- LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Đề tài: Cơ sở lý thuyết và tính toán đường truyền qua vệ tinh VINASAT-1 Nghành: Kỹ thuật điện tử Mã số: NÔNG KIM NGÂN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. - NGUYỄN XUÂN DŨNG Hà Nội - 2009 MỞ ĐẦU Vệ tinh VINASAT-1 là vệ tinh đầu tiên của Việt Nam đã được phóng lên quỹ đạo vào ngày 19/04/2008. - Tám ngày sau khi phóng, vệ tinh VINASAT-1 đã được đưa vào quỹ đạo 132oE và hoạt động ổn định từ đó cho tới nay. - VINASAT-1 là vệ tinh địa tĩnh nằm cách mặt đất gần 36.000Km, ngay trên bầu trời nước ta. - Việc phóng thành công vệ tinh VINASAT-1, Việt Nam đã trở thành nước thứ 93 trên thế giới và nước thứ 6 tại Đông Nam Á có vệ tinh riêng bay vào quỹ đạo. - Sự kiện phóng vệ tinh VINASAT-1 có ý nghĩa đặc biệt quan trọng khẳng định chủ quyền quốc gia của Việt Nam trên quỹ đạo không gian, đồng thời nâng cao hình ảnh, uy tín của Việt Nam nói chung và Viễn thông Công nghệ thông tin Việt Nam nói riêng. - VINASAT-1 phủ sóng toàn bộ lãnh thổ Việt Nam, Lào, Campuchia, Thái Lan, một phần của Myanma, Ấn Độ, Nhật Bản và Úc. - VINASAT-1 đi vào hoạt động đã làm hoàn thiện cơ sở hạ tầng Thông tin liên lạc của quốc gia, cung cấp dịch vụ ứng dụng như: dịch vụ truyền dữ liệu, truyền hình quảng bá, dịch vụ điện thoại, fax và internet thích hợp cho cả vùng sâu vùng xa, dịch vụ thu phát hình lưu động, dịch vụ trung kế mạng di động, truyền hình hội nghị, đảm bảo an ninh quốc phòng… Đặc biệt cung cấp đường truyền thông tin cho các trường hợp khẩn cấp như thiên tai, bão lụt, đường truyền cho các nơi vùng sâu, vùng xa, hải đảo mà các phương tiện truyền dẫn khác khó vươn tới được. - Trong luận văn này tôi xin đi vào nghiên cứu tổng quan về các phân hệ cơ bản của Vệ tinh VINASAT-1 và k để ứng dụng phân tích, tính toán đường truyền cho sóng mang số qua vệ tinh VINASAT-1. - BẢNG DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VIẾT TẮT TIẾNG ANH ACE Attitude Control Executive ACU Accelerometer ADA Array Drive Assembly ADE Attitude Determination Executive AGC Automatic Gain Control Az Azimuth BB BaseBand BER Bit Error Rate U/C Up Converter CDMA Code Division Multiplexed Access CMD Comand COM Combiner CoS Class of Service CT&R Command, Telemetry And Ranging DEMO Demodulation DIV Divide D/C Down Converter EIRP Equivalen Isotropic Radiated Power ES Earth Station EPS Electrical Power Subsytem FDM Frequency Division Multiplexed FDMA Frequency Division Multiplexed Access FSW Flight Software FTP File Transfer Protocol HPA High Power Amplifier HEMT High Electron Mobility Transistor GEO Geostationary Earth Orbit GN&C Guidance, Navigation And Control GRE Generic Routing Encapsulation G/T Gain/Noise IBO Input Back Off IF Intermediate Frequency INTELSAT International TELecommunication SATellite LNA Low Noise Amplifier KPA Klytron LO Local Oscilator LTWTA Linearized Traveling Wave Tube Amplifier MOD Modulation OBO Output Back Off ODU OutDoor Unit OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing OSPF Open Shortest Path First PSS Propulsion Subsystem QoS Quanlity of Service QPSK Quadrature Phase Shift Keying RF Radio Frequency Rx Receiver SCPC Single Channel Per Carrier S/C Spacecraft TCS Thermal Control Subsystem TLM Telemetry TDM Time Division Multiple TDMA Time Division Multiplexed Access TPC Turbo Product Code TTL Time To Live Tx Transmitter TWT Travelling Wave Tube TWTA Travelling Wave Tube Amplifier SOM Spacecraft Operations Manual SSPA Solid State PA U/C Up Converter VSAT Very Small Aperture Terminal W Operating Flux Density DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Phân bố tần số băng Ku Bảng 1.2: Phân bố tần số băng C Bảng 2.1: Suy hao khí quyển theo tần số Bảng 2.2: Bảng G/T, SFD, EIRP trên băng C-phân cực dọc của vệ tinh VINASAT Bảng 3.3: Bảng G/T, SFD và EIRP trên băng C-phân cực ngang của vệ tinh VINASAT CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VỆ TINH VINASAT-1 VÀ KỸ THUẬT TRẠM MẶT ĐẤT 1.1. - GIỚI THIỆU CHUNG Muốn tính toán được tuyến truyền dẫn qua vệ tinh VINASAT-1 ta phải tìm hiểu về hoạt động của hệ thống thông tin vệ tinh đó là quá trình truyền dẫn của sóng vô tuyến giữa hai trạm mặt đất, một trạm là trạm phát và một trạm là trạm thu thông qua vệ tinh VINASAT-1 như hình vẽ 1.1 Hình 1.1: Quá trình truyền sóng vô tuyến qua vệ tinh VINASAT-1 Hoạt động của hệ thống thông tin vệ tinh có thể được tóm tắt: Tại đầu phát trạm mặt đất, tín hiệu băng tần cơ bản BB (BaseBand) như: tín hiệu thoại, video, telex, fax… được điều chế lên thành trung tần IF (Intermediate Frequency) sau đó được đổi lên thành cao tần RF (Radio Frequency) nhờ bộ đổi tần tuyến lên U/C (Up Converter), rồi được bộ khuếch đại công suất HPA (High Power Amplifier) khuếch đại lên mức công suất cao và đưa ra ănten phát lên vệ tinh. - Tín hiệu cao tần từ trạm mặt đất phát truyền dẫn qua không gian tự do tới anten thu của vệ tinh đi vào bộ khuếch đại, sau đó được đổi tần, khuếch đại công suất rồi phát xuống trạm mặt đất thu qua anten phát. - Tại trạm thu mặt đất, sóng phát từ vệ tinh truyền dẫn qua không gian tự do tới anten thu rồi đưa qua bộ khuếch đại tạp âm thấp LNA (Low Noise Amplifier), tần số siêu cao RF được biến đổi thành trung tần IF nhờ bộ đổi tần xuống D/C (Down Converter), sau đó đưa sang bộ giải điều chế DEMO(Demodulator) để phục hồi lại tín hiệu như lối vào trạm mặt đất. - THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN CỦA VỆ TINH VINASAT-1 Vệ tinh VINASAT-1 được đặt ở quỹ đạo địa tĩnh tại kinh tuyến 1320E, cách trái đất 35768 Km. - Vệ tinh cao 4m, trọng lượng khô khoảng hơn 2.7 tấn. - Thiết kế vệ tinh VINASAT-1 đảm bảo các yêu cầu chất lượng khi vệ tinh hoạt động trong môi trường bức xạ thực tế trên quỹ đạo trong suốt tuổi thọ của vệ tinh. - Vệ tinh VINASAT-1 thực chất là một trạm phát lặp tích cực trên tuyến thông tin siêu cao tần: Trạm phát mặt đất – vệ tinh VINASAT-1 – Trạm mặt đất thu, cấu trúc gồm có hai phần chính là: 9 Tải hữu ích (Payload) 9 phần thân (Bus) 1.2.1. - Tổng quan phân hệ tải tin Đây là bộ phận quan trọng nhất trực tiếp cung cấp dịch vụ cho hệ thống thông tin vệ tinh của cúng ta. - Phần tải của vệ tinh được thiết kế để hoạt động ở hai băng tần là băng Ku và băng C mở rộng. - Phân hệ tải ở băng Ku có vùng phủ sóng ở cả hướng thu và phát là Việt Nam, Lào, Campuchia, Thái Lan và một phần Myanma. - Phân hệ tải băng C được thiết kế có vùng phủ sóng cả hướng thu và phát là Việt Nam, Lào, Campuchia, Đông Nam Á, Ấn Độ, Nhật Bản và Úc. - Phân hệ tải của VINASAT-1 cung cấp 12 kênh băng Ku có độ rộng mỗi kênh là 36MHz và 12 kênh băng C trong đó có 10 kênh có độ rộng là 36MHz và 2 kênh có độ rộng là 72MHz. - Tải tin băng Ku sử dụng 12 trong số 16 bộ khuếch đại đèn sóng chạy tuyến tính hóa có công suất là 108 W LTWTA và tải tin băng C sử dụng 8 trong số 11 bộ LTWTA công suất 68W để thực hiện 3 kênh thứ cấp. - Thiết bị trên băng Ku làm việc ở tần số hướng lên là GHz và GHz và tần số hướng xuống là GHz và GHz. - Thiết bị trên băng C làm việc tại tần số hướng lên là GHz và tần số hướng xuống là MHz. - Các phân bổ tần số được biểu diễn bằng hình ảnh như trong hình 1.2, hình 1.3 và được biểu diễn dưới dạng bảng 1.1 và bảng 1.2: Hình 1.2: Giản đồ phân bố tần số băng Ku Hình 1.3: Giản đồ phân bố tần số băng C Bảng 1.1: Phân bố tần số băng Ku Bảng 1.2: Phân bố tần số băng C Hoạt động của băng tần 9 Hoạt động của băng Ku: Tải tin băng Ku sử dụng bề mặt phái sau của hai khối gương phản xạ dạng lưới kép, phủ sóng Việt Nam, Lào, Campuchia, và một phần Myanma. - Hướng phát là toàn bộ khoảng tần số từ GHz và hướng thu là toàn bộ khoảng tần số từ GHz. - Đặc tính của các anten thu và phát được xác định bởi: Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương (EIRP) và hệ số phẩm chất của trạm thu (G/T) thu được tại các city (các điểm phủ sóng cụ thể) bên trong các đa giác phủ sóng xác định (polygon) trên toàn vùng phủ sóng. - Vùng phủ sóng băng Ku được hiển thị trên hình 1.4 và hình 1.5 Hình 1.4: Vùng phủ sóng băng Ku Hình 1.5: Vùng bao phủ các thành phố trên băng Ku 9 Hoạt động của băng C: Tải tin băng C sử dụng bề mặt phía trên của hai khối gương phản xạ dạng lưới kép, vùng phủ sóng bao gồm: Việt Nam, Lào, Campuchia, Đông Nam Á, Ấn Độ, Nhật bản và Úc. - Hướng phát là toàn bộ khoảng tần số từ GHz, hướng thu là toàn bộ khoảng tần số từ GHz. - Đặc tính của anten thu và phát được xác định bởi: Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương (EIRP) và hệ số phẩm chất của trạm thu (G/T) thu được tại các thành phố (các điểm phủ sóng cụ thể) bên trong các polygon trên toàn vùng phủ sóng. - Vùng phủ sóng của băng C được hiển thị trên hình 1.6 và hình 1.7: Hình 1.6: Vùng phủ sóng của băng C
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt