1. Trang chủ >
  2. Kỹ thuật >
  3. Điện - Điện tử - Viễn thông >

u thu phỏt súng (feed horn)

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.37 MB, 188 trang )


Biến đội phân cực từ phân cực tròn thành phân cực thẳng khi thu và

ngược lại khi phát.



Híng ph¸t

DIPLEXER



POLARIZER



HORN



Híng thu



Hình 23:Đầu thu phát sóng của antenna



2.2. Cấu trúc của đầu thu phát sóng

Hình 23 cho ta thấy cấu trúc tổng quát của một đầu thu phát sóng. Nó

gồm có ba bộ phận chính sau:

HORN là bộ phận định dạng búp sóng. Có nhiều kiểu Horn khác nhau

trong đó loại Horn nhãn hình côn (The Corrugated Conicol Horrn) là loạ phổ

biến nhất trong hệ thống antena Casssegrain. Nó phát ra một búp sóng đối

sứng trục có độ rộng bất biến theo tần số và gây hiệu ứng tràn gần như không



đáng kể. Tuy nhiên loại Horrn này có nhược điểm là tạo ra một độ mở

antenna khá lớn gấp khoảng 1,5 lần độ mở mong đợi .

Bộ phận cực POLARIZER dùng để biến đổi phân cực tròn của sóng

mang thành phân cực thẳng đối tuyến xuống và ngược lại đối với tuyến lên

tạo điều kiện cho bộ nối vuông góc dễ dàng phân tánh tín hiệu thu và tín hiệu

phát.

Bộ góc ghép nối vuông góc (DIPLEXER) là bộ chia tách các tín hiệu

thu và phát cùng sử dụng một antenna chung.Trong bé DIPLEXER tín hiệu

phát có công suất rất lớn còn tín hiệu thu có công suất rất nhỏ. Do công suất

tín hiệu thu rất yếu, máy thu rất nhậy cho nên dù chỉ có một lượng nhỏ tín

hiệu phát can nhiễu sang đường thu cũng đủ lam cho máy thu bị háng hoặc

chèn lấp tín hiệu thu. Vì vậy thông thường ở cổng thu của bé DIPLEXER

phải có một bộ lọc để loại bỏ thành phần tần số cao của tín hiệu phát bị lẫn

vào đường thu. Bộ lọc này cần phải đảm bảo một sự phân cách trên 50 dB

giữa tín hiệu thu và tín hiệu phát.



Trên thực tế người ta hay sử dụng loại đầu thu phát sóng sử dụng lại

tần số ,(Frequency Reuse Feeds). Lúc đó bộ POLARIZER còn có tác dụng

phân tách sóng mang LHCP và RHCP ở hướng thu , chuyển thành các phân

cực thẳng rồi đưa đến hai bé DIPLEXER riêng và thực quá trình ngược lại ở

phía phát. Ngoài ra còn có loại đầu thu phát sóng làm việc đồng thời được

với băng C và băng Ku thông qua một thiết bị đặc biệt, có đặc tính trong suốt

đối với sòng mang băng Ku và phản xạ sóng mang băng C. Với thiết bị này ta

có thể phân tách riêng hai băng sóng mang trước khi đưa đến hai bộ phân cực

tương ứng .

3. bộ khuyếch đại tạp âm thấp

3.1 Khái niệm

Bộ khuyếch đại tạp ậm thấp (LNA – Low Noise Amplifier ) là một

thuật ngữ dùng để chỉ những bộ khuyếch đại có mức tạp âm ký sinh rất thấp

có một dải thông rộng . Những tính chất này của chúng rất thích hợp để đặt bộ

LNA như tầng đầu tiên trong hệ thống thu của trạm mặt đất như của vệ tinh.

Hệ số phẩm chất G/T của hệ thống phụ thuộc chặt chẽ vào tính chất của

antenna và LNA. Bé LNA thông thường được đặt gần đầu thu phát sóng của



antenna hết mức có thể nhằm làm giảm tối thiểu sự suy hao tín hiệu thu vốn

đã rất yếu và tránh tạp âm của dây dẫn sóng sẽ phải dùng đến nếu đặt LNA ở

xa.

Các bé LNA thông dụng trong thông tin vệ tinh gồm có bộ khuyếch đại

làm lạnh bằng Helium hoạt động tại 4GHz, bộ khuyếch đại thông số có làm

lạnh với nhiệt độ tạp âm ở mức 20K và dải tần rộng 500MHz. Ngoài ra còn có

thiết bị GaAsFET nếu không làm lạnh thì nhiệt độ tạp âm khoảng 80 ÷ 300K,

còn nếu làm lạnh bằng hiệu ứng Peltier thì nhiệt độ tạp âm giảm xuống 55K.

3.2. Bộ khuyếch đại thông số (Parametric Amplifier)

Bộ khuyếch đại thông số là bộ khuyếch đại sử dụng những quá trình

đáp ứng không tuyến tính hay là các quá trình đáp ứng có thể biến đổi như

một hàm của thời gian bằng việc sử dụng những tín hiệu kích thích hợp lí. Sự

biến đổi theo thời gian của quá trình không tuyến tính có thể tạo ra sự

khuyếch đại.

Để giải thích đầy đủ cho sự hoạt động của bộ khuyếch đại thông số thì

rất phức tạp về mặt toán học. Có thể nói một cách khái quát là nguyên lý hoạt



động của nó dùa trên líp tiếp giáp của diode có vai trò như một tụ điện. Nếu ta

dùng điện thế kích thích (bơm) hợp lí làm thay đổi giá trị điện dung C thì điện

thế tín hiệu qua tụ có thể sẽ được khuyếch đại lên. Bảng sau cho ta đặc tính

của các bộ khuyếch đại thông số hay dùng.

Kiểu bộ khuyếch đại



Giá trị nhiệt tạp âm đặc



Giá trị nhiệt tạp âm



thống số



trưng, băng C



đặc trưng, băng Ku



Có làm lạnh



15 – 20 (K)



15 – 50 (K)



Làm mát bằng nhiệt điện



35 – 40 (K)



80 – 100 (K)



Bù nhiệt



50 – 60 (K)



100 – 150 (K)



3.3. Các bộ khuyếch đại dùng Transistor trường (FET).

Các Transistor hiện nay vẫn không ngừng phát triển và các bộ khuyếch

đại dùng FET bây giê đã có thể có khả năng làm việc trong dải từ 4 – 12 GHz

với tạp âm thấp và dải thông rộng. Tiêu biểu là bộ khuyếch đại Galium –

Arsenide (GaAsFET). Cấu trúc của bộ LNA dùng GaAsFET rất đơn giản

không giống như Transistor lưỡng cực, chúng không yêu cầu những quá trình

khuyếch tán đặc trưng trong những líp bán dẫn p – n. Nó chỉ bao gồm một líp

bán cách điện GaAs tạo bằng phương pháp Epitaxi. Sau đó một líp kim loại



cực mỏng làm bằng vàng được bốc bay lên líp Epitaxi này để tạo nên líp tiếp

giáp Shottky – Barrier. Sau đó các cực nguồn, cực máng và cực cửa sẽ được

tạo ra bằng kĩ thuật quang khác.

Mét FET là một thiết bị 3 cực, trong đó cực cửa sẽ điều khiển luồng

electron từ cực nguông đến cực máng bằng cách thay đổi điện trường đặt vào

và do đó làm thay đổi kênh dẫn điện tử ở ngay bên dưới cực cửa tạo ra hiệu

ứng khuyếch đại. Đặc tính tạp âm của các bộ FET thông dụng được thể hiện

trong bảng sau:

Kiểu bộ khuyếch đại



Giá trị nhiệt tạp âm đặc



Giá trị nhiệt tạp âm đặc



FET



trưng, băng C



trưng, băng Ku



50 – 60 (K)



120 –150 (K)



75 (K)



200 – 250 (K)



Làm mát bằng nhiệt

điện

Bù nhiệt



Thông thường một bộ LNA FET gồm 4 tầng khuyếch đại con với tầng

0



đầu tiên được làm lạnh tới – 40 C, có nhiệt độ tạp âm từ 55K ÷ 80K độ



khuyếch đại bằng 60dB. Các thiết bị GaAsFET có khả năng chỉ tạo ra tạp âm

khoảng 0,6 dB tại tần số 4GHz với hệ số khuyếch đại trên 14dB.

3.4. Hiệu ứng làm lạnh nhiệt điện (Thermoelectric Coooling)

Hiệu ứng làm lạnh nhiệt điện là một hiện tượng do J.C.A Peltier khám

phá ra năm 1834. Ông thấy rằng nếu trong một dòng điện nhỏ chạy qua chỗ

tiếp giáp giữa hai bản kim loại khác nhau thì nhiệt độ của líp tiếp giáp sẽ tăng

lên hay giảm đi phụ thuộc vào chiều của dòng điện qua nã. Hai vật liệu kim

loại đầu tiên được sử dụng là Bismuth (Bi) và đồng (Cu). Với líp tiếp giáp

BiCu nhiệt độ sẽ tăng lên khi chiều dòng điện đi từ Cu sang Bi và giảm đi nếu

từ Bi sang Cu. Tuy nhiên nếu chỉ sử dụng những vật liệu kim loại thì hiệu ứng

diến ra rất yếu. Vì vậy chúng chưa được dùng rộng rãi trong thực tế cho đến

khi có sự ra đời của những vật liệu bán dẫn như Telluride và Selenide. Các

hợp chất của chúng (ví dụ như Bismuth Telluride) khi tiếp giáp với các cấu

trúc bán dẫn p – n có thể tạo ra nhiệt độ thấp hơn nhiều so với trước kia.

Thông thường tầng khuyếch đại đầu tiiên của LNA được làm lạnh nhệt điện

0



0



với nhiệt độ từ –20 C đến – 40 C.



So với làm lạnh bằng Nitrogn lỏng hoặc Helium lỏng thì hiệu ứng nhiệt

điện không hiệu suất bằng nhưng ưu điểm của nó là khá đơn giản và rẻ. Vì

vậy mà các thiết bị làm lạnh nhiệt điện hay được dùng trong bé LNA chất

lượng vừa phải.

4. Bộ đổi tần.

4.1. Khái niệm.

Cũng giống như vệ tinh các ES cũng có các bộ đổi tần nhưng không

phải là để đổi từ tần số hướng lên thành tần số hướng xuống mà là để đổi từ

tần số cao của sóng mang thành trung tần và ngược lại (Up Converter And

Down Convertor). Tuy vậy nguyên lý của việc đổi tần ở ES không khác gì so

với vệ tinh đã được chúng ta xem xét ở mục 1.2.4. Vị trí của bộ đổi tần là

thường ở đằng sau bé LNA của máy thu và sau bé HPA của máy phát. trong

một số trường hợp để thuận tiện và tránh suy hao trên Feeder, người ta phối

hợp LNA và bộ đổi tần thành một khối chung gọi là bộ đổi tần tạp âm thấp

(LNC – Low Nois Convertor) đặt ngay sau antena. Bộ đổi tần của các ES

được đánh giá bằng những thông số đặc trưng sau:

a. Độ rộng dải tần (Bandwidth):



Tại ES các bộ đổi tần làm việc với hai băng tần tín hiệu là băng cao tần

RF (Radio Frequency) và băng trung tần IF (Intermediate Frequency). Khi độ

rộng băng RF khá hẹp, ví dụ như đối với một Transponder 36MHz, tần số

trung tần thường vào khoảng 70MHz hay dải IF bằng 70 ± 18 MHz. Nếu như

RF rộng hơn thì tần số IF cũng thường được chọn lớn hơn (ví dụ như 140 ±

36 MHz) để có thể lọc tốt hơn các tần số ảnh. Trong trường hợp này ES có thể

thu phát luồng số có tốc độ 120 Mbit/s TDMA – PSK.

Mét ES có thể làm việc với một hoặc nhiều Transponder. Vì vậy mà

trong ES có thể có nhiều bộ đổi tần để làm việc với các Transponder đó. Đối

với hệ thống vệ tinh đơn búp sóng (Mono Beam) vệ tinh phủ sóng đồng thời

đến tất cả ES trong mạng. Do đó tín hiệu đầu vào các ES là toàn bộ dải

500MHz của vệ tinh chứa tin tức của tâts cả các trạm. Các ES thông qua bộ

đổi tần thông qua bộ đổi tần và các bộ lọc BPF để lấy ra các tin tức của mình

trong đó.

b. Độ linh hoạt tần số (Frequency Agility)



Tần sè cũng như độ rộng băng sóng (IF hoặc RF) có thể phải thay đổi ở

một mức nào đó vì nhu càu gia tăng lưu lương thông tin hay khi hệ thống thay

vệ tinh mới. Vì vậy các bộ đổi tần cần phải có khả năng thay đổi các thông số

làm việc một cách nhanh chóng, thuận tiện, dễ dàng và Ýt tốn kém nhất. Khả

năng này gọi là độ linh hoạt và các bộ đổi tần kép đều có độ linh hoạt cao.

c. Độ tuyến tinh (Linearity)

Trong những hệ thống SCPC một sóng mang chỉ mang duy nhất một

kênh cho mét Transponder. Để tiết kiệm, một số sóng mang tín hiệu có thể

cùng được đưa vào một bộ đổi tần chung và do đó có thể gây nên các thành

phần xuyên điều chế hay là các tần số ảnh (Image Frequency). Để giảm đến

mức tối thiểu sự ảnh hưởng này thì các bộ đổi tần phải có độ tuyến tinh tốt và

có một khoảng ngăn cách đủ lớn giữa các sóng mang. Đối với một song mang

nhưng chứa một số lượng lớn các kênh thông tin như trong hệ thống MCPC

thì độ tuyến tính của bộ đổi tần cũng cần phải cao để loại bỏ sự méo tín hiệu

do can nhiễu giữa các kênh.

d. Độ dung sai tần số sóng mang (Carrrier Frequency Tolerance)



Trong quá trình truyền dẫn, tần số sóng mang có thể bị trượt bởi nhiều

nguyên nhân ví dụ như do hiệu ứng Doppler. Khi đến máy thu của ES, các

sóng mang bị di tần trong khoảng cho phép vẫn phải được thu một cách chính

xác. Khoảng tần số có thể xê dịch được qui định cụ thể và thông số này càng

nhỏ đối với các tần số càng thấp (Ví dô ± 40KHz cho sóng mang 1,25 MHz; ±

50 KHz cho sóng mang 2,5 MHz; ± 80 KHz cho sóng mang 5 MHz; ± 250

KHz cho song mang TV). Đối với hệ thống SCPC dung sai này yêu cầu thấp

hơn nhiều (chỉ khoảng ± 250 Hz) để có thể chấp nhận được dung sai tần số

sóng mang các bộ dao động nội phải sử dụng các mạch dao động tinh thể tự

động điều chỉnh.

4.2. Các bộ đổi tần kép (Bouble Frequency Converters)

Bộ đổi tần đơn (Single Frequency Converter) là bộ đổi tần đơn giản và

rẻ tiền vì nó chỉ thực hiện đổi tần một lần, do đó chỉ cần sử dụng một bộ trộng

tần và một bộ dao động nội. Tuy nhiên bộ đổi tần đơn lại có những nhược

điểm lớn như thiếu độ linh hoạt, kém chính xác khi làm việc ở tần số cao, tạo

ra nhiều thành phần xuyên điều chế. Khi thay đổi tần số làm việc, không



Xem Thêm
Tải bản đầy đủ (.doc) (188 trang)

×