- THIẾT KẾ TRẠM ANTEN TỰ ĐỘNG QUAY BÁM TRONG THÔNG TIN VỆ TINH. - Thông tinh vệ tinh chỉ mới xuất hiệu trong hơn bốn thập kỹ qua nhưng đã phát triển rất nhanh chóng trên thế giới cũng như trong nước ta, mở ra cho một thời kỳ mới cho sự phát triển trong mọi lĩnh vực khoa học cũng như đời sống nói chung và đặc biệt ngành viễn thông nói riêng.. - Thông tin vệ tinh đã được ứng dụng vào nước ta bắt đầu từ những năm 80 mở ra một sự phát triển mới của viễn thông Việt Nam. - Thông tin vệ tin có nhiều ưu điểm nổi bật là vùng phủ sóng rất rộng, triển khai lắp đặt nhanh và khả năng cung cấp dịch vụ đa dạng cho người dụng. - Nó là phương tiện hữu hiệu nhất để kết nối thông tin liên lạc với các vùng xa xôi, biên giới, hải đảo nơi mà mạng cố định không thể với tới được, đồng thời thông tin vệ tinh nhờ ưu điểm triển khai lắp đặt và thiết lập liên lạc nhanh sẽ là phương tiện liên lạc cơ động giúp ứng cứu kịp thời trong các tình huống khẩn cấp. - Các nhà cung cấp thiết bị liên lạc vệ tinh trên thế giới đã đưa ra thị trường nhiều chủng loại thiết bị có tính năng hỗ trợ cho việc liên lạc vệ tinh vừa di chuyển vừa liên lạc, đó là tính năng tự bám khi di chuyển COTM (Communication On The Move). - Nguyên tắc cơ bản của COTM là được trang bị anten vệ tinh có khả năng tự động quan bám, thiết lập đường thông tin mà không cần phải tạm dừng hoặc dừng lại khi đang di chuyển. - 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 hướng tự động bám vệ tinh khi đang di chuyển vẫn đảm bảo liên lạc. - Chính vì thế em chọn đề tài “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. - 1: Mô hình truyền nhận thông tin của đƣờng truyền vệ tinh. - Muốn thiết lập một đường thông tin vệ tinh, trước 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. - Vệ tinh sẽ thu tín hiệu từ trạm mặt đất biến đổi, khuếch đại và phát lại đến một hoặc nhiều trạm mặt đất khác.. - Đặc điểm của thông tin 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. - Vệ tinh có những ưu điểm:. - Cấu hình lại hệ thống mạng mặt đất đơn giản, nhanh chóng và giảm giá thành so với các loại khác.. - Giá thành tuyến thông tin không phụ thuộc vào cự ly giữa hai trạm.. - Ít chịu ảnh hưởng bởi địa hình của mặt đất.. - Dịch vụ thông tin vệ tinh có băng tần rộng và có thể truyền tới bất kỳ nơi nào trên thế giới. - Băng tần thông tin vệ tinh. - Thông tin vệ tinh là hệ thống thông tin có phương thức truyền dẫn vô tuyến, bởi vậy việc lựa chọn và ấn định băng tần công tác cho các dịch vụ thông tin vệ tinh là rất quan trọng. - Không gây can nhiễu lên các hệ thống thông tin vô tuyến khác cũng như dịch vụ thông tin vệ tinh trong mạng.. - Phƣơng pháp đa truy nhập trong thông tin vệ tinh 1.4.1. - Mỗi trạm mặt đất được ấn định cho một khoảng băng tần nhất định trong băng tần quy định chung cho hệ thống. - Mỗi khách hàng hay trạm mặt đất chỉ được thu hoặc phát lưu lượng thông tin của mình trong băng tần đã quy định với cường độ tín hiệu phải được cân bằng sao cho không gây can nhiễu lên nhau. - Vệ tinh. - Trạm mặt đất Trạm mặt đất. - Phải điều khiển công suất phát của các trạm mặt đất công suất sóng mang tại đầu vào vệ tinh là như nhau, để tránh hiệu ứng “bắt” (capture effect).. - Các “cụm” của một số trạm mặt đất được sắp xếp lại trong một khoảng thời gian dài hơn gọi là khung TDMA. - Hệ thống TDMA có tính mềm dẻo trong việc thay đổi lưu lượng giữa các trạm chỉ cần thay đổi độ rộng “cụm” của mỗi trạm mặt đất.. - Nhưng TDMA yêu cầu về trạm mặt đất phức tạp hơn FDMA, bởi vậy giá thành sẽ đắt hơn vì phải có sự đồng bộ chính xác giữa các trạm và với vệ tinh.. - Trong thông tin vệ tinh bằng việc phủ sóng các vùng khác nhau trên mặt đất và phương 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 người sử dụng.. - Phân cực tròn có phân cực tròn bên trái (LHCP) và phân cực tròn bên phải (RHCP), có thể được phát đi cùng tần số từ vệ tinh nhưng 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.. - Phía thu mỗi trạm mặt đất thu trong mạng phải có mã tạp âm giả ngẫu nhiên (PN) giống hệt nhau để khôi phục lại và chọn ra thông tin. - Sử dụng ít tần số, giá thành các trạm mặt đất thấp.. - Phân hệ thông tin vệ tinh. - 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.. - 2: Phân hệ thông tin của vệ tinh Các chức năng chính của phân hệ thông tin là:. - Thu các tín hiệu vô tuyến ở băng tần và phân cực cho trước của các trạm mặt đất trong mạng có liên quan. - Các trạm này phải nằm trong vùng phủ sóng của vệ tinh với một góc quy định, góc này phụ thuộc độ rộng búp sóng anten.. - Khuếch đại các tần số thu được và hạn chế tạp âm - Biến đổi tần số sóng mang thu ở đường lên thành tần số phát trở lại mặt đất ở đường xuống.. - Phát tín hiệu vô tuyến trong băng tần và loại phân cực đã cho xuống vùng phủ sóng yêu cầu trên mặt đất.. - TRẠM MẶT ĐẤT TRONG THÔNG TIN VỆ TINH. - Tổng quan trạm 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 như: 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…. - Hình 2.1: Cấu hình trạm mặt đất. - Anten trạm mặt đất. - Các loại anten trạm mặt đất. - Có nhiều loại anten khác nhau có thể sử dụng ở trạm mặt đất. - Bởi vậy nó không được sử dụng ở các trạm mặt đất thông thường.. - Hệ thống bám vệ tinh. - Mặc dù vệ tinh được đặt trên quỹ đạo địa tĩnh, nhưng vị trí của chúng luôn thay đổi ±0.05 0 theo các hướng Đông, Tây, Bắc, Nam. - Vì vậy, cần điều khiển anten trạm mặt đất bám theo vệ tinh. - Hệ thống bám vệ tinh có các loại:. - Hệ thống xung đơn (hay còn gọi là hệ thống bám liên tục): Hệ thống này luôn luôn xác định tâm búp sóng anten có hướng đúng vào vệ tinh hay không để điều khiển hướng của anten.. - Hệ thống điều khiển theo chương trình: hệ thống này điều khiển anten dựa trên cơ sở dự đoán trước về quỹ đạo vệ tinh.. - Hệ số tăng ích của anten là một thông số quan trọng, quyết định không những chất lượng của anten mà cả chất lượng và quy mô của trạm mặt đất. - Bộ khuếch đại tạp âm thấp (LNA). - 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 lượng tín hiệu.. - Băng tần của LNA phải đủ rộng để 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 IF;. - Các bộ dao động nội phải có đặc tính là tần số tạp âm thấp tại các tần số tín hiệu dải tần cơ sở để tuân theo các yêu cầu chung trong thiết bị tạp âm trạm mặt đất.. - Bộ khuếch đại công suất cao (HPA). - 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 được cung cấp bởi các thiết bị truyền thông mặt đất phát thành mức công suất đủ cao để đưa ra anten phát lên vệ tinh. - Phân loại các bộ khuếch đại công suất cao:. - Có hai loại khuếch đại công suất cao:. - Mỗi sóng mang được khuếch đại riêng bằng một bộ khuếch đại công suất cao.. - 5: Cấu hình của bộ khuếch đại công suất cao 2.6. - Điều chế số: Kỹ thuật điều chế số được sử dụng trong thông tin vệ tinh thường là điều chế dịch mức pha PSK và điều chế dịch mức pha vi sai DE-PSK.. - 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 phương pháp đa truy nhập để tiết kiện tài nguyên. - Kỹ thuật đa truy nhập là kỹ thuật các trạm mặt đất truy nhập bộ phát đáp vệ tinh, với yêu cẩu sóng vô tuyến điện từ các trạm mặt đất riêng lẻ không can nhiễu với nhau.. - Để thực hiện điều này ta cần phải thiết lập một dung lượng chuyển tải thông tin thích hợp giữa hai trạm. - Trong hệ thống này mỗi trạm mặt đất có dùng riêng một tần số phát không trùng với các trạm khác sao cho khoảng cách tần số giữa các trạm không bị chồng lấn lên nhau.. - Tóm lại phương pháp đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) được đặc trưng bởi sự truy nhập liên tục tới vệ tinh trong một băng tần cho trước. - 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 như nhau.. - Các trạm mặt đất phát một cách gián đoạn trong khoảng thời gian T B . - Với phương pháp CDMA, sóng mang của trạm vệ tinh đầu cuối được nhân với một bộ mã và trải phổ ra trên toàn bộ băng tần sử dụng chung với các trạm đầu cuối khác. - Các thiết bị truyền dẫn số của trạm mặt đất. - Truyền dẫn số liên quan đến các tuyến thông tin vô tuyến mà các đầu cuối khách hàng của chúng tạo ra các tín hiệu số.. - Hình 2.11: Các thành phần của một chuỗi truyền dẫn số qua vệ tinh 2.8.1. - Mã hoá kênh có mục đích cộng thêm các bit dư thừa vào các bit thông tin.. - Sử dụng các kỹ thuật tiêu tán năng lượng nhằm hạn chế can nhiễu giữa các hệ thống thông tin vô tuyến dùng chung các băng tần như nhau. - XÂY DỰNG VÀ TÍNH TOÁN CẤU HÌNH TRẠM ANTEN VỆ TINH TỰ ĐỘNG QUAY BÁM TRONG THÔNG TIN. - VỆ TINH. - 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. - Anten ACS - COTM300 là hệ thống anten có định hướng tự động bám vệ tinh khi di chuyển lên đến 160 km/h vẫn đảm bảo liên lạc, khả năng chiu đựng sức gió 195km/h. - Kết quả mô phỏng công suất đầu ra và PAE bộ khuếch đại công suất. - Modem vệ tinh. - Có rất nhiều loại modem vệ tinh có hỗ trợ giao tiếp Ethernet, đồng thời cũng hỗ trợ dải tần phù hợp cho trạm BTS chuyên dụng. - Nội dung luận văn đã trình bày một cách tổng quan về hệ thống thông tin, kỹ thuật trạm mặt đất. - Các phương pháp truy nhập trong thông tin vệ tinh, phân tích ưu nhược điểm của các phương pháp đa truy nhập trong thông tin vệ tinh. - Kỹ thuật trạm mặt đất, các loại anten thông tin vệ tinh, modem vệ tinh. - Từ đó tính toán thiết kế cấu hình trạm anten vệ tinh tự động quay bám hiệu quả phù hợp với nhu cầu sử dụng và chi phí đầu tư.. - Hướng nghiên cứu tiếp theo của luận văn sẽ tập trung vào nghiên cứu kỹ thuật, thuật toán quay bám của anten và mô phỏng tính toán một trạm anten cụ thể để đánh giá hiệu quả tính năng của trạm anten vệ tinh tự động quay bám trong thông tin vệ tinh.
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt