TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN VỆ TINH
Khái niệm, lịch sử phát triển thông tin vệ tinh
Vệ tinh thông tin hiện đại là các vệ tinh nhân tạo được sử dụng trong lĩnh vực viễn thông và có nhiều loại quỹ đạo khác nhau, bao gồm quỹ đạo địa tĩnh, quỹ đạo Molniya, quỹ đạo elip, cùng với quỹ đạo cực và phi cực ở độ cao thấp so với Trái Đất.
Vệ tinh thông tin là công nghệ truyền dẫn hiệu quả, sử dụng sóng vô tuyến vi ba kết hợp với cáp quang biển để kết nối điểm cố định Ngoài ra, nó còn phục vụ cho các ứng dụng di động như thông tin cho tàu, xe, máy bay, thiết bị cầm tay, và truyền hình quảng bá, đặc biệt khi các phương pháp khác như cáp không khả thi.
Lịch sử phát triển thông tin vệ tinh:
Vào ngày 4 tháng 10 năm 1957, Liên Xô đã phóng thành công vệ tinh Sputnik vào quỹ đạo, đánh dấu sự khởi đầu của kỷ nguyên khai thác vũ trụ Vệ tinh này được trang bị máy phát radio hoạt động trên hai tần số 20,005 MHz và 40,002 MHz.
Vào năm 1958, Mỹ đã phóng thành công vệ tinh đầu tiên của mình vào quỹ đạo, đánh dấu một cột mốc quan trọng trong lịch sử không gian Vệ tinh này sử dụng băng từ để ghi lại và phát đi lời chúc mừng Giáng sinh từ Tổng thống Dwight D Eisenhower đến toàn thế giới.
Vào năm 1960, NASA đã phóng vệ tinh Echo, một quả cầu 30m được mạ lớp PETfilm, nhằm làm gương phản xạ bị động cho liên lạc vô tuyến Cùng năm đó, vệ tinh Courier 1B do Philco chế tạo cũng được phóng, trở thành vệ tinh nhắc chủ động đầu tiên trên thế giới.
Telstar là vệ tinh liên lạc tiếp âm trực tiếp và động đầu tiên, thuộc sở hữu của công ty điện thoại và điện báo Mỹ (AT&T) Vệ tinh này được phát triển trong khuôn khổ một hợp đồng đa quốc gia giữa AT&T, phòng thí nghiệm điện thoại Bell, NASA, bưu điện Anh và viễn thông Pháp nhằm thúc đẩy công nghệ liên lạc vệ tinh Telstar đã được phóng lên từ mũi Canaveral vào ngày 10 tháng 7 năm 1962.
Vào năm 1962, Telstar đã thực hiện cuộc phóng vào không gian đầu tiên của tư nhân, đánh dấu một bước ngoặt quan trọng trong lịch sử hàng không vũ trụ Vệ tinh này được đặt trên quỹ đạo elip, hoàn thành một chu kỳ sau 2 giờ 37 phút và quay ở góc 45° so với xích đạo.
Hughes Syncom 2, vệ tinh địa tĩnh đầu tiên, được phóng vào ngày 26 tháng 7 năm 1963 Vệ tinh này quay quanh Trái Đất một lần mỗi ngày với tốc độ ổn định, tuy nhiên, do sự chuyển động bắc-nam, cần có thiết bị đặc biệt để theo dõi vị trí của nó.
Từ đây con người từng bước thực hiện ước mơ của mình, xây dựng một hệ thống thông tin vệ tinh toàn cầu.
Đặc điểm của hệ thống thông tin vệ tinh
Vệ tinh có khả năng bao phủ một khu vực rộng lớn trên bề mặt Trái Đất, với một vệ tinh địa tĩnh có thể phủ sóng hơn 40% diện tích bề mặt trong điều kiện lý tưởng.
Sóng vô tuyến điện từ vệ tinh ở quỹ đạo địa tĩnh có khả năng bao phủ 1/3 bề mặt trái đất, cho phép các trạm mặt đất trong khu vực này liên lạc trực tiếp với nhau thông qua vệ tinh thông tin.
Việc lắp đặt hoặc di chuyển các thành phần trong hệ thống truyền tin vệ tinh trên mặt đất diễn ra nhanh chóng và dễ dàng, không bị ảnh hưởng bởi cấu hình mạng hay hệ thống truyền dẫn.
Các thiết bị điện tử đặt trên Vệ tinh có thể tận dụng nguồn năng lượng mặt trời để cung cấp hoạt động cả ngày lẫn đêm.
Hệ thống thông tin vệ tinh có tính ổn định cao, đặc biệt trong các tình huống khẩn cấp như bão lớn và động đất Trong khi các phương tiện truyền thông khác có thể ngừng hoạt động, thông tin từ vệ tinh vẫn được duy trì, cung cấp những dữ liệu cần thiết cho con người.
Ta có thể dễ dàng và nhanh chóng thiết lâp một trạm thu vệ tinh dù ở vùng xa xôi, hải đảo
Hệ thống truyền tin vệ tinh cung cấp đa dạng dịch vụ bao gồm thoại và phi thoại, thăm dò địa chất, định vị toàn cầu, quan sát mục tiêu, thăm dò, dự báo khí tượng, và phục vụ cho các mục đích quốc phòng, an ninh, cũng như dân sự.
Chi phí đầu tư ban đầu cho việc xây dựng và vận hành hệ thống tin vệ tinh rất cao, trong khi thời gian sử dụng chỉ kéo dài từ 15 đến 20 năm Hơn nữa, việc triển khai hệ thống này còn yêu cầu các giải pháp kỹ thuật tiên tiến và hiện đại.
Cường độ trường tại điểm thu trên mặt đất bị ảnh hưởng bởi khoảng cách truyền sóng và góc phương vị giữa anten thu và phát Điều này có nghĩa là cường độ trường tại điểm thu phụ thuộc vào vị trí của vệ tinh so với khu vực được phủ sóng.
Sóng vô tuyến điện trong thông tin vệ tinh cần xuyên qua tầng điện ly và khí quyển Trái Đất Tuy nhiên, các tần số cao của sóng vô tuyến điện thường bị hấp thụ và chịu nhiều suy hao trong khí quyển Do đó, việc sử dụng anten nhỏ và thiết bị nhẹ sẽ dẫn đến tăng tổn hao và chi phí.
Khoảng cách thông tin lớn gây ra suy hao truyền sóng trong không gian tự do, dẫn đến thời gian truyền tín hiệu dài Thời gian tín hiệu di chuyển từ mặt đất lên vệ tinh và trở về khoảng 0,24 giây.
Sơ đồ khối của hệ thống thông tin
Hệ thống thông tin vệ tinh bao gồm phân hệ mặt đất (trạm mặt đất) và phân hệ không gian (vệ tinh) được thể hiện trong Hình 1 1.
Hình 1.1 Sơ đồ khối hệ thống thông tin vệ tinh
Các băng tần sử dụng trong thông tin vệ tinh
Bảng 1.1 Các băng tần sử dụng trong thông tin vệ tinh
Ứng dụng của thông tin vệ tinh
Năm 1963, vệ tinh SYNCOM- vệ tinh địa tĩnh đầu tiên được phóng thành công. Năm 1965, vệ tinh thương mại đầu tiên INTELSAT-1 được đưa vào quỹ đạo Năm
Vào năm 1970, Nhật Bản và Trung Quốc lần lượt phóng vệ tinh của mình vào quỹ đạo Đến năm 1987, TVSAT - vệ tinh đầu tiên phục vụ cho truyền hình quảng bá, chính thức đi vào hoạt động Một trong những ứng dụng quan trọng nhất của liên lạc vệ tinh là điện thoại xuyên lục địa, cho phép kết nối trực tiếp đến một chòm vệ tinh địa tĩnh hoặc vệ tinh quỹ đạo thấp, từ đó chuyển cuộc gọi đến cổng vệ tinh viễn thông và kết nối với mạng điện thoại công cộng.
Dẫn đường - một trong những ứng dụng lôi cuốn của vệ tinh là hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System).
Trong quân đội, liên lạc vệ tinh đóng vai trò quan trọng trong các ứng dụng thông tin liên lạc, đặc biệt là trong hệ thống chỉ huy và điều khiển toàn cầu Một số hệ thống nổi bật bao gồm MILSTAR, DSCS và FLTSATCOM của quân đội Mỹ, cùng với các vệ tinh của NATO, Anh và Liên bang Sô Viết Nhiều vệ tinh quân sự hoạt động ở giả tân X, trong khi một số khác sử dụng sóng radio UHF, và MILSTAR còn tận dụng giải Ka để nâng cao hiệu quả liên lạc.
Ngoài ra ứng dụng của thông tin vệ tinh còn có rất nhiều như: radio vệ tinh, radio nghiệp dư, vệ tinh internet, …
Hiện nay, hầu hết các quốc gia và vùng lãnh thổ trên toàn cầu đều ứng dụng hệ thống thông tin vệ tinh, bao gồm các lĩnh vực như phát thanh truyền hình, định vị, cứu hộ và thông tin di động vệ tinh.
Vào năm 2008, Việt Nam đã phóng thành công VINASAT-1, vệ tinh viễn thông đầu tiên, cung cấp dịch vụ phát thanh, truyền hình và thông tin trên toàn quốc Tiếp theo, vào năm 2012, VINASAT-2, vệ tinh địa tĩnh thứ hai, được đưa vào quỹ đạo Năm 2013, VN-RED SAT 1A, vệ tinh viễn thám phi địa tĩnh, cũng được phóng lên, phục vụ việc chụp ảnh khí tượng và đất đai, góp phần quan trọng trong dự báo thời tiết, nông nghiệp, và an ninh quốc phòng.
Sáu bài tập thông tin vệ tinh
Vệ tinh có bán kính trục lớn 41500 km và phương sai 0,005 Độ dị thường trung bình tại thời điểm 00:00:00 GMT ngày 11/06/2019 là M(36°) Để tính chu kỳ quay (T) của vệ tinh, ta sử dụng công thức Kepler, từ đó xác định vị trí của vệ tinh trên quỹ đạo tại thời điểm đo Cuối cùng, ta sẽ tìm thời điểm tiếp theo mà vệ tinh đi qua cận điểm.
Bài làm: a) Chu kì quay của vệ tinh:
T=2π √ a μ 3 =2 π √ 3,986013 (41500000) ×10 3 14 136 (s )# h :22 m:16 s b) Vị trí vệ tinh trên quỹ đạo tại thời điểm đo cách tâm trái đất: r 0 = a(1−e 2 )
Khoảng thời gian vệ tinh di chuyển từ vị trí cận điểm perigee đến vị trí đo được là:
Khoảng thời gian từ vị trí vệ tinh đo được tới thời điểm lần tiếp theo vệ tinh đi qua cận điểm là: T −∆ t =84136−6628w508(s)
Cho tuyến lên của vệ tinh địa tĩnh hoạt động ở tần số 6 GHz có các thông số sau:
Trạm mặt đất có tọa độ (100N, 1060E) với anten đường kính 12m và hiệu suất 0,7, phát công suất 500W qua cáp suy hao 2dB Vệ tinh tọa độ 131.80E sử dụng anten parabol 2m, hiệu suất 0,6 Chiều cao anten phát là 20m so với mực nước biển, với lượng mưa trung bình 50mm/h và sóng phân cực tròn, bỏ qua tổn hao khí quyển khác Góc lệch búp sóng thu là 0,50 Tính toán công suất bức xạ đẳng hướng tương đương (EIRP) của trạm mặt đất và hệ số phẩm chất của hệ thống thu trên vệ tinh Tính góc ngẩng và góc phương vị của anten trạm mặt đất, đồng thời tính suy hao đường truyền bao gồm suy hao do mưa Cuối cùng, xác định tỉ số sóng mang trên tạp âm (C/N) trên vệ tinh.
Bài làm: a) Cự ly trạm mặt đất đến vệ tinh là d ¿√ ( R E +h) 2 + R E 2 −2 R E ( R E +h ) cos l E cos ( L E −L S )
Tăng ích của anten trạm mặt đất
EIRP(dBW)=P Tx (dbw)−L Tx (db)+G Tx a (dbi) log(500)−2+56(dBW)
Tính hệ số phẩm chất G/T của vệ tinh
Nhiệt độ tạp âm của trạm thu vệ tinh :
G/T (db/k) = G Rx (dbi)-10logT(K)9.77-10log(520),61 b) Tính góc ngẩng và góc phương vị của anten trạm mặt đất
Góc ngẩng của anten: cosφ=cosL cosl=cos 10 o cos(131.8−106)=0,885⇒sinφ=0,465 cosθ= sinφ
Góc phương vị của anten trạm mặt đất sinξ=sinl sinφ=sin(131.8−106)
→ Góc ph ngươ vị:ξi.39° c) Tính P Rx
Suy hao đường truyền ( bỏ qua mưa )
L FS ,44+20logd(Km)+20logf(Ghz) ¿92,44+20 log36618(Km)+20 log6(Ghz) = 199,28 (dB) Suy hao do mưa
D rain =(h rain -h anten )/ sin( θ ) =(5-0.02)/Sin(57,64)=5.68 Km tần số 6 GHz, Giả thiết lượng mưa trung bình 50mm/h ta có: α R ( Km dB ) =0,22dB/Km
L R (dB)=α R ( Km dB ) × D R ( Km)=0.22× 5,68=1.25 ( dB)
Tính suy hao của đường truyền bao gồm cả suy hao do mưa
Công suất tại đầu vào máy thu :
P Rx = EIRP - L P + G Rx -= 80-200.53+39.77= -80.76(dbw) d) Tính C/N và C/ N 0
Để tính toán các thông số liên quan đến máy thu vệ tinh, trước tiên, cần xác định nhiệt độ tạp âm tương đương của máy thu Giả sử nhiệt độ tạp âm của anten là 35K, ta có thể tính công suất tạp âm (dBW) tại tần số IF ở đầu ra Để giải điều chế tín hiệu IF, tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) tối thiểu yêu cầu là 25dB, từ đó ta có thể tính công suất tín hiệu nhỏ nhất cần nhận được ở đầu vào anten (dBW) Cần lưu ý rằng anten có hệ số tăng ích là 40dBi, nhiệt độ hoạt động của máy thu là 290K và băng thông là 36MHz.
Bài làm: a) Tính nhiệt độ tạp âm tương đương của máy thu:
Ta có : NF= NF 1+NF 2 −1
G=G 1 +G 2 +G 3 +1−1 (dB)Nhiệt độ tạp âm tương đương của máy thu là
T= T a +T 0 (NF-1)5 + 197,2 #2,2 K Công suất tạp âm :
P N =K T B G Hay P N = -228,6 + 10logT +10logB = -228,6 + 10log232,2 +10log(36.10 6 )+20
= -109,38 (dbw) c) Có SNR out %db
SNR ¿ =SNR out +NF%+10 log1,68',25dB
Công suất tối thiểu đầu vào máy thu:
P Rx =SNR ¿ +P N ',25−137,6=−110,35(dBW) Công suất tối thiểu đầu vào anten:
Vệ tinh có bán kính trục lớn a = 42000 km và phương sai e = 0,004 Để tính chu kỳ quay (T) của vệ tinh, chúng ta sử dụng công thức T = 2π√(a³/μ), trong đó μ là hằng số hấp dẫn của Trái Đất Với độ dị thường trung bình M = %08o tại thời điểm 00:00:00 GMT ngày 11/06/2019, ta có thể xác định vị trí của vệ tinh trên quỹ đạo Cuối cùng, để tìm thời điểm vệ tinh đi qua cận điểm lần tiếp theo, ta cần tính toán từ thời điểm hiện tại dựa trên chu kỳ quay và độ dị thường.
Bài làm: a) Chu kỳ quay của vệ tinh: T=2π √ a μ 3
⇒T=2π √ 3.98× 42000 10 3 5 726 ( s )#.81( h) b) Vị trí vệ tinh trên quỹ đạo tại thời điểm đo cách tâm trái đất: r 0 = a(1−e 2 )
Khoảng thời gian vệ tinh di chuyển từ vị trí cận điểm perigee đến vị trí đo được là:
Khoảng thời gian từ vị trí vệ tinh đo được tới thời điểm lần tiếp theo vệ tinh đi qua cận điểm là: T −∆ t =85726−5972y754(s)
Cho tuyến xuống của vệ tinh địa tĩnh hoạt động ở tần số 4 GHz có các thông số sau:
Vệ tinh có tọa độ 132,50E với anten phát dạng Parabol đường kính 2,4m và hiệu suất 0,65 Trạm mặt đất tọa lạc tại (110N, 1080E) với anten đường kính 10m và hiệu suất tương tự Máy thu tại trạm mặt đất có hệ số tạp âm 2 dB, kết nối với anten qua cáp có suy hao 1.5dB, và anten được đặt ở độ cao 15m so với mực nước biển Với lượng mưa trung bình 80mm/h và sóng phân cực tròn, ta sẽ tính hệ số phẩm chất của trạm mặt đất, góc ngẩng và góc phương vị của anten, suy hao đường truyền bao gồm cả suy hao do mưa, và công suất phát tối thiểu của vệ tinh để đạt yêu cầu tỉ số sóng mang trên mật độ công suất tạp âm (C/N0) tối thiểu là 85dB Nhiệt độ tạp âm của anten thu là 550K.
Cự ly trạm mặt đất đến vệ tinh là d ¿ √ ( R E + h) 2 + R E 2 −2 R E ( R E + h ) cos l E cos ( L E − L S )
= 36579 (Km) a.Tính hệ số phẩm chất G/T của vệ tinh:
Hệ sống tăng ích anten thu:
=> G/T = GRx – 10log(720) = 22 (dB/K) b.Tính góc ngẩng và góc phương vị của anten trạm mặt đất
Góc ngẩng của anten: cosφ=cosL cosl=cos 11 o cos(132.5−108)=0.893⇒sinφ=0,450 cosθ= sinφ
Góc phương vị của anten trạm mặt đất: sinξ=sinl sinφ=sin(132.5−108)
→ Góc ph ngươ vị:ξg.15° c.Tính suy hao đường truyền:
Suy hao đường truyền ( bỏ qua mưa )
L FS ,44+20logd(Km)+20logf(Ghz) ¿92,44+20 log36579(Km)+20 log 4(Ghz) = 195.7(db)
D rain =(h rain -h anten )/ sin( θ ) =(8-0.015)/Sin(67.02)=8.67Km tần số 4 GHz, Giả thiết lượng mưa trung bình 80mm/h ta có: α R ( Km dB ) =0,35dB/Km
L R (dB)=α R ( Km dB ) × D R ( Km)=0.35 ×8.67 =3.03 (dB)
Tính suy hao của đường truyền bao gồm cả suy hao do mưa
Để tính nhiệt độ tạp âm tương đương của máy thu vệ tinh với ba khối, cần xem xét các thông số như nhiệt độ tạp âm của anten là 55K, nhiệt độ hoạt động của máy thu là 290K, và băng thông 54MHz Từ đó, công suất tạp âm (dBW) tại tần số IF ở đầu ra có thể được tính toán Ngoài ra, để giải điều chế tín hiệu IF, tỷ số tín hiệu trên nhiễu SNR tối thiểu yêu cầu là 20dB, từ đó có thể tính công suất tín hiệu nhỏ nhất cần nhận được ở đầu vào anten (dBW) Anten có hệ số tăng ích là 30dBi, ảnh hưởng đến các phép tính trên.
Bài làm: a) Tính nhiệt độ tạp âm tương đương của máy thu:
Ta có : NF= NF 1+NF 2 −1
G=G 1+G 2+G 3 +1,5−1 ,5(dB) Nhiệt độ tạp âm tương đương của máy thu là
T= T a +T 0 (NF-1)U + 229 (4 K Công suất tạp âm : P N =K T B G
Hay P N = -228,6 + 10logT +10logB = -228,6 + 10log284 +10log(54.10 6 )+20,5
= -106,24 (dbw) c) Có SNR out db
SNR ¿ =SNR out +NF +10 log1,79",53dB
Công suất tối thiểu đầu vào máy thu:
P Rx =SNR ¿ +P N ",53−133,27=−110,74(dBW) Công suất tối thiểu đầu vào anten:
1.7 Bốn bài tập trong sách giáo trình thầy Vũ Văn Yêm
(Trang 123-Giáo Trình Hệ Thống Viễn Thông –Thầy Vũ Văn Yêm)
L Tx =b a) Cự ly trạm mặt đất đến vệ tinh là d¿ √ ( R E +h) 2 + R E 2 −2 R E ( R E +h ) cos l E cos ( L E − L S )
Tăng ích của anten trạm mặt đất
EIRP(dBw)=P Tx (dbw)−L Tx (db)+G Tx a (dbi)−3+42,5U(dbW) c) Tính P Rx
Suy hao đường truyền ( bỏ qua mưa )
L P =L FS up ,44+20logd(Km)+20logf(Ghz) ¿92,44+20 log36618(Km)+20 log6(Ghz) = 199,28 (db) Công suất tại đầu vào máy thu :
P Rx = EIRP + L P + G Rx - L FRx U,5-199,28+35-0=-108,78 (dbw) d) Tính hệ số phẩm chất G/T của vệ tinh
Nhiệt độ tạp âm của trạm thu vệ tinh :
T ( dB K ) =G Rx ( dbi)−10 logT ( K )5−10 log 290,38 e) Tính C/N và C/ N 0
P TX 0w#dbw a) Hệ số tăng ích của anten là
Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương của trạm mặt đất là
EIRP (dbw)= P TX (dbw) - L TX (db) + G TX (dbi) = 23 -2 +56,48 w,48 dbw b) Ta có NF= 3 db= 2 lần
Hệ số tăng ích của anten thu trên vệ tinh là
Nhiệt độ tạp âm của hệ thống thu là
Hệ số phẩm chất G/T của trạm thu vệ tinh là
T =¿G RX – 10log T 9,77 – 10log 490 ,87 c) Cự ly thông tin từ mặt đất tới vệ tinh là
Suy hao truyền sóng trong không gian tự do là
Băng thông của hệ thống là: B = Rboud x (1 + alpha)
Công suất tạp âm tại đầu vào máy thu trên vệ tinh là
= -137,8 dbw Công suất tại đầu vào máy thu vệ tinh là
P RX (dbw)=EIRP(dbw)−¿ L FS (db)+G RX (dbi) w,48-199,36+39,77= -82,11 (dbw)
Tính tăng ích của các anten với: G a = η ( πd λ ) 2
G a ES1 U,23(dBi); G Sat a 1 @,11(dBi); G Sat a 2 6,59(dBi); G a ES2 9,77(dBi)
Tính khoảng cách tuyến lên và tuyến xuống: d up =√ ( R E + h ) 2 + R E 2 −2 R E ( R E +h ) cos l E cos ( L E − L S )6965( km) d down =√ ( R E + h ) 2 + R E 2 −2 R E ( R E +h ) cos l E cos (L E − L S )6618 (km)
Tính suy hao trong không gian tự do:
L FS up ,44+20 log( d up )+20 log( f up )9,36 (dB)
L FS down ,44+20 log( d down )+20 log( f down )5,76 (dB ) a) Tính EIRRP của trạm phát Hà Nội:
EIRP=P Tx −L FTx +G a ES1 log(400)−3+55,23x,25(dBW) b) Tính công suất tại máy thu trạm Hồ Chí Minh:
P Rx =EIRP−L F S up +G Sat a 1 +G sat +G Sat a 2 −L F S down +G a ES 2 −L FRx x,25−199,36+40,11+120+36,59−195,76+39,77−3=−83,4(dBW) c) Tính Hệ số phẩm chất máy thu trạm Hồ Chí Minh với NF-B, Ta 0K
Nhiệt độ tạp âm của trạm thu HCM :
T ( dB K ) =G a ES2 (dbi )−10 logT ( K )9,77−10 log 268,49(dB
K ) d) Tính Eb/N0 tại trạm thu HCM với Rb=2Mbps, 4-QAM, NF=B, Ta`K
Cự ly thông tin trạm HN là: d 16975,38(km)
Cự ly thông tin trạm HCM là: d 2 =√ (a+ h) 2 +a 2 −2 a (a+ h) cos L cos l6629,23 (km )
Suy hao trong không gian tự do tuyến lên là:
L FS up (dB),44+20 logd 1 (km)+20 logf up (GHz)=¿92,44+20 log36975,38+20 log69,36(dB)¿Suy hao trong không gian tự do tuyến xuống là:
L FS down (dB),44+20 logd 2 (km)+20 logf down (GHz)=¿92,44+20 log36629,23+20 log 45,46(dB)¿
Suy ra suy hao tuyến xuống: L P up =L FS down +L R 5,76+0,36,06(dB)
Cự ly chịu mưa tuyến xuống: α R ( dB km ) D rain ( km)=0,051.5,843=0,3(dB)
Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương trạm phát HN:
EIRP HN (dBw)=P Tx (dBw)−L TXHN +G TXHN =7−1+43,29I,29(dBw)
Công suất thu tại vệ tinh:
P RX1 (dB)=EIRP HN −L FS up +G Sat a 1 I,29−199,36+38=−112,07(dB) Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương của vệ tinh:
EIRP SAT =P RX 1+G SAT +G Sat a 2
N (dB)=EIRP SAT +G ES2 a −L P +228,6−10 logB−10 logT=G SAT −76,07−39,77+228,6−10 log 1,2.10 6 −10 log 169,62=G SAT −86,85(dB) Suy ra ( N E b 0 ) ( dB)= C N ( dB)−10 log ( log 1+ 2 α M ) =G SAT −89,87( dB) Để ra ( N E b 0 ) ( dB) ≥20 dB≤¿ G SAT − 89,87≥ 20 , suy ra G SAT ≥109,07 (dB )
G SAT 0dB , suy ra ( N E b 0 ) ( dB)0−89,09P,93(dB)
CHƯƠNG 2 QUỸ ĐẠO VỆ TINH
2.1 Định nghĩa quỹ đạo vệ tinh
Quỹ đạo vệ tinh là hành trình mà vệ tinh di chuyển xung quanh Trái Đất, hoàn thành một vòng tròn Thời gian để vệ tinh bay hết một vòng xung quanh Trái Đất được gọi là chu kỳ bay.
2.2 Phân loại quỹ đạo vệ tinh
Có hai loại quỹ đạo vệ tinh chính: quỹ đạo tròn và quỹ đạo elip Hai loại vệ tinh tương ứng với các quỹ đạo này là vệ tinh địa tĩnh và vệ tinh phi địa tĩnh.
Hình 2.2 Hai dạng quỹ đạo vệ tinh 2.2.1 Quỹ đạo vệ tinh địa tĩnh (quỹ đạo tròn)
Quỹ đạo địa tĩnh GEO (Geostationary Earth Orbit) là quỹ đạo tròn nằm ngay trên xích đạo Trái Đất (vĩ độ 0º), nơi mà các điểm trên mặt phẳng xích đạo quay quanh Trái Đất với cùng một hướng và chu kỳ như sự tự quay của hành tinh Đây là một dạng đặc biệt của quỹ đạo địa đồng bộ, được ưa chuộng bởi các nhà khai thác vệ tinh nhân tạo, đặc biệt là trong lĩnh vực viễn thông và truyền hình Các vị trí vệ tinh trong quỹ đạo này chỉ khác nhau về kinh độ.
Các quỹ đạo địa tĩnh cho phép vệ tinh duy trì vị trí cố định so với một điểm trên Trái Đất, giúp các ăng ten dễ dàng hướng tới và duy trì kết nối Vệ tinh hoạt động ở độ cao khoảng 35.786 km (22.240 dặm) trên mặt đất, nơi mà chu kỳ quỹ đạo của chúng trùng khớp với chu kỳ tự quay của Trái Đất, hay còn gọi là ngày thiên văn.
Trên quỹ đạo địa tĩnh, vệ tinh duy trì khoảng cách ổn định với Trái Đất, không bị kéo về gần hay đẩy ra xa khỏi hành tinh này Do đó, các lực tác động lên vệ tinh cần phải cân bằng và triệt tiêu lẫn nhau theo Định luật Newton.
Để tính toán độ cao của quỹ đạo địa tĩnh, cần phải cân bằng hai lực chính là lực ly tâm và lực hướng tâm, trong khi các lực khác được coi là không đáng kể.
Theo định luật 2 Newton về chuyển động, ta có thể thay thế các lực F bằng khối lượng của vật thể nhân với gia tốc mà vật thể có được do các lực này Điều này dẫn đến kết luận rằng quỹ đạo địa tĩnh không phụ thuộc vào khối lượng của vệ tinh, với công thức m vt a g = m vt a c.
Cường độ gia tốc ly tâm được tính bằng công thức, trong đó w là vận tốc góc (đơn vị radian trên giây) và r là bán kính quỹ đạo tính bằng mét từ tâm Trái Đất.
Cường độ của tương tác hấp dẫn trog đó M là khối lượng trái đất tính theo kg và G là hằng số hấp dẫn là:
Cân bằng cả hai gia tốc ta thu được:
Vận tốc góc (w) của vệ tinh được tính bằng cách chia góc mà vệ tinh di chuyển trong một chu kỳ quỹ đạo, tương ứng với thời gian cần để hoàn thành một vòng quay, tức là 86,164 giây (hay một ngày thiên văn) Công thức tính vận tốc góc là w = 86164 * 2 * π, cho kết quả w = 7.29 * 10^(-5) rad.s^(-1).
Bán kính quỹ đạo sẽ là 42.164 km Trừ đi bán kính Trái Đất tại xích đạo, bằng 6.378 km, cho ta kết quả cuối cùng của độ cao là 35.786 km.
