Tổng quan về hệ thống thông tin vệ tinh

  • Số trang: 35 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 16 |
  • Lượt tải: 0
hoangtuavartar

Đã đăng 24780 tài liệu

Mô tả:

Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Ch-¬ng mét Tæng quan vÒ hÖ thèng th«ng tin vÖ tinh 1.1- lÞch sö ph¸t triÓn th«ng tin vÖ tinh Chóng ta ®ang sèng trong thêi kú qu¸ ®é tíi mét x· héi ®Þnh h-íng th«ng tin tiªn tiÕn nhê c¸c c«ng nghÖ míi trong nhiÒu lÜnh vùc kh¸c nhau. C¸c lo¹i th«ng tin truyÒn trªn sang v« tuyÕn ®ã lµ th«ng tin v« tuyÕn, ®· ®i vµo ®êi sèng hµng ngµy cña chóng ta vµ chóng ta cã thÓ c¶m nhËn cuéc sèng hiÖn t¹i cña cuéc sèng xung quanh chóng ta nhê c¸c hÖ thèng truyÒn h×nh vµ ®iÖn tho¹i quèc tÕ. Nãi chung, th«ng tin cã thÓ ®-îc ph©n ra c¸c lo¹i nh- th«ng tin dïng c¸p ®ång trôc huÆc th«ng tin dïng c¸p sîi quang vµ th«ng tin v« tuyÕn sö dông sãng v« tuyÕn ®iÖn nèi liÒn nhiÒu n¬i trªn thÕ giíi v­ît qua ‚thêi gian‛ v¯ ‚kh«ng gian‛. HiÖn nay, c¸c hÖ thèng c¸p biÓn sö dông c¸p sîi quang ®· ®-îc ®-a vµo sö dông cho th«ng tin quèc tÕ. §èi víi th«ng tin v« tuyÕn quèc tÕ, th«ng tin vÖ tinh ®· cung cÊp c¸c ®-êng th«ng tin dung l-îng lín thay thÕ cho th«ng tin sãng ng¾n tr-íc ®©y vµ ®-îc sö dông th-êng xuyªn h¬n.  Th«ng tin vÖ tinh cã nhiÒu lîi thÕ so víi c¸c ph-¬ng thøc truyÒn th«ng kh¸c ®ã lµ: - Vïng phñ sãng réng (chØ cÇn 3 vÖ tinh cã thÓ phñ sãng toµn cÇu). - ThiÕt bÞ ph¸t sãng chØ cÇn c«ng suÊt nhá. - L¾p ®Æt hÖ thèng mÆt ®Êt nhanh, di chuyÓn dÔ dµng. - Cã thÓ phôc vô nhiÒu dÞch vô kh¸c. - HÖ thèng truyÒn dÉn æn ®Þnh (kÓ c¶ b·o to, ®éng ®Êt). - ThiÕt bÞ ®Æt trªn vÖ tinh cã thÓ tËn dông n¨ng l-îng mÆt trêi ®Ó cÊp ®iÖn . - Cã thÓ tËn dông tÊt c¶ c«ng nghÖ cña kü thuËt sè.  Tuy vËy, th«ng tin vÖ tinh còng cã nh÷ng nh-îc ®iÓm: - Kinh phÝ ®Çu t- ban ®Çu lín. - C«ng nghÖ kh«ng ph¶i lóc nµo còng s¶n xuÊt ®-îc (tõ kh©u thiÕt bÞ ®Õn kh©u phãng, ®iÒu khiÓn vµ ®iÒu hµnh). - Bøc x¹ cña sãng bÞ tæn hao lín ë nh÷ng vïng cã m-a vµ m©y mï. - C-êng ®é sãng thu ë mÆt ®Êt phô thuéc nhiÒu vµo vÞ trÝ täa ®é cña vÖ tinh . Cã hai lo¹i vÖ tinh ®ang ®-îc phæ dông : VÖ ®Þa tÜnh (Geostation Satellite) vµ vÖ tinh kh«ng ®Þa tÜnh (Non- Geostation Satellite). 1 Sinh viªn NguyÔn Xu©n Hoµng Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 1.2- c¸c lo¹i quü ®¹o cña vÖ tinh VÖ tinh khèi l-îng M Lùc hÊp dÉn = GMm/r2 Lùc ly t©m = mv2/r Tr¸i ®Êt Khèi l-îng M Kho¶ng c¸ch = r Quü ®¹o chuyÓn ®éng cña vÖ tinh H×nh 1.1. C¸c lùc quyÕt ®Þnh quü ®¹o cña vÖ tinh Quü ®¹o lµ hµnh tr×nh cña vÖ tinh ®Ó gi÷ ®-îc c©n b»ng gi÷a hai lùc ®èi nhau. Hai lùc ®ã lµ lùc hÊp dÉn cña tr¸i ®Êt vµ lùc ly t©m ®-îc h×nh thµnh do ®é cong cña hµnh tr×nh cña vÖ tinh. Quü ®¹o thuéc mét mÆt ph¼ng cã h×nh Elip, hai ®Çu cña Elip th× mét ®Çu n»m xa tr¸i ®Êt cßn ®Çu kia n»m gÇn tr¸i ®Êt. VÖ tinh sÏ di chuyÓn chem. H¬n khi kho¶ng c¸ch gi÷a nã vµ tr¸i ®Êt t¨ng lªn.  Quü ®¹o th«ng dông nhÊt hiÖn nay lµ nh÷ng quü ®¹o sau: + C¸c quü ®¹o h×nh Elip nghiªng mét gãc 640 so víi mÆt ph¼ng xÝch ®¹o. Lo¹i quü ®¹o cã tÝnh æn ®Þnh cao nhê cã ®é nghiªng mµ nã cho phÐp vÖ tinh cã thÓ phñ sãng ®-îc ë nh÷ng n¬i cã vÜ tuyÕn cao thuéc phÇn lín quü ®¹o khi vÖ tinh ®i qua ®iÓm cùc viÔn so víi tr¸i ®Êt. Trong thùc tÕ, quü ®¹o nghiªng h×nh Elip cã kh¶ n¨ng cung cÊp c¸c liªn l¹c ë c¸c vÜ tuyÕn trung b×nh khi mµ vÖ tinh gÇn tíi ®iÓm cùc viÔn so víi tr¸i ®Êt vµ c¸c gãc ngÉng gÇn b»ng 90 0, nh÷ng ®iÒu kiÖn tèt nµy kh«ng thÓ tån t¹i trong cïng mét vÜ tuyÕn ë c¸c vÖ tinh ®Þa tÜnh. Mét hÖ thèng vËn hµnh ®-îc gäi lµ ELLIPSAT bao gåm 24 vÖ tinh ë hai quü ®¹o kh¸c nhau nghiªng mét gãc 640 (2930 km / 426 km) ®-îc ®Ò xuÊt t¹i Mü (ELL-91) ®Ó ®¹t ®-îc sù phñ sãng vÜnh cöu. 2 Sinh viªn NguyÔn Xu©n Hoµng Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 H×nh 1.2. M« t¶ quü ®¹o cña vÖ tinh MOLNYA cña LI£N X¤ + C¸c quü ®¹o nghiªng trßn, ®é cao cña vÖ tinh so víi mùc n-íc biÓn lµ kh«ng ®æi vµ xÊp xØ vµ tr¨m ngh×n km. Víi gãc nghiªng gÇn 90 0, lo¹i quü ®¹o nµy ®¶m b¶o r»ng vÖ tinh cã thÓ ®i qua c¸c vïng cña tr¸i ®Êt. §ã lµ lý do ng-êi ta sö dông lo¹i quü ®¹o nµy ®Ó quan s¸t c¸c vÖ tinh (VÝ dô vÖ tinh SPOT; ®é cao 830 km ; quü ®¹o nghiªng 98,70; chu kú 101 phót). Ng-êi ta cã thÓ thiÕt lËp c¸c qu¸ tr×nh l-u tr÷ vµ chuyÓn tiÕp th«ng tin nÕu vÖ tinh ®-îc trang bÞ c¸c ph-¬ng tiÖn l-u tr÷ th«ng tin. Mét sè vÖ tinh víi vïng phñ sãng toµn cÇu sö dông c¸c chßm sao cña sãng mang vÖ tinh ë c¸c quü ®¹o trßn, ®é cao thÊp (cì 1000 km) ®-îc ®Ò cËp gÇn ®©y (nh- IRIDIUM, GLOBAL STAR, ODYSSEY, ARIES , LEOSAT , …). + Quü ®¹o trßn víi gãc nghiªng b»ng 0, ®-îc sö dông réng r·i nhÊt cho quü ®¹o vÖ tinh thuéc c¸c tr¹m. Quü ®¹o vÖ tinh xung quanh tr¸i ®Êt víi ®é cao 35768 km vµ cïng ph-¬ng h-íng. Do ®ã vÖ tinh xuÊt hiÖ nh- mét ®iÓm cè ®Þnh trªn bÇu trêi vµ ®¶m b¶o sù ho¹t ®éng liªn tôc nh- R¬le v« tuÕn trong thêi gian thùc ®èi víi nh÷ng vïng nh×n thÊy cña vÖ tinh (43% bÒ mÆt cña tr¸i ®Êt). Sù lùa trän c¸c quü ®¹o phô thuéc vµo tÝnh chÊt cña c«ng viÖc, ®é can nhiÔu cã thÓ chÊp nhËn ®-îc vµ tÇm xa cña kh¶ n¨ng bÖ phãng.  Quü ®¹o ®-îc ®Æc tr-ng bëi c¸c yÕu tè sau: + Quy m« vµ ph¹m vi cña c¸c vïng ®-îc phñ sãng. Tr¸i ng-îc víi ®«ng ®¶o c¸c ý kiÕn, ®é cao cña vÖ tinh kh«ng ph¶i lµ nh©n tè quyÕt ®Þnh trong viÖc liªn l¹c ®èi víi diÖn tÝch phñ sãng cô thÓ. HiÖn nay vÖ tinh ®i theo quü ®¹o thÊp chØ cung cÊp mét kho¶ng kh«ng gian giíi h¹n, bao phñ t¹i mét thêi gian x¸c ®Þnh vµ cã giíi h¹n t¹i mét ®iÓm x¸c ®Þnh . NÕu ®é t¨ng Ých c¸c anten thÊp (cì vµi dB) víi ®é ®Þng h-íng kÐm th× trong tr-êng hîp nµy ph¶i ®-îc trang bÞ c¸c thiÕt bÞ b¸n vÖ tinh vµ ®iÒu nµy lµm t¨ng chi phÝ. Do ®ã c¸c vÖ tinh ®Þa tÜnh râ rµng lµ ®Æc biÖt cã Ých cho viÖc phñ sãng liªn tôc c¸c vïng co diÖn tÝch 3 Sinh viªn NguyÔn Xu©n Hoµng Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 réng. Tuy nhiªn nã kh«ng thÓ phñ sãng ®-îc c¸c vïng cùc mµ c¸c vïng nµy chØ ®-îc phñ sãng bëi c¸c vÖ tinh cã quü ®¹o Elip nghiªng hay quü ®¹o cùc. + Gãc ngÉng cña c¸c tr¹m mÆt ®Êt : Mét vÖ tinh cã quü ®¹o Elip nghiªng hay quü ®¹o cùc xuÊt hiÖn trªn mÆt ®Êt trong mét kho¶ng thêi gian x¸c ®Þnh cho phÐp th«ng tin ®-îc thiÕt lËp t¹i c¸c vïng thµnh thÞ mµ kh«ng va ch¹m c¸c ch-íng ng¹i vËt nh- c¸c toµ nhµ lín t¹o nªn gãc ngÉng n»m trong kho¶ng tõ 00 cho ®Õn xÊp xØ 700. Víi mét vÖ tinh ®Þa tÜnh, gãc ngÉng sÏ gi¶m khi sù chªnh loch vÒ kinh tuyÕn, vÜ tuyÕn gi÷a tr¹m mÆt ®Êt vµ vÖ tinh t¨ng. + Thêi gian truyÒn dÉn vµ thêi gian trÔ : vÖ tinh ®Þa tÜnh cung cÊp mét sù chuyÓn tiÕp liªn tôc cho c¸c tr¹m trong kho¶ng tÇm nh×n nh-ng thêi gian truyÒn sãng tõ tr¹m nµy ®Õn tr¹m kh¸c bÞ trÔ 0,5s. §iÒu nµy yªu cÇu ph¶i sö dông thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn tiÕng väng trªn c¸c kªnh ®iÖn tho¹i hay c¸c giao thøc ®Æc biÖt ®Ó truyÒn sè liÖu. Thêi gian truyÒn dÉn gi÷a c¸c tr¹m sÏ gi¶m nÕu vÖ tinh di chuyÓn trong mét quü ®¹o thÊp, thêi gian truyÒn gi÷a c¸c tr¹m sÏ gi¶m xuèng gÇn b»ng thêi gian truyÒn trong tÇm nh×n tíi vÖ tinh. Nh-ng nã cã thÓ trë nªn l©u (mét vµi giê) ®èi víi c¸c tr¹m xa nÕu nh- kiÓu truyÒn l-u tr÷ chuyÓn tiÕp ®-îc sö dông. + NhiÔu : vÖ tinh ®Þa tÜnh chiÕm mét vÞ trÝ x¸c ®Þnh trªn bÇu trêi vµ viÖc trao ®æi th«ng tin víi c¸c tr¹m trªn mÆt ®Êt. §Ó chèng nhiÔu gi÷a c¸c hÖ thèng th× ng-êi ta ph¶i quy ®Þnh b¨ng tÇn vµ c¸c vÞ trÝ quü ®¹o. Kh«ng gian quü ®¹o nhá gi÷a c¸c vÖ tinh gÇn kÒ nhau t¹i cïng mét tÇn sè sÏ lµm t¨ng ®é nhiÔu vµ ®iÒu nµy sÏ c¶n trë viÖc thiÕt lËp c¸c vÖ tinh míi. C¸c hÖ thèng kh¸c nhau cã thÓ sö dông c¸c tÇn sè kh¸c nhau nh-ng ®iÒu nµy bÞ h¹n chÕ bëi sè l-îng b¨ng tÇn ®-îc chØ ®Þnh cho kh«ng gian th«ng tin v« tuyÕn bëi c¸c luËt cña th«ng tin v« tuyÕn. Trong tr-êng hîp nµy, mét b¨ng tÇn cã thÓ bÞ giíi h¹n bëi phæ tÇn cña quü ®¹o. Víi c¸c vÖ tinh ®-a vµo quü ®¹o th× c¸c th«ng sè h×nh häc cña mét hÖ thèng nµy ®èi víi hÖ thèng kh¸c bÞ biÕn ®æi theo thêi gian do ®ã rÊt khã ®ång bé ®iÒu nµy cã nghÜa lµ nhiÔu cña hÖ thèng sÏ cao. + HiÖu suÊt cña bÖ phãng : khèi l-îng cña c¸c vÖ tinh ®-îc phãng gi¶m ®i khi ®é cao t¨ng. 1.3- ph©n bæ tÇn sè trong th«ng tin vÖ tinh C¸c b¨ng tÇn sè v« tuyÕn dïng cho c¸c hÖ thèng th«ng tin vÖ tinh n«ng th«n, hiÓn nhiªn lµ ph¶i tu©n theo quy chÕ v« tuyÕn. §Æc biÖt, c¸c b»ng tÇn ®-îc ph©n ®Þnh cho c¸c dÞch vô vÖ tinh cè ®Þnh ®-îc tr×nh bµy trong b¶ng. DÞch vô a) C¸c tÇn sè tuyÕn lªn (MHz) FS FS C¸c tÇn sè tuyÕn xuèng Chó thÝch b) (MHz) 2500 – 2690 ChØ R2 2500 – 2535 ChØ R3 2500 – 2690 4 Sinh viªn NguyÔn Xu©n Hoµng Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 BS FS FS FS FS FS FS FS FS FL BS BS FS BS FS BS FS FS FS FS,FL FL FS FS FS 2655 – 2690 3400 – 4200 4500 – 4800 ChØ R2,R3 7250 – 7750 ChØ R1 5725 – 5850 5850 – 7075 7900 – 8400 10700 – 11700 10700 – 11700 11700 – 12500 11700 – 12200 11700 – 12300 12100 – 12700 12500 – 12750 12500 – 12750 12500 – 12750 12700 – 12750 14000 – 14500 14000 – 14800 17300 – 18100 ChØ R1 ChØ R1 ChØ R3 ChØ R2 ChØ R2 ChØ R1, R3 ChØ R3 ChØ R1 ChØ R2 11700 – 21200 27000 – 27500 27500 – 31000 ChØ R2,R3 B¶ng : c¸c b¨ng tÇn dïng cho dÞch vô vÖ tinh cè ®Þnh vµ dÞch vô qu¶ng b¸ qua vÖ tinh tíi 31GHz a) FS – DÞch vô vÖ tinh cè ®Þnh BS – DÞch vô vÖ tinh qu¶ng b¸ FL – TuyÕn phi d¬ cho dÞch vô vÖ tinh qu¶ng b¸ b) Vïng 1 (R1), vïng 2 (R2), vïng 3 (R3) ®-îc x¸c ®Þnh theo h×nh (1.3) ITU ®· x¸c lËp riªng c¸c phÇn nµo ®ã cña phæ tÇn ®Ó sö dông c¸c hÖ thèng th«ng tin vÖ tinh, ®¸ng chó ý lµ c¸c b¨ng tÇn nh- 2,5 – 2,7; 3,4 – 7,1 vµ 10,7 – 14,5 GHz. Mét sè nµo ®ã trong c¸c b¨ng tÇn nµy ®-îc ph©n ®Þnh ®Ó sö dông cho c¸c dÞch vô ®Æc biÖt trong c¸c vïng ®Þa lý x¸c ®Þnh. Trong b¶ng trªn, R2 ¸m chØ vïng 2 bao gåm B¾c Mü vµ Nam Mü; R3 lµ vïng 3 gåm Ch©u óc vµ Ch©u ¸ vµ R1 lµ vïng 1 gåm Ch©u ©u, Liªn X« vµ Ch©u Phi. H×nh 1.3 m« t¶ c¸c vïng nµy trªn b¶n ®å. Trong b¶ng c¸c vïng ®-îc phÐp sö dông b¨ng tÇn ®-îc chØ thÞ bëi R1, R2 vµ R3. NÕu kh«ng cã bÊt kú chØ ®Þnh vïng nµo th× cã nghÜa lµ tÊt c¶ c¸c vïng ®Òu cã thÓ sö dông b¨ng tÇn ®ã. 5 Sinh viªn NguyÔn Xu©n Hoµng Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 H×nh 1.3. C¸c vïng nh- ®-îc quy ®Þnh trong c¸c Quy chÕ v« tuyÕn (Radio Regulations)  B¨ng tÇn 2500 – 2690 MHz : TÊt c¶ c¸c tÇn sè trong b¨ng tÇn nµy lµ ®Ó dµnh cho c¸c n-íc vïng 2 vµ vïng 3 (kh«ng cã sù ph©n ®Þnh nµo ®èi víi b¨ng tÇn sè 2,5 – 2,7 GHz cho c¸c dÞch vô vÖ tinh cè ®Þnh trong vïng 1). T¹i b¨ng tÇn 2,5 – 2,7 GHz, suy hao khÝ quyÓn nhá h¬n bÊt kú b¨ng tÇn nµo kh¸c, song v× b-íc sãng t-¬ng ®èi dµi cho nªn kÝch th-íc cña tr¹m anten mÆt ®Êt sÏ ph¶i lín h¬n so víi viÖc sö dông c¸c b¨ng tÇn kh¸c. Ngoµi ra, v× b¨ng tÇn nµy cßn ch-a ®-îc sö dông réng r·i cho nªn rÊt Ýt nhµ s¶n xuÊt chÕ t¹o c¸c thiÕt bÞ tiªu chuÈn thuéc lÜnh vùc nµy. B¨ng tÇn nµy tá râ lîi thÕ cho nh÷ng yªu cÇu khiªm tèn ë nh÷ng ®iÓm kh«ng cã t¾c nghÏn vµ c¸c khe quü ®¹o lµ lu«n lu«n cã s½n ®Ó sö dông. Tuy nhiªn, b¨ng tÇn nµy chung phÇn víi c¸c hÖ thèng t¸n x¹ ®èi l-u vµ cÇn ph¶i phèi hîp víi chóng.  B¨ng tÇn 3400 – 7075 MHz : B¨ng tÇn nµy ®-îc sö dông nhiÒu nhÊt so víi tÊt c¶ c¸c b¨ng tÇn kh¸c. Do ®iÒu ®ã, viÖc s¾p xÕp c¸c khe quü ®¹o lµ t-¬ng ®èi khã. MÆt kh¸c v× cã s½n thÞ tr-êng réng lín cho nªn nhiÒu nhµ s¶n xuÊt chÕ t¹o thiÕt bÞ tiªu chuÈn, gi¶m ®-îc ®¸ng kÓ gi¸ thµnh do c¹nh tranh vµ ®¶m b¶o tÝnh hiÖu qu¶ kinh tÕ do quy m« lín. MÆc dï suy hao khÝ quyÓn h¬i lín h¬n so víi b¨ng 2,5 – 2,7 GHz, kinh nghiÖm lÞch sö cho thÊy r»ng cã thÓ ®¹t ®-îc dÞch vô th«ng tin chÊt l-îng cao thùc tÕ t¹i tÊt c¶ c¸c vïng trªn thÕ giíi. V× cã can nhiÔu víi c¸c hÖ thèng vi ba mÆt ®Êt sö dông b¨ng tÇn nµy, c¸c tr¹m mÆt ®Êt kh«ng ®-îc l¾p ®Æt t¹i nhiÒu vïng thµnh phè. Do vËy viÖc sö dông b¨ng tÇn nµy ®ßi hái phèi hîp chÆt chÏ víi c¸c hÖ thèng trªn mÆt ®Êt ®ang ho¹t ®éng huÆc ®ang trong dù ¸n.  B¨ng tÇn 10,700 – 14,500 GHz : 6 Sinh viªn NguyÔn Xu©n Hoµng Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 B¨ng tÇn nµy võa cã lîi thÕ võa cã bÊt lîi so víi b¨ng tÇn 3,4 – 7,1 GHz vèn ®-îc sö dông rÊt réng r·i. N¬i nµo cã b¨ng tÇn nµy nãi chung kh«ng ®-îc sö dông cho c¸c tuyÕn vi ba mÆt ®Êt th× cã thÓ cho c¸c tr¹m mÆt ®Êt ho¹t ®éng t¹i c¸c trung t©m thµnh thÞ. C¸c anten t¹i b¨ng tÇn nµy rÊt nhá so víi c¸c b¨ng tÇn kh¸c, do vËy chóng cã thÓ ®-îc l¾p ®Æt t¹i c¸c m¸i nhµ cña c¸c toµ cao èc. N¬i nµo thùc tÕ kh«ng cã c¸c sãng mang chung trong b¨ng nµy th× c¸c vÖ tinh cã thÓ sö dông c¸c c«ng suÊt cao h¬n v× kh«ng cã c¸c vÊn ®Ò can nhiÔu víi c¸c hÖ thèng trªn mÆt ®Êt. §iÒu bÊt lîi chÝnh cña b¨ng tÇn nµy lµ c¸c ®Æc tÝnh suy hao cña nã gia t¨ng m¹nh trong miÒn khÝ hËu cã nhiÒu s-¬ng mï, cã m-a huÆc cã m©y. 1.4- cÊu tróc tæng qu¸t mét hÖ thèng th«ng tin vÖ tinh Mét hÖ thèng th«ng tin vÖ tinh bao gåm hai phÇn : PhÇn mÆt ®Êt vµ PhÇn kh«ng gian. ®O¹N KH¤NG GIAN VÖ TINH TUYÕN L£N TUYÕN XUèNG TR¹M §IÒU KHIÓN THIÕT BÞ PH¸T THIÕT BÞ THU §O¹N MÆT §ÊT 7 Sinh viªn NguyÔn Xu©n Hoµng Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 H×nh 1.4. C¸c thµnh phÇn cña mét hÖ thèng th«ng tin vÖ tinh 1.4.1. PhÇn kh«ng gian. PhÇn kh«ng gian bao gåm vÖ tinh vµ c¸c trang thiÕt bÞ mÆt ®Êt ®Ó ®iÒu khiÓn vµ kiÓm tra theo dâi vÖ tinh nh- sau: HÖ thèng b¸m s¸t, ®o ®¹c vµ ®iÒu khiÓn thùc hiÖn (TT & C) vµ trung t©m ®iÒu khiÓn vÖ tinh, n¬i mµ mäi ho¹t ®éng cña vÖ tinh ®-îc kiÓm tra vµ theo dâi chÆt chÏ. C¸c sãng v« tuyÕn truyÒn tõ c¸c tr¹m mÆt ®Êt lªn vÖ tinh ®-îc gäi lµ ®-êng lªn (uplink). VÖ tinh, ®Õn l-ît truyÒn c¸c sãng v« tuyÕn tíi c¸c tr¹m thu t¹i mÆt ®Êt - ®-êng xuèng (downlink). ChÊt l-îng cña mét liªn l¹c v« tuyÕn ®-îc x¸c ®Þnh bëi tû sè sãng mang trªn t¹p ©m (C/N). VÖ tinh h×nh thµnh mét ®iÓm trung chuyÓn tr¹ng th¸i do c¸c nhãm liªn l¹c song song. Khi ®ã nã ®-îc xem nh- lµ ®iÓm nót cña m¹ng, truy nhËp víi vÖ tinh vµ tíi bé ph¸t ®¸p vÖ tinh bëi mét vµi sãng m¹ng cã nghÜa lµ sö dông c¸c kü thuËt ®Æc biÖt, ®-îc gäi lµ c¸c kü thuËt ®a truy nhËp. VÖ tinh bao gåm phÇn träng t¶i (payload) vµ phÇn nÒn (platfom). PhÇn payload bao gåm c¸c anten thu vµ tÊt c¶ c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö phôc vô cho viÖc truyÒn dÉn c¸c sãng mang. PhÇn flatfom bao gåm c¸c hÖ thèng phô phôc vô cho phÇn payload ho¹t ®éng. Chóng bao gåm: + CÊu tróc. + Nguån cung cÊp ®iÖn. + §iÒu khiÓn nhiÖt ®é. + §iÒu khiÓn h-íng vµ qòy ®¹o. + ThiÕt bÞ ®Èy. + ThiÕt bÞ b¸m, ®o ®¹c vµ ®iÒu khiÓn thùc hiÖn.  VÖ tinh cã hai vai trß sau: + KhuÕch ®¹i c¸c sãng mang thu ®-îc tõ tuyÕn lªn sö dông cho viÖc truyÒn dÉn l¹i trªn tÇng xuèng. N¨ng l-îng sãng mang t¹i ®Çu vµo cña m¸y thu vÖ tinh yªu cÇu tõ 100pW ®Õn 1nW, cßn n¨ng l-îng t¹i ®Çu ra cña bé khuyÕch ®¹i c«ng suÊt ph¸t cho tuyÕn xuèng yªu cÇu tõ 10 – 100W. Do ®ã ®é lîi c«ng suÊt cã yªu cÇu tõ 100 – 130dB. + Thay ®æi tÇn sè sãng m¹ng nh»m tr¸nh hiÖn t-îng mét phÇn c«ng suÊt ph¸t ®i quay trë vÒ ®Çu thu, kh¶ n¨ng lo¹i bá cña ®Çu vµo c¸c bé läc tÇn sè tuyÕn xuèng kÕt hîp víi ®é t¨ng Ých anten thÊp gi÷a ®Çu ra phÇn ph¸t vµ ®Çu vµo phÇn thu ®Ó ®¶m b¶o c«ng suÊt cì 150dB. §Ó hoµn thµnh chøc n¨ng cña m×nh th× vÖ tinh cã thÓ ho¹t ®éng nh- mét R¬le ®¬n gi¶n. Sù thay ®æi tÇn sè th«ng qua mét bé biÕn ®æi tÇn sè. §iÒu nµy thÊy râ trong c¸c vÖ tinh th-¬ng m¹i ®-îc vËn hµnh hiÖn nay. Ng-êi ta gäi chóng l¯ c¸c vÖ tinh ‚quy ­íc‛ hay ‚trong suèt‛. Tuy nhiªn, mét thÕ hÖ vÖ tinh míi (b¾t ®Çu tõ ACTS vµ ITALSAT) ®ang næi lªn, chóng ®-îc gäi lµ c¸c vÖ tinh t¸i sinh vµ ®-îc tr¹ng bÞ c¸c bé gi¶i ®iÒu chÕ, c¸c tÝn hiÖu b¨ng c¬ b¶n 8 Sinh viªn NguyÔn Xu©n Hoµng Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 ®-îc ®Æt s½n trªn vÖ tinh. Sù thay ®æi tÇn sè ®¹t ®-îc bëi viÖc ®iÒu chÕ mét sãng m¹ng míi cho tÇng xuèng. ViÖc vËn hµnh cÆp ®iÒu chÕ vµ d¶i ®iÒu chÕ cã thÓ ®-îc ®i kÌm theo víi viÖc xö lý b¨ng c¬ b¶n ë c¸c møc ®é phøc t¹p kh¸c nhau. §Ó ®¶m b¶o tÝnh s½n sµng cung cÊp c¸c dÞch vô, mét hÖ thèng vÖ tinh ph¶i bao gåm mét sè vÖ tinh ®Ó dù tr÷, ®Ó thay thÕ cho mét vÖ tinh nµo ®ã bÞ háng hay ®· hÕt h¹n sö dông trong tr-êng hîp nµy chóng ta cÇn ph©n biÖt tuæi thä vµ ®é tin cËy cña mét vÖ tinh. §é tin cËy cña mét vÖ tinh ®-îc ®¸nh gi¸ dùa trªn c¸c yÕu tè: kh¶ n¨ng dÉn ®Õn hang hãc, ®é tin cËy thiÕt bÞ cña vÖ tinh vµ c¸c ph-¬ng ¸n dù phßng. Tuæi thä cña vÖ tinh phô thuéc vµo kh¶ n¨ng duy tr× vÖ tinh trªn c¸c tr¹m trong tr¹ng th¸i tèi thiÓu. 1.4.2. PhÇn mÆt ®Êt. PhÇn mÆt ®Êt bao gåm tÊt c¶ c¸c tr¹m ë mÆt ®Êt, chóng th-êng ®-îc nèi tíi thiÕt bÞ cña ng-êi sö dông th«ng qua m¹ng mÆt ®Êt. Trong tr-êng hîp c¸c tr¹m nhá nh- VSAT, chóng ®-îc nèi trùc tiÕp tíi c¸c thiÕt bÞ cña ng-êi sö dông. C¸c tr¹m lín hay nhá tuú thuéc vµo khèi l-îng th«ng tin vµ lo¹i h×nh th«ng tin ®-îc truyÒn (tho¹i, h×nh ¶nh hay d÷ liÖu), tr¹m lín nhÊt ®-îc trang bÞ anten cã ®-êng kÝnh 30m (chuÈn A cña m¹ng ITALSAT) tr¹m nhá nhÊt ®-îc trang bÞ anten cã ®-êng kÝnh 0,6m (c¸c tr¹m thu trùc tiÕp tÝn hiÖu h×nh ¶nh). C¸c tr¹m cè ®Þnh, vËn chuyÓn ®-îc vµ di ®éng còng cã thÓ cã c¸c lo¹i kh¸c nhau. Mét sè tr¹m chØ thu tÝn hiÖu nh-ng còng cã tr¹m võa thu võa ph¸t tÝn hiÖu. Trôc anten Gãc ngÉng B §-êng ch©n trêi Bé ph©n tuyÕn DÉn ®-êng Gi¸m s¸t vµ ®iÒu khiÓn KhuÕch ®¹i c«ng suÊt RF §iÒu chÕ IF KhuÕch ®¹i t¹p ©m thÊp Gi¶i ®iÒu chÕ IF C¸c tÝn hiÖu b¨ng c¬ së (Tõ ng-êi sö dông ) C¸c tÝn hiÖu b¨ng c¬ së (§Õn ng-êi sö dông ) H×nh 1.5. M« t¶ cÊu tróc tæng qu¸t cña mét tr¹m mÆt ®Êt. 9 Sinh viªn NguyÔn Xu©n Hoµng Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Ch-¬ng 2 Ph©n tÝch tuyÕn liªn l¹c trong th«ng tin vÖ tinh 2.1- c¸c th«ng sè ®Æc tr-ng cña mét anten 2.1.1. §é t¨ng Ých cña anten §é t¨ng Ých cña anten lµ tØ sè gi÷a n¨ng l-îng bøc x¹ (hÊp thô) trªn mét ®¬n vÞ gãc ®Çy cña mét anten t¹i h-íng x¸c ®Þnh vµ n¨ng l-îng bøc x¹ (hÊp thô) trªn mét ®¬n vÞ gãc ®Çy cña mét anten ®¼ng h-íng. Hai anten nµy ®-îc cung cÊp cïng mét møc c«ng su©t. §é t¨ng Ých ®¹t gi¸ trÞ lín nhÊt t¹i h-íng bøc x¹ cùc ®¹i vµ ®-îc x¸c ®Þnh bëi c«ng thøc : Gmax = (4 / 2)Aeff Trong ®ã :  = c/f C lµ tèc ®é ¸nh s¸ng: C = 3.108 m/s f lµ tÇn sè sãng ®iÖn tr-êng. Aeff lµ diÖn tÝch hiÖu dông cña anten, ®èi víi anten cã khe hë trßn hay ®-êng kÝnh ph¶n x¹ lµ D th× diÖn tÝch h×nh häc cña A cã gi¸ trÞ lµ : A = .D2/ 4 vµ gi¸ trÞ hiÖu dông cña anten lµ : Aeff = .A víi  lµ hiÖu suet cña anten. Do ®ã : Gmax = .(.D/)2 = .(.D.f/c)2 (2.1) NÕu biÓu diÔn d-íi d¹ng dB th× ®é t¨ng Ých cña anten trong thùc tÕ lµ : Gmax.dB = 10.log.(.D/)2 = 10 log.(.D.f/c)2 HiÖu suÊt  lµ tÝch c¸c hiÖu suÊt thµnh phÇn, bao gåm hiÖu suÊt chiÕu s¸ng, suy hao do trµn, sù suy bÒ mÆt, nh÷ng suy hao do ®iÖn trë hay ghÐp kh«ng ®èi xøng ..v..v..  = i .s .f .z …. (2.2) HiÖu suÊt chiÕu s¸ng i ®-îc x¸c ®Þnh theo luËt chiÕu s¸ng cña vËt ph¶n x¹ trong m«i tr-êng chiÕu s¸ng ®ång nhÊt. Sù chiÕu s¸ng ®ång nhÊt (i = 1) t¹o ra møc cao cña c¸c cùc ®¹i thø cÊp. CÇn ph¶i cã ®iÒu kiÖn víi sù suy gi¶m chiÕu s¸ng t¹i c¸c ®-êng biÖn cña vËt ph¶n x¹. HiÖu suÊt trµn s ®-îc ®Þnh nghÜa lµ tû sè gi÷a c«ng suÊt cña nguån chÝnh bÞ ch¾n bëi vËt ph¶n x¹ so víi toµn bé c«ng suÊt cña nguån chÝnh. Gãc nh×n 10 Sinh viªn NguyÔn Xu©n Hoµng Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 vËt ph¶n x¹ tõ nguån chÝnh cµng lín th× hiÖu suÊt trµn cµng lín. Tuy nhiªn, ®èi víi nguån bøc x¹ cô thÓ, møc chiÕu s¸ng t¹i c¸c ®-êng biªn sÏ nhá ®i khi c¸c gi¸ trÞ cña gãc nh×n lín vµ hiÖu suÊt chiÕu s¸ng sÏ gi¶m xuèng. HiÖu suÊt kÕt thóc bÒ mÆt f cã tÝnh ®Õn t¸c ®éng cña sù suy yÕu bÒ mÆt lªn ®é t¨ng Ých cña anten. MÆt nghiªng cña ®-êng Parabol trong thùc tÕ kh¸c víi lý thuyÕt. Gia sè vÒ ®é t¨ng Ých cña anten ®-îc tÝnh theo c«ng thøc sau : G = exp [-B(4/)2] Trong ®ã: +  lµ sai sè do s¶n xuÊt. + B lµ hÖ sè, hÖ sè nµy t¨ng khi b¸n kÝnh cong cña mÆt lâm gi¶m (B  1). Trong thùc tÕ, B cì 0,7 vµ  cì /16. §iÒu nµy lµm cho hiÖu suÊt kÕt thóc bÒ mÆt ®¹t kho¶ng 90%. Nh÷ng suy hao kh¸c, bao gåm suy hao nhiÖt vµ suy hao do trë kh¸ng cña ghÐp kh«ng ®èi xøng z th× Ýt quan träng h¬n. Tæng qu¸t, hiÖu suÊt tæng thÓ  cña anten lµ tÝch cña c¸c hiÖu suÊt biÕn ®æi, th«ng th-êng n»m trong kho¶ng (55  75)%. 2.1.2. §å thÞ ph-¬ng h-íng bøc x¹ §å thÞ ph-¬ng h-íng bøc x¹ cña anten cho biÕt sù biÕn ®æi ®é t¨ng Ých cña anten theo h-íng. §èi víi mét anten cã gãc më trßn hay vËt ph¶n x¹ th× ®å thÞ nµy cã d¹ng ®èi xøng trßn xoay vµ cã thÓ biÓu thÞ chóng trong mÆt ph¼ng ë d¹ng to¹ ®é cùc hay to¹ ®é Decac. C¸c cùc ®¹i phô vµ cùc ®¹i chÝnh bao gåm h-íng bøc x¹ cùc ®¹i cã thÓ ®-îc x¸c ®Þnh . (a): Trong to¹ ®é cùc ; (b): Trong to¹ ®é vu«ng gãc Decac. H×nh 2.1. §å thÞ ph-¬ng h-íng bøc x¹ cña anten 2.1.3. §é r«ng cña bóp sãng. §©y lµ gãc ®-îc x¸c ®Þnh bëi c¸c h-íng trong ®å thÞ ph-¬ng h-íng cô thÓ biÓu diÔn gi¸ trÞ lín nhÊt ®é t¨ng Ých cña anten. §é réng 3dB ®-îc x¸c ®Þnh trªn h×nh b»ng gãc 3dB vµ rÊt hay ®-îc sö dông. §é réng 3dB t-¬ng øng víi gãc gi÷a hai h-íng mµ t¹i ®ã gi¸ trÞ lín nhÊt cña ®é t¨ng Ých gi¶m xuèng mét nöa. §é réng 3dB phô thuéc vµo tû sè /D bëi hÖ sè mµ gi¸ trÞ cña nã phô 11 Sinh viªn NguyÔn Xu©n Hoµng Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 thuéc vµo luËt chiÕu s¸ng ®-îc chän. §èi víi luËt chiÕu s¸ng ®ång nhÊt, hÖ sè nµy ®¹t gi¸ trÞ 58,50. §èi víi luËt chiÕu s¸ng kh«ng ®ång nhÊt, g©y sù suy gi¶m l¹i c¸c ®-êng biªn cña vËt ph¶n x¹, ®é réng 3dB t¨ng vµ gi¸ trÞ cña hÖ sè phô thuéc vµo c¸c tÝnh chÊt ®Æc biÖt cña luËt. Gi¸ trÞ mµ hiÖn nay sö dông lµ 700 , do ®ã ta cã c«ng thøc sau : 3dB = 70(/D) = 70(c/f.D) (®é) (2.3) T¹i h-íng , ®èi víi tÇm nh×n th¼ng, gi¸ trÞ ®é t¨ng Ých ®-îc x¸c ®Þnh bëi biÓu thøc : G()dB = GmaxdB – 12.( /3dB)2 (dB) (2.4) C«ng thøc nµy chØ ®óng khi c¸c gãc ®ñ nhá (n»m trong kho¶ng tõ 0 tíi 3dB/2) KÕt hîp c«ng thøc (2.2) vµ c«ng thøc (2.3) sÏ cho ta gi¸ trÞ lín nhÊt cña ®é t¨ng Ých lµ hµm cña ®é réng 3dB vµ quan hÖ nµy kh«ng phô thuéc vµo tÇn sè. .D.f 2 70 .  2 Gmax = . = . (2.5) c 3dB NÕu gi¸ trÞ  = 0.6 th× Gmax = 29000 / (3dB)2 (2.6) Trong ®ã : 3dB ®-îc tÝnh b»ng ®é. Gmax = 44,6 – 20Log3dB 170 = 3dB (Gmax.dB / 20) 10 2.1.4. Sù ph©n cùc cña sãng. Sãng ®iÖn tõ ®-îc bøc x¹ bëi anten bao gåm mét thµnh phÇn ®iÖn tr-êng vµ mét thµnh phÇn tõ tr-êng. Hai thµnh phÇn nµy trùc giao vµ vu«ng gãc víi h-íng truyÒn sãng, chóng biÕn ®æi theo tÇn sè cña sãng. Theo quy -íc sù ph©n cùc cña sãng ®-îc x¸c ®Þnh bëi h-íng cña ®iÖn tr-êng. Nãi chung h-íng cña ®iÖn tr-êng kh«ng cè ®Þnh vµ biªn ®é cña nã kh«ng ph¶i lµ h»ng sè. H×nh 2.2. M« t¶ sù ph©n cùc cña sãng ®iÖn tõ trong kh«ng gian 12 Sinh viªn NguyÔn Xu©n Hoµng Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Trong mét chu kú h×nh chiÕu cña mét mòi vÐc t¬ ®¹i diÖn cho ®iÖn tr-êng trªn mÆt ph¼ng vu«ng gãc víi h-íng truyÒn sãng vµ trong tr-êng hîp tæng qu¸t cã d¹ng h×nh elip.  C¸c tÝnh chÊt cña sù ph©n cùc thÓ hiÖn qua c¸c th«ng sè sau : + H-íng quay (®èi víi h-íng truyÒn dÉn) tay ph¶i (theo h-íng kim ®ång hå) huÆc tay tr¸i (ng-îc chiÒu kim ®ång hå), (cßn gäi lµ chiÒu quay cña vÐc t¬ E) + Tû lÖ trôc (AR – Axial Ratio) AR = Emax / Emin ; ®ã lµ tû lÖ cña trôc lín trªn trôc nhá cña h×nh elip. Khi Elip cã tû lÖ trôc lµ 1 (= 0dB), ®ã lµ ph©n cùc trßn. Khi Elip gi¶m xuèng chØ cßn mét trôc (Tû sè trôc kh«ng x¸c ®Þnh, ®iÖn tr-êng lµ mét h-íng kh«ng x¸c ®Þnh) ®ã lµ ph©n cùc th¼ng. + §é nghiªng  cña Elip Hai sãng ®-îc gäi lµ ph©n cùc trùc giao nhau nÕu nh- c¸c Elip biÓu thÞ ®iÖn tr-êng ®ã gièng hÖt nhau nh-ng ë c¸c ph-¬ng ®èi nhau. Cã thÓ cã c¸c tr-êng hîp riªng sau : - Hai ph©n cùc trßn trùc giao ®-îc gäi lµ ph©n cùc trßn theo h-íng quay tay ph¶i vµ tay tr¸i (h-íng quay ®èi víi ng-êi quan s¸t ®ang nh×n theo h-íng truyÒn). - Hai ph©n cùc th¼ng trùc giao ®-îc gäi lµ ph©n cùc theo ph-¬ng däc vµ ph-¬ng ngang. Mét anten ®-îc thiÕt kÕ ®Ó ph¸t hay thu mét sãng ph©n cùc cô thÓ vµ còng cã thÓ kh«ng ph¸t mµ còng kh«ng thu c¸c ®iÓm ph©n cùc trùc giao víi chóng. TÝnh chÊt nµy cho phÐp hai liªn l¹c song song ®-îc thiÕt lËp t¹i cïng mét tÇn sè gi÷a hai ®Þa ®iÓm gièng hÖt nhau. Tuy nhiªn cÇn tÝnh ®Õn sù kh«ng hoµn h¶o cña c¸c anten vµ sù thay ®æi cùc cña sãng khi qua m«i tr-êng truyÒn dÉn. Còng cã thÓ g©y ra nhiÔu lÉn nhau gi÷a hai ®-êng kiªn l¹c. MÆt ph¼ng ®øng a ac bx T¹i anten ph¸t T¹i anten thu ax b bc MÆt ph¼ng ngang H×nh 2.2. M« t¶ biªn ®é cña c-êng ®é ®iÖn tr-êng ph¸t vµ thu trong tr-êng hîp ph©n cùc tuyÕn tÝnh trùc giao Theo h×nh vÏ, gi¶ thiÕt r»ng a vµ b lµ c¸c biªn ®é (®-îc xem lµ b»ng nhau), ®iÖn tr-êng cña hai sãng ®-îc truyÒn song song víi ph©n cùc th¼ng a c vµ bc lµ c¸c biªn ®é ®-îc thu cïng víi mét ph©n cùc ax ®-îc thu víi ph©n cùc trùc giao. Cã thÓ x¸c ®Þnh ®-îc : 13 Sinh viªn NguyÔn Xu©n Hoµng Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 - Sù c¸ch ly ph©n cùc chÐo : XPI = ac / bx huÆc bc / ax ; do ®ã : XPI(dB) = 20log(ac / bx) hay 20log(bc / ax) - Sù ph©n biÖt ph©n cùc chÐo (khi mét ph©n cùc ®¬n ®-îc truyÒn) : XPD(dB) = 20log(ac / ax) Trong thùc tÕ XPI vµ XPD cã thÓ so s¸nh ®-îc vµ th-êng hay bÞ nhÇm lÉn vÒ mÆt c¸ch ly. §èi víi ph©n cùc gÇn trßn, c¸c tÝnh chÊt ®-îc x¸c ®Þnh th«ng qua gi¸ trÞ tû lÖ trôc, sù ph©n biÖt ph©n cùc chÐo ®-îc ®Þnh nghÜa lµ : XPD(dB) = 20log[(AR+1)/(AR-1)] Tr¸i l¹i, tû lÖ trôc AR ®-îc biÓu diÔn theo hµm XPD qua c«ng thøc : AR = (10XPD/20 + 1)/( 10XPD/20 - 1) Bëi vËy, anten ®-îc ®Æc tr-ng bëi mét ph©n cùc ®· cho bëi mét ®å thÞ ph-¬ng h-íng bøc x¹ cña ph©n cùc danh nghÜa vµ mét ®å thÞ bøc x¹ cña ph©n cùc trùc giao. Sù ph©n cùc chÐo th«ng th-êng cã gi¸ trÞ lín nhÊt trªn trôc anten vµ suy biÕn ®èi víi c¸c h-íng kh¸c. 2.2- c«ng suÊt bøc x¹ (ph¸t). 2.2.1. C«ng suÊt bøc x¹ ®¼ng h-íng t-¬ng ®-¬ng (EIRP). C«ng suÊt ®-îc bøc x¹ trªn mét ®¬n vÞ gãc ®Æc bëi mét anten ®¼ng h-íng ®-îc cung cÊp tõ mét nguån c«ng suÊt tÇn sè v« tuyÕn PT ®-îc x¸c ®Þnh bëi biÓu thøc : PT / 4 (W / Steradian) T¹i mét h-íng, víi gi¸ trÞ ®é t¨ng Ých cña truyÒn dÉn lµ GT bøc x¹ c«ng suÊt cña bÊt kú anten nµo trªn mét ®¬n vÞ gãc ®Çy t-¬ng ®-¬ng víi : GT.PT / 4 (W / Steradian) TÝch (GT.PT) ®-îc gäi lµ c«ng suÊt bøc x¹ ®¼ng h-íng t-¬ng ®-¬ng víi kÝ hiÖu lµ EIRP, ®¬n vÞ lµ W. 2.2.2. MËt ®é th«ng l-îng c«ng suÊt. BÒ mÆt cña ®iÖn tÝch hiÖu dông A n»m c¸ch anten ph¸t mét kho¶ng R tr-¬ng cung mét gãc ®Çy A/R2 ®èi víi anten ph¸t, nã nhËn c«ng suÊt PR b»ng víi gi¸ trÞ : PR = (GT.PT/4R2)/(A/R2) = .A (W) §¹i l-îng  = GT.PT/4R2 ®-îc gäi lµ mËt ®é th«ng l-îng, ®¬n vÞ cña nã lµ W/m2. 2.3- c«ng suÊt tÝn hiÖu thu. 2.3.1.C«ng suÊt nhËn ®-îc bëi anten thu. 14 Sinh viªn NguyÔn Xu©n Hoµng Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 H×nh 2.3. C«ng suÊt thu ®-îc tõ anten thu. Mét anten thu cã diÖn tÝch hiÖu dông AReff c¸ch anten ph¸t mét kho¶ng c¸ch R, thu ®-îc c«ng suÊt lµ : PR = . AReff = GT.PT/4R2. AReff (W) DiÖn tÝch t-¬ng ®-¬ng cña mét anten ®-îc biÓu diÔn víi ®é t¨ng Ých G R cña anten thu th«ng qua biÓu thøc : AReff = GT.PT / (4/2) Do ®ã c«ng suÊt thu ®-îc lµ : PR = (GT.PT/4R2)( 2/4).GR = (GT.PT)( /4R)2.GR = (GT.PT)(1/LES).GR (2.7) Trong ®ã LES = (4R/)2 ®-îc gäi lµ suy hao kh«ng gian tù do vµ biÓu thÞ cho tû sè c«ng suÊt thu vµ ph¸t trong mét liªn l¹c gi÷a hai anten ®¼ng h-íng. 2.3.2.Tr-êng hîp thùc tÕ. Trong tr-êng hîp thùc tÕ, cÇn ph¶i tÝnh ®Õn nh÷ng suy hao kh¸c nh- : - Suy hao do sù suy gi¶m cña c¸c sãng khi truyÒn trong kh«ng gian. - Suy hao t¹i b¶n th©n thiÕt bÞ thu vµ ph¸t. - Suy hao do sù kh«ng th¼ng hµng cña anten. - Suy hao do sù ph©n cùc ghÐp kh«ng ®èi xøng. a. Sù suy gi¶m trong kh«ng khÝ. Sù suy gi¶m cña c¸c sãng trong khÝ quyÓn ®-îc x¸c ®Þnh bëi L A (A:Atmotphere), lµ sù xuÊt hiÖn c¸c thµnh phÇn thÓ khÝ trong tÇng ®èi l-u (n-íc, m©y, m-a, tuyÕt, . . .) vµ tÇng i«n. Bëi vËy t¸c ®éng tæng thÓ lªn c«ng suÊt tÝn hiÖu thu trong thùc tÕ lµm thay ®æi LES trong c«ng thøc (2.7) thµnh L ®-îc gäi lµ suy hao tuyÕn. Trong ®ã : L = LES.LA b. Sù suy hao t¹i thiÕt bÞ thu vµ ph¸t. 15 Sinh viªn NguyÔn Xu©n Hoµng Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 - - H×nh 2.4. Suy hao trªn thiÕt bÞ ®Çu cuèi. Suy hao LFTX gi÷a m¸y ph¸t vµ anten : ®Ó cÊp cho anten mét c«ng suÊt PT cÇn cÊp mét c«ng suÊt PTX t¹i ®Çu ra m¸y khuÕch ®¹i ph¸t lµ : PTX = PT.LFTX (W) C«ng suÊt cña bé khuÕch ®¹i ph¸t cã thÓ biÓu thÞ d-íi d¹ng hµm cña th«ng sè EIRP, do ®ã c«ng suÊt bøc x¹ ®¼ng h-íng hiÖu dông EIRP cã thÓ viÕt : EIRP = PT.GT = (PT.GT)/LFTX (W) Suy hao gi÷a anten vµ m¸y thu : C«ng suÊt tÝn hiÖu PRX t¹i ®Çu vµo cña m¸y thu ®-îc x¸c ®Þnh bëi biÓu thøc : PRX = PR/LFRX c. Suy hao do sù kh«ng th¼ng hµng cña anten. H×nh 2.5. M« t¶ h×nh häc biÓu thÞ sù kh«ng th¼ng hµng gi÷a hai anten thu vµ ph¸t. LT lµ suy hao do sù kh«ng th¼ng hµng trªn tuyÕn ph¸t cßn L R lµ suy hao do sù kh«ng th¼ng trªn tuyÕn thu. Nh÷ng suy hao nµy lµ hµm cña c¸c gãc kh«ng th¼ng hµng trªn tuyÕn ph¸t (T) vµ trªn tuyÕn thu (R) ®-îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc : 16 Sinh viªn NguyÔn Xu©n Hoµng Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 G()dB = GMax.dB – 12.( /3dB)2 Gi¸ trÞ cña chóng tÝnh theo dB ®-îc x¸c ®Þnh bëi : LT = 12. ( T/3dB)2 (dB) 2 LR = 12. ( R/3dB) (dB) d. Suy hao do ghÐp kh«ng ®èi xøng ph©n cùc. CÇn ph¶i tÝnh ®Õn suy hao do sù ghÐp kh«ng ®èi xøng L POL cña ph©n cùc khi anten thu kh«ng ®-îc ®Þnh h-íng t-¬ng ®-¬ng víi sù ph©n cùc cña sãng ®-îc thu. Trong mét liªn l¹c víi ph©n cùc trßn, sãng ®-îc ph¸t bÞ ph©n cùc trßn trªn trôc cña anten vµ trë thµnh Elip khi rêi trôc anten. ViÖc truyÒn qua tÇng khÝ quyÓn cã thÓ lµm thay ®æi ph©n cùc trßn thµnh ph©n cùc Elip. Trong liªn l¹c ph©n cùc ®-êng th¼ng, sãng cã thÓ bÞ quay trong mÆt ph¼ng ph©n cùc cña nã khi nã truyÒn qua tÇng khÝ quyÓn. Cuèi cïng, anten thu cã thÓ kh«ng cã mÆt ph¼ng ph©n cùc t-¬ng øng víi mÆt ph¼ng ph©n cùc cña sãng tíi. NÕu  lµ gãc gi÷a hai mÆt ph¼ng, suy hao do sù ghÐp kh«ng ®èi xøng cña ph©n cùc ®ã cã gi¸ trÞ LPOL(dB) = 20log(cos) Trong tr-êng hîp anten thu ph©n cùc trßn nh-ng thu sãng ph©n cùc trong mÆt ph¼ng th× gi¸ trÞ LPOL = 3dB. Gi¶ sö r»ng nÕu tÝnh tÊt c¶ c¸c nguån cña suy hao, c«ng thøc (2.7) cña c«ng suÊt tÝn hiÖu thu t¹i ®Çu vµo m¸y thu trë thµnh : (2.8) PR.GMax 1 GR Max PRX = (2.8) LT.LFTX LES . LA LR.LFRN.LPOL e. KÕt luËn BiÓu thøc (2.7) vµ (2.8) biÓu diÔn c«ng suÊt cña tÝn hiÖu t¹i ®Çu vµo cña m¸y thu lµ cïng mét d¹ng; chóng lµ tÝch cña 3 thµnh phÇn : (1) : (EIRP) nªu ®Æc tÝnh cña tÝn hiÖu ph¸t. (2) : (1/L) nªu dÆc tÝnh cña m«i tr-êng truyÒn dÉn. (3) : (§é t¨ng Ých cña m¸y thu) nªu ®Æc tÝnh cña thiÕt bÞ thu. ë d¹ng tæng qu¸t nhÊt nh- trong biÓu thøc (2.8) th× gi¸ trÞ cña 3 thµnh phÇn nµy lµ : EIRP = PTX.GTmax/LT.LFTX (W) BiÓu thøc nµy tÝnh ®Õn sù suy hao LFTX gi÷a m¸y khuÕch ®¹i ph¸t víi anten vµ sù suy gi¶m ®é t¨ng Ých cña anten LT do sù kh«ng th¼ng hµng cña anten ph¸t. 1/L = 1/LES.LA Suy hao tuyÕn L tÝnh ®Õn sù suy gi¶m bÒ mÆt tù do LES vµ sù suy gi¶m trong tÇng khÝ quyÓn LA. 17 Sinh viªn NguyÔn Xu©n Hoµng Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 §é t¨ng Ých cña thiÕt bÞ thu : GR max G = LR . LFRX . LPOL C«ng thøc nµy cã tÝnh ®Õn suy hao LFRX gi÷a m¸y thu vµ anten thu, suy hao cña ®é t¨ng Ých anten LR do sù kh«ng th¼ng hµng cña anten thu vµ c¸c suy hao do sù ph©n cùc cña ghÐp kh«ng ®èi xøng LPOL. 2.4- c«ng suÊt t¹p ©m t¹i ®Çu vµo m¸y thu. 2.4.1.Nguån gèc g©y t¹p ©m. T¹p ©m lµ mét d¹ng tÝn hiÖu khoong chøa th«ng tin ®-îc truyÒn lÉn víi tÝn hiÖu mang th«ng tin. Nã lµm gi¶m ®é chÝnh x¸c khi håi phôc néi dung th«ng tin ®-îc truyÒn t¹i m¸y thu. Nguån g©y ra t¹p ©m bao gåm c¸c nguån sau: - T¹p ©m ®-îc ph¸t ra tõ nh÷ng nguån bøc x¹ tù nhiªn trong vïng thu sãng cña anten. - T¹p ©m ®-îc t¹o bëi c¸c thµnh phÇn ®iÖn tö trong b¶n th©n thiÕt bÞ. C¸c tÝn hiÖu tõ m¸y ph¸t kh¸c mµ kh«ng ph¶i lµ th«ng tin cÇn truyÒn còng ®-îc coi lµ t¹p ©m, t¹p ©m nµy ®-îc gäi lµ nhiÔu. 2.4.2.§Þnh nghÜa vµ ®Æc tr-ng cña t¹p ©m. C«ng suÊt t¹p ©m g©y h¹i lµ nh÷ng nguån c«ng suÊt t¹p ©m xuÊt hiÖn trong b¨ng tÇn cña tÝn hiÖu mang th«ng tin. Th«ng th-êng nã lµ nguån c«ng suÊt t¹i m¸y thu. D¹ng t¹p ©m th-êng hay xuÊt hiÖn lµ t¹p ©m tr¾ng cã mËt ®é phæ c«ng suÊt N0(W/Hz) vµ lµ h»ng cña b¨ng tÇn cã liªn quan. N0(T) (W/Hz) N0 B TÇn sè (Hz) H×nh 2.6. MËt ®é phæ cña t¹p ©m tr¾ng. C«ng suÊt t¹p ©m t-¬ng ®-¬ng N(W) ®-îc ®o b»ng ®é réng b¨ng BN(Hz) vµ cã gi¸ trÞ N = N0.BN (W) (2.9) C¸c nguån t¹p ©m thùc th-êng kh«ng ph¶i lµ d¹ng mËt ®é c«ng suÊt kh«ng ®æi nh-ng d¹ng t¹p ©m thùc rÊt dÔ quan s¸t víi ®é réng b¨ng tÇn giíi h¹n. a. NhiÖt ®é t¹p ©m cña nguån t¹p ©m 2 cùc. 18 Sinh viªn NguyÔn Xu©n Hoµng Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 NhiÖt ®é t¹p ©m cña mét nguån t¹p ©m cña phÇn tö hai cæng (phÇn tö hai cùc) cung cÊp mét nguån c«ng suÊt t¹p ©m N ®-îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc : T = N / kB = N0 / k (K) (2.10) Trong ®ã : k lµ h»ng sè Boltman cã gi¸ trÞ k = 1,736.10-23 = -228,6 dB (W/Hzk) T ®Æc tr-ng cho nhiÖt ®é nhiÖt ®éng cña trë kh¸ng t¹o ra c«ng suÊt t¹p ©m néi t¹i vµ c«ng suÊt ®ã ®-îc xem nh- lµ mét nguån bï. Nguån t¹p ©m (NhiÖt ®é vËt lý cã thÓ kh¸c T) C«ng suÊt t¹p ©m néi t¹i W: N = k.T.B NhiÖt ®é vËt lý T H×nh 2.7. M« t¶ ®Þnh nghÜa vÒ nhiÖt ®é cña nguån t¹p ©m. C«ng suÊt t¹p ©m néi t¹i lµ c«ng suÊt ®-îc cung cÊp bëi nguån tíi thiÕt bÞ mµ cã trë kh¸ng b»ng tr¬e kh¸ng cña nguån. b. NhiÖt ®é t¹p ©m cña phÇn tö 4 cùc. NhiÖt ®é t¹p ©m TC cña phÇn tö 4 cùc lµ nhiÖt ®é nhiÖt ®éng cña trë kh¸ng mµ ®-îc ®Æt t¹i ®Çu vµo cña 4 cùc ®-îc coi lµ kh«ng cã chiªï, t¹o ra cïng c«ng suÊt t¹p ©m néi t¹i ë ®Çu ra cña phÇn tö nh- phÇn tö thùc kh«ng cã t¹p ©m ë ®Çu vµo. Do ®ã TC lµ ®¹i l-îng do t¹p ©m ph¸t sinh bëi thµnh phÇn bªn trong cña phÇn tö 4 cùc. D¹ng c«ng suÊt t¹p ©m cña phÇn tö 4 cùc lµ tû sè gi÷a c«ng suÊt t¹p ©m néi t¹i ®Çu ra cña phÇn tö vµ c«ng suÊt do nguån t¹p ©m ®ã sinh ra t¹i ®Çu vµo cña phÇn tö cã nhiÖt ®é t¹p ©m b»ng nhiÖt ®é tham chiÕu T0 = 2900K. Gi¶ sö r»ng phÇn tö cã ®é t¨ng Ých lµ G, ®é réng b¨ng tÇn lµ B vµ ®-îc truyÒn mét nguån nhiÖt t¹p ©m b»ng nhiÖt ®é T0 ; Tæng c«ng suÊt t¹i ®Çu ra lµ : G.K.(TC+T0).B C«ng suÊt thµnh phÇn xuÊt hiÖn tõ nguån nµy lµ : G.k.T0.B D¹ng t¹p ©m sÏ lµ : [ G.k(TC+T0).B] TC F= = 1+ G.k.T0.B T0 Kh«ng t¹p ©m HÖ thèng trùc 19 Sinh viªn NguyÔn Xu©n Hoµng Cïng c«ng suÊt t¹p ©m : Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 ®Çu vµo T = 0 NhiÖt ®é vËt lý T = T0 H×nh 2.8. NhiÖt ®é t¹p ©m t-¬ng ®-¬ng ë ®Çu vµo. 2.4.3.NhiÖt ®é t¹p ©m cña anten. Mét anten cã thÓ thu thËp t¹p nhiÔu tõ c¸c phÇn tö bøc x¹ theo d¹ng ®å thÞ ph-¬ng h-íng bøc x¹ cña anten. §Çu vµo t¹p ©m tõ anten lµ hµm cña h-íng ®Æt anten, ®å thÞ bøc x¹ cña anten vµ tr¹ng th¸i m«i tr-êng xung quanh nã. Gi¶ sö anten cã nguån t¹p ©m ®-îc ®Æc tÝnh ho¸ bëi nhiÖt ®é t¹p ©m ®-îc gäi lµ nhiÖt ®é t¹p ©m cña anten TA(K). Gäi Tb(,) lµ nhiÖt ®é cña phÇn tö bøc x¹ t-¬ng øng víi gãc ph-¬ng h-íng (,), t¹i ®ã ®é t¨ng Ých cña anten cã gi¸ trÞ lµ G(,). NhiÖt ®é t¹p ©m cña anten trong tr-êng hîp nµy ®-îc tÝnh bëi sù tÝch hîp c¸c nguån t¹p ©m cña tÊt c¶ c¸c phÇn tö bøc x¹ trong ®å thÞ ph-¬ng h-íng bøc x¹ cña anten. Do ®ã, nhiÖt ®é t¹p ©m cña anten lµ : 1 TA =  TB(,) . G(,) d 4 2.4.4. NhiÖt ®é t¹p ©m cña suy gi¶m. Suy gi¶m lµ phÇn tö 4 cùc mµ trong ®ã chØ bao gåm c¸c thµnh phÇn thô ®éng(chóng cã thÓ ®-îc xem nh- lµ c¸c trë kh¸ng) t¹i nhiÖt ®é T F th-êng lµ nhiÖt ®é xung quanh. NÕu LF lµ sù suy gi¶m g©y ra bëi phÇn tö suy gi¶m th× nhiÖt ®é t¹p ©m cña phÇn tö suy gi¶m lµ : TE = (LF - 1). TF NÕu TF = T0 d¹ng t¹p ©m cña phÇn tö suy gi¶m, th«ng qua sù so s¸nh c¸c biÓu thøc (2.9) vµ (2.10) lµ : FF = LF 2.4.5. NhiÖt ®é t¹p ©m cña thiÕt bÞ bao gåm mét sè phÇn tö nèi tÇng. Gi¶ sö mét thiÕt bÞ bao gåm mét chuçi N phÇn tö 4 cùc nèi tÇng, mçi phÇn tö j cã ®é t¨ng Ých Gj(j = 1,2,…,N) vµ nhiÖt ®é t¹p ©m Te. 20 Sinh viªn NguyÔn Xu©n Hoµng
- Xem thêm -