0

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN – ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG



N
N
G
G
H
H
I
I
E
E
Ä
Ä
P
P

ĐỀ TÀI :
THIẾT KẾ TUYẾN THÔNG TIN VỆ TINH


rõ hệ thống thông tin vệ tinh bao gồm công nghệ thông tin, công nghệ thiết bò, sự
liên lạc qua hệ thống thông tin vệ tinh và từ đó xây dựng một tuyến liên lạc phù hợp,
được sự giúp đỡ của thầy giáo hướng dẫn, em thực hiện đề tài :
“ Thiết kế tuyến thông tin vệ tinh ”.
Được sự hướng dẫn tận tình của thầy , em đã cố gắng vận dụng các kiến
thức đã học để hoàn thành đồ án, nhưng vì thời gian và kiến thức còn hạn chế, chắc
hẳn trong đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong được sự góp ý,
chỉ bảo, đóng góp của các thầy cô và các bạn .
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Công nghệ thông tin –
Điện tử viễn thông đã giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập mà đặc biệt là sự
hướng dẫn chỉ bảo của thầy giúp em hoàn thành đồ án này.

Tuy hòa, tháng 11 năm 2002
Sinh viên
Đặng Rõ

2 MỤC LỤC


LỜI NÓI ĐẦU
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN VỆ TINH

2.3.3. Cửa sổ vô tuyến 19
2.3.4. Tạp âm trong truyền lan sóng vô tuyến 20
2.3.5. Sự giảm khả năng tách biệt phân cực chéo do mưa 20
2.3.6. EIRP : Đặc trưng khả năng phát 20
2.3.7. G/T : Đặc trưng độ nhạy máy thu 21
2.3.8. Sự nhiễu loạn do các sóng can nhiễu 21

CHƯƠNG III : KỸ THUẬT TRẠM MẶT ĐẤT
3.1 . Công nghệ và đặc tính của anten 23
3.1.1. Yêu cầu chất lượng đối với anten thông tin vệ tinh 23
3.1.2. Phân loại anten 23
3.1.3. Hệ thống anten bám vệ tinh 24
3.1.4. Các đặc tính về điện 24
3.2 . Công nghệ máy phát 27
3.2.1. Máy phát công suất cao 27
3.2.2. Phân loại các bộ khuyếch công suất cao 27
3.2.3. Cấu hình 28
3.2.4. Méo do xuyên điều chế 29
3.3. Công nghệ máy thu 30
3.3.1. Cấu trúc trạm thu 30
3.3.2. Khuyếch đại tạp âm thấp 30

CHƯƠNG IV : TRẠM VỆ TINH
4.1. Cấu hình trạm vệ tinh với một bộ phát đáp đơn giản 32
4.2. Phân bố dải tần của bộ phát đáp 32
4.3. Các mạng vệ tinh nhiều chùm 33
4.3.1.Ưu điểm củavệ tinh nhiều chùm 34
4.3.2. Liên kết giữa các vùng bao phủ 34
1. Liên kết nhờ bước nhảy của bộ phát đáp 34
2. Liên kết nhờ chuyển mạch trên vệ tinh (SS/TDMA) 35

6.2. Tính toán tuyến thông tin 55
6.2.1. Các thông số cần cho tính toán 55
6.3. Tính toán 56
6.3.1. Cự ly thông tin, góc ngẩng và góc phương vò của anten trạm mặt đất 56
6.3.2. Tính các thông số cơ bản 57
6.4. Tính dự trữ tuyến trạm thu truyền hình qua vệ tinh (TVRO) 64
Kết luận đề tài 68
Tài liệu tham khảo
5
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN VỆ TINH 1.1. SỰ RA ĐỜI CỦA CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH
Thông tin vô tuyến qua vêï tinh là thành tựu nghiên cứu trong lónh vực truyền
thông và mục tiêu của nó là gia tăng về mặt cự ly và dung lượng với chi phí thấp .
Kết hợp sử dụng hai kỹ thuật - tên lửa và viba đã mở ra kỷ nguyên thông tin
vệ tinh. Dòch vụ được cung cấp theo cách này bổ sung một cách hữu ích cho các dòch
vụ mà trước đó độc nhất chỉ do các mạng ở dưới đất cung cấp, sử dụng vô tuyến và cáp
.
Kỷ nguyên vũ trụ được bắt đầu vào năm 1957 với việc phóng vệ tinh nhân
tạo đầu tiên (vệ tinh Sputnik của Liên xô cũ ). Những năm tiếp theo các vệ tinh
khác cũng lần lượt được phóng như SCORE phát quảng bá (năm 1958 ), vệ tinh
phản xạ ECHO (1960), các vệ tinh chuyển tiếp băng rộng TELSTAR và RELAY
(1962) và vệ tinh đòa tónh đầu tiên là SYNCOM (1963).
Trong năm 1965, vệ tinh đòa tónh thương mại đầu tiên INTELSAT-1 đánh
dấu sự mở đầu cho hàng loạt các vệ tinh INTELSAT. Cùng năm đó, Liên xô cũ
cũng phóng vệ tinh truyền thông đầu tiên trong loạt vệ tinh truyền thông
MOLNYA.
1.2. QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN

nó có nhiều lợi thế so với các hệ thống truyền thông khác, đó là:
• Vùng phủ sóng rộng, chỉ cần ba vệ tinh là có thể phủ sóng toàn cầu.
• Thiết bò phát sóng của hệ thống thông tin vệ tinh chỉ cần công suất nhỏ.
• Việc lắp đặt hoặc di chuyển một hệ thông thông tin vệ tinh trên mặt đất
tương đối nhanh chóng và không phụ thuộc vào cấu hình mạng cũng như hệ thống
truyền dẫn .
• Hệ thống thông tin vệ tinh có thể phục vụ nhiều dòch vụ khác nhau như
viễn thông thoại và phi thoại, thăm dò đòa chất, truyền hình ảnh, quan sát mục tiêu,
nghiên cứu khí tượng, phục vụ quốc phòng an ninh, v.v…
• Thông tin vệ tinh rất ổn đònh. Đã có nhiều trường hợp bão to, động đất
mạnh làm cho các phương tiện truyền thông khác mất tác dụng chỉ còn duy nhất
thông tin vệ tinh hoạt động.
• Các thiết bò đặt trên vệ tinh có thể tận dụng năng lượng mặt trời để cung
cấp điện hầu như cả ngày lẫn đêm.
Tuy vậy thông tin vệ tinh cũng có một số nhược điểm, đó là :
• Kinh phí ban đầu để phóng một vệ tinh vào quỹ đạo khá lớn
• Bức xạ của sóng vô tuyến trong thông tin vệ tinh bò tổn hao lớn trong môi
trường truyền sóng.
1.4. CÁC DẠNG QŨY ĐẠO CỦA VỆ TINH
Qũy đạo của vệ tinh là hành trình của vệ tinh trong không gian mà trong
đó vệ tinh được cân bằng bởi hai lực đối nhau. Hai lực đó là lực hấp dẫn của trái
đất và lực ly tâm được hình thành do độ cong của hành trình vệ tinh. Qũy đạo của
vệ tinh có ba thông số quan trọng : Khoảng cách từ qũy đạo vệ tinh đến mặt đất,
hình dạng và góc nghiêng so với mặt bình độ. Một thông số chung của nó là mặt
phẳng chuyển động của vệ tinh phải đi qua tâm trái đất. Quỹ đạo của vệ tinh nằm
trên một mặt phẳng có thể là hình tròn hoặc hình elíp. Nếu quỹ đạo là tròn thì tâm
của quỹ đạo tròn trùng với tâm của trái đất (hình 1-1).

7



Trái đất
Hình 1.2- Quỹ đạo Elip
Phương của mặt trời
Trạm mặt đất
Cận điểm
8
Qũy đạo thông dụng hiện nay của vệ tinh là những dạng qũy đạo sau đây
1.4.1. Các qũy đạo hình elíp .
Loại qũy đạo này đảm bảo phủ sóng các vùng vó độ cao dưới một góc
ngẩng lớn. Góc ngẩng lớn là đặc biệt cần thiết trong những ứng dụng như :
- Giảm thiểu việc chặn các tia do sự che khuất vệ tinh của các cao ốc và
cây cối
- Việc bám vệ tinh được dễ dàng hơn .
- Giảm bớt được tạp âm mà anten trạm mặt đất thu nhận do can nhiễu từ
các hệ thống thông tin vô tuyến dưới mặt đất.
1.4.2. Các qũy đạo tròn .
1. Quỹ đạo cực :
Vệ tinh có qũy đạo tròn và có độ cao khoảng vài trăm đến nghìn km với
mặt phẳng quỹ đạo chứa trục quay của trái đất, loại qũy đạo này đảm bảo rằng vệ
tinh có thể đi qua các vùng của trái đất . Người ta sử dụng loại qũy đạo này cho
các vệ tinh quan sát (observation satellite) như vệ tinh SPOT và phủ sóng toàn cầu
như chùm vệ tinh IRIDUM (gồm 77 vệ tinh ).
2. Quỹ đạo nghiêng :


Hình 1.3- Các thành phần của một hệ thống thông tin vệ tinh

1.5.1. Phần không gian
Phần không gian bao gồm vệ tinh cùng các thiết bò đặt trong vệ tinh và hệ
thống các trang thiết bò đặt trên mặt đất để kiểm tra, theo dõi và điều khiển vệ tinh
(các hệ thống bám, đo đạc và điều khiển). Bản thân vệ tinh bao gồm phần tải
(payload) và phần nền (platform). Phần tải bao gồm các anten thu/phát và tất cả
các thiết bò điện tử phục vụ cho việc truyền dẫn các sóng mang. Phần nền bao gồm
các hệ thống phục vụ cho phần tải hoạt động, ví dụ như : Cấu trúc vỏ và khung,
nguồn cung cấp điện, điều khiển nhiệt độ, điều khiển hướng và qũy đạo, thiết bò
đẩy, bám, đo đạc, v.v…
Các sóng vô tuyến được truyền từ trạm mặt đất lên vệ tinh được gọi là
tuyến lên (uplink). Vệ tinh đến lượt mình lại truyền các sóng vô tuyến (sau khi đã
biến đổi tần số và khuyếch đại ) tới các trạm thu vệ tinh đặt trên mặt đất và được
gọi là tuyến xuống (downlink).
Chất lượng của một liên lạc qua sóng vô tuyến đó được xác đònh bởi thông
số sóng mang trên tạp âm (C/N). Chất lượng của tổng thể tuyến liên lạc từ trạm
mặt đất này đến trạm mặt đất khác được quyết đònh bởi chất lượng của tuyến lên
và tuyến xuống trong đó bao gồm cả kỹ thuật điều chế và mã hoá được sử dụng .
Trong mỗi vệ tinh được đặt môït số bộ phát đáp (transponder) để thu tín hiệu từ
tuyến lên, biến đổi tần số, khuyếch đại công suất và truyền trở lại trên tuyến xuống .

Trạm

40W. Trong các vệ tinh loại mới được trang bò các bộ phát đáp đa chùm tia
(multibeam satellite tranponders) và các bộ phát đáp tái sinh (regrative
tranponders). Do hạn chế về kích thước và trọng lượng cho nên các anten thu/phát
của bộ phát đáp thường có kích thước nhỏ và do đó độ tăng ích của anten trong
trường hợp này bò giới hạn.
Vệ tinh trong trường hợp này hình thành một điểm trung chuyển tín hiệu
giữa các trạm mặt đất và được xem như một điểm nút của mạng với hai chức năng
chính sau đây :
• Khuyếch đại các sóng mang thu được từ tuyến lên để sử dụng cho việc
truyền dẫn lại trên tuyến xuống. Công suất sóng mang tại đầu vào của máy thu vệ
tinh có yêu cầu từ 100pW tới 1nW, còn công suất tại đầu ra của bộ khuyếch đại
công suất phát cho tuyến xuống có yêu cầu từ 10 đến 100W. Như vậy độ tăng ích
của anten của bộ phát đáp vệ tinh có yêu cầu từ 100 đến 130dB. Sóng mang trong
băng tần được bức xạ đến các vùng phủ sóng trên bề mặt trái đất với các mức
EIRP tương ứng.

Bộ chuyển đổi xuống
LO
Bộ dao
động nội
BPF TWT BPF LNA
Bộ lọc
thông
thấp
Bộ khuếch
đại công
suất đèn
sóng chạy
Tín
hiệu từ

số kỹ thuật trong từng băng tần công tác như sau :
• Băng tần công tác .
• Số lượng bộ phát đáp .
• Độ rộng dải thông của mỗi bộ phát đáp .
• Phân cực tín hiệu của đường lên và đường xuống.
• Công suất bức xạ tương đương đẳng hướng (EIRP) hoặc mật độ thông
lượng công suất tạo ra tại biên của vùng phủ sóng phục vụ .
• Mật độ thông lượng công suất bão hoà tại anten thu của vệ tinh (SPD –
Saturation Power Density).
• Hệ số phẩm chất G/T của máy thu vệ tinh tại biên của vùng phủ sóng
hoặc giá trò cực đại .
• Vùng phủ sóng .
• Công suất đầu ra của bộ công suất phát.
• Cấu hình dự phòng cho máy thu và bộ khuyếch đại công suất cao .
1.5.2 Phần mặt đất
Phần mặt đất bao gồm tất cả các trạm mặt đất và chúng thường được nối
với các thiết bò của người sử dụng thông qua các mạng mặt đất hoặc trong trường
hợp sử dụng các trạm VSAT(Very Small Aperture Terminal) thì có thể liên lạc trực
tiếp tới thiết bò đầu cuối của người sử dụng. Các trạm mặt đất được phân loại tuỳ
vào thuộc vào kích cỡ trạm và loại hình thông tin được truyền cũng như xử lý
(thoại, hình ảnh hoặc dữ liệu ). Có thể có các trạm mặt đất vừa thu vừa phát nhưng
cũng có loại trạm mặt đất chỉ làm nhiệm vụ thu (ví dụ trạm TVRO – Television
Receiver Only). Các trạm mặt đất lớn được trang bò anten có đường kính 30-40m,
trong khi đó các trạm mặt đất loại nhỏ chỉ dùng anten đường kính 60cm hoặc thậm
chí có thể nhỏ hơn (các trạm di động, các máy cầm tay). Hình 1-4b mô tả một trạm
mặt đất đơn giản bao gồm cả thu và phát.
12

pháp để cho nhiều trạm sử dụng chung một bộ phát đáp. Hiện nay có ba phương
pháp chính được dùng đó là :
1.6.1. Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA - Frequency Division
Multiple Access). Phương pháp này được sử dụng rộng rãi nhất. Với hệ thống này
mỗi trạm mặt đất phát một sóng mang có tần số sóng mang khác với tần số sóng
mang của các trạm khác ; mỗi một sóng mang được phân cách với các sóng mang
Thiết bò anten bám
Máy thu tạp âm thấp
Thiết bò đa truy nhập
điều chế và giải điều
chế
Thiết bò bám
Bộ khuếch
đại tạp âm
thấp
Bộ đổi
tần
xuống
Hệ thống
tiếp sóng
Bộ khuếch
đại công
suất cao
Bộ nâng
tần
Máy phát công suất cao
Bộ dao
động
Bộ dao
động

Phương pháp này cho phép tất cả các trạm truyền dẫn liên tục ; nó có ưu
điểm không cần thiết điều khiển đònh thời đồng bộ, và thiết bò sử dụng khá đơn
giản; hiệu quả sử dụng công suất vệ tinh của nó cũng không thấp. Tuy nhiên
phương pháp này thiếu linh hoạt trong việc thay đổi cách phân phối kênh.
1.6.2. Đa truy nhập phân chia theo thời gian ( TDMA – Time Division
Multiple Access ). Là một hệ thống trong đó các trạm mặt đất dùng chung một bộ
phát đáp trên cơ sở phân chia theo thời gian. Để làm được việc này cần sử dụng
một sóng mang điều chế số. Hệ thống TDMA thường đònh ra một khung trong miền
thời gian gọi là khung TDMA; khung này được phân chia ra và mỗi một khoảng
chia được phân cho từng trạm.
Mỗi một trạm phát sóng mang của nó trong một khoảng thời gian ngắn đã
được phân (khe thời gian) trong khung thời gian. Cần để ra một khoảng thời gian
trống (thời gian bảo vệ) giữa hai khe thời gian cạnh nhau sao cho các sóng mang
phát từ nhiều trạm không chồng lên nhau trong bộ phát đáp (hình 1-6). Thời gian
Tần số
1
2
N
Bộ phát đáp
FDMA
1

N
1
2
N

14
Hình 1.6- Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) Mỗi trạm thu sẽ tách ra những phần sóng mang của chính nó dựa trên cơ sở
phân chia theo thời gian trong những tín hiệu nhận được. Hệ thống TDMA có thể
sử dụng tốt nhất công suất vệ tinh và có thể dễ dàng thay đổi được dung lượng
truyền tải nên hệ thốâng này có ưu điểm là linh hoạt trong việc chấp nhận thay đổi
trong thiết lập tuyến.
1.6.3. Đa truy nhập phân chia theo mã ( CDMA – Code Division Multiple
Access) hay đa truy nhập trải phổ (SSMA – Spread Spectrum Multiple Access ) .
Với đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA) các trạm của mạng phát liên
tục và cùng phát trên một băng tần như nhau của kênh. Nhưng các sóng mang này
trước đó đã được điều chế bằng một mẫu bít đặc biệt quy đònh cho mỗi trạm mặt
đất trước khi phát tín hiệu đã điều chế. Do đó ở loại đa truy nhập này ngay cả khi
có nhiều tín hiệu điều chế được đưa vào bộ phát đáp, thì trạm mặt đất thu có thể
tách tín hiệu thu từ các tín hiệu khác bằng cách sử dụng một mẫu bít đặc biệt thực
hiện quá trình giải điều chế .
Các tín hiệu từ tất cả các trạm đều có cùng một vò trí trong bộ phát đáp cả
về thời gian lẫn tần số. Ở phía thu thực hiện quá trình trải phổ ngược sử dụng mã
giống như mã trải phổ sử dụng ở phía phát và lấy ra tín hiệu ban đầu. Điều này cho
phép chỉ thu các tín hiệu mong muốn ngay cả khi các sóng mang trải phổ với các
mã khác đến cùng thời gian (hình 1-7).
15
Bảng 1-1 Tính năng của các hệ thống đa truy nhập

Hệ thống Ưu điểm Nhược điểm Nhận xét FDMA

-Thủ tục nhập đơn
giản
-Cấu hình các phương
tiện trạm mặt đất đơn
giản -Thiếu linh hoạt
trong thay đổi thiết
lập tuyến
-Hiệu quả thấp khi
số sóng mang tăng -Dễ dàng ứng
dụng việc
phân phối
theo yêu cầu


-Chòu được nhiễu và
méo
-Chòu được sự thay đổi
các thông số khác
nhau của đường truyền
- Bảo mật tiếng nói
cao

-Hiệu quả sử dụng
băng tần kém
- Yêu cầu đường
truyền với băng
tần lớn

-Phù hợp với
các hệ thống
có các trạm
lưu lượng nhỏ Ngoài ra còn thể sử dụng một trong các kỹ thuật sau :
1. Chế độ đa truy nhập gán cố đònh (FAMA – Fixed Assigned Multiple
Access).
2. Chế độ đa truy nhập gán theo nhu cầu ( DAMA- Demand Assigned
Multiple Access ).
3. Đa truy nhập phân chia theo thời gian chuyển mạch vệ tinh (SS-TDMA).
Với gán cố đònh, các kênh vệ tinh được phân bố cố đònh cho tất cả các trạm
mặt đất khác nhau, bất chấp có hay không có các cuộc gọi phát đi, còn gán theo
16
nhu cầu thì các kênh vệ tinh được sắp xếp lại mỗi khi có yêu cầu thiết lập kênh từ

Tóm lại ta có thể nói rằng thông tin vệ tinh chiếm một vò trí quan trọng
trong vai trò của một phương tiện truyền thông.
17
CHƯƠNG II
SÓNG VÔ TUYẾN ĐIỆN 2.1. Tần số và các đặc tính của sóng vô tuyến điện trong thông tin vệ tinh
2.1.1. Sóng vô tuyến và tần số
Sóng vô tuyến là một bộ phận của sóng điện từ và giống như sóng ánh
sáng, tia hồng ngoại, tia X, v.v… Sự khác nhau giữa chúng chỉ ở tần số. Sóng vô
tuyến được quy đònh là những sóng điện từ có tần số nhỏ hơn 3000GHz. Các sóng
có tần số từ 3kHz đến 270 GHz được phân đònh cho nhiều mục đích khác nhau.
Các tần số sử dụng trong thông tin vệ tinh hiêïn nay nằm trong khoảng 1GHz đến
30GHz
2.1.2. Các tần số sử dụng cho thông tin vệ tinh cố đònh
a. Băng C (Băng 6/4GHz)
Tần số phát cho đường lên từ 5,925GHz đến 6,425GHz và cho đường
xuống từ 3.7GHz đến 4,2GHz. Băng tần này suy hao rất ít do mưa và trước đây
đã sử dụng cho các hệ thống vi ba dưới mặt đất ; do đó sự phát triển của thiết bò đã
ở một mức tiên tiến, nó được sử dụng cho các hệ thống vệ tinh khu vực và nội đòa.
b. Băng Ku (các băng 14/12 và 14/11 GHz)
Tần số phát cho đường lên từ 14GHz đến 14,5GHz và cho đường xuống từ
12,25GHz đến 12,75GHz hoặc từ 10,95GHz đến 11,7GHz. Băng này đã được sử
dụng rộng rãi tiếp sau băng C cho viễn thông công cộng. Nó được ưa dùng hơn cho
thông tin nội đòa và thông tin giữa các công ty, do tần số cao nên cho phép các trạm
mặt đất sử dụng được các anten có kích thước nhỏ để liên lạc.

2.2.3. Phân cực tròn
Trong quá trình truyền sóng nếu véc tơ cường độ điện trường của nó vẽ nên
một vòng tròn thì sóng gọi là phân cực tròn. Nếu nhìn theo chiều truyền sóng, véc
tơ điện trường quay theo chiều kim đồng hồ thì ta có sóng phân cực tròn quay phải,
trong trường hợp véc tơ điện trường quay ngược chiều kim đồng hồ ta gọi là sóng
phân cực tròn quay trái .
2.2.4. Phân cực thẳng
Sóng có véc tơ cường độ điện trường luôn hướng song song theo một đường
thẳng trong quá trình truyền sóng gọi là sóng phân cực thẳng hay phân cực tuyến
tính. Tuỳ theo hướng của véc tơ điện trường ta có phân cực ngang hoặc phân cực
đứng.
2.3. Sự truyền lan sóng vô tuyến điện
2.3.1. Khái niệm về sự truyền lan sóng vô tuyến trong thông tin vệ tinh
Có những vấn đề khác nhau liên quan tới sự truyền lan sóng vô tuyến
trong thông tin vệ tinh vì việc phát và thu sóng thực hiện giữa một trạm mặt đất và
một vệ tinh thông tin ở một cự ly khá xa (35.786km). Vấn đề lớn nhất là tổn hao
truyền lan khi truyền giữa trạm mặt đất và vệ tinh. Có thể nói rằng công nghệ
thông tin vệ tinh luôn luôn được cải tiến để khắc phục được các tổn hao truyền lan.
Ngoài tổn hao truyền lan ra, sóng vô tuyến sử dụng trong thông tin vệ tinh còn chòu
H
ư
ơ
ùn
g

t
r
u
y
e

2.3.2. Tổn hao trong không gian tự do
Trong thông tin vệ tinh, sóng vô tuyến đi qua khoảng không vũ tru ï(gần như
chân không). Trong một môi trường như vậy, có rất ít các chất có thể suy hao sóng
hoặc làm lệch hướng truyền lan của nó. Sự suy hao sóng gây ra chỉ do sự khuyếch
đại tự nhiên của nó. Môi trường như vậy được gọi là không gian tự do. Khi sóng vô
tuyến truyền trong không gian tự do tỷ số công suất phát trên công suất thu tại
điểm cách nơi phát một khoảng R sẽ là :
Γ = (4πR/λ)
2

Ở đây λ là bước sóng của vô tuyến điện
Γ được gọi là tổn hao không gian tự do
Từ biểu thức có thể thấy rằng tổn hao không gian tự do tỷ lệ bình phương
với khoảng cách truyền lan sóng .
Trong thông tin vệ tinh, vì hầu hết sự truyền lan sóng đi xảy ra trong không
gian là chân không, do đó tổn hao truyền sóng có thể coi như bằng tổn hao không
gian tự do. Tuy nhiên khoảng cách truyền sóng rất dài nên gây ra tổn hao rất lớn
(khoảng 200dB với sóng có tần số khoảng 6GHz ). Vì vâïy nên cần sử dụng các
máy phát công suất lớn và máy thu có độ nhạy cao cũng như anten thu và phát có
hệ số tăng ích lớn.
2.3.3. Cửa sổ vô tuyến
Trong một số trường hợp, các sóng vô tuyến truyền đến hay đi từ các vệ
tinh thông tin, ngoài ra còn chòu ảnh hưởng của tầng điện ly và khí quyển đến tổn
hao truyền lan do cự ly xa .
Sóng truyền đi từ vệ tinh và trạm mặt đất bò ảnh hưởng bởi tầng điện ly khi
tần số thấp và bò ảnh hưởng do mưa khi tần số cao. Đồ thò hình 2-1 chỉ ra đặc tính
tần số suy hao do tầng điện ly và do mưa.

lan gần như bằng tổn hao không gian tự do, vì vậy cho phép thiết lập các kênh
thông tin vệ tinh ổn đònh .
2.3.4. Tạp âm trong truyền lan sóng vô tuyến
Các chất khí của khí quyển và mưa không chỉ hấp thu sóng mà còn là các
nguồn bức xạ tạp âm nhiệt. Tạp âm do các chất khí trong khí quyển ảnh hưởng
không nhiều đến sự truyền lan sóng so với suy hao lớn hơn do tạp âm gây ra do
mưa. Vì vậy khi thiết kế các kênh thông tin, ngoài việc giảm suy hao sóng phải tính
thêm tạp âm do mưa. Hình 2-2 chỉ ra tạp âm do mưa. Cũng có tạp âm mặt đất phát sinh trong khi truyền lan sóng. Đây là tạp âm
nhiệt gây ra bởi trái đất, nhiệt tạp âm gần như nhiệt độ bề mặt trái đất. Nhiệt độ
tạp âm mặt đất khoảng 250 đến 300
0
K và ảnh hưởng chủ yếu đến trạm vệ tinh .
2.3.5. Sự giảm khả năng tách biệt phân cực chéo do mưa
Trường điện và từ của sóng có hướng dao động khác nhau; hai sóng có điện
trường vuông góc với nhau đôi khi kết hợp lại thành một và tạo ra một sóng “phân
cực chéo”. Một sóng như vậy có thể dùng một anten để tách ra các sóng riêng biệt.
Tuy nhiên, khi sóng đi qua mưa, hình dẹp của các hạt mưa đôi khi làm nghiêng
phân cực chéo, do đó sinh ra các thành phần vuông góc trong quá trình anten tách

Mặc dù tạp âm trong thông tin vệ tinh do nhiều nguồn tạo ra, nhưng công
suất của nó vô cùng nhỏ. Nhiệt tạp âm được dùng làm đơn vò để biểu thò công suất
nhỏ như thế. Nếu dùng nhiệt tạp âm (T) thì công suất tạp âm (P) có biểu thức :
P = kTB (W)
Trong đó :
k – Hằng số Boltzmann (k = 1.38062 x 10
-23
J/
0
K)
B – Độ rộng băng thông (Hz)
T – Nhiệt độ tuyệt đối
Các nguồn tạp âm trong thông tin vệ tinh có thể được phân loại như sau :
-Tạp âm do anten thu được :
+ Tạp âm từ vũ trụ
+ Tạp âm khí quyển
+ Tạp âm do một búp sóng phụ
+ Tạp âm do mưa
- Tạp âm do tổn hao của hệ thống tiếp sóng (nhiệt tạp âm tăng khoảng 7
0
K
trên tổn hao 0,1dB).
-Tạp âm máy thu
Trong số các loại tạp âm do anten thu được thì tạp âm từ vũ trụ gây ra chỉ
vài độ K, hầu như không đáng kể. Tạp âm khí quyển tăng đặc biệt ở băng sóng
milimet là nguyên nhân chủ yếu gây ra tạp âm vũ trụ trong thời tiết tốt. Tạp âm do
mưa tăng theo cường độ mưa.
Tạp âm từ một búp sóng phụ là do anten thu tiếp nhận bằng búp sóng phụ
một lượng tạp âm từ mặt đất và khí quyển. Giá trò tạp âm này phụ thuộc vào góc
ngẩng và tần số .

Nhằm để giảm bớt sự can nhiễu có thể xảy ra. Các tổ chức đưa ra các
Khuyến nghò sau :
• Hạn chế mật độ thông lượng năng lượng tạo ra trên mặt đất của vệ tinh.
• Hạn chế EIRP phát từ các trạm truyền thông trên mặt đất theo hướng
về quỹ đạo vệ tinh đòa tónh .
• Hạn chế góc ngẩng nhỏ nhất của anten trạm vệ tinh trạm mặt đất.
S2
S1
E3 E1 E2 E4
TR
RTRT RT
Vệ tinh
Trạm mặt đất hoạt động
ở băng tần 4GHz
Trạm mặt đất Trạm mặt đất hoạt động ở

2. Hướng tính cao và búp sóng phụ nhỏ
Anten dùng trong thông tin vệ tinh cần phải có tính đònh hướng cao, búp
sóng phụ nhỏ để chúng không can nhiễu vào các hệ thống thông tin khác.
3. Đặc tính phân cực tốt
Anten cần phải có tính phân cực tốt để sử dụng tần số một cách hiệu quả
bằng cách ghép các sóng phân cực ngang và đứng thành phân cực vuông góc hoặc
thành các sóng phân cực tròn quay trái và quay phải trong phân cực tròn.
4. Tạp âm thấp .
3.1.2. Phân loại anten
Hình 3-1 trình bày hình dạng các loại anten hay được sử dụng trong thông tin
vệ tinh. Mỗi anten có một bộ phản xạ chính parabon và được thiết kế sao cho nguồn
bức xạ đặt tại tiêu điểm của parabon để sóng bức xạ từ mặt parabon là sóng phẳng.

Tên
Anten parabon có
nguồn bức xạ sơ cấp
đặt tại tiêu điểm chính
Anten Cassegrain
Anten
parabon lệch
Anten
Gregorlan lệch
Hình
dạng

búp sóng phụ không được tốt và cáp nối từ loa tiếp sóng đến máy phát bò dài.
2. Anten Cassegrain
Đây là loại có thêm một bộ phản xạ phụ vào bộ phản xạ chính, hệ số tăng
ích của anten được nâng cao và đặc tính búp sóng phụ cũng được cải thiện chút ít.
Anten được sử dụng cho các trạm bình thường, có quy mô trung bình. Cáp nối giữa
máy phát và loa tiếp sóng ngắn hơn.
3. Anten lệch
Anten lệch có bộ phận tiếp sóng, một mặt phản xạ phụ được đặt ở vò trí
lệch một ít so với hướng trục của mặt phản xạ để các bộ phận tiếp sóng và mặt
phản xạ nhỏ không chặn đường đi của sóng. Do đó búp sóng phụ được cải thiện rất
lớn dẫn đến hệ số tăng ích lớn hơn. Ngoài anten lệch một mặt phản xạ còn có hai
loại anten khác thuộc loại này : Một là loại Gregorian lệch có mặt phản xạ phụ
dạng elíp, hai là loại Gregorian lệch với mặt phản xạ phụ có dạng hyperbol. Các
anten này có hiệu quả đặc biệt khi cần thiết giảm can nhễu từ các kênh thông tin
viba trên mặt đất hoặc trên các vệ tinh khác ở các vò trí kề nhau trên quỹ đạo.
3.1.3. Hệ thống anten bám vệ tinh
Ngay cả vệ tinh ở quỹ đạo đòa tónh; vò trí của chúng cũng luôn thay đổi
khoảng
± 0,1
0
theo các hướng đông, tây, nam, bắc. Do vậy cần điều khiển anten
trạm mặt đất để bám theo vệ tinh. Các loại hệ thống anten bám vệ tinh :
- Hệ thống xung đơn : Hệ thống này luôn xác đònh tâm búp sóng anten có
hướng đúng vào vệ tinh hay không để điều khiển hướng của anten. Hệ thống này
sử dụng bốn loa bức xạ, mỗi loa bức xạ có hướng búp sóng hơi khác với hướng búp
sóng chính để lấy ra tín hiệu báo lỗi.
- Hệ thống bám từng nấc : Hệ thống này dòch chuyển nhẹ vò trí anten ở các
khoảng thời gian nhất đònh để điều chỉnh sao cho mức tín hiệu thu là cực đại.
- Hệ thống điều khiển theo chương trình : Hệ thống này điều khiển anten
dựa trên thông tin quỹ đạo dự đoán trước liên quan đến vệ tinh.