Thiết kế và tính toán một kênh truyền hình số qua vệ tinh
MỤC LỤC
PHẦN I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN VỆ TINH 2
I. Giới Thiệu Chung 2
II. Một Số Khái Niệm Có Liên Quan Giữa Trái Đất Và Vệ Tinh: 2
1. Kinh Tuyến Và Vĩ Tuyến 2
2. Địa Cực Và Địa Từ 2
3. Góc ngẩng, Góc phương vị và Góc phân cực 3
III.Thông Tin Vệ Tinh 5
1. Nguyên Lý Thông Tin Vệ Tinh 5
2. Đặc Điểm Của Thông Tin Vệ Tinh 7
3. Hệ Thống Vệ Tinh: 8
4.Qũy Đạo Của Vệ Tinh Địa Tĩnh 9
5.Quá Trình Phóng Vệ Tinh 9
6.Tần số làm việc và băng thông của thông tin vệ tinh 10
IV. Cấu Hình Hệ Thống Thông Tin 12
1.Phần mặt đất 12
2. Phần không gian 13
3. Cách chọn vị trí trạm mặt đất 13
V. Tạp Am Trên Tuyến Thông Tin 13
1.Các nguồn tạp âm 13
2.Các tham số của tạp âm 13
3.Các Loại Suy Hao 16
4.Các đặc tính của tạp âm 21
5.Tỉ lệ nén tín hiệu trên nhiễu tại đầu vào máy thu 25
6.Tỉ số năng lượng của Bit/mật độ tạp âm Eb/Nb 26
CHƯƠNG II: CẤU TRÚC TRẠM MẶT ĐẤT 28
I.Cấu Hình Của Một Trạm Mặt Đất 28
1.Cấu hình của một trạm mặt đất 28
2.Các công nghệ quan trọng đối với trạm mặt đất 29
II.Anten Parabol – Feedhord 29
1.Yêu cầu hoạt động đối với anten 29
2.Phân loại anten 30
3.Góc quay và độ chính xác của anten 30
4.Các đặc tính về điện 30
5.Vị trí anten 32
6.Phễu tiếp sóng – Feedhorn 34
CHƯƠNG III. SỐ HÓA TÍN HIỆU TRUYỀN HÌNH 36
I.Mở Đầu 36
II.Biến Đổi Tín Hiệu Tương Tự Thành Tín Hiệu Số 36
III.Biến Đổi Tín Hiệu Số Thành Tương Tự 37 IV.Đặc Điểm Của Tín Hiệu Số 37
CHƯƠNG IV. HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH SỐ VỆ TINH 38
I.Giới Thiệu 38
II.Tín Hiệu Truyền Dẫn 38
1.Tiêu Chuẩn Dvb-S 38
2.Tín Hiệu Truyền Dẫn 38
III. Hệ Thống Truyền Hình Qua Vệ Tinh 47
1.Hệ Thống Scpc 47
2.Hệ Thống Mcpc 50
IV. So Sánh Hai Hệ Thống Scpc Và Mcpc 53
1.Nguyên Lý 53
2.Về Kỹ Thuật Ưng Dụng 53
3.Tính Linh Hoạt 54
V. Truyền Tín Hiệu Truyền Hình Số Qua Vệ Tinh 54
VI.Các Thông Số Đặc Trưng Cơ Bản Của Hệ Thống Truyền Hình Số Qua
Vệ Tinh 57
1.Mã HoáKênh 57
2.Điều Chế Số 57
3.Chất Lượng Của Bộ Giải Điều Chế 59
4.Giải Mã Và Sửa Lỗi 60
5.Tính Toán Tốc Độ Số Liệu Có Ích So Với Dải Thông Vệ Tinh 65
VII. Ưng Dụng Của Truyền Hình Số 67
CHƯƠNG V. CƠ SỞ VỀ BIẾN ĐỔI SỐ TÍN HIỆU TRUYỀN HÌNH 68
I. Audio Số 68
1.Tổng Quan 68
2.Các Nguồn Tín Hiệu Audio Số 68
3.Nén Tín Hiệu Chuẩn Mpeg – 2 Cho Audio Số 72
II. Video Số 76
1.Các Hệ Truyền Hình Màu Trên Thế Giới 76
2.Lấy Mẫu Tín Hiệu Video Số 77
3.Tiêu Chuẩn Composite Số 80
4.Tiêu Chuẩn Component Số 85
5.Nén Mpeg-2 Cho Video Số 89
6.Chuẩn Nén Mpeg-2 Cho Video Số 100
III. Sửa Lỗi Tiến (Fec) 102
1.Giới Thiệu 102
2.Mã Khối 102
3.Mã Xoắn 103
4.Lỗi Đơn Và Lỗi Kép 104
5.Chèn Mã 106
IV. Phân Tán Năng Lượng 107
1.Giới Thiệu 107
2.Nguyên Lý Xáo Trộn Và Giải Xáo Trộn 108
V. Điều Chế Số 109
1.Giới Thiệu 109
2.Điều Chế Và Giải Điều Chế Bpsk 110
3.Điều Chế Và Giải Điều Chế Qpsk 111
4.Điều Chế Và Giải Điều Chế 8-Psk 114
VI. Đa Truy Nhập 120
1.Khái Niệm 120
2.Phân Loại 120
3.Nguyên Lý Hệ Thống Fdma 121
4.Đa Truy Nhập Phân Chia Theo Thời Gian (Tdma) 121
5.Đa Truy Nhập Trải Phổ (Cdma) 122
PHẦN II:THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN MỘT KÊNH TRUYỀN HÌNH SỐ QUA VỆ TINH 124
I.PHÂN TÍCH TUYẾN THÔNG TIN 125
1.Tính Toán Vị Trí Trạm Mặt Đất 125
2.Tính Toán Tuyến Lên 126
3.Tính Toán Tuyến Xuống (Downlink) 127
4.Tuyến Tổng 128
5.Kết Luận 131
II.PHÂN TÍCH TOÁN ĐỐI VỚI KÊNH HTV9 THÔNG QUA VỆ
TINH MEASAT 1 CÓ 91.50E 132
1.Tính Toán Vị Trí Trạm Mặt Đất 132
2.Tính Toán Các Mức Công Suất 133
A.Tp.HCM 133
B.HÀ NỘI 136
3.Một Ví Dụ Về Tuyến Tổng 140
KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 145
CÁC TỪ NGỮ ĐƯỢC VIẾT TẮT 146
TÀI LIỆU THAM KHẢO 147
27 trang |
Chia sẻ: banmai | Lượt xem: 1753 | Lượt tải: 4
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Thiết kế và tính toán một kênh truyền hình số qua vệ tinh, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
CHÖÔNG I
TOÅNG QUAN VEÀ THOÂNG TIN VEÄ TINH
I. Giôùi Thieäu Chung:
Cuøng vôùi ñaø phaùt trieån xaõ hoäi vaø khoa hoïc kyõ thuaät,
thoâng tin veä tinh trôû thaønh moät dòch vuï phoå bieán treân toaøn theá
giôùi. Chuùng ta coù theå hieåu bieát vaø caûm nhaän ñöôïc cuoäc soáng hieän
taïi cuûa theá giôùi xung quanh. Chính laø nhôø caùc heä thoáng thoâng tin
lieân laïc, thoâng tin toaøn caàu maø thoâng veä tinh ñoùng vai troø quan troïng.
II. Moät Soá Khaùi Nieäm Coù Lieân Quan Giöõa Traùi Ñaát Vaø Veä Tinh:
a) Kinh Tuyeán Vaø Vó Tuyeán:
Traùi ñaát ñöôïc chia ra thaønh caùc kinh tuyeán vaø caùc vó tuyeán ñeå xaùc ñònh vò trí ñòa lyù cuûa caùc quoác gia, laõnh thoå hay moät vò trí ñòa lyù cuï theå naøo ñoù…
Caùc ñöôøng kinh tuyeán ñeàu quy veà hai cöïc Baéc – Nam vaø ñöôïc chia thaønh 360° . Kinh ñoä goác ñöôïc choïn laøm ñöôøng ñi qua Greenwich ( Anh ), nôi ñaët ñaøi thieân vaên ñaàu tieân lôùn nhaát. Töø kinh ñoä goác (0°) veà höôùng Ñoâng bao goàm 180° Ñoâng vaø veà höôùng Taây bao goàm 180° Taây .
Caùc ñöôøng Vó tuyeán ñeàu caét ngang qua caùc ñöôøng kinh tuyeán . Ñöôøng xích ñaïo chia traùi ñaát thaønh hai phaàn, baùn caàu Baéc vaù baùn caàu Nam. Vó ñoä 90°N laáy ôû ñòa cöïa Baéc vaø 90°S laáy ôû ñòa cöïc Nam . Caùc ñöôøng kinh tuyeán vaø vó tuyeán ñöôïc moâ taû nhö hình veõ sau :
Vó tuyeán 200 Baéc
Xích ñaïo
Kinh tuyeán 400 Taây
Hình 1-1: Kinh tuyeán vaø vó tuyeán
b) Ñòa Cöïc Vaø Ñòa Töø :
Caùc ñöôøng kinh tuyeán ñeàu taäp chung veà hai cöïc neân goïi laø cöïc Baéc vaø cöïc Nam ñòa lí . Coøn la baøn chæ höôùng Baéc töø tröôøng cuûa traùi neân goïi laø Baéc ñòa töø .
Do caùc traïm thu ñeàu naèm treân kinh tuyeán vaø vó tuyeán ñòa lí neân coù söï khaùc bieät vôùi höôùng ñòa töø moät goùc, goïi laø goùc leäch. Goùc leäch thay ñoåi theo kinh tuyeán vaø vó tuyeán, hay cuï theå hôn laø noù taêng tæ leä vôùi vó ñoä. Ví duï vôùi vó ñoä 5° ¸ 75° thì goùc leäch 0,77° ¸ 8,33° . Goùc leäch cuûa Haø Noäi 3°17 vaø TP.HCM 1°66 .
c) Goùc ngaång (Elevation), Goùc phöông vò (Azimuth ) vaø Goùc phaân cöïc (Polarisation):
Ñaây laø ba thoâng soá caàn thieát vaø quan troïng ñeå xaùc ñònh ñuùng toïa ñoä veä tinh vaø höôùng phaân cöïc cuûa noù.
Goùc ngaång ( qe) :
Laø goùc taïo thaønh giöõa tieáp tuyeán taïi ñieåm thu ôû maët ñaát vaø ñöôøng noái ñieåm thu ñeán veä tinh. Goùc ngaång taïi xích ñaïo lôùn nhaát (baèng 90°) vaø ñi veà hai cöïc thì noù caøng giaûm.
Goùc ngaång
Goùc ngaång
Xích ñaïo
Tieáp tuyeán ngang
Hình1-2 : Goùc ngaång
Trong phaïm vi heïp ta coù theå taïm coi maët ñaát laø nôi ñaët anten laø ñöôøng tieáp tuyeán .Caùch tìm hay döïng goùc ngaång raát khoù. Bôûi vì ta coù theå tìm goùc nghieâng cuûa noù ñeå deã daøng hôn . Ta tính ñöôïc goùc ngaång nhö sau :
qe = 90° - goùc nghieâng (a)
Trong ñoù goùc nghieâng ñöôïc taïo bôûi maët phaúng mieäng chaûo vaø maët ñaát .
Goùc leäch (d) laø goùc thay ñoåi theo vó ñoä vaø do söï sai leäch giöõa ñòa cöïc vaø ñòa töø neân ñoái vôùi cô caáu do øtìm ñoàng boä caàn phaûi tính ñeán goùc naøy ñeå anten quay theo ñuùng quõy ñaïo veä tinh töø Ñoâng sang Taây. Luùc naøy goùc ngaång ñöôïc tính : qe = 90° - [ goùc leäch (d) + goùc nghieâng (a) ]
Goùc ngaång qe EL
( 90- qe)
Goùc nghieâng: ( 90- qe) o
Maët phaúng ñaát
k
Hình1-3: Quan heä giöõa goùc nghieâng vaø goùc ngaång
Giaù trò goùc leäch vaø goùc nghieâng ñöôïc cho ôû baûng sau (theo tö lieäu cuûa taïp chí Böu chính vieãn thoâng 7/82 )
Baûng : Giaù trò goùc nghieâng vaø goùc leäch
Vó ñoä
Goùc nghieâng (a)
Goùc leäch (d)
10°58 (TP.HCM)
11,5
1,66
21°04 (TP. Haø Noäi)
21,48
3.17
§ Goùc Phöông Vò (ja)
Laø goùc daãn höôùng cho anten quay tìm veä tinh treân quyõ ñaïo ñòa tónh theo höôùng töø Ñoâng sang Taây . Goùc phöông vò ñöôïc xaùc ñònh bôûi ñöôøng thaúng höôùng tôùi veä tinh .
Caùc veä tinh ñeàu treo treân quõy ñaïo ñòa tónh naèm trong maët phaúng xích ñaïo. Moãi moät traïm thu ôû maët ñaát chæ coù theå nhìn thaáy veä tinh ôû nöõa phaàn traùi ñaát, töø kinh tuyeán
0° ¸ 180°.
Trong caùc bieåu ñoà ñöôïc laáy chuaån ôû kinh tuyeán 0°, reõ veà höôùng Taây vaø höôùng Ñoâng -90° . Thöïc teá do söï che khuaát cuûa beà maët traùi ñaát neân chæ coøn 70° veà höôùng
Taây – Ñoâng.
Goùc phöông vò phuï thuoäc vaøo kinh ñoä cuûa ñieåm thu vaø kinh ñoä cuûa veä tinh .
Goùc phöông vò cuûa veä tinh 2 laø: 180 0-30 0=1500
300E
450W
Goùc phöông vò cuûa veä tinh 1 laø: 180 0+450=2250
Cöïc Baéc
South
Veä tinh 2
Veä tinh 1
Hình 1-4: Goùc phöông vò
§ Goùc Phaân Cöïc
Khi ñöôøng truïc taâm chaûo parabol thu höôùng thaúng ñeán taâm buùp soùng chính cuûa anten phaùt thì maët chaûo cuûa anten thu seõ nhaän ñöôïc gaàn nhö toaøn boä naêng löôïng cuûa chuøm soùng chính trong maët phaúng phaân cöïc . Neáu anten thu naèm leäch taâm vôùi chuøm soùng chính cuûa tín hieäu veä tinh, hieäu suaát naêng löôïng giaûm vaø coøn gaây ra caùc taùc haïi khaùc nhö laøm meùo daïng tín hieäu, taêng taïp nhieãu . Vì vaäy, caàn phaûi hieäu chænh laïi goùc phaân cöïc baèng ñaàu doø phaân cöïc ôû ñaàu thu.
Goùc phaân cöïc cuõng thay ñoåi theo vó tuyeán vaø kinh tuyeán giöõa taâm chuøm soùng böùc xaï vôùi ñieåm thu. Thoâng thöôøng giaù trò cuûa noù ñöôïc tính saún theo vó ñoä vaø kinh ñoä .
Khi duøng cô caáu ñoàng boä ñeå doø tìm tín hieäu caùc veä tinh treân quõy ñaïo ñòa tónh . Tröôøng hôïp naøy seõ khoâng thu ñöôïc tín hieäu cuûa taát caû caùc veä tinh treân quõy ñaïo.
III.THOÂNG TIN VEÄ TINH
1. Nguyeân Lyù Thoâng Tin Veä Tinh:
Moät veä tinh coù khaû naêng thu vaø phaùt soùng voâ tuyeán ñieän khi ñöôïc phoùng vaøo vuõ truï. Khi ñoù veä tinh seõ khueách ñaïi soùng voâ tuyeán ñieän nhaän ñöôïc töø caùc traïm maët ñaát vaø phaùt laïi soùng voâ tuyeán ñieän ñeán caùc traïm maët ñaát khaùc. Loaïi veä tinh nhaân taïo ñöôïc söû duïng cho thoâng tin veä tinh nhö theá ñöôïc goïi laø veä tinh thoâng tin.
Do veä tinh chuyeån ñoäng khaùc nhau khi quan saùt töø maët ñaát, phuï thuoäc vaøo quyõ ñaïo bay cuûa veä tinh, veä tinh coù theå phaân ra veä tinh quyõ ñaïo thaáp vaø veä tinh ñòa tónh.
Veä tinh quyõ ñaïo thaáp laø veä tinh nhìn töø maët ñaát noù chuyeån ñoäng lieân tuïc, thôøi gian caàn thieát cho veä tinh ñeå chuyeån ñoäng xung quanh quyõ ñaïo cuûa noù khaùc vôùi chu kyø quay cuûa traùi ñaát xung quanh truïc cuûa noù.
Veä tinh ñòa tónh laø veä tinh ñöôïc phoùng leân quyõ ñaïo troøn ôû ñoä cao 35786 km treân ñöôøng xích ñaïo, veä tinh loaïi naøy bay xung quanh quaû ñaát moät voøng maát 24 giôø. Do chu kyø bay cuûa veä tinh baèng chu kyø quay cuûa quaû ñaát xung quanh truïc cuûa noù theo höôùng ñoâng cuøng vôùi höôùng quay cuûa quaû ñaát, bôûi vaäy veä tinh döôøng nhö ñöùng yeân khi quan saùt töø maët ñaát. Neân noù ñöôïc goïi laø veä tinh ñòa tónh.
Quyõ ñaïo ñiaï tónh a
Quyõ ñaïo ellip
35786km
Hình 1- 5 :Veä tinh quyõ ñaïo thaáp Hình 1-6 : Ñaëc tính cuûa quyõ ñaïo ñòa tónh
Vì vaäy veä tinh ñòa tónh coù theå baûo ñaûm thoâng tin oån ñònh lieân tuïc hôn so vôùi veä tinh quyõ ñaïo thaáp, neân noù ñöôïc söû duïng trong truyeàn hình.
Neáu ba veä tinh ñòa tónh ñöôïc ñaët caùch ñeàu nhau treân ñöôøng xích ñaïo nhö Hình 1.1 thì coù theå thieát laäp thoâng tin giöõa haàu heát caùc vuøng treân quaû ñaát baèng caùch chuyeån tieáp qua 1 hoaëc 2 veä tinh. Ñeàu naøy cho pheùp xaây döïng moät maïng thoâng tin treân toaøn caàu.
Caáu Hình Khaùi Quaùt Cuûa Moät Heä Thoáng Thoâng Tin :
Moät veä tinh ñòa tónh.
Caùc traïm maët ñaát.
Ñöôøng höôùng töø traïm phaùt maët ñaát ñeán veä tinh ñöôïc goïi laø höôùng leân.
Ñöôøng höôùng töø veä tinh ñeán traïm thu maët ñaát goïi laø tuyeán xuoáng.
Ñöôøng leân Ñöôøng xuoáng
6GHz: 4GHz -> Baêng C
14GHz: 11GHz ->Baêng Ku
30GHz: 20GHz -> Baêng Ka
Traïm maët ñaát Traïm maët ñaát.
Hình 1-7: Heä Thoáng Thoâng Tin Veä Tinh
2. Ñaëc Ñieåm Cuûa Thoâng Tin Veä Tinh:
Thoâng tin lieân laïc qua veä tinh coù moät soá ñaëc ñieåm chính:
Öu Ñieåm:
Vuøng phuû soùng roäng: Soùng voâ tuyeán ñieän phaùt ñi töø moät veä tinh ñòa tónh coù theå bao phuû 1/3 toaøn boä beà maët quaû ñaát, nhö vaäy vôùi veä tinh vuøng phuû soùng coù theå bao truøm tuyø vuøng cöïc.
Dung löôïng thoâng tin lôùn: Vôùi baêng taàn coâng taùc roäng vaø aùp duïng caùc bieän phaùp tieát kieäm khoaûng taàn soá neân heä thoáng thoâng tin veä tinh cho pheùp ñaït tôùi dung löôïng lôùn trong moät thôøi gian raát ngaén.
Ñoä tin caäy vaø chaát löôïng thoâng tin cao: Tuyeán thoâng tin veä tinh chæ coù ba traïm, trong ñoù veä tinh ñoùng vai troø nhö moät traïm laëp, coøn laïi hai traïm ñaàu cuoái treân maët ñaát neân xaùc suaát hö hoûng treân tuyeán raát thaáp. Tæ leä bit loãi keânh coù theå ñaït 10-9.
Tính linh hoaït vaø hieäu quaû kinh teá: Heä thoáng thoâng tin ñöôïc thieát laëp nhanh choùng trong ñieàu kieän caùc traïm maët ñaát ñaët caùch xa nhau. Ñaëc bieät hieäu quaû kinh teá cao trong thoâng tin cöï li lôùn, thoâng tin xuyeân luïc ñòa.
Coù khaû naêng ña truy nhaäp: Duøng caùc loaïi hình nhö FDMA, TDMA, CDMA.
Khuyeát Ñieåm:
Vì veä tinh caùch maët ñaát quaù cao neân suy giaûm cuûa soùng truyeàn treân khoâng gian raát cao.
Thôøi gian truyeàn soùng lôùn (caû ñi vaø veà laïi maët ñaát 240 ÷275ms).
Caàn thieát bò ñieàu khieån töï ñoäng veä tinh ñeå giöõ quyõ ñaïo veä tinh khoâng ñoåi vaø vò trí töông ñoái so vôùi maët ñaát.
Khoù khaên trong vieäc phoùng veä tinh.
3.Heä Thoáng Veä Tinh:
Caáu Truùc Veä Tinh:
Caáu truùc cô baûn cuûa tinh bao goàm veä tinh nhaân taïo chöùa caùc maùy phaùt hình, anten ñònh höôùng cho maët ñaát, goùc toûa soùng cuûa anten ñöôïc choïn sao cho soùng bao truøm caàn phuû cho traùi ñaát (caû nöôùc hoaëc caû vuøng luïc ñòa).
Nguoàn naêng löôïng cung caáp cho veä tinh hoaït ñoäng chuû yeáu laø duøng pin maët trôøi (taám quang ñieän ñaët treân veä tinh bieán ñoåi naêng löôïng maët trôøi thaønh ñieän naêng)
Hình 1-8: Caáu truùc cô baûn cuûa veä tinh
Nhieäm Vuï Chính Cuûa Veä Tinh Laø:
Khueách ñaïi tín hieäu nhaän ñöôïc töø maët ñaát.
Dòch taàn soá soùng mang.
Khueách ñaïi tín hieäu ñaõ dòch taàn vaø truyeàn xuoáng maët ñaát.
Hoaït Ñoäng Cuûa Veä Tinh:
Ñaàu tieân anten nhaän tín hieäu cuûa tuyeán leân, keá ñeán boä loïc seõ boû ñi daõy taàn soá khoâng mong muoán, boä khueách ñaïi naâng coâng suaát tín hieäu leân vaø tín hieäu ñöôïc dòch xuoáng daõy taàn phuø hôïp vôùi daõy taàn cuûa tuyeán xuoáng. Tieáp theo boä khueách ñaïi, maïng löôùi phaân keânh taùch caùc keânh rieâng leû ñeå xöû lyù nhö : caân baèng, khueách ñaïi, loïc… taát caû caùc keânh sau ñoù ñöôïc keát hôïp laïi vaø truyeàn xuoáng .
Boä Phaùt Ñaùp:
Coù theå noùi boä phaùt ñaùp cuûa veä tinh laø phaàn töû quan troïng nhaát treân veä tinh, noù ñöôïc caáu taïo bôûi caùc phaàn töû tích cöïc
Boä phaùt ñaùp veä tinh laø söï keát hôïp cuûa boä thu tuyeán leân vaø boä phaùt tuyeán xuoáng, noù tieáp soùng hoaëc laëp laïi nhieàu tín hieäu thoâng tin, noù thu tín hieäu töø caùc traïm maët ñaát ôû tuyeán leân, ñoåi taàn tín hieäu vaø phaùt xuoáng traïm maët ñaát ôû tuyeán xuoáng.
Anten
Anten
4 GHz
6 GHz
H
H
V
V
Boä thu Chuyeån ñoåi Boä gheùp
H (Horizontally) : Phaân cöïc ñöùng
V (Vertically) : Phaân cöïc ngang
Hình 1-9
Baêng taàn cuûa boä phaùt ñaùp veä tinh coù theå töø 24MHz ñeán 108MHz.
4.Quõy Ñaïo Cuûa Veä Tinh Ñòa Tónh:
Quõy ñaïo cuûa veä tinh ñòa tónh laø moät ñöôøng troøn 360°duy nhaát xung quanh traùi ñaát vaø coù ñoä cao khoaûng 36000km treân ñöôøng xích ñaïo neân noù laø moät nguoàn taøi nguyeân coù giôùi haïn. Vôùi ñaø phaùt trieån hieän nay cuûa thoâng tin veä tinh, noù khoâng chæ giôùi haïn bôûi caùc veä tinh thoâng tin quoác teá, maø coøn bao goàm moät soá veä tinh noäi ñòa vaø khu vöïc, cho neân vaán ñeà uøn taéc treân quõy ñòa tónh laø moät vaán ñeà lôùn.
Vì vaäy ngöôøi ta thöïc hieän caùc bieän phaùp sau:
Giôùi haïn moät soá veä tinh phoùng.
Söû duïng laïi taàn soá baèng caùch duøng phaân cöïc vuoâng goùc.
Söû duïng ñieàu cheá soá nhieàu möùc, nhieàu pha ñeå taêng soá bít truyeàn.
5.Quaù Trình Phoùng Veä Tinh:
Moãi veä tinh thoâng tin yeâu caàu phaûi coù ñoä tin caäy cao vaø tuoåi thoï hoaït ñoäng caøng laâu caøng toát vì vaäy chuùng ñöôïc saûn suaát baèng moät quy trình ñaëc bieät.
Moãi veä tinh ñöôïc ñöa leân quõy ñaïo theo moät trong hai caùch sau:
Duøng teân löõa ñaåy nhieàu taàng hay duøng phöông tieän phoùng maø khoâng söû duïng laïi.
Söû duïng moät con taøu vuõ truï con thoi ñöôïc söû duïng laïi nhieàu laàn.
Ta xeùt moät ví duï veà vieäc phoùng veä tinh duøng teân löûa ñaåy 3 taàng:
Ñaàu tieân veä tinh ñöôïc phoùng leân quõy ñaïo chôø söû duïng teân löûa taàng thöù nhaát vaø thöù hai. Quõy chôø laø moät quõy ñaïo troøn coù ñoä cao khoaûng 200 ñeán 300km so vôùi maët ñaát . Veä tinh sau ñoù ñöôïc phoùng quõy ñaïo chuyeån tieáp baèng söùc ñaåy cuûa taàng thöù ba. Ñoù laø quõy ñaïo elip coù caän ñieåm laø quõy ñaïo chôø vaø vieãn ñieåm ôû treân quõy ñaïo ñòa tónh. Sau khi ñaït ñöôïc quõy ñaïo mong muoán, veä tinh ñöôïc taùch khoûi boä phaän phoùng ñeå chuyeån ñoäng moät mình trong khoâng gian. Veä tinh ôû treân quõy ñaïo chuyeån tieáp sau ñoù ñöôïc ñieàu chænh vaøo quõy ñaïo ñòa tónh taïi ñieåm cao nhaát baèng moät teân löûa goïi laø ñoäng cô ñaåy leân vieãn ñieåm ñaët trong veä tinh.Veä tinh khoâng laäp töùc trôû thaønh veä tinh ñòa tónh ñöùng yeân ôû moät vò trí ñích, ñöôïc ñaëc leân quõy ñaïo tröôït ôû gaàn quõy ñaïo ñòa tónh. Sau ñoù di chuyeån ñeán vò trí ñaõ ñònh tröôùc vaø cuoái cuøng ñaït tôùi ñieåm cuûa quõy ñaïo ñòa tónh do hoaït ñoäng cuûa boä phaän ñaåy qua laïi nhoû.
6.Taàn soá laøm vieäc vaø baêng thoâng cuûa thoâng tin veä tinh
Phaân ñònh taàn soá
Lieân ñoaøn thoâng tin quoác teá ITU chia theá giôùi ra laøm 3 khu vöïc :
Khu vöïc 1 : Chaâu AÂu, Chaâu Phi, Lieân Xoâ vaø caùc nöôùc ñoâng AÂu cuõ.
Khu vuïc 2 : Chaâu Myõ.
Khu vöïc 3 : Chaâu AÙ vaø Chaâu ñaïi döông.
Baêng Ku ñöôïc söû duïng nhieàu ôû Chaâu AÂu, Chaâu Myõ, Nhaät vaø Chaâu UÙc.
Baêng C ñöôïc söû duïng nhieàu ôû Chaâu AÙ
Baêng S (2.5 – 6.29GHz) ñöôïc söû duïng ôû AÁn Ñoä.
Tuy nhieân do coù söï khaùc nhau giöõa caùc khu vöïc ñoái vôùi dòch vuï thoâng tin veä tinh neân vieäc phaân ñònh taàn soá cho ba khu vöïc naøy thöôøng ñöôïc tieán haønh vôùi moät vaøi ñieàu leä :
Baûng :Teân vaø phaân loaïi soùng voâ tuyeán
Soá TT
Daûi taàn soá
Teân baêng taàn
(Vieát taét)
Phaân loaïi theo böôùc soùng
Söõ duïng chuû yeáu trong
1
30Hz – 300 Hz
Taàn soá cöïc kyø thaáp (ULF)
Söû duïng trong vaát lyù, y hoïc
2
300Hz – 3KHz
Taàn soá cöïc thaáp (EHF)
Chöa ñöôïc phaân ñònh
3
3KHz – 30KHz
Taàn soá raát thaáp (VLF)
Soùng Mm (chuïc ngìn met)
Voâ tuyeán haøng haûi
Thoâng tin di ñoäng haøng haûi
4
30KHz – 300KHz
Taàn soá thaáp (LF)
Soùng Km
Thoâng tin di ñoäng haøng khoâng, voâ tuyeán haøng haûi
5
300KHz – 3MHz
Taàn soá trung bình (MF)
Soùng hectomet (côõ traêm met)
Phaùt thanh,Thoâng tin haøng haûi,Thoâng tin quoác teá
6
3MHz – 30MHz
Taàn soá cao (HF)
Soùng Decamet (côõ chuïc met)
Phaùt thanh soùng ngaén
Caùc loaïi thoâng tin di ñoäng
Thoâng tin quoác teá
7
30MHz – 300MHz
Taàn soá raát cao (VHF)
Soùng m
Phaùt thanh FM vaø truyeàn hình,thoâng tin di ñoäng
8
300MHz – 3GHz
Taàn soá cöïc cao (UHF)
Soùng dm
Truyeàn hình
Caùc loaïi thoâng tin di ñoäng
Caùc loaïi thoâng tin coá ñònh
9
3GHz – 30GHz
Taàn soá sieâu cao (SHF)
Soùng cm
Thoâng tin veä tinh vaø rada
Vieãn thoâng coâng coäng
Voâ tuyeán thieân vaên
10
30GHz – 300Ghz
Taàn soá voâ cuøng cao (EHF)
Soùng mm
Voâ tuyeán thieân vaên
Rada soùng mm
Nghieân cöùu vaø thí nghieäm
11
300GHz – 3000Ghz
Soùng Decimilimet
Chöa ñöôïc phaân ñònh
Taàn soá laøm vieäc cuûa veä tinh.
Khi choïn taàn soá laøm vieäc cho thoâng tin veä tinh ngöôøi ta thöôøng phaûi caân nhaéc caùc yeáu toá : can nhieãu, baêng taàn, caùc tham soá ñöôøng truyeàn vaø coâng ngheä thieát bò trong heä thoáng …
Baêng C : Laø khoaûng taàn soá söû duïng nhieàu nhaát trong thoâng tin veä tinh hieän nay. Daõy taàn naøy naèm giöõa cöûa soå voâ tuyeán (Radio window) töø 4 ÷ 6GHz. Veä tinh thöông maïi ñaàu tieân duøng baêng C ôû daûi taàn xuoáng 3.7 ÷ 4.2GHz ( baêng C chuaån ). Ngoaøi ra coøn söû duïng baêng C môû roäng (Extended C) töø 3.4 ÷ 4.8GHz.
Baêng Ku (Caùc baêng 14/12GHz vaø 14/11 GHz) : Baêng naøy ñöôïc söû duïng roäng raõi tieáp sau baêng C cho vieãn thoâng coâng coäng, do taàn soá cao neân cho pheùp caùc traïm maët ñaát söû duïng ñöôïc nhöõng anten coù kích thöôùc nhoû. Tuy nhieân, tín hieäu cuûa tuyeán lieân laïc ôû taàn soá naøy bò suy giaûm maïnh khi möa.
Baêng Ka (30/20GHz) : Ñöôïc söû duïng roäng ôû Nhaät.
Taàn soá tuyeán leân : 27GHz ÷30GHz
Taàn soá tuyeán xuoáng : 18.1GHz ÷20.2GHz
Baûng : Caùc baêng taàn söû duïng cho thoâng tin veä tinh
Teân thoâng duïng
Baêng taàn
Ñaëc tính vaø öùng duïng
Baêng C
6/4GHz
Phuø hôïp nhaát cho thoâng tin veä tinh
Duøng cho thoâng tin quoác teá vaø noäi ñòa
Baêng Ku
14/12GHz
Bò suy hao do möa
Söû duïng cho thoâng tin quoác teá vaø noäi ñia
Baêng Ka
30/20GHz
Bò suy hao nhieàu do möa
Söû duïng cho thoâng tin noäi ñia
Ñoä roäng baêng taàn thoâng tin veä tinh.
Hieän nay caùc thoâng tin veä tinh ñang ñöôïc söû duïng coù daõy thoâng 500MHz noù ñöôïc chia ra caùc baêng taàn nhoû hôn nhö 36MHz hay 72MHz
Vieäc öùng duïng söû duïng laïi caùc kyõ thuaät baêng taàn cho pheùp naâng giaù trò hieäu duïng cuûa noù leân 2590MHz ñöôïc thöïc hieän baèng hai caùch sau ñaây :
Taùi söû duïng baèng caùc phaân bieät caùc chuøm tia phaùt xaï töø caùc anten, caùc baêng taàn gioáng nhau ñöôïc phaùt ñi baèng caùc anten treân veä tinh duøng boä phaùt ñaùp khaùc nhau coù chuøm tia thu vaø chuøm tia phaùt khoâng truøng leân nhau.
Taùi söû duïng baèng caùch choïn caùc phaân cöïc caùc baêng taàn gioáng nhau ñöôïc phaùt xaï do caùc anten thoâng qua caùc boä phaùt ñaùp khaùc nhau söû duïng phaân cöïc tröïc giao cuûa soùng ñieän töø. Soùng ñieän töø trong veä tinh coù phaân cöïc troøn vaø tuyeán tính neân anten thu cuõng coù hai loaïi phaân cöïc nhö soùng ñieän töø.
Phaân cöïc soùng
Phaân cöïc tuyeán tính : Goàm coù phaân cöïc ngang (Horizontal) vaø phaân cöïc doïc (Vertical). Theo quy öôùc, phaân cöïc cuûa soùng ñöôïc xaùc ñònh theo höôùng cuûa ñieän tröôøng (electric field). Neáu ñieän tröôøng cuûa tín hieäu böùc xaï song song vôùi maët phaúng soùng thu – phaân cöïc ngang, coøn vuoâng goùc vôùi maët phaúng soùng thu – phaân cöïc doïc.
Phaân cöïc troøn : Ñieän tröôøng böùc xaï xoay theo chieàu kim ñoàng hoà hoaëc ngöôïc chieàu kim ñoàng hoà ta seõ coù phaân cöïc troøn phaûi hay troøn traùi (RHCP/LHCP)
Muïc ñích cuûa phaân cöïc soùng laø ñeå söû duïng laïi caùc khoaûng taàn soá.
IV. CAÁU HÌNH HEÄ THOÁNG THOÂNG TIN
Heä thoáng thoâng tin veä tinh ñöôïc hình thaønh baèng hai phaàn chính laø phaàn khoâng gian vaø phaàn maët ñaát.
1. Phaàn maët ñaát
Hay coøn goïi laø caùc traïm thu phaùt treân maët ñaát . Coù nhieàu traïm maët ñaát khaùc nhau ñöôïc söû duïng, tuøy thuoäc vaøo kieåu dòch vuï lieân laïc qua veä tinh . Ví duï nhö traïm coá ñònh hoaëc di ñoäng chæ thu , phaùt hoaëc caû hai, muïc ñích söû duïng ñeå truyeàn thoâng tin döõ lieäu, keânh thoaïi hoaëc truyeàn hình…Bao goàm:
Anten thu phaùt vaø caùc thieát bò ñieàu khieån anten.
OÁng daãn soùng, caùc boä chia cao taàn vaø gheùp coâng suaát.
Maùy thu taïp aâm thaáp, caùc boä ñieàu cheá vaø giaûi ñieàu cheá
Caùc boä ñoåi taàng tuyeán leân vaø tuyeán xuoáng .
Boä khueách ñaïi coâng suaát lôùn.
2. Phaàn khoâng gian
Goàm veä tinh, caùc thieát bò thoâng tin treân veä tinh, thieát bò ñieàu khieån ño töø xa, caùc thieát bò cung caáp nguoàn töø naêng löôïng maët trôøi . Veä tinh laø traïm laëp laïi tín hieäu cuûa tuyeán thoâng tin sieâu cao taàn.
Nhieäm vuï chính cuûa veä tinh laø:
+ Khueách ñaïi tín hieäu nhaän töø maët ñaát.
+ Dòch taàn soá soùng mang.
+ Khueách ñaïi tín hieäu ñaõ dòch taàn vaø truyeàn xuoáng maët ñaát.
3. Caùch choïn vò trí traïm maët ñaát
Vieäc xeùt choïn vò trí traïm maët ñaát raát phöùc taïp caàn phaûi xeùt ñeán caùc ñieàu kieän sau :
Taàm nhìn veä tinh roõ ôû caû hai phía chaân trôøi.
Khaû naêng nhieãu loaïn soùng viba ôû cuøng daûi taàn soá duø chuùng ôû xa haøng traêm km vaø höôùng ñeán caùc traïm khaùc nhau.
Vò trí xa caùc vuøng coù cöôøng ñoä doøng ñieän lôùn ( vuøng ñieän coâng nghieäp, caùc traïm bieán aùp…).
Ít bò aûnh höôûng bôûi soùng cuûa caùc ñöôøng bay thoâng thöôøng.
Coù theå ñeán traïm deã daøng vaø quy moâ cuûa traïm coù theå môû roäng ñeán phaïm vi chung quanh.
Deã baûo veä vaø canh phoøng.
V. TAÏP AÂM TREÂN TUYEÁN THOÂNG TIN
Taïp aâm laø tín hieäu khoâng mong muoán maø noù xen vaøo tín hieäu ta thu ñöôïc, taïp aâm laøm giaûm chaát löôïng thoâng tin nhö laøm giaûm tæ soá S/N hoaëc C/N taêng soá bit loãi treân ñöôøng truyeàn. Ñoái vôùi tín hieäu ta thu ñöôïc töø veä tinh thì raát nhoû do ñöôøng truyeàn quaù xa maø taïp aâm laïi lôùn. Beân caïnh ñoù, anten baûn thaân noù ñaõ goùp nhaët taïp aâm töø moâi tröôøng thoâng qua caùc buùp soùng phuï cuûa noù. Taïp aâm do moâi tröôøng truyeàn soùng, do möa neân tín hieäu thu gaàn nhö chìm trong taïp aâm.
Caùc nguoàn taïp aâm.
Nhieãu phaùt ra töø caùc nguoàn böùc xaï beân ngoaøi nhö : Taïp aâm khoâng gian, taïp aâm traùi ñaát, taïp aâm khí quyeån vaø taïp aâm möa.
Taïp aâm beân trong thieát bò nhö : Anten, heâ thoáng Feerder vaø maùy thu.
Nhieãu töø caùc maùy phaùt khaùc, caùc heä thoáng maët ñaát.
Suy hao do laép anten khoâng hoaøn haûo.
Suy hao do sai phaân cöïc.
Suy hao do truyeàn soùng .
Caùc tham soá cuûa taïp aâm
Coâng suaát EIRP (Equivalent Isotropic Radiated Power)
Coâng suaát böùc xaï treân moät ñôn vò goùc ñaët anten ñaúng höôùng ñöôïc caáp töø nguoàn RF (radio Frequency) vôùi coâng suaát PT thì :
(1.1)
anten ñaúng höôùng
Coâng suaát böùc xaï trteân moät ñôn vò goùc ñaët
GT = 1
PT
Hình 1-10
Höôùng maø giaù trò ñoä lôïi truyeàn cöïc ñaïi laø GT, baát kyø anten naøo böùc xaï treân ñôn vò goùc ñaët baèng :
(1.2)
PTGT goïi laø coâng suaát böùc xaï ñaúng höôùng töông ñöông EIRP, ñôn vò laø W.
Neáu höôùng coù leäch khoûi höôùng böùc xaï cöïc ñaïi cuûa anten moät goùc a thì GT = Gt(a), neáu truøng vôùi höôùng böùc xaï cöïc ñaïi cuûa anten thì GT = GTmax.
Anten ñaúng höôùng
Coâng suaát böùc xaï treân moät ñôn vò goùc ñaëc PT/4
Anten thöïc
Coâng suaát böùc xaï treân moät ñôn vò goùc ñaëc (PT/4)GT
Coâng suaát nhaän ñöôïc treân vuøng A
= (PT/4)GT(A/R2)
= [(PTGT)/4R2]A
xGT
GT
Area A
goùc ñaëc A/R2
ACTUAL ATENNA
Hình 1-11
Maät ñoä thoâng thöøông coâng suaát ôû cöï ly R:
=
PT.GT
4R2
Trong ñoù: EIRP : Laø coâng suaát böùc xaï ñaúng höôùng.
P1 : Coâng suaát ñöa ra anten phaùt.
G1 : Ñoä lôïi anten phaùt; tröôøng hôïp anten voâ höôùng G1=1(0dB).
F : Maät ñoä thoâng löôïng.
Möùc EIRP cuûa soá veä tinh phuû soùng taïi Vòeât Nam:
Asiasatl: EIRP = 3335 dBw.
palapa: EIRP = 32dBw.
Stationar 13: EIRP = 3134dBw.
Thaicom1: EIRP = 3135dBw.
Thaicom3: EIRP = 4655dBw.
Hình 1-12
Coâng Suaát Thu.
Ahd
GR
PR
PT
GT
Hình 1-13
Coâng suaát thu nhaän ñöôïc ôû cöï ly r seõ laø:
Vaäy:
Ñaët: LFS = (1.7) laø toån hao khoâng gian töï do ôû cöï ly R.
Ta coù: (1.8)
Trong ñoù: GR : Ñoä lôïi anten thu;
l : böôùc soùng;
Ahd : dieän tích hieäu duïng cuûa anten thu.
3.Caùc Loaïi Suy Hao.
Suy hao do phi ñô thu phaùt.
Suy hao LFTX giöõa maùy phaùt vaø anten laø suy hao bôûi caùc oáng daãn soùng vaø caùc ñaàu noái, ñeå nuoâi ñöôïc anten vôùi coâng suaát PT thì taïi ñaàu ra boä khueách ñaïi phaùt moät coâng suaát coù ñoä lôùn nhö sau:
PTX = PT.LFTX (1.9)
- Tính theo dB:
PTX[dB] = PT[dB] + LFTX[dB] (1.10)
- Töø ñoù coù theå tính coâng suaát böùc xaï ñaúng höùông hieäu duïng:
EIRP = PTGT = (1.11)
TX
LFTX
LFTX
RX
Toån hao Feeder
Toån hao Feeder
L
PT
PR
GT
GR
PTX
Hình 1-14
Suy hao giöõa maùy thu vaø anten laø suy hao taïo neân bôûi caùc phi ñô daãn soùng vaø caùc ñaàu noái. Coâng suaát PR taïi ñaàu vaøo maùy thu coù ñoä lôùn nhö sau:
Tính theo dB: PRX[dB] = PR[dB] - LFTX[dB]
Suy hao do anten thu phaùt leäch nhau (hình 1.10)
aT
aR
GT
GR
PR
PT
Hình 1-15
Khi anten phaùt vaø thu leäch nhau thì seõ taïo ra suy hao vì buùp soùng chính cuûa anten thu khoâng höùôùng ñuùng chuøm tia phaùt xaï cuûa anten phaùt, ta bieåu dieãn hai loaïi suy hao baèng coâng thöùc sau:
(1.13)
(1.14)
(1.15)
Suy hao do khoâng thu ñuùng phaân cöïc.
Loaïi suy hao naøy cuõng khoâng theå boû qua khi anten thu khoâng ñuùng höôùng phaùt cuøng vôùi phaân cöïc soùng maùy thu, ví duï ñoái vôùi soùng ñieän töø phaùt ñi phaân cöïc troøn thì chæ treân truïc böùc xaï cuûa anten soùng môùi coù phaân cöïc troøn, ngoaøi truïc böùc xaïphaân cöïc bieán daïng thaønh ellip, khi truyeàn trong moâi tröôøng phaân cöïc bò bieán ñoåi do moâi tröøông do möa...
Neáu goïi g laø goùc giöõa hai maët soùng thì suy hao do leäch phaân cöïc ñöôïc bieãu dieãn : LPOL = 20lg(cosg) (1.16)
Thöôøng laáy 3 dB trong phaân cöïc troøn .
Töø ñoù ta coù :
(1.17)
Suy hao do khí quyeån
L = LFSLA (1.18)
LA : Suy hao do khí quyeån bao goàm suy hao trong taàng ñieän ly laø suy hao trong ñieän töû vaø suy hao trong taàng ñoái löu chuû yeáu suy hao trong chaát khí O2 vaø hôi nöôùc H2O (maây, möa,..)
Suy hao do möa vaø maây
Nöùôc ta möa nhieàu neân vieäc thu soùng veä tinh cuõng bò aûnh höôûng khoâng ít. Ta seõ tim hieåu möùc ñoä suy hao vaø caùc aûnh höôûng do möa gaây ra. Theo hình 1-11, Vieät Nam naèm ôû vuøng N (vuøng quy ñònh cuaû ITU), hình 1-12 laø toác ñoä möa trung bình ôû vuøng chaâu AÙ-Thaùi Bình Döông .
Hình 1-11 : Löôïng möa trung bình (mm/hr) cuaû caùc vuøng treân theá giôùi
Suy hao do möa Arain ñöôïc tính theo coâng thöùc :
Arain = grLe (1.19)
Trong ñoù : gr : Suy hao treân moät ñôn vò daøi (dB/Km), gr phuï thuoäc taàn soá coâng taùc soùng mang vaø cöôøng ñoä möa Rp (mm/h). gr ï ñöôïc xaùc ñònh töø nomogram. Keát quaû seõ laø giaù trò suy giaûm theo phaàn traêm trong name (p)
Le : Chieàu daøi thöïc cuûa ñoaïn ñöôøng soùng ñi qua möa (Km)
Hình 1-12 : Toác ñoä möa töông öùng vôùi toång thôøi gian suy giaûm tín hieäu do möa trung bình trong naêm
Tính toaùn Arain
Tính ñoä cao möa hR (Km)
hR = 3 + 0.028 neáu 00 < f <560 (1.20)
hR = 4 – 0.075 (f - 360) neáu f³ 360 (1.21)
Traïm maët ñaát hS
Traïm khoâng gian
hR - hS
hR
LS
E
LG
f : Laø vó ñoä.
Hình 1-13
Tính ñoaïn ñöôøng naèm nghieân ñi qua möa :
(chæ cho caùc giaù trò neáu cho E > 50)
hS : Laø ñoä cao anten traïm maët ñaát so vôùi möùc nöôùc bieån (Km)
Tính toaùn chieàu daøi hình chieáu ngang cuûa chieàu daøi hình nghieân ñi qua möa :
LG [Km] = LScosE (1.23)
r0.01 laø heä soá ruùt goïn ñoaïn ñöôøng ñoái vôùi 0.01% thôøi gian tính toaùn ñoà löôïng möakhoâng ñoàng ñeàu.
(1.24)
ÔÛ ñaây LO = (1.25)
Hoaëc r0.01 = (1.26)
Xaùc ñònh tyû leä möa vöôït quaù R0.01 cuûa moät naêm trung bình töø baûn ñoà caùc ñöôøng cong veà löôïng möa, hình 1-13
Tính quaõng ñöôøng thöïc teá soùng ñi qua möa seõ laø
Le = LS ´ r0.01 (Km) (1.27)
Tính toaùn suy hao ñôn vò chieàu daøi trong möa gr (dB/Km) ñöôïc xaùc ñònh töø toaùn ñoà, hình 1.14
Suy hao vöôït quaù ñoái vôùi 0.01% cuûa moät naêm trung bình laø :
A0.01 = gr ´ Le (dB) (1.28)
Suy hao vöôït AP (dB) vöôït quaù ñoái vôùi phaàn traêm thôøi gian P cuûa moät naêm trung bình trong khoaûng P = 0.001% ¸ 1% nhaän töø A0.01 (dB) theo coâng thöùc sau :
AP = (A0.01) ´ 0.12P-(0.546 + 0.43logP) (1.29)
Suy hao vöôït quaù ñoái vôùi phaàn traêm thôøi gian PW cuûa thaùng xaáu nhaát cho bôûi AP trong ñoù :
P = 0.3(PW)1.15(%) (1.30)
Giaù trò coù ích : PW = 0.3% (»2 giôø/thaùng) P = 0.075%.
Ñoái vôùi nhöõng giaù trò lôùn hôn phaàm traêm thaùng thöù nhaát cuûa thôøi gian (p = 20%) suy hao do möa thöôøng ñuû nhoû ñeå coù theå boû qua (trong ñieàu kieän baàu trôøi trong saùng).
Hình 1-14 : Toaùn ñoà xaùc ñònh suy hao treân moät ñôn vò chieàu daøi trong möa gm (dB/Km)
Hình 1-15 : Tyû leä möa R0.01 (mm/h) vöôït quaù 0.01% cuûa moät naêm trung bình
4.Caùc ñaëc tính cuûa taïp aâm
Moâ taû ñaëc tính taïp aâm
Maät ñoä phoå coâng suaát taïp aâm N0 (W/Hz) ñöôïc moâ taû treân hình 1-16
Taàn soá (Hz)
B
N0
N0(f)
(W/Hz)
Hình 1-16
N0(f) giaù trò coâng suaát taïp aâm treân ñôn vò ñoä roäng baêng. Neáu N0(f) laø haèng soá vaø baèng N0 goïi laø taïp aâm traéng.
Goïi N laø coâng suaát taïp aâm ño ñöôïc ôû baêng B thì :
(1.32)
Nhieät taïp aâm cuûa moät nguoàn taïp aâm
Nguoàn taïp aâm
Nhieät ñoä vaät lyù T
(Nhieät ñoä vaät lyø coù theå khoâng phaûi laø T)
Giaù trò coâng suaát taïp aâm N = kTB
Hình 1-17 : Xaùc ñònh nhieãu cuûa nguoàn nhieãu
(ñoä K)
Trong ñoù, N_Coâng suaát taïp aâm ño ñöôïc;
B_Baêng thoâng;
k_Haèng soá Boltzman = 1,3796.10-23w/Hz.K = -228,6dB[W/HzK]
T_Nhieät ñoä vaät lyù cuûa ñieän trôû.
Taïp aâm ñaàu vaøo khoâng T = 0
Heä thoáng (taïp aâm) thöïc
Heä thoáng (taïp aâm) töï do
Giaù trò coâng suaát taïp aâm nhö nhau
N = kTeGB
Nhieät ñoä vaät lyù
T = Te
G_Heä soá khueách ñaïi cuûa heä hoáng
Hình 1-18 : Nhieät taïp aâm cuûa heä thoáng.
Heä soá nhieãu.
Laø tæ leä toaøn boä coâng suaát coù theå coù taïi ñaàu ra cuûa caùc phaàn töû vôùi coâng suaát nhieät ñöôïc phaùt bôûi nguoàn taïi ñaàu vaøo phaàn töû.
(1.34a)
(1.34b)
To : Nhieãu nhieät ñaàu vaøo.
Te : Nhieät beân trong linh kieän
d.Nhieät ñoä nhieãu cuûa boä suy hao (toån hao feeder) : TF
Te = (LF – 1)TF [K] (1.35)
LF : Toån hao cuûa boä suy giaûm
Neân heä soá nhieãu cuûa boä suy hao FF laø LF trong tröôøng hôïp TF =To
TF : Nhieãu nhieät cuûa boä suy giaûm.
e. Nhieät ñoä nhieãu cuûa caùc thieát bò maéc noái tieáp
G1 , Te1
G2 , Te2
M1
M2
Nguoàn nhieãu
To
Hình 1-19
Coâng suaát nhieãu taïi ngoõ ra heä thoáng M1
N1 = G1.K.B.(To + Te) (1.36a)
Coâng suaát nhieãu ñöôïc khueách ñaïi bôûi M2
N12 = G1.G2k.B.(To + Te) (1.36b)
Coâng suaát nhieãu ñöôïc taïo bôûi nguoàn nhieãu beân trong cuûa M2
N2 = G2.k.Te2.B (1.36c)
Coâng suaát nhieãu toaøn boä
N = N12 + N2 = G1.G2k.B.(To + Te) + G2.k.Te1.B
= G1.G2.k.B(To + Te1 + Te2/G1) (1.36d)
Nhieãu nhieät töông ñöông cuûa heä thoáng maéc noái tieáp cuûa M1 vaø M2
(1.37a)
Trong tröôøng hôïp coù n heä thoáng laø :
(1.37b)
Heä soá taïp aâm heä thoáng laø:
(1.38)
ÖÙng duïng nhieãu nhieät ôû heä thoáng thu
(1.39a)
(1.39b)
T1
T2
TF, LFRX
TR
Feeder
Reciever
TA, GR
Hình 1-20
Nhieãu nhieät cuûa anten : TA
Uplink TA = 2900K
TG = 2900K buùp phuï coù goùc ngaång E < -100
TG = 1500K ñoái vôùi –100 < E < 00
TG = 500K ñoái vôùi 00 < E <100
TG = 100K ñoái vôùi 100 < E < 900
Downlink (hình 1-21)
Ground
Sky
TSky
TGround
Ground
Sky
TSky
TGround
Möa
Lm, Train
Hình 1-21
Ñieàu kieän trôøi trong : TSky + Tground [K] (1.40)
Ñieàu kieän trôøi coù möa :
(1.41)
Nhieät taïp aâm baàu trôøi trong (K)
Taàn soá GHz
Hình 1-22 : Söï phuï thuoäc cuûa nhieät taïp aâm khi trôøi trong vaøo f (taàn soá) vaø E (goùc ngaång)
Nhieãu taïp aâm cuûa maùy thu.
(1.42)
LNA
IF Amp
MIXER
LO
DOWN CONVERTER
TR
TLNA.GLNA
TIF.GIF
Hình 1-23
Ví duï :
Khueách ñaïi nhieãu thaáp (LNA) : TLNA = 150K, GLNA = 50dB
Mixer : TMX = 850K, GMX = -10dB (LMX = 10dB).
Khueách ñaïi IF : TIF = 400K, GIF = 30dB.
Do ñoù,
5.Tæ leä neùn tín hieäu treân nhieãu taïi ñaàu vaøo maùy thu :
Tæ leä neùn tín hieäu treân nhieãu (taïp aâm) coù theå laø quan heä giöõa tín hieäu nhaän ñöôïc lieân quan ñeán nhieãu taïi ñaàu vaøo maùy thu. Moät vaøi tæ leä cho vieäc xaùc ñònh quan heä bieân ñoä coù theå ñöôïc hình dung :
Tæ leä coâng suaát tín hieäu treân nhieãu
C : Coâng suaát soùng mang ñöôïc ñieàu bieán.
N : Coâng suaát taïp aâm.
Tæ leä coâng suaát tín hieäu vôùi nhieät ñoä nhieãu , ñöôïc dieãn taû vôùi ñôn vò laø Hz.
Tæ leä coâng suaát tín hieäu vôùi nhieät ñoä nhieãu , tæ leä naøy xaùc ñònh töø tæ leä baèng caùch nhaân vôùi haèng soá Boltzmann K.
Tæ leä ñaùp öùng thöïc teá roäng raõi nhaát.
Dieãn taû :
Coâng suaát tín hieäu nhaän taïi maùy thu laø C = PRX
Maät ñoä phoå taïp aâm taïi ñieåm gioáng nhau laø N0 = kT (T cho bôûi coâng thöùc 1.39)
(1.42)
Coù theå dieãn taû theo haøm maät ñoä thoâng löôïng F :
[Hz] (1.43)
Trong ñoù,
6.Tæ soá naêng löôïng cuûa Bit/maät ñoä taïp aâm Eb/Nb (Energy of Noise Densuty Ratio)
Ngöôøi ta söû duïng khaùi nieäm tæ soá Eb/N0 khi coù soùng mang treân veä tinh ñöôïc duøng laø caùc soùng mang soá.
Tæ soá naøy laø thöôùc ño khaû naêng phuïc hoài döõ lieäu cuûa modem soá trong söï coù maët cuûa taïp aâm.
Tæ soá naøy caøng lôùn thì BER (Bit Error Rate : tæ leä bit loãi) caøng giaûm coù nghóa quan heä giöõa chuùng laø quan heä nghòch.
S/N = (REb) : (BN0) (1.44)
Neáu baêng taàn toác ñoä döõ lieäu truyeàn töùc laø ñeå truyeàn ñöôïc moät bit caàn coù baêng taàn roäng 1Hz vaø töø coâng thöùc treân suy ra :
S/N = Eb/N0 (1.45)