-
1 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
Mt h thng truyn tin s dng b chuyn tip t trn v tinh nhn to ca
qu t c gi l h thng truyn tin v tinh (satellite communication
system) m
ta vn quen gi l thng tin v tinh. Thut ng v tinh nhn to c dng
phn
bit vi cc v tinh thin to v y gi tt l v tinh (k hiu l SL -
Satellite).
Cng ngh truyn tin v tinh c bt ngun t hai cng ngh pht trin
mnh
trong th chin II, l cng ngh viba v cng ngh tn la. Nhng thp k
trong
thi k chin tranh lnh sau nh th chin, mt cuc chy ua tuy khng n
o
nhng rt quyt lit gia mt s cng quc cng nghip nhm tranh ginh
mi
trng khng gian v tr. Hin nay c hng trm v tinh vin thng trn bu
tri
phc v nhiu dch v vin thng khc nhau, tuy vy nhn li qu trnh pht
trin c
th ghi nhn cc du mc u tin sau:
Ngy 04/10/1957, Lin X (c) phng thnh cng ln qu o v tinh nhn
to
SPUTNIK v ngy c xem l bt u ca k nguyn thng tin v tinh.
Mt nm sau (thng 12/1958), tp on NASA ca M phng ln qu o v
tinh SCORE v pht i li chc mng Noel ca tng thng M Eisenhower.
Tip
theo cc v tinh ECHO (1960) COURIER (1960), TELSTAR v RELAY
(1962),
SYNCOM (1963), INTELSAT-1 (1965), MOLNYA (1965) c tip tc
phng
ln qu o. Cc v tinh u tin ca Lin X (c) v M l cc v tinh khng a
tnh, mang tnh nghin cu. V tinh SYNCOM-1 (14/2/1963) v tip theo l
v tinh
SYNCOM-2 l v tinh i tnh c phng ln qu o nhm phc v i hi th dc
th thao OLYMPIC Tokyo.
C th ni rng cc dch v vin thng c thc hin qua cc v tinh c
bt u pht trin t gia nhng nm 60 ca th k XX. V cng t y, cc cng
ngh v ti v tinh (Satelitte Payload), k thut truyn dn, k thut
ngten, kh nng
b phng cng khng ngng pht trin lm cho cng ngh truyn tin v tinh
ngy
cng hon thin. Cc h thng thng tin v tinh khng nhng phc v cc mc
ch
chuyn dng, quc phng an ninh m c th cung cp rng ri cc dch v vin
thng
cng cng. V d, cc h thng truyn tin c th phc v truyn hnh 24/24 gi
trn
ton th gii hoc h thng nh v ton cu GPS (Global positioning
System) c th
cung cos thng tin cho ngnh o to hng (hng khng, hng hi) bt k u,
bt
k lc no.
-
2 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
1963 AT&T Americal Telephone & Telegraph ln u tin th
nghim lin lc
v tuyn bng v tinh chuyn tip tch cc Telstar1 vi qu o elip (vi cn
im
935km v vin im 5632 km) c nghing 450 so vi mt phng xch o.
1963 V tinh a tnh u tin c tn l SYNCOM c a ln qu o.
1965 phng v tinh a tnh INTELSAT I v thnh lp t chc INTELSAT,
m u cho k nguyn thng tin quy m ton cu bng v tinh.
1965 Lin x a vo khai thc h v tinh vin thng MOLNYA c qu o
elip dt (550 40000km) nghing 630 so vi mt phng xch o vi 3 v tinh
cch
u nhau trn cng qu o ph ton b Lin x c. (Do phn ln Lin x v cao
v im phng nm xa xch o)
1975 Lin x ch to thnh cng tn la Proton sc a v tinh ln qy o
a tnh.
Qu trnh pht trin v tinh thng tin
Nhng v tinh u tin ch c kh nng cung cp mt dung lng thp vi gi
thu tng i cao nh:
+ V tinh Intelsat I c dung lng 480 knh thoi vi gi thu l 32500$
1
knh/nm do chi ph phng v tinh v tui th ca v tinh cn thp (1.5
nm)
Vi s tin b ca tn la y v Anten a bp sng ph hp vi hnh dng
vng phc v v cng vi k thut s dng li tn s n cho php v tinh pht
tn
hiu mnh v tit kim di tn hn.
+ Nh v tinh Intelsat VI c 80000 knh thoi vi gi thu l 380$ 1
knh/nm
- Hin nay khai thc n th h v tinh Intelsat VII v VIII. V nhiu cc
v
tinh thng mai khc dng cho truyn hnh v kt ni mng d liu Internet
trn ton
th gii.
Hin nay trn qu o c trn 2000 v tinh trong vng trn xch o chung cho
tt c
cc nc trn ton th gii, do m s lng v tinh a tnh l c hn.
Hai v tinh a tnh ln cn nhau phi cch nhau xa sng ca chng khng
b can nhiu ln nhau.
Thng thng l 1 cung 30 vi knh bng C (6/4), v cung 20 vi knh
bng
Ku (14/11) cho thng tin v cung 60 cho bng Ku (14/11) dng cho
truyn hnh n
tn nh (DTH - Direct To Home) v vic phn b tn s lm sao cho 2 v
tinh ln cn
pht tn s xa nhau:
Khi c th b tr: 200 v tinh cho bng C, v 400 v tinh cho bng Ku
-
3 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
Vit Nam ngy 19-04-2008 phng v tinh Vinasat1 ln qu o. Ngy
16/5/2012 (theo gi Vit Nam), ti bi phng Kouru (Guyana Nam M),
Vinasat-2
c phng thnh cng ln qu o bng tn la Arian 5
Hnh 1.1 M t ta cc v tinh a tnh trn qu o ang hot ng bng
tn C.
Kinh
V
Hnh 1.1 M hnh v tinh a tnh
Thng tin v tinh tuy ra i mun so vi nhiu phng tin truyn thng
khc
nhng n c pht trin nhanh chng nh c nhiu u im li th, l:
Vng ph sng ca v tinh kh rng, ch cn ba v tinh a tnh c th ph
sng ton cu.
Thit b pht sng dng trong h thng truyn tin ch cn cng sut b.
Vic lp t hoc di chuyn cc thnh phn trong h thng truyn tin t
trn mt t tng i nhanh chng, d dng v khng ph thuc vo cu hnh
mng
cng nh h thng truyn dn.
H thng truyn tin v tinh c th phc v nhiu dch v khc nhau: thoi
v phi thoi, thm d a cht, nh v ton cu, quan st mc tiu, thm d d
bo
kh tng, phc v cc mc ch quc phng an ninh, v.v
Thng tin v tinh rt n nh. c nhiu trng hp bo to, ng t,
trong lc cc phng tin truyn thng khc khng th hot ng th duy nht ch
c
h thng truyn tin v tinh hot ng.
-
4 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
Cc thit b in t t trn v tinh c th tn dng nng lng mt tri
cung cp hu nh c ngy ln m.
Tuy vy, thng tin v tinh cng c mt s nhc im, l:
Kinh ph ban u phng mt v tinh vo qu o l kh ln v cng
ngh phng cng nh vic sn xut thit b khng phi nc no cng lm c.
Bc x ca sng v tuyn thng tin v tinh b tn hao trong mi trng
truyn sng, c bit l nhng vng my m, nhiu ma. Nu mun dng anten
b,
trng lng thit b nh th tn hao vo gi thnh s gia tng.
Cng trng ti im thu trn mt t ph thuc vo khong cch
truyn sng v gc phng v gia anten thu-pht. iu c ngha l ph thuc
vo
ta ca v tinh so vi vng c ph sng.
-
5 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
Hnh 1.2 M t ba v tinh trn qu o a tnh ph sng ton cu
Tn hiu ca tuyn ln v tuyn xung trong h thng truyn tin phi chu
mt thi gian tr ng k (khong 0.25s vi v tinh a tnh) do trong qu
trnh x
l phi tnh n.
Cu trc mt h thng truyn tin v tinh gm 2 phn on: phn on khng
gian (Space Segment) v phn on mt t (Ground Segment).
TT&C: Tracking Lemetry and Command
Hnh 1.3 Cu trc tng qut mt h thng thng tin v tinh
V tinh
Tri t
V tinh
V tinh
V tinh qu o a tnh
Phn khng gian
Trm K (TT&C)
Cc trm pht Cc trm thu
Phn mt t
Tuyn xung Tuyn ln
-
6 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
1.3.1 Phn on khng gian
Phn on khng gian ca mt h thng truyn tin v tinh bao gm v tinh
cng cc thit b t trong v tinh v h thng cc trang thit b t trn mt
t
kim tra theo di v iu khin hnh trnh ca v tinh (c h thng bm, o c
v
iu khin). Bn thn v tinh bao gm hai phn: Phn ti hu ch (Payload) v
phn
thn nn v tinh (Platform). Phn ti hu ch bao gm h thng cc anten
thu/pht v
tt c cc thit b in t phc v cho vic truyn dn v x l tn hiu qua v
tinh.
Phn thn nn v tinh bao gm cc h thng phc v cho phn ti v tinh hot
ng,
v d cu trc v v khung v tinh, ngun cung cp in, h thng iu khin
nhit
, iu khin hng chuyn ng v qu o, bm, o c, v.v
Cc sng v tuyn c truyn t trm mt t ln v tinh c gi l tuyn
ln (Uplink). V tinh thu cc sng t tuyn ln, x l, bin i tn s, khuch
i v
truyn cc sng v tuyn tr v cc trm mt t theo tuyn xung
(Downlink).
Cht lng ca mt lin lc qua sng v tuyn c xc nh bi t s nng lng
sng mang theo trn nng lng tp nhiu C/N ca ton tuyn, trong bao gm
c
k thut iu ch v m ha c s dng.
Cc b pht p (Transponder) c t trong v tinh thu tn hiu t tuyn
ln, bin i tn s, khuch i cng sut v truyn tr li theo tuyn xung.
Hnh 1.4
m t s khi mt b pht p n gin. y khng c nhim v gii iu ch
v x l tn hiu thu c. N ch ng vai tr nh mt b chuyn i tn s sang
tn
s tng xung, b khuch i cng sut c h s khuch i cng sut ln. B
khuch i cng sut trong b pht p thng dng hai loi: Khuch i dng
n
sng chy TWTA (Travelling Wave Tube Amplifier) v khuch i dng bn
dn
SSPA (Solid State Power Amplifier). Cng sut bo ha ti u ra ca
TWTA thng
t 20W n 40W. Trong cc v tinh loi mi c trang b cc b pht p c a
chm tia (Multibean satellite transponder) v cc b pht p ti sinh
(regenerative
transponder). Do hn ch v kch thc v trng lng cho nn cc anten
thu/pht
ca b pht p thng c kch thc nh, v vy tng ch ca anten v tinh c
gii hn.
Hnh 1.4 S b pht p n gin
-
7 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
Trong : LNA b khuch i tp m thp
LO b dao ng ni (tn s fo)
D/C b i tn xung (Down convert)
HPA l b khuch i cng sut cao
V tinh trong trng hp ny ng vai tr mt trm trung chuyn tn hiu
gia
cc trm mt t v c xem nh mt im nt ca mng vi hai chc nng chnh
sau y:
1. Khuch i cc sng mang thu c t tuyn ln s dng cho vic
truyn li trn tuyn xung. Cng sut u vo ca my thu v tinh c yu cu
t
100pW n 1nW, cn cng sut ti u ra ca b khuch i cng sut pht cho
tuyn xung c yu cu t 10W ti 100W. Nh vy tng ch anten ca b pht
p
v tinh c yu cu t 100dB ti 130dB. Nng lng sng mang trong bng tn
c
bc x n cc vng ph sng trn b mt qu t theo cc nc EIRP tng ng ph
sng.
2. Thay i tn s sng mang (gia thu v pht) nhm trnh mt phn cng
sut pht tc ng tr li pha u vo u thu. Kh nng lc ca b cc b lc u
vo i vi tn s sng mang tuyn xung, c tnh n tng ch thp ca
anten,
cn m bo s cch bit khong 150dB.
Ngoi hai nhim v ch yu trn, thng thng cc v tinh cn c mt s
chc nng khc. V d, i vi v tinh c nhiu bp sng hoc bp sng qut th
b
pht p v tinh phi c kh nng to tuyn sng mang n cc vng hoc m ph
sng yu cu. Trng hp i vi v tinh ti sinh th b pht p cn c chc
nng
iu ch v gii iu ch.
Phn ti ca v tinh vin thng c c trng bi cc thng s k thut sau:
Di tn cng tc
S lng b pht p
rng di thng ca mi b pht p
Phn cc sng ca tuyn ln v tuyn xung
Cng sut bc x ng hng tng ng (EIRP: Equivalent Isotropic
Radiated Power) hoc mt thng lng cng sut to ra ti bin ca vng
ph
sng phc v
Mt thng lng cng sut bo ha ti anten thu ca v tinh (SDP:
Saturated Power Density)
H s phm cht (G/T) ca my thu v tinh ti bin vng ph sng hoc
gi tr cc i
-
8 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
Vng ph sng yu cu
Cng sut u ra ca b khuch i cng sut pht
Cu hnh d phng cho my thu v b khuch i cng sut pht.
Bng tn phn b cho b pht p v tinh c th t vi trm MHz ln n vi
chc GHz. Bng tn ny thng c chia thnh cc bng tn con (theo phn
nh
ca ITU). Hu ht cc b pht p thng c thit k vi di thng 36MHz,
54MHz, 72MHz, trong di thng 36MHz l chun c dng ph bin cho
dch
v truyn hnh bng C (6/4 GHz). Hin nay mt s loi b pht p c x l tn
hiu
c a vo s dng v nh vy c th ci thin c cht lng tn hiu.
1.3.2 Phn on mt t
Phn on mt t bao gm tt c cc trm mt t ca h thng v chng
thng c kt ni vi cc thit b ca ngi s dng thng qua cc mng mt t
hoc trong trng hp s dng cc trm VSAT (Very Small Aperture
Ternimal: Thit
b u cui c khu rt nh), cc h thng thng tin di ng v tinh S-PCN
(Satellite- Personal Communication Network: Mng thng tin c nhn v
tinh) th v
tinh c th lin lc trc tip vi thit b u cui ca ngi s dng.
Hinh 1.5 S khi chc nng trm mt t.
Cc trm mt t c phn loi ty thuc vo kch c trm v loi hnh dch
v. C th c cc trm mt t va thu va pht sng nhng cng c loi trm
mt
t ch lm mt nhim v thu sng, v d trm TVRO (television receiver
only: Ch
dng thu sng truyn hnh). Cc trm mt t ln c trang b anten c ng
knh
ln t 15 n 30m, trong khi cc trm mt t loi nh ch dng anten ng knh
c
60cm, hoc thm ch nh hn (Cc trm di ng, cc my cm tay).
B phn tuyn
B khuch i cng sut (HPA)
B khuch i tp m thp (LNA)
iu ch IF
Gii iu ch IF
Cc tn hiu bng c s (t ngi s
dng)
Cc tn hiu bng c s (ti ngi s
dng)
Dn ng v bm v tinh
Gc ngng
-
9 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
Vng ph sng kh rng, c th s dng 3 v tinh a tnh c th ph sng ton
cu
Tnh qung b rng ln cho mi
loi a hnh
C di thng rng
(6/4 14/12 30/20 50/40
GHz...)
Kh nng a truy cp. H thng
v tinh c th phc v nhiu dch
v khc nhau nh: thoi, phi
thoi, thm d a cht, nh v
ton cu, quan st mc tiu, tham
d d bo kh tng, phc v
mc ch quc phng, an ninh
Hnh 1.6 M hnh 3 v tinh trn qu o a tnh ph sng ton b tri t
Thit b pht sng dng trong h thng truyn tin v tinh ch cn cng sut
b
Hiu qu kinh t cao trong thng tin c ly ln
Lp t hoc di chuyn cc thnh phn trong h thng truyn tin v tinh t
trn
mt t tng i nhanh chng, d dng v khng ph thuc vo cu hnh mng
nh cc h thng truyn dn
Intelsat vi 2 trm mt t 2 b i ty dng c th truyn thng tin cho
nhau
Nhanh chng v d cu hnh li khi cn thit nh l truyn hnh s phn
gii
cao HDTV High Difinition Television, pht thanh s, dch v ISDN,
DTH
Direct To Home thng qua v tinh VSAT
Thng tin v tinh rt n nh. Trong trng hp bo to, ng t cc h thng
truyn dn khc khng th suy tr n nh trong khi ch c h thng truyn
dn
v tinh hot ng
Cc thit b t trn v tinh c th tn dng nng lng mt tri cung cp in
nng c ngy v m.
V tinh
Tri t
V tinh
V tinh
V tinh qu o a tnh
-
10 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
Khng c nh (v tinh lun di chuyn vi v tr tng i so vi mt t vi
khong cach xp x 75km)
Khong cch truyn dn xa, do suy hao ln v c nh hng ca tp m ln.
(do
khong cch t v tinh ti trm mt t khong 36000km vi tr vo khong
0.25s
cho c ng ln v ng xung) do qu trnh x l cn tnh ton n tr
Gi thnh lp t h thng rt cao, chi ph phng v tinh tn km v vn cn ri
ro
(10triu USD anten 30m. 5 7tr USD/anten 18m. 500 50000USD/anten t
0.6 3.5m
Bc x ca sng v tuyn thng tin v tinh b tn hao trong mi trng
truyn
sng, c bit l nhng vng my m, nhiu ma.
Cng trng ti im thu trn mt t ph thuc vo khong cch truyn
sng v gc phng v gia anten thu v pht (ph thuc ta v tinh vi
vng
ph sng).
Thi gian s dng hn ch, kh bo dng, sa cha v nng cp (trc y t 3
5
nm, nay tng ln khong 15 20 nm)
Hin nay cc h thng thng tin di ng v tinh lm vic nhiu bng tn
khc nhau, ph thuc vo dng dich dch v. Lc u lin minh vin thng Quc
t
(ITU) phn nh ph tn cho cc dch v di ng v tinh l t bng tn L n
bng
tn S. Cc h thng v tinh v cc yu cu dch v ngy cng gia tng do yu
cu
v bng tn cng gia tng. Tn s lm vic ca h thng di ng v tinh hin c
th t
cn trn bng tn Ka v i khi n bng tn V, W, Cc bng tn s c la chn
s
ph bin nht trong cc bng tn c la chn s dng ph bin nht trong cc
h
thng thngb tin di ng v tinh l bng tn C v K Bng 1.1 lit k cc bng
tn c
th cng vi k hu tn gi theo khuyn ngh ca ITU trong c cc bng cc
bng tn c phn nh cho cc h thng thng tin v tinh.
Bng C v Ku, Ka dng cho truyn d liu v truyn hnh
Bng X, Q dng trong qun s (chnh ph)
Bng L dng trong thng tin di ng v tinh, bng S dng trong pht
thanh
-
11 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
Bng 1.1 Phn nh bng tn cho cc h thng thng tin v tinh
P L S C X Ku Ka Q V W
225 390 390 1550 1550 3900 3900 8500 8500 1090 1090 17250 17250
36000 66000 46000 46000 56000 56000 - 10000
7,25 7,75 7,9 8,4
500500
10,7 10,95 11,2 11,45 11,712,2 12,7
250 250 250 250 500 500 500
13,2
FSS BSS FSSFSS
BSS
FSSFSS
17,7 20,2 21,2
2500 1000
27,0
3000
30,0 31,0
1000
14,0
500 300
14,5 14,8 17,3 17,8 18,1
500 300
30/20-GHz
bng Ku
FSS chnh phFSS chnh ph
FSS chnh phFSS chnh ph
FSS quc t
14/11 -
GHz
bng Ku
8/7 - GHz
bng X
rng bng(MHz)
6/4 - GHzbng C
Tuyn lnTuyn xung
5,925 6,425
75 500 650
7,0754,5 4,8
300
3,4 3,7 4,2
FS
S
300 500
K hoch phn nh tn s s dng trong thng tin v tinh
Cc v tinh u tin c phng ln qu o ch yu phc v th nghim.
n cui nm 60 ca th k 20 cc v tinh mi c cung cp nhng dch v vin
thng cng cng. Dch v c pht trin nhanh chng u tin l cung cp cc
ng kt ni in thoi v truyn hnh gia cc chu lc. Cc ng kt ni b
-
12 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
sung cho cc ng cp ngm i dng lm gia tng ng k dung lng truyn
tin.
Cc dch v truyn hnh u tin TVRO s dng k thut a truy cp phn chia
theo
tn s/iu tn/mi sng mang ring cho mi knh (FDMA/FM/SCPC
Frequency
Division Multiple Access /Frequency Modulation /Channel Per
Carrier) a dch
v truyn hnh n cc vng thn ho lnh, ni m cc mng mt t trc cha ph
sng n.
Cc tn hiu truyn hnh cht lng qung b c chuyn chuyn tip qua v
tinh nh cc b pht b pht p n (di thng 36 MHz), mi b pht p s
dung
cho mt tn hiu TV (n knh) qua trnh thc hin bng cch iu ch tn hiu
di
thng 4.5 MHz (NTSC), 5.5 MHz (PAL) hoc 6.5 MHz (SECAM) vo mt
sng
mang FM/6GHz. tn hiu hnh hp gm c tn hiu video en trng, cc chuyn
tip
qua cng mt b pht p bng cch iu tn tn hiu vo sng mang ph c s
iu ch vi tn s sng mang my pht.
Theo l thuyt, di thng qua tn hiu FM/6GHz c th tnh c theo
nguyn
tc carrson. lch nh (d tn nh) ca tn hiu video hn hp l 10.5 MHz
cn
di tn nh ca sng mng ph l 2 MHz
Nh vy di tn ton b l F = 12.5 MHz di thng tin hiu bng c s xp
x 6.8MHz. Nh vy di thng knh truyn s l :
BT = 2x(F + B) =1 x (12.5 +6.8) = 38.6 MHz
Di thng ny c b pht p c di thng 36 MHz chp nhn
Hinh 1.7 M t tuyn truyn hnh qung b qua v tinh
Bng 1.2 : Phn nh bng tn dung cho dch v v tinh c nh v dch v qung
b
qua v tinh ti 31GHz
FS 2.655 -2.690 Ch R2
My pht FM
Fc = 6GHz
(F)video = 10.5MHz
(F)c = 2MHz
Ti v tinh
Tn hiu Audio vo (di thng 15kHz)
Tn hiu video hn hp vo (di thng 4.5, 5.5, 6.5 MHz)
-
13 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
FS 2.690 2.535 Ch R2
BS 2.500 2.690
FS 2.655 -2.690
FS 3.400 4.200 Ch R2, R3
FS 4.500 4.800
FS 5.725 5.850
FS 5.850 7.075
FS 7.250 7.750 Ch R1
FS 7.900 8.400
FS 10.700 11.700
FI 10.700 11.700 Ch R1
BS 11.700 12.500 Ch R2
BS 11.700 12.200 Ch R3
FS 11.700 12.300 Ch R2
BS 12.100 12.750 Ch R2
FS 12.500 12.750 Ch R1, Ch R3
BS 12.500 12.750 Ch R3
FS 12.500 12.750 Ch R2
FS 12.700 12.750 Ch R2
FS,FL 14000 12.500
FS 17.300 18.100
17.700 21.200
FS 27.000 27.500 Ch R1, Ch R3
27.500 31.00
FS dch v v tnh c nh
BS Dch v v tinh qung b
FL Tuyn cung cp cho dch v v tinh qung v tinh qung b
Vng 1(R1), Vng 2 (R2),Vng3 (R3).
-
14 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
Bng tn 3.400 7.075 GHz ; y l bng tn c s dng nhiu nht so vi
cc bng tn khc. Cng v vy m vic sp xp v tr trn qu o l tng i
kh.
Mt khc, do sn c mt thi trng rng ln cho bng tn ny cho nn c nhiu
nh
sn xut ch to cc thit b tiu chun, gi thnh canh tranh.suy hao
truyn sng
trong tng khi quyn ca bng tn ny c ln hn so vi bng tn 2.5 2.7
GHz
nhng nu tnh ton hp l s m bo c dch v thng tin cht lng cao cho
tt
c cc vng trn th gii. Lu rng, bng tn ny s, bng tn ny s c can
nhiu vi cc h thng viba mt t s dng cng bng tn.
K thut TDMA/PSK (Time Division Multiple Access/Phase Shift
Keying) v
CDMA/PSK(Code Division Mutiple Access/Phase Shift Keying) c a vo
ng
dng k tip sau .
Cc mng truyn tin di ng v tinh (S-PCN: Satellite - Personel
Communication Network) vi cc trm v tinh t bo u c nhn thu bao di
ng.
Tn s lm vic ca cc h thng thng tin v tinh c th t cn trn bng tn
VHF
cho n bng tn Ka v i khi n bng tn V, W cc bng tn hin ang c la
chn s dung ph bin nht l bng tn C v bng tn K. Bng tn X c dnh
ring
cho mc ch chuyn dng.
cc h thng thng tin v tinh khng gy cn nhiu ln nhau. Lin minh
vin thng quc t (ITU) cng c cc khuyn ngh v phn nh tn s cho tuyn
trn
v tuyn xung ng vi cc vng a l trn qu t. Ba vng c phn nh l:
vng
R1 bao gm chu u, Lin X (c) v chu Phi; vng R2 bao gm Bc M v
Nam
M; vng R3 bao gm chu v chu c.
Cc phn nh bng tn c gii thiu trong bng 1.2 ch l khuyn ngh
trong thi k cc h thng thng tin v tinh bt u pht trin. Trong thc t
s dng
c s linh hot, ph thuc mt phn vo c tnh truyn sng v a l.
Ti bng tn 2,5-2,7 GHz suy hao truyn sng trong tng kh quyn nh
hn
so vi cc tn s khc, song v bc sng tng i di cho n kch thc
anten
phi ln hn so vi cc bng tn khc. Bng tn cha c s dng rng ri cho
nn
t nh sn xut ch to cc thit b chun cho bng tn. Bng tn t r li th
nhng
yu cu khim tn nhng im khng tc nghn v khe qu o l lun lun c sn
s dng
Bng tn 3,400-7,075GHz;y l bng tn c s dng nhiu nht so vi cc
bng tn khc cng v vy m vic sp xp cc khe qu o l tng i kh. Mt
khc, do sn c mt th trng rng ln cho bng tn ny cho nn c nhiu nh
sn
xut ch to cc thit b tiu chun, gi thnh cnh tranh. Suy hao truyn
sng trong
-
15 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
tng kh quyn ca bng tn ny c ln hn so vi bng tn 2,5-2,7 GHz nhng
nu
tnh ton hp l s m bo c dch v thng tin cht lng cho tt c cc cng
trn th gii. Lu rng, bng tn ny c can nhiu so vi cc h thng viba
mt
t s dng cng bng tn.
Bng tn 10,7 14,5 GHz; bng tn cng ang c s dng rng ri. Cc
angten ti cc bng tn ny c kch thc nh, c th lp t thun tin trn cc
mi
nh cao tng. Ni no khng c cc sng mang chung trong bng tn th h
thng c
th tn dng cng sut ln hn v khng c can nhiu. iu bt loij ch yu
ca
bng tn ny l suy hao truyn sng ln do ma, my m v hi nc.
Bng tn trn 17GHz, c c tnh truyn sng ging bng tn 10,7-14,5
GHz
v cng ang c pht trin. Tuy vy thit b v cng ngh s dng kh phc tp
v
t tin.
Tng quan
Cc v tinh a tnh c s dng cung cp cc dch v truyn tin c nh
v di ng cng trn 20 nm nay. Qu o a tnh l mt dng qu o i ng
b c chu k qu o l 23 gi 56 pht 4.1 giy. Chu k thi gian cn c gi
l
ngy thin vn v bng thi gian thc m qu t quay mt vng quanh trc ca
n.
Nh vy v tinh a tnh xem nh ng yn tng i so vi mi im trn qu t.
qu o ca v tinh a tnh l trn v nm trn mt phng xch o.
Ngoi tr cc vng cc, vi 3 v tinh a tnh c th ph sng ton cu. Hnh
1.2 m t 3 v tinh ph sng ton cu. Qu o ca cc v tinh a tnh c
dng
hnh trn, nm trn mt mt phng xch o v c cao mt t khong 35.786
km.
H thng thng tin v tinh a tnh c nhim v u vit trong vic cung cp
cc
dch v truyn tin qung b v c nh. Thi gian tr truyn dn ca mt bc
nhy
n l khong 250 280 ms v nu tnh c qu trnh x l v m th c th n
300ms. iu i hi s dng mt s kiu trit hi m khi truyn tin thoi.
Lin
minh Vin thng Quc t (ITU) quy nh tr cc i cho thng tin in thoi
l
400ms cho mt bc nhy n i vi thng tin v tinh a tnh. i vi thng tin
v
tinh di ng khi cn lin lc trc tip gia hai my di ng m khng s dng
bc
nhy kp (nh m t hnh 1.8) khi cn c b x l ring t pha v tinh cng
vi
cc chc nng gim st cuc gi hoc c th t on mt t.
Vic ph sng lin tc theo vng hoc theo lc a c th c thc hin vi
mt v tinh n v trong nhiu trng hp c th s dng mt v tinh th hai lm
d
-
16 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
tr m bo lin lc trong trng hp v tinh th nht gp s c. Hin nay c
mt s h thng thng tin v tinh di ng s dng chm v tinh a tnh phc
v
cho cc dch v di ng ton cu hoc theo vng lc a.
Hinh 1.8 Thng tin v tinh qua mt bc nhy
Trc y, khi m cc v tinh a tnh mi bt u a vo ng dng th vic
lin lc gia v tinh v mt t phi thng qua cc trm mt t c ln. Nhng
nm
gn y, cung vi s tin b ca cng ngh ti v tinh, cng ngh ng ten, cng
ngh
xr l tn hiu, cc h thng thng tin v tinh cung cp cc vng ph sng a
bp
sng , bp sng nhy n cc thit b u cui di ng ca ngi s dng. iu
dn n vic gim ng k yu cu v EIRP ca v tinh, gim quy m cc trm
mt
t v cc thit b di ng v tinh cm tay nh b ging nh cc my di ng mng
t
bo mt t cng xut hin trn th trng. Cc v tinh a tnh ngy nay c
th
cung cp nhiu dch v khc nhau, bao gm c c nh v di ng c kh nng
ph
sng ton cu. Hin nay c ti hng trm v tinh ang hot ng trn qu o a
tnh
v c v tr ta ca chng c phn phi bi Lin minh Vin thng Quc t
(ITU)
H thng thng tin v tinh a tnh INMARSAT, c xy dng nm 1979 vi
mc ch ban u l phc v cng tc hng hi quc t (qun l c con tu trn
bin
v cu nn). Nm 1982, h thng c m rng sang cc dch v thng mi v
tip
sau l cc dch v truyn thng khc. INMARSAT c 64 thnh vin tham gia,
tr
s ca n t ti Lun n (Anh).
H thng INMARSAT c 3 lnh vc phn chia phc v cho c v tinh a tnh
sau y :
-
17 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
1- Cc v tinh ph sng phc v cc vng ng i Ty Dng (AOR-E) v i
Ty Dng (AOR-W), Thi Bnh Dng (POR) v n Dng (IOR);
2- H thng cc trm mt t (LES) cung cp kt ni vi cc mng mt t.
hin
nay INMARSAT c 40 trm ch mt t phn chia theo vng a l kt ni vi
cc mng mt t;
3- Cc trm mt t di ng phc v cho ngi s dng c kh nng lin lc
thng qua v tinh.
Hin ti INMARSAT s dng 4 v tinh a tnh INMARSAT-3 ph sng
v v tinh d phng bao gm 3 v tinh INMARSAT-3 v 3 v tinh
INMARSAT-2.
INMARSAT cng c 3 v tinh khc cho thu.
H thng INMARSAT c nhng dch v ty chn v qua cc giai on pht
trin nng cp nh sau:
INMARSAT a vo s dng nm 1982, cung cp dch v thoi (300-3400
Hz), s dng sng mang iu ch tn s trn knh n (FM/SCPC). iu ch
BPSK
c dng truyn d liu tc 19,2 kbit/s v dch v fax tc 14,4 kbit/s.
h thng cng c th tng tc truyn d liu ln n 64 kbit/s bng s dng
iu
ch QPSK (kha dch pha cu phng ) v s dng k thut ALOHA cho thit
lp
cuc gi. INMARSAT A pht di tn 1.636,5 1.645 MHz v thu di tn
1.535-1.543,5 MHz. knh thoi cch bit nhau mt khong 50 KHz, trong
khi
knh d liu c cch bit nhau 25 KHz. Cc thit b u cui INMARSAT-A
khng cn c sn xut na.
Bng 1.3: Vng ph sng v to cc v tinh IMARSAT
AOR-W INMARSAT-3 F4 (540w) INMARSAT-2 F2 (980W)
INMARSAT-3 F2 (15.50W)
AOR-E INMARSAT-3 F2 (15.50W) INMARSAT-3 F5 (250E)
INMARSAT-3 F4 (540W)
IOR INMARSAT-3 F1 (640E) INMARSAT-2 F3 (650E)
POR INMARSAT-3 F3 (980E) INMARSAT-2 F1 (1790E)
INMARSAT-B c a co dch v nm 1993. Vi mc ch cung cp ty
chn s ha cho cc dch v thoi ca INMARSAT-B. H thng kt hp hot
ng
thoi vi iu khin cng sut ti thiu ha cc yu cu v EIRP ca v tinh.
Cc
thit b u cui hot ng mc 33.29 hoc 25 dBW, vi gi tr t s G/T l
-4dB/k.
-
18 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
Tn hiu thoi c to ra khong 16kbit/s khi s dng m ha d on thch
nghi
APC (Adaptive Predictive Coding), v sau s dng m chp tc , tng
tc
knh ln 24kbit/s. Tn hiu c iu ch dng offset-QPSK (QPSK b). D
liu
c truyn tc nm trong khong 2.4 n 9.6 kbit/s v fax c truyn tc
ln n 9.6 kbit/s s dng iu ch b offset-QPSK. Cc dch v d liu tc
cao (HSD) ca INMARSAT-B cung cp truyn tin vi tc 64kbit/s cho cc
ngi
s dng trn mt t v trn bin cng nh kt ni vi mng ISDN thng qua
cc
trm ch mt t LES. Mt thit b u cui cn c mt knh thit lp mt cuc
gi bng cch truyn mt tn hiu iu ch QPSK b p 24kbit/s khi s dng
giao
thc ALOHA. Cc knh c phn nh bng cch s dng mt knh BPSK TDM.
H thng INMARSAT-B hot ng trong bng tn 1626,5-16465MHz cho ch
pht v bng tn 1525,5-1545,5 cho ch thu.
INMARSAT-C cung cp cc dch v tc d liu thp khong 600 bit/s,
h thng s dng m chp tc , chiu di c nh l 7 truyn vi tc
1200bit/s. Tn hiu pht s dng iu ch BPSK trong mt di tn l 2.5 kHz.
Cc
thit b u cui gn nh s dng anten v hng v hot ng vi mt t s G/T l
-
23 dB/K., EIRP trong phm vi 11-16 dBW. Knh quay v s dng iu ch
ALOHA
BPSK khong 600 bit/s. Cc knh c phn chia theo tn hiu iu ch
TDM
BPSK. H thng INMARSAT-C hot ng trong di tn pht 1626,5-1645,5 MHz
v
di tn thu l 1530,0-1545,0 MHz, s dng bc nhy khong 5KHz.
INMARSAT-M a vo dch v thng mi thng 12 nm 1992 vi s tuyn
b u tin v in thoi v tinh di ng cm tay c nhn [t chc v tinh hng
hi
quc t]. H thng ny cung cp dch v in thoi 4.8kbit/s, s dng m ha
kch
thch a bng tn c ci tin (IMBE), v m chp tc tng tc truyn
dn ln n 8 kbit/s. Ngoi ra, my fax 24kbit/s v cc dch v d liu
(1.2-2.4 kbit/s)
cng c d phng. INMARSAT-M l h thng phc v ch yu trong lnh vc
hng hi v di dng mt t. Cc thit b u cui hng hi hot ng trn b
hot
ng vi EIRP l 27 hoc 21 dBW v mt t s G/T l -10dB/K, c thit b u
cui
hot ng vi EIRP l 25 hoc 19dBW v mt t s G/T l -12dB/K. Knh quay v
s
dng cc tn hiu iu ch BPSK ALOHA c chia khe khong 3kbit/s. Cc
knh
c phn nh theo tn hiu iu ch TDM BPSK. H thng INMARSAT-M hng
hi hot ng trong di tn pht l 1626,5-1646,5 Mhz v di tn thu l
1525,5-
2559,0 MHz vi mt khong gia cc knh l 10kHz.
Ngoi cc h thng thng gp trn INMARSAT cn c INMARSAT MINI-
M (s dng cc loi u cui nh hn), INMARSAT-D (nh v hin th cc on
tin
nhn ln ti 128 k t), INMARSAT-E (dch v thng tin hng hi ton cu),
MINI-
-
19 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
MAERO (cung cp dch v thng tin hng khng), v mng truy cp ton cu
GAN
(Global Access Network) cung cp dch v ISDN di ng v cc dch v di
ng
IP (Mobile Internet Protocol- MIP).
1.7.1.3 H thng thng tin v tinh EUTELSAT
T chc thng tin v tinh chu u EUTELSAT (European
Telecommunication Satellite Organisation) c hai h thng thng tin
v tinh
EUTELRACS (chuyn dng) v EMSAT (thng mi).
H thng EUTELRACS
H thng EUTELRACS l mt h thng thng tin qun l hm i, c s
dng truyn tin, lin lc gia cc phng tin tu b, xe c di ng thn qua
mt
v tinh a tnh. u tin h thng l mt mng thng tin v tinh di ng thng
mi
sau pht trin thm nhin v truyn tin v theo di nh v cc phng tin
vn
chuyn di ng.
EUTELRACS hot ng trong bng tn Ku v t chc mng theo kiu cu
trc tp trung quanh mt mng ch tm c iu hnh bi t chc v tinh vin
thng chu u (EUTELSAT). Mng ny gm c 5 phn t, l: trm ch mt t
trung tm, phn on khng gian, trung tm qun l mng cung cp dch v
(SNMC),
thit b u cui truyn thng c nh v thit b u cui di ng.
Hinh 1.9 Cu trc mng EUTELRECS
H thng EMSAT
EUTELSAT c mt h thng cung cp dch v d liu v thoi di ng vi tn
thng mi l EMSAT. Cc dch v c th l: thoi 4.8kbit/s, my fax nhm 3
tc
2,4 kbit/s, truyn d liu tc 2,4kbit/s, nhn tin 44bit/gi v xc nh v
tr
bng cch s dng mt card tch hp GSP. H thng lm vic bng tn L v s
-
20 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
dng ti v tinh di ng chu u EMS (European Mobile Satellite) ca v
tinh
ITALSAT-F2.
1.7.1.4 H thng thng tin v tinh t bo chu , THUARAYA v cc h thng
khc.
Hin nay c kh nhiu h thng thng tin v tinh phc v cc dch v
truyn
thng di ng. Cc h thng phc v theo tng vng tp trung v cung cp dch
v
theo cc vng th gii, v d cc h thng c trin khai c (OPTUS)
[NEW-90],
Nht Bn(N-star) [FUR-96], Nam M (MSAT) [JOH-93], ng Nam (ACeS),
n
, Nam Phi v Trung ng (THURAYA).
H thng v tinh t bo Chu (ACeS) cung cp cc dch v n cc khu vc
c gii hn bi Nht Bn pha ng, Pa-ki-xtan pha Ty, bc Trung Quc
pha bc v In-do-ne-xi-a pha nam [NGU-97]. Vng ny c ph sng bi
tng
cng ca 140 bp sng trong bng tn L cng vi mt bp vng ph sng n
trong bng tn C. khu vc ny c khong 3 t dn c sinh sng v l mt vng
m
cc phng tin truyn thng mt t cha vi ti. Chu l mt vng c yu cu
v truyn thng v tinh rt ln v vng ny rt thch hp cho v tinh a
tnh.
V tinh ACeS u tin l v tinh GARUDA-1 c phng ln qu o vo
ngy 12-2-2000. V tinh ny thit k c thi gian hot ng c 12 nm v h tr
t
nht 11 nghn knh thoi tc thi vi d tr tuyn l 10dB. cung cp vng
ph
sng bng tn L, v tinh ny dng ngten pht v ngten thu ring, c hai u
c
ng knh l 12m. Ti v tinh lm nhim v chuyn mch v nh tuyn cc cuc
gi, cho php thc hin c cc cuc gi di ng- i ng thc hin qua mt
bc
nhy.
Mng ny bao gm mt trung tm iu khin mng NCC, trm iu khin v
tinh (SCS), cc thit b u cui ca ngi dng v cc cng chnh vng. NCC
v
SCS c t o Batam Indonexia s dng ngten c ng knh 15,5m. trung
tm NCC c chc nng iu khin mng. cc cng ra vo khu vc (cng chnh)
c
t Indonexia, philipin, i Loan v Thi Lan. Cng nh mng GSM, cc thu
bao
AceS c ng k vi mt cng ra vo a phng mnh v c th chuyn vng
n cc cng khc. Cc cng chnh cung cp vic tnh cc v truy cp n mng
li
mt t. NCC v cng chnh hot ng trong bng tn C-/S tng ng di tn
6425-
6725 MHz (tuyn mt t ln v tinh) v 3400-3700 MHz t v tinh xung mt
t.
Cc thit b u cui ca ngi s dng nh Fax, thoi v d kiu, hot ng
trong cc bng tn L-/S, c th l cc di tn 1626,5-1660,5MHz (t mt t
ln v
tinh) v 1252,0-1559,0 MHz (t v tinh n mt t).
-
21 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
Cc thit b u cui c th c phn loi thnh thit b u cui di ng,
my di ng cm tay hoc thit b u cui c nh. Cc thit b u cui di ng
v
xch tay cho php lm vic song song vi mng GSM. Bi v khi giao din
AceS
c lp t v da vo GSM nn n cho php vic cung cp cc dch v gi nh
GPRS hoc truyn d liu vi cng ngh GSM (EDGE)
Cc v tinh GARUDA ang c phng n m rng vng ph sng sang Chu
u v Trung .
Mt h thng thng tin v tinh khc ph sng n th trng trung ng v
trung l h thng THURAYA-1,n bt u hot ng vo nm 2001 vi mt thi
gian hot ng l 12 nm. V tinh THURAYA-1 c ta 44 ng. C vng ph
sng gii hn t -200 ty n 1000 ng v 600 Bc n -20 Nam. V tinh c th
h
tr n 13750 cuc gi ng thi v xc sut nghn cuc gi l 2%. V tinh
THURAYA-2 ng vai tr nh l mt v tinh d phng.
Cng ging nh ACeS, h thng THURAYA c thit k tng thch vi
mng GSM cc thit b u cui cm tay.
Tuyn di ng hot ng trong bng tn N-/S, c th trong di tn
1626,5-
1660,5 MHz (cho cc tuyn ln ) v 1525,0 v 1559,0 MHz (cho tuyn
xung) c
tuyn cung cp lm vic bng tn C-/S, vi di tn 6425,0 6725,0 MHz (t
di
ln) v 3400,0-3625,0 MHz (t trn xung). ang truy cp s dng k
thut
PDMA/TDMA v QPSA c s dng iu ch cc tn hiu. magnj h tr cc
dch v thoi, fax v d liu cc tc 4; 4,8 ;9,6 kbit/s;
Gi cc h thng thng tin v tinh tm thp loi nh little LEO satellite
l
bi v cc h thng ny ch cung cp cc dc v nhn tin, tc di ng bit thp v
d
th in t (e-mail), gim st t xa v ghi c c thng s o lng t xa trn
phm
vi ton cu vo vic s dng c v tinh hot ng qu o thp so vi tri t
vo
khong 700-2000km. cc dch v hot ng theo thi gian thc hoc l theo
dng
c nh v ph thuc vo kh nng vng ph sng ca mng. Mc ca vng ph
sng ph thuc vo chm v tinh v kh nng ca mng mt t m chum v tinh
h tr. V d mt v tinh ch c kh nng ghi nhn cc d liu khi n i ngang
qua
mt vng ph sng no , tng ng vi v tr ca mt cng chnh v tinh c ni
vi mng mt t.
Thut ng h thng loi nh (little LEO satellite) y s dng l c so
snh vi cc h thng v tinh khng a tnh c dung cung cp c dch v
mng
-
22 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
thng tin v tinh c nhn (PCN) cho ngi s dng, n c cu trc c thit k
phc
tp hn nhiu.
Bng tn lm vic ca cc h thng thng tin v tinh tm thp cng theo
quy
ch phn chia tn s ca Lin minh Vin thng Quc t (ITU) (xem phn nh tn
s
theo 3 vng ITU).
Sau y s gii thiu mt s h thng v tinh tn thp loi nh in hnh
ORBCOMM
ORBCOMM l mt h thng v tinh tng thp loi nh (ca M) c bt
u khai thc dch v vo ngy 30.11.1998, hin ti hot ng vi mt chm vi
36
v tinh v d kin pht trin ln 48 v tinh trong tng lai. Chm cc v
tinh ny
c sp xp nh sau:
+ Ba mt phng qu o c gc nghing 45 vi 8 v tinh trn mt mt
phng v cao l 825km.
+ Hai mt phng qu o c gc nghing vi nhau mt gc 70 v 108 ,
trn mi mt phng c 2 v tinh , t cch nhau 180 v cao l 780km.
+ 8 v tinh t trn mt phng xch o
Hinh 1.10 Cu trc mng ORBCOMM
H thng ORBCOMM cung cp tc truyn d liu cho ngi dng l 2,4
kbit/s cho tuyn ln v 4,8 kbit/s cho tuyn xung v c kh nng tng ln
n
9,6kbit/s. c tuyn ln v xung u dng k thut kha dch pha vi phn i
xng
(SDPSK) v b lc cosin nng. Tuyn thu bao v tinh hot ng trong di
bng tn
t 148 149,9 MHz cho tuyn ln v 137 138 MHz cho tuyn xung.
-
23 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
V tinh cng pht mt tn hiu dn ng vi tn s 400,1 MHz. ngoi tr cc
v tinh, mng ORBCOMM cn bao gm : thit b truyn thng thu bao (SC);
mt
NCC v cc cng ra vo. NCC c t M v kin trc mng ORBCOMM c
m t hnh 1.10.
E-SAT l mt h thng v tinh tm thp loi nh gm c 6 v tinh t trn
cc
qu o cc cao 800 km. Chm v tinh ny c trin khai trn hai mt
phng
v c trung tm iu khin t ti Guildford (Anh), cng chnh t ti
Spitzbergen
(Nauy).
Cc thit b u cui E-SAT hot ng di tn 148-148,55 Mhz cho tuyn
ln, phng thc a truy cp tri ph dy trc tuyn (DS-SSMA), tc d liu
800
bit/s. k thut BPSK c dng iu ch m tri ph vi cc k t v k thut
MSK c iu ch sng mang. Cc thit b u cui c cng sut pht l 49w vi
mc EIRP l 5,4dBW. Mi v tinh E-SAT c th h tr n 15 thit b u cui
cng
mt lc.
Di tn 137,0725-137,9275MHz c dng cho tuyn xung. Mng cung cp
cc dch v o xa, gim st v nh v.
H thng LEO ONE s dng mt chm v tinh 48 v tinh , b tr 6 v tinh
trn mt mt phng qu o, cao 930km v gc nghing l 500 so vi ng
xch o [GOL-99], LEO ONE c thit k hot ng ch c nh, tc d
liu khong 24kbit/s, di tn tuyn ln l 137-138MHz v tc
2,4-9,6kbit/s, di
tn tuyn xung l 149,5-150,05 MHz v di tn 400,15-401 MHz.
Mi v tinh s c kh nng gii iu ch v gii m tt c cc gi tn hiu thu
c v nh, sau s pht li hoc truyn trc tip n trm mt t cng chnh.
Mi v tinh c 4 thit b pht sng v 15 thit b thu sng.
Nh phn tch cc phn trn, bt u t nm 1990 cc h thng thng tin
di ng v tinh nh du mt mc quan trng trong s pht trin truyn thng
di
ng, trong cc h thng v tinh khng a tnh.
Nm 1990 cng nh du bc chuyn tip quan trng cuc cch mng
truyn thng v tinh di ng, cng vi mt s xut cho h thng v tinh khng
a
tnh. Trong phn trc trnh by s pht trin ca nhng v tinh little
LEO.
Cng vo thi gian , mt h thng thng tin v tinh khng a tnh n c
nhn
-
24 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
thu bao nhm mc ch cung cp cc dch v thoi cng c nhng th nghim
v
cc mng truyn thng tin thng qua cc v tinh n c nhn thu bao c k
hiu l S-PCN (Satellite Personal Communication Network).
Mc ch ca mng S-PCN l cung cp cc dch v thoi v cc dch v tc
d liu thp, tng t nh mng t bo mt t, s dng cc in thoi cm tay
lin lc thng qua cc v tinh cc qu o tm thp (LEO) hoc l qu o tm
trung (MEO). Cc v tinh qu o tm trung MEO c t cao 10000-
20000Km so vi mt t vi thi gian c chu k qu o l 6h. Cc v tinh
trong qu
o thp c gi l big LEO v c chu k qu o l 90. Nhng v tinh ny c
trin khai cao 750-2000km.
Cc v tinh qu o tm thp LEO c thi gian sng khong 5-7 nm, cc v
tinh trn qu o tm trung MEO c thi gian sng khong 10-12 nm.
Cc mng S-PCN hot ng trong bng tn L v bng tn S. Bng 1.5 lit k
cc di tn c phn nh cho thng tin di ng s dng qu o tm thp LEO v
tm trung MEO.
Nhng S-PCN cung cp vng ph sng dch v ton cu bng cch s dng
cc chm a v tinh. S lng cc v tinh trong mt chm l mt hm ca cao
qu
o v cc yu cu c tnh dch v. Hin nay c mt s mng S-PCN c th
cung cp cc dch v thng tin di ng n cc my di ng cm tay phm vi
ton
cu v va c th s dng di ng v tinh va s dng di ng mt t. Trong
cc
mng , c nhiu mng ang trong thi k va khai thc va th nghim. Sau y
s
gii thiu mt s mng in hnh
Bng 1.4: Phn nh tn s cho thng tin v tinh di ng bng tn L v S
1492 1525 Tuyn xung Vng 2
1525 1530 Tuyn xung Vng 2/vng 3
1610 1626.5 Tuyn ln Ton cu
1631.8 1626.5 Tuyn xung Ton cu
1626.5 1631.5 Tuyn ln Vng 2/vng 3
1675 1710 Tuyn ln Vng 2
1930 1970 Tuyn ln Vng 2
1970 1980 Tuyn ln Vng 2
-
25 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
1980 2010 Tuyn ln Ton cu
2120 2160 Tuyn xung Vng 2
2160 2170 Tuyn xung Vng 2
2170 2200 Tuyn xung Ton cu
2483.5 2500 Tuyn xung Ton cu
2500 2520 Tuyn xung Ton cu
2670 2690 Tuyn ln Ton cu
Hng Motorola (M) pht trin h thng IRIDIUM vo nm 1990. Vo
ngy 01-11-1998 IRIDIUM tr thnh S-PCN u tin bc vo lnh vc dch v.
hin
c 88 v tinh c phng thnh cng trn qu o tm thp. c 3 loi dn
phng khc nhau c s dng phng v tinh ln qu o. h thng b phng ca
M phng c 55 v tinh, h thng ca Nga phng c 21 v tinh v ca
Trung Quc phng c 14 v tinh.
Khi u h S-PCN ca IRIDIUM s dng 77 v tinh, (v th tn ca n l
IRUDIUM do s nguyn t ca nguyn t IRIDIUM l 77). Cc v tinh ny
c
phn b u trn 6 mt phng qu o cc, vi gc nghing l 86,40. Qu o v
tinh
c cao so vi mt t l 780km. mi v tinh c trng lng 689 kg v c thi
gian
sng khong t 5-8 nm.
S kt ni vi mng mt t thng qua cc cng chnh t 11 quc gia v kt
ni vi mng ton cu. cng chnh v cc tuyn iu khin hot ng trong bng
tn
Ka, tng ng vi di tn 19,4-19,6 GHz (tuyn xung) v di tn 29,1-29,3
GHz
(tuyn ln).
H thng IRIDIUM cung cp cc dch v thoi song cng, fax v d liu
tc
thp 2,4 kbit/s. tc d liu c th n 10 kbit/s. cc tn hiu c iu ch
QPSK v s dng a truy nhp FDMA/TDMA.
IRIDIUM do khng tm c khch hng cho mng ca mnh cho nn
ngng cc dch v vo thng 3-2000.
Tuy vy cc chm v tinh vn hot ng trn qu o, cc dch v vn c cung
cp
cho cc khch hng cng nghip, hng khng, hng hi v du kh hng th
trng
M .
-
26 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
Cng thi k vi IRIDIUM, mt h thng thng tin v tinh qu o tm thp
khc do Qualcomm v Loran khi xng c tn l h thng GLOBANSTAR.
Trong
vng 4 nm t 1996-2000 h thng trin khai 48 v tinh trn 8 mt phng qu
o c
gc nghing 520 so vi mt phng xch o v cc qu o tm thp c cao so
vi
mt t l 1414km. h thng GLOBALSTAR khng cung cp ph sng ton cu
m
ch gii hn trong vng gia v tuyn 700 Bc v Nam so vi qu o xch o.
Cng
ging nh IRDIUM, cc v tinh ca GLOBALSTAR l trong sut. tuyn ng
truyn tin gia ngi s dng di ng v mng c nh ch c th c thit lp
khi
m c thit b u cui v cng chnh cng nhn thy v tinh. Bi v cc v tinh
qu
o tm thp ch cung cp mt vng ph sng nh cho nn h thng phi s dng
nhiu cng chnh m bo dch v ton cu. vic kt ni vi mng mt t cng
c thc hin thng qua nhiu cng chnh phn b trn ton cu. cng chnh
bao
gm trm chuyn mch v c t 3 n 4 anten cung cp kt ni cc mng di
ng
v c nh.
Cc tuyn cng chnh l vic bng tn C, c th l di tn 6,875-7,055
GHz
cho tuyn xung v di tn 5,091-5,520 GHz cho tuyn ln. Ngoi cng
chnh,
GLOBALSTAR cng t trung tm iu khin hot ng mt t (GOCC) v trung
tm iu khin v tinh (SOCC). Cc cng chnh, GOCC, SOCC c kt ni vi
nhau thng qua mng d liu GLOBALSTAR.
Cc tuyn di ng n v tinh l vic bng tn S, di tn 1610-1626,5 MHz
cho tuyn ln v di tn 2483,5-2500,7 MHz cho tuyn xung. rng bng
tn
c chia lm 13 knh FDM, mi knh c rng l 1,23 MHz, giao din khng
gian ca GLOBALSTAR c xy dng trn c s gii php Cdmaone (IS-95),
nh
cp cc mc trc, dch v thoi ca GLOBALSTARD c cung cp thng
qua mt b m ha/ gii m thoi codec thch nghi tc l 0,6-9,6 kbit/s
(trung
bnh 2,2 kbit/s). vic truyn d liu h tr thng qua knh thoi tc c s l
2,4
kbit/s. tn hiu c iu ch QPSK v a truy cp s dng k thut CDMA.
Mi cng chnh c th truy cp n 128 knh CDMA, mi knh c ly t
mt dng ca ma trn Walsh Hadamard 128x128 vi s dng c nh s t 0
n
127. Mt trong cc knh , ng vi hm Walsh 0 c s dng truyn tn hiu
dn ng (pilot), bao gm tt c l s 0. Mt knh ng b c s dng cung
cp cho c thit b u cui cc thng tin iu khin, v d nh nhn dng cng
chnh,
thi gian h thng m nh s knh uc gn. Cng ging nh IS-95, knh ng
b
lun truyn tc d liu l 1,2 kbit/s.
-
27 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
Cn li l 126 knh c ginh cho lu lng. h thng GLOBALSTAR h
tr hai loi tc khc vi mng t bo : loi tc th nht l 2,4 v 4,8
kbit/s, loi
tc th 2 l 2,4-4,8 hoc 9,6 kbit/s. d liu c nhm trong c khung c di
l
20ms v sau chng c m ha bng b m ha xon tc v di rng
buc l 9. c tc khng i l 9,6kbit/s cho loi tc th nht v c 19,2
kbit/s cho loi tc th 2, k thut an xen c s dng. tn hiu 9,6 kbit/s
hoc
19,2 kbit/s sau c ghp knh vi cc bit iu khin cng sut c tc 50
kbit/s.
m Walsh c gn cho knh lu lng ca ngi s dng sau tn hiu c tri
trc khi c tri bi mt b to dy bi mt b to dy m gi ngu nhin PNc
di l 288 chip tc l 1200 chip PN/s. dy PN bn ngoi c s dng
nhn dng v tinh v c iu ch vi dy m gi ngu nhin bn trong ca knh
I
v knh Q, c di l 215 chip v tc chip l 1,2288 Mchip/s.
hng truyn ngc li, knh lu lng h tr tc d liu 2,4;4,8 v 9,6
kbit/s. d liu c t chc trong cc khung 20 ms. Vi tc loi 1, d liu
c
gii m ha chp mt ln na tc v chiu di c nh l 9. Tn hiu sau c
iu ch Walsh cho to dy 64 bit tng ng vi mt dng ca ma trn
Walsh
Hadamard 64x64 bit. Mi mt thit b di ng pht mt m Walsh khc nhau v
iu
cho php trm gc nhn dng c my pht. Sng mang c iu ch Offset-
QPSK. iu i hi lch thi gian ca knh cu phng (Q) l mt na chip.
Cp
qun phng cu chui m gi ngu nhin PN sau c s dng tri tn hiu
1,2288 Mchip/s vi chu k l 215-1 chip. Tn hiu sau c qua b lc bng
c s
m bo cc thnh phn ca iu ch nm trong knh trc khi iu ch cc tn
hiu cng pha v tn hiu qun phng trong CDMA.
Ngoi mt s h thng S-PCN s dng cc v tinh qu o tm trung MEO
v tm thp LEO nh nu trn, cng trong khong thi gian ny, c mt s
h
thng S-PCN khc c xy dng cng vi cc v tinh c phng ln cc qu o
tm thp. Cc h thng S-PCN , v d nh: NEW ICO, CONSTELLATION,
ELLIPSO, v.v Cc bng 1.5, 1.6 v 1.7 nu mt s thng s so snh ch yu v
s
v tinh, qu o s dng cc c tnh k thut v dch v ca cc h thng .
cao qu o 780 1414 10390 2000 7605/8050
Loi qu o LEO MEO LEO Lai/ghp LEO/HEO
-
28 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
Trng lng phng 66 48 10 11 10/7
S v tinh/qu o 11 6 5 11 5/7
ISL C Khng Khng Khng Khng
OBP C Khng Khng Khng Khng
S bp sng vt 48 16 24 61
Nm phng 1998,
2000, 2001
2000 2004 2001 2000
Tc
truyn d
liu
2.4kbps 0.6 9.6 kbps
(thoi)
2.4kbps (d
liu)
4 kbps
(thoi)
2.4, 4.8,
9.6 kbps
(d liu)
Dch v Thoi, Fax,
d liu
Thoi, Fax, d
liu, SMS
Thoi, Fax,
d liu,
SMS,
Internet
Thoi, Fax, d
liu
Thoi,
Fax, d
liu. Email
Ph sng Ton cu Ton cu gii
hn v tuyn
700
Ton cu Ton cu Ton cu
trn 500 v
tuyn nam
Tn s ln di
ng (MHz)
1616 1626.5 1610 1625.5 1985 2015 2843.5 2500 1610
1626.5
Tn s xung di
ng (MHz)
1616 1626.5 2483 2500 2170 2200 1610 1625.5 2483.5
2500
a truy nhp FDMA/TDMA CDMA FDMA/TDMA CDMA W-CDMA
iu ch tn hiu QPSK QPSK GMSK (tuyn ln),
BPSK/QPSK
(tuyn xung)
QPSK, O-QPSK
-
29 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
Qu o ca hnh tinh l hnh trnh ca v tinh trong khng gian m
trong
v tinh c cn bng bi hai lc i nhau. Hai lc l lc hp dn ca qu t
v
lc ly tm c hnh thnh do cong ca hnh trnh v tinh (hnh 1.11). Qu
o
ca v tinh nm trn mt mt phng c dng hnh trn hoc elip. Nu qu o l
trn
th tm ca qu o trng vi tm ca tri t. Nu qu o l elip th c mt u
elip
nm xa qu t v u kia nm xa qu t nht. im xa nht trn qu o so vi
qu
t c gi l vin im (aprogee) v im gn nht c gi l cn im
(perigee),
hinh 1.12:
Hnh 1.11 - M t cc lc tc ng ln chuyn ng ca v tinh trn qu o
Cc v tinh c s dng trong vin thng c phn thnh bn dng qu o
sau y theo cao ca qu o v tinh so vi mt t:
1. Qu o a tnh, GEO(Geostationary Orbit )
2. Qu o elip tm cao, HEO(hightly Eliptical Orbit)
3. Qu o mt t tm trung, MEO(Medium Earth Orbit)
4. Qu o mt t tm thp, LEO(Low Earth Orbit)
Trong s cc qu o trn th qu o a tnh c s dng nhiu nht.
Qu o i tnh (GEO) l mt dng c bit ca qu o ng b a tnh, c
chu k qu o l 23 gi 56 pht 4,1 giy chnh bng thi gian m tri t quay
mt
vng quanh trc ca n. Nh vy, v tinh a tnh xem nh ng yn so vi mt
v
tr bt k trn tri t. Dng ca qu o a tnh l trn, nm trn mt phng
xch
o v c cao l khong 35,786 km.
Qu o elip tm cao (HEO) l cc qu o dng elip v c chiu cao so vi
mt t xp x v ln qu o a tnh cng xp vo loi qu o trn tm cao .
V
V tinh khi lng m
Khong cch r
Lc ly tm = (mV2)/2
Lc hp dn = GMm/R2
Qu o v tinh Tri t khi lng M
-
30 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
Qu o tm thp (LEO) l cc qu o c chu o c chiu cao so vi mt
t khong 700 2000 km
Qu o tm trung (MEO) l cc qu o c chiu cao so vi mt t nm
gia qu o tm cao (HEO) v qu o tm thp (LEO)
Hnh 1.12 Qu o v tinh trong khng gian
Nghin cu s chuyn ng ca v tinh c quan h cht ch vi cc nh lut
v chuyn ng ca vt th trong vt l v v tr ca v tinh trong khng gian.
T xa
xa, ngi Trung Quc nghin cu s chuyn ng ca mt trng quanh qu t
v xy dng m lch. Nm 1609 v 1619 Johannes Kepler a ra ba nh lut v
s
chuyn ng ca cc hnh tinh quay quanh mt tri (mt tri l tm hp dn).
Ba
nh lut c th p dng cho s chuyn ng ca v tinh quanh qu t (qu t
l
tm hp dn) nh sau :
nh lut Kepler thu nht (1602):
Qu o ca hnh tinh (v tinh) dng elip nhn mt tri (tm hp dn l
tri
t) l mt trong hai tiu c ca elip.
nh lut Kepler th hai(1603):
Bn knh vc t ni hnh tinh (v tinh) vi h mt tri (tri t) qut
nhng
-
31 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
vng c din tch bng nhau trong nhng thi gian bng nhau.
nh lut Kepler th ba(1618):
Bnh phng chu k qu o ca hnh tinh (v tinh) t l thun vi ly tha
bc ba ca bn knh trc ln ca qu o elip. Nm 1618, Isaac Newton cng b
ba
nh lut c bn v chuyn ng l :
nh lut Newton th nht :
Mi vt gi nguyn trng thi ngh hoc chuyn ng thng u ca n cho
n khi c lc tc dng buc n phi thay i trng thi .
nh lut Newton th hai:
o hm ca ng lng ca vt im theo thi gian t l vi lc tc dng .
nh lut Newton th ba :
Tc dng bao gi cng bng v ngc vi phn tc dng, ni mt cch khc
cc lc tc dng ca hai vt i vi nhau bao gi cng bng v ngc chiu nhau
.
nh lut th hai ca Newton biu th khi nim v qun tnh .
nh lut th hai ca Newton c th biu th khi nim v qun tnh .
nh lut th hai ca Newton c th biu th bng biu thc ton hc :
mrdt
rdmF ==
2
2
Trong F l vct ca tt c cc lc tc ng ln khi lng m; r l gia tc
vc t ca khi lng .
Ngoi ba nh lut c bn trn, Newton cng a ra bi ton hai vt th v
pht biu nh lut hp dn v tr :
Gia hai vt c khi lng m1v m2 cch nhau mt khong r, c cc lc ht
tng h bng nhau tc dng, ln ny t l vi tch cc khi lng m1 v m2 v
t
l nghch vi bnh phng khong cch gia chng :
r
r
rmGmF
r
221
1=
Trong : F l lc vc t ln khi lng m1 do m2 theo hng t m1 n m2;
G = 6.672x10-11 Nm/kg2 l mt hng s hp dn v tr;r l khong cch gia
hai vt
th v rrr
l vc t n v t m1 n m2 .
Ba nh lut c bn v chuyn ng v nh lut hp dn v tr ca Newton
c s dng xc nh gn ng chuyn ng theo qu o ca v tinh quanh mt
t v chng minh s ng n ca ba nh lut ca Kepler .
-
32 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
Gc nhn c xc nh theo h ta vi anten trm mt t v v tinh dng
truyn thng tin vi gia trm mt t v v tinh (n c ch ra bi gc
phng
v Az v gc ngng El)
Hnh 1.13 Xc nh gc phng v Az v gc ngng El
Gc phng v ( ) c xc nh theo hng ng t trc bc ti phn hnh
chiu ca v tinh trn mt mt phng nm ngang ca trm mt t.
Gc ngng ( ) l gc c xc nh theo hng ln t mt phng nm ngang
ca anten trm mt t hng ti v tinh.
im v tinh con l giao im ca b mt tri t vi ng thng ni tm tri
t ti v tinh. (vi v tinh a tnh im v tinh con nm trn ng xch o)
Hnh 1.1 Hnh hc tri t v v tinh
To ca v tinh: v v tinh l Ls, kinh v tinh l Is so vi ng kinh
tuyn chun
To ca im cn xt l P vi v Lp v kinh l Ip so vi ng kinh
tuyn chun.
Hng ng
Trc Bc
Az
El
ng hnh chiu ln mp
ng ti v tinh
V tinh
Hnh chiu ca V tinh
Trm mt t
Qu tch thin nh
LS
P
S
A
Lp
B I
Ip
h
Re
O
T
R
Is
Q
-
33 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
Hiu kinh gia v tinh v im P trn b mt tri t l =I I = |Ip - Is|
(1-1)
R l khong cch t im P ti v tinh S.
r l khong cch t tm tri t ti v tinh, h l khong cch t v tinh S
ti
im v tinh con ( cao ca v tinh so vi b mt tri t)
Re l bn knh tri t Re = 6370km
BOT = l gc tm, l gc gia im v tinh con v giao im ca im P
vi ng xch o (cung PB)
POT = l gc tm gia im v tinh con v im P
Xt tam gic OPS ta c:
2 2 2 2 cos( )e e
R R r R r = +
2 2 2 cos( )e e
R R r R r = + (1 2)
Trong tam gic cu TPB theo nh lut cosin ta c
p pos( )=cos( )cos(L )+sin( )sin(L ) os(PBT)c c (1 3)
Xt tam gic BTA ta c
=
sin( ) sin( )
sin( ) sin( )s
TAB TBA
L (1- 4)
Vi /2TAB PBA pi= = do ng kinh tuyn vung gc vi ng xch o (v )
Do ( /2)TBA TBPpi= (1 - 5)
Thay vo cng thc (1-4) ta c
pi pi
= =
sin( / 2) sin( / 2 ) os(PBT)
sin( ) sin( ) sin( )s s
PBT c
L L
ssin( ) os(PBT)=sin(L )c hay sos(PBT)=sin(L )/ sin( )c (1 6)
Trong tam gic vung TBA ta c
sos( )=cos(I)cos(L )c (1 - 7)
Thay cng thc (1-6), (1-7) vo (1-3) ta c:
s p p sos( )=cos(I)cos(L ) os(L ) sin(L )sin(L )c c + (1 8)
Gc ngng ( ) l gc c xc nh theo hng ln t mt phng nm ngang ca
anten trm mt t hng ti v tinh.
-
34 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
Hnh 1.15 Phng din hnh hc tnh ton gc ngng.
Trong :
- r l vector t tm tri t ti v tinh (khong cch t tm tri t ti v
tinh)
- R l vector t trm mt t ti v tinh (khong cch t trm mt t ti v
tinh)
- Re l vector t tm tri t ti trm mt t (l bn knh tri t)
Khi 3 vector ny cng nm trong mt mt phng v to thnh mt tam
gic.
Gc l gc tm gia trm mt t v v tinh, l vecto gia Re v r
l gc (trong tam gic) c xc nh t vect Re v R.
Gc tm lin h vi v Lp (Le) v kinh ty Ip (Ie) ca trm mt t v v
Ls v kinh ty Is ca v tinh bi cng thc sau:
cos( ) cos( )cos( ) cos( ) sin( )sin( )p s s p p sL L I I L L =
+ (1 9)
Theo cng thc (2) ta c khong cch t trm mt t ti v tinh nh sau:
(theo
nh l cosin trong tam gic) 1
2 2
1 2 cos( )e eR R
R rr r
= +
Gc ngng c xc nh t v tr mt phng nm ngang trm mt t hng ti
v tinh lin h vi gc ti trm mt t ca tam gic SPO nh sau
090=El
Theo quy lut hm sin trong tam gic ta c:
sin( ) sin( )
r R
=
Kt hp 3 phng trnh cui trn ta c phng trnh rt gn li nh sau:
El
r
Re
R
Trm mt t (P)
V tinh (S) V tr ng nm ngang
(O)Tm tri t
-
35 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
12 2
sin( )cos( )
sin( )os(El)
1 2 cos( )e e
rEl
R
C
R R
r r
=
= +
(1 10)
Phng trnh (1 9) v (1 - 2) cho gc ngng (El) c tnh t cc h ta v
tinh v trm mt t, bn knh qu o v tinh r v bn knh tri t Re. Thng
thng
Re = 6370 km.
Gc phng v ( ) c xc nh theo hng ng t trc bc ti phn hnh
chiu ca v tinh trn mt mt phng nm ngang ca trm mt t.
Xt tam gic cu QPT, ITQP = v cung PT = , p dng nh lut cosin ta
c:
)sin(
)sin(
)90sin(
)sin(0 I
Ls
=
Hay
=
sin
sincossin 1
ILs (1 13)
Hnh 1.16 Phng din hnh hc tnh ton gc phng v
Biu thc trn cha tnh n v tr tng i ca v tinh so vi trm mt t.
Bng 1.8: Lit k gc phng v Az so vi v tr tng i ca v tinh S
Bn cu Bc S Ty Bc ca G
S Ty Nam ca G
3600
3600
LS
P
S
A
Lp
B IIp
h
Re
O
T
R
Is
Q
-
36 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
S ng Bc ca G
S ng Nam ca G
Bn cu Nam S Ty Bc ca G
S Ty Nam ca G
S ng Bc ca G
S ng Nam ca G
1800 +
1800 +
1800
1800 -
Hnh 1.17 Phng din hnh hc xc nh gc phng v
L gc gia phng ca tm tri t O v phng ca trm mt t hng ti v
tinh.
S S
S S G G
GP
E E
E E
im cc im cc
im cc im cc
AzAz
Az Az
a a
a a
c c
c c
(a) SSP pha ty nam ca ES
= 0360Az
(b) SSP pha ng nam ca ES
=Az
(c) SSP pha ty bc ca ES
+= 0180Az
(d) SSP pha ng bc ca ES
= 0180Az
Q Q
QQ
S
-
37 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
Hnh 1.18 Phng din hnh hc xc nh gc thin nh ti v tinh
Trong tam gic OES ta c:
sin( ) sin( ) /eR R =
Do earcsin[R sin( )/ ]R = (1 14)
Nu bit gc ngng El ta c
pi= / 2 El
rElRrElR ee /)cos(/)90sin()sin(0 =+=
Do =e
arcsin[R cos( )/ ]El r (1 15)
iu kin cho mt v tinh cc nhn thy t mt trm mt t l El 0.
T hnh di iu kin c php tha mn l
Re + h Re/cos (1 - 16)
T c th rt ra iu kin kh nng nhn thy v tinh l:
Cos Re/(Re + h ) (1 17)
El
r
Re
R
Tm tri t Trm mt t
V tinh V tr ng nm ngang
O
E
-
38 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
Hnh 1.19 Gc ngng ti thiu
Theo quan im hnh hc th iu kin ti thiu m v tinh nhn thy t mt
trm mt t l ng vi gc El =0 c mt gi tr ti thiu no , c gi l gc
ngng ti thiu Elmin cho php cc yu t truyn sng. V d vic b che
khut.
Thng thng gc ngng ti thiu nm trong khong 5-7. T hnh 1.19 xt tam
gic
SEO gc tm cng c th biu th theo gi tr ca gc Elmin nh sau:
= cos-1 [(Re cos Elmin) (Re + h)] - Elmin (1 18)
Trn mt qu o ng b a tnh, rt gn phng trnh cui ta c 03.81 cho tm
nhn thy ca v tinh.
i vi cc qu o a tnh th gc nghing i = 0 , lch tm e = 0 v v
tinh nm trong mt phng xch o. Ls = 0 . Mt khc, i vi cc v tinh a
tnh
th cao ca v tinh tnh t tm tri t. V tinh c kinh Is, trm mt t c v
tr
kinh Ie v v Le.
Vi cao ca v tinh l r = Re + h 42,164 km. S dng cc thng s ,
gc
tm theo biu thc (1 - 9) trong trng hp ny c th vit li nh sau
:
Cos = cos Le cos I (1 - 19)
El
Re
rs
V tinh
im v tinh con
Trm mt t
Tm tri t
coseR
h R
S
O
E
-
39 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
Gc ngng theo biu thc (1 - 10) trong trng hp ny l :
Cos(El) =
ILhR
R
hR
R
IL
ee
e
e
e
e
+
++
coscos21
coscos12
22
(1 - 20)
Gc phng v Az theo biu thc (1 13) l :
=
)(cos)(cos1
sinsin
22
1
IL
I
e
(1 - 21)
Khi p dng gii hn kh nng nhn thy, c ngha l El = 0, th lc gc
tm c th tnh c t biu thc (1 - 13) v c gi tr l :
Cos = Re /(Re + h ) = 0,151
Mt khc, theo hnh 1.19 c :
Cos(Le)= Cos / Cos I (1 - 22)
Nh vy, trong trng hp nu nh v tinh v trm t cng nm trn mt
kinh tuyn c ngha l I = 0 . Nh vy, v tuyn cc i Le max m v tinh
nhn thy
c th biu th bi biu thc sau
Cos Le max = cos = 0.151
iu c ngha l Le max = 81.3
Trong hnh 1.19 ta s i xc inh khong cch t trm v tinh ti trm mt
t
Xt tam gic OES ta c
cos2222 rRrRR ee +=
hoc cos222 rRrRR ee += (1 23)
Trong : R l khong cch t trm mt t ti v tinh
Re l bn knh tri t = 6370km
r = h + Re l khong cch t v tinh n tm tri t
l gc tm eseses LLIILL sinsin)cos(coscos)cos( +=
Gc ngng (El): l gc hp thnh gia ng chn tri tnh t im t trm
mt t v ng thng ni trm mt t vi v tinh.
-
40 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
Gc ngng nm trong mt phng cha 3 im l v tinh, trm mt t v tm
tri t:
T hnh v ta c
Cos El = (r/R)sin
Hay arcos sinr
ElR
= (1 - 24)
Gc phng v Az: L gc xc nh phung v ca trm mt t v c hp
thnh bi phng Bc (ca qu t) vi giao tuyn ca mt phng cha v tinh
v
tm qu t.
Gc phng v bin i t 0 n 360 v ph thuc vo v tr tng i ca
v tinh v im xem xt. L gc QES
=
sin
sincossin 1
ILs (1 25)
Bng 1.9: Xc nh gc phng v
Quan h gia Az v
ng Nam
ng Bc
Ty Nam
Ty - Bc
Az = 1800
Az =
Az = 1800 +
Az = 3600
Thi gian truyn sng t trm mt t n v tinh c tnh theo cng thc:
cR /= (1 26)
El
r
Re
R
(O)Tm tri t
Trm mt t (E)
V tinh (S) V tr ng nm ngang
-
41 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
Trong : l thi gian truyn sng
R l khong cch t trm mt t ti v tinh
c l vn tc nh sng, c = 3x108 m/s
Khi v tinh c s chuyn ng so vi tri t th khong cch R t v tinh
n
trm mt t cng c s thay i. S chuyn ng tng i ca n gy nn s tng
gim tn s ti pha my thu. Hin tng ny c gi l hiu ng Doppler.
Hiu ng Doppler xut hin c tuyn ln v tuyn xung
dch tn s Doppler l Df so vi tn s f c xc nh l:
)/(cos/ cfVcfVf DrD == (1 27)
Trong : Df l dch tn Doppler
Vr l tc gc tng i ca v tinh
VD = dR/dt l tc tc thi di chuyn ca v tinh
V l vn tc ca v tinh
l gc gia phng ca im xem xt v tc V ca v tinh
f l tn s hot ng ca tuyn
c l vn tc nh sng
Qu o v tinh truyn thng thng dng thng s dng qu o elip c gc
nghing ln hoc qu o trn trn mt phng xch o (v tinh a tnh). Chu k
ca
cc qu o c quan h vi chu k quay ca qu t quanh trc ca n
- Qu o elip c gc nghing khc 0.
Qu o elip c tc ca v tinh khng phi l hng s. Tc bay ca v
tinh c gi tr cc i cn im v c gi tr cc tiu vin im. Do v tinh
vng vin im c thi gian ph sng ln hn nhiu so vi vng cn im v
hiu
ng s gia tng nu nh lch tm gia tng. V tinh vng vin im cng nhn
thy cc trm mt t trong mt phn ln chu k ca qu o v iu cho php
thit lp tuyn lin lc trong mt khong thi gian ln.
Vi mt qu o c gc nghing khc khng th v tinh i qua nhng vng v
hai pha ca xch o, c kh nng ph sng cc vng cc nu gc nghing ca
qu
o gn 900.
V d v tinh MOLNYA: l v tinh truyn thng ca lin x c qu o nm
v tuyn cao ca bc bn cu. Chu k ca qu o l 12 gi vi bn trc ln qu
o
-
42 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
l 26556km, cn im l 1250km, vin im l 39150km, vi nghing 63.40
v
lch tm l 0.6 0.7
V d v tinh TUNDRA: l v tinh c chu k qu o 24 gi. vi bn trc ln
42164km, cn im l 25231km, vin im l 46340km v lch tm 0.25 0.4
- Qu o v tinh a tnh
Qu o v tinh a tnh dng trn (gc lch tm 00) v nm trn mt phng
xch o (gc nghing i = 0). Tc gc ca v tinh ng bng tc gc ca tri
t quay quanh trc ca n. Khi mt ngi ng trn mt t th v tinh c
xem
nh l ng yn trn bu tri, khng chuyn ng. Thng s v tinh a tnh:
Bn trc ln qu o l 42164.2km, tc ca v tinh 3075m/s, cao v tinh
(h) 35786.1km, bn knh tri t xch o (Re) 6378.1km
Khong cch t v tinh ti trm mt t l
cos222 rRrRR ee +=
Trong r = Re + h
ILe = coscoscos
Trong Le l v ca trm mt t
I = Is Ie l hiu kinh tuyn tng i ca trm mt t v v tinh vi v
Ls = 0
- Ngoi ra cn c qu o thp, qu o tm trung v qu o tm cao
Vn a truy cp phn phi theo quan im tn s v thi gian:
Cn gii quyt vn sao cho cc sng v tuyn pht t cc trm mt t ring
l khng can nhiu ln nhau do trong thng tin v tinh phn lm 3 dng a
truy
cp l: FDMA, TDMA v CDMA. Trong
FDMA: L k thut c dng ph bin trong thng tin v tinh, trong
FDMA th cc trm mt t ring l pht i cc sng mang vi tn s khc nhau
v
cc bng tn c bo v thch hp sao cho cc tn s sng mang ny khng
chng
ln ln nhau.
-
43 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
Hnh 1.20: a truy cp phn chia theo tn s trong TTVT
TDMA: Khi chng ta c 1 khung xc nh, 1 khung c ch ra theo thi
gian cho mt trm mt t. Khi mi trm mt t s pht i mt sng mang
trong
khe thi gian c phn trong mt chu k thi gian c nh.
Hnh 1.21 a truy cp phn chia theo thi gian trong TTVT
TDMA cc sng mang pht t trm mt t cn c iu khin chnh xc
sao cho sng mang ca chng nm trong khong thi gian c phn phi bng
cch:
-> Truyn tn hiu mt cch gin on
-> D phng thi gian bo v
Do s c mt trm chun pht i mt tn hiu chun
f0 Tn s
Thi gian
TDMA
Mt khung TDMA
A
B
C
D
fB fA fC fD Tn s
Thi gian FDMA
B pht p
-
44 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
Hnh 1.22 Truy cp ca trm mt t ti v tinh thng qua k thut TDMA
CDMA: Khi mi tram mt t s pht i cng mt tn s sng mang. Cc
sng mang ny trc c iu ch bng cch s dng mt mu bit c bit
quy nh cho mi trm mt t trc khi pht tn hiu c iu ch.
Vn a truy cp phn phi theo quan im knh ta c:
a truy cp phn phi trc: L phng php truy nhp trong cc knh v
tinh c phn b c nh cho cc trm mt t khc nhau (khi c hoc khng c
cuc gi)
a truy cp phn phi theo yu cu: L phng php truy nhp trong cc
knh v tinh c sp xp li mi khi c yu cu thit lp knh c a ra t cc
trm mt t lin quan.
=> a truy cp phn phi theo yu cu cho php s dng hiu qu dung
lng
knh ca v tinh. c bit cho mt trm mt t c dung lng knh nh s dng
chung mt b pht p nh trong h thng Space h thng in thoi v tinh
trn
bin INMARSAT.
Cng ngh TDMA l mt phng php thng tin rt tt cho php t c dung
lng knh ln trong b pht p v tinh n.
Cc trm thng tin
Trm chun
Khung TDMA Xung thng tin
V tinh
A
B N
N
A
A B N
-
45 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
Tng kh quyn l mt mi trng truyn sng c nh hng trc tip n
sng truyn trong h thng thng tin v tinh. Trong tng kh quyn th cc
tc ng r
nt nht n knh truyn l cc nh hng ca tng i lu v ca tng in li.
Lp khng kh trn mt t di cng ca tng kh quyn c gi l tng
i lu (troposphere).Tnh t mt t ln,tng i lu c cao 8 n 10 km cc
v
tuyn t Bc v Nam cc; 10 n 12 km cc v tuyn trung bnh v 16-18 km
cc
v tuyn gn xch o
Cc thnh phn kh trong tng i lu (ch yu l oxy) khng bin i nhiu
theo chiu cao n cng ging nh trn mt t ngoi tr ch c hi nc (H2O) l
ph
thuc nhiu vo cc kh tng thy vn v gim mnh theo chiu cao.
Tnh cht quan trng ca tng i lu l s gim nhit theo chiu cao.
Gradient trung bnh ca nhit theo chiu cao ca tng i lu l 60/Km (
na
phn di ca tng i lu l 50/Km v phn na trn ca tng i lu l
70/Km).
Gii hn ca tng i lu c xc nh khi khng c s thay i ca nhit theo
chiu cao.
Dui gc vt l c th gii thch s hp th sng trong cc ht nc nh
nh sau:
- Do tc ng trng ca sng truyn lan, trong cc ht nc c tnh bn dn
in s c dng in dch. Mt cc dng in dch c mt gi tr tung i no
, bi v bit rng h s in mi ca nc c gi tr ln hn khong 80 ln h s
in mi ca khng kh xung quanh. Mt dng in dch cng t l vi tn s,
do
n ch c gi tr ng xem xt di sng siu cao (sng cm v sng mm).
Chnh
s tn hao nng lng trong cc ht nc gy nn s hp th nng lng sng
truyn lan.
- S xut hin dng cc ht nc hoc my m chnh l nguyn nhn gy nn
cc ngun bc x khuch tn hoc bc x th cp. Trong thc t s khuch tn
nh
vy to nn hiu ng hp th theo phng truyn lan ca sng mang nhng
cng
chnh s khuch tn li l bc x th cp theo phng truyn lan cn thit.
-
46 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
Kch thc ca cc ht nc trong my m c ng knh t 2 n 60 micron.
Cc ht c kch thc ngng t ln hn chuyn ng ri xung mt t di dng
ma. nhit khng kh dng, phn ln cc ht c kch thc t 5 n 15
micron,
cn nhit m chng c kch thc t 2 n 5 micron. S lng cc ht trong 1
vo khong 5-100 trong sng m yu v vo khong 500-600 trong my m
dy c. Mt c tnh quan trng cn c xem xt y i vi cc dng my m
ni chung l s lng nc c ngng t, tnh theo n v g/m3. Vi my m yu
tn nhn khong 1 km v i vi my m dy c tm nhn ch c th vi m. y
cc dng ny, sng m c gi chung l my m. V bng 2.1 biu th lng
nhng t (g/m3) v s lng ht nc i vi mt s dng my m khc nhau.
Bng 2.1 Cc t tnh c bn ca my m
m
Yu
Trung bnh
Dy c
5
5
10
60
600
600
0.03
0.3
2.3
Cc ht nc trong my m to thnh ma c ng knh ln hn 60 micron v
gii hn trn ca chng c th n 7 mm. Phn ln, trong thc t thng gp cc
ht
ma c kch thc t 0, 25 n 2 mm. Bng 2.2 trnh by s liu v kch thc
cc
ht ma v lng nc i vi mt s dng cng ma khc nhau.
Lng nc trong kh quyn khi tri ma ni chung ln hn nhiu so vi
trng hp my m. Lng nc trong khng kh m cng ln hn, nhit 250C
lng nc trong tng kh quyn m bo ho l 23 g/m3, ln hn gp 5 ln
lng
nc khi ma ro.
Trong di sng siu cao (cm v mm) th s hp th nng lng sng trong
cc
ht nc l do tn hao hit v qu trnh khuch tn. Cc tn hao khc nh phn
x
sng thng t gp trong cc vng ma. Trong thc t k thut ngi ta thng
thit
lp cc biu s liu thc nghim. Bng cc thc nghim, th h s hp th
c thit lp ph thuc vo thong s cung ma. Gi tr tuyt i ca h s hp
th t 2,64x10-2 (Km-1) trn mi mt mm lng nc ma trong mt gi,
tng
ng vi h s hp th 0,25 dB/km trn 1 mm/h.
Nh vy, c c tin cy trong cc ng truyn sng trong di tn
sng siu cao trong trng hp c ma hoc my m cn c cc s liu xc xut
-
47 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
thng k v kh tng thu vn ph thuc vo tng vng trong knh truyn
sng
c thc hin.
Bng 2.2 - Mt s c tnh c bn ca ma
(mm/h)
(mm)
Ma phn
Ma nh
Ma va
Ma to
Ma rt to
Ma ro
0.25
1
4
15
40
100
0.1
0.22
0.5
0.75
1
1.5 2.5
-
-
530
450
-
400
-
0
12
-
-
14
0.092
0.144
0.28
0.83
1.9
5.4
Qua nhiu kho st thc nghim cng nhn thy rng sng v tuyn truyn
trong vng c ma th i vi sng c di sng siu cao, nu tn s cng cao th
hp
th cng ln. i vi cc sng trong di quang th hp th trong my m li ln
hn
hp th sng trong ma. H s hp th i vi cc sng trong di tn s quang
trong
trng hp my m dy c c th t n hng trm dB/km. Gii thch cc hin
tng trn bng phn tch phn t.
Cc sng v tuyn c bc sng ngn hn 1,5 cm (f > 20GHz) th s hp
th
ca sng n cc phn t kh trong tng i lu, Cc dng hp th c gi l hp
th phn t v c quan st xem xt trong iu kin tri trong, khng ma v
khng
my m. Trong trng hp ny nng lng sng truyn lan b tiu hao do t
nng
vt th, ion ho hoc kch thch cc nguyn t, phn t kh di dng ho quang.
Khi
hp th, cc nguyn t v phn t chuyn t trng thi nng lng thp n trng
thi
nng lng cao. Do phn ln cc mc nng lng c tnh ri rc cho nn cc
qu
trnh chuyn ho cc mc nng lng cng c c tnh cng hng chn lc, v do
hp th sng v tuyn trong trng hp ny cng c tnh chn lc. C ngha l
s
c nhng tn s m h s hp th s b hn mt cch t ngt ch khng tng
theo quy lut.
Trong s cc phn t kh trong tng i lu gy ra hp th sng v tuyn th
ch yu l xy v hi nc. Qua nhiu nghin cu v thc nghim thy rng,
trong
-
48 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
di sng cm v mm th xy v hi nc c nhng gi tr cng hng (hp th ln
t
xut) i vi cc bc sng nh sau:
= 1,35 cm - hp th trong hi nc
= 0,5 cm - hp th trong O2
= 0,25 cm - hp th trong O2
= 1,5 cm - hp th trong hi nc
= 0,75 cm - hp th trong hi nc
Hnh 2.1 M t gi tr h s hp th (dB/km) ph thuc vo tn s, trong di
tn
t 1 GHz (=30 cm) n 30 GHz (= 10 mm)
Nu nh s hp th do xy l mt gi tr c tnh cht c nh, khng bin i
bao nhiu th thng ngui ta quan tm n hi nc, v n thay i ph thuc
vo
m ca khng kh. Gi tr tuyt i ca m khi tin n bo ho (gi tr gii
hn
ca m) cn ph thuc vo nhit khng kh. Bng 3.3 m t gi tr tuyt i
ca m t n bo ho tng ng vi cc nhit khc nhau. m khng kh
ph thuc vo cc iu kin kh tng thu vn ca tng vng a l c th trn
tri
t.
Khng kh nhit cao th lng nc trong khng kh m cn ln hn c
lng nc so vi ma ro.
H s suy hao
0.5 1 2 3 10 0.2 20 30
0.1
0.2
0.5
1
2
3
10
20
(d)
(a)
(b)
(c)
Tn s GHz
Ca s tn s
(a) Thng ging in ly
(b) Suy hao do ma
(c) Cc cht kh trong kh quyn
(d) Thng ging tng i
-
49 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
T th hnh 2.1 cng thy rng, trong tng i lu i vi di sng cm v
mm, chng tn ti cc ca s nm gia cc nh cng hng. V d ca s gia cc
nh : =0,5 cm v =1,35 cm, h s suy hao sng =0,86 cm t gi tr
0,05
dB/km, ca s trong k thut gi l ca s .
Cc thng s v c tnh tn hao hp th c biu th trong hnh 3.1 l c
trng ca tng kh quyn chun. Tn hao hp th sng do xy v hi nc trong
tng
i lu l gi tr tng ca hai hp th: hp th xy v hp th do hi nc.
dB (2.1)
Trong :
l tng gi tr hp th; , l h s hp th (dB/km) v chiu cao
tng ng ca xy trong tn i lu; , l h s hp th (dB/km) v chiu
cao tng ng ca hi nc trong tng i lu. Cc gi tr c tnh theo chiu
ng so vi mt nc bin. ng vi gc ngng th biu thc (2.1) s c nhn
vi
mt h s .
Mt hp th sng v tuyn quan trng trong tng kh quyn l hp th sng
do
ma. Lng ma trung bnh trn th gii l khng ng u theo vng a l.
Cng
tc kh tng thu vn thng a ra cc bn v d bo lng ma trung bnh
(tnh theo mm/h) trong nm theo cc vng a l trn th gi. Cng c nhiu
m
hnh nghin cu a ra cc d n v tn hao sng v tuyn do hp th ca ma.
Nhn
chung cc phng php d on u tin hnh theo hai bc: bc th nht l d
on phn b xc sut lng ma v bc th hai l tnh tn hao sng do ma a
vo h s hp th c xc nh.
H s tn hao sng do ma, R , c tnh t lng ma trung bnh, R0.01,
theo biu thc sau:
)( 01.0RkR = dB/km (2 - 2)
Trong : R0.01 l lng na trung bnh; k v l cc h s ph thuc vo tn
s v s phn cc ca sng.
i vi sng c phn cc ng thng v phn cc trn th biu thc tnh
h s k v s l:
(2 - 3a)
(2 - 3b)
-
50 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
Trong : l gc ngng v l gc nging phn cc so vi mt ngang ( s
c gi tr bng 450 nu l phn cc trn).
Bng 2.3 Cc h s hi quy xc nh tn hao sng v tuyn do ma
1 0,00500387 0,0000352 0,912 0,880
2 0,0000154 0,0000138 0,963 0,923
4 0,0000650 0,0000591 1,121 1,075
6 0,000175 0,00155 1,308 1,265
7 0,00301 0,00265 0,963 1,312
10 0,101 0,00887 1,308 1,264
12 0,0188 0,0168 1,217 1,200
15 0,0367 0,0335 1,154 1,228
Tng cc tn hao sng v tuyn trong tng i lu theo cc phn tch trn
c
th c xc nh theo biu thc:
2( ) ( ) ( )T G R cA p A A p A p= + + (2 - 4)
Trong AT(p) l tng tn hao ng vi xc xut cho; AR(p) l tn hao do
ma
ng vi xc xut cho; Ac(p) l tn hao do my m v l tn hao do hi nc v
xy.
Cc tham s trong biu thc trn ph thuc vo mi trng c th.
i vi di sng cc ngn v siu cao th tng in li c xem l trong sut.
nh hng r nt nht ca tng in li i vi cc knh truyn thng tin v tinh
l
hiu ng Faraday v tr nhm,
Cc hiu ng ca tn in li c nh hng kh ln n cc sng v tuyn c
tn s n khong 10 GHz v c bit l i vi cc v tinh khng a tnh c tn
s
lm vic di 3 GHz. Cc phn t mang in (cc electron) trong tng in li
s tc
ng n sng v tuyn khi truyn xuyn qua tng in li v s gy nn hin
tng
quay i vi cc sng mang c phn cc ng thng v mt s tr thi gian
ung
truyn sng. Hin tng quay phn cc tuyn tnh c gi l quay Faraday v
tr
l tr nhm.
Gi tr quay Faraday k hiu l , c xc nh bi biu thc:
-
51 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
= rad (2 - 5)
Trong l cng t trng trung bnh ca qu t (Wb/ ),
= el/m2 (gi tr cc in t tch in/ ) v f l tn s (GHz).
Hin tng quay Faraday c nhng nghin cu vi cc s liu d on kh
chnh xc.
Hin tng quay Faraday khng c nh hng ng k i vi phn cc trn,
chnh v vy chng thng c s dng trong cc h thng thng tin v tinh-
di
ng.
tr nhm, k hiu l thng c xc nh theo biu thc:
s (2 - 6)
Trong f tnh theo Hz.
Xem xt i gc truyn sng v tuyn, tng in li l mt tng m c cc
tham s khng n nh. S khng n nh c v chiu cao ca tng in li. So
vi
mt t, dy cc tng in li, s xut hin cc tng in li theo phn lp v
mt
cu trc bn trong tng in li. Cc tham s cn ph thuc vo vng a l trn
qu
t, ma nm thng trong nm v chu k 11 nm hot tnh bc x mt tri. Cc s
liu
tham kho [ITU-99k]. Cc hin tng trn c gi chung l s bin ng
khng
bnh thng ca tng in ly. S bin ng ca tng in li cn ph thuc vo
cc
vng a l c th ca qu t.
Anten l mt thit b quan trng trong tuyn lin lc thng tin v tinh,
n
khng nhng c tc dng n cht lng ng truyn m cn c lin quan n quy
m cc trm mt t v cc thit b thu pht t trn v tinh. Cc tham s phn
tch
sau y c quan h n phn tch tuyn lin lc thng tin v tinh.
tng ch ca anten
Theo l thuyt anten, tng ch ca mt anten G c biu th bi biu
thc:
G(Az, El) = D(Az, El) (2 7)
Trong :
- G(Az, El) l tng ch ca anten theo gc phng v (Az, El);
- l hiu sut anten;
- D(Az, El)l th phng hng ca anten theo (Az, El);
-
52 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
Vi cc anten sng siu cao, v d anten parabol s dng trong thng tin
v
tinh th tng ch cc i Gmax ca anten c th c xc nh theo biu thc:
effAG 2max4
pi
= (2 - 2)
Trong :
- l bc sng ( = c/f vi c =3.108 m/s l tc nh sng v f l tn s
sng mang).
- effA l din tch hiu dng ca anten ( effA =A vi , D l ng
knh anten).
Nh vy, vi anten c hiu sut th (2 - 2) c th vit:
(2 8a)
hoc c th biu th di dng dB:
(2 8b)
Hiu sut l tch ca cc hiu sut thnh phn, bao gm hiu sut chiu
sng, suy hao do trn cng nh cc suy hao khc. Thng thng hiu sut ca
anten
parabol t trong khong (55- 75%).
th phng hng bc x ca anten
th phng hng bc x ca anten biu th s bin i tng ch ca
anten theo cc hng xem xt. th phng hng bc x ca anten thng c
biu th theo to cc hoc to vung gc.
Hnh 2.2a biu th th phng hng bc x ca mt anten parabol trong h
to cc v hnh 2.2b, trong h to vung gc.
Trong thc t thng s dng khi nim rng bp sng hoc gc na cng
sut, tc gc gia hai vc-t m cng sut gim i mt na (3 dB) so vi
mc
cng sut cc i. Trn hnh 3.4 gc na cng sut hoc rng bp sng chnh
c
k hiu l . i vi anten parabol th rng bp sng chnh ph thuc
vo t s . Ngoi bp sng chnh th phng hng bc x ca anten cn c
th c cc bp sng ph. Nu bp sng ph cng gim th kh nng tp trung
nng
lng cho bp sng chnh cng ln v kh nng trnh can nhiu cho cc h
thng
khc cng cao.
-
53 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
Hnh 2.2 V d th phng hng bc x ca mt anten parabol
a. Trong h to cc b. Trong h to vung gc
Biu thc thng c s dng tnh ton rng bp sng ca mt
anten parabol thng c s dng l:
(0) (2 - 9)
T cc biu hc (2 - 8) v (2 - 9) c th rt ra quan h gia tng ch
cc
i Gmax v rng bp sng:
(2 - 10)
Nu anten c gi tr hiu sut = 0,6 th s c:
(2 - 11)
Trong c tnh theo n v .
Theo l thuyt v trung in t v truyn sng bit rng, sng in t bc x
t mt anten pht gm c hai thnh phn in trng v t trng vung gc vi
nhau; chng cng vung gc vi phng truyn lan. Phng ca vc t in
trng
v t trng c s bin i trong qu trnh truyn lan, hin tng c gi l s
phn cc ca sng. Vic xc nh phn cc sng c quy c theo vc- t cng
in trng . Phn cc c th l elip, trn hoc ng thng. Trong trng hp
tng
qut phn cc elip. Phn cc trn hoc phn cc ng thng l dng c bit
ca
phn cc elip. Hnh 2 -3 m t cc dng phn cc ca sng.
-
54 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
Ey
Ex
z
Phung truyn lan
Trng ti mt im no trn phng truyn lan (z=const)
tEiE xx cos0rr
=
)cos(0 += tEjE yyrr
Phn cc elip
Nu 090= (cc trc chnh elip nm
trn trc x v y).
Phn cc trn
; 090=
=
Phn cc l ng thng
hoc
; x
y
E
Etgk =
Hnh 2.3 M t cc dng phn cc ca sng
S phn cc ca sng c c trng bi cc tham s sau y:
- Chiu quay ca vc- t v (so vi phng truyn lan) l quay phi
(thun chiu kim ng h).
- T s trc k hiu AR (axial ratio); , l t s trc ln
trn trc b ca elip. Trong trng hp phn cc l trn th dB. Khi
elip
gim xung ch cn mt trc, tc AR l v cng th phn cc l ng thng.
- Gc nghing k ca elip (hnh 2.3).
Hai sng l phn cc trc giao nhau nu nh cc vc- t in trng ca
chng c biu th bi cc elip i nhau. C th l:
- Hai phn cc trn trc giao nhau oc biu din bi mt vng trn quay
theo
chiu bn phi v mt vng trn quay theo chiu bn tri.
EEy
Ex
wt
|Eoy|
E
Ey
Ex
|Eo|
wt
Ey
Ex
E
k
-
55 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
- Hai phn cc ng thng trc giao nhau c biu th bi hai vc- t
vung
gc nhau.
Mt anten c thit k pht hoc thu sng ca mt phn cc c th v n
c th hoc khng pht hoc khng thu cc dng sng phn cc trc giao,
Tnh cht trc giao ny cho php hai tuyn lin lc c th dng thi c
thit
lp vi cng tn s nh l vic s dng li tn s bng phn cc trc giao.
thc
hin c iu ny c th v d s dng hai chn t trc giao nhau (l thuyt
anten).
Tuy nhin trong thc t cn tnh n s khng hon ho ca anten v s thay
i
phn cc ca sng trong mi trng truyn lan, Cc hiu ng s dn n s
can
nhiu ln nhau gia hai tuyn lin lc trc giao.
Cng sut bc x vi mt gc c ca mt anten pht v hng c cp in
bi mt ngun tn s v tuyn, k hiu l PT c xc nh bi biu thc:
PT/4pi
(W/rad khi). i vi hng bc x c tng ch l GT th lc anten s bc x
mt cng sut trn n v gc c s l (W/rad khi).
Tch s c gi l cng sut bc x n hng tng ng, k hiu
l EIRP (Equivalent Isotropic Radiated Power) v c s dng nhiu
trong tnh ton
cc tuyn lin lc thng tin v tinh.
(W) (2 - 12)
Trong PT l cng sut u ra ca my pht a vo anten v GT l tng
ch ca h thng anten v phi .
H s tng ch ca anten ni ln vic tp trung cng sut bc x ca my
pht cung cp cho anten vo bp sng hp ca anten. Cng sut bc x ng hng
l
cng sut pht c bc x vi anten v hng, trong trng hp ny c th xem
GT
= 1 Nu nh anten c bp sng ca th phng hng cng hp th gi tr EIRP
ca n cng ln, Vic pht sng vi bp sng hp ngoi mc ch tp trung
nng
lng bc x theo hng xc nh cn c tc dng hn ch nhiu v gim tn hao
nng lng trong mi trng truyn sng.
Biu thc EIRP theo (2 - 12) cng c th c biu th di dng dB l
EIRP = PT + GT (dBW) (2 13a)
Hoc:
(2 - 13b)
Hoc:
-
56 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
(2 13c)
Trn mt din tch hiu dng A cch xa anten pht mt khong R tng ng
vi gc y tnh t anten pht l th cng sut thu s l:
(W) (2 - 14)
i lng c gi l mt thng lng cng sut c
th nguyn l W/ .
V d 2.1
Mt anten pht c cng sut bc x , h s tng ch ca anten
. Hy xc nh:
a. Cng sut bc x ng hng tng ng, tnh theo W, dBW, dBm.
b. Mt cng sut ti im cch xa anten 10 km.
c. Mt d cng sut cng ti im nhng anten v hng,
Gii
a. Cng sut bc x ng hng tng ng EIRP tnh theo (2 - 13a), (2 -
13b) v (2 - 13c) s l:
b. Mt cng sut ti im cch xa anten 10 km, tnh theo (2 - 14):
c. Mt cng sut ti im ca anten v hng:
V d 2.2
Mt anten pht c tr khng bc x
tr khng tn hao ca anten
, h s hng tnh v cng sut my pht a vo anten
. Hy xc nh:
-
57 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
a. Hiu sut anten.
b. H s tng ch (dB) ca anten.
c. Cng sut bc x theo W, dBW v dBm.
d. Cng sut bc x ng hng.
Gii
a. Hiu sut ca anten, theo l thuyt anten:
b. H s tng ch ca anten, theo ( 2 - 2):
hoc
c. Cng sut bc x ca anten (cha c hng tnh):
hoc
hoc
d. Cng sut bc x ng hng tng ng theo (2 - 12), (2 - 13)
hoc
hoc
Mt din tch hiu dng A cch xa anten pht mt khong cch R, i din
vi
gc y vi anten pht, n s thu c cng sut l:
(2 - 15)
i lng = c gi l mt thng lng cng sut (W/
bc x ca anten. Hnh 2.4 m t mt thng lng cng sut ca anten v
hng
v anten c hng tnh.
-
58 Bi ging: Thng tin v tinh Phm Vn Ngc
Hnh 2.4 - Mt thng lng cng sut ca anten c hng tnh v anten v
hng
Mt anten thu c din tch hiu dng ca anten l c t cch xa
anten pht mt khong cch R, s thu c mt cng sut l:
(W) (2 - 16)
Trong l mt thng lng cng sut pht
(2 -17a)
V l din tch hiu dng ca anten thu
(2 17b)
Nh vy cng sut thu c s l:
(W) (2 -18)
Trong ( )24FS RL pi = c gi l tn hao truyn sng khng gian t do
(Free Spa