiÖu trªn t¹p ©m (S/N) ph¶i b»ng hoÆc lín h¬n 53dB trong 99% thêi gian vµ 45dB trong 99,9% thêi gian. Thùc tÕ c¸c chØ tiªu nµy kh«ng thÓ lu«n ®-îc tháa m·n trong c¸c tuyÕn th«ng tin. Tuy nhiªn, c¸c chØ tiªu chÊt l-îng nµy nãi chung lµ dµnh cho c¸c m¹ng hÖ thèng trong c¸c tuyÕn qu¶ng b¸ vµ kh«ng ph¶n ¶nh thùc tiÓn thiÕt kÕ hiÖn thêi ®èi víi c¸c hÖ thèng vÖ tinh dïng ®Ó ph©n phèi chung h¬n, ®Æc biÖt lµ ®èi víi c¸c tr¹m mÆt ®Êt nhá. Khi cã thèng kª suy hao do c¸c ®iÒu kiÖn khÝ quyÓn, th× cã thÓ tÝnh ®-îc tØ sè tÝn hiÖu trªn t¹p ©m mong muèn nhËn ®-îc t¹i ®Çu vµo m¸y thu tr¹m mÆt ®Êt cho c¸c phÇn tr¨m kh¸c nhau x¸c ®Þnh trong chØ tiªu chÊt l-îng cña CCIR. Tõ ®ã, suy ra tØ sè tÝn hiÖu trªn t¹p ©m S/N hoÆc BER t-¬ng øng vµ kiÓm tra xem hÖ thèng cã tháa m·n chÊt l-îng ®· ®Ò ra kh«ng. Tuy nhiªn, khi thùc hiÖn tÝnh to¸n tØ sè nµy ph¶i ®Ò ra mét ®é dù tr÷ nhÊt ®Þnh do cã sù sai kh¸c gi÷a chÊt löôïng, thiÕt bÞ thùc tÕ vµ theo lý thuyÕt ®Ó ®Ò phßng bÊt kú sù gi¶m tÝn hiÖu hoÆc t¨ng t¹p ©m ( nhiÔu do c¸c m¹ng kh¸c, nhiÔu ®-êng truyÒn hoÆc truyÒn dÉn ë c¸c kªnh l©n cËn. b. Caùc chæ tieâu saün saøng Mét tuyÕn th«ng tin vÖ tinh cè ®Þnh thiÕt lËp gi÷a c¸c ®Çu cuèi cña mét tuyÕn chuÈn gi¶ ®Þnh hoÆc ®-êng sè chuÈn gi¶ ®Þnh ph¶i ®-îc xem lµ kh«ng s½n sµng theo khuyÕn nghÞ 352.1 vµ 521-1, nÕu nh- hoÆc nhiÒu ®iÒu kiÖn sau tån t¹i ë mét trong sè c¸c ®Çu cuèi thu cña tuyÕn l©u h¬n 10 gi©y liªn tiÕp. - TruyÒn dÉn t-¬ng tù, tÝn hiÖu mong muèn ®-a vµo tuyÕn ®-îc thu t¹i mét ®Çu cuèi kh¸c ë mét møc nhá nhÊt lµ 10dB d-íi møc mong muèn. - TruyÒn dÉn sè, tÝn hiÖu sè bÞ ng¾t ( cã nghÜa lµ mÊt ®ång bé khung hoÆc ®Þnh thêi khung - TruyÒn dÉn t-¬ng tù kªnh tho¹i, c«ng suÊt t¹p ©m kh«ng träng sè t¹i møc 0 t-¬ng ®èi, víi thêi gian thÝch hîp lµ 5ms, v-ît qu¸ 10-6 pwo. - Trong truyÒn dÉn sè, BER v-ît qu¸ 10-3. KhuyÕn nghÞ 579 quy ®Þnh t¹m thêi r»ng ®é s½n sµng cña ®-êng truyÒn ®-îc ®Þnh nghÜa lµ (1- thêi gian gi¸n ®o¹n/ thêi gian yªu cÇu ) ph¶i lín h¬n 99,8% trong mét n¨m, khi chØ xÐt ®Õn gi¸n ®o¹n do thiÕt bÞ. 1.3.4 Vaán Ñeà Suy Hao va øNhieãu Trong Ñöôøng Truyeàn 1.3.4.1 Nhieãu khaùc tuyeán. Cã bèn c¸ch trong ®ã c¸c tuyÕn th«ng tin vÖ tinh cã thÓ nhiÔu víi nhau. ♦ VÖ tinh th«ng tin kh¸c ®Õn tr¹m mÆt ®Êt. ♦ Tr¹m mÆt ®Êt kh¸c ®Õn vÖ tinh th«ng tin. ♦ TuyÕn viba mÆt ®Êt ®Õn vÖ tinh th«ng tin. ♦ TuyÕn viba mÆt ®Êt ®Õn tr¹m mÆt ®Êt. Trong sè nµy nhiÔu lín nhÊt lµ x¶y ra gi÷a tuyÕn viba mÆt ®Êt vµ tr¹m mÆt ®Êt. NhiÔu tõ tuyÕn viba mÆt ®Êt lªn ®Õn hÖ thèng vÖ tinh lµ kh«ng ®¸ng kÓ. Tuy nhiªn, v× c«ng suÊt thu cña hÖ thèng th«ng tin vÖ tinh lµ kh¸ thÊp, nªn nhiÔu t-¬ng ®èi tõ tuyÕn viba mÆt ®Êt lµ kh¸ cao. V× vËy, ta ph¶i xem xÐt ®Çy ®ñ khi thiÕt kÕ tuyÕn. Caùc tuyeán nhieãu . Trong thiÕt kÕ tuyÕn thùc tÕ, ta ph¶i ®Æt tr¹m mÆt ®Êt sao cho nhiÔu x¶y ra Ýt nhÊt, víi nhiÔu C/N nhá nhÊt b»ng c¸ch sö dông c¸c antenna cã ®Æc tÝnh bóp phô tèt. Mét c¸ch kh¸c ®Ó tr¸nh nhiÔu lµ c¸c ®åi, c¸c tßa nhµ ... nh- mét tÊm ch¾n chèng l¹i nhiÔu c¸c sãng v« tuyÕn. MÆc dï môc tiªu c¬ b¶n thiÕt kÕ tuyÕn ®èi víi vÖ tinh th«ng tin lµ ®Ó lo¹i bá nhiÔu, nÕu ®iÒu nµy kh«ng thÓ thùc hiÖn ®-îc, th× trong thiÕt kÕ tuyÕn ph¶i bao hµm c¶ l-îng nhiÔu cho phÐp gÆp ph¶i. NhiÔu tõ c¸c tÝn hiÖu kh¸c cã thÓ ®-îc xem nh- lµ t-¬ng ®-¬ng víi t¹p ©m nÕu nh- møc c«ng suÊt cña tÝn hiÖu lµ ®ñ thÊp. Sau ®ã, viÖc tÝnh to¸n C/N cã thÓ lµm ®èi víi t¹p ©m nhiÔu ( I ), nh- miªu t¶ d-íi ®©y: Tr-íc tiªn x¸c ®Þnh C/I b»ng ph-¬ng tr×nh sau: Traïm vi ba gaây nhieãu vôùi traïm thu veä tinh Traïm vi ba höôùng leân quyõ ñao veä tinh Traïm TT veä tinh Veä tinh thoâng tin C/I = PR-I Ta nhËn thÊy r»ng, t¹p ©m nhiÔu l ®-îc tÝnh gièng nh- c¸ch tÝnh EIRP. NÕu nh- ta biÕt c¸c ®Æc tÝnh bóp phô antenna vµ c¸c th«ng sè nh- kho¶ng c¸ch ®-êng truyÒn ®èi víi tr¹m g©y nhiÔu. NhiÔu cã thÓ ®-îc x¸c ®Þnh b»ng phÐp ®o thùc tÕ theo nhiÒu c¸ch. VÝ dô, trong thµnh phè n¬i cã nhiÒu vËt c¶n ph¶n x¹, nh- c¸c tßa nhµ gÇn tr¹m , th-êng nhiÔu kh«ng thÓ ®¸nh gi¸ ®-îc b»ng c¸ch tÝnh to¸n, v× thÕ ph-¬ng ph¸p ®o thùc tÕ lµ kh«ng thÓ thiÕu ®-îc. Khi ®ã, thùc hiÖn kÕt hîp C/I vµ C/N ®Ó t×m ra C/N+I b»ng ph-¬ng tr×nh sau: (C/N+I) = -10log10(10-1/10.C/N + 10-1/10.C/I) Nhieãu phaân cöïc . Nhieãu keânh laân caän . §¬n vÞ cña C/N, C/I vµ C/N + I lµ dB, v× thÕ tæng cña t¹p ©m vµ nhiÔu cÇn biÕn ®æi thµnh mét sè thùc. §Ó x¸c ®Þnh chÊt l-îng tuyÕn tõ C/N + I , th× thay thÕ C/N trong ®Æc tuyÕn C/N- BER hoÆc ®Æc tuyÕn C/N-S/N b»ng C/N + I. 1.3.4.2 NhiÔu cïng tuyÕn. Ta ®· xÐt nhiÔu tõ c¸c tuyÕn th«ng tin kh¸c, nh-ng nhiÔu còng cã thÓ ®-îc t¹o ra ngay trong tuyÕn. Lo¹i ®Çu ®-îc gäi lµ nhiÔu kh¸c tuyÕn vµ lo¹i sau ®-îc gäi lµ nhiÔu cïng tuyÕn. NhiÔu cïng tuyÕn cã thÓ lµ do c¶ : T¹p ©m nhiÔu khö ph©n cùc vµ T¹p ©m nhiÔu kªnh l©n cËn. NhiÔu khö ph©n cùc x¶y ra trong hÖ thèng th«ng tin ph©n cùc kÐp. Lo¹i nµy bÞ chi phèi bëi c¸c ®Æc tÝnh cña antenna. MÆc kh¸c, ®èi víi nhiÔu kªnh l©n cËn th× thµnh phÇn kªnh l©n cËn cã cïng ph©n cùc víi tuyÕn vÖ tinh th«ng tin bÞ ®iÒu h-ëng bëi c¸c ®Æc tÝnh bé läc m¸y thu. Cã thÓ triÖt nhiÔu kªnh l©n cËn b»ng mét bé läc cã ®Æc tÝnh c¾t nhän, mÆt kh¸c cã mét giíi h¹n cã thÓ thay ®æi bao nhiªu XPD (kh¶ n¨ng ph©n biÖt ph©n cùc chÐo) cña antenna ®Ó triÖt t¹p ©m nhiÔu khö ph©n cùc. NghÜa lµ, XPD cña antenna kho¶ng 30dB, kho¶ng 50dB víi mét hÖ thèng ®iÒu chÕ FM dïng c¸ch xen dßng còng ph¶i chó ý ®é gi¶m XPD do m-a t¹i tÇn sè kho¶ng 10GHz. 1.3.4.3 Suy hao do tap aâm. T¹p ©m nhiÖt ®-îc t¹o ra trong m¸y ph¸t vµ nã kÕt hîp víi t¹p ©m bªn ngoµi ®i vµo antenna thu vµ t¹p ©m bªn trong t¹o ra tõ trong m¸y thu, antenna vµ hÖ thèng fi®¬. MÆc dï sè l-îng t¹p ©m ®-îc t¹o ra ë m¸y ph¸t lµ ®¸ng kÓ, nh-ng nã gi¶m däc theo Sãng ph©n cùc ®øng Ô Ô Ô TÇn TÇn ®-êng truyÒn lan, v× thÕ kh«ng cÇn xÐt ®Õn lo¹i t¹p ©m nµy. Tuy nhiªn, ta cÇn xÐt ®Õn lo¹i t¹p ©m bªn trong vµ bªn ngoµi. a.T¹p ©m bªn ngoµi. T¹p ©m bªn ngoµi bao gåm t¹p ©m kh«ng gian, t¹p ©m bÒ mÆt mÆt ®Êt, t¹p ©m khÝ quyÓn vµ t¹p ©m m-a. T¹p ©m hiÖu dông t¹i tr¹m mÆt ®Êt chñ yÕu lµ t¹p ©m m-a, vµ ph¶i coi lµ nguyªn nh©n chÝnh g©y suy hao tÝn hiÖu. Khi trêi quang t¹p ©m g©y ra lµ do khÝ quyÓn vµ kh«ng gian.Tuy nhiªn, ta thÊy r»ng t¹p ©m g©y ra bëi khÝ quyÓn cã nhiÖt ®é ®o ®-îc nhá h¬n 100K, v× thÕ ta cã thÓ bá qua nã trong qu¸ tr×nh thiÕt kÕ tuyÕn s¬ bé. T¹p ©m tõ bÒ mÆt cña tr¸i ®Êt kh«ng ¶nh h-ëng ®Õn tr¹m mÆt ®Êt bëi v× ta sö dông antenna cã h-íng, nh-ng nã ¶nh h-ëng ®Õn vÖ tinh th«ng tin v× antenna cña nã cã h-íng vÒ phÝa tr¸i ®Êt. NhiÖt ®é t¹p ©m cña t¹p ©m bÒ mÆt tr¸i ®Êt thu b»ng vÖ tinh th«ng tin gÇn gièng nh- cña bÒ mÆt tr¸i ®Êt. b.T¹p ©m bªn trong. T¹p ©m bªn trong x¶y ra trong c¸c antenna, c¸c hÖ thèng fi®¬ vµ c¸c m¸y thu, tæng t¹p ©m ®ã lµ toµn bé c«ng suÊt t¹p ©m bªn trong. Tuy nhiªn, t¹p ©m x¶y ra t¹i c¸c ®iÓm kh¸c nhau cã ¶nh h-ëng kh¸c nhau, v× thÕ c«ng suÊt t¹p ©m tÝch hîp kh«ng thÓ ®¸nh gi¸ ®¬n gi¶n b»ng viÖc x¸c ®Þnh trÞ sè c«ng suÊt t¹p ©m. V× C/N lµ trÞ sè ë ®Çu vµo t¹i m¸y thu, nªn ta ph¶i biÕn ®æi t¹p ©m x¶y ra t¹i antenna vµ trong hÖ thèng fi®¬ thµnh mét trÞ sè t¹i ®iÓm ®Çu vµo m¸y thu. T¹p ©m m¸y ph¸t T¹p ©m bªn M¸y M öùc c oân g su aát Möùc tín hieäu Tap aâm anten Tap aâm heä thoáng phiñô Taïp aâm maùy thu Toån hao heä thoáng phiñô Maùy thu Suy hao heä thoáng phiñô LF Tap aâm beân ngoaøi Ñöôøng phiñô (oáng daãn soùng) Thay ®æi cña møc t¹p Ph©n lo¹i nguån t¹p ©m ®-êng xuèng NhiÖt t¹p ©m anten vµ t¹p ©m hÖ thèng fi®¬ ®-îc xem nh- lµ suy hao hÖ thèng fi®¬. Ta cã thÓ biÓu diÔn t¹p ©m tæng t¹i ®Çu vµo m¸y thu b»ng nhiÖt t¹p ©m nh- sau: TA + TO(LF – 1) TIN = --------------------- + TR LF TIN : T¹p ©m tæng bªn trong. TA : NhiÖt t¹p ©m antenna. TR : NhiÖt t¹p ©m m¸y thu. TO(LF -1): T¹p ©m hÖ thèng fi®¬. TO : NhiÖt ®é m«i tr-êng. LF : Suy hao hÖ thèng fi®¬ ( gi¸ trÞ thùc). C«ng thøc cho ta tÝnh c¸c t¹p ©m x¶y ra trong mçi phÇn quy vÒ ®Çu vµo. Nãi chung, t¹p ©m ®-îc t¹o ra ë mäi n¬i trong thiÕt bÞ, nh-ng chØ dïng c¸c trÞ sè quy vÒ ®Çu vµo cña c¸c t¹p ©m t¹o ra t¹i mçi ®Çu vµo trong thiÕt bÞ. T¹p ©m hÖ thèng fi®¬ ®-îc biÓu diÔn b»ng To(LF-1). §ã lµ c«ng suÊt t¹p ©m quy vÒ ®Çu vµo trong mét ®iÖn trë, ë ®ã c«ng suÊt tÝn hiÖu khi ch¶y qua nã gi¶m xuèng LF t¹i nhiÖt ®é xung quanh lµ To. V× vËy, To(LF-1) t¨ng khi LF hÖ thèng fi®¬ t¨ng, cã nghÜa lµ c«ng suÊt t¹p ©m bªn trong g©y ra bëi hÖ thèng fi®¬ t¨ng lªn. §Ó ng¨n chÆn ®iÒu nµy cÇn thiÕt kÕ c¸c ph-¬ng tiÖn sao cho cã hÖ thèng fi®¬ nhá nhÊt. Nguyªn nh©n chÝnh g©y ra t¹p ©m antenna lµ t¹p ©m nhiÖt x¶y ra t¹i antenna vµ nã cã nhiÖt ®é kho¶ng 30-1000K. Trong mét tr¹m VSAT, ë ®ã cã nhiÖt t¹p ©m m¸y thu cao, cã thÓ bá qua t¹p ©m antenna, nh-ng trong mét tr¹m mÆt ®Êt lín, ng-êi ta sö dông c¸c m¸y thu chÊt l-îng cao, v× thÕ ¶nh h-ëng do t¹p ©m antenna lµ lín trong toµn bé hÖ thèng. NhiÖt t¹p ©m ®èi víi mét m¸y thu b»ng tæng nhiÖt t¹p ©m g©y ra trong mçi phÇn. §èi víi c¸c bé khuÕch ®¹i nèi tiÕp, cã thÓ biÓu diÔn t¹p ©m m¸y thu (TR) b»ng ph-¬ng tr×nh : TR = T1 + (T2/G1) + (T3/G1.G2) + … + (TK/G1.G2.G3….GK) G1,G2,G3...GK :lµ hÖ sè khuÕch ®¹i. T1,T2,T3...TK : lµ nhiÖt t¹p ©m quy vÒ ®Çu vµo. V× tÝn hiÖu trë nªn lín h¬n khi ®i qua mçi tÇng khuÕch ®¹i, nªn t¸c ®éng cña t¹p ©m t¹i mçi tÇng l¹i nhá ®i. NÕu nh- hÖ sè khuÕch ®¹i cña tÇng ®Çu lµ ®ñ lín, th× t¹p ©m x¶y ra t¹i tÇng thø 2 vµ c¸c tÇng khuÕch ®¹i tiÕp theo cã thÓ bá qua. V× vËy, khi cÇn ph¶i gi¶m t¹p ©m trong m¸y thu xuèng nhá h¬n nh- lµ trong hÖ thèng th«ng tin vÖ tinh, th× ph¶i sö dông tÇng khuÕch ®¹i ®Çu tiªn cã hÖ sè khuÕch ®¹i cao vµ cã t¹p ©m thÊp. V× vËy, c¸c m¸y thu th«ng tin vÖ tinh sö dông bé khuÕch ®¹i t¹p ©m thÊp (LNA), víi nhiÖt t¹p ©m ®Çu vµo tÇng ®Çu tiªn lµ 70-3000K. Taïp aâm nhieät T1 Taïp aâm nhieät T2 Taïp aâm nhieät T3 Taïp aâm nhieät TK Tín hieäu c. T¹p ©m hÖ thèng. T¹p ©m bªn ngoµi vµ t¹p ©m bªn trong ®Òu tån t¹i trong mét hÖ thèng, v× thÕ t¹p ©m tæng ®èi víi hÖ thèng ®ã b»ng tæng c«ng suÊt t¹p ©m bªn ngoµi vµ bªn trong cña nã. §iÒu nµy cho thÊy ë ph-¬ng tr×nh sau: TS + TA + TO(LF –1) TSYS = --------------------------------- + TR LF Trong ®ã : -TSYS: NhiÖt t¹p ©m hÖ thèng. -TS : NhiÖt t¹p ©m bªn ngoµi. -TA : NhiÖt t¹p ©m antenna. -TR : NhiÖt t¹p ©m m¸y thu. -TO : NhiÖt ®é m«i tr-êng. -LF : Suy hao hÖ thèng fi®¬ (sè thùc). Ph-¬ng tr×nh ®-îc sö dông tr-íc hÕt lµ ®Ó t×m ra nhiÖt t¹p ©m cña tr¹m mÆt ®Êt ë ®-êng xuèng tõ vÖ tinh th«ng tin. §èi víi ®-êng lªn tõ mét tr¹m mÆt ®Êt tíi vÖ tinh, c¸c nguyªn nh©n g©y t¹p ©m chÝnh lµ t¹p ©m m¸y thu vµ t¹p ©m ngoµi ( t¹p ©m bÒ mÆt mÆt ®Êt ). V× thÕ, ta cã thÓ bá qua t¹p ©m hÖ thèng fi®¬ vµ antenna. Nh- vËy, khi bá qua suy hao hÖ thèng fi®¬, th× cã thÓ biÓu diÔn nhiÖt t¹p ©m ®èi víi ®-êng lªn b»ng ph-¬ng tr×nh: TSYS = TS + TR V× thÕ, cã thÓ sö dông nhiÖt t¹p ©m (TSYS) ®Ó tÝnh c«ng suÊt t¹p ©m (NSYS) cho toµn bé hÖ thèng ®-îc biÓu thÞ ë ph-¬ng tr×nh sau : NSYS = 10log(k.TSYS.B) (dB) Trong ®ã : -k lµ h»ng sè Bolzman = 1.38.10-23 (W/Hz/0K). -B lµ ®é réng b¨ng tÇn (Hz). Sö dông NSYS tõ 2 ph-¬ng tr×nh trªn cã thÓ biÓu thÞ C/N b»ng ph-¬ng tr×nh sau : C/N = PR-NSYS = PT-LT+GT-LP+GR-LR-NSYS Trong ®ã: PT : C«ng suÊt m¸y ph¸t. LT: Suy hao hÖ thèng fi®¬ ph¸t. GT: HÖ sè t¨ng Ých antenna ph¸t. LP: Suy hao truyÒn sãng. GR: HÖ sè antenna thu. LR: Suy hao hÖ thèng fi®¬ m¸y thu. GR-LR-NSYS biÓu thÞ c¸c ®Æc tÝnh cña m¸y thu. Tuy nhiªn, th«ng sè G/T dïng TSYS chø kh«ng dïng NSYS trong ph-¬ng tr×nh trªn ®Ó Boä KÑ 1 G1 Boä KÑ 3 G3 Boä KÑ 2 G2 Boä KÑ K GK biÓu thÞ chÊt l-îng m¸y thu, nã cã thÓ biÓu thÞ bëi ph-¬ng tr×nh: G/T = GR - 10log(Tsys) - LR 1.4 TRAÏM MAËT ÑAÁT 1.4.1 Caáu Hình Cuûa Moät Traïm Maët Ñaát 1.4.1.1 Caáu hình vaø nguyeân lyù hoïat ñoäng. a. Caáu hình. Noùi chung moät traïm maët ñaát bao goàm: thieát bò thoâng tin thieát bò truyeàn daãn maët ñaát, thieát bò cung caáp nguoàn vaø nhaø ñieàu khieån. Thieát bò thoâng tin goàm coù moät anten, moät maùy coâng suaát cao, moät maùy thu taïp aâm thaáp cuõng nhö thieát bò ña truy nhaäp, ñieàu cheá vaø giaûi ñieàu cheá. Nhö hình sau : b. Nguyeân lyù hoïat ñoäng. Khi phaùt : Moät tín hieäu ñöôïc göûi ñi töø moät thieát bò truyeàn daãn treân maët ñaát (goàm moät boä gheùp keânh,…) ñöôïc ñieàu cheá thoâng qua thieát bò ña truy nhaäp, ñieàu cheá vaø giaûi ñieàu cheá; taàn soá cuûa tín hieäu ñaàu ra ( ôû moät taàn soá trung taàn) ñöôïc bieán ñoåi ra soùng phaùt ôû boä ñoåi taàn ñöôøng leân. Coâng suaát cuûa tín hieäu naøy ñöôïc khueách ñaïi leân ñeán möùc yeâu caàu nhôø boä khueách ñaïi coâng suaát cao, tín hieäu ñaàu ra cuûa noù seõ ñöôïc anten böùc xaï ñeán veä tinh. Khi thu: Anten töø traïm maët ñaát thu tín hieäu töø veä tinh sau ñoù ñöôïc maùy thu taïp aâm thaáp khueách ñaïi ñöa ñeán boä ñoåi taàn ñöôøng xuoáng vaø ñöôïc bieán ñoåi ra taàn soá trung taàn. Sau Thieát bò baùm LNA Boä ñoåi taàn xuoáng Boä khueách ñaïi IF Boä giaûi ñieàu cheá Heä thoáng fiñô HPA Boä ñoåi taàn leân Boä khueách ñaïi IF Boä ñieàu cheá Thieát bò ña truy nhaäpBoä dao ñoäng Boä dao ñoäng Thieát bò anten baùm Maùy thu taïp aâm thaáp Thieát bò ña truy nhaäp ñieàu cheá vaø giaûi ñieàu cheá Maùy phaùt coâng suaát lôùn ñoù ñöôïc ñöa ñeán thieát bò thoâng tin treân maët ñaát thoâng qua thieát bò ña truy nhaäp ñieàu cheá vaø giaûi ñieàu cheá. 1.4.1.2 Caùc coâng ngheä quan troïng ñoái vôùi traïm maët ñaát. Ta bieát khoaûng caùch töø maët töø moät traïm maët ñaát tôùi moät veä tinh khoaûng 36.000 Km xa hôn khoaûng 700 laàn khoaûng caùch giöõa caùc traïm chuyeån tieáp trong heä thoáng vi ba treân maët ñaát. Do ñoù caàn coù caùc coâng ngheä thu ñöôïc caùc tín hieäu yeáu töø veä tinh, phaùt caùc tín hieäu coâng suaát cao ñeán veä tinh vaø ñoái phoù vôùi thôøi gian treã gaây ra do cöï ly truyeàn soùng daøi. Nhö sau: • Coâng ngheä anten caàn coù: Heä soá taêng ích cao. Hieäu suaát cao. Ñoà thò tính höôùng heïp. Buùp soùng phuï nhoû. Ñaëc tính phaân cöïc toát. Ñaëc tính taïp aâm nhoû. • Coâng ngheä maùy phaùt coâng suaát lôùn ñoøi hoûi : Khueách ñaïi coâng suaát lôùn. Ngaên chaën xuyeân ñieàu cheá. • Coâng ngheä maùy thu taïp aâm thaáp caàn coù: Ñaëc tính taïp aâm thaáp Heä soá khueách ñaïi lôùn. • Coâng ngheä ñieàu khieån tieáng doäi caàn phaûi coù: Haïn cheá tieáng doäi. Giaùm saùt tieáng doäi. Hieäu quaû truyeàn daãn. Ñieàu khieån loãi. 1.4.2 Coâng ngheä maùy phaùt. 1.4.2.1 Maùy phaùt coâng suaát cao. Ñeå buø vaøo suy hao truyeàn lôùn trong thoâng tin veä tinh, ñaàu ra maùy phaùt caàn phaûi coù coâng suïaát caøng lôùn caøng toát, do vaäy traïm maët ñaát phaûi söû duïng boä khueách ñaïi coâng suaát cao HPA (Hight Power Amplifier). Trong caùc heä thoáng voâ tuyeán maët ñaát khoaûng caùch giöõa caùc traïm chuyeån tieáp chæ khoaûng vaøi chuïc km neân coâng suaát ra cuûa maùy phaùt khoaûng 10W laø ñuû. So vôùi heä thoáng thoâng tin veä tinh coù khoaûng caùch lôùn (36.000 Km) neân moät traïm maët ñaát phaûi phaùt vôùi coâng suaát cao khoaûng töø vaøi traêm ñeán vaøi chuïc KW. 1.4.2.2 Phaân loïai caùc boä khueách ñaïi coâng suaát cao. Caùc loïai ñeøn soùng chaïy (TWT), Klytron (KLY), hay transistor hieäu öùng tröôøng (FET) hieän coù treân thò tröôøng ñeàu coù theå duøng trong boä khueácjh ñaïi coâng suaát cao tuøy theo yeâu caàu coâng suaát ra cuûa maùy phaùt vaø baêng taàn. Baûng sau cho thaáy söï khaùc bieät cuûa caùc loïai naøy : Loïai HPA Tham soá Loïai Klytron Loïai TWT Loïai FET Thieát bò söû duïng ñeå khueách ñaïi Klytron TWT FET Coâng suaát ra Lôùn Lôùn Nhoû Kích thöôùc Lôùn Trung bình Nhoû Baêng taàn Vaøi chuïc MHz Vaøi traêm MHz Vaøi traêm MHz Troïng löôïng Lôùn Trung bình Nhoû Laøm laïnh Laøm laïnh baèng khoâng khí, khi coâng suaát tôùi vaøi KW Laøm laïnh baèng nöôùc khi coâng suaát ra khoaûng 10KW Laøm laïnh baèng khoâng khí, khi coâng suaát tôùi vaøi KW Laøm laïnh baèng nöôùc khi coâng suaát ra khoaûng 10KW Laøm laïnh baèng khoâng khí töï nhieân Ñieän aùp cung caáp Trung bình Cao Thaáp Nhaän xeùt : Vì ñeøn soùng chaïy (TWT) coù baêng taàn roäng, coù theå phuû taát caû caùc baêng taàn phaân ñònh cho truyeàn daãn, ñieàu ñoù coù lôïi cho vieäc söû duïng nhieàu soùng mang hôn. Maëc duø Klytron coù ñoä roäng baêng taàn töông ñoái thaáp, nhöng taàn soá khueách ñaïi coù theå ñieàu chænh ñeán baát kyø giaù trò naøo trong khoaûng taàn soá phaân ñònh cho truïyeàn daãn , thöôøng coù theå choïn 5 ñeán 10 keânh cho moät boä ñieàu höôûng. Loûaïi FET ñöôïc söû duïng ôû traïm dung löôïng thaáp, khi coâng suaát ra nhoû. Coøn muoán coù coâng suaát ra lôùn thì ta coù theå maéc song song caùc FET laïi vôùi nhau. 1.4.2.3 Caáu hình cuûa moät maùy phaùt. Maùy phaùt coâng suaát cao goàm coù moät boä khueách ñaïi trung taàn, moät boä bieán ñoåi taàn soá phaùt vaø moät boä khueách ñaïi coâng suaát cao. Boä khueách ñaïi trung taàn khueách ñaïi tín hieäu töø boä ñieàu cheá ñöa tôùi, taàn soá soùng sau ñoù ñöôïc bieán ñoåi thaønh taàn soá soùng cöïc ngaén nhôø boä ñoåi taàn. Sau ñoù tín hieäu ñöôïc boä khueách ñaïi coâng suaát cao khueách ñaïi leân ñeán möùc yeâu caàu ñeå phaùt ñeán veä tinh. Coù hai loïai maùy phaùt coâng suaát cao nhö sau: a. Maùy phaùt khueách ñaïi ñoàng thôøi nhieàu soùng mang: Caáu hình nhö sau. Thieát bò baùm HPA Boä ñoåi taàn Leân Boä khueách ñaïi IF Boä ñieàu cheá Heä thoáng fiñô Thieát bò ña truy nhaäp Boä dao ñoäng Thieát bò anten baùm Maùy phaùt coâng suaát lôùn Thieát bò ña truy nhaäp ñieàu cheá C om bi ne r HPA U/C MOD U/C U/C MOD MOD Trong tröôøng hôïp naøy caàn naøy caàn thoûa maõn caùc yeâu caàu sau: Ñoä roäng baêng thoâng ñuû roäng ñeå khueách ñaïi moät soùng mang vôùi baát kyø taàn soá naøo vaø coâng suaát ra coù ñoä döï tröõ ñuû sao cho meùo ñieàu cheá phaùt sinh töø söï khueách ñaïi ñoàng thôøi nhieàu tín hieäu ôû döôùi möùc quy ñònh Caáu hình naøy thöôøng maéc khi soá soùng mang nhoû, nhöng thöôøng thuaän lôïi cho khai thaùc. b.Moãi soùng mang ñöôïc khueách ñaïi rieâng baèng moät boä khueách ñaïi coâng suaát cao HPA. Caáu hình nhö sau: Trong ñoù: HPA : Boä khueách ñaïi coâng suaát cao. U/C : Boä ñoåi taàn leân. MOD : Boä ñieàu cheá. Trong tröôøng naøy moãi boä khueách ñaïi khoâng yeâu caàu phaûi coù baêng taàn roäng, chi caàn ñuû roäng ñeå khueách ñaïi ñoái vôùi moãi soùng mang cho tröoùc. Caáu hình naøy chæ thích hôïp khi soá soùng mang ít. 1.4.2.4 Ñaëc tröng khaû naêng phaùt EIRP (Equivalent Isotropic Radiated Power- Coâng suaát phaùt xaï voâ höôùng töông ñöông) Tích soá giöõa heä soá taêng ích cuûa anten vaø coâng suaát maùy phaùt cung caáp cho anten goïi laø (EIRP). Ñaây laø moät thoâng soá cô baûn bieåu thò khaû naêng cuûa moät traïm phaùt. Ví duï: Vôùi anten coù ñöôøng kính göông phaûn xaï 30 m, laøm vieäc ôû taàn soá 6 GHz, coù heä soá taêng ích ≈ 63 dB ( 2 trieäu laàn so vôùi anten voâ höôùng ), neáu coâng suaát maùy phaùt laø 100w thì EIRP phía tröôùc laø 200.000.000w. Noùi caùch khaùc baèng coâng suaát cuûa moät anten voâ höôùng vôùi moät maùy phaùt coù coâng suaát baèng 200.000.000 w böùc xaï veà phía tröôùc. 1.4.3 Coâng ngheä maùy thu. 1.4.3.1 Khueách ñaïi taïp aâm thaáp. Soùng böùc xaï töø veä tinh bò haáp thuï raát lôùn cho tôùi khi chuùng tôùi ñöôïc maët ñaát. Ví duï caùc soùng trong baêng Ku bò yeáu ñi khoaûng 1/1021 so vôùi tín hieäu ban ñaàu neáu thu baèng moät anten coù ñöôøng kính 3,3m thì ôû baêng Ku möùc thu taêng leân khoaûng 10 trieäu laàn. Tuy nhieân ñieàu ñoù chöa ñuû lôùn. Do doù caàn phaûi khueách ñaïi chuùng leân moät möùc coù theå giaûi ñieàu cheá ñöôïc. Kyõ thuaät boä khueách ñaïi taïp aâm thaáp vôùi nhieät taïp aâm thaáp ñoùng vai troø raát quan troïng trong vieäc baûo ñaûm chaát löôïng tín hieäu. 1.4.3.2 Nhieät taïp aâm. Söû duïng moät HPA C om bi ne r HPA U/C MOD HPA U/C HPA MOD U/C MOD HPA Söû duïng nhieàu boä HPA Taïp aâm sinh ra trong moät maùy thu thöôøng ñöôïc bieåu thò baèng heä soá nhieät taïp aâm, ñöôïc ñònh nghóa nhö sau: S1/N1 S0/N0 Tuy nhieân khi laøm vieäc vôùi caùc tín hieäu yeáu nhö trong tröôøng hôïp thoâng tin veä tinh, thì nhieät taïp aâm ñöôïc söû duïng thay theá cho heä soá taïp aâm F Nhieät taïp aâm laø nhieät cuûa moät ñieän trôû gaây ra taïp aâm töông ñöông, sinh ra do boä khueách ñaïi. Noùi caùch khaùc coâng suaát taïp aâm (Pn) sinh ra do moät ñieän trôû ñöôïc bieåu thò baèng coâng thöùc sau: Pn = kTB ÔÛ ñaây : k laø haèng soá Bolzôman, baèng 1.38 x 10-23J/0K T laø nhieät ñoä tuyeät ñoái (273 + 0C) B laø ñoä roäng baêng taàn. Bieåu thöùc treân bieåu thò giaù trò taïp aâm sinh ra do boä khueách ñaïi. Sau ñaây ta coù coâng suaát taïp aâm ñaàu ra No laø: No = Gk(To + Te)B Neân heä soá taïp aâm ñuôïc bieåu thò nhö sau: Vôùi: Nhieät ñoä To Heä soá khueách ñaïi G Nhieät taïp aâm töông ñöông Te Quan heä giöõa heä soá taïp aâm F vaø nhieät taïp aâm Te cho trong baûng sau: Heä soá taïp aâm F (dB) Nhieät taïp aâm Te (oK) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 6,8 14,8 21,0 28,0 35,8 44,2 S/N ôû ñaàu vaøo boä khueách ñaïi S1/N1 S/N ôû ñaàu ra boä khueách ñaïi S0/N0 F = = Maùy thu S.√kTo.B GS.√Gk.(To+Te).B 1 + Te/To = F = Maùy thu Nguoàn taïp aâm Coâng suaát taïp aâm 0,8 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 59,2 75,9 175,8 293 442 633 879 1.172 1.553 2.030 2.673 1.4.3.3 Caùc loïai khueách ñaïi taïp aâm. Coù ba loïai khueách ñaïi taïp aâm nhö sau: a. Khueách ñaïi thoâng soá. Khueách ñaïi thoâng soá hoïat ñoäng nhö sau: Khi moät tín hieäu kích thích ñaët leân moät diode bieán dung thì caùc thoâng soá maïch ñieän cuûa noù thay ñoåi vaø taïo ra ñieän trôû aâm, do ñoù khueách ñaïi tín hieäu ngoõ vaøo. Vì vaäy töø moät söï bieán ñoåi ñieän dung cuûa diode bieán dung do tín hieäu kích thích ñöôïc duøng cho khueách ñaïi, vieäc giaûm ñieän trôû noäi cuûa diode bieán dung, maéc noái tieáp vôùi ñieän dung seõ taïo ra ñaëc tính taïp aâm thaáp. Maùy khueách ñaïi thoâng soá so vôùi maùy khueách ñaïi GaAs-FET coù caùc haïn cheá sau: * Caàn coù maïch taïo tín hieäu kích thích. * Khoù ñieàu chænh vaø khoâng phuø hôïp vôùi vieäc saûn xuaát haøng loïat vì maïch söû duïng oáng daãn soùng. * Baêng taàn heïp. * Baát lôïi veà ñoä tin caäy vaø baûo döôõng. Do ñoù loïai naøy ngaøy nay ít ñöôïc söû duïng. b. Khueách ñaïi GaAs-FET. ( Transistor hieäu öùng tröôøng duøng loïai baùn daãn hoãn hôïp giöõa Gali vaø Arsenic) Khueách ñaïi GaAs-FET ñöôïc söû duïng roäng raõi ôû vuøng taàn soá cao vôùi ñaëc tính baêng taàn roäng, heä soá khueách ñaò cao vaø ñoä tin caäy cao. Chuùng ñöôïc söû duïng roäng raõi cho caùc boä khueách ñaïi taïp aâm thaáp trong thoâng tin veä tinh vì ñaëc tính taïp aâm thaáp ñaõ ñöôïc caûi tieán nhö hình sau: Söï caûi tieán GaAs-FET 5 4 3 2 1 0 1979 1980 1981 1982 1983 H eä so á ta ïp aâm d B c. HEMT. (Transistor coù ñoä linh ñoäng ñieän töû cao) Gaàn ñaây HEMT ñaõ ñöôïc ñöa vaøo söû duïng thöïc teá, lôïi duïng hieäu öùng chaát khí ñieän töû hai chieàu vôùi ñoä linh ñoäng cao vaø phuø hôïp ñoái vôùi khueách ñaïi taïp aâm thaáp tín hieäu taàn soá cao. Cô caáu naøy söû duïng tieáp giaùp pha troän giöõa GaAs vaø AlGaAs nhö hình sau: As(AlGa) loïai n Khoâng pha GaAs ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ (a) ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ (b) Caáu taïo cuûa HEMT Giöõa daûi daãn cuûa AlGaAs coù moät sai khaùc naêng löôïng, daûi naøy kích thích loïai n, coøn GaAs khoâng ñöôïc kích thích. Vì vaäy hình thaønh moât lôùp giaøu ñieän töû trong AlGaAs , gaàn beà maët tieáp giaùp vôùi GaAs. Khi ñaët moät ñieän tröôøng song song vôùi lôùp tieáp giaùp giaøu ñieän töû naøy, caùc ñieän töû seõ chuyeån ñoäng vôùi ñoä linh hoïat ñieän töû raát cao vì chuùng khoâng bò baát kì söï taùn xaï naøo bôûi caùc “nguyeân töû cho”, vì chuùng ñöôïc phaân khoâng gian khoûi caùc “nguyeân töû cho” cuûa caùc vaät lieäu sinh ra chuùng.Caùc ñaëc tính taïp aâm thaáp toát hôn so vôùi GaAs-FET, vôùi chieàu daøi ñieän nhö nhau cuûa cöïc coång nhôø ñoä linh ñoäng cao. Hieäu öùng naøy ñaëc bieät toát khi cô caáu ñöôïc laøm laïnh. HEMT coù ñaëc tính noåi baät nhö baêng taàn roäng, kích thöôùc nhoû, giaù thaønh thaáp, deã baûo döôõng vaø thuaän lôïi cho saûn xuaát haøng loïat. Bôûi vaäy noù ñaõ baét ñaàu ñöôïc söû duïng roäng raõi. Coù hai phöông phaùp laøm laïmnh ñöôïc söû duïng nhö sau: * Laøm laïnh nhieät ñieän (ñoä laïnh xuoáng tôùi khoaûng –400C, söû duïng hieäu öùng Peltieâ) * Laøm laïnh baèng khí Heli ( ñoä laïnh giaûm xuoáng khoaûng –2500C trong moät caùi bình ôû ñoù khí Heli hoùa loûng tröôùc khi chaïy qua). Phöông phaùp thöù hai hieän nay ít duøng do giaù thaønh maéc, baûo döôõng phöùc taïp. Sau ñaây laø baûng so saùnh caùc boä taïp aâm thaáp: LNA Khueách ñaïi thoâng soá GaAs-FET HEMT Phaàn töû ion hoùa Ñieän töû Neàn GaAs baùn daãn GaAs (AlGa)As Cöïc nguoàn Cöïc maùng Cöïc coång Maøng baûo veä Lôùp ñieän töû coù ñoä linh ñoäng cao Daûi daãn Daûi hoùa trò Phaàn töû cho ion hoùa (Si) Ñieàu kieän laøm vieäc Laøm laïnh baèng khí Heli Laøm laïnh baèng nhieät ñieän Khoâng laøm laïnh nhieät ñoä trong phoøng Laøm laïnh nhieät ñieän Laøm laïnh nhieät ñieän Baêng 4GHz Xaáp xæ 15K Xaáp xæ 32K Xaáp xæ 55K Xaáp xæ 45K Xaáp xæ 52K Baêng 10GHz --- 900K hoaëc thaáp hôn 180K hoaëc thaáp hôn Xaáp xæ 120K Xaáp xæ 120K Baêng taàn Baêng 20GHZ --- 220K hoaëc thaáp hôn 300K hoaëc thaáp hôn 200K hoaëc thaáp hôn Xaáp xæ 160K Baûo döôõng Khoù Vöøa Deã Vöøa Deã Tính naêng Taïp aâm thaáp Baêng taàn roäng Chaát löôïng gaàn baèng khueách ñaïi thoâng soá Kích thöôùc nhoû, troïng löôïng nheï, giaù thaønh thaáp Taïp aâm thaáp Kích thöôùc voâ cuøng nhoû Gía thaønh thaáp 1.4.3.4 Ñaëc tröng khaû naêng thu. a. Nhieät taïp aâm cuûa maùy thu. -Ta bieát taïp aâm trong thoâng tin veä tinh do nhieàu nguoàn sinh ra, nhöng coâng suaát cuûa noù voâ cuøng nhoû. Nhieät taïp aâm ñöôïc duøng laøm ñôn vò ñeå hieån thò cho coâng suaát nhoû nhö theá. -Neáu duøng nhieät taïp aâm (T) thì coâng suaát taïp aâm (P) laø: P= K.T.B. (W) Vôùi : K = haèng soá Bolzman = 3,38.10-23.J/K B= Ñoä roäng baêng thoâng (Hz) T= Nhieät ñoä tuyeät ñoái (0K) -Caùc nguoàn taïp aâm cuûa heä thoáng thu trong thoâng tin veä tinh: • Taïp aâm thu ñöôïc töø anten Taïp aâm töø vuõ truï Taïp aâm töø khí quyeån Taïp aâm do moät buùp phuï Taïp aâm do möa • Taïp aâm do tieâu hao töø heä thoáng fidô Nhieät taïp aâm taêng ≈ 7K/0,1 dB tieâu hao Nhieät taïp aâm cuûa 0 K heä thoáng thu 700 500 300 100 1 2 5 10 20 f(Hz) • Taïp aâm maùy thu -Taïp aâm töø vuõ truï haàu nhö khoâng ñaùng keå (vaøi ñoä K) -Taïp aâm töø khí quyeån laø nguyeân nhaân chuû yeáu sinh ra taïp aâm vuõ truï trong thôøi tieát toát. -Taïp aâm do möa phuï thuoäc vaøo cöôøng ñoä möa. -Taïp aâm töø buùp phuï phuï thuoäc vaøo goùc ngaång vaø taàn soá. -Taïp aâm töø fidô vöøa laøm suy giaûm taàn hieäu vöøa sinh ra taïp aâm ( maùy thu ñaët caøng gaàn anten caøng toát). b. Tyû soá G/T Tyû soá heä soá taêng ích (G) veà phía tröôùc anten treân nhieät taïp aâm toång (T): bieåu thò cho chaát löôïng ñoä nhaïy cuûa traïm maët ñaát. G/T: Ñöôïc duøng nhö moät heä soá chaát löôïng cho toaøn boä heä thoáng thu bao goàm caû anten cuûa noù. Ñôn vò söû duïng cho G/T laø dB/0K G/T: chæ phaûn aùnh ñöôïc khi öùng vôùi goùc ngaång Anten trong thôøi tieát toát . Ngoaøi ra caàn phaûi tính rieâng caùc taïp aâm khaùc nhö can nhieãu vôùi caùc heä thoáng veä tinh khaùc. 1.4.4 Coâng ngheä Anten trong thoâng tin veä tinh 1.4.4.1 Yeâu caàu ñoái vôùi Anten trong thoâng tin veä tinh. Ñeå thu ñöôïc nhöõng soùng yeáu ñeán töø veä tinh vaø ñeå coù theå phaùt ñi caùc soùng coù coâng suaát ñuû maïnh leân veä tinh thì anten caàn coù moät soá ñaëc tính sau: * Heä soá taêng ích cao vaø hieäu suaát cao. * Tính höôùng soùng cao vaø buùp soùng phuï nhoû. * Ñaëc tính phaân cöïc toát. * Taïp aâm thaáp. 1.4.4.2 Phaân loïai Anten. Goùc ngaång 5 Goùc ngaång 90 Trong thôøi tieát toát Trong möa a. Anten parapol coù sô caáp ñaët taïi tieâu ñieåm. Minh hoïa nhö sau: Boä cung caáp, loa Göông chính Ñaây laø Anten coù caáu truùc ñôn giaûn vaø giaù thaønh thaáp nhaát. Noù ñöôïc duøng chuû yeáu ôû caùc traïm chæ thu vaø caùc traïm nhoû ñaëc bieät vôùi dung löôïng thaáp . Tuy nhieân caùc ñaëc tính cuûa noù nhö heä soá taêng ích, buùp soùng phuï khoâng ñöôïc toát. Moät nhöôïc ñieåm khaùc nöõa laø caùp noái töø loa thu phaùt ñeán maùy phaùt thu thöôøng daøi bôûi vaäy noù khoâng ñöôïc söû duïng ôû caùc traïm maët ñaát thoâng thöôøng. b. Anten cassegrain. Minh hoïa nhö sau: Laø loïai anten coù theâm moät göông phaûn xaï phuï vaøo göông phaûn xaï chính, do ñoù heä soá taêng ích cuûa anten ñöôïc naâng cao vaø ñaëc tính buùp phuï cuõng ñöôïc caûi thieän chuùt ít. Anten ñöôïc söû duïng cho caùc traïm bình thöôøng coù quy moâ trung bình. Caûi tieán quan troïng nhaát cuûa anten Cassegrain so vôùi anten parapol laø khoaûng caùch giöõa maùy phaùt vaø anten coù theå ñöôïc ruùt ngaén vì vaäy cho pheùp khai thaùc deã daøng. c. Anten leäch . Anten leäch coù boä phaän fiñô, göông phaûn xaï phuï ñaët leäch moät ít so vôùi höôùng truïc cuûa göông phaûn xaï chính ñeå caùc boä fiñô vaø göông phaûn xaï khoâng chaën ñöôøng ñi cuûa soùng. Do ñoù buùp phuï ñöôïc caûi thieän raát lôùn so vôùi anten Cassegrain, daãn ñeán heä soá taêng ích lôùn hôn. Coù hai loïai anten khaùc cuõng thuoäc loïai anten leäch laø: anten Gregorian leäch coù göông phaûn xaï phuï daïng elip vaø anten Cassegrain leäch coù göông phuï daïng hypepbol. Caùc anten naøy coù hieäu quaû ñaëc bieät khi caàn thieát giaûm can nhieãu töø caùc ñöôøng thoâng tin viba treân maët ñaát hoaëc caùc veä tinh khaùc ôû vò trí keà nhau treân quyõ ñaïo. Göông phuï Göông chính Boä chieáu xaï Anten parapol leäch Aten Gregorian leäch 1.4.4.3 Heä thoáng quay baùm veä tinh. Maëc duø veä tinh ñöôïc ñaët treân quyõ ñaïo ñòa tónh, vò trí cuûa chuùng luoân thay ñoåi khoaûng ± 0,10 theo caùc höôùng ñoâng, taây, nam, baéc. Bôûi vaäy caàn ñieàu khieån Anten treân maët ñaát baùm theo veä tinh. Sau ñaây laø caùc loïai heä thoáng quay anten baùm veä tinh: * Heä thoáng xung ñôn: Heä thoáng naøy luoân xaùc ñònh taâm buùp soùng anten coù höôùng ñuùng vaøo veä tinh hay khoâng, ñeå ñieàu khieån höôùng cuûa anten. Trong heä thoáng naøy ñeå coù theå bieát chaéc anten coù höôùng chính xaùc vaøo veä tinh hay khoâng baèng caùch söû duïng 4 böùc xaï, moãi caùi böùc xaï coù höôùng hôi khaùc vôùi höôùng buùp soùng chính hoaëc moät soùng baäc cao hôn cuûa oáng daãn soùng troøn ñeå laáy ra caùc tín hieäu sai loãi. Heä thoáng naøy yeâu caàu phaûi coù moät heä thoáng fiñô phöùc taïp vaø giaù thaønh cao hôn do söû duïng nhieàu maùy thu. Tuy nhieân ñöôïc aùp duïng trong tröôøng hôïp anten ñöôøng kính lôùn maø ñoä roäng buùp soùng ôû möùc moät nöûa coâng suaát laø 0,10 hoaëc nhoû hôn vaø phaûi baét ñöôïc tín hieäu veä tinh ôû taâm buùp soùng. * Heä thoáng baùm töøng naác: Heä thoáng naøy dòch chuyeån nheï vò trí anten ôû caùc khoaûng thôøi gian nhaát ñònh ñeå ñieàu chænh höôùng sao cho möùc tín hieäu thu laø cöïc ñaïi. Heä thoáng naøy ñöôïc keát caáu vôùi caùc thieát bò saép xeáp theo moät caáu truùc ñôn giaûn vaø ñöôïc söû duïng cho cacù anten kích thöôùc trung bình hoaëc nhoû khi chaát löôïng thu phaùt khoâng bò aûnh höôûng nhieàu. Ñoái vôùi caùc anten nhoû maø ñoä roäng buùp soùng ôû möùc nöûa coâng suaát laø 0,20 ñeá 0,30 hoaëc lôùn hôn, thì söû duïng phöông phaùp coá ñònh höôùng anten hoaëc thænh thoûang ñieàu chænh baèng tay cho ñuùng höôùng khi caàn thieát. * Heä thoáng ñieàu khieån theo chöông chình: Heä thoáng naøy ñieàu khieån anten döïa treân cô sôû döï ñoaùn tröôùc veà quyõ ñaïo veä tinh. 1.4.4.4 Caùc tính chaát veà ñieän cuûa moät Anten. a. Heä soá taêng ích cuûa Anten. Heä soá taêng ích cuûa ten laø moät thoâng soá quan troïng, quyeát ñònh khoâng höõng chaát löôïng cuûa anten maø coøn caû quy moâ cuûa traïm maët ñaát. Quan heä giöõa dieän tích hieäu duïng A, böôùc soùng λ, hieäu suaát η vaø heä soá taêng ích cuûa aten G ñöôïc bieåu thò baèng coâng thöùc: G = ---------.Aη λ2 Bieåu thöùc naøy cho thaáy khi nhìn töø ñaàu phaùt, möùc ñoä coù theå taäp trung soùng voâ tuyeán vaøo moät höôùng xaùc ñònh so vôùi tröôøng hôïp soùng böùc xaï ñoàng ñeàu vôùi moïi höôùng; bieåu thöùc naøy cho pheùp ôû ñaàu thu döï ñoaùn khaû naêng thu soùng khueách taùn yeáu. η bieåu thò hieäu suaát, vôùi caùc ten parapol thoâng thöôøng thì η khoaûng töø 0,5 ñeán 0,7. 4Π Trong tröôøng hôïp ten göông troøn vôùi ñöôøng kính D (m). Khi ñoù: A = ---------- 4 Suy ra : G = --------- . --------- . η = -------- . η λ2 4 λ2 Neáu ta thay böôùc soùng λ baèng taàn soá f (GHz) theo quan heä C = fλ, ta coù: G = (10ΠfD/3)2. η Giaû söû η = 0,6 vaø tính theo ñôn vò dB, ta coù: G = 20lg(10Π/3) + 20lgD + 20lgf + 10lgη = 28,18 + 20lgD + 20lgf Ví duï vôùi Anten laøm vieäc ôû baêng Ku ta coù: F = 14GHz G = 41,1 + 20lgD Neáu D = 1m thì G = 41,1 dB Neáu D = 2m thì G = 47,1 dB Neáu D = 4m thì G = 53,1 dB Vaäy heä soá taêng ích cuûa Anten tæ leä vôùi bình phöông ñöôøng kính Anten D vaø vôùi bình phöông taàn soá laøm vieäc f. b. Ñoà thò böùc xaï cuûa anten. Coù hai caùch veõ ñoà thò böùc xaï cuûa anten nhö sau: * Ñoà thò böùc xaï ôû vuøng gaàn truïc: Ñoà thò böùc xaï ôû vuøng gaàn truïc bieåu thò ñaëc tính taêng ích xung quanh truïc chính. Ñoä roäng cuûa buùp soùng chính ñöôïc bieåu thò baèng goùc giöõa hai ñieåm maø ôû ñoù heä soá taêng ích giaûm ñi 3dB. Noù coøn ñöôïc goïi laø ñoä roäng buùp soùng nöûa coâng suaát. Xem hình sau: 100 00 100 Ñoä roäng buùp soùng nöûa coâng suaát Ñoái vôùi moät anten thoâng thöôøng , ñoä roäng buùp soùng nöûa coâng suaát ∅1/2 xaùc ñònh gaàn ñuùng theo D (m) vaø f (GHz) nhö sau: ∅1/2 = 70λ/D = 21/Df * Ñoà thò böùc xaï goùc roäng cuûa anten. Ñoà thò böùc xaï goùc roäng cuûa anten laø ñaëc tính taêng ích ôû caùc höôùng caùch truïc chính buùp soùng 10 hoaëc lôùn hôn, coøn goïi laø ñaëc tính buùp soùng phuï. Π.D2 Π.D24Π Π.D2 0 dB 3 dB Ñ oä ro äng b uùp so ùng Caùc ten leäch coù ñaëc tính buùp soùng phuï raát toát vì khoâng coù söï caûn trôû cuûa göông phuï vaø caùc thanh ñôõ, chuùng ñöôïc söû duïng khi coù nhu caàu nghieâm ngaët giaûm can nhieãu trong thieát keá maïch. * Caùc ñaëc tính phaân cöïc. Caùc ñaëc tính phaân cöïc bieåu thò möùc ñoä taùch bieät phaân cöïc khi moät taàn soá ñöôïc söû duïng cho hai soùng phaân cöïc vuoâng goùc (hoaëc phaân cöïc phaûi hay phaân cöïc traùi trinh tröôøng hôïp soùng phaân cöïc troøn) taïi cuøng thôøi ñieåm. Möùc ñoä taùch bieät ñöôïc goïi laø khaû naêng taùch bieät phaân cöïc cheùo. Chöông 2 TRUYEÀN HÌNH VEÄ TINH 2.1 CAÙC PHÖÔNG THÖÙC TRUYEÀN HÌNH VEÄ TINH: -Treân theá giôùi hieän nay coù 2 phöông aùn truyeàn hình töø veä tinh do caùc toå hôïp truyeàn hình veä tinh caïnh tranh ñeå giaønh thò tröôøng . Ñoù laø: 2.1.1 Truyeàn hình tröïc tieáp DBS (Direct Broadcating Satellite). Phöông phaùp naøy seõ ñöa thaúng tín hieäu töø veä tinh tröïc tieáp ñeán maùy thu hình (TV) cuûa töøng hoä gia ñình. Ñeå ñaït ñöôïc yeâu caàu naøy thì tín hieäu hình phaùt ñi töø veä tinh phaûi ñöôïc ñieàu bieân vôùi taàn soá mang hình ñeå cho TV coù theå nhaän ñöôïc. Ngoaøi ra, ñeå giaûm can nhieãu cuûa soùng viba ôû maët ñaát vaø giaûm nhoû ñöôøng kính ten parabol neân phaûi phaùt treân baêng Ku. Theâm nöõa, laø baêng Ku tuy coù tính ñònh höôùng cao nhöng laïi bò toån hao lôùn treân ñöôøng truyeàn, coøn ñoä nhaïy ôû caùc TV laïi nhoû (50÷ 150 μv) neân caàn phaûi taêng coâng suaát phaùt (Downlink). Maët khaùc laïi tuøy thuoäc vaøo quy cheá cuûa moãi quoác gia cho pheùp daân chuùng baét tröïc tieáp hay khoâng? Do caùc lyù do treân maø toå hôïp truyeàn hình DBS sôùm bò thaát baïi vaø nhöôøng choã cho truyeàn hình caùp CATV, phaùt treân baêng C. 2.1.2 Truyeàn hình qua TVRO (Television Receive only). Phöông phaùp naøy seõ thu tín hieäu cöïc nhoû töø veä tinh , khuyeách ñaïi dòch taàn nhieãu thaáp vaø xöû lyù tín hieäu cho phuø hôïp vôùi T.V. Caùc chöông trình truyeàn hình treân theá giôùi hieän nay phaàn nhieàu phaùt treân baèng taàn C ñeå phuïc vuï töøng khu vöïc nhö Asiasat, Palapa… Caùc veä tinh quoác teá nhö Intelsat, vaøi khu vöïc Aâu-Myõ thöôøng phaùt song song hai baêng taàn C vaø Ku treân moät veä tinh. Kyõ thuaät truyeàn hình ñöôïc duøng nhieàu nhaát laø heä Pal, phoå bieán ôû caùc nöôùc Chaâu Aâu vaø caùc nöôùc khaùc söû duïng löôùi ñieän 50Hz. Heâ NTSC chuû yeáu duøng ôû Myõ vaø caùc nöôùc phuï thuoäc, duøng ñieän löôùi –60Hz. Heä SECAM chuû yeáu duøng ôû Lieân xoâ cuõ, Phaùp vaø moät soá nöôùc phuï thuoäc khaùc. Hieän nay ôû caùc nöôùc coâng nghieäp tieân tieán ñang phaùt trieån chöông trình truyeàn hình coù ñoä neùt cao HDTV (High Difinition Television), ñoù laø heä CMAC (Combined Multiplexed Analogue Component) vaø D2MAC (heä MAC ñieàu cheá nhò phaân keùp: duo- binary modulation). 2.2 CAÙC HEÄ TRUYEÀN HÌNH: Ñeå so saùnh caùc khieám khuyeát cuûa caùc heä truyeàn hình, chuùng ta caên cöù vaøo nhöõng ñaêïc tính chuû yeáu cuûa caùc theá heä truyeàn hình sau ñaây: 2.2.1. Heä NTSC (Hoa kyø): Duøng phöông phaùp saép xeáp caùc thoâng tin maøu vuoâng goùc vôùi nhau roài ñieàu cheá vaøo soùng mang phuï 3,58MHz. Nhö vaäy trong quaù trình truyeàn seõ xaûy ra söï dòch pha, gaây neân söï sai pha so vôùi tín hieäu nguyeân thuûy, laøm sai leäch maøu. Ñaây laø caên beänh chính cuûa heä NTSC, maøu ít trung thöïc vaø ít coù khaû naêng khaéc phuïc. 2.2.2 Heä SECAM (Phaùp-Nga): Duøng phöông phaùp truyeàn laàn löôït caùc thoâng tin maøu, coù löu giöõ ñeå taùi hieän laïi vaøo ñuùng thôøi ñieåm. Nhôø caùc laøm treã 60μs cuûa soùng mang phuï chöùa thaønh phaàn DR=R-Y vaø DB=B-Y noái tieáp nhau sau moät doøng treân ñöôøng ñeán maïch ma traän ñeå coäng laïi vôùi Tín hieäu Ñoàng boä 12μs 52μs 64μs SECAM 6μHz phaàn choùi Y. Nhôø vaäy maø heä naøy ñaõ khoâng bò sai pha maøu nhö heä NTSC, saéc maøu trung thöïc hôn. 2.2.3 Heä PAL (Ñöùc): Caûi tieán treân cô sôû heä NTSC vaø SECAM baèng caùch luaân phieân thay ñoåi pha cuûa doøng queùt tröôùc vôùi doøng queùt sau cuûa tín hieäu mang maøu, vôùi thôøi gian treã cuûa moãi doøng laø 60μs. Baèng caùch buø pha kieåu ñaûo ngöôïc pha cuûa moãi doøng queùt, vôùi maøu ñöôïc choïn laø DR=R-Y, neân ñaõ giaûm nhoû ñoä sai pha cuûa tín hieäu maøu, laøm cho hình aûnh saïch ñeïp hôn. Söï phaân boá phoå cuûa heä PAL vaø SECAM gioáng nhau. Baêng taàn toång hôïp (hay coøn goïi laø baêng taàn cô baûn BB-Baseband) chieám 8MHz: Trong ñoù, tín hieäu maøu chieám 6,5MHz, tín hieäu choùi chieám gaàn heát baêng taàn, phía treân laø tín hieäu tieáng. Trong moät doøng queùt 60μs thì tín hieäu maøu vaø choùi chieám 52μs, tín hieäu ñoàng boä chieám 12μs. Tín hieäu tieáng ñöôïc phaùt rieâng, coù theå baèng ñieàu cheá AM hay FM. Caùc thoâng tin ñöôïc thöïc hieän baèng phöông phaùp töông töï (analog) nhö hình veõ. Phaân boá tín hieäu PAL-SECAM Bôûi vì tín hieäu maøu naèm trong tín hieäu choùi vaø c