Bài giảng thông
tin vệ tinh dành
cho hệ đào tạo
dài hạn
Nguyễn Trung Tấn Trung tâm Kỹ thuật Viễn thông
Khoa Vô tuyến Điện tử Học viện Kỹ thuật Quân sự
Bi giảng thông tin vệ tinh
dùng cho hệ đào tạo dài hạn
(45 tiết- dự thảo)
Chơng 1: Tổng quan về thông tin vệ tinh (8 tiết)
1.1. Lịch sử phát triển thông tin vệ tinh.
Vào cuối thế kỷ 19, nhà bác học Nga Tsiolkovsky (1857-1035) đã đa ra các khái niệm
cơ bản về tên lửa đẩy dùng nhiên liệu lỏng. Ông cũng đa ra ý tởng về tên lửa đẩy nhiều
tầng, các tàu vũ trụ có ngời điều khiển dùng để thăm dò vũ trụ.
Năm 1926 Robert Hutchinson Goddard thử nghiệm thành công tên lửa đẩy dùng nhiên
liệu lỏng.
Tháng 5 năm 1945 Arthur Clarke nhà vật lý nổi tiếng ngời Anh đồng thời là tác giả
của mô hình viễn tởng thông tin toàn cầu, đã đa ra ý tởng sử dụng một hệ thống gồm 3
vệ tinh địa tĩnh dùng để phát thanh quảng bá trên toàn thế giới.
Tháng 10 / 1957 lần đầu tiên trên thế giới, Liên Xô phóng thành công vệ tinh nhân tạo
SPUTNIK 1. Đánh dấu một kỷ nguyên về TTVT.
Năm 1958 bức điện đầu tiên đợc phát qua vệ tinh SCORE của Mỹ, bay ở quỹ đạo
thấp.
Năm 1964 thành lập tổ chức TTVT quốc tế INTELSAT.
Năm 1965 ra đời hệ thống TTVT thơng mại đầu tiên INTELSAT-1 với tên gọi Early
Bird.
Cuối năm 1965 Liên Xô phóng TTVT MOLNYA lên quỹ đạo elíp.

Sự chuyển động của vệ tinh vòng quanh trái đất đợc tuân theo định luật Kepler, đây là
định luật xác định quy luật chuyển động của hành tinh xung quanh mặt trời. Nh vậy, vệ
tinh quỹ đạo trái đất buộc phải chuyển động theo một quỹ đạo mà mặt phẳng quỹ đạo của
nó đi qua tâm trái đất.
Định luật kepler thứ nhất
:
Vệ tinh chuyển động vòng quanh trái đất theo một quỹ đạo Ellip với tâm trái đất
nằm ở một trong hai tiêu điểm của Ellip. Điểm xa nhất của quỹ đạo so với tâm trái đất
nằm ở phía của tiêu điểm thứ hai, đợc gọi là viễn điểm còn điểm gần nhất của quỹ đạo
đợc gọi là cận điểm
a: Bán trục dài
b: Bán trục ngắn
h
a
: Độ cao viễn điểm
h
b
: Độ cao cận điểm
e: Độ lệch tâm xác định hình dạng ellip .
a
ba
e
22

=

ý nghĩa
:
- Vệ tinh chuyển động theo quỹ đạo tròn hoặc Ellip.
- Tâm trái đất nằm 1 trong 2 tiêu điểm của quỹ đạo Ellip.

Vệ tinh bay ở quỹ đạo tròn có bán kính R sẽ
là một đại lợng không đổi, đợc xác định khi thực hiện phép lấy cân bằng lực hút và lực
ly tâm
R
mV
R
mMG
2
2
= , có vận tốc là
()
sKm
R
R
GM
V /
630
== và chu kỳ là
(s) 10
2
32
R
V
R
T

=

.
Trong đó:

Là quỹ đạo thoả mãn các điều kiện sau:
S
1
S
2
V
max
V
min
T
2
T
1
Quả đấ
t

Quỹ đạo địa tĩnh
Đ
ờng xích đạo
62.000Km
36.000Km
r
E
mMG/R
2
-mV
2
/R
V


+ Quĩ đạo địa tĩnh là quĩ đạo duy nhất tồn tại trong vũ trụ và đợc cọ là một tài nguyên
thiên nhiên có hạn. Tài nguyên này đang cạn kiệt do số lợng vệ tinh của các nớc phóng
lên ngày càng nhiều.
+ Không phủ sóng đợc những vùng có vĩ độ lớn hơn 81,3
0
.
+ Chất lợng đờng truyền phụ thuộc vào thời tiết.
+ Thời gian trễ truyền lan lớn, theo đờng ngắn nhất có:
Từ: trạm - vệ tinh - trạm (72.000Km) 240ms.
Từ: trạm - vệ tinh - trạm Hub - vệ tinh - trạm (154.000Km) 513ms.
Từ: trạm - vệ tinh - vệ tinh - trạm (134.000Km) 447ms.
+ Tính bảo mật không cao.
+ Suy hao công suất trong truyền sóng lớn (gần 200dB).
ứng dụng: Đợc sử dụng làm quỹ đạo cho vệ tinh thông tin bảo đảm thông tin cho các
vùng có vĩ độ nhỏ hơn 81,3
0
.
b. Quĩ đạo Ellip
:
Là quỹ đạo thoả mãn các điều kiện sau:
- Mặt phẳng quỹ đạo nghiêng so với mặt phẳng xích đạo 63
0
26
- Có viễn điểm = 40.000Km và cận điểm 500Km.
Quỹ đạo Ellip
40.000
K
Trang:
4
- Vệ tinh quay từ Tây sang Đông.

vệ tinh thông tin bay ở quĩ đạo tròn cách mặt đất 1410km, nghiêng 52
0
, các vệ tinh này
bay trên 8 mặt phẳng quĩ đạo mỗi mặt phẳng có 6 vệ tinh, chu kỳ vệ tinh 114 phút. Tập
đoàn Irdium (của Motorola) cần 66 + 6 vệ tinh bay ở quĩ đạo tròn nghiêng 84,6
0
cách mặt
đất 780km, các vệ tinh bay ở 11 mặt phẳng quĩ đạo, chu kỳ vệ tinh 106 phút).
- Mỗi trạm phải có ít nhất 2 an ten và an ten phải có cơ cấu điều chỉnh chùm tia.
- Điều khiển hệ thống TTVT rất phức tạp
- Tuổi thọ của vệ tinh không cao khi bay ở quỹ đạo LEO do thuộc vành đai Ion hoá.
ứng dụng: Đợc sử dụng làm quỹ đạo cho vệ tinh thông tin bảo đảm thông tin cho các
trạm mặt đất di động.
1.3. Hệ thống thông tin vệ tinh.
Một hệ thống thông tin vệ tinh bao gồm phần không gian và phần mặt đất.
Trang:
5
a. Phần không gian: bao gồm vệ tinh thông tin và các trạm điều khiển TT&C
(Telemetry, Tracking& Command: đo lờng từ xa, bám và lệnh) ở mặt đất. Đối với vệ
tinh bao gồm phân hệ thông tin (payload) và các phân hệ phụ trợ cho phân hệ thông tin:
- Phân hệ thông tin bao gồm hệ thống anten thu phát và tất cả các thiết bị điện tử hỗ
trợ truyền dẫn các sóng mang.
- Các phân hệ phụ trở gồm:
+ Khung vệ tinh
+ Phân hệ cung cấp năng lợng
+ Phân hệ điều khiển nhiệt độ
+ Phân hệ điều khiển quỹ đạo và t thế của vệ tinh
+ Phân hệ đẩy
+ Thiết bị TT&C


mặt đất 2
Đờng lên
(Uplink)
Đờng xuống
(Douwlink)
P
hần mặt đấ
t
P
hần không gian
Trạm điều khiển
TT&C
Trang:
6
Nhiệu vụ trạm mặt đất phát: Tiếp nhận các tín hiệu từ mạng mặt đất hoặc trực tiếp từ
các thiết bị đầu cuối của ngời sử dụng, xử lý các tín hiệu này trong trạm mặt đất sau đó
phát tín hiệu này ở tần số và mức độ công suất thích hợp cho sự hoạt động của vệ tinh.
Nhiệu vụ trạm mặt đất thu
: Thu các sóng mang trên đờng xuống của vệ tinh ở tần số
chọn trớc, xử lý tín hiệu này trong trạm để chuyển thành các tín hiệu băng gốc sau đó
cung cấp cho các mạng mặt đất hoặc trực tiếp tới các thiết bị đầu cuối của ngời sử dụng.
Một trạm mặt đất có thể có khả năng thu và phát lu lợng một cách đồng thời hoặc
trạm chỉ phát hoặc chỉ thu.
1.4. Đa truy nhập trong thông tin vệ tinh.
Trong thực tế, một bộ phát đáp có thể phục vụ cùng một lúc nhiều trạm mặt đất khác
nhau. Kỹ thuật đa truy nhập là kỹ thuật các trạm mặt đất truy nhập bộ phát đáp vệ tinh,
với yêu cầu sóng VTĐ từ các trạm mặt đất riêng lẻ không can nhiễu lẫn nhau.
a. Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA)
:
Các trạm mặt đất sử dụng các tần số sóng mang khác nhau và cùng chung một bộ phát

C
f
D
f
A
Dải thôn
g
bộ
p
hát đá
p
F
requency Division
Multiple Access
f
t
f
0

A
B
C
D
A
Thời gian
1 khung
T
F
cùn
g

- Độ rộng băng tần truyền dẫn yêu cầu cao
- Hiệu quả sử dụng băng tần kém.
CDMA là kỹ thuật đa truy nhập mới và cấch lợng tốt nhất hiện nay!
d. Đa truy nhập phân chia theo không gian
(SDMA)
Việc phủ sóng các vùng khác nhau trên mặt đất và phơng pháp sử dụng các phân
cực sóng khác nhau thì với phổ tần giống nhau có thể sử dụng lại vài lần mà can nhiễu bị
hạn chế giữa các ngời sử dụng
- Phân cực: có các loại phân cực thẳng đứng (VP) và phân cực nằm ngang (HP).
Phân cực tròn có phân cực tròn bên trái (LHCP) và phân cực tròn bên phải (RHCP), có
thể đợc phát đi cùng tần số từ vệ tinh nhng với hai phân cực khác nhau mà các trạm mặt
đất thu đúng tín hiệu của trạm mình mà không bị can nhiễu do sử dụng các anten thu có
phân cực khác nhau.
- Vệ tinh với việc sử dụng các loại anten khác nhau có kích thớc khác nhau, có thể phủ
sóng lên mặt đất với các vùng phủ sóng có diện tích và hình dạng khác nhau. Có bốn dạng
phủ sóng cơ bản đó là: phủ sóng toàn cầu, là vùng phủ sóng rộng nhất mà vệ tinh có thể
phủ đợc; phủ sóng bán cầu là vùng phủ sóng một nửa bán cầu phía đông và phía tây của
quả đất; phủ sóng khu vực là vùng phủ sóng một khu vực khá lớn nh bắc Mỹ, châu Âu
hoặc Đông Nam á và vùng phủ sóng đốm là vùng phủ sóng với diện tích nhỏ nhất so
với ba vùng trên.
Nếu các vùng phủ sóng không chồng lấn lên nhau và năng lợng bức xạ của các búp phụ
phủ sóng lên các vùng khác thấp dới mức cho phép thì trong mỗi vùng phủ sóng đó có
thể sử dụng phổ tần nh nhau.
1.5. Phân bổ tần số trong thông tin vệ tinh.
f
f
0
A
B
C

Ku (12 - 18)GHz TTVT cố định, truyền hình quảng bá.
K (18 -27)GHz Trạm cố định
Ka (27 -40)GHz TTVT cố định, truyền hình quảng bá, liên lạc
giữa các vệ tinh.
Sóng mm > 40GHz Liên lạc giữa các vệ tinh.
c. Phân bổ tần số trong thông tin vệ tinh
- Khu vực I (V1): Bao gồm Châu Âu, Châu Phi, một phần Châu á và Liên bang Nga.
- Khu vực II (V2): Các nớc nam và bắc Mỹ.
- Khu vực III (V3): Gồm Châu úc, phần còn lại của Châu á và Thái Bình Dơng. Trong
đó có Việt Nam.
GHz
Cửa sổ tần số vô
tu
y
ến đi
ệ
n
1
10
100

dB
0,1
1
5
10
50
100
Suy hao do
tầng điện ly

trả tiền cớc phío hàng tháng tuỳ thuộc vào số kênh.
g. Dịch vụ băng tần theo yêu cầu: cung cấp các dịch vụ theo yêu cầu của khách hàng nh
truyền số liệu tốc độ cao có giao tiếp hoặc không có giao tiếp. Dịch vụ này khách hàng trả
tiền theo số lền truyền.
h. Dịch vụ Internet qua vệ tinh: cung cấp đ
ờng truyền dữ liệu tốc độ cao từ nhà cung cấp
dịch vụ Internet (IPS) đến các thuê bao dịch vụ.
i. Dịch vụ chuẩn đoán bệnh từ xa: cung cấp các dịch vụ t vấn y tế cho các bệnh viện ở xa
trung tâm y tế và giữa các trung tâm y tế với nhau.
j. Dịch vụ đào tạo từ xa: cung cấp dịch vụ đào tạo từ xa cho các trung tâm đào tạo.
1.7. Phóng vệ tinh, định vị v duy trì vệ tinh trên quỹ đạo.
a. Phóng vệ tinh lên quỹ đạo địa tĩnh
Phơng tiện phóng
:
- Dùng tàu con thoi: Loại này đợc dùng lại nhiều lần, độ tin cậy cao, giá thành đắt. Nh
tàu con thoi Mỹ, Colombia
Trang:
10
- Dùng tên lửa đẩy nhiều tầng: Loại này không sử dụng lại đợc, giá thành phóng rẻ,
ngày này dùng tên lửa đẩy nhiều tầng đang đợc sử dụng rộng rãi. Nh tên lửa Proton (Nga),
Delta (My), Long March (Trung Quốc).
Quá trình phóng vệ tinh lên quỹ đạo phụ thuộc vào loại tên lử đẩy, vị trí địa lý của bãi
phóng và các vấn đề liên quan đến phân hệ thông tin. Song phơng pháp phóng kinh tế và
quy chuẩn nhất là dự trên quỹ đạo chuyển tiếp Hohmann.
Phơng pháp phóng dựa trên quỹ đạo Hohmann
:


đạo LEO
h=200Km
V=7.784m/s
Qu
ỹ
đạo GEO
h=35.786Km
V=3.075m/s
Quỹ đạo Hohmann
h
V
= 35.786Km
h
C
= 200Km
V
Phóng
=10.234m/s
V
Phóng
=10.234m/s
Trang:
11
- Giám sát và đo các thông số quỹ đạo của vệ tinh so sánh với trạng thái cuối cùng của vệ
tinh nh dự kiến.
c. Duy trì vệ tinh trên quỹ đạo: các công việc chính đợc thực hiện trong quá trình duy
trì vệ tinh trên quỹ đạo là:
- Các dao động của vệ tinh xung quanh vị trí quỹ đạo theo hớng Đông Tây, Nam Bắc
phải đợc duy trì trong khoảng 0.1
0


2.2. Tạp âm trong hệ thống thông tin.
b. Nguồn tạp âm:
Tạp âm là tín hiệu không nằm trong nội dung thông tin, tác động lên tín hiệu có
ích. Nó làm giảm khả năng khôi phục lại nội dung thông tin của máy thu.
Các nguồn tạp âm bao gồm:
- Tạp âm phát ra từ các nguồn tự nhiên trong khu vực đặt anten thu.
- Tạp âm tạo ra bởi các linh kiện điện tử trong thiết bị
Các tín hiệu từ các máy phát khác tác động lên máy thu cũng gây nên tạp âm. Tạp
âm này đợc gọi là can nhiễu.
b. Đặc tính và xác định tạp âm:
Công suất tạp âm nằm trong độ rộng băng của tín hiệu có ích. Thờng đó là băng
thông của máy thu. Một kiểu tạp âm dùng rất nhiều đó là tạp âm trắng là mật độ phổ tạp
âm N
o
(W/Hz) bằng hằng số trong băng tần yêu cầu (hình 2.10).

Công suất tạp âm tơng đơng N (W) đo đợc trong độ rộng băng B
N
(Hz) có giá trị :
N = N
o
B
N

thông tin viba mặt đất
Hình 2,2: Can nhiễu từ các hệ thốn
g

vệ tinh khác
T
R
T
R
R
T
R
T
R
T
R
T

Trạm mặt
đất A1
Trạm mặt
đất A2
Trạm mặt
đất B1
Trạm mặt
đất B2
Trang:
13

G là hệ số khu


nhiệt độ vật l
ý
có thể
không phải là T
n
g
uồn
t
ạp
âm
nhiệt độ
v
ậ
t l
ý

T

côn
g
suất có
g
iá
trị (W):
N = kTB
Hình 4.13: Xác định nhiệt tạp âm của một nguồn tạp âm
ở đây k là hằng số Boltzmann = 1,379. 10
-23
= - 228,6 dB (W/HzK), T là nhiệt độ của một

Hệ số tạp âm của phần tử bốn cực là tỷ số của tổng công suất tạp âm ở đầu ra của
phần tử trên thanh phần của công suất này sinh ra bởi một nguồn ở đầu vào của phần tử
đó với nhiệt tạp âm bằng nhiệt tạp âm chuẩn T
o
= 290 K.
Giả thiết rằng phần tử có hệ số khuếch đại công suất G, độ rộng băng tần B và bị
tác động bởi một nguồn nhiệt tạp âm T
o
; công suất tổng tại đầu ra là Gk(T
e
+T
0
)B. Giá trị
của công suất này ban đầu từ nguồn là GkT
0
B. Vạy hệ số tạp âm sẽ là:
F = {Gk(T
e
+T
0
)B} = (T
e
+T
0
)/T
0
= 1+T
e
/T
0

Máy thu
thu đợc bằng việc kết hợp tất cả các vật thể bức xạ trong vùng bức xạ của anten. Nhiệt
tạm âm của anten sẽ là:
T
A
= (1/4) T
b
(,)G(,)d
b. Nhiệt tạp âm của bộ suy hao
Một bộ suy hao là một phần tử bốn cực gồm những phần tử thụ động (có thể là các điện
kháng) tất cả có nhiệt độ T
F
là nhiệt độ xung quanh. Nếu L
F
là suy hao gây ra bởi bộ suy
hao, thì nhiệt tạp âm của bộ suy hao sẽ là:
T
e
= (L
F
- 1)T
F
(K) (4.42)
Nếu T
F
= T
0
bằng cách so sánh 4.40 và 4.42 thì hệ số tạp âm của bộ suy hao bằng:
F
F

2
G
N-1
(K) (4.43)
Hệ số tạp âm nhận đợc từ (2.19)
F = F
1
+ (F
2
- 1)/G
1
+ (F
3
- 1)/G
1
G
2
+ + (F
N
- 1)/G
1
G
2
G
N-1
(4.44)
d. Nhiệt tạp âm của máy thu
Xét thiết bị thu chỉ ra trên hình 4.15 gồm một anten nối đến một máy thu qua phide. Việc
đấu nối gây mất mát và ở nhiệt độ đo đợc T
F

tại đầu ra anten là tổng của nhiệt tạp âm anten T
A
và nhiệt tạp âm của
phân hệ bao gồm đấu nối và máy thu trong các tầng. Nhiệt tạp âm đấu nối cho bởi 4.42.
Từ 4.43 nhiệt tạp âm của phân hệ là (L
FRX
- 1)T
F
+ T
R
/G
FRX.
.

Thêm vào anten, tơng tự
nh một nguồn tạp âm, Điều đó có đợc:
T
1
= T
A
+ (L
FRX
- 1)T
F
+ T
R
/G
FRX
(K) (4.45)
Bây giờ xem xét đầu vào máy thu, tạp âm này bị suy hao bởi một hệ số L

cho trong hệ thống, hầu hết thờng ở đầu vào máy thu; nhiệt tạp âm này đợc gọi là nhiệt
tạp âm hệ thống. Nó là tổng tại điểm đó, tất cả nhiệt tạp âm tơng ứng tạo ra tạp âm phía
trên và tất cả nhiệt tạp âm tơng đơng đối với tạp âm tạo ra ở phía dới của của điểm
xem xét.
2.4. Tạp âm anten thu
Có hai trờng hợp đợc xem xét:
- Anten vệ tinh (tuyến lên)
- Anten trạm mặt đất (tuyến xuống)
a. Anten vệ tinh tuyến lên
Tạp âm nhận đợc bởi anten là tạp âm từ mặt đất và tạp âm từ không gian bên
ngoài. Độ rộng búp sóng của anten vệ tinh bằng hoặc nhỏ hơn góc quan sát từ vệ tinh
xuống quả đất, với vệ tinh địa tĩnh góc quan sát là 17,5
o
. Với các điều kiện nh vậy
ảnh hởng chủ yếu là từ mặt đất. Với anten có độ rộng búp sóng
3dB
bằng 17,5
o
thì
nhiệt tạp âm anten cho ở hình 4.16. Phụ thuộc vào tần số và vị trí quỹ đạo của vệ tinh.
Khi độ rộng nhỏ hơn ( một búp sóng hẹp) nhiệt độ phụ thuộc vào tần số và vùng phủ
sóng; đất liền bức xạ tạp âm lớn hơn đại dơng. Thờng lấy giá trị tạp âm anten bằng
290 K. Nhiệt tạp âm đầu vào bộ khuếch đại tạp âm thấp của vệ tinh bằng:
T
SL
= T
1
/L
FRX
+ T
Bức xạ từ mặt đất ở vùng lân cận trạm gây ra do các búp phụ của anten và một
phần bởi búp chính khi góc tà nhỏ. Nhiệt tạp âm do mỗi búp phụ đợc tính bởi T
i
=
G
i
(/4)T
G,
trong đó

G
i
là giá trị hệ số tăng ích của búp phụ có góc đặc
i
và T
G
là
nhiệt độ vùng chiếu sáng của mặt đất. Tổng của các ảnh hởng này là giá trị T
m.đất

bằng:


=
=
i
n
idatm

o
< E < 10
o

- T
G
= 10 K

đối

với 10
o
< E < 90
o

Nhiệt tạp âm anten sẽ là:
T
A
= T
b.trời
+ T
m.đất
(K) (4.52)
Tạp âm này có thể tăng thêm bởi các nguồn riêng lẻ nằm trong khu vực lân cận
của tính hớng anten. Đối với một nguồn vô tuyến đờng kính góc biểu kiến và
nhiệt tạp âm T
n
tại tần số xem xét và đo ở mức mặt đất sau suy hao bởi khí quyển thì
nhiệt tạp âm thêm vào T
A

là hàm của đờng kính anten và tần số. Đối với
mặt trăng tăng lên khoảng 250 K tại 4 GHz [theo khuến nghị 390, CCIR].
T
b.trời
/
A
T
m.đất
T
m
= (1- 1/A
m
)
bầu trời
T
mđất
Hình : ảnh hởng của nhiệt tạp âm lên anten trạm mặt đất
T
btrời
bầu trời
ma = bộ suy
hao T
m
A
ma
Trang:
17
Trờng hợp có ma. Nhiệt tạp âm anten tăng do điều khiện khí tợng nh mây
và ma làm tăng hấp thụ. Từ biểu thức 4.45, nhiệt tạp âm anten trở thành:
T

- Hệ số tạp âm của mạng 4 cực.
Tạp âm sinh ra trong một mạng bốn cực (có thể là bộ khuếch đại hay bộ tiêu hao) thờng
đợc biểu thị bởi hệ số tạp âm F
Hệ số tạp âm của một mạng 4 cực bằng tỷ tín hiệu trên tạp âm ở đầu vào trên tỷ số
tín hiệu trên tạp âm ở đầu ra của mạng

00
NS
NS
F
ii
= Tuy nhiên khi làm việc với các tín hiệu yếu nh trong thông tin vệ tinh thì tạp âm
N thờng đợc biểu thị bởi nhiệt tạp âm tơng đơng T (K: độ kelvin)
Tất cả các vật thể có nhiệt độ vật lý T (K) sẽ bức xạ ra sóng điện từ, một phần của
bức xạ này nằm trong băng tần viba và sẽ gây ra tạp âm nh một nguồn tạp âm. Vậy:
Nhiệt tạp âm tơng đơng là nhiệt độ của một điện trở tơng đơng sinh ra tạp âm
có công suất nh của nguồn tạp âm tạo ra, nh minh hoạ trên hình 3.37


18G
1 T
1

G
2 T
2

G
3
T
3
Hình 3.39: Mạng 4 cực có nhiều tầng
Công suất tạp âm trong một độ rộng băng tần B sẽ là:
N = kTB (W) (3.23)
Trong đó k là hằng số Boltzmann:
k = 1,3806 ì 10
-23+

B, S
o
/N
o
= GS
i
/Gk(T
o
+ T
e
)B thay vào công thức 3.22 nhận đợc: ()
00
0
0
0
1
T
T
T
TT
BTTGkGS
BkTS
F
ee
ei
i
+=

3
kT
0
B
Tạp âm của tầng thứ nhất ở đầu ra của mạng, đợc khuếch đại bởi tầng thứ hai và
ba:
đầu vào
N
i
=kT
o
B
nguồn
tạp âm
Nhiệt độ
T
o
Máy thu
hệ số k.đại G
giải thông B
nhiệt tạp âm
tơng đơng
T
e

đầu ra
Hình 3.38: hệ số tạp âm và nhiệt
Trang:
19
N

0T
= N
01
+ N
02
+ N
03
+ N
04

N
0T
= G
1
G
2
G
3
kB (T
0
+ T
e1
+ T
e2
/ G
1
+ T
e3
/ G
1

/ G
1
G
2
+ + T
en
/ G
1
G
2
G
n-1
(3.27)
Trong đó T
e1 n
là nhiệt tạp âm tơng đơng của các tầng 1, 2, 3, n - 1
G
1 n
là hệ số khuếch đại của mỗi tầng
Từ công thức 3.27 ta có nhận xét là: Tạp âm đầu ra của một mạng 4 cực có nhiều
tầng đợc quyết định bởi tạp âm của tầng đầu tiên
Phân hệ thu của trạm mặt đất muốn có tạp âm nhỏ thì tầng đầu tiên phải là tầng
khuếch đại tạp âm thấp (LNA). Để giảm mức tạp âm đầu vào của LNA, chúng đợc đặt
gần anten để giảm tạp âm của đoạn fide tiếp điện từ anten đến LNA
Hệ số phẩm chất của trạm mặt đất đợc đánh giá bằng tỷ số hệ số tăng ích của
anten thu G trên nhiệt tạp âm của hệ thống T
eS
(G/T
eS
) hầu nh đợc quyết định bởi hệ số

C = P
RX

Mật độ phổ tạp âm tại cùng điểm là N
0
= kT, cho bởi 4.45. Vì vậy:
Trang:
20
C/N
0
= [(P
TX
G
Tmax
/L
T
L
FTX
)(1/L
FS
L
A
)(G
Rmax
/L
R
L
FRX
L
POL

)
Cuối cùng, có thể xác định đợc C/N
0
không phụ thuộc vào điểm chọn ở dãy máy
thu cũng nh công suất tín hiệu và mật độ phổ tạp âm đợc tính tại cùng một điểm
c. Hệ số phẩm chất của thiết bị thu
Biểu thức 4.48 của C/N
0
đa

ra ba hệ số:
- Thứ nhất (EIRP) đặc trng cho thiết bị phát.
- Thứ hai (1/L = 1/L
FS
L
A
) đặc trng cho môi trờng truyền dẫn
- Thứ ba (hệ số tăng ích máy thu/nhiệt tạp âm) đặc trng cho thiết bị thu. Nó đợc gọi
là hệ số phẩm chất, hoặc G/T của thiết bị thu.
Bằng việc khảo sát 4.47 có thể thấy rằng hệ số phấm chất G/T của thiết bị thu là
hàm của nhiệt tạp âm anten T
A
và nhiệt tạp âm tơng đơng T
R
của may thu. Giá trị của
nó sẽ đợc xác định dới đây
d. Nhiệt tạp âm anten
Có hai trờng hợp đợc xem xét:
- Anten vệ tinh (tuyến lên)
- Anten trạm mặt đất (tuyến xuống)

MX
= 10 dB)
Bộ khuếch đại trung tần IF: T
IF
= 400 K, G
IF
= 30 dB
Vì vậy
T
R
= 150 + 850/10
5
+ 400/10
5
.10
-1
= 150 K

Chú ý: nếu bộ khuếch tạp âm
thấp có hệ số khuếch đại cao sẽ hạn
chế nhiệt tạp âm T
R
của máy thu
xuống bằng T
LNA
của bộ khuếch đại
tạp âm thấp.
T
IF
, G

(Uỷ ban t vấn quốc tế về điện thoại điện báo), đó là tỷ số tín hiệu trên tạp âm khi
băng gốc bị gây nhiễu trờng hợp tồi nhất, nh khi truyền tin trên cự ly dài. Tuy
nhiên khi xem xét tín hiệu chuẩn test tone thì tạp âm cực đại cho phép trong băng
gốc là 10.000 picowatts.
Đặc tính của tiếng nói là có phạm vi biến động lên tới 50dB giữa nói thầm và
la hét. Ngời nói thờng hay dừng trong quá trình đàm thoại, trung bình chỉ chiếm
40% thời gian đàm thoại.
Việc truyền tín hiệu số đợc đánh giá qua tye số bít lỗi trên tổng số bít thu
đợc (BER). Thông thờng với một hệ thống đợc đánh giá là tốt khi thoả mã
BER10
-4
, tuy nhiên chất lợng của nhiều hệ thống có yêu cầu cao hơn trên 10
-5
.
- Số liệu
Tín hiệu dữ liệu đợc chia làm 3 loại:
+ Dữ liệu băng hẹp (narrow): 300bit/s
+ Dữ liệu băng thoại (voice): 300bit/s ữ 16.000bit/s
+ Dữ liệu băng rộng (wide): > 16 k bit/s
Việc phân loại theo tốc độ bít này để phù hợp với các yêu cầu cung cấp của
các phơng tiên truyền thông. Chất lợng đợc đánh giá qua BER.
- Tín hiệu hình
Để truyền đi hình ảnh ngời ta thực hiện biến đổi hình ảnh thành các tín hiệu
điện bằng việc quét hình theo một tỷ lệ phù hợp, tuỳ thuộc vào các chuẩn khác
nhau nh Mỹ hay Châu âu bao gồm có quét dòng và quét mành.
Tín hiệu video đợc phát đi bao gồm 4 thành phần tách biệt:
+ Âm thanh
+ Tín hiệu chói (brightness) chứa đựng thông tin
+ Tín hiệu đồng bộ cho quét dòng và quét mành
+ Tín hiệu đồng bộ màu


Trong TTVT thì thờng sử dụng hệ thống điều chế FM theo kiểu điều chế
tơng tự và sử dụng hệ thống điều chế PSK theo kiểu điều chế số.
Hệ thống FM có u điểm là sử dụng hiệu quả phổ tần. còn hệ thống PSK có
tỷ số lỗi nhỏ hơn so với các hệ thống điều chế khác khi cùng tỷ số C/N.
- Truyền dẫn tơng tự
Nguồn
thông tin
Bộ biến
đổi
Máy
phát

PM
ASK
FSK
PSK
Tha
y
đổi biên độ (A)
Thay đổi pha ()
Tha
y
đổi tần số (f
c
)
v
m
=m.V
e
Biên độ

Phổ són
g
AM
Sóng mang

Băng tần thấp

Băng tần cao

mV
e

). vì vậy chiếm một
băng tần rộng. + điều chế pha: rất giống với điều tần, điều pha thực hiện với một tín hiệu
điều chế đa qua một mạch vi phân cho ra cùng kết quả nh điều tần thực hiện bởi
tín hiệu điều chế ban đầu. Điều tần và điều pha đôi khi đợc gọi là điều góc.

- Truyền dẫn số.

g
điều ch
ế

1 0 0 1 0 1 1
Són
g
man
g

Khoá dịch biên
Biên độ On On On OnOff Off Off
Khoá dịch tần
Tần số f
1
f
1
f
1
f
1
f
0

f
0
f
0

Khoá dịch