Chương 5: Kỹ thuật trạm mặt đất
Tham khảo tài liệu 'chương 5: kỹ thuật trạm mặt đất', kỹ thuật - công nghệ, kĩ thuật viễn thông phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
73
Ch−¬ng 5
Kü thuËt tr¹m mÆt ®Êt
5.1 CÊu h×nh chung cña tr¹m mÆt ®Êt
5.1.1 CÊu h×nh vµ chøc n¨ng cña tr¹m mÆt ®Êt
Tr¹m mÆt ®Êt bao gåm c¸c khèi chÝnh: Anten, bé HPA, bé LNA, c¸c bé biÕn
®æi tÇn sè ph¸t thu, bé ®iÒu chÕ vµ gi¶i ®iÒu chÕ, thiÕt bÞ sãng mang ®Çu cuèi vµ
thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn vµ gi¸m s¸t.
DEM
LNA D/C IF
Amp
Oscil
lator
Feeder
Tracking MAE
System
system
Oscil
lator
IF MOD
U/C
HPA
Amp
H×nh 5.1 S¬ ®å khèi cña tr¹m mÆt ®Êt.
Tr¹m mÆt ®Êt gåm cã 2 nh¸nh: Nh¸nh ph¸t tÝn hiÖu vµ nh¸nh thu tÝn hiÖu.
ë nh¸nh ph¸t: TÝn hiÖu tõ thiÕt bÞ truyÒn dÉn trªn mÆt ®Êt (ch¼ng h¹n tõ bé ghÐp
kªnh..) ®−îc ®−a ®Õn bé ®a truy cËp vµ qua bé ®iÒu chÕ thµnh tÝn hiÖu trung tÇn. Sau
®ã ®−îc biÕn ®æi thµnh tÝn hiÖu cao tÇn nhê bé ®æi tÇn lªn U/C vµ ®−îc ®−a vµo bé
khuÕch ®¹i c«ng suÊt cao HPA ®Ó ®ñ c«ng suÊt ®−a ra anten bøc x¹ lªn vÖ tinh.
ë nh¸nh thu: anten tr¹m mÆt ®Êt thu tÝn hiÖu tõ vÖ tinh, sau ®ã ®−îc m¸y thu
khuÕch ®¹i t¹p ©m thÊp, qua bé ®æi tÇn xuèng D/C ®Ó biÕn thµnh trung tÇn råi ®−îc
gi¶i ®iÒu chÕ vµ ®−a ®Õn thiÕt bÞ ®a truy cËp, qua thiÕt bÞ gi¶i ghÐp kªnh ®Ó ®−a tÝn
hiÖu vµo c¸c kªnh th«ng tin riªng lÏ.
5.1.2 C¸c c«ng nghÖ quan träng ®èi víi tr¹m mÆt ®Êt
C«ng nghÖ anten: Yªu cÇu cã hÖ sè t¨ng Ých cao, hiÖu suÊt cao, biÓu ®å bøc x¹ cao,
bóp sãng phô nhá, ®Æc tÝnh ph©n cùc tèt vµ ®Æc tÝnh nhiÔu thÊp.
74
C«ng nghÖ m¸y ph¸t c«ng suÊt cao: yªu cÇu cã hÖ sè khuÕch ®¹i c«ng suÊt cao vµ cã
kh¶ n¨ng chèng nhiÔu xuyªn ®iÒu chÕ.
C«ng nghÖ m¸y thu nhiÔu thÊp: yªu cÇu ®Æc tÝnh nhiÔu thÊp vµ hÖ sè khuÕch ®¹i lín.
C«ng nghÖ ®iÒu khiÓn tiÕng déi: yªu cÇu triÖt vµ nÐn tiÕng déi, cã hiÖu qu¶ truyÒn
dÉn cao vµ cã kh¶ n¨ng ®iÒu khiÓn lçi.
5.2 C«ng nghÖ m¸y ph¸t
5.2.1 M¸y ph¸t c«ng suÊt cao
Trong th«ng tin vÖ tinh, do ®Æt ®iÓm cù li th«ng tin rÊt xa, tÝn hiÖu bÞ hÊp thô
lín nªn yªu cÇu m¸y ph¸t cña tr¹m vÖ tinh mÆt ®Êt ph¶i cã c«ng suÊt cao hµng tr¨m
®Õn hµng ngµn watt ®Ó ®¶m b¶o cho c«ng suÊt cña tÇn sè bøc x¹ bï ®−îc tæn hao
trªn ®−êng truyÒn vµ ®¹t ®−îc c−êng ®é tr−êng ®ñ lín ë vÖ tinh
M¸y ph¸t c«ng suÊt cao ®−îc quyÕt ®Þnh bëi lo¹i vµ sè sãng mang, nãi chung
®−îc thùc hiÖn mét trong hai d¹ng sau:
* C¸c sãng mang ®−îc khuÕch ®¹i b»ng mét bé HPA chung.
C U/C MOD
IFA
O
M
B
HPA
IFA MOD
U/C
I
N
E
R
IFA MOD
U/C
H×nh 5.3 C¸c sãng mang ®−îc khuÕch ®¹i b»ng mét bé HPA chung.
Yªu cÇu bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt møc cao ph¶i cã b¨ng th«ng ®ñ réng ®Ó
khuÕch ®¹i c¸c sãng mang cña tÊt c¶ c¸c kªnh víi møc c«ng suÊt ra cã ®é dù tr÷ ®ñ
lín ®Ó cã thÓ bï ®−îc tæn hao c«ng suÊt do mÐo ®iÒu chÕ ph¸t sinh trong qu¸ tr×nh
khuÕch ®¹i ®ång thêi c¸c kªnh th«ng tin. Khi sè sãng mang Ýt th× cÊu h×nh h×nh nµy
kh«ng kinh tÕ nh−ng thuËn lîi cho khai th¸c
*Mçi sãng mang ®−îc khuÕch ®¹i b»ng mét bé HPA riªng
Trong cÊu h×nh nµy c¸c bé khuÕch ®¹i HPA kh«ng yªu cÇu cã b¨ng th«ng réng chØ
cÇn ®ñ réng ®Ó ®iÒu chØnh tÇn sè khuÕch ®¹i ®èi víi mçi sãng mang cho tr−íc, cÊu
h×nh nµy chØ thÝch hîp khi hÖ thèng cã sè sãng mang Ýt.
75
MOD
HPA U/C IF
C
O
M
MOD
HPA U/C IF
B
I
N
E MOD
HPA U/C IF
R
H×nh 5.4 Mçi sãng mang ®−îc khuÕch ®¹i b»ng mét bé HPA riªng
5.2.3 Ph©n lo¹i c¸c bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt cao
Tuú thuéc vµo c«ng suÊt ra cña b¨ng tÇn vµ m¸y ph¸t mµ sö dông c¸c lo¹i
nh−: ®Ìn sãng ch¹y(TWT), Klyst(KLY) vµ tranzitor hiÖu øng tr−êng
So s¸nh c¸c bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt møc cao:
Tham sè Lo¹i Klystron Lo¹i TWT Lo¹i FET
C«ng suÊt ra Lín Lín Nhá
KÝch th−íc Lín Trung b×nh Nhá
B¨ng tÇn Vµi chôc MHz Vµi tr¨m MHz Vµi tr¨m MHz
Träng l−îng Lín Trung b×nh Nhá
Ph−¬ng ph¸p lµm B»ng kh«ng khÝ Gièng Klystron B»ng kh«ng khÝ tù
l¹nh khi c«ng suÊt ®Õn nhiªn
vµi Kw. B»ng n−íc
khi c«ng suÊt
kho¶ng 10Kw.
§iÖn ¸p cung cÊp Trung b×nh Cao ThÊp
- §Ìn sãng ch¹y(TWT) cã b¨ng tÇn réng cã thÓ phñ tÊt c¶ c¸c b¨ng tÇn ph©n ®Þnh
cho truyÒn dÉn, ®iÒu ®ã cã lîi cho viÖc sö dông nhiÒu sãng mang h¬n
- Klyston (KLY) cã ®é réng b¨ng t−¬ng ®èi hÑp, tÇn sè cã thÓ ®iÒu chØnh ®Õn
bÊt kú gi¸ trÞ nµo trong kho¶ng tÇn sè ph©n ®Þnh cho truyÒn dÉn víi hÖ sè khuÕch ®¹i
thÝch hîp, th−êng cã thÓ chän tõ 5 ®Õn 10 kªnh trong bé ®iÒu h−ëng
- Tranzitor hiÖu øng tr−êng ®−îc sö dông ë tr¹m cã dung l−îng thÊp khi c«ng
suÊt ra nhá, ®Ó cã c«ng suÊt cao th× m¾c song song c¸c tranzistor víi nhau
76
5.2.4 MÐo do xuyªn ®iÒu chÕ
ë vïng b¶o hoµ cña bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt cao ®iÖn ¸p ra kh«ng tû lÖ víi ®iÖn
¸p vµo nªn khi cã nhiÒu sãng mang ®−îc khuÕch ®¹i ®ång thêi th× c¸c tÝn hiÖu t¹p
©m ë tÇn sè kh¸c ®−îc ph¸t sinh. Do ®ã, ë mét sè bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt cao, khi
khuÕch ®¹i nhiÒu sãng mang ®ång thêi, ®iÓm lµm viÖc cña bé khuÕch ®¹i ®−îc chän
sao cho møc ®Çu ra thÊp h¬n møc b¶o hoµ kho¶ng 6dB ®Õn 10dB ®Ó triÖt tiªu c¸c tÝn
hiÖu t¹p ©m, ®iÓm ®ã gäi lµ ®iÓm lïi.
§èi víi c¸c tr¹m mÆt ®Êt ta dïng ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn c«ng suÊt ra, tøc ®iÒu
khiÓn ®Çu ra cña tr¹m mÆt ®Êt sao cho cã thÓ triÖt ®−îc mäi nhiÔu xuyªn ®iÒu chÕ.
Cã mét biÖn ph¸p kh¸c ®Ó triÖt nhiÔu xuyªn ®iÒu chÕ, gäi lµ tuyÕn tÝnh ho¸.
Trong tr−êng hîp nµy ng−êi ta chÌn vµo tÇng tr−íc mét m¹ch ®iÖn víi ®Æc tÝnh bæ
sung ( bï) ®Æc tuyÕn kh«ng ®−êng th¼ng cña bé khuÕch ®¹i ®Ó c¶i thiÖn tuyÕn tÝnh
toµn bé
+
§Æc tuyÕn tr−íc bé TTH §Æc tuyÕn phi tuyÕn HPA §Æc tuyÕn HPA sau khi bï
5.2.5 CÊu h×nh dù phßng cho bé khuÕch c«ng suÊt cao
Trong th«ng tin vÖ tinh ®é tin cËy cùc k× quan träng khi sö dung bé khuÕch ®¹i
c«ng suÊt cao, viÖc truyÒn dÉn bÞ ng−ng l¹i .V× vËy ph¶i sö dông bé dù phßng
CÊu h×nh c¬ b¶n nhÊt lµ cÊu h×nh 1:1
HPA1
Bé chuyÓn ®æi
Bé chia
C«ng suÊt
N©ng T¶i kÕt hîp
TÇn HPA2
H×nh 5.5 CÊu h×nh dù phßng cho bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt cao.
-TÝn hiÖu tõ ngâ ra cña bé n©ng tÇn ®−îc chia ®Òu bëi bé chia c«ng suÊt ®−a ®Õn
ngâ vµo cña HPA1, HPA2. Bé chuyÓn ®æi cho phÐp tÝn hiÖu ngâ ra cña HPA1 ®−îc
77
ph¸t ®i, trong khi ®ã tÝn hiÖu ë ngâ ra cña HPA2 ®æ ra t¶i kÕt hîp. Khi HPA1 bÞ
háng, bé chuyÓn ®æi sÏ tù ®éng chuyÓn ®æi ngâ ra cña HPA2 tíi bé tiÕp sãng anten
5.3 C«ng nghÖ m¸y thu
5.3.1 Bé khuÕch ®¹i nhiÔu thÊp LNA
ë tr¹m vÖ tinh mÆt ®Êt bé khuÕch ®¹i t¹p ©m thÊp (LNA) ®ãng vai trß quan
träng, v× tÝn hiÖu nhËn ®−îc t¹i ®Çu vµo anten rÊt nhá do sãng bøc x¹ tõ vÖ tinh bÞ
hÊp thô rÊt lín trªn ®−êng truyÒn v× cù ly truyÒn dÉn qu¸ dµi. Bé khuÕch ®¹i t¹p ©m
thÊp còng cÇn ph¶i cã ®é réng b¨ng tÇn phñ ®−îc kho¶ng tÇn sè cña b¨ng tÇn vÖ
tinh. Quy ®Þnh cña Intelsat vÒ tiªu chuÈn c¸c tr¹m vÖ tinh mÆt ®Êt ®−îc quyÕt ®Þnh
bëi: HÖ sè phÈm chÊt cña hÖ thèng(G/T). (G/T) ®−îc ®¸nh gi¸ ®Çu tiªn lµ hÖ sè t¨ng
Ých cña anten, hÖ sè t¹p ©m vµ hÖ sè khuÕch ®¹i t¹p ©m thÊp
-160dBm
LNA
-100dB -40dBm
G=60dB G=60dB
-Bé khuÕch ®¹i LNA ®Æt cµng gÇn m¸y thu cµng tèt, ®Ó tèi thiÓu ho¸ t¹p ©m ®−a
vµo hÖ thèng, mÆc kh¸c ph¶i ®iÒu chØnh bóp sãng anten ®óng vµo t©m anten
5.3.2 HÖ sè t¹p ©m
-T¹p ©m sinh ra trong mét m¸y thu th−êng ®−îc biÓu thÞ b»ng hÖ sè t¹p ©m F:
Si / Ni
F=
So / No
Si: lµ møc tÝn hiÖu vµo So: lµ møc tÝn hiÖu ra
Ni: lµ møc t¹p ©m ®Çu vµo No:lµ møc t¹p ©m ®Çu ra
M¸y thu
Si/Ni So/No
-Trong th«ng tin vÖ tinh khi lµm viÖc víi c¸c tÝn hiÖu yÕu th× nhiÖt t¹p ©m ®−îc
thay thÕ cho hÖ sè t¹p ©m (F)
5.3.3 C¸c lo¹i khuÕch ®¹i nhiÔu thÊp
78
Cã 3 lo¹i khuÕch ®¹i t¹p ©m thÊp: khuÕch ®¹i th«ng sè, khuÕch ®¹i dïng GaAsFET
vµ HEMT.
5.3.3.1 KhuÕch ®¹i th«ng sè
KhuÕch ®¹i th«ng sè ho¹t ®éng nh− sau: §Æt tÝn hiÖu kÝch thÝch lªn §iode biÕn
dung c¸c th«ng sè m¹ch ®iÖn cña nã thay ®æi vµ t¹o ra mét ®iÖn trë ©m do ®ã
khuÕch ®¹i tÝn hiÖu vµo. V× vËy tõ sù biÕn ®æi ®iÖn dung cña ®iode biÕn dung do tÝn
hiÖu kÝch thÝch ®−îc dïng ®Ó khuÕch ®¹i, viÖc gi¶m ®iÖn trë néi cña diode biÕn dung
m¾c nèi tiÕp víi ®iÖn dung sÏ t¹o ra c¸c ®Æc tÝnh t¹p ©m thÊp.
5.3.4.2 KhuÕch ®¹i GaAs-FET
GaAs-FET lµ Transistor hiÖu øng tr−êng dïng lo¹i b¸n dÉn hçn hîp gi÷a Gali
vµ Arsenic. §−îc dïng réng r·i ë tÇn sè cao víi c¸c ®Æc tÝnh b¨ng tÇn réng, hÖ sè
khuÕch ®¹i vµ ®é tin cËy cao. Do ®ã chóng ®−îc chóng ®−îc sö dông réng r·i cho
c¸c bé khuÕch ®¹i t¹p ©m thÊp. Trong th«ng tin vÖ tinh c¸c ®Æc tÝnh t¹p ©m thÊp
®−îc c¶i thiÖn. −u ®iÓm cña bé khuÕch ®¹i GaAs-FET so víi khuÕch ®¹i th«ng sè:
+ Kh«ng cã m¹ch t¹o tÝn hiÖu kÝch
+ B¨ng tÇn réng, ®é tin cËy cao.
+ DÔ ®iÒu chØnh, phï hîp víi s¶n xuÊt hµnh lo¹t
+ ThuËn lîi vÒ b¶o tr× b¶o d−ìng
5.3.4.3 HEMT (Hight Electron Mobility Tranzitor)
Transistor cã ®é linh ho¹t ®iÖn tö cao.
+ HEMT ho¹t ®éng dùa trªn hiÖu øng chÊt khÝ ®iÖn tö hai chiÒu víi ®é linh ®éng
®iÖn tö cao vµ phï hîp vãi khuÕch ®¹i t¹p ©m thÊp, tÝn hiÖu tÇn sè cao.
-C¬ cÊu nµy sö dông tiÕp gi¸p pha trén gi÷a GaAs vµ AlGaAs. Gi÷a d¶i dÉn cña
AlGaAs cã sù sai kh¸c n¨ng l−îng, d¶i nµy kÝch thÝch lo¹i n, cßn GaAs kh«ng ®−îc
kÝch thÝch, V× vËy h×nh thµnh líp giµu ®iÖn tö trong AlGaAs gÇn bÒ mÆt tiÕp gi¸p
víi GaAs khi ®Æt mét ®iÖn tr−êng song song víi líp giµu ®iÖn tö, c¸c ®iÖn tö chuyÓn
®éng víi ®é linh ho¹t cao v× chóng kh«ng chÞu bÊt k× mét sù t¸n x¹ nµo do c¸c
“nguyªn tö cho” v× chóng ®−îc ph©n kh«ng gian khái c¸c “nguyªn tö cho” cña vËt
liÖu sinh ra chóng.
HEMT cã ®Æc tÝnh nhiÔu thÊp tèt h¬n so víi GaAs-FET víi chiÒu dµi ®iÖn tö nh−
nhau cña cùc cæng nhê ®é linh ®éng cao. HiÖu øng nµy ®Æc biÖt tèt khi c¬ cÊu nµy
79
®−îc lµm l¹nh. HEMT cã ®Æc ®iÓm næi bËt nh− ®Æc tÝnh nhiÔu thÊp tèt h¬n so víi
GaAs-FET , b¨ng tÇn réng, kÝch th−íc nhá, gi¸ thµnh thÊp, dÔ b¶o d−ìng vµ thuËn
lîi cho s¶n xuÊt hµng lo¹t nªn nã b¾t ®Çu ®−îc sö dông réng r·i.
MÆc dï bé khuÕch ®¹i nµy ®¶m b¶o lµm viÖc b×nh th−êng ë nhiÖt ®é phßng
nh−ng cã khi chóng ®−îc lµm l¹nh ®Ó c¶i thiÖn ®Æc tÝnh ©m cña chóng
-Cã hai ph−¬ng ph¸p lµm l¹nh:
+Lµm l¹nh b»ng khÝ Heli
+Lµm l¹nh nhiÖt ®é xuèng – 400C
5.3.5 CÊu h×nh dù phßng cho bé khuÕch ®¹i t¹p ©m thÊp
-CÊu h×nh phæ biÕn nhÊt vÉn lµ cÊu h×nh 1:1 ®−îc thÓ hiÖn ë h×nh vÏ. Trong ®ã
hai bé khuÕch ®¹i t¹p ©m thÊp ®−îc nèi song song bëi hai bé chuyÓn m¹ch dïng èng
dÉn sãng. Khi LNA ho¹t ®éng mµ gÆp sù cè th× bé chuyÓn m¹ch sÏ tù ®éng chuyÓn
®æi kÝch ho¹t LNA dù phßng
LNA1
Tõ bé tiÕp
Sãng anten T¶i kÕt hîp §Õn bé h¹ tÇn
LNA2
5.4 Bé chuyÓn ®æi n©ng tÇn vµ h¹ tÇn
5.4.1 Qu¸ tr×nh cña bé chuyÓn ®æi n©ng tÇn
Trén
ωu
ω0
Läc BW
ωe
Bé chuyÓn ®æi n©ng tÇn nhËn sãng mang trung tÇn IF tõ bé ®iÒu chÕ sãng
mang vµ chuyÓn ®æi tÇn sè trung tÇn IF thµnh tÇn sè RF tuyÕn lªn trong phæ tÇn
tuyÕn lªn cña vÖ tinh b»ng c¸ch trén tÇn sè fo víi tÇn sè dao ®éng néi fe .Bé chuyÓn
®æi cã thÓ thùc hiÖn theo mét hoÆc hai qu¸ tr×nh.
-XÐt sãng mang IF cã d¹ng cos( ω 0t + φ ) vµ sãng mang dao ®éng néi cã d¹ng:
cos( ω et), ( ω e > ω 0). KÕt qu¶ qu¸ tr×nh trén nh− sau:
80
Cos( ω 0t + φ ) cos( ω e t) =1/2(cos(( ω e - ω 0)t - φ ) + cos(( ω e + ω 0 )t + φ ))
Dïng bé läc ®Ó lÊy tÝn hiÖu b¨ng tÇn cao: ω e + ω 0.
B©y giê xÐt hai qu¸ tr×nh:
ω 0. Läc Läc ωu
ω e1 ω e2
Qu¸ tr×nh chuyÓn ®æi thø nhÊt cho kÕt qu¶:
Cos( ω 0t + φ ) cos( ω e1 t) =1/2[(cos(( ω e1 - ω 0)t - φ ) + cos(( ω e1 + ω 0 )t + φ ))]
Bé läc thø nhÊt läc lÊy b¨ng tÇn trªn: cos(( ω e1 + ω 0 )t + φ ))
Qu¸ tr×nh chuyÓn ®æi thø hai cho kÕt qu¶:
Cos( ω 0 + ω e1 )t + φ ) cos( ω e2 t) =1/2[(cos(( ω e2 - ω e1 - ω 0)t - φ ) + cos(( ω e1 + ω e2
+ ω 0 )t + φ ))]
Bé läc thø hai läc lÊy biªn tÇn: cos(( ω e1 + ω e2 + ω 0 )t + φ )) vµ v× vËy: ω u = ω e1 +
ω e2 + ω 0 .§iÒu nµy cã nghÜa lµ: ω e1, ω e2 chän sao cho ω e1 + ω e2 = ω u - ω 0
Trong qu¸ tr×nh chuyÓn ®æi ®¬n. Muèn chuyÓn ®æi ω 0 ω u .Ch¼ng h¹n, truyÒn
®Õn bé ph¸t ®¸p kh¸c th× yªu cÇu thay ®æi tÇn sè dao ®éng néi vµ thay ®æi trong bé
läc. §iÒu nµy rÊt bÊt tiÖn trong c¸c tr¹m mÆt ®Êt.
5.4.2 Qu¸ tr×nh chuyÓn ®æi h¹ tÇn
-Bé chuyÓn ®æi h¹ tÇn thu sãng mang RF ®· ®−îc ®iÒu chÕ ë bé khuÕch ®¹i t¹p
©m thÊp LNA vµ chuyÓn tÇn sè v« tuyÕn ω d cña nã trong phæ tÇn tuyÕn xuèng vÖ
tinh sang tÇn sè trung tÇn IF
-Qu¸ tr×nh chuyÓn ®æi ®¬n Ýt ®−îc sö dông, ta xÐt qóa tr×nh chuyÓn kÐp:
ωd ω0
Läc Läc
ω e2 ω e1
-XÐt qu¸ tr×nh thø nhÊt:
Cos( ω dt + φ ) cos( ω e2 t) =1/2[(cos(( ω d - ω e2)t + φ ) + cos(( ω d + ω e2 )t + φ ))]
Bé läc thø nhÊt chän lÊy b¨ng tÇn thÊp : cos(( ω d - ω e2)t + φ ) vµ qu¸ tr×nh chuyÓn
®æi thø hai ®−îc thùc hiÖn víi sãng mang dao ®éng néi ω e1 ta cã:
81
Cos( ω d - ω e2 t)t + φ ) cos( ω e1 t) =1/2[(cos(( ω d - ω e1 - ω e1)t + φ ) + cos(( ω e1 - ω e2
+ ω d )t - φ ))].
Sãng mang trung tÇn IF ngâ ra hiÓn nhiªn cã b¨ng tÇn thÊp cos(( ω d - ω e1 - ω e1)t
ωd - ω 0 =
+ φ ) vµ v× thÕ: ω 0 = ω d - ω e1 - ω e1 tÇn sè ω e2 chän sao cho tho· m·n:
ω e1 + ω e2
5.5 HÖ thèng b¸m ®uæi vÖ tinh
5.5.1 Sù cÇn thiÕt cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn anten b¸m vÖ tinh
-C¸c vÖ tinh ®Þa tÜnh trong thùc tÕ kh«ng nh− tªn gäi lµ ®øng yªn. Khi vÖ tinh ë
trªn quü ®¹o nã bÞ t¸c ®éng bëi c¸c thiªn thÓ kh¸c nh− qu¶ ®Êt, mÆt tr¨ng mÆt trêi vµ
nhiÒu hµnh tinh kh¸c thuéc hÖ mÆt trêi, qu¶ ®Êt còng kh«ng ph¶i lµ trßn tuyÖt ®èi.
Bëi vËy c¸c vÖ tinh lu«n bÞ l«i kÐo theo c¸c h−íng kh¸c nhau g©y ra sù tr«i d¹t vÖ
tinh trªn quü ®¹o cña nã. Do ®ã, c¸c tr¹m mÆt ®Êt cÇn cã hÖ thèng ®iÒu khiÓn b¸m
®uæi vÖ tinh sao cho tÝn hiÖu thu ®−îc lu«n ®¹t ®−îc gi¸ trÞ tèt nhÊt.
5.5.2 §Þnh h−íng cho anten
Ba th«ng sè quan träng ®Ó x¸c ®Þnh ®óng to¹ ®é vÖ tinh vµ h−íng ph©n cùc cña
nã lµ gãc ngÈng, gãc ph−¬ng vÞ vµ gãc ph©n cùc. ThiÕt bÞ liªn quan ®Õn ba th«ng sè
nµy lµ anten parabol, phÓu thu sãng.
5.5.2.1. Gãc ngÈng (Elevation θe)
Gãc ngÈng lµ gãc t¹o bëi ®−êng th¼ng nèi vÖ tinh víi ®iÓm thu vµ tiÕp tuyÕn
víi mÆt ®Êt t¹i ®iÓm thu ®ã. Gãc ngÈng t¹i xÝch ®¹o lµ gãc lín nhÊt vµ b»ng 900,
cµng lïi vÒ hai cùc gãc ngÈng cµng nhá.
θe
θe
XÝch ®¹o
Trong l¾p ®Æt anten ng−êi ta dïng gãc bï ®Ó dÔ ®o ®¹t. Gãc bï lµ gãc t¹o bëi
bÒ mÆt ch¶o khi cã ®−êng th¼ng ®i qua víi mÆt ®Êt.Thùc tÕ nã ®−îc gäi lµ gãc
nghiªng (Inline): θe =900 - gãc nghiªngi
5.5.2.2 Gãc ph−¬ng vÞ (Azimuth ϕa)
82
-Gãc ph−¬ng vÞ lµ gãc dÉn ®−êng cho anten quay t×m vÖ tinh trªn quü ®¹o ®Þa tÜnh
theo h−íng tõ §«ng sang T©y.
-Gãc ph−¬ng vÞ ®−îc x¸c ®Þnh bëi ®−êng th¼ng h−íng vÒ ph−¬ng B¾c víi ®−êng
nèi ®Õn vÖ tinh. Gãc ®−îc x¸c ®Þnh theo chiÒu kim ®ång hå.
Gãc ph−¬ng vÞ ®−îc tÝnh theo c«ng thøc:
ϕa =1800+ kinh ®é t©y hoÆc
ϕa =1800 - kinh ®é ®«ng
Râ rµng lµ ϕa phô thuéc vµo kinh ®é, võa kinh ®é t¹i ®iÓm thu vµ kinh ®é vÖ tinh.
Cùc B¾c
Gãc ph−¬ng vÞ cña vÖ tinh 2
Gãc ph−¬ng vÞ cña vÖ tinh1
VÖ tinh2 VÖ tinh1
5.5.2.3 Gãc ph©n cùc (Angle Of Polarization)
Khi ®−êng trôc cña ch¶o Parabol h−íng th¼ng ®Õn t©m bóp sãng chÝnh cña anten
ph¸t cña vÖ tinh th× mÆt ch¶o gÇn nh− thu toµn bé n¨ng l−îng cña chïm sãng chÝnh
trong mÆt ph¼ng ph©n cùc. NÕu anten n»m lÖch t©m víi chïm sãng chÝnh cña tÝn
hiÖu vÖ tinh, hiÖu suÊt thu n¨ng l−îng gi¶m vµ cßn g©y t¸c h¹i nh− lµm mÐo d¹ng tÝn
hiÖu, t¨ng t¹p nhiÔu. V× vËy cÇn ph¶i hiÖu chØnh l¹i gãc ph©n cùc b»ng ®Çu dß ph©n
cùc ë ®Çu thu.
5.5.3 HÖ thèng b¸m ®uæi vÖ tinh
5.5.3.2 B¸m ®uæi vÖ tinh b»ng xung ®¬n
HÖ thèng nµy lu«n x¸c ®Þnh t©m bóp sãng anten cã h−íng vµo vÖ tinh hay
kh«ng ®Ó ®iÒu khiÓn h−íng cña anten.
83
Trôc bøc x¹ cùc ®¹i
TE10
TE20 TE20
Khi tÝn hiÖu ®Õn trùc tiÕp ë phÝa tr−íc bé dÉn sãng th× hÖ thèng lµm viÖc ë lo¹i
sãng TE10. NÕu tÝn hiÖu ®Õn lÖch khái t©m th× hÖ thèng lµm viÖc ë lo¹i sãng TE20.
Qua viÖc ph¸t hiÖn c¸c lo¹i sãng c«ng t¸c cã thÓ gi¶i quyÕt vÊn ®Ò ®iÒu chØnh anten.
Pha cña cña tÝn hiÖu t¹o ra chØ thÞ sù sai lÖch tr¸i hay ph¶i.
-−u ®iÓm cña ph−¬ng ph¸p b¸m ®uæi vÖ tinh b»ng xung ®¬n lµ ®é chÝnh x¸c cao,
nh−îc ®iÓm lµ thiÕt bÞ ®¸nh dÊu ph¶i lµm viÖc liªn tôc sÏ chãng hao mßn vµ dÉn tíi
mau háng do ph¶i liªn tôc cung cÊp n¨ng l−îng.
5.5.3.3 B¸m ®uæi vÖ tinh theo tõng nÊc
-HÖ thèng nµy ®iÒu chØnh h−íng sao cho møc tÝn hiÖu thu lµ cùc ®¹i b»ng c¸ch dÞch
chuyÓn nhÑ vÞ trÝ anten ë c¸c kho¶ng thêi gian nhÊt ®Þnh.
*S¬ ®å khèi cña hÖ thèng b¸m tõng nÊc:
LNA Bé chia D/C Bé thu
ChuyÓn §iÒu
m¹ch khiÓn
M« t¬ Az
M« t¬ Ei
-Chøc n¨ng c¸c khèi:
LNA: Bé khuÕch ®¹i t¹p ©m thÊp th−êng lµ mét phÇn cña c¸c m¹ch tÝn hiÖu xö lÝ
th«ng tin.Nã cã thÓ dïng cho hÖ thèng ®iÒu khiÓn b¸m ®uæi vÖ tinh.
Bé chia: LÊy mét phÇn tÝn hiÖu ®−a vµo D/C
84
Bé D/C: ChuyÓn tÇn sè bøc x¹ RF thµnh tÇn sè IF phï hîp ®Ó hÖ thèng sö dông.
Khèi ®iÒu khiÓn anten ACU: lµm nhiÖm vô tèi −u ho¸ møc tÝn hiÖu ban ®Çu
th«ng qua qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn b¸m tõng nÊc, t¹o ra c¸c tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn l¸i cho
®éng c¬ ®iÒu khiÓn gãc ph−¬ng vÞ vµ gãc ngÈng.
Khèi ®iÒu khiÓn m«t¬: NhËn lÖnh cña ACU sÏ cung cÊp c«ng suÊt hiÖu chØnh
®Õn c¸c m«t¬ ®Þnh vÞ anten
Khèi chuyÓn m¹ch h¹n chÕ: Ng¾t nguån cung cÊp cho c¸c m«t¬ khi anten
chuyÓn ®Õn c¸c biªn giíi h¹n ®Ó ®Ò phßng nguy hiÓm cho m¸y mãc.
*Nguyªn lý ho¹t ®éng:
Sau khi thu tÝn hiÖu dÉn ®−êng tõ vÖ tinh anten ®−îc lÖnh dÞch chuyÓn gãc ban
®Çu so s¸nh víi møc tÝn hiÖu dÉn ®−êng thu ®−îc tr−íc vµ sau khi dÞch chuyÓn,
h−íng cña lÇn dÞch chuyÓn kÕ tiÕp cã thÓ ®−îc quyÕt ®Þnh ®ã lµ: NÕu møc tÝn hiÖu
dÉn ®−êng t¨ng lªn th× anten tiÕp tôc dÞch chuyÓn theo h−íng tr−íc ®ã, cßn nÕu møc
tÝn hiÖu dÉn ®−êng gi¶m ®i th× anten dÞch chuyÓn theo h−íng ng−îc l¹i vµ qu¸ tr×nh
nµy sÏ ®−îc lÆp l¹i. −u ®iÓm cña ph−¬ng ph¸p nµy lµ c¸c anten kh«ng ph¶i b¸m liªn
tôc nh− hÖ thèng xung ®¬n.
5.5.3.4 B¸m ®uæi vÖ tinh theo ch−¬ng tr×nh
HÖ thèng nµy dùa trªn sè liÖu lÞch thiªn häc dù ®o¸n c¸c vÞ trÝ vÖ tinh ®−îc
Intelsat cung cÊp. Sè liÖu nµy ®−îc d−a vµo phÇn mÒm m¸y tÝnh biÕn ®æi d÷ liÖu
thµnh c¸c gi¸ trÞ thùc cho tr¹m vÖ tinh mÆt ®Êt ®ã ®Ó ®iÒu khiÓn b¸m vÖ tinh ®· cho
tr−íc c¸c sè liÖu thiªn v¨n. Lo¹i ®iÒu khiÓn b¸m theo ch−¬ng tr×nh kh«ng cÇn hÖ
thèng ®iÒu khiÓn b¸m vµ c¸c thiÕt bÞ liªn quan, gi¶m ®−îc gi¸ thµnh tr¹m mÆt ®Êt,
®−îc quan t©m hµng ®Çu nhÊt lµ c¸c tr¹m mÆt ®Êt nhá.
5.5.3.5 B¸m ®uæi vÖ tinh b»ng nh©n c«ng
-C¸c anten cña c¸c tr¹m mÆt ®Êt nhá h¬n cã thÓ chØ cÇn ®iÒu chØnh hµng tuÇn,
hµng th¸ng v× bóp sãng cña anten réng, ®iÒu chØnh nµy cã thÓ ®−îc thùc hiÖn b»ng
c¸ch lµm cho c¸c chuyÓn m¹ch phï hîp víi m«t¬ gãc ngÈng vµ gãc ph−¬ng vÞ.
-C¸c hÖ thèng b¸m ®uæi tù ®éng th−êng cã kh¶ n¨ng ®iÒu khiÓn b»ng tay ®Ó cho
phÐp b¶o d−ìng anten, ®iÒu khiÓn b»ng nh©n c«ng còng lµ ph−¬ng ph¸p thªm vµo
khi háng thiÕt bÞ. Cã ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn b¸m nh©n c«ng kh¸c lµ biÖn ph¸p c¬
khÝ trùc tiÕp ®Ó quay anten
85
-C¸c anten nhá h¬n cã thÓ chØ níi láng mét c¸i chèt, sau ®ã ®iÒu chØnh mét sè vÝt
thay ®æi gãc ph−¬ng vÞ vµ gãc tï.
-C¸c anten lín h¬n cã thÓ yªu cÇu mét tay vÆn ®−îc g¾n trùc tiÕp ë bé phËn ®u«i
cña anten. §èi víi anten lín ®©y lµ tr−êng hîp khÈn cÊp khi cã sù cè nguån tæng
cung cÊp cho c¸c khèi ®iÒu khiÓn.
