CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN VỆ TINH BO an lot rginlep 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG: Chúng ta đang sống trong thời kỳ quá độ tới một xã hội định hướng thông ủn tiên tiến nhờ có các công nghệ mới trong nhiều lĩnh vực khác nhau, Các loại thông tin truyền trên sóng vô tuyến đó là viễn thông vô tuyến, đã đi vào dời sống hàng ngày của chúng tt chúng ta có thể cảm nhận được cuộc sống hiện tại của thế giới xung quanh chúng ta nhờ các phương tiện truyền hình và điện thoại quốc tế. Về dại thể các thông tin có thể được phân ra các loại thông tin dùng cấp dồng trục hoặc cáp sợi quang và thông tin vô tuyến sử dụng sóng vô tuyến tuyển điện nhiều nơi trên thế giới vượt qua “thời gian” “không gian”. Hiện nay, các hệ thống cáp biển dung lượng lớn sử dụng các cấp sợi quang đã đưa vào sử dụng cho thông tin quốc ế, Đối với thông tin võ tuyến quốc tế, thông tin vệ tỉnh cũng cấp thường xuyên hơn.1 Nguyên lý thông tin vé tinh: Mi vệ [ịnh, có khả năng thụ phát sóng vô tuyến điện sau khi được phóng vào vũ trụ dũng cho thông tỉ về tình; khi đó vệ tỉnh sẽ khuếch đại sóng vô tuyến điện nhận được từ các trạm mặt đấ phat song VTP đến các trạm mặt đất khác. Loại vệ tỉnh nhân tạo SỬ dụng cho thông 1 tinh như thế gọi là vê tính thông tin.
Do vệ tính cử động khác nhau khi quan sát từ mặt đất phụ thuộc vào quỹ đạo bay của vệ nh, vệ tỉnh có thể nhận ra linh quỹ đạo thấp và vệ tỉnh địa tĩnh. Vệ tỉnh quỹ đạo thấp là vệ tính nhìn từ mặt đất nó chuyển động liên tục, thời gian cân thiết cho vệ tính chuyển động xung quanh quỹ đạo của nó khác với chủ kỳ quay của quả đất xung quanh trục của nó, Hình 1.1 Vệ tỉnh quỹ đạo thấp Vệ tỉnh địa tĩnh là vệ tỉnh được phóng lên quỹ đạo tròn ở độ cao 36.000 km so với đường Afch đạo, YÊ nữ này bay xung quanh quả đất suội vòng 24 gi. Du vie Ky bay ste vệ tỉnh bằng chu kỳ quay của trái đất xung quanh trục của nó theo hướng đông cùng với hướng quay của trái đất, bởi vậy vệ tỉnh dường như đứng yên khi quan sát từ mặt đất. Do vậy nó được gọi là vệ tinh dia tĩnh.
Bởi vậy một vệ tỉnh dia nh có thể bảo đảm thông én định liên tục nên có nhiều ưu điểm hơn so với vệ tỉnh quỹ đạo thấp dùng làm vệ tỉnh thông. Nếu ba vệ tinh dia nh được đặt ở các vị trí cách đều nhau bền trên xích đạo như: hình 1.2, thì có thể thiết lập thông tin giữa hầu hết các vùng trên quả đất bằng cách chuyển tiếp qua 1 hoặc hai vệ tỉnh. Đồ án tết nghiệp Hinh 1. Vé tinh quỹ đạo địa tĩnh Điều nay cho phép xây dựng một mạng thông tin trên toàn thế giới.
Một hệ th hồng tin vệ tỉnh gồm một vệ tỉnh trên quỹ đạo và các trạm mặt đất, các trạm này có th cập đến vệ tỉnh, Hình 1.3 cho ta thấy cấu hình cơ bản nhất của một hệ thống thông tin từ trạm mặt đất qua vệ tỉnh đến trạm mặt đất khác. Đường hướng từ trạm mặt đất phát đến vệ tỉnh được gọi là đường lên và đường hướng từ vệ tỉnh đến trạm mặt dất thu gọi là đường xuống. Hầu hết các tần số khoảng 6Œ¡Hz và/hoặc 14Ghz được dùng cho đường lên và các tần số khoảng 4Ghz hoặc 1 1Ghz được sử dụng cho đường xuống. Trgm thấ đất Yaar mat dt 2) Tram mặt đất Hình 1.3 Hệ thống thông tin vệ tỉnh Đồ án tốt nghiệp 1.2 Các đặc điểm của thông tin vệ tỉnh : Các ưu điểm chính của thông tin vệ tỉnh so với các phương tiện thông tin dưới biển và trên mặt đất như hệ thống cáp và hệ thống chuyển tiếp viba là: I.
Có khả năng đa truy nhập. 2, Vùng phủ sóng rộng. 3, Ổn định cao, chất lượng và khả năng cao về thông tin băng rộng. 4, Có thể ứng dụng cho thông tin di động 5.- Hiệu quả thông tin trong cự ly lớn, đặc biệt trong thông tin xuyên lục địa.
Như ta đã thấy, thông tin dùng vệ tỉnh dịa tữnh có một số ưu điểm khác biệt với thông tin dùng hệ thống cáp biến, tháng tủn_ cáp biển cơ bản là thông tin giữa hai điểm. Tất nhiên thông tín về tỉnh cũng có nhược điểm, Ví dụ tổng số chiểu dài của đường lên và xuống ở thông tin vệ tỉnh là trên 70,000km, hỡi vậy sóng vô tuyến phải mất hết 1⁄4 giây để di biểi đường lế joie đường xuống mác dù tốc độ tuyển rất cao 300.000km/sec gây ra một thời trễ đáng kể. Son vô t #n điện tứ dùng trong thông tin vệ tỉnh cần phải xuyên qua tầng điện ly và khí quy. n bao quan đất, nhưng sóng vô tuyến điện với các tần số cao bị hấp thụ và bị các suy hao khác t z khí quyển, đá biệt trong mưa.
Khoắng tân số suy hao nhỏ nhất là từ1 đến 10GHz như chỉ ra ở hình 1.4 khoảng tần số này được gọi là “cửa sổ tắn số”. Khoảng tần số sử dụng nhiều hơn cả hiện nay trong thông tin vệ tỉnh là băng C có tần số 4GHz đến 6GHz ở trong khoảng cửa tần số. Đìi!:: Hệ số (e) Thăng giảng điện :: 1;¡8uy hao (dB/Km) (b) Suy hạo do mua Í©) Các chất khi trong khí quyển (Thắng in lẳng đối lu Tấn 98 (GHz) Hình 1.4 Suy hao của sóng vô tuyển điện trong khí quyển quả đất 1.2 Vi TINH THONG TIN: 1.1 Sự ổn định trạng thái vệ tinh: Trang thái vệ tỉnh và định hướng của Anten của một vệ tỉnh thông tin cẩn phải được điểu khiển sao cho búp sóng anten thông tìn hướng bức xạ đúng vào cùng dịch vụ rT Đồ án tôt nghiệp yêu câu. Tuy nhiên vệ tỉnh luôn luôn bị ảnh hưởng của các tác động bên ngoài như áp lực bức xạ từ mặt trời và mô mcn xoắn của từ trường quả đất nên cần phải thực hiện các biện pháp phù hợp để duy trĩ trạng thái ổn định của vệ tỉnh.
“Trong số các biện pháp có hiệu quả đối với sự ổn định trạng thái vệ tỉnh, phương. pháp điển hình hiện nay là ổn định quay và ổn định ba trụ Ổn định quay là phương pháp ổn định trạng thái vệ tỉnh dùng nguyên lý con quay ở tốc độ cao duy trì một trạng thái không đổi. Vệ tỉnh quay xung quanh một trục riêng (trục quay). Momen xoấn tạo ra bởi con quay được dàng để hạn chế tác động của các ảnh hưởng.
bên ngoài và ổn định trang thái vệ tỉnh. n Ze2! ca esâm aequay 10 vật nế ⁄2- ats 2H i quay x Laại quay đơn = Ặ % Phién gidm quạy, ¡ __ Khóp quay *%b Z BP je ola 25 `. x poet Loại anlen giảm Quay. Leại bệ giảm quay XYX: Trục quay, T: Bộ phái đáp B: Nguốngin__- AM: Mô tơ viễn điểm.5 Ổn định bằng phương pháp quay.
Điều khiển trạng thái ba trục là phương pháp điều khiển trạng thái vệ tỉnh bằng cách hấp thu các momen xoắn nhiễu loạn bên ngoài tạo ra bởi các nguyên nhân khác nhau. Phương pháp này sử dụng các bánh xe quay trên ba trục vệ tỉnh, đó là các trục X,Y và Z. ;j- Trục độ cao Loại động lượng zaro Hình 1. Ổn định tráng thái vệ tỉnh bằng ba trực Đồ án tốt nghiệp 1.2 Cấu hình của các vệ tỉnh thông tin : Một vệ tỉnh bao gồm tải nhiệm vụ (payload) và thân vệ tỉnh (bus) tải nhiệm vụ để thực hiện nhiệm vụ của vệ tỉnh và thân vệ tỉnh để mang tải nhiệm vụ.
Tải nhiệm vụ của một vệ tỉnh thông tin bao gém anten để thông tin và một bộ phát đáp. Hình l„7 chỉ ra cấu hình cơ bắn của một bộ phát đáp. BO phát đáp thực hiện chức năng chính của vệ tính thông tin là thu sóng vô tuyến điện từ từ các trạm mặt đất, khuếch dai va biến đổi tần số của chúng, rồi truyền chúng trở lại các trạm mặt đất. Tach ghép kênh : kênh || > Hinh 1.7 Cấu hình cửa một bộ phát đáp Như vậy một bộ phát đáp về tỉnh thông tin đảm bảo một số các chức năng như bộ phát đáp tích cực trên quỹ đạo, nhưng khác bộ đáp phát trên mặt đất, nó yêu cầu độ tincây cao, nhỏ gọn, trọng lượng nhỏ và tiều thụ ít công suất vì nó phải tự cung cấp công suất cần thiết.
'Tùy theo hệ thống ổn định trạng thái được dùng, thân vệ tinh bao gdm chil yeu che loại thiết bị như sau + Thiết bị điều khiển đo lường từ xa. + Thiết bị điểu khiển vệ tỉnh. + Dộ phận đẩy. + Thiết bị điểu khiển nhiệt.
®$ Cấu trúc con tàu vũ trụ.3 Sự phát triển, thiết kế và phóng vệ tỉnh thông tin : Mỗi vệ tỉnh thông tin yêu câu phải có độ tin cậy cao và tuổi thọ hoạt động càng lâu càng tốt vì vậy chúng chúng. được sắn xuất bằng các quy trình đặc biệt. Phương pháp lập dự án các giai doan (PPP) do NASA dua ra, Trong PPP tất cả hoạt động được chia ra 4 giai đoạn và khi hoàn thành mỗi giai đoạn mới quyết định có hoặc không xử lý giai đoạn Uiếp sau. Thông qua quia trình thiết kế và phát triển cẩn thận như vậy vệ tỉnh thông tin mới - sang giai đoạn phóng.
Dé an lôi nghiệp? Một vệ tỉnh phóng theo hai phương pháp khác nhau: hoặc dùng tên lửa nhiều tẳng hoặc phương tiện phóng. Không sử dụng lại hoặc sử dụng một lầu vũ trụ con thoi được sử: dụng nhiều lần. Hai phương pháp phóng này thực hiện các phương, pháp phong khác nhau. Ta hay xem xét một ví dụ về việc phóng sử dụng phương tiện phóng ba tẳng.
Đầu tiên vệ tỉnh được phóng lên quỹ đạo chờ được sử dụng tên lửa tang thứ nhất và thứ hai. Quỹ đạo chờ là một quỹ đạo là một quỹ đạo tròn có độ cao 200 đến 300km so với mat dat, Vệ tỉnh sau đó được phóng lên quỹ đạo chuyển tiếp bằng sức đẩy của tầng thứ 3. Quy đạo chuyển tiếp là một quỹ đạo elip mà cận điểm trên quỹ đạo chờ và viễn điểm ở trên quỹ đạo địa tĩnh. Sau khi đạt được quỹ đạo mong muốn, vệ tỉnh được tách bộ phận phóng để chuyển động một mình trong không gian.
Về tình ở trên quỹ đạo chuyển tiếp sau đó được điểu chỉnh vào quỹ đạo địa tĩnh tại điển cao nhất bằng một tên lửa gọi là: Đồng cơ đẩy lên viễn điểm (AKM) đặt trong vệ tính.