1 HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH B môn Thông tin vô tuyn ðại học công nghệ - ðHQG HN Giảng viên Thẩm ðức Phương Tel. 0903 229 117 E- Mail: phuongthamduc@yahoo.com 1. Phương thức phủ sóng của vệ tinh: Phủ sóng rộng, theo khu vực, dạng ñặc biệt, phủ sóng ñốm và nhiều ñốm, theo cực hoá 2. Vùng ph ủ sóng của anten vệ tinh 3. ðặc ñiểm của anten TTVT: Anten trên trạm VT, anten trạm mặt ñất 4. Các lo ại anten thường ñược dùng trên trạm vệ tinh (phân loại theo hình thức phủ sóng) 5. Anten c ủa tram vệ tinh mặt ñất 6. K ỹ thuật dùng chung anten cho thu và phát Chương 6 – Aten cho TTVT Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 2 Anten Anten có nhiệm vụ phát tín hiệu cao tần (RF) từ trạm mặt ñất lên vệ tinh và thu tín hiệu cao tần từ vệ tinh (hoặc ngược lại). Nó ñược thiết kế sao cho giảm thiểu nhất can nhiễu cao tần lẫn nhau (RFI), bằng cách sử dụng các mặt phản xạ hội tụ tín hiệu RF. Bộ tiếp nhận sóng - loa chiếu xạ (feed horn) của anten ñược dùng ñể tách các phân cực ñơn ñể thu hoặc phát tín hiệu. ðể tách ra các phân cực ñơn, anten và bộ tiếp nhận sóng phải ñược sắp ñặt thích hợp với anten của vệ tinh (phù hợp về phân cực) Phương thức phủ sóng của vệ tinh Miền phủ sóng của vệ tinh là một vùng có hình dạng bất kỳ nằm trong giới hạn búp sóng ñến từ vệ tinh, nói cách khác là giao của búp sóng với bề mặt trái ñất. Trong khi ñó miền phục vụ là miền mà tại ñó thỏa mãn ñiều kiện về cường ñộ trường ở tần số và cực hóa ñã ñịnh. ðồng thời cũng phải ñảm bảo công suất bức xạ ra ngoài miền phục vụ phải thật nhỏ ñể không gây nhiễu tới các hệ thông tin khác và tiết kiệm công suất phát. Vệ tinh có thể phủ sóng theo nhiều phương thức như sau: + Phủ sóng rộng (phủ sóng toàn cầu): Trong trường hợp này, bề rộng búp sóng bằng góc nhìn của vệ tinh ñịa tĩnh (17,5 0 ). Với phương thức này thường sử dụng anten loa. Phương thức phủ sóng của vệ tinh Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 3 Phủ sóng khu vực: • Miền phủ sóng giới hạn trong một khu vực nhỏ hơn so với trường hợp trên. Miền phủ sóng của anten giới hạn trong phần bề mặt trái ñất nhìn thấy từ vệ tinh, vì búp sóng thu hẹp lại nên ñộ mở phải tăng lên, nên trên vệ tinh thường sử dụng anten mặt phản xạ. Phương thức phủ sóng của vệ tinh Phủ sóng dạng ñặc biệt: Miền phủ sóng ñược ñịnh dạng sao cho trùng khớp với khu vực phục vụ . Việc khống chế miền bức xạ của anten (giản ñồ ñịnh hướng) có thể ñược thực hiện bằng cách ñịnh dạng mặt phản xạ, dùng nhiều loa chiếu xạ hay dùng anten mạng pha: ðịnh dạng mặt phản xạ: Việc ñịnh dạng mặt phản xạ làm thay ñổi tiết diện búp sóng (mặt phản xạ hình elip se rạo ra búp sóng hình elip ), tuy nhiên việc khống chế các múi phụ làm cho phương pháp này trở nên phức tạp. Nhờ thay ñổi mặt phản xạ có thể cho phép tạo ra miền phủ sóng với hình dạng tùy ý, nhưng vấn ñề tổng hợp ñể có ñược mặt phản xạ mong muốn là khó. Sử dụng cách này thì hình dạng miền phủ sóng tồn tại trong suôt thời gian tồn tại của vệ tinh, hay ít ra là cho ñến khi ñược thay thế. Phương thức phủ sóng của vệ tinh Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 4 D dB λ θ 70 3 = Phương thức phủ sóng của vệ tinh 1 1 70 D λ θ = 2 2 70 D λ θ = 21 21 2 48360 θθ η λ π η =       = DDG 4 4 22 D SGA aaHD π ηη π λ === D1 D 2 Loa chiếu xạ Mặt phản xạ θ1 θ2 D dB λ θ 70 3 = Phương thức phủ sóng của vệ tinh G max =20dB ở 4GHz ta có D∼ 0,3m, vì thế dùng anten loa Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 5 Bài tập Tính ñường kính của anten vệ tinh trong trường hợp phủ sóng toàn cầu, từ ñó chỉ ra nên dùng loại anten nào. Tần số làm việc là 4GHz Giải: Phủ sóng rộng (phủ sóng toàn cầu): Trong trường hợp này, bề rộng búp sóng bằng góc nhìn của vệ tinh ñịa tĩnh ( 17,5 0 ). D dB λ θ 70 3 = ( ) 2 / λπη DG a = G max =20dB ở 4GHz ta có D∼ 0,3m, vì thế dùng anten loa Bài tập: Chọn loại anten ñể tạo ra búp sóng ñốm có ñộ rộng là 1 0 ở tần số 6GHz. Tính hệ số khuếch ñại của anten. Sử dụng nhiều loa chiếu xạ cho cùng một mặt phản xạ Có thể bố trí nhiều loa chiếu xạ gần tiêu ñiểm của mặt phản xạ. Việc tổ hợp các búp sóng riêng sẽ tạo ra miền phủ sóng với hình dạng tùy ý. Khi vệ tinh ñang ở trên quỹ ñạo vẫn có thể thay ñổi hình dạng miền phủ sóng cho phù hợp với sự thay ñổi về nhu cầu thông tin hay sự thay ñổi vị trí của vệ tinh. Phương thức phủ sóng của vệ tinh Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 6 Anten tăng ích cao nhiều búp sóng Anten nhiều búp sóng (MBA) đợc thiết kế cho các hệ vệ tinh ở dải tần Ka, tạo ra những búp sóng hẹp mang dung lợng lớn, và miền phủ sóng linh hoạt. MBA gồm những búp sóng đốm tăng ích cao, dùng công nghệ đốm nhảy có thể phủ sóng quốc gia, khu vực, hay toàn cầu. Miền phủ sóng đợc lát bằng những đốm nhỏ dùng công nghệ tái sử dụng tần số để nâng cao dung lợng hệ thống. MBA ít búp sóng phụ, độ cách ly phân cực chéo cao, và có tính linh hoạt cao về miền phủ sóng Vệ tinh dùng MBA còn có u điểm là dung lợng kênh lớn hơn, và có khả năng thích ứng với sự thay đổi cấu hình sử dụng của mạng ngay trên vệ tinh S dng anten mng pha: Cỏc thnh phn c bn ca mng anten l cỏc loa chiu x , cỏc b chia cụng sut v quay pha, ủc kt hp vi nhau ủ to thnh gin ủ ủnh hng ca anten. to thnh gin ủ ủnh hng c ủnh thỡ s dng cỏc b chia cụng sut v quay pha c ủnh. to thnh gin ủ ủnh hng vi dng cú th thay ủi ủc thỡ phi s dng cỏc b chia cụng sut v quay pha cú th thay ủi ủc. Phng thc ph súng ca v tinh Original feed network Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 7 32 X 32 Element X/Ku-band Array Antenna Test Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 8 Ph súng ủm to ra nhng bỳp súng ri nhau vi cựng mt anten bng cỏch ủt s lng loa chiu x tng ng vi k tiờu ủim ca mt phn x. Mi loa chiu x cung cp tớn hiu t nhng mỏy phỏt khỏc nhau, cỏc bỳp súng s chiu ủn nhng ni khỏc nhau trờn mt ủt tựy theo v trớ ca loa chiu x. Nu khong cỏch gia cỏc bỳp súng ủ ln cú th s dng li tn s. Ngoi ra cú th tng thờm ủ cỏch ly bng cỏch s dng cc húa trc giao vi nhau. Ph súng theo cc húa: Da theo ủc tớnh phõn cc cng cú th chia vựng ph súng theo cc húa. Ph súng ủm Búp sóng đốm tập trung năng lợng vào một chùm bức xạ rất hẹp, do đó miền chiếu xạ trên mặt đất chỉ là một đốm nhỏ, nhng mật độ năng lợng tới lớn, chỉ cần anten nhỏ ở trạm mặt đất. Để đạt đợc diện tích bao phủ của một anten thông thờng, cần có nhiều đốm. Điều đó thực hiện bằng cách điều khiển cho búp sóng đốm quét trong vùng cần phủ sóng, hay là dùng anten có nhiều búp sóng đốm cố định. Trong vệ tinh ACTS (Advanced Communications Technology Satellite) NASA dùng công nghệ đốm nhảy cho nên giảm đợc số búp sóng đốm cần thiết. Búp sóng lia liên tục trong miền phủ sóng, có tác dụng tơng đơng nhiều búp sóng và mỗi trạm mặt đất tự biết để truyền tín hiệu lên vệ tinh khi búp sóng rọi đến nó. Cách làm này cũng tăng khả năng chống nhiễu tích cực của hệ thống Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 9 Bóp sãng ®èm Bao phñ b»ng anten khu vùc, hoÆc anten nhiÒu “®èm” Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 10 C¸c lo¹i bóp sãng (®èm, khu vùc, toµn ch©u lôc ) Spot Sù t¸i sö dông tÇn sè Vùng phủ sóng của anten thông tin vệ tinh • Miền phủ sóng là miền trong ñường biên mà tăng ích giảm 3 dB. • Chức năng của anten thông tin vệ tinh là tập trung công suất phát trong một góc không gian nhất ñịnh (anten phát) hay thu tín hiệu từ một vùng phủ sóng nhất ñịnh (anten thu) • Một số thông số của anten gần lưu ý: tăng ích anten, ñộ mở (aperature) anten, giản ñồ ñịnh hướng của anten. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com [...]... ủi m c a anten thụng tin v tinh Anten trờn tr m v tinh V i cỏc v tinh qu ủ o th p, th ng s d ng cỏc anten cú h ng tớnh th p hn Tớn hi u th ng ủ c truy n v nh n v i m t gúc r ng hn, v thay ủ i khi v tinh di chuy n Do ủú cỏc v tinh ny th ng hi m khi s d ng anten ph n x parabol 11 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com c ủi m c a anten thụng tin v tinh Anten tr m m t... hi u truy n hỡnh t v tinh nhng khụng th dựng ủ truy n cỏc chng trỡnh lờn v tinh b i vỡ c n cú m c tớn hi u cao hn ủ cú th ủ m b o cú th truy n v trỏi ủ t ch t l ng hỡnh nh t t c ủi m c a anten thụng tin v tinh Anten tr m m t ủ t 12 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Cỏc lo i anten ủ c dựng trờn tr m v tinh Cỏc lo i anten ủ c dựng trờn tr m v tinh 13 Simpo PDF Merge... về kích thớc cao, v tỷ số độ cứng chắc/ trọng lợng cao Vệ tinh Thuraya (dải tần L) sử dụng mặt lới phản xạ hình parabôl có = 12.25m; Vệ tinh INMARSAT 4 cũng dùng mặt lới phản xạ = 9m cho dải tần L Trên cơ sở tối u hoá các anten ở dải tần L, ngời ta thiết kế anten trên vệ tinh ở các dải C v Ku 16 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Anten dạng lới dăng rộng K thu... t : kớch th c, giỏ thnh, v cỏc ủ c tớnh khỏc 19 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com K thu t dựng chung anten cho thu v phỏt KoDSats Ground Contact Analysis (6/7) Satellite Attitude - Before contact region, the satellite points its Sband antenna to Nadir direction - Back to the Sun pointing after the contact region Result - Nice contact region - Degraded KoDSat power... Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Cỏc lo i anten ủ c dựng trờn tr m v tinh Cỏc lo i anten ủ c dựng trờn tr m v tinh Cú 4 lo i anten th ng ủ c s d ng trờn tr m v tinh ủú l dipole tuy n tớnh (anten dõy), anten loa, anten dn v anten m t ph n x Anten dõy th ng ủ c s d ng d i VHF, UHF cho thụng tin c a h th ng TT&C Lo i anten ny cung c p vựng ph súng theo m i h ng s d ng chớnh lỳc phúng v tinh v ủa vo... cỏc ủ m ho c ph súng cỏc ph n trỏi ủ t S d ng nhi u b chi u x loa cú th ph súng nh ng khu v c c th c ủi m c a anten thụng tin v tinh M t s lo i anten 15 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Anten dạng lới dăng rộng Anten trên vệ tinh thế hệ mới dùng những bộ phản xạ nhẹ ở dạng lới dăng rộng có đờng kính 6 ~ 30 m, miền phục vụ định dạng hay gồm nhiều búp sóng đốm,... Version - http://www.simpopdf.com c ủi m c a anten thụng tin v tinh Anten trờn tr m v tinh i u ủ u tiờn c n xột t i l mụi tr ng, vi c ủ t trờn khụng gian lm cho anten ph i thớch nghi ủ c v i s thay ủ i c a nhi t ủ Nhi t ủ t thay ủ i gi a ngy v ủờm cú th khi n cho kớch th c anten thay ủ i Do ủú v t li u s d ng c n ph i tớnh toỏn r tk M c dự v i anten v tinh thỡ núi chung bỳp súng khụng c n ph i h p nhng... u c a v tinh H u h t cỏc v tinh ủ a tnh ủ u s d ng cỏc anten cú tng ớch v h ng tớnh cao ủ ch ng l i suy hao do kho ng cỏch Tuy nhiờn do cỏc v tinh ny th ng ph súng m t khu v c c ủ nh, v v trớ c a nú ớt thay ủ i do ủú ủõy khụng ph i l v n ủ l n Nhng c n lu ý duy trỡ ủỳng t th c a v tinh v anten ủ duy trỡ ủỳng h ng Cỏc anten cú ủ c ủi m l nh g n, nh v d l p rỏp, nú th ng cú kớch th c kho ng t 2-3 một... thu tớn hi u t v tinh thỡ thay ủ i tựy theo ng d ng Cỏc anten ph n x parabol th ng ủ c s d ng, tuy nhiờn ủụi khi cng cú th s d ng anten Yagi Kớch th c c a anten cú th thay ủ i ủỏng k Cỏc anten parabol s d ng ủ thu truy n hỡnh v tinh cú kớch th c r t nh Tuy nhiờn nh ng anten s d ng cho cỏc m c ủớch chuyờn nghi p cú kớch th c r t l n, cú th lờn t i hng ch c một Anten cho thụng tin v tinh c n ph i ủ... t ủ c tng ớch l n hn 23 dB ho c ủ r ng chựm h p hn 100 Khi ủú ph i s d ng anten m t ph n x ho c anten dn cung c p ủ m l n hn so v i anten loa v anten m t PX, c n ph i t o ra m t súng ph ng m t ph n x Hỡnh d ng th ng dựng c a m t PX l anten parabol (th c ch t l m t anten loa nh ủ t tiờu ủi m c a m t PX parabol õy cng l lo i anten thụng d ng nh t c a tr m m t ủ t cng nh c a tr m v tinh Cỏc anten ny . 1 HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH B môn Thông tin vô tuyn ðại học công nghệ - ðHQG HN Giảng viên Thẩm ðức Phương Tel. 0903 229 117 E- Mail: phuongthamduc@yahoo.com 1. Phương thức phủ sóng của vệ. anten thông tin vệ tinh Anten trạm mặt ñất ðặc ñiểm của anten thông tin vệ tinh Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 13 Các loại anten ñược dùng trên trạm vệ tinh Các. trạm vệ tinh Một số loại anten ðặc ñiểm của anten thông tin vệ tinh Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 16 Anten dạng lới dăng rộng Anten trên vệ tinh thế hệ