- THIẾT KẾ TRẠM ANTEN VỆ TINH TỰ ĐỘNG QUAY BÁM TRONG THÔNG TIN VỆ TINH. - TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN VỆ TINH. - Đặc điểm của thông tin vệ tinh. - Băng tần thông tin vệ tinh. - Phƣơng pháp đa truy nhập trong thông tin vệ tinh. - Phân hệ thông tin vệ tinh. - TRẠM MẶT ĐẤT TRONG THÔNG TIN VỆ TINH. - Hệ thống bám vệ tinh. - Bộ khuếch đại công suất cao (HPA. - Cấu hình của bộ khuếch đại công suất cao. - XÂY DỰNG VÀ TÍNH TOÁN CẤU HÌNH TRẠM ANTEN VỆ TINH TỰ ĐỘNG QUAY BÁM TRONG THÔNG TIN VỆ TINH. - Độ khuếch đại công suất. - Modem vệ tinh. - Tổ chức vệ tinh hàng hải quốc tế. - Tổ chức vệ tinh quốc tế thông tin. - không gian SES Satellite Earth Station Trạm vệ tinh mặt đất. - Bảng 1.1: Quy định băng tần thông tin vệ tinh [1. - Hình 1.1: Mô hình truyền nhận thông tin của đƣờng truyền vệ tinh [1. - Hình 1.2: Phân hệ thông tin của vệ tinh [1. - Hình 2.5: Cấu hình của bộ khuếch đại công suất cao [1. - Hình 2.13: Các thành phần của một chuỗi truyền dẫn số qua vệ tinh. - Vì vậy, việc ứng dụng thông tin vệ tinh trong thông tin liên lạc đƣợc sử dụng phổ biến trên thế giới. - Các nhà cung cấp thiết bị liên lạc vệ tinh trên thế giới đã đƣa ra thị trƣờng. - Một trong những thiết bị chính để đáp ứng tính năng vừa liên lạc vừa di chuyển là hệ thống anten tự động quay bám vệ tinh. - Đây là hệ thống anten có định hƣớng tự động bám vệ tinh khi đang di chuyển vẫn đảm bảo liên lạc. - “Thiết kế trạm anten vệ tinh tự động quay bám trong thông tin vệ tinh”.. - Chƣơng 1: Tổng quan về hệ thống thông tin vệ tinh Chƣơng 2: Trạm mạt đất trong thông tin vệ tinh. - Chƣơng 3: Xây dựng và tính toán cấu hình trạm anten tự động quay bám vệ tinh. - TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN VỆ TINH 1.1. - Hình 1.1: Mô hình truyền nhận thông tin của đường truyền vệ tinh [1]. - Muốn thiết lập một đƣờng thông tin vệ tinh, trƣớc hết phải phóng một vệ tinh lên qũy đạo và có khả năng thu sóng vô tuyến điện.Vệ tinh có thể là vệ tinh thụ động, chỉ phản xạ sóng vô tuyến một cách thụ động và không khuếch đại và biến đổi tần số. - Hầu hết các vệ tinh thông tin hiện nay là vệ tinh tích cực. - Vệ tinh sẽ thu tín hiệu từ trạm mặt đất, (SES) biến đổi, khuếch đại và phát lại đến một hoặc nhiều trạm mặt đất khác.. - Thiết bị thông tin trên vệ tinh bao gồm một số bộ phát đáp sẽ khuếch đại tín hiệu ở các băng tần nào đó lên một công suất đủ lớn và phát trở về mặt đất.. - Đƣờng lên (Uplink): là tuyến phát từ trạm mặt đất lên vệ tinh. - Điểm kết cuối đƣờng lên vệ tinh là anten thu (Receive Antenna - Uplink) vệ tinh, thu tín hiệu từ trạm mặt đất phát lên (rất nhỏ cộng với tạp âm tích luỹ sau khi truyền qua không gian dài khoảng 36.000 km) sau đó đƣợc bộ khuếch đại tạp âm thấp (LNA - Low Noise Amplifier, có tạp âm nội rất thấp) khuếch đại tín hiệu (bao gồm cả tạp âm thu đƣợc) lên mức cần thiết rồi đƣa đến các bộ lọc (filter), tiếp theo đó tín hiệu đƣợc làm cho yếu đi hoặc mạnh lên (Atten/Amp) tuỳ theo yêu cầu khai thác rồi đƣa đến hệ thống xử lý (Processing).. - Vệ tinh. - Thông tin vệ tinh là một trong những hệ thống truyền dẫn vô tuyến, sử dụng vệ tinh để chuyển tiếp tín hiệu đến các trạm mặt đất. - Vì trạm chuyển tiếp vệ tinh có độ cao rất lớn nên thông tin vệ tinh có những ƣu điểm:. - Một vệ tinh có thể phủ sóng cho một vùng rộng lớn trên mặt đất (vệ tinh địa tĩnh ở búp sóng toàn cầu có vùng phủ sóng chiếm 1/3 bề mặt quả đất), nhƣ vậy một trạm mặt đất có thể thông tin với nhiều trạm mặt đất khác trong vùng phủ sóng đó.. - Các bộ lặp trên vệ tinh thƣờng là các thiết bị có băng tần rộng, có thể thực hiện nhiều loại dịch vụ thông tin băng rộng cũng nhƣ các dịch vụ khác. - Mỗi bộ lặp có thể đƣợc sử dụng cho hai trạm mặt đất trong vùng phủ sóng của vệ tinh.. - Thông tin vệ tinh có thể cung cấp các. - Thông tin vệ tinh đẩy nhanh sự phát triển nền công nghiệp và các phƣơng tiện xử lý số liệu ở nông thôn.. - Dịch vụ thông tin vệ tinh có băng tần rộng và có thể truyền tới bất kỳ nơi nào trên thế giới đã đƣa đến việc tìm ra các thị trƣờng mới cũng nhƣ mở rộng các thị trƣờng dịch vụ hạ tầng và các đƣờng thông tin đã đƣợc sử dụng trên mặt đất. - Do những khả năng đặc biệt của thông tin vệ tinh nên đã đƣa vào các khái niệm mới cho lĩnh vực viễn thông. - Trƣớc khi có thông tin vệ tinh (trƣớc năm 1958), hầu hết các dịch vụ viễn thông quốc tế đều sử dụng sóng ngắn phản xạ tầng điện ly. - Không gây can nhiễu lên các hệ thống thông tin vô tuyến khác cũng nhƣ dịch vụ thông tin vệ tinh trong mạng.. - Bảng 1.1: Quy định băng tần thông tin vệ tinh [1]. - Thông tin vệ tinh là một hệ thống thông tin vô tuyến điểm đến đa điểm, nghĩa là một vệ tinh có thể thông tin với nhiều trạm mặt đất, vì vậy phải sử dụng phƣơng pháp đa truy nhập để tiết kiệm tài nguyên. - Phải điều khiển công suất phát của các trạm mặt đất công suất sóng mang tại đầu vào vệ tinh là nhƣ nhau, để tránh hiệu ứng “bắt” (capture effect).. - Trong thông tin vệ tinh bằng việc phủ sóng các vùng khác nhau trên mặt đất và phƣơng pháp sử dụng các phân cực sóng khác nhau thì với phổ tần giống nhau có thể sử dụng lại vài lần mà can nhiễu bị hạn chế giữa các ngƣời sử dụng.. - Phân cực tròn có phân cực tròn bên trái (LHCP) và phân cực tròn bên phải (RHCP), có thể đƣợc phát đi cùng tần số từ vệ tinh nhƣng với hai phân cực khác nhau mà các trạm mặt đất thu đúng tín hiệu của trạm mình mà không bị can nhiễu do sử dụng các anten thu có phân cực khác nhau.. - Vệ tinh với việc sử dụng các loại anten khác nhau có kích thƣớc khác nhau, có thể phủ sóng lên mặt đất với các vùng phủ sóng có diện tích và hình dạng khác nhau. - Trong hệ thống thông tin vệ tinh, vệ tinh đóng vai trò là một trạm chuyển tiếp, làm chức năng của một trạm lặp (repeater). - Chức năng của một vệ tinh thông tin là thu tín hiệu cao tần (RF) từ mặt đất khuếch đại chúng và sau đó phát trở lại mặt đất. - Hình 1.2: Phân hệ thông tin của vệ tinh. - Trong nhiều vệ tinh tín hiệu đi qua các chuyển mạch, các bộ suy hao, và các bộ ghép kênh. - Do đó có tên gọi là trạm mặt đất thông tin vệ tinh (SE) làm chức năng phát tín hiệu lên vệ tinh và thu tín hiệu từ vệ tinh về - thực hiện kết nối vệ tinh thông tin với các mạng vệ tinh mặt đất. - Một trạm mặt đất bao gồm: thiết bị thông tin, thiết bị truyền dẫn mặt đất, thiết bị cung cấp nguồn và hệ thống TT&C vệ tinh. - Thiết bị thông tin trong trạm mặt đất nhƣ: anten, thiết bị thu và phát sóng siêu cao tần, các bộ biến đổi tần tuyến lên và tuyến xuống, hệ thống xử lý tín hiệu, hệ thống thiết bị băng tần cơ bản, hệ thống bám vệ tinh…. - Bởi vậy, cần điều khiển anten trạm mặt đất bám theo vệ tinh. - Dƣới đây là các hệ thống bám vệ tinh:. - Tuy nhiên đƣợc áp dụng cho trạm mặt đất có anten đƣờng kính lớn mà độ rộng búp sóng ở mức một nửa công suất là 0.1 0 hoặc nhỏ hơn và phải bắt đƣợc tín hiệu vệ tinh ở tâm búp sóng. - Tín hiệu thu từ vệ tinh về rất yếu, thƣờng khoảng -150 dBW trên nền tạp âm lớn, vì vậy bộ khuếch đại tạp âm thấp LNA có một vai trò rất quan trọng trong trạm mặt đất để vừa khuếch đại tín hiệu lên vừa không làm giảm chất lƣợng tín hiệu.. - Băng tần của LNA phải đủ rộng để có thể bao phủ băng tần công tác của vệ tinh.. - Các trạm mặt đất vệ tinh thông tin thực hiện nhiệm vụ thu tín hiệu cao tần RF từ vệ tinh và phát lại tín hiệu cao tần RF lên vệ tinh, nên chúng phải sử dụng các bộ đổi tần tuyến lên (U/C) và đổi tần tuyến xuống (D/C).. - Khi thực hiện nhiệm vụ thu tín hiệu cao tần, sử dụng bộ đổi tần tuyến xuống D/C để biến đổi tín hiệu cao tần RF thu từ vệ tinh thành tín hiệu trung tần IF. - Sử dụng bộ đổi tần lên khi thực hiện nhiệm vụ phát tín hiệu cao tần lên vệ tinh để biến đổi tín hiệu trung tần IF thành tín hiệu cao tần RF.. - Bộ khuếch đại công suất cao (HPA) 2.5.1. - Chức năng cơ bản của một bộ khuếch đại công suất cao HPA trong một trạm mặt đất là khuếch đại các sóng mang cao tần RF ở mức thấp đƣợc cung cấp bởi các thiết bị truyền thông mặt đất phát thành mức công suất đủ cao để đƣa ra anten phát lên vệ tinh.. - Sau đó, tín hiệu đƣợc bộ khuếch đại công suất cao khuếch đại lên mức công suất yêu cầu để đƣa ra anten phát phát lên vệ tinh. - Hình 2.5: Cấu hình của bộ khuếch đại công suất cao 2.6. - Phƣơng tiện mang tin trong thông tin vệ tinh thƣờng là sóng điện từ cao tần (RF). - Đối với tín hiệu tƣơng tự thì kiểu điều chế thƣờng dùng trong thông tin vệ tinh là điều tần FM (dùng cho thoại, số liệu và truyền hình). - Kỹ thuật điều chế số đƣợc sử dụng trong thông tin vệ tinh thƣờng là điều chế dịch mức pha PSK và điều chế dịch mức pha vi sai DE-PSK. - f(t) (Hz) là tần số tín hiệu cần điều chế.. - Điều chế pha (khóa dịch pha PSK) đặc biệt thích hợp đối với các tuyến vệ tinh. - Việc chuyển giao thông tin xảy ra theo các kỹ thuật truyền dẫn cho một kênh qua vệ tinh và hàm ý sự điều chế sóng mang của tần số vô tuyến do kênh vệ tinh chuyển tiếp. - Tính quảng bá của vệ tinh đƣợc sử dụng: nó cho phép mỗi trạm thu đƣợc tất cả các sóng mang phát tới vệ tinh. - Nó phụ thuộc vào những điều kiện cân nhắc khác, chẳng hạn nhƣ số lƣợng các kênh vệ tinh, dải thông của kênh vệ tinh và kỹ thuật đa truy nhập đƣợc sử dụng. - Nói chung một số lƣợng lớn sóng mang đƣợc vệ tinh chuyển tiếp sẽ gây ra nhiều phiền hà hơn so với việc phải phát các sóng mang có dung lƣợng cao hơn. - Tần số tín hiệu tƣơng tự đã đƣợc ghép kênh này dùng để điều chế một sóng mang theo kiểu điều tần (FM), sau đó sóng mang này truy cập lên vệ tinh với một tần số riêng tại cùng một thời điểm với các sóng mang khác nhau trên các tần số khác nhau phát đi từ các trạm khác trên mạng. - Dòng nhị phân biểu thị tín hiệu đƣợc ghép kênh này sẽ điều chế một sóng mang theo khoá dịch pha (PSK), sóng mang này truy nhập vệ tinh tại một tần số riêng tại cùng một thời điểm với sóng mang khác, trên các tần số khác từ các trạm khác. - Mỗi sóng mang truy nhập vệ tinh trên tần số riêng của nó tại cùng một thời điểm nhƣ các sóng mang khác trên các tần số khác nhau từ cùng một trạm hoặc từ các trạm khác.. - Kênh sẽ phát chúng tới tất cả các trạm mặt đất nằm trong vùng phủ sóng của anten vệ tinh. - Ta thấy một kênh của một bộ chuyển tiếp vệ tinh có một đặc tính truyền đạt không tuyến tính. - Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) đƣợc đặc trƣng bởi sự truy nhập liên tục tới vệ tinh trong một băng tần cho trƣớc. - Tổn thất dung lƣợng khi số lƣợng truy nhập tăng lên do phát sinh các sản phẩm xuyên điều chế đòi hỏi phải hoạt động tại một công suất phát của vệ tinh bị giảm bớt.. - Cần phải điều khiển công suất phát của các trạm mặt đất theo một cách sao cho các công suất sóng mang tại đầu vào vệ tinh là nhƣ nhau. - Tín hiệu phát s(t) có thể đƣợc biểu thị bởi:. - Hình 2.13: Các thành phần của một chuỗi truyền dẫn số qua vệ tinh 2.8.1. - XÂY DỰNG VÀ TÍNH TOÁN CẤU HÌNH TRẠM ANTEN VỆ TINH TỰ ĐỘNG QUAY BÁM TRONG. - THÔNG TIN VỆ TINH 3.1. - Về cơ bản trạm anten tự động qay bám trong thông tin vệ tinh bao gồm một anten có tính năng tự động quay bám, một bộ khuếch đại công suất cao, một bộ khuếch đại tập âm thấp và chuyển đổi tần xuống, modem vệ tinh và nguồn. - Nguyên lý hooatj động đối với trạm anten vệ tinh thu phát nhƣ sau:. - Datum Systems cung cấp modem vệ tinh rất linh hoạt và hiệu quả. - Các phƣơng pháp truy nhập trong thông tin vệ tinh, phân tích ƣu nhƣợc điểm của các phƣơng pháp đa truy nhập trong thông tin vệ tinh. - Kỹ thuật trạm mặt đất, các loại anten thông tin vệ tinh, modem vệ tinh. - [2] TS Nguyễn Phạm Anh Dũng “Bài giảng thông tin vệ tinh”, HVBCVT, năm 2007.
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt