Bài giảng thông tin vệ tinh

á h¬n møc cùc ®¹i 3 dB. Tuú theo ®Æc ®iÓm th«ng tin, lo¹i dÞch vô... mµ vïng phñ sãng cã h×nh d¹ng, khu vùc phñ sãng vµ do ®ã anten sÏ cã cÊu t¹o kh¸c nhau. Cã bèn lo¹i vïng phñ sãng c¬ b¶n lªn mÆt ®Êt cña anten trªn vÖ tinh - Phñ sãng toµn cÇu: lµ vïng phñ sãng réng lín nhÊt cña mét vÖ tinh lªn mÆt ®Êt. Víi vÖ tinh ®Þa tÜnh cã ®é cao bay 35.786 km, vïng phñ sãng cã ®−îc lín nhÊt b»ng 42% bÒ mÆt qu¶ ®Êt, víi “gãc nh×n” tõ vÖ tinh lµ 17,4o. H×nh 2.21: Phñ sãng toµn cÇu ®èi víi mét gãc ngÈng ®· cho vµ Phñ sãng b¸n cÇu Trang: 39 -Phñ sãng b¸n cÇu: lµ vïng phñ sãng cho mét nöa b¸n cÇu phÝa ®«ng vµ mét nöa b¸n cÇu phÝa t©y, nÕu quan s¸t tõ vÖ tinh, hai khu vùc phñ sãng nµy c¸ch ly nhau. - Phñ sãng vïng: khu vùc phñ sãng cã thÓ nhiÒu khu vùc kh¸c nhau trªn mÆt ®Êt nh− vïng §«ng-B¾c, vïng T©y-B¾c... . - Phñ sãng “dÊu” (spot footprin): vïng phñ sãng nhá nh− c¸c dÊu in trªn mÆt ®Êt, dïng ®Ó th«ng tin trong mét n−íc nhá hay mét vïng cña mét n−íc lín nh− chØ ra trªn h×nh 2.24. Trong hÖ thèng th«ng tin di ®éng qua vÖ tinh vïng phñ sãng “dÊu” ph¶i kÕ tiÕp nhau vµ chång lÊn lªn nhau ®Ó cã thÓ th«ng tin mét c¸ch liªn tôc khi ®Çu cuèi di ®éng trong vïng phôc vô cña m¹ng, nh− chØ ra trªn h×nh 2.25.Vïng phñ sãng cã thÓ lµ trßn, elip hay d¹ng tuú ý H×nh 2.23: Phñ sãng khu vùc vµ phñ sãng “dÊu” H×nh 2.25: Vïng phñ sãng l−íi - Gi¶n ®å bøc x¹, møc bóp sãng phô vµ ®Æc tÝnh ph©n cùc: + Gi¶n ®å bøc x¹ ®−îc quy ®Þnh trong khuyÕt nghÞ cña ITU-R S.672-4 Trang: 40 + Møc bóp sãng phô: kh«ng lµm ¶nh h−ëng tíi c¸c vïng kh¸c. + §Æc Ýnh ph©n cùc: Ph©n cùc ®øng, ngang, trßn (quay tr¸i hay quay ph¶i), elÝp (quay tr¸i hay quay ph¶i). 2.4.3. C¸c lo¹i anten §Ó cã ®−îc c¸c vïng phñ sãng kh¸c nhau anten trªn vÖ tinh th−êng sö dông hai lo¹i chÝnh anten loa vµ anten mÆt ph¶n x¹ víi c¸c bé chiÕu x¹ kh¸c nhau ®−îc tiÕp sãng theo c¸c ph−¬ng ph¸p kh¸c nhau 1)Anten loa: Cã −u diÓm ®é tin cËy vµ ®¬n gi¶n nh−ng tÝnh h−íng kÐm nªn ®−îc sö dông ®Ó phñ sãng víi bóp sãng toµn cÇu HÖ sè tÝnh h−íng ®−îc tÝnh theo c«ng thøc: D = 4πSν/λ2 ( 2.4) Trong ®ã: S lµ diÖn tÝch cña miÖng loa ν lµ hiÖu suÊt sö dông bÒ mÆt b»ng 0,6 ÷ 0,8 VÝ dô: Víi b¨ng tÇn C, ®Ó ®¹t ®−îc vïng phñ sãng toµn cÇu th× cÇn anten loa cã ®−êng kÝnh 30m. 2) Anten ph¶n x¹ (reflector): Lµ lo¹i anten th−êng ®−îc sö dông nhÊt ®Ó t¹o ra bóp sãng d¹ng vÕt vµ d¹ng h×nh thï riªng rÏ (shaped). Anten nµy bao gåm mét mÆt ph¶n x¹ parabol vµ mét hoÆc nhiÒu nguån ph¸t x¹ ®Æt t¹i tiªu ®iÓm cña mÆt ph¶n x¹. §Ó ®iÒu chØnh ®−îc h−íng chïm sãng cña anten trªn quü ®¹o b»ng c¸c lÖnh ®iÒu khiÓn tõ xa. ViÖc thay ®æi bóp sãng ®−îc thùc hiÖn b»ng c¸ch thay ®æi pha cña c¸c phÇn tö bøc x¹. ViÖc l¾p ®Æt bé ph¸t x¹ ®−îc ®Æt theo kiÓu ®ång trôc hay lÖch trôc (offset). §Ó t¹o ra bóp sãng d¹ng trßn hay elÝp ®−îc thùc hiÖn b»ng c¸ch thay ®æi h×nh d¹ng mÆt ph¶n x¹ cho phï hîp víi vïng phñ sãng. Cßn ®Ó t¹o ra bóp sãng d¹ng h×nh thï riªng rÏ hay phøc t¹p th× cã thÓ ®−îc thùc hiÖn b»ng c¸ch ®Æt mét d·y c¸c phÇn tö bøc x¹ t¹i tiªu ®iÓm cña mÆt ph¶n x¹ ®−îc tiÕp ®iÖn cña cïng mét tÝn hiÖu nh−ng biªn ®é vµ pha lÖch nhau nhê c¸c m¹ch t¹o bóp sãng. 3) Anten d·y (array): sö dông mét bé rÊt nhiÒu c¸c phÇn tö bøc x¹ ®Ó t¹o nªn mét gãc më bøc x¹. BiÓu ®å bøc x¹ cña anten nµy ®−îc t¹o ra b»ng c¸ch kÕt hîp biªn ®é vµ pha cña sãng ®−îc bøc x¹ bëi d·y c¸c phÇn tö bøc x¹. C¸c phÇn tö bøc x¹ ®−îc ®Æt c¸ch nhau 0,6λ, biÓu ®å bøc x¹ ®−îc ®iÒu chØnh b»ng c¸ch thay ®æi pha vµ biªn ®é cña tÝn hiÖu tiÕp ®iÖn b»ng mét ®é dÞch pha, chia c«ng suÊt cã thÓ ®iÒu khiÓn ®−îc. 4.4. C¸c hÖ thèng bé trë. §Ó vÖ tinh hoµn thµnh ®−îc chøc n¨ng quan träng nhÊt cña nã lµ ®¶m b¶o th«ng tin liªn l¹c liªn tôc 24/24 trong suèt thêi gian sèng, ngoµi ph©n hÖ th«ng tin cßn cã c¸c ph©n hÖ phï trî cho ho¹t ®éng cña ph©n hÖ th«ng tin. C¸c ph©n hÖ còng cã chøc n¨ng vµ tÝnh chÊt quan träng cña nã vµ ®−îc liÖt kª trong b¶ng sau: H×nh 2.27 : Anten ph¶n x¹ Anten loa h×nh ch÷ nhËt Trang: 41 Ph©n hÖ Chøc n¨ng chÝnh §Æc tr−ng bëi Ph©n hÖ ®iÒu khiÓn quü ®¹o vµ t− thÕ vÖ tinh Duy tr× t− thÕ cö vÖ tinh (t− thÕ an ten, c¸nh pin mÆt trêi) vµ x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè vÒ quü ®¹o §é chÝnh x¸c vÞ trÝ quü ®¹o vµ vïng phñ sãng cña vÖ tinh Ph©n hÖ ®éng c¬ ®Èy T¹o ra gia tèc cÇn thiÕt C¸c lo¹i ®äng c¬ ph¶n lùc vµ khèi l−îng nhiªn liÖu Ph©n hÖ ®o l−êng tõ xa, b¸m vµ lÖnh (TT&C) Trao ®æi c¸c th«ng tin liªn quan ®Õn th«ng sè quü ®¹o vÖ tinh, thu nhËn c¸c lÖnh ®iÒu khiÓn TT&C tõ mÆt ®Êt. Sè l−îng kªnh TT&C, tÝnh b¶o mËt th«ng tin Ph©n hÖ ®iÒu khiÓn nhiÖt Duy tr× nhiÖt ®é c¸c thiÕt bÞ trªn vÖ tinh trong giíi h¹n ho¹t ®éng cho phÐp Kh¶ n¨ng ph©n t¸n nhiÖt Khung vÖ tinh Hç trî l¾p ghÐp c¸c thiÕt bÞ C¸c tÝnh cña chÊt vËt liÖu chÕ t¹o Trong qu¸ tr×nh thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o vÖ tinh, ba tÝnh chÊt sau lu«n ph¶i ®−îc ®Ò cËp ®Õn: - Tèi thiÓu ho¸ träng l−îng cña mçi ph©n hÖ - C«ng suÊt tiªu thô tèi thiÓu - §é tin cËy cao a. Ph©n hÖ ®iÒu khiÓn quü ®¹o vµ t− thÕ cña vÖ tinh: ChuyÓn ®éng cña vÖ tinh cã thÓ ®−îc chia lµm hai thµnh phÇn lµ chuyÓn ®éng xung quanh tr¸i ®Êt cã t©m ®Æt t¹i t©m qu¶ ®Êt (®Þa tÜnh) vµ chuyÓn ®éng néi t¹i cña vÖ tinh xung quanh nã. • NhiÖm vô: Duy tr× c¸c bóp sãng cña anten vÖ tinh lu«n h−íng ®óng vÒ vïng cÇn phñ sãng trong suèt thêi gian sèng cña vÖ tinh. §Ó thùc hiÖn nhiÖm vô trªn, ph©n hÖ nµy ph¶i cã kh¶ n¨ng bï c¸c m« men xo¾n nhiÔu lo¹n ¶nh h−ëng ®Õn tr¹ng th¸i cña vÖ tinh nh− lùc hÊp dÉn, ¸p suÊt bøc x¹ cña mÆt trêi, c¸c ®ång c¬ ®iÒu chØnh tr¹ng th¸i trªn vÖ tinh khëi ®éng kh«ng ®ång bé hoÆc kh«ng c©n b»ng. Cã thÓ ®iÒu khiÓn b»ng hÖ thèng thô ®éng hoÆc tÝch cùc. Víi hÖ thèng ®iÒu khiÓn tÝch cu¹c cã liªn quan ®Õn qu¸ tr×nh sau: - §o t− thÕ vÖ tinh so víi c¸c ®iÓm chuÈn bªn ngo¹i nh− mÆt trêi, tr¸i ®Êt, c¸c ng«i sao. - X¸c ®Þnh t− thÕ vÖ tinh so víi gi¸ trÞ ®−îc ®Þnh nghÜa - −íc tÝnh c¸c lÖnh ®iÒu khiÓn ®éng c¬ hiÖu chØnh - Thùc hiÖn qu¸ tr×nh hiÖu chØnh b»ng c¸c ®éng c¬ g¾n trªn vÖ tinh - X¸c ®Þnh t− thÕ vÖ tinh sau khi cã t¸c ®éng cña ®éng c¬ ®Èy. Cã hai kü thuËt ®−îc sö dông ®Ó ®iÒu khiÓn tr¹ng th¸i lµ: - æn ®Þnh theo kiÓu con quay: VÖ tinh ®−îc chÕ t¹o h×nh trô sao cho th©n vÖ tinh c©n b»ng xung quanh trôc ®øng cña h×nh trô. §èi víi vÖ tinh ®Þa tÜnh trôc ®−îc ®iÒu chØnh song song víi trôc B¾c-Nam cña qu¶ ®Êt, tèc ®é quay cña th©n lµ 40÷60 vßng/ phót Trang: 42 - æn ®Þnh theo kiÓu ba trôc: Th©n vÖ tinh cè ®Þnh so víi tr¸i ®Êt. T− thÕ vÖ tinh ®−îc biÓu diÔn theo c¸c trô lµ trôc lÖch h−íng (yaw), trôc quay (roll) vµ trôc ®é cao (pitch) cña hÖ to¹ ®é cã t©m ®Æt t¹i träng t©m cña qu¶ vÖ tinh. b. Ph©n hÖ ®éng c¬: NhiÖm vô: t¹o ra lùc ®Èy, m« men xo¾n dïng ®Ó ®iÒu khiÓn quü ®¹o còng nh− t− thÕ cña vÖ tinh. - §éng c¬ ®Èy c«ng suÊt nhá cì vµi millinewton ®Õn vµi newton ®−îc dïng ®Ó ®iÒu khiÓn t− thÕ vµ quü ®¹o vÖ tinh. - §éng c¬ ®Èy c«ng suÊt trung b×nh cí vµi tr¨m newton ®Õn vµi ngµn newton ®−îc dïng ®Ó thay ®æi quü ®¹o trong qu¸ tr×nh phãng vÖ tinh H×nh : C¸c trôc æn ®Þnh cña vÖ tinh quü ®¹o bay vÖ trôc “quay” trong mÆt ph¼ng quü ®¹o qu¶ ®Êt B N trôc “®é cao” æn ®Þnh mÆt ph¼ng quü ®¹o tr ô ®Þnh vÞ Trang: 43 c. Ph©n hÖ cung cÊp n¨ng l−îng ®iÖn: NhiÖm vô: B¶o ®¶m cung cÊp nguån ®iÖn cho vÖ tinh ho¹t ®éng æn ®Þnh liªn tôc 24/24 giê trong suèt thêi gian lµm viÖc cña vÖ tinh. - Nguån cung cÊp chÝnh lµ hÖ thèng pin mÆt trêi - Nguån cung cÊp dù phßng lµ hÖ thèng ¨cquy ®Ó cung cÊp cho vÖ tinh trong thêi gian vÖ tinh bÞ che khuÊt. VD: VÖ tinh Intelsat VI cã c«ng suÊt hÖ thèng 2 kW sau 10 n¨m ho¹t ®éng, diÖn tÝch 59 m2 vµ träng l−îng 250 kg d. Ph©n hÖ ®o l−êng tõ xa, b¸m vµ lÖnh (TT&C): NhiÖm vô: - Thu c¸c tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn tõ d−íi mÆt ®Êt ®Ó thay ®æi tr¹ng th¸i hoÆc ph−¬ng thøc ho¹t ®éng cña cavsd thiÕt bÞ trªn vÖ tinh th«ng qua tuyÕn ®iÒu khiÓn tõ xa (TC). - Ph¸t c¸c kÕt qu¶ ®o, th«ng tin liªn quan ®Õn ho¹t ®éng cña vÖ tinh, ho¹t ®éng cña c¸c thiÕt bÞ vµ c¸c kÕt qu¶ thùc hiÖn c¸c lÖnh ®iÒu khiÓn d−íi mÆt ®Êt th«ng qua tuyÕn ®o l−êng tõ xa (TM) - Cho phÐp ®o kho¶ng c¸ch gi÷a mÆt ®Êt vµ vÖ tinh, tèc ®é h−íng t©m ®Ó x¸c ®Þnh th«ng sè quü ®¹o. - Cung cÊp c¸c tÝn hiÖu chuÈn cho c¸c tr¹m mÆt ®Êt phôc vô c«ng viÖc b¸m. e. Ph©n hÖ ®iÒu khiÓn nhiÖt: NhiÖm vô: duy tr× nhiÖt ®é cña vÖ tinh trong mét giíi h¹n cho phÐp ë ®é cao cña quü ®¹o ®Þa tÜnh lµ ch©n kh«ng. NhiÖt ®é trung b×nh cña vÖ tinh do hÊp thô trùc tiÕp n¨ng l−îng mÆt trêi, sù tiªu t¸n ®iÖn n¨ng néi t¹i Q, vµ sù bøc x¹ nhiÖt vµo kh«ng gian. C¸c yÕu tè nµy phô thuéc vµo tÝnh chÊt bÒ mÆt cña vÖ tinh, vµ h×nh d¹ng cña nã. C«ng suÊt bøc x¹ mÆt trêi ®Çu vµo b»ng tÝch cña hÊp thô bÒ mÆt α víi diÖn tÝch ®−îc chiÕu s¸ng, vµ møc chiÕu x¹ cña mÆt trêi SC (gi¸ trÞ trung b×nh = Trang: 44 1370W/m2). C«ng suÊt bøc x¹ ®Çu ra cña vÖ tinh b»ng tÝch hÖ sè ph¸t x¹ ε, tæng diÖn tÝch bÒ mÆt A, h»ng sè Stefan-Boltzmann σ (=5,6703.10-8 W/m2.K4), vµ luü thõa bËc 4 cña nhiÖt ®é tuyÖt ®èi. Sù c©n b»ng nhiÖt gi÷a c«ng suÊt hÊp thô vµ c«ng suÊt bøc x¹ chØ ra ë h×nh 2.11 Trong ®iÒu kiÖn b×nh th−êng, mËt ®é c«ng suÊt bøc x¹ cña mÆt trêi ®Çu vµo, sù tiªu t¸n ®iÖn Q ph¶i b»ng c«ng suÊt bøc x¹ ®Çu ra cña vÖ tinh NhiÖt ®é trung b×nh cña vÖ tinh T sÏ lµ: σ.T4 = (αa/εA).SC + Q/εA (W/m2 ) (2.2) NhiÖt ®é trung b×nh cña vÖ tinh phô thuéc vµo tû sè hÖ sè hÊp thô bÒ mÆt α trªn kh¶ n¨ng ph¸t x¹ ε, tû sè diÖn tÝch chiÕu s¸ng a trªn tæng diÖn tÝch bÒ mÆt A, vµ sù tiªu t¸n bªn trong vÖ tinh. §Ó ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é trung b×nh cña vÖ tinh, c¸c ®Æc tÝnh nhiÖt (ph¸t x¹ vµ hÊp thô nhiÖt ®èi víi ¸nh s¸ng mÆt trêi) cña c¸c bÒ mÆt kh¸c nhau ph¶i ®Æc biÖt chó ý. Cã thÓ thay ®æi nhiÖt ®é cña c¸c bé phËn trong vÖ tinh b»ng c¸ch thay ®æi sù kÝch thÝch nhiÖt (thermal coupling) vµ sö dông c¸c bé nhiÖt ®iÖn. Mét vµi nhiÖm vô vÒ nhiÖt quan träng h¬n trong mét vÖ tinh th«ng tin lµ b¶o qu¶n nguån pin trong giíi h¹n nhiÖt ®é Ýt thay ®æi, gi÷ nhiªn liÖu cña bé phËn ®Èy trong c¸c buång l¹nh, vµ to¶ nhiÖt hÇu hÕt nhiÖt ph¸t ra bëi c¸c bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt. f. Khung vÖ tinh: CÊu tróc vÖ tinh ®−îc thiÕt kÕ nh»m b¶o ®¶m hç trî vÒ c¬ khÝ cho tÊt c¶ c¸c bé phËn cña vÖ tinh, b¶o ®¶m sù ®ång chØnh chÝnh x¸c ë n¬i cÇn thiÕt vµ hç trî cho ®iÒu khiÓn nhiÖt. CÊu tróc ®−îc quyÕt ®Þnh bëi mét sè ®iÒu kiÖn b¾t buéc. C¸c giíi h¹n ph−¬ng tiÖn phãng, h×nh d¹ng, kÝch th−íc cña cÊu tróc còng nh− khèi l−îng tæng. HÖ thèng ®iÒu khiÓn t− thÕ th−êng xuyªn giíi h¹n sù s¾p xÕp khèi l−îng. NhiÖt ®é bÞ ¶nh h−ëng bëi tÝnh chÊt bÒ mÆt vµ ®é dÉn nhiÖt. Sù ®ång chØnh anten, bé c¶m biÕn, vµ bé phËn σT4 = α/ε.(a/A).SC + Q/εA H×nh 2.11: Sù c©n b»ng nhiÖt cña vÖ tinh εAσT4 ®Çu ra ®Çu vµo αaSc bøc x¹ nhiÖt bøc x¹ mÆt trêi Q tiªu t¸n bªn trong Trang: 45 ®Èy yªu cÇu ®é cøng trong cÊu tróc hoÆc c¸c bé phËn cña nã. Cuèi cïng ®iÒu quan träng lµ dÔ dµng x©m nhËp trong khi tËp hîp, tæ hîp, vµ kiÓm tra. CÊu tróc cÇn ph¶i chÞu ®ùng c¸c t¶i trong khi ®o thö m«i tr−êng, ®iÒu khiÓn mÆt ®Êt, phãng lªn quü ®¹o thÊp, sù ®èt ch¸y viÔn ®iÓm vµ cËn ®iÓm, vµ bÊt kú sù triÓn khai anten hoÆc c¸c d·y tÊm pin mÆt trêi. Trong khi ho¹t ®éng trªn quü ®¹o c¸c t¶i lµ nhá nhÊt, nh−ng yªu cÇu ®é chÝnh x¸c ph¶i cao h¬n. B¶ng 2.1 chØ ra tãm t¾t khèi l−îng cña mét vÖ tinh th«ng tin. Khèi l−îng tæng cña c¸c vÖ tinh cã thÓ kh¸c nhau, nh−ng tû lÖ cña c¸c ph©n hÖ th× t−¬ng tù. Ngoµi ph©n hÖ th«ng tin, c¸c bé phËn quan träng kh¸c trong khèi l−îng tæng bao gåm nhiªn liÖu, cÊu tróc, vµ nguån ®iÖn. NhiÒu vÖ tinh th«ng tin cã c¸c bé phËn ®Èy vµ nhiªn liÖu ®Ó ®−a vÖ tinh lªn quü ®¹o t¹i viÔn ®iÓm (®éng c¬ kÝch ho¹t). §iÒu nµy chiÕm mét nöa khèi l−îng tæng cña vÖ tinh trªn quü ®¹o chuyÓn giao, tr−íc khi sö dông ®éng c¬ kÝch ho¹t viÔn ®iÓm. B¶ng 2.1: tãm t¾t khèi l−îng cña mét vÖ tinh Tªn ph©n hÖ Khèi l−îng (kg) Th«ng tin §iÒu khiÓn vµ quyÕt ®Þnh tr¹ng th¸i Nguån ®iÖn §Èy qua l¹i §o l−êng tõ xa, lÖnh, ®o cù ly CÊu tróc/nhiÖt Toµn bé ®iÖn vµ c¬ khÝ C¸c bé phËn kh«ng ch¸y cña ®éng c¬ kÝch ho¹t Tæng khèi l−îng con tµu khi ®· sö dông hÕt (EOL) Nhiªn liÖu/¸p suÊt Tæng phi thuyÒn kh«ng gian (BOL) Bé phèi hîp C¸c bé phËn cña ®éng c¬ kÝch ho¹t Khèi l−îng gi÷ tr÷ Tæng khèi l−îng trªn quü ®¹o chuyÓn giao 233 73 141 39 26 184 69 61 826 187 1013 21 871 24 1929 Trang: 46 C¸c tõ viÕt t¾t: EOL (end of life): hÕt tuæi thä; BOL (beginning of life): b¾t ®Çu tÝnh tuæi thä NhiÒu lùc t¸c ®éng lªn vÖ tinh trong khi phãng. Khëi ®Çu t¹p ©m ån rÊt lín. Kh«ng khÝ do ®éng c¬ tªn löa bÞ ®èt ch¸y sÏ ph¸t ra t¹p ©m ån rÊt lín. Khèi l−îng tªn löa phãng gi¶m, gia tèc t¨ng lªn vµi lÇn so víi lùc hÊp dÉn. NÕu vÖ tinh 1000 kg khi ®ã nÆng lªn nhiÒu ngh×n kg. Sù rung ®éng cña nhiÒu tÇn sè ®−îc ph¸t ra th«ng qua gi¸ ®ì phi thuyÒn kh«ng gian tõ c¸c ®éng c¬ tªn löa. C¸c thiÕt bÞ ph¸t ho¶ dïng ®Ó t¸ch c¸c tÇng vµ b¾t ®Çu c¸c triÓn khai, göi c¸c va ch¹m nhá qua cÊu tróc. H×nh 2.10: CÊu tróc cña vÖ tinh th«ng tin CÊu tróc mét vÖ tinh ®−îc chØ ra ë h×nh 2.10. Vá ngoµi ®ì thiÕt bÞ th«ng tin, b×nh chøa nhiªn liÖu, nguån pin dù phßng v.v... Yªu cÇu ph¶i cã cÊu tróc ch¾c ch¾n cÇn thiÕt gi÷a c¸c t¶i vµ sù tiÕp xóc tªn löa phãng. CÊu tróc vá c¬ b¶n chØ ra trªn h×nh lµ h×nh vu«ng víi cÊu tróc anten t¸ch rêi ®Ó gi÷ c¸c bé tiÕp sãng RF vµ mÆt ph¶n x¹ (g−¬ng). Bé tiÕp sãng ®−îc cè ®Þnh t¹i vÞ trÝ cña nã, nh−ng c¸c mÆt ph¶n x¹ më ra sau khi phãng. C¸c dµn pin mÆt trêi gåm c¸c tÊm ®−îc gËp l¹i khi phãng, vµ më ra sau khi phãng Trang: 47 Ch−¬ng 5: Tr¹m mÆt ®Êt vμ cÊu h×nh m¹ng VSAT. (8 tiÕt) 5.1. NhiÖm vô, chøc n¨ng tr¹m mÆt ®Êt. Tr¹m mÆt ®Êt (SES: Satellite Earth Station) lµ ®Ó tiÕp nhËn c¸c luång tÝn hiÖu d−íi d¹ng sè hay t−¬ng tù tõ m¹ng mÆt ®Êt hoÆc trùc tiÕp tõ c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi cña ng−êi sö dông, xö lý nã vµ ph¸t lªn vÖ tinh ë tÇn sè vµ møc c«ng suÊt thÝch hîp cho sù ho¹t ®éng cña vÖ tinh. §èi víi tr¹m mÆt ®Êt thu, thu c¸c sãng mang trªn ®−êng xuèng cña vÖ tinh ë nh÷ng tÇn sè chän tr−íc, xö lý tÝn hiÖu nµy trong tr¹m ®Ó chuyÓn thµnh c¸c tÝn hiÖu b¨ng gèc sau ®ã cung cÊp cho m¹ng mÆt ®Êt hoÆc trùc tiÕp tíi c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi cña ng−êi sö dông. Mét tr¹m mÆt ®Êt cã thÓ cã kh¶ n¨ng thu vµ ph¸t l−u l−îng mét c¸ch ®ång thêi hoÆc tr¹m mÆt ®Êt chØ ph¸t hay thu. 5.2. CÊu h×nh tr¹m mÆt ®Êt. Mét tr¹m mÆt ®Êt cã thÓ truy nhËp bé ph¸t ®¸p vÖ tinh theo nhiÒu ph−¬ng ph¸p kh¸c nhau (FDMA, TDMA, CDMA...) cho nªn cÊu h×nh cho tõng lo¹i ®a truy nhËp còng kh¸c nhau. Mét tr¹m mÆt ®Êt lín bao gåm bèn khu vùc chÝnh: ph©n hÖ th«ng tin, ph©n hÖ truyÒn dÉn trªn mÆt ®Êt, ph©n hÖ nguån cung cÊp vµ phßng ®iÒu khiÓn, TÝn hiÖu tõ m¹ng mÆt ®Êt ®−a tíi qua bé ®Êu nèi ®Õn bé ghÐp kªnh sè (TDM) hay ghÐp kªnh t−¬ng tù (FDM), ®Õn bé ®a truy nhËp ®Ó ph©n ra c¸c luång kh¸c nhau ®Ó ®−a ®Õn c¸c bé ®iÒu chÕ sè (th−êng lµ PSK) hay lµ ®iÒu chÕ t−¬ng tù (FM). Th−êng lµ ®iÒu chÕ ë tÇn sè trung gian gäi lµ trung tÇn (70 ± 18) MHz hay (140 ± 36) MHz. Sau bé ®iÒu chÕ sÏ lµ trung tÇn ®· ®−îc ®iÒu chÕ bëi b¨ng tÇn c¬ së, tÇn sè trung tÇn ®−îc ®−a ®Õn bé biÕn ®æi tÇn sè ®−êng lªn (U/C), ®Ó n©ng tÇn lªn tÇn sè bøc x¹ (RF). §iÓn h×nh b¨ng C n©ng lªn 6 GHz. TÝn hiÖu cao tÇn ®· ®iÒu chÕ sau c¸c bé n©ng tÇn ®−îc ®−a ®Õn bé kÕp hîp thµnh mét b¨ng tÇn chung víi nhiÒu sãng mang vµ ®é réng b¨ng lín sau ®ã ®−a ®Õn bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt ®Ó cã c«ng suÊt ra lín, gäi lµ bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt cao (HPA). Tr−êng hîp ®Ó tËn dông ®−îc hÖ sè khuÕch ®¹i cña bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt cao mµ kh«ng g©y nhiÔu do ®iÒu chÕ th× mçi bé khuÕch ®¹i chØ khuÕch HÖ thèng ph©n phèi Bé LNA BiÕn ®æi xuèng K.§¹i IF §iÒu chÕ Gi¶i §.ChÕ ThiÕt bÞ ®a truy nhËp Tíi bé ghÐp kªnh bé HPA BiÕn ®æi lªn K.§¹i IF ThiÕt bÞ ®a truy nhËp, ®iÒu chÕ vµ gi¶i §.chÕ M¸y thu t¹p ©m thÊp M¸y ph¸t c«ng suÊt lín ThiÕt bÞ b¸m ThiÕt bÞ an ten vµ b¸m Trang: 48 ®¹i mét sãng mang, lóc ®ã tõ mçi bé n©ng tÇn sÏ ®−a ®Õn bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt cao t−¬ng øng, sau ®ã mçi sãng mang ®· ®−îc khuÕch ®¹i lªn c«ng suÊt theo yªu cÇu sÏ ®−îc ®−a ®Õn bé kÕt hîp qua bé läc ph©n h−íng ®Ó ®−a ra anten ph¸t lªn vÖ tinh, nh− chØ ra trªn h×nh 3.3 Khi thu c¶ b¨ng tÇn thu sÏ ®−îc anten c¶m øng víi møc c«ng suÊt rÊt thÊp do cù ly th«ng tin lín, bëi vËy tÝn hiÖu thu ®−îc tõ anten sau khi qua ®o¹n èng dÉn sãng ®Õn bé läc ph©n h−íng (D) qua bé khuÕch ®¹i t¹p ©m thÊp (LNA) ®Ó n©ng møc tÝn hiÖu thu ®−îc lªn kho¶ng 40 dB ÷ 60 dB, vµ ph¶i cã møc t¹p ©m nhá ®Ó t¹p ©m tæng t¨ng lªn kh«ng ®¸ng kÓ. Bëi vËy LNA ®Æt cµng gÇn anten cµng tèt ®Ó gi¶m nhá nhÊt t¹p ©m ®−a vµo hÖ thèng. LNA sÏ khuÕch ®¹i toµn bé b¨ng tÇn thu, sau ®ã ®−a tíi bé chia ®Ó ph©n ra c¸c b¨ng tÇn con råi ®−a tíi bé biÕn ®æi h¹ tÇn (D/C) xuèng trung tÇn (IF) 70 MHz hoÆc 140 MHz, sau ®ã ®−a tíi c¸c bé gi¶i ®iÒu chÕ (DEMOD) ®Ó lÊy ra tÝn hiÖu b¨ng tÇn c¬ së, ®Õn thiÕt bÞ xö lý tÝn hiÖu, qua thiÕt bÞ ph©n kªnh ®Õn thiÕt bÞ ®Êu nèi ra m¹ng mÆt ®Êt ®Ó ®i tíi ng−êi sö dông. Nguyªn lý ho¹t ®éng cña c¸c tr¹m mÆt ®Êt trong hÖ thèng th«ng tin vÖ tinh lµ nh− nhau, nh−ng c¸c chØ tiªu kü thuËt, b¨ng tÇn c«ng t¸c, hÖ sè phÈm chÊt G/T vµ c¸c øng dông chñ yÕu th× cã c¸c yªu cÇu kh¸c nhau. Dùa vµo ®ã Intelsat ®· ph©n lo¹i c¸c tr¹m mÆt ®Êt tõ A ®Õn Z. 5.3. Anten tr¹m mÆt ®Êt. a. NhiÖm vô anten tr¹m mÆt ®Êt Trong th«ng tin vÖ tinh, anten tr¹m mÆt ®Êt ®ãng vai trß quan träng. NhiÖm vô chung cña anten lµ biÕn n¨ng l−îng cao tÇn cña m¸y ph¸t thµnh sãng ®iÖn tõ bøc x¹ vÒ phÝa anten thu cña vÖ tinh ë phÇn ph¸t vµ thu sãng ®iÖn tõ trªn ®−êng xuèng ®−a vµo ®Çu vµo m¸y thu. b. C¸c yªu cÇu ®èi víi anten tr¹m mÆt ®Êt C¸c yªu cÇu ®èi víi anten tr¹m mÆt ®Êt theo khuyÕn nghÞ 390 cña CCIR (CCIR rep - 390) lµ: HP A bé kÕt hîp U/C U/C U/C MOD MOD MOD bé kÕt hîp U/C U/C U/C MOD MOD MOD HP A HP A HP A HPA khuyÕch ®¹i nhiÒu sãng mang HPA khuyÕch ®¹i mét sãng mang H×nh 3.3: HPA khuyÕch ®¹i mét vµ nhiÒu sãng mang Trang: 49 - HÖ sè t¨ng Ých vµ hiÖu suÊt cao - TÝnh h−íng cao, bóp phô nhá ®Ó kh«ng g©y can nhiÔu lªn c¸c hÖ thèng vi ba kh¸c - §Æc tÝnh ph©n cùc tèt ®Ó sö dông c¸c d¹ng ph©n cùc kh¸c nhau khi sö dông l¹i tÇn sè - T¹p ©m thÊp, ph¶i gi¶m t¹p ©m xuèng møc thÊp nhÊt cã thÓ ®−îc. Møc t¹p ©m cña anten phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè nh− gãc tµ, vÞ trÝ ®Æt, h−íng vµ cÊu t¹o anten §Ó ®¹t ®−îc c¸c yªu cÇu trªn, tr¹m mÆt dÊt th−êng sö dông c¸c lo¹i anten mÆt ph¶n x¹ cßn gäi lµ anten g−¬ng. • Anten g−¬ng parabol: nguyªn lý cÊu t¹o gåm mét mÆt ph¶n x¹ cong theo ®−êng cong parabol, lµm b»ng c¸c vËt liÖu cã hÖ sè ph¶n x¹ cao (Rpx≈1), th−êng b»ng nh«m hay hîp kim cña nh«m, mÆt ph¶n x¹ ph¶i nh½n ®Ó sãng ph¶n x¹ kh«ng bÞ t¸n x¹. T¹i tiªu ®iÓm cña g−¬ng parabol ®Æt mét nguån bøc x¹ s¬ cÊp (th−êng lµ mét anten loa: feed horn ) gäi lµ bé chiÕu x¹, sao cho t©m pha cña bé chiÕu x¹ trïng víi tiªu ®iÓm cña g−¬ng, nh− chØ ra trªn h×nh 3.4 Kho¶ng c¸ch tõ tiªu ®iÓm F ®Õn ®Ønh g−¬ng O gäi lµ tiªu cù f, trôc ®i qua ®Ønh g−¬ng vµ tiªu ®iÓm gäi lµ trôc quang (trôc ox), nÕu g−¬ng parabol trßn xoay th× ®−êng kÝnh miÖng g−¬ng L ®−îc gäi lµ khÈu ®é (aperture). Theo tÝnh chÊt cña g−¬ng parabol, c¸c tia sãng xuÊt ph¸t tõ tiªu ®iÓm cña g−¬ng råi ph¶n x¹ tõ mÆt g−¬ng sÏ trë thµnh c¸c tia sãng song song nhau vµ cã tæng ®−êng ®i tõ tiªu ®iÓm ®Õn mÆt ph¶n x¹ tíi miÖng g−¬ng lµ b»ng nhau vµ b»ng mét h»ng sè f + h ( ë ®©y h lµ ®é s©u cña g−¬ng). Nh− vËy nÕu nguån s¬ cÊp ®Æt t¹i tiªu ®iÓm g−¬ng bøc x¹ sãng cÇu th× sau khi ph¶n x¹ tõ mÆt g−¬ng sÏ trë thµnh sãng ph¼ng. Bëi vËy anten g−¬ng parabol cã bøc x¹ ®¬n h−íng, víi tÝnh h−íng hÑp hÖ sè t¨ng Ých cao. y L F xO θ r f H×nh 3.4: Anten g−¬ng parabol Trang: 50 Anten g−¬ng parabol cã cÊu t¹o ®¬n gi¶n nhÊt vµ gi¸ thµnh thÊp nhÊt trong c¸c anten dïng ë c¸c tr¹m mÆt ®Êt trong th«ng tin vÖ tinh. Nã cã nh−îc ®iÓm bé chÕu x¹ ®Æt xa ®Ønh g−¬ng nªn hÖ thèng ®ì bé chiÕu x¹ cã kÕt cÊu phøc t¹p, cång kÒnh, cïng víi bé chiÕu x¹ sÏ ch¾n ®i mét phÇn sãng ph¶n x¹ tõ g−¬ng, g©y ra hiÖu øng che tèi lµm mÐo ®å thÞ tÝnh h−íng, t¨ng bóp phô vµ lµm gi¶m hiÖu suÊt cña anten. Fide tiÕp sãng cho bé chiÕu x¹ dµi g©y nªn tæn hao vµ t¹p ©m lín. Do ®ã anten g−¬ng parabol kh«ng ®−îc sö dông ë c¸c tr¹m mÆt ®Êt th«ng th−êng, mµ chØ ®−îc sö dông chñ yÕu ë c¸c tr¹m thu vµ c¸c tr¹m nhá, dung l−îng thÊp. • Anten hai g−¬ng (anten Cassegrain) Nguyªn lý cÊu t¹o gåm hai g−¬ng, mét g−¬ng chÝnh víi ®−êng kÝnh lín lµ g−¬ng parabol, mét g−¬ng phô nhá lµ g−¬ng hypebol, ®−îc ®Æt sao cho tiªu ®iÓm cña hai g−¬ng trïng nhau t¹i F1, nh− chØ ra trªn h×nh 3.5 Bé chiÕu x¹ ®−îc ®Æt sao cho t©m pha trïng víi tiªu ®iÓm cña g−¬ng phô ¶o hypebol F2. Do tÝnh chÊt cña g−¬ng hypebol lµ hiÖu ®−êng ®i cña tia sãng tõ tiªu ®iÓm cña g−¬ng ¶o ®Õn mÆt ph¶n x¹ víi ®−êng ®i tõ tiªu ®iÓm cña g−¬ng thËt ®Õn mÆt ph¶n x¹ lµ mét h»ng sè vµ tÝnh chÊt cña g−¬ng parabol nh− ®· nãi trªn, nªn c¸c tia sãng xuÊt ph¸t tõ bé chiÕu x¹ (cã nghÜa lµ tõ tiªu diÓm cña g−¬ng phô ¶o hypebol, ph¶n x¹ lµn thø nhÊt t¹i g−¬ng phô Hypebol, råi ph¶n x¹ lÇn thø hai t¹i g−¬ng chÝnh parabol sÏ trë thµnh c¸c tia sãng song song víi nhau vµ cã ®o¹n ®−êng ®i ®Õn mÆt ph¼ng song song víi miÖng g−¬ng lµ h»ng sè. Do ®ã nguån s¬ cÊp bøc x¹ sãng cÇu sau khi ph¶n x¹ tõ hai g−¬ng sÏ trë thµnh sãng ph¼ng. Nh− vËy, anten Cassegrain cung cã t¸c dông nh− anten mét g−¬ng parabol, nh−ng nã cã −u ®iÓm kÝch th−íc theo h−íng trôc quang ng¾n h¬n so víi anten g−¬ng parabol (ng¾n h¬n mét ®o¹n b»ng tiªu cù cña g−¬ng hypebol), bé chiÕu x¹ ®Æt gÇn ®Ønh g−¬ng parabol h¬n nªn gi¸ ®ì nã ®¬n gi¶n h¬n vµ g−¬ng phô H g−¬ng chÝnh F2 o F1 z H×nh 3.5: Anten hai g−¬ng Cassegrain Trang: 51 fide tiÕp sãng sÏ ng¾n h¬n do ®ã tæn hao vµ t¹p ©m sÏ nhá h¬n. Bëi vËy anten Cassegrain ®−îc sö dông phæ biÕn cho c¸c tr¹m mÆt ®Êt th«ng th−êng vµ víi c¸c anten cã kÝch th−íc trung b×nh vµ lín • Anten lÖch (offset antenna) C¸c anten mét g−¬ng parabol vµ anten hai g−¬ng Cassegrain cã mét nh−îc ®iÓm chung lµ bé chiÕu x¹ hay g−¬ng phô ®Æt th¼ng hµng víi ®Ønh g−¬ng lµm ch¾n mét bé phËn c¸c tia sãng ph¶n x¹ tõ g−¬ng chÝnh parabol g©y ra mét “miÒn tèi” phÝa sau g−¬ng lµm gi¶m hÖ sè t¨ng Ých, hiÖu suÊt vµ t¨ng bóp phô. §Ó kh¾c phôc nh−îc ®iÓm nµy ng−êi ta sö dông anten lÖch nghÜa lµ bé chiÕu x¹ ®−îc ®Æt lÖch ra ngoµi h−íng cña c¸c tia ph¶n x¹ tõ g−¬ng parabol, nh− chØ ra trªn h×nh 3.6 C¸c anten lÖch ®−îc sö dông trong tr−êng hîp yªu cÇu chÊt l−îng cao nh− khi cÇn ph¶i gi¶m can nhiÔu tõ c¸c m¹ng vi ba trªn mÆt ®Êt, hoÆc tõ c¸c vÖ tinh kh¸c n»m gÇn nhau trªn quü ®¹o c. §Æc tÝnh ph©n cùc Nh− ®· nghiªn cøu ë m«n häc Lý thuyÕt tr−êng ®iÖn tõ, sãng bøc x¹ ra tõ anten gåm hai thµnh phÇn ®iÖn tr−êng E hµ tõ tr−êng H, vu«ng gãc nhau vµ vu«ng gãc víi ph−¬ng truyÒn lan. Theo quy −íc, khi xÐt ph©n cùc ng−êi ta xÐt sù biÕn thiªn cña vÐc t¬ c−êng ®é ®iÖn tr−êng E. Ph©n cùc ®−îc ®Æc tr−ng bëi c¸c th«ng sè sau: - Ph−¬ng quay cña vÐc t¬ E: nÕu nh×n tõ h−íng sãng truyÒn lan ®i th¼ng vµo ng−êi quan s¸t th× vÐc t¬ E cã thÓ quay theo chiÒu kim ®ång hå (tõ tr¸i sang ph¶i) gäi lµ quay ph¶i, hay quay ng−îc chiÒu kim ®ång hå (tõ ph¶i sang tr¸i) gäi lµ quay tr¸i. - Tû sè trôc (AR: Axial Ratio): lµ tû sè ®é dµi gi÷a trôc chÝnh vµ trôc phô cña h×nh ªlÝp do ®Çu mòi vÐc t¬ E trong qu¸ tr×nh biÕn ®æi t¹o nªn: AR = Emax/Emin. + NÕu Emax = Emin th× AR=1 lµ sãng ph©n cùc trßn + NÕu Emin = 0 th× AR=∞ lµ sãng ph©n cùc th¼ng + NÕu Emax ≠ Emin th× AR cã gi¸ trÞ bÊt kú lµ sãng ph©n cùc ªlÝp H×nh 3.6 : C¸c anten lÖch (offset antenna) anten parabol lÖch anten Cassegrain lÖch Trang: 52 5.4. B¸m vÖ tinh a. T¹i sao ph¶i cã hÖ thèng ®iÒu khiÓn b¸m VÖ tinh ®Þa tÜnh vÒ nguyªn lý lµ ®øng yªn khi quan s¸t tõ mét ®iÓm cè ®Þnh trªn mÆt ®Êt, nh−ng trong thùc tÕ nã lu«n lu«n chuyÓn ®éng theo mäi h−íng do t¸c ®éng cña nhiÒu nguyªn nh©n kh¸c nhau nh− lùc hÊp dÉn cña mÆt trêi, mÆt tr¨ng vµ c¸c hµnh tinh kh¸c, t¸c ®éng cña lùc bøc x¹ ¸nh s¸ng mÆt trêi vµ tr−êng hÊp dÉn cña qu¶ ®Êt, lµm cho vÖ tinh “tr−ît” theo c¸c h−íng Nam-B¾c vµ §«ng-T©y so víi vÞ trÝ ®Þnh tr−íc, giíi h¹n cho phÐp lµ ±0,10. Hµng n¨m mÆt ph¼ng quü ®¹o vÖ tinh nghiªng ®i mét gãc kho¶ng 0,9o theo h−íng B¾c-Nam so víi mÆt ph¼ng xÝch ®¹o ViÖc duy tr× vÖ tinh ë vÞ trÝ ban ®Çu, víi chu kú hiÖu chØnh ®−îc thùc hiÖn bëi lÖnh ph¸t ®i tõ tr¹m ®o l−êng tõ xa, b¸m, ®iÒu khiÓn vµ gi¸m s¸t (TTC&M: telemetry, tracking, control and monitoring) ®Æt trªn mÆt ®Êt. Vïng cho phÐp vÖ tinh dao ®éng trong ®ã mµ kh«ng cÇn ®iÒu chØnh vÞ trÝ vÖ tinh gäi lµ cöa sæ gi÷ tr¹m (station keeping window) KÝch th−íc cöa sæ cho phÐp vÖ tinh chuyÓn ®éng tù do ë trong ®ã cã ®é dµi cña cung ë c¸c h−íng §«ng- T©y vµ B¾c-Nam ch¾n gãc ë t©m quü ®¹o lµ 0,1o, theo ®é cao thÊp lµ 0,001o, t−¬ng øng víi ®é dµi c¸c c¹nh cöa sæ lµ 75 km vµ 85 km theo ®é cao. H×nh 3.18: Sù nghiªng cña mÆt ph¼ng quü ®¹o ®Þa tÜnh Quü ®¹o ®Þa tÜnh ®óng Quü ®¹o bÞ nghiªng B¾c Na x y τ Emi E anten h−íng truyÒn lan ã E y x P TØ sè trôc (AR ) = Emax/Emin H×nh 4.6: TÝnh chÊt ph©n cùc cña sãng ®iÖn tõ Trang: 53 Do sù chuyÓn ®éng cña vÖ tinh nªn víi c¸c anten tr¹m mÆt ®Êt cã bóp sãng hÑp th× khi vÖ tinh chuyÓn ®éng lÖch khái h−íng thu cùc ®¹i møc thu sÏ bÞ gi¶m xuèng ®¸ng kÓ. §Ó b¶o ®¶m møc thu tèt anten tr¹m mÆt ®Êt ph¶i cã hÖ thèng ®iÒu khiÓn b¸m theo vÖ tinh (hÖ thèng tracking) b. C¸c hÖ thèng tù ®éng ®iÒu khiÓn anten b¸m vÖ tinh: - B¸m xung ®¬n (monopulse tracking) - B¸m tõng nÊc (steptrac tracking) - B¸m theo ch−¬ng tr×nh/bé nhí (program/memory tracking) - B¸m b»ng tay (Manual Tracking) • B¸m b»ng xung ®¬n §©y lµ thuËt ng÷ th−êng dïng trong kü thuËt rada ®Ó chØ lçi gãc do h−íng thu lÖch sÏ nhËn ®−îc mét xung ®¬n. Khi h−íng thu tÝn hiÖu tõ vÖ tinh ®Õn ®óng h−íng thu cùc ®¹i cña anten (h−íng th¼ng gãc víi bé chiÕu x¹), th× trong èng dÉn sãng cña bé tiÕp sãng sÏ xuÊt hiÖn lo¹i sãng TE10, khi h−íng thu bÞ lÖch th× trong èng dÉn sãng sÏ xuÊt hiÖn lo¹i sãng bËc cao h¬n lµ TE20 (nh− chØ ra trªn h×nh 3.20) . Pha cña lo¹i sãng TE20 sÏ thay ®æi phô thuéc vµo h−íng cña gãc lÖch tõ ®ã m¸y thu ®iÒu khiÓn b¸m sÏ ra lÖnh phï hîp ®Ó quay anten H×nh 3.20: C¸c lo¹i sãng thu ®−îc ë c¸c h−íng kh¸c nhau C¸c lo¹i sãng bËc cao mµ hÖ thèng b¸m thu ®−îc sÏ t¹o ra tÝn hiÖu lçi ®−a tíi m¸y thu cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®Ó xö lý. Cuèi cïng ®iÖn ¸p lçi sÏ ®−îc ®−a tíi hÖ thèng “trî ®éng” (serve system) ®Ó ®iÒu khiÓn anten còng nh− huû bá ®iÖn ¸p lçi 0,1o0,1o N 85 km 75 km 75 km B H×nh 3.19: Cöa sæ cho phÐp vÖ tinh chuyÓn ®éng tù do mÆt ph¼ng xÝch ®¹o Trang: 54 • HÖ thèng ®iÒu khiÓn b¸m theo ch−¬ng tr×nh Khi c¸c vÖ tinh quü ®¹o nghiªng xuÊt hiÖn th× hÖ thèng ®iÒu khiÓn b¸m theo ch−¬ng tr×nh ®−îc ®−a ra Anten ®−îc ®iÒu khiÓn bëi m¸y tÝnh dùa trªn sè liÖu dù ®o¸n c¸c vÞ trÝ vÖ tinh do Intelsat cung cÊp cho mçi vÖ tinh vµ c¸c tr¹m mÆt ®Êt cã liªn quan, theo mét chu kú nhÊt ®Þnh th−êng lµ hai tuÇn mét lÇn. Sè liÖu dù ®o¸n vÞ trÝ vÖ tinh ®−îc cµi ®Æt vµo phÇn mÒn cña m¸y tÝnh ®iÒu khiÓn, tõ ®ã biÕn ®æi thµnh c¸c lÖnh ®Ó ®iÒu khiÓn anten b¸m theo vÖ tinh ë tõng thêi gian nhÊt ®Þnh • HÖ thèng b¸m tõng nÊc HÖ thèng tù ®éng b¸m theo xung ®¬n cã nh−îc ®iÓm lµ m« t¬ ®iÒu khiÓn anten lµm viÖc liªn tôc nªn chãng háng Nguyªn lý chung cña hÖ thèng b¸m tõng nÊc sau khi nhËn ®−îc tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn b¸m vÖ tinh (hay tÝn hiÖu h−íng dÉn) ph¸t ®i tõ vÖ tinh ë møc kh«ng ®æi trong bóp sãng “toµn cÇu”. Møc tÝn hiÖu thu ®−îc so s¸nh víi møc mÉu ®−îc quy ®Þnh, nÕu nhá h¬n mét gi¸ trÞ quy ®Þnh nµo ®ã th× anten sÏ ®−îc lÖnh quay mét gãc ban ®Çu. B»ng c¸ch so s¸nh møc tÝn hiÖu thu tr−íc vµ sau khi di chuyÓn, h−íng di chuyÓn tiÕp theo ®−îc quyÕt ®Þnh. Cã nghÜa lµ nÕu møc tÝn hiÖu cã chiÒu h−íng t¨ng lªn th× anten tiÕp tôc di chuyÓn theo h−íng cò, nÕu møc tÝn hiÖu cã chiÒu h−íng gi¶m th× h−íng di chuyÓn cña anten sÏ quay trë l¹i. C¸c xö lý nµy liªn tôc vµ thay ®æi lu©n phiªn gi÷a hai trôc vu«ng gãc víi anten. ¦u ®iÓm cña anten b¸m tõng nÊc lµ bé phËn m« t¬ quay anten kh«ng lµm viÖc liªn tôc nªn Ýt bÞ háng, nh−îc ®iÓm lµ Ýt khi anten h−íng ®óng cùc ®¹i vµo vÖ tinh do hÖ thèng chØ lµm viÖc khi møc thu gi¶m ®Õn mét gi¸ trÞ quy ®Þnh • B¸m b»ng tay (Manual Tracking) ChØ nh÷ng anten cã ®−êng kÝnh lín lµ cÇn thiÕt ph¶i cã hÖ thèng b¸m tù ®éng. Khi ®−êng kÝnh anten gi¶m yªu cÇu nµy kh«ng cÇn thiÕt l¾m. Trong thùc tÕ ®èi víi c¸c anten cã kÝch th−íc b»ng hoÆc nhá h¬n 8m th× b¸m tù ®éng lµ kh«ng cÇn thiÐt mµ chØ cÇn ®iÒu chØnh b»ng tay hµng tuÇn hoÆc hµng th¸ng bëi v× ®é réng bóp sãng an ten lín. §oÒi chØnh nµy cã thÓ thùc hiÖn b»ng c¸ch lµm cho c¸c chuyÓn m¹ch phï hîp víi m« t¬ gãc ph−¬ng vÞ vµ gãc ngÈng, hoÆc dïng biÖn ph¸p c¬ khÝ ®Ó quay trùc tiÕp anten. §iÒu khiÓn b¸m b»ng tay còng th−êng ®−îc sö dông nh− lµ mét biÖn ph¸p dù phßng cho c¸c lo¹i ®iÒu khiÓn trªn. 5.5. CÊu h×nh tr¹m VSAT. a. S¬ l−îc: Nhê sù ph¸t triÓn cña thµnh tùu khoa häc c«ng nghÖ, ®· chÕ t¹o ra ®−îc c¸c bé khuÕch ®¹i cã c«ng suÊt lín, c¸c bé khuÕch ®¹i cã t¹p ©m nhá, cïng víi sù ra ®êi cña c¸c tr¹m vÖ tinh cã c«ng suÊt khuÕch ®¹i cao. Nªn ®· ®−a tíi sù ph¸t triÓn Trang: 55 cña c¸c tr¹m vÖ tinh cã khÈu ®é an ten nhá VSAT (VSAT: Very Small Aperture Terminal). HÖ thèng th«ng tin VSAT ®îc sö dông ®Çu tiªn (1980) t¹i Mü. HÖ thèng VSAT cho phÐp c¸c tr¹m mÆt ®Êt cã kÝch th−íc rÊt nhá, gi¸ thµnh thÊp, ®−êng kÝnh anten cã thÓ nhá tõ 0,9m ®Õn 1,8m vµ c«ng suÊt ph¸t cña tr¹m cí vµi o¸t. HÖ thèng TTVT VSAT ®−îc sö dông trong qu©n sù, viÔn th«ng n«ng th«n, héi nghÞ truyÒn h×nh, ng©n hµng.... Mét m¹ng VSAT bao gåm mét vÖ tinh hay mét phÇn vÖ tinh, mét tr¹m chÝnh cã anten kho¶ng 4,5m ®Õn 10m vµ gåm mét sè l−îng lín tõ vµi chôc ®Õn vµi tr¨m ngµn tr¹m ®Çu cuèi VSAT víi c¸c anten nhá. Quü ®¹o cña vÖ tinh VSAT lµ quü ®¹o ®Þa tÜnh vµ ph¶i cã vïng phñ sãng réng. H×nh : C¸c thµnh phÇn chÝnh cña tr¹m VSAT b. ¦u ®iÓm vµ nh−îc ®iÓm cña hÖ thèng th«ng tin VSAT: ♣ ¦u ®iÓm: - Vïng phñ sãng réng - TruyÒn sè liÖu víi dung l−îng lín. - L¾p ®Æt nhanh. - DÔ dµng n©ng cÊp hÖ thèng - DÔ dµng n©ng cÊp b¨ng th«ng. - Cã kh¶ n¨ng cung cÊp b¨ng th«ng theo yªu cÇu - Cung cÊp ®−îc cho c¸c vïng s©u vïng xa vµ h¶i ®¶o. ♣ Nh−îc ®iÓm: - ChÊt l−îng ®−êng truyÒn phô thuéc nhiÒu vµo thêi tiÕt. - TÝnh b¶o mËt kh«ng cao - TrÔ truyÒn lan lín. c. CÊu h×nh tr¹m VSAT CÊu h×nh tr¹m VSAT ®−îc chia lµm ba thµnh phÇn bao gåm: Anten, khèi ngoµi trêi (ODU-Outdoor unit) vµ khèi trong nhµ (IDU-Indoor unit). Bé HPA cã thÓ ®−îc g¾n thªm ®Ó khuÕch ®¹i c«ng suÊt ph¸t lªn 20W. Th−êng chØ ®−îc sö dông ë tr¹m HUB Khèi ngoµi trêi KhuÕch ®¹i t¹p ©m thÊp vµ biÕn ®æi xuèng KhuÕch ®¹i c«ng suÊt cao vµ biÕn ®æi lªn Khèi trong nhµ §iÒu chÕ Gi¶i ®iÒu chÕ Xö lý b¨ng gèc Tíi thiÕt bÞ ®Çu cuèi d÷ liÖu C¸p IFL Thu truyÒn h×nh (tuú chän) Tíi l¾p ®Æt truyÒn h×nh An ten Trang: 56 a. CÊu h×nh modem TRES (Trunking Earth Station - tr¹m trung kÕ mÆt ®Êt)víi ph¸t 70MHz vµ thu b¨ng L: • An ten: - Lo¹i anten: Th−êng lµ anten Offset nh»m h¹n chÕ bóp sãng phô, ®ång thêi t¨ng hiÖu suÊt anten. §Ó gi¶m tæn hao trong c¸c m¹ch ghÐp nèi nªn bé chiÕu x¹ th−êng ®−îc thÝch hîp víi khèi ODU vµ ®−îc ®Æt t¹i tiªu ®iÓm cña mÆyt ph¶n x¹ Parabol. MÆt ph¶n x¹ th−êng ®−îc lµm b»ng nh«m vµ ®−îc g¾n víi thiÕt bÞ gi¸ ®ì ®¬n gi¶i nh»m cã thÓ l¾p r¸p mét c¸ch linh ho¹t. Do ph¹m vÞ chuuyÓn ®éng cña anten vÖ tinh trªn quü ®¹o ®Þa tÜnh lu«n n»m trong bóp sãng chÝnh cu¶ anten tram mÆt ®Êt VSAT, nªn anten tram mÆt ®Êt kh«ng cÇn cã hÖ thèng b¸m - §−êng kÝnh: Tuú thuéc vµo hÖ sè phÈm chÊt yªu cÇu, c«ng suÊt bøc x¹ t−¬ng ®−¬ng ®¼ng h−íng cña tr¹m VSAT khi xÐt ®Õn yªu cÇu cña dÞch vô còng nh− kh¶ n¨ng cña vÖ tinh vµ vïng ®Þa lý cña tr¹m. + Víi b¨ng Ku ®−êng kÝnh anten lµ 1,2m÷1,8m, song vêi vïng cã nhiÒu m−a nh− ViÖt Nam th× ®−êng kÝnh anten lµ 1,8m÷2,4m. + Víi b¨ng C ®Ó h¹n chÕ g©y nhiÔu sang c¸c hÖ thèng vÖ tinh l©n cËn nªn ®−êng kÝnh anten th−êng yªu cÇu lín h¬n b¨ng Ku. Tuy nhiªn b»ng c¸ch sö dông kü thuËt tr¶i phæ anten tr¹m VSAT b¨ng C cã ®−êng kÝnh anten chØ cÇn 0,6m÷1,2m. ThiÕt bÞ ®Çu cuèi M&C Modem TRES §iÖn ¸p AC Ng−êi sö dông: ÷ liÖu, video, ®iÖn tho¹i sè vµ Fax, truy cËp Internet) RS-232 (RJ-11) Ph¸t Thu PDS-M HUGHES PDS-M POWER §iÖn ¸p vμo 90- C¸p IFL An ten vÖ tinh ThiÕt bÞ cuèi RF b¨ng-C hoÆc b¨ng-Ku ODU HPA LNB ChiÕu x¹ Modem TRES §iÖn ¸p vμo 110V AC Ng−êi sö dông: ÷ liÖu, video, ®iÖn tho¹i sè vµ Fax, truy cËp Internet) RS-232 (RJ-11) Ph¸t 70 MHz Thu 950-1700 ThiÕt bÞ ®Çu cuèi M&C Trang: 57 • Khèi ngoµi trêi: Bao gåm bé biÕn ®æi t¹p ©m thÊp LNB (khuÕch ®¹i t¹p ©m thÊp LNA vµ biÕn ®æi xuèng), bé biÕn ®æi lªn vµ békhuÕch ®¹i c«ng suÊt cao HPA. • C¸p IFL(Inter Facility Link): lµ c¸p ®ång trôc cã trë kh¸ng 50Ω, cã chiÒu dµi < 300m. Cã nhiÖm vô truyÒn t¶i tÝn hiÖu IF (th−êng 1GHz÷2GHz) tõ khèi ODU tíi khèi IDU, truyÒn ®iÖn ¸p DC, tÝn hiÖu chuÈn 10MHz, tÝn hiÖu M&C, tÝn hiÖu thu vµ ph¸t. • Khèi trong nhµ: Th−êng bao gåm modem IF (®iÒu chÕ/ gi¶i ®iÒu chÕ ) vµ bé xö lý b¨ng gèc ®−îc kÕt nèi víi thiÕt bÞ ®Çu cuèi DTE qua giao diÖn chuÈn. §èi víi VSAT cho dÞch vô tho¹i cÇn cã thiÕt bÞ ADC ®Ó chuyÓn ®æi tÝn hiÖu tho¹i t−¬ng tù sang tÝn hiÖu sè. • TuyÕn ph¸t: → TRES nhËn d÷ liÖu tõ DTE qua giao tiÕp vµo ra ®Ó truyÒn tíi bé ®iÒu chÕ. → Bé ®iÒu chÕ sÏ m· ho¸ sau ®ã xö dông ®iÒu chÕ dÞch pha thµnh sãng mang trung tÇn (185MHz) ®a ra ngâ ph¸t. → Sãng mang trung tÇn ®îc ghÐp t¹i thiÕt bÞ ph©n phèi nguån (PDS-M) ®Ó ®a tíi thiÕt bÞ ngoµi trêi b»ng c¸p IFL. → T¹i ODU, sãng mang ®îc t¸ch kªnh sau ®ã dÞch tÇn lªn b¨ng C vµ ®îc khuÕch ®¹i tríc khi tíi OMT cña anten. • TuyÕn thu: → Sãng mang thu vÒ tõ vÖ tinh ®îc LNB khuÕch ®¹i vµ dÞch tÇn xuèng b¨ng L tríc khi ®a vµo ODU.→ T¹i ODU, sãng mang thu ®îc ghÐp tríc khi ®a xuèng thiÕt bÞ ph©n phèi nguån (PDS-M) b»ng c¸p IFL.→ T¹i thiÕt bÞ ph©n phèi nguån (PDS-M), sãng mang thu ®îc t¸ch kªnh råi ®a xuèng modem TRES.→ Bé gi¶i ®iÒu chÕ sÏ Bé vØ xö lý V3 ODU b¨ng C LO 1 LO 2 HPA 20W LNB IFL Ra cao tÇn 5,850 ÷ 6,425GHz Cao tÇn vµo 3,8250 ÷ 4,2GHz M U X DTE Modem TRES M· ho¸ §iÒu chÕ §Öm Bé vi xö lý Gi¶i m· ho¸ Gi¶i ®iÒu chÕ M&C M&C DTE M U X ÷ ∑ IFL PDS-M Trang: 58 gi¶i ®iÒu chÕ, dÞch tÇn sãng mang xuèng b¨ng L, gi¶i m· thµnh chuçi d÷ liÖu truyÒn qua cæng I/O tíi DTE. Modem TRES cã chøc n¨ng: M· ho¸ söa sai, ®iÒu chÕ vµ gi¶i ®iÒu chÕ. • ThiÕt bÞ ph©n phèi nguån PDS-M cã chøc n¨ng: Cung cÊp nguån DC cho ODU, t¸ch ghÐp tÇn sè ph¸t vµ tÇn sè thu vµ cung cÊp tÝn hiÖu æn ®inh 10MHz lµm chuÈn cho ODU. • Gi¸m s¸t vµ ®iÒu khiÓn M&C: - ViÖc gi¸m s¸t vµ ®iÒu khiÓn ®îc thùc hiÖn b»ng phÇn mÒm TRES M&C (Monitor And Control) cña Hughes. - Ch¬ng tr×nh M&C ®îc cµi ®Æt trªn nÒn Window 95/98. - KÕt nèi m¸y tÝnh víi Modem TRES qua cæng COM1 (mÆc ®Þnh) - Tèc ®é Boud lµ 24Kb/s. 5.6. CÊu h×nh c¸c tr¹m VSAT. C¸c tr¹m VSAT ®−îc kÕt nèi víi nhau b»ng c¸c tuyÕn Uplink vµ Downlink. Tuú thuéc vµo lo¹i h×nh dÞch vô ®−îc cung cÊp, tæ chøc m¹ng c¸c tr¹m VSAT cã thÓ theo c¸c cÊu h×nh sau: • CÊu h×nh h×nh sao (§iÓm nèi ®a ®iÓm): Lµ kiÓu tæ chøc ®−îc dïng phæ biÕn nhÊt hiÖn nay. Trong ®ã c¸c tr¹m VSAT muèn liªn l¹c víi nhau ®Òu ph¶i th«ng qua tr¹m HUB ®Ó qu¶n lý vµ ®iÒu hµnh ho¹t ®éng cña m¹ng. Tr¹m nµy ®−îc nèi víi m¸y tÝnh chñ vµ ®−îc kÕt nèi víi m¹ng th«ng tin c«ng céng. TÊt c¶ c¸c ®Çu cuèi ë xa ®Òu ®−îc chuyÓn tiÕp qua bé xö lý trung t©m cña tr¹m. §−êng th«ng tin ph¶i ®i qua vÖ tinh hai lÇn nªn trÔ ®−êng truyÒn lín kho¶ng 513ms, ®iÒu nµy ®· lµm gi¶m chÊt l−îng liªn l¹c tho¹i ®èi víi c¸c dÞch vô héi nghÞ. Víi cÊu h×nh nµy trÔ ®−êng truyÒn lín. Víi tr¹m mÆt ®Êt HUB: Cã quy m« lín h¬n tr¹m VSAT lÎ (Remote), ®−êng kÝnh an ten b¨ng C lµ tõ 7m÷18m, ®−êng kÝnh an ten b¨ng Ku lµ tõ 3,5m÷11m, møc khuªch ®¹i c«ng suÊt cña HPA kho¶ng 400W. • CÊu h×nh h×nh l−íi (§iÓm nèi ®iÓm: C¸c tr¹m VSAT cã thÓ liªn l¹c trùc tiÕp víi nhau mµ kh«ng cÇn ph¶i th«ng qua tr¹m HUB dÓ ®iÒu khiÓn. Lµ kiÓu cÊu h×nh mµ c¸c tr¹m VSAT ®Òu cã vai trß nh− nhau. Yªu cÇu c¸c tr¹m VSAT ph¶i cã anten kÝch th−íc lín h¬n c¸c tr¹m VSAT tæ chøc theo cÊu h×nh h×nh sao, nh»m ®¹t ®−îc EIRP lín ®¸p øng yªu cÇu cña ®−êng lªn vµ ph¶i t¨ng c«ng suÊt vÖ tinh nªn cÊu h×nh nµy Ýt ®−îc sö dông. TrÔ ®−êng truyÒn nhá kho¶ng 240ms. • CÊu h×nh lai ghÐp: §Ó b¶o ®¶m yªu cÇu dÞch vô vµ ®é tin cËy ng−êi ta dïng cÊu h×nh lai ghÐp gi÷a cÊu h×nh h×nh sao vµ Êu h×nh h×nh l−íi. VSAT VSAT VSAT VSAT VSAT VSAT HUB CÊu h×nh h×nh sao CÊu h×nh h×nh l−íi VSAT VSAT VSAT VSAT VSAT VSAT Trang: 59 3.4. Tæng hîp c¸c ®Æc tÝnh kü thuËt cña th«ng tin vÖ tinh VINASAT §Æc tÝnh kü thuËt Tham sè Quü ®¹o bay §Þa tÜnh VÞ trÝ quü ®¹o 1320 Nguyªn lý æn ®Þnh 3 trôc Khèi l−îng: -Khèi l−îng kh« -Khèi l−îng phãng 1.200Kg 2650kg C«ng suÊt vÖ tinh: -T¹i thêi ®iÓm ®Çu -T¹i thêi ®iÓm cuèi 5.650W 4.700W Thêi gian sèng 15 n¨m æn ®Þnh quü ®¹o +/- 0,050 æn ®Þnh t− thÕ 0,090 §é tin cËy ®Õn thêi ®iÓm cuèi > 0,78 Tªn löa phï hîp Proton (Nga); Delta (Mü)... TÇn sè th«ng tin B¨ng C vµ b¨ng Ku Vïng phñ sãng b¨ng C NhËt B¶n, TriÒu Tiªn, Trung Quèc, §µi Loan, c¸c n−íc ASEAN, §«ng ¢n §é vµ §«ng óc. Vïng phñ sãng b¨ng Ku C¸c n−íc ®«ng d−¬ng, khu vùc l©n cËn, ®¶o Tr−êng sa vµ Hoµng sa. TÇn sè TT&C B¨ng C vµ b¨ng Ku VÞ trÝ tr¹m ®iÒu khiÓn mÆt ®Êt 1 Hµ Néi vµ 1 TP.HCM ThiÕt bÞ th«ng tin B¨ng C B¨ng Ku Sè l−îng bé ph¸t ®¸p 18 10 Sè bé ph¸t ®¸p trao ®æi 1 nèi sang b¨ng Ku 1 nèi sang b¨ng C Sè l−îng bé ph¸t ®¸p dù phßng >20% >20% §é réng d¶i th«ng ph¸t ®¸p 36MHz 36MHz VSAT TRES 1 Tr¹m HUB VSAT TRES 2 VSAT TRES n CÊu h×nh ®iÓm nèi ®a ®iÓm VSAT TRES 1 VSAT TRES 2 CÊu h×nh ®iÓm nèi ®iÓm Trang: 60 TÇn sè Lªn/Xuèng 6GHz/ 4GHz 14GHz/ 11GHz Ph©n cùc TuyÕn tÝnh TuyÕn tÝnh C«ng suÊt ra 75W 100W Dù phßng c«ng suÊt >20% >20% EIRP trong vïng pbñ sãng 37,5/41 dBW 52/65 dBW M¸y thu ë mçi ph©n cùc 1 lµm viÖc/1 dù phßng 1 lµm viÖc/1 dù phßng H×nh thøc truyÒn dÉn sè PCM/TDM/PSK/TDMA; PCM/TDM/PSK/FDMA; MPEG-2/TDM/PSK/FDM; MPEG-2/TDM/PSK/TDMA Trang: 61 Ch−¬ng 7: ThiÕt kÕ n¨ng l−îng ®−êng truyÒn (4 tiÕt) 7.1. Kh¸i niÖm Mét ®iÓm quan träng khi xÐt ®Õn viÖc thiÕt kÕ mét ®−êng truyÒn v« tuyÕn lµ cã thÓ cho phÐp gi¶m chÊt l−îng tuyÕn xuèng bao nhiªu ®èi víi truyÒn lan trong kh«ng gian. V× thÕ, kh«ng chØ thiÕt kÕ ®−êng v« tuyÕn víi chÊt l−îng cao nhÊt, mµ cÇn thiÕt ph¶i xem xÐt ®Õn tÝnh kinh tÕ. Tr¹m mÆt ®Êt chÊt l−îng cao: sÏ cã th«ng tin chÊt l−îng cao do kh¾c phôc ®−îc sù gi¶m chÊt l−îng ®−êng truyÒn vµ cã gi¸ thµnh cao. Môc tiªu thiÕt kÕ: B¶o ®¶m mét ®−êng truyÒn cã chÊt l−îng ®¹t yªu cÇu cã gi¸ thµnh cµng rÏ cµng tèt 7.2. C¸c chØ tiªu kü thuËt. Theo uû ban t− vÊn v« tuyÕn quèc tÕ CCIR thiÕt lËp c¸c chØ tiªu chÊt l−îng cÇn tho¶ m·n cho nhiÒu lo¹i h×nh dÞch vô vµ c¸c qu¸ tr×nh ®iÒu chÕ thùc hiÖn. Nh×n chung, hä ®−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. (c¸c khuyÕt nghÞ 353-4 vµ 522 ®èi víi tho¹i; khuyÕt nghÞ 567-1 vµ 568 ®èi víi truyÒn h×nh). B¶ng chØ tiªu chÊt l−îng C¸c ®iÒu kiÖn ®o Tho¹i t−¬ng tù (C«ng suÊt t¹p ©m t¹i møc chuÈn) Tho¹i sè (PCM) (BER) 20% cña thµng bÊt kú (gi¸ trÞ trung b×nh 1’) 10.000 pWOp --- 20% cña thµng bÊt kú (gi¸ trÞ trung b×nh 10’) --- 10 -6 0,3% cña thµng bÊt kú (gi¸ trÞ trung b×nh 1’) 50.000 pWOp 10 -4 0,01% cña n¨mbÊt kú (gi¸ trÞ tæng trªn 5ms) 1.000.000pWO (kh«ng träng sè) --- 0,01% cña n¨mbÊt kú (gi¸ trÞ trung b×nh 1s) --- 10 -3 §èi víi truyÒn h×nh, chØ tiªu chÊt l−îng ®èi víi tÊt c¶ c¸c tuyÕn truyÒn dÉn truyÒn h×nh kho¶ng c¸ch xa (mÆt ®Êt hay vÖ tinh) th× tû sè S/N ≥53dB trong 99% thêi gian vµ 45dB trong 99,9% thêi gian (khuyÕt nghÞ 567-1 vµ 568). Tuy nhiªn chØ tiªu trªn lµ kh¸ cao nªn th−êng dïng cho hÖ thèng m¹ng qu¶ng b¸, trong c¸c tr−êng §iÓm hoµ hîp TuyÕn chÊt l−îng cao Kh¶ n¨ng tiÕt kiÖm H×nh 7,1: C¸c môc tiªu thiÕt kÕ tuyÕn Trang: 62 hîp sau nµy phÇn lín ng−êi ta hoµn toµn chÊp nhËn chÊt l−îng thiÕt kÕ chØ b»ng 40dB. 7.3. C«ng suÊt t¹p ©m vμ sãng mang. 7.3.1. C«ng suÊt sãng mang C«ng suÊt thu (PThu) lµ mét yÕu tè quan trong nhÊt trong viÖc x¸c ®Þnh chÊt l−îng cña mét tuyÕn th«ng tin vÖ tinh. - HÖ sè t¨ng Ých: th−êng dïng lµ anten Parabol ηλ π .. 2DG = trong ®ã λ lµ b−íc sãng, η lµ hiÖu suÊt vµ D lµ ®−êng kÝnh mÆt g−¬ng. - Suy hao hÖ thèng phi ®¬ tr¹m mÆt ®Êt th−êng ®−îc thiÕt kÕ lµ 1÷2dB vµ trªn vÖ tinh lµ ≤1dB. - C«ng suÊt ph¸t x¹ ®¼ng h−íng t−¬ng ®−¬ng: (EIRP) nã biÓu thÞ c«ng suÊt thùc tÕ ph¸t tíi vÖ tinh, nghÜa lµ nã t−¬ng ®−¬ng víi c«ng suÊt ph¸t cÇn thiÕt khi sö dông anten kh«ng cã t¨ng Ých vµ hÖthèng phi ®¬ kh«ng cã suy hao. EIRP = PT – LT + GT - Suy hao truyÒn sãng LP = Γ + LI + LA + LR LP lµ suy hao truyÒn sãng, LI lµ suy hao hÊp thô trong tÇng ®iÖn ly, LA Suy hao hÊp thô trong kh«ng khÝ, LR suy hao m−a, Γ lµ suy hao kh«ng gian tù do 24 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛=Γ λ πR . R lµ kho¶ng c¸ch truyÒn, λ lµ b−íc sãng. Trong ®ã suy hao kh«ng gian tù do chiÕm phÇn lín suy hao ®−êng truyÒn. Trong cùa sæ tÇn sè v« tuyÕn ®iÖn (1÷10) GHz th× suy hao do tÇng ®iÖn ly vµ kh«ng khÝ lµ kh«ng ®¸ng kÓ vµ cã thÓ bá qua. Tuy nhiªn ë tÇn sè > 10GHz th× suy hao do m−a cã thÓ lµ nh©n tè quan trong nhÊt quyÕt ®Þnh®Õn chÊt l−îng tuyÕn. M¸y ph¸t VÖ tinh Suy hao hÖ th«ng phu ®¬ thu LR HÖ sè t¨ng Ých anten thu GR Suy hao ®−êng truyÒn LP HÖ sè t¨ng Ých anten ph¸t GT Suy hao hÖ thèng phi ®¬ ph¸t LT C«ng suÊt ph¸t PT PR = PT – LT + GT – LP + GR – LR (dB) * Trang: 63 7.3.2. C«ng suÊt t¹p ©m a. C«ng suÊt t¹p ©m nhiÖt - T¹p ©m nhiÖt ®−îc t¹o ra trong m¸y ph¸t: Lµ ®¸ng kÓ nh−ng gi¶m dÇn däc theo ®−êng truyÒn lan nªn kh«ng cÇn xÐt. - T¹p ©m bªn ngoµi ®i vµo anten thu: Bao gåm t¹p ©m kh«ng gian, t¹p ©m bÒ mÆt tr¸i ®Êt, t¹p ©m khÝ quyÓn vµ t¹p ©m m−a. + T¹p ©m m−a: lµ nguyªn nh©n chÝnh lµm suy hao tÝn hiÖu + T¹p ©m kh«ng gian: Khi trêi quang lµ nguyªn nh©n chÝnh lµm suy hao tÝn hiÖu + T¹p ©m khÝ quyÓn: cã thÓ bá qua khi thiÕt kÕ v× nhiÖt ®é ®o ®−îc cña t¹p ©m khÝ quyÓn <10oK. + T¹p ©m bÒ mÆt tr¸i ®Êt: T¹p ©m tõ bÒ mÆt tr¸i ®Êt kh«ng ¶nh h−ëng tíi tr¹m mÆt ®Êt bëi v× ta dïng anten ®Þnh h−íng nh−ng ¶nh h−ëng ®Õn vÖ tinh th«ng tin v× anten cña nã h−íng vÒ 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− trªn bÒ mÆt tr¸i ®Êt. - T¹p ©m bªn trong t¹o ra tõ m¸y thu, anten vµ hÖ thèng phi ®¬: T¹p ©m tæng bªn trong TIN lµ: ( ) R F PA IN TL ITT T +−+= 10 trong ®ã TA lµ nhiÖt t¹p ©m ©nten, TR lµ nhiÖt t¹p ©m m¸y thu, TO nhiÖt ®é m«i tr−êng, LF lµ suy hao hÖ thèng phi ®¬ (gi¸ trÞ thùc), TO(LF-1) lµ t¹p ©m hÖ thèng phi ®¬,. - T¹p ©m hÖ thèng: c¶ 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 trong vµ bªn ngoµi cña nã. + NhiÖt t¹p ©m cña tr¹m mÆt ®Êt trªn ®−êng xuèng lµ: ( ) R F FOAS SYS TL LTTT T +−++= 1 trong ®ã, TS lµ nhiÖt t¹p ©m ngoµi. + NhiÖt t¹p ©m cña vÖ tinh trªn ®−êng lªn lµ: nguyªn nh©n g©y ra t¹p ©m chÝnh lµ TR vµ TS: TSYS = TS + TR (**) + C«ng suÊt t¹p ©m cña toµn bé hÖ thèng lµ: NSYS = 10 log (k . TSYS . B) dB trong ®ã, k lµ h»ng sè Boltzman=1,38.10-23 (W/Hz/0K), B lµ ®é réng b¨ng tÇn (Hz) Trang: 64 + Tõ (*) vµ (**) ta cã C/N = PR - NSYS = PT – LT + GT – LP + GR – LR - NSYS b. C«ng suÊt t¹p ©m nhiÔu - Can nhiÔu tuyÕn kh¸c: xÈy ra gi÷a c¸c tuyÕn th«ng tin kh¸c + VTTT kh¸c -> TM§ + TM§ -> VTTT + TuyÕn viba mÆt ®Êt -> VTTT + TuyÕn viba mÆt ®Êt ->TM§ Trong ®ã nhiÔu gi÷a tuyÕn viba mÆt ®Êt vµ TM§ lµ lín nhÊt. §Ó thiÕt kÕ tuyÕn ta cÇn ®Æt TM§ sao cho nhiÔu xÈy ra lµ Ýt nhÊt, víi C/N lµ nhá nhÊt. - NhiÔu cïng tuyÕn: ®−îc t¹o ra ngay trong tuyÕn, cã nguyªn nh©n sau + T¹p ©m nhiÔu khö ph©n cùc, xÈy ra trong hÖ thèng th«ng tin ph©n cùc kÐp, nã bÞ chi phèi bëi c¸c ®Æc tÝnh cña anten. §Ó triÖt nhiÔu cÇn t¨ng kh¶ n¨ng ph©n biÖt ph©n côc chÐo cña anten. + T¹p ©m nhiÔu kªnh l©n cËn, c¸c thµnh phÇn kªnh l©n cËn cã cïng ph©n cùc víi tuyÕn VTTT bÞ ®iÒu h−ëng bëi c¸c ®Æc tÝnh bé läc m¸y thu. §Ó triÖt nhiÔu sö dông bé läc cã ®Æc tÝnh s¾c nhän. c. Phèi hîp t¹p ©m Trong thiÕt kÕ tuyÕn thùc tÕ, phÇn lín c¸c thñ tôc sö dông kh«ng x¸c ®Þnh c¸c chØ tiªu kü thuËt vµ tÝnh to¸n sè l−îng t¹p ©m vµ nhiÔu. ThËt vËy, møc nhiÔu do t¹p ©m ®−îc ®¸nh gi¸ ®èi víi mçi yÕu tè. Sau ®ã c¸c yªu cÇu kü thuËt ®−îc x¸c ®Þnh ®èi víi vÞ trÝ vµ c¸c ®Æc tÝnh cña anten. lo¹i thñ tôc nµy gäi lµ ph©n bæ t¹p ©m. Hinh 7.2: Ph©n bæ t¹p ©m Th«ng th−êng ®Ó c¶i thiÖn chÊt l−îng chØ b»ng viÖc söa ®æi mét phÇn thiÕt bÞ. V× thÕ ph¶i xÐt ®Õn sù c©n b»ng cña toµn bé hÖ thèng ®èi víi thiÕt kÕ kinh tÕ cña c¸c C/N + I thÝch hîp khi ®¹t ®−îc chÊt l−îng tuyÕn theo yªu cÇu C/N ®èi víi ®−êng lªn C/N ®èi víi ®−êng xuèng T¹p ©m nhiÖt C/N T¹p ©m nhiÔu C/I T¹p ©m nhiÖt C/N T¹p ©m nhiÔu C/I T¹p ©m néi bé T¹p ©m ngoµi Can nhiÔu kh¸c HT Can nhiÔu cïng tuyÕn T¹p ©m bªn trong T¹p ©m bªn ngoµi Can nhiÔu kh¸c HT Can nhiÔu cïng tuyÕn T¹p ©m m¸y thu T¹p ©m bÒ mÆt tr¸i ®Êt NhiÔu khö ph©n cùc NhiÔu kªnh l©n cËn T¹p ©m m¸y thu T¹p ©m anten T¹p ©m hÖ thèng phi ®¬ T¹p ©m bÇu trêi T¹p ©m m−a NhiÔu ®−êng viba trªn m.®Êt NhiÔu khö ph©n cùc Can nhiÔu kªnh l©n cËn Trang: 65 ph−¬ng tiÖn. kh¸i niÖm ph©n bè t¹p ©m còng lµ quan träng khi x¸c ®Þnh chÊt l−îng cña tõng thiÕt bÞ riªng lÎ trong hÖ thèng. trong hÖ thèng TTVT hiÖn nay, t¹p ©m nhiÔu trong m¸y thu lµ yÕu tè chÝnh g©y ra t¹p ©m, v× thÕ c¸c yÕu tè kh¸c kÐm kÐm quan träng h¬n khi ®¸nh gi¸ vÒ kinh tÕ. 7.4. TÝnh to¸n ®é s½n sμng. a. C¸c chØ tiªu s½n sµng 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 khuyÕt nghÞ 352-1 vµ 521-1, nÕu nh− mét 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. - ë 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. - ë tuyÕn truyÒn dÉn sè, tÝn hiÖu bÞ ng¾t (cã nghÜa lµ mÊt ®ång bé khung hoÆc ®Þnh thêi khung). - ë truyÒn dÉn t−¬ng tù kªnh tho¹i, c«ng suÊt t¹p ©m kh«ng trong sè t¹i møc kh«ng t−¬ng ®èi, víi thêi gian thÝch hîp lµ 5ms, v−ît qu¸ 10-6pwo. - Trong truyÒn dÉn sè, BER v−ît qu¸ 10-3. Theo khuyÕt 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 giai ®o¹n do thiÕt bÞ. b. TÝnh to¸n ®é s½n sµng ChÊt l−îng tuyÕn ®−îc quyÕt ®Þnh b»ng kh¶ n¨ng kh«ng s½n sµng cña hÖ thèng, trong c¸c yÕu tè kh«ng s½n sµng t¸c ®éng tíi hÖ thèng cã m−a, nhiÔu mÆt trêi vµ sù cè thiÕt bÞ. Trong ®ã, ®é kh«ng s½n sµng m−a lµ ¶nh h−ëng lín nhÊt tíi hÖ thèng nªn khi thiÕt kÕ tuyÕn chñ yÕu ta xÐt ®Õn ®é kh«ng s½n sµng m−a. • Khi sö dông c¸c tÇn sè >10GHz trong c¸c hÖ thèng TTVT, chÊt l−îng tuyÕn ®−îc quyÕt ®Þnh b»ng kh¶ n¨ng kh«ng s½n sµng do m−a chø kh«ng ph¶i BER th«ng th−êng (sè) hoÆc S/N (t−¬ng tù). V× vËy, khi thiÕt kÕ c¸c tuyÕn sö dông tÇn sè QuyÕt ®Þnh vÒ ®é kh«ng s½n sµng cho phÐp Quan hÖ gi÷a x¸c suÊt m−a vµ tèc ®é m−a Suy hao tÝn hiÖu, t¨ng nhiÔu vµ t¹p ©m X¸c ®Þnh c¸c chØ tiªu trong tõng phÇn thiÕt bÞ trong tr¹m mÆt ®Êt H×nh 7.3: Thñ tôc thiÕt kÕ tuyÕn cã xÐt ®Õn ®é kh«ng s½n xµng do m−a Tèc ®é m−a cho phÐp C/N trong khi m−a Trang: 66 >10GHz, ph¶i x¸c ®Þnh kh¶ n¨ng kh«ng s½n sµng cã thÓ cho phÐp ®Ó x¸c ®Þnh c¸c chØ tiªu kü thuËt ®èi víi tr¹m mÆt ®Êt. Ta cÇn ph¶i xÐt ®Õn l−îng t¨ng vÒ t¹p ©m bÇu trêi vµ nhiÔu khö ph©n cùc do m−a, kh«ng chØ vÒ suy hao c«ng suÊt thu. Nh− h×nh trªn, khi x¸c ®Þnh tû sè thêi gian kh«ng s½n sµng, ta cÇn t×m ra l−îng m−a cho phÐp tõ c¸c ®Æc tÝnh m−a ë vÞ trÝ tr¹m mÆt ®Êt. NghÜa lµ thiÕt kÕ hÖ thèng th«ng tin ph©n phèi c¸c tr¹m mÆt ®Êt vµ c¸c chØ tiªu kü thuËt ®èi víi thiÕt bÞ ®Ó c¶i thiÖn chÊt l−îng cña tuyÕn ph¶i cao h¬n vµ sÏ ®¹t ®−îc t¹i n¬i ®ã. §Ó thiÕt kÕ kinh tÕ tr¹m mÆt ®Êt ph¶i chÊp nhËn mét møc ®é kh«ng s½n sµng nµo ®ã nh−ng tuú thuéc vµo c¸c dÞch vô th«ng tin (vÝ dô TruyÒn h×nh qu¶ng b¸), ph¶i tèi thiÓu ho¸ kh¶ n¨ng kh«ng s½n sµng. §èi víi dÞch vô th«ng tin nh− thÕ tèt nhÊt lµ thiÕt lËp hai hoÆc nhiÒu tr¹m mÆt ®Êt h¬n lµ dïng anten lín h¬n ®Ó lµm t¨ng ®Çu ra truyÒn dÉn. H×nh trªn ®−a ra gi¶i ph¸p ph©n tËp kh«ng gian, triÓn khai c¸c tr¹m mÆt ®Êt ®Æt c¸ch nhau vµi chôc Km vµ ®−îc nèi víi nhau bëi tuyÕn th«ng tin mÆt ®Êt. Gi¶i ph¸p nµy cho phÐp ta kh¾c phôc ®−îc ¶nh h−ëng mÊt th«ng tin khi m−a côc bé. Lóc nµy ®é kh«ng s½n sµng lµ: • §èi víi nhiÔu mÆt trêi: cÇn tÝnh ®Õn ®é kh«ng s½n sµng mét vµi phót trªn ngµy, trong 2 hoÆc 3 ngµy vµo lóc thu ph©n vµ xu©n ph©n. Cã thÓ thay ®æi thêi gian kh«ng s½n sµng do nhiÔu mÆt trêi b»ng c¸ch dö dông anten cã h−íng nh−ng còng kh«ng thÓ tr¸nh ®−îc cho tÊt c¶ c¸c tr¹m mÆt ®Êt. Tr¹m mÆt ®Êt ph¸t Tr¹m mÆt ®Êt thu A Tr¹m mÆt ®Êt thu B TuyÕn th«ng tin mÆt ®Êt M−a Ph©n tËp kh«ng gian H×nh 7.4: L¾p ®Æt tr¹m mÆt ®Êt ph©n tËp kh«ng gian §é kh«ng s½n sµng = (®é kh«ng s½n sµng cña mét tr¹m) × (t−¬ng quan m−a) + (®é kh«ng s½n sµng ®èi víi mét tr¹m)2. Trang: 67 • §èi víi thiÕt bÞ: sù cè cho phÐp tõ 0,01÷0,1% thêi gian ho¹t ®éng nÕu nh− kh«ng cã hÖ thèng dù phßng vµ cho phÐp tõ 0,001÷0,1% thêi gian ho¹t ®éng nÕu cã hÖ thèng dù phßng. ¤n tËp, thi vμ kiÓm tra: 3 tiÕt