Luận văn về anten thu vệ tinh tự động điều chỉnh

Tài liệu nghiên cứu Luận văn tự động điều chỉnh anten thu vệ tinh, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên sâu về .

• Tác giả: Đào Văn Huy
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Thanh Phương
• Trường học: Trường Đại học Công nghệ Tp. HCM
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Điện Tử
• Đề tài: Tự động điều chỉnh anten thu vệ tinh
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Tp. HCM

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. Chương 1: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN VỆ TINH
• 1.1. Tổng quan về thông tin vệ tinh
• 1.2. Thông tin vệ tinh của Việt Nam
• 2. Chương 2: TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU
• 2.1. Tổng quan về chuyền hình số vệ tinh Việt nam
• 2.2. Thiết bị thu truyền hình vệ tinh
• 2.3. Tự động tìm kiếm thu truyền hình vệ tinh
• 2.4. Phương pháp tìm kiếm và thuật toán theo dõi thu truyền hình vệ tinh
• 2.4.1. Phương pháp tìm kiếm vệ tinh
• 2.4.2. Thuật toán theo dõi bước
• 3. Chương 3: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CƠ CẤU TỰ ĐỘNG TÌM GÓC HƯỚNG THU TRUYỀN HÌNH VỆ TINH
• 3.1. Thiết kế chế tạo phần cơ khí
• 3.2. Tính toán tải trọng chọn moter
• 3.3. Gia công chi tiết cơ khí
• 3.4. Thiết kế phần điều khiển anten thu
• 3.4.1. Systick timer của STM32
• 3.4.2. STEPPER MOTOR DRIVER
• 4. Chương 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO
• 4.1. Kết quả thực nghiệm
• 4.2. Hạn chế của đề tài
• 4.3. Hướng phát triển đề tài
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về anten thu vệ tinh

Anten thu vệ tinh là thiết bị quan trọng trong hệ thống truyền thông vệ tinh. Chúng có khả năng thu tín hiệu từ vệ tinh và chuyển đổi thành tín hiệu điện để xử lý. Công nghệ thu vệ tinh đã phát triển mạnh mẽ, cho phép truyền tải thông tin qua khoảng cách lớn mà không bị suy giảm chất lượng. Hệ thống anten thu vệ tinh thường sử dụng anten parabol, có khả năng tập trung tín hiệu từ vệ tinh vào một điểm duy nhất. Điều này giúp tăng cường độ tín hiệu và giảm thiểu nhiễu. Để đạt được hiệu quả tối ưu, anten cần được điều chỉnh chính xác theo góc phương vị và góc ngẩng. Việc điều chỉnh anten tự động là một yếu tố quan trọng để đảm bảo tín hiệu luôn được thu nhận tốt nhất.

1.1. Hệ thống anten tự động

Hệ thống anten tự động điều chỉnh là một giải pháp tiên tiến trong việc thu tín hiệu vệ tinh. Hệ thống này sử dụng các cảm biến để xác định vị trí của vệ tinh và tự động điều chỉnh góc của anten. Cảm biến điều chỉnh giúp hệ thống nhận diện tín hiệu mạnh nhất và điều chỉnh theo đó. Việc sử dụng công nghệ PID trong điều khiển giúp cải thiện độ chính xác và tốc độ phản hồi của hệ thống. Điều này không chỉ nâng cao chất lượng tín hiệu mà còn giảm thiểu thời gian thiết lập. Hệ thống này có thể được áp dụng trong nhiều lĩnh vực như truyền hình số vệ tinh và viễn thông, mang lại lợi ích lớn cho người dùng.

II. Công nghệ thu vệ tinh

Công nghệ thu vệ tinh đã có những bước tiến đáng kể trong những năm gần đây. Các thiết bị thu hiện đại không chỉ đơn thuần là anten mà còn bao gồm các bộ giải mã và xử lý tín hiệu. Thiết bị thu truyền hình vệ tinh thường bao gồm anten parabol, bộ thu giải mã tích hợp (IRD) và các thành phần khác như LNB. LNB có vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi tín hiệu từ tần số cao xuống tần số thấp để dễ dàng xử lý. Công nghệ này cho phép người dùng tiếp cận với nhiều kênh truyền hình và dịch vụ khác nhau. Ứng dụng anten thu trong truyền hình số vệ tinh đã mở ra nhiều cơ hội cho người dùng, đặc biệt là ở những khu vực khó khăn về hạ tầng truyền thông.

2.1. Tự động hóa trong viễn thông

Tự động hóa trong lĩnh vực viễn thông, đặc biệt là trong việc điều chỉnh anten thu vệ tinh, đã trở thành một xu hướng quan trọng. Việc tự động hóa trong viễn thông giúp giảm thiểu sự can thiệp của con người và tăng cường độ chính xác trong việc thu tín hiệu. Hệ thống tự động có thể hoạt động liên tục, điều chỉnh theo sự thay đổi của vị trí vệ tinh mà không cần sự can thiệp của người dùng. Điều này không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn nâng cao hiệu suất làm việc của hệ thống. Các công nghệ mới như AI và machine learning đang được áp dụng để cải thiện khả năng tự động hóa, giúp hệ thống ngày càng thông minh hơn.

III. Thiết kế và chế tạo anten

Thiết kế và chế tạo anten thu vệ tinh là một quá trình phức tạp, đòi hỏi sự kết hợp giữa lý thuyết và thực tiễn. Thiết kế anten cần phải đảm bảo các yếu tố như độ nhạy, độ bền và khả năng chống nhiễu. Việc lựa chọn vật liệu và kích thước anten cũng ảnh hưởng lớn đến hiệu suất thu tín hiệu. Các kỹ sư thường sử dụng phần mềm mô phỏng để tối ưu hóa thiết kế trước khi chế tạo thực tế. Quá trình chế tạo bao gồm gia công cơ khí và lắp ráp các thành phần. Sự chính xác trong từng bước chế tạo là rất quan trọng để đảm bảo anten hoạt động hiệu quả. Tối ưu hóa anten không chỉ giúp nâng cao chất lượng tín hiệu mà còn tiết kiệm chi phí cho người sử dụng.

3.1. Tính toán tải trọng và chọn motor

Trong thiết kế anten thu vệ tinh, việc tính toán tải trọng và chọn motor là rất quan trọng. Motor cần phải có khả năng điều chỉnh góc chính xác và nhanh chóng để theo dõi vệ tinh. Tính toán tải trọng giúp xác định loại motor phù hợp với kích thước và trọng lượng của anten. Việc lựa chọn motor không chỉ dựa vào sức mạnh mà còn phải xem xét đến độ bền và khả năng hoạt động liên tục. Các loại motor bước thường được sử dụng trong hệ thống này vì khả năng điều chỉnh chính xác. Sự kết hợp giữa motor và hệ thống điều khiển sẽ tạo ra một anten thu vệ tinh tự động hiệu quả, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người dùng.

IV. Kết luận và hướng nghiên cứu tiếp theo

Nghiên cứu về anten thu vệ tinh tự động điều chỉnh đã mở ra nhiều hướng đi mới trong lĩnh vực viễn thông. Các kết quả thực nghiệm cho thấy hệ thống hoạt động ổn định và hiệu quả trong việc thu tín hiệu từ vệ tinh. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều thách thức cần phải vượt qua, như cải thiện độ chính xác trong điều chỉnh và giảm thiểu chi phí sản xuất. Hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc phát triển các công nghệ mới, như sử dụng cảm biến thông minh và thuật toán điều khiển tiên tiến. Điều này không chỉ giúp nâng cao hiệu suất của hệ thống mà còn mở rộng khả năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

4.1. Hạn chế và hướng phát triển

Mặc dù nghiên cứu đã đạt được nhiều kết quả tích cực, nhưng vẫn còn một số hạn chế cần được khắc phục. Hạn chế của đề tài bao gồm độ chính xác trong việc theo dõi vệ tinh và khả năng hoạt động trong điều kiện thời tiết xấu. Hướng phát triển trong tương lai có thể bao gồm việc cải tiến thiết kế anten và áp dụng công nghệ mới để nâng cao khả năng thu tín hiệu. Việc nghiên cứu và phát triển các giải pháp mới sẽ giúp hệ thống anten thu vệ tinh tự động trở nên hoàn thiện hơn, đáp ứng tốt hơn nhu cầu của người dùng trong thời đại công nghệ số.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin và truyền thông, việc truyền tín hiệu vô tuyến qua vệ tinh đã trở thành một giải pháp tối ưu để mở rộng vùng phủ sóng, đặc biệt là ở các khu vực sâu, vùng xa, hải đảo và các đối tượng di động như xe ô tô đường dài, tàu viễn dương, máy bay. Theo ước tính, các tín hiệu vô tuyến truyền thống chỉ có thể phát đi khoảng 30 đến 40 dặm từ trạm phát, gây ra hiện tượng tín hiệu bị “fade out” hoặc “fade in” khi phải chuyển đổi trạm nhiều lần trên quãng đường dài. Ngược lại, nhờ công nghệ vệ tinh, một trạm phát có thể truyền tín hiệu đi hơn 22.000 dặm mà tín hiệu thu vẫn rõ nét.

Để đảm bảo thu được tín hiệu vệ tinh mạnh nhất và ổn định, anten parabol thu phải được điều chỉnh chính xác theo hai góc: góc phương vị (góc đo từ phía bắc trong mặt phẳng ngang) và góc ngẩng (góc giữa đường ngắm tới vệ tinh và mặt phẳng ngang địa phương). Do đó, việc thiết kế hệ thống tự động điều chỉnh anten thu vệ tinh là rất cần thiết nhằm tối ưu hóa chất lượng tín hiệu thu, giảm thiểu gián đoạn và nâng cao hiệu quả truyền hình số vệ tinh.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là thiết kế và chế tạo cơ cấu quay anten tự động tìm góc hướng thu truyền hình vệ tinh Vinasat, áp dụng luật điều khiển PID kết hợp phương pháp theo dõi bước. Nghiên cứu được thực hiện trong giai đoạn từ tháng 10/2016 đến tháng 5/2018 tại Việt Nam, tập trung vào việc phát triển hệ thống điều khiển anten thu phù hợp với đặc thù tín hiệu vệ tinh địa tĩnh.

Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc nâng cao chất lượng thu tín hiệu truyền hình số vệ tinh, mở rộng vùng phủ sóng, đặc biệt là phục vụ các vùng sâu, vùng xa và đối tượng di động, góp phần thúc đẩy phát triển công nghệ truyền thông vệ tinh trong nước.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai lý thuyết và mô hình nghiên cứu chính:

1. Lý thuyết truyền thông vệ tinh: Truyền thông vệ tinh sử dụng vệ tinh địa tĩnh (GEO) làm trạm chuyển tiếp vô tuyến trên quỹ đạo cách mặt đất khoảng 35.880 km. Vệ tinh GEO có khả năng phủ sóng rộng, khoảng 1/3 bề mặt trái đất, cho phép truyền tín hiệu liên tục và ổn định trên phạm vi toàn cầu. Hệ thống truyền hình vệ tinh quảng bá trực tiếp (DBS) gồm ba thành phần chính: trạm phát tín hiệu vệ tinh, vệ tinh chuyển tiếp trên quỹ đạo GEO và thiết bị thu tại nhà khách hàng.

2. Mô hình điều khiển PID và thuật toán theo dõi bước: Bộ điều khiển PID (Proportional-Integral-Derivative) được sử dụng để điều chỉnh góc phương vị và góc ngẩng của anten thu nhằm tối ưu hóa tín hiệu thu. Thuật toán theo dõi bước giúp hệ thống tự động điều chỉnh anten bằng cách so sánh mức tín hiệu thu được và di chuyển anten theo hướng tăng cường độ tín hiệu. Kết hợp hai phương pháp này giúp hệ thống điều khiển chính xác và ổn định trong môi trường có đặc tính phi tuyến như động cơ DC.

Các khái niệm chuyên ngành quan trọng bao gồm: anten parabol, góc phương vị, góc ngẩng, bộ khuếch đại tạp âm thấp (LNB), bộ thu giải mã tích hợp (IRD), điều khiển PID, thuật toán theo dõi bước, vệ tinh địa tĩnh GEO, truyền hình số vệ tinh DTH (Direct to Home).

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ các tài liệu kỹ thuật về truyền thông vệ tinh, các tiêu chuẩn kỹ thuật của vệ tinh Vinasat, và các tài liệu hướng dẫn lập trình vi điều khiển STM32. Ngoài ra, dữ liệu thực nghiệm được thu thập trong quá trình thiết kế, chế tạo và thử nghiệm hệ thống anten thu tự động.

Phương pháp phân tích bao gồm:

• Thiết kế cơ khí: Tính toán tải trọng, lựa chọn động cơ bước phù hợp với moment xoắn 1,2 N/m, thiết kế giá đỡ anten với hai khâu quay trục đứng và trục ngang, đảm bảo quét kín nửa mặt cầu.

• Lập trình điều khiển: Sử dụng vi điều khiển STM32F103 với các module như Systick timer, USART, PWM, ADC và DMA để điều khiển động cơ bước và thu nhận tín hiệu phản hồi.

• Thuật toán điều khiển: Áp dụng luật điều khiển PID kết hợp thuật toán theo dõi bước để tự động điều chỉnh góc anten dựa trên mức tín hiệu thu được (AGC).

Cỡ mẫu nghiên cứu là hệ thống anten thu parabol đường kính 0,6 mét, được thử nghiệm trong môi trường thực tế tại Việt Nam trong khoảng thời gian từ tháng 10/2016 đến tháng 5/2018.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiệu quả điều khiển góc anten: Hệ thống cơ cấu quay anten với hai khâu quay trục đứng 359° và trục ngang 90° cho phép quét kín nửa mặt cầu, đảm bảo anten có thể điều chỉnh chính xác góc phương vị và góc ngẩng để thu tín hiệu vệ tinh. Động cơ bước 57HS5630A4 với moment xoắn 1,2 N/m đáp ứng tốt yêu cầu tải trọng 106,9 N.

2. Độ chính xác và ổn định của thuật toán PID kết hợp theo dõi bước: Thuật toán theo dõi bước giúp hệ thống tự động điều chỉnh anten theo hướng tăng cường độ tín hiệu thu được, với mức tín hiệu AGC luôn duy trì trên ngưỡng tối ưu. So với phương pháp điều khiển PID truyền thống, việc kết hợp thuật toán theo dõi bước giúp giảm sai số điều khiển và tăng độ ổn định trong quá trình vận hành.

3. Tính năng và hiệu suất của hệ thống điều khiển vi xử lý STM32: Vi điều khiển STM32F103 với các module Systick timer, USART, PWM, ADC và DMA hoạt động hiệu quả, đảm bảo truyền nhận dữ liệu nhanh chóng, chính xác và điều khiển động cơ bước mượt mà. Tốc độ truyền dữ liệu USART đạt 115200 baud, đáp ứng yêu cầu thời gian thực của hệ thống.

4. Khả năng ứng dụng thực tế: Hệ thống tự động điều chỉnh anten thu vệ tinh Vinasat đã được thử nghiệm thành công, cho phép thu tín hiệu truyền hình số vệ tinh ổn định, giảm thiểu gián đoạn do sai lệch góc anten. Điều này góp phần nâng cao chất lượng dịch vụ truyền hình số vệ tinh tại các vùng sâu, vùng xa và đối tượng di động.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính giúp hệ thống đạt hiệu quả là do thiết kế cơ khí chính xác kết hợp với thuật toán điều khiển PID và theo dõi bước phù hợp với đặc tính phi tuyến của động cơ bước. Việc sử dụng vi điều khiển STM32 với các module hỗ trợ giúp tối ưu hóa quá trình điều khiển và thu nhận tín hiệu.

So sánh với các nghiên cứu khác trong lĩnh vực điều khiển anten vệ tinh, hệ thống này có ưu điểm về chi phí thấp, cấu hình đơn giản và khả năng vận hành ổn định. Việc áp dụng thuật toán theo dõi bước giúp giảm thiểu sai số so với chỉ sử dụng PID truyền thống, đặc biệt trong môi trường có nhiều nhiễu và biến đổi tín hiệu.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ thể hiện mức tín hiệu AGC theo thời gian, so sánh giữa điều khiển PID truyền thống và kết hợp theo dõi bước, cũng như bảng thống kê sai số góc anten và thời gian phản hồi hệ thống.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường ứng dụng thuật toán điều khiển mờ kết hợp PID: Để cải thiện khả năng thích ứng với đặc tính phi tuyến và nhiễu tín hiệu, nên phát triển thêm bộ điều khiển PID mờ nhằm tối ưu hóa hiệu suất điều khiển anten trong các điều kiện môi trường thay đổi. Chủ thể thực hiện: nhóm nghiên cứu kỹ thuật điều khiển, thời gian: 6-12 tháng.

2. Nâng cấp phần cứng động cơ bước và cảm biến: Sử dụng động cơ bước có moment xoắn lớn hơn và cảm biến góc chính xác cao để tăng độ bền và độ chính xác của hệ thống. Chủ thể thực hiện: phòng thí nghiệm cơ khí và điện tử, thời gian: 3-6 tháng.

3. Phát triển giao diện người dùng thân thiện: Thiết kế phần mềm điều khiển với giao diện đồ họa giúp người dùng dễ dàng theo dõi và điều chỉnh hệ thống anten thu vệ tinh. Chủ thể thực hiện: nhóm phát triển phần mềm, thời gian: 4-6 tháng.

4. Mở rộng thử nghiệm thực tế tại các vùng địa lý khác nhau: Thực hiện các thử nghiệm tại vùng sâu, vùng xa, hải đảo và trên các phương tiện di động để đánh giá hiệu quả và điều chỉnh hệ thống phù hợp. Chủ thể thực hiện: đơn vị nghiên cứu phối hợp với các nhà cung cấp dịch vụ truyền hình vệ tinh, thời gian: 12 tháng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và kỹ sư trong lĩnh vực truyền thông vệ tinh: Luận văn cung cấp kiến thức chuyên sâu về thiết kế và điều khiển anten thu vệ tinh, giúp phát triển các hệ thống truyền hình số vệ tinh hiệu quả hơn.

2. Các đơn vị cung cấp dịch vụ truyền hình số vệ tinh: Thông tin về cơ cấu tự động điều chỉnh anten giúp nâng cao chất lượng dịch vụ, giảm thiểu gián đoạn tín hiệu, đặc biệt trong các khu vực khó khăn về địa hình.

3. Sinh viên và học viên cao học chuyên ngành kỹ thuật cơ điện tử, điện tử viễn thông: Tài liệu chi tiết về thiết kế cơ khí, lập trình vi điều khiển STM32 và thuật toán điều khiển PID kết hợp theo dõi bước là nguồn học liệu quý giá.

4. Các nhà phát triển thiết bị thu truyền hình vệ tinh và thiết bị điều khiển tự động: Luận văn cung cấp các giải pháp kỹ thuật và phương pháp thiết kế hệ thống điều khiển anten thu tự động, hỗ trợ phát triển sản phẩm mới.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cần tự động điều chỉnh góc anten thu vệ tinh?
   Việc tự động điều chỉnh góc anten giúp anten luôn hướng chính xác về vệ tinh, tối đa hóa cường độ tín hiệu thu và giảm thiểu gián đoạn do sai lệch góc anten, đặc biệt quan trọng với các thiết bị di động hoặc vùng địa hình phức tạp.

2. Phương pháp điều khiển PID kết hợp theo dõi bước có ưu điểm gì?
   Phương pháp này kết hợp khả năng điều chỉnh chính xác của PID với thuật toán theo dõi bước đơn giản, giúp hệ thống nhanh chóng tìm được góc anten tối ưu dựa trên mức tín hiệu thu được, giảm sai số và tăng độ ổn định.

3. Vi điều khiển STM32 được sử dụng như thế nào trong hệ thống?
   STM32F103 được sử dụng để điều khiển động cơ bước, thu nhận tín hiệu phản hồi qua ADC, truyền nhận dữ liệu qua USART, và tạo tín hiệu PWM điều khiển động cơ, đảm bảo hoạt động chính xác và hiệu quả của hệ thống.

4. Hệ thống có thể áp dụng cho các loại vệ tinh nào?
   Hệ thống được thiết kế chủ yếu cho vệ tinh địa tĩnh GEO như Vinasat, phù hợp với các dịch vụ truyền hình số vệ tinh DTH, nhưng có thể điều chỉnh để áp dụng cho các vệ tinh khác có đặc điểm tương tự.

5. Làm thế nào để cải thiện hiệu suất hệ thống trong điều kiện thời tiết xấu?
   Ngoài việc tối ưu góc anten, có thể áp dụng các thuật toán điều khiển mờ để thích ứng với biến đổi tín hiệu do mưa bão, đồng thời nâng cấp phần cứng như động cơ và cảm biến để tăng độ chính xác và độ bền.

Kết luận

• Hệ thống tự động điều chỉnh anten thu vệ tinh Vinasat được thiết kế và chế tạo thành công, đáp ứng yêu cầu về độ chính xác và ổn định trong thu tín hiệu truyền hình số vệ tinh.
• Việc kết hợp điều khiển PID với thuật toán theo dõi bước giúp tối ưu hóa hiệu suất điều khiển, giảm thiểu sai số và tăng khả năng thích ứng với đặc tính phi tuyến của động cơ.
• Vi điều khiển STM32F103 với các module hỗ trợ đã chứng minh hiệu quả trong việc điều khiển động cơ bước và thu nhận tín hiệu phản hồi.
• Hệ thống có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong các vùng sâu, vùng xa, hải đảo và các thiết bị di động, góp phần nâng cao chất lượng dịch vụ truyền hình số vệ tinh tại Việt Nam.
• Các bước tiếp theo bao gồm phát triển bộ điều khiển PID mờ, nâng cấp phần cứng, mở rộng thử nghiệm thực tế và phát triển giao diện người dùng thân thiện nhằm hoàn thiện và thương mại hóa hệ thống.

Khuyến khích các nhà nghiên cứu và đơn vị liên quan tiếp tục ứng dụng và phát triển công nghệ này để nâng cao hiệu quả truyền thông vệ tinh trong nước.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tổng quan về thông tin vệ tinh 1.1 Tổng quan về thông tin vệ tinh Hầu hết các tín hiệu vô tuyến chỉ có thể truyền khoảng 30 đến 40 dặm từ trạm vô tuyến. Việc phải thay đổi trạm nhiều lần khi truyền trên khoảng cách dài qua nhiều khu vực sẽ làm cho tín hiệu bị “fade out” hoặc “fade in”. Ngày nay một trạm vô tuyến có thể phát tín hiệu đi hơn 22.000 dặm mà tín hiệu phía đầu thu vẫn rõ nhờ việc phát sóng qua vệ tinh.1: Vệ tinh địa tĩnh trong không gian Các thành phần chính của hệ thống vô tuyến vệ tinh gồm: Satellite (Vệ tinh). Truyền tin qua vệ tinh có thể xem như một bước phát triển nhảy vọt của thông tin vô tuyến chuyển tiếp.

Ý tưởng về các trạm chuyển tiếp vô tuyến đặt trên độ cao lớn để tăng tầm chuyển tiếp đã có từ trước khi các vệ tinh nhân 2 tạo ra đời. Clark đã công bố các ý tưởng về một trạm chuyển tiếp vô tuyến nằm ngoài trái đất, bay quanh trái đất theo quỹ đạo đồng bộ với chuyển động quay của trái đất, t c là các vệ tinh địa tĩnh. Pierce đã đề xuất các ý tưởng cụ thể về thông tin vệ tinh và vệ tinh viễn thông. Các tiến bộ vượt bậc trong kỹ thuật không gian trong giai đoạn đó đã cho phép các ý tưởng này sớm trở thành hiện thực.

Thông tin vệ tinh đặc biệt có ưu thế trong các trường hợp: - Cự ly liên lạc lớn; - Liên lạc điểm đến đa điểm trên phạm vi rộng cũng như phạm vi toàn cầu; - Liên lạc đến các trạm di động trên phạm vi rộng (tàu viễn dương, máy bay, các đoàn thám hiểm. Vệ tinh thông tin là vệ tinh ng dụng của thông tin vô tuyến dùng vào điện báo, điện thoại, fax, truyền phát thanh, truyền hình. Nó có thiết bị thông tin chuyên dụng - thiết bị thu phát anten và thiết chị chuyển phát. Vệ tinh thông tin phải phóng lên quỹ đạo cùng bước hình tròn trên bầu trời của quỹ đạo cách đất 35.

Chùm sóng của một vệ tinh thông tin có thể phù sóng trên 1/3 bề mặt trái đất. Do đó, chỉ cần phân bố đều 3 vệ tinh trên quỹ đạo cùng bước thì có thể thực hiện thông tin toàn cầu. Do diện tích phủ sóng của thông tin rộng, khoảng cách thông tin xa, dung lượng lớn, chất lượng truyền tải và độ tin cậy cao, tính linh hoạt lớn nên trở thành một trong những biện pháp tiên tiến của thông tin vô tuyến điện hiện đại. Hiện nay, tổ ch c vệ tinh thông tin quốc tế đã có hơn 100 nước tham gia.

Trên quỹ đạo cùng bước có hơn mười vệ tinh và hình thành nên một mạng lưới thông tin toàn cầu. Có hơn 1000 trạm mặt đất đặt ở các nơi trên thế giới 3 đảm nhiệm trên 60% vô tuyến quốc tế, phát triển truyền hình vượt đại dương, còn có hơn 20 nước thuê máy chuyển phát nữa, dùng làm thông tin trong nước và nước ngoài. Thông tin vệ tinh đã trở thành một phương tiện truyền thông rất phong phú và đa dạng. Thể hiện từ các hệ thống thông tin vệ tinh toàn cầu kết nối số liệu và lưu lượng thoại lớn cho đến các vệ tinh quảng bá cho các chương trình truyền hình.

Trước đây, khi chưa có truyền hình vệ tinh, để xem các sự kiện lớn trên khắp thế giới khán giả truyền hình phải chờ chuyển băng hình theo đường hàng không đến chậm cả tuần. Ngày nay, với truyền hình vệ tinh chúng ta có thể xem ngay khi sự kiện đang diễn ra với chất lượng hình ảnh tốt. Truyền hình vệ tinh thực chất là một hệ thống sử dụng đường truyền vô tuyến qua vệ tinh, được sử dụng để cung cấp các chương trình truyền hình tới người xem trên toàn thế giới. Các tín hiệu truyền hình trong hệ thống truyền hình vệ tinh quảng bá thường được nén kỹ thuật số, cho phép nhiều chương trình được chuyển tiếp từ một bộ phát đáp đơn trên vệ tinh.

Về mặt kỹ thuật, một hệ thống truyền hình vệ tinh quảng bá trực tiếp (DBS: Direct Broadcast Satellite) có 3 thành phần chính: - Trạm phát tín hiệu vệ tinh/đường lên - Vệ tinh chuyển tiếp trên quỹ đạo địa tĩnh GEO (Geostatinary Earth Orbit) - Thiết bị thu truyền hình vệ tinh tại nhà khách hàng Trạm phát tín hiệu vệ tinh: Giống như các hình th c khác của thông tin vệ tinh, tín hiệu dịch vụ DBS bắt nguồn từ mặt đất. Các kênh cơ bản của dịch vụ DBS thông thường được truyền đến thiết bị liên kết vệ tinh thông qua kết nối cáp của mạng mặt đất. Các tín hiệu liên kết vệ tinh cũng có thể được sử dụng để cung cấp nội dung chương trình cho các nhà cung cấp dịch vụ truyền hình 4 khác (như các công ty truyền hình vệ tinh hoặc truyền hình cáp). Ngày càng nhiều các nhà cung cấp dịch vụ DBS để cung cấp các kênh truyền hình vệ tinh.

Các anten trạm phát vệ tinh đường lên thường khá lớn, thông thường có đường kính (9m  12m). Điều này đóng một vai trò quan trọng trong việc tập trung năng lượng và cung cấp cường độ tín hiệu cao hơn cho các vệ tinh trên quỹ đạo. Các tần số liên kết với vệ tinh nằm ở một dải tần số riêng phù hợp với bộ phát đáp vệ tinh.2 dưới đây cho thấy tổng quan về quá trình truyền dẫn tín hiệu trong hệ thống DBS.2: Truyền dẫn tín hiệu trong hệ thống DBS Nhìn chung, nội dung thông tin nhận bởi thiết bị đường lên không bị thay đổi. Tuy nhiên, thiết bị đường lên không cung cấp một số ch c năng quan trọng.

Những ch c năng này bao gồm sự điều chỉnh và tái đồng bộ của 5 tín hiệu đến. Trong trường hợp nội dung được ghi lại trước, điều này cũng liên quan đến việc kiểm soát chất lượng và các ch c năng phát lại. Nội dung chương trình cũng được sao chép từ các băng chủ và được lưu trữ trên các máy chủ video phát sóng trên kênh vệ tinh phù hợp theo lịch trình/hướng dẫn chương trình điện tử (EPG: Electronic Program Guide). Truy cập có điều kiện tạo nên một phần rất quan trọng của mô hình kinh doanh dịch vụ DBS và các nhà cung cấp dịch vụ DBS cần phải làm thế nào đó để khách hàng sử dụng và trả tiền cho dịch vụ này.

Thiết bị phát sóng cũng cung cấp các ch c năng xử lý tín hiệu quan trọng như nén nội dung video và audio. Nội dung chương trình thường được nén (từ khoảng 270 Mb/s) thành khoảng 1  10 Mb/s trước khi truyền. Điều này giúp tăng cao số lượng các kênh trên một băng thông nhất định. MPEG là chuẩn mã hóa phổ biến nhất được sử dụng trong khi khóa dịch pha cầu phương (QPSK: Quadrature Phase Shift Keying) là sơ đồ điều chế phổ biến nhất được sử dụng bởi dịch vụ DBS.

Các vệ tinh quảng bá GEO: Việc quảng bá tín hiệu từ đường lên DBS được thực hiện bởi bộ phát đáp RF thích hợp (một phần của bộ chuyển tiếp dịch tần số) trên vệ tinh. Hầu hết các vệ tinh viễn thông chỉ đơn giản là các trạm chuyển tiếp vô tuyến với nhiều bộ phát đáp ở trên vệ tinh. Mỗi bộ phát đáp có băng thông vài chục MHz. Hoạt động đặc trưng của một bộ phát đáp thường được xem như bộ chuyển tiếp vô tuyến bởi vì thực tế các tín hiệu đường lên thường được khuếch đại và dịch tới một tần số khác (được gọi là đổi tần) để tránh giao thoa với tín hiệu đường lên trước khi được gửi trở lại đường xuống.

Các vệ tinh GEO sử dụng cho dịch vụ DBS có xu hướng giống với các vệ tinh được sử dụng cho việc truyền dẫn thông tin truyền thống (hình 1. 6 Từ giữa những năm 1990, các vệ tinh được triển khai cho các dịch vụ DBS tăng đột biến về cả kích thước và trọng lượng. Tuy nhiên việc tăng kích thước và trọng lượng này mang đến nhiều lợi ích cho các dịch vụ DBS. Những tấm panel pin mặt trời lớn ở hai bên cho phép tạo ra công suất DC lớn hơn và các anten lớn hơn tạo điều kiện định hướng các chùm sóng đường xuống tốt hơn.3: Một vệ tinh GEO điển hình được triển khai cho các dịch vụ DBS Như được biểu diễn ở hình 1.4, một vệ tinh DBS bao gồm các bộ chuyển tiếp dịch tần số.

Máy thu băng thông rộng để nhận tín hiệu đường lên và chuyển đổi thành tần số đường xuống (bộ khuếch đại tạp âm nhỏ và đổi tần: LNB). Sau đó là các bộ phát đáp với mỗi phát đáp gồm: Một bộ khuếch đại tự động điều chỉnh độ lợi (AGC: Automatic Gain Control) và một bộ khuếch đại đèn sóng chạy (TWT: Travelling Wave Tube) công suất cao. Mỗi bộ khuếch đại TWT thường có m c công suất tối đa 240W.4: Cấu trúc bộ chuyển tiếp sóng mang RF trên vệ tinh GEO.2 Thông tin vệ tinh của Việt Nam Với bốn vệ tinh được đưa vào trong vũ trụ, Việt Nam dần ch ng tỏ khả năng tiếp cận với công nghệ không gian, phục vụ nhu cầu phát triển kinh tế xã hội và an ninh quốc phòng. - Vinasat-1: Là vệ tinh viễn thông địa tĩnh đầu tiên của Việt Nam (vệ tinh địa tĩnh là vệ tinh mà ta quan sát nó từ trái đất dường như nó đ ng im trên không).5: Vệ tinh Vinasat-1 8 Điều kiện để có vệ tinh địa tĩnh là nó phải phóng sao cho mặt phẳng xích đạo của nó nằm trong mặt phẳng xích đạo của trái đất, chuyển động theo chiều quay của trái đất và có chu kỳ quay bằng đúng chu kỳ quay của trái đất.

Như vậy nó phải ở độ cao tối thiểu là 35.880km và có V = 3,07km/s). Vệ tinh vào vũ trụ năm 2008 có chiều cao 4m, nặng 2.600kg, nó có tuổi thọ 15-20 năm. -Vinasat-2: Là vệ tinh viễn thông địa tĩnh của Việt Nam, được phóng vào vũ trụ ngày 16/5 năm 2012 tại bãi phóng ở Kourou Guyana bằng tên lửa Ariane5 ECA. Giống như Vinasat-1, đối tác triển khai dự án Vinasat-2 vẫn là Lockheed Martin, với việc cung cấp vệ tinh, thiết bị trạm điều khiển và dịch vụ phóng cho vệ tinh viễn thông.6: Vệ tinh Vinasat-2 9 - Dự án chế tạo vệ tinh F-1 đã chính th c được bắt đầu vào ngày 13/11/2008, chế tạo mô hình BBM hoàn thành trong năm 2009, mô hình kỹ thuật EM hoàn thành năm 2010 và mô hình bay FM trong năm 2011.

Vệ tinh F-1 đã được phóng lên vũ trụ thành công vào 9 giờ 6 phút ngày 21/7/2012 từ trung tâm vũ trụ Tanegashima (Nhật Bản) trên tên lửa đẩy H-IIB.