Đề tài Tính toán, thiết kế truyền hình số vệ tinh và Hệ thống thu truyền hình cáp cho một khách sạn Sao Mai - Thanh Hóa

hết nó được khuếch đại rồi chuyển đến bộ lọc bám để chọn kênh cần thiết (xem hình 1.29). Như đã nói, đan xen phân cực được sử dụng vì thế khi thiết lâp một bộ lọc phân cực ta chỉ có thể thu được một nửa số kênh 32 MHz. Điều này giảm nhẹ hoạt động của bộ lọc bám vì bây giờ các kênh đan xen được đặt cách xa nhau hơn. Sau đó kênh được chọn được biến đổi hạ tần: Thường từ dải 950 MHz vào 70 MHz, tuy nhiên cũng có thể chọn các tần số khác trong dải VHF. Bộ khuếch đại 70 MHz khuếch đại tín hiệu đến mức cần thiết cho giải điều chế. Sự khác biệt chính giữa DBS và TV thông thường ở chỗ DBS sử dụng điều tần còn TV thông thường sử dụng điều biên (AM) ở dạng đơn biên có nén (VSSB: Vestigal Single Sideband). Vì thế cần giải điều chế sóng mang 70 MHz và sau đó tái điều chế AM để tạo ra tín hiệu VSSB trước khi tiếp sóng cho các kênh VHF/UHF của máy TV tiêu chuẩn. Máy thu DBS còn cung cấp nhiều chức năng không được thể hiện trên hình 1.29. Chẳng hạn các tín hiệu Video và Audio sau giải điều chế ở đầu ra V/A có thể cung cấp trực tiếp cho các đầu V/A của máy thu hình. Ngoài ra để giảm nhiễu người ta còn bổ sung vào sóng mang vệ tinh một dạng sóng phân tán năng lượng và máy thu DBS có nhiệm vụ loại bỏ tín hiệu này. Các đầu cuối cũng có thể được trang bị các bộ lọc IF để giảm nhiễu từ các mạng TV mặt đất và có thể phải sử dụng bộ giải ngẫu nhiên hoá (giải mã) để thu một số chương trình. 1.2.4.4. Hệ thống TV anten chủ Hệ thống TV anten chủ (MATV: Master- Antena TV) đảm bảo thu các kênh DBS/TV cho một nhóm người sử dụng, chẳng hạn cho các người thuê căn hộ trong toà nhà. Hệ thống này gồm một khối ngoài trời (anten và LNA/C) tiếp sóng cho nhiều khối trong nhà (xem hình 1.30). Hệ thống này căn bản giống như hệ thống gia đình đã trình bầy ở trên nhưng cho phép từng người sử dụng truy nhập độc lập đến tất cả các kênh. Ưu điểm của hệ thống này là chỉ cần một khối ngoài trời, nhưng phải có các LNA/C và cáp tiếp sóng riêng cho từng phân cực. So với hệ thống một người sử dụng, cần có anten lớn hơn (đường kính 2 đến 3 m) để đảm bảo tỷ số tín hiệu trên tạp âm cho tất cả các khối trong nhà. Hình 1.30. Cấu trúc hệ thống anten TV chủ (MATV) 1.2.4.5. Hệ thống TV anten tập thể 950 – 1450 MHz từ khối ngoài trời Cáp phân phối Bộ kết hợp Các bộ giải điều chế Các bộ lọc kênh 1 Máy thu băng rộng 3 5 6 2 4 Máy thu băng rộng Hình 1.31. Cấu trúc khối trong nhà cho hệ thống TV anten tập thể (CATV) Hệ thống TV anten tập thể (CATV: Community Atenna TV) sử dụng một khối ngoài trời với các tiếp sóng riêng cho từng phương phân cực giống như hệ thống MTAV để có thể cung cấp tất cả các kênh đồng thời tại máy thu trong nhà. Thay vì sử dụng một máy thu riêng cho từng người sử dụng, tất cả các sóng mang đều được giải điều chế tại một hệ thống lọc - thu chung như ở hình 1.31. Sau đó tất cả các kênh được kết hợp vào một tín hiệu ghép chung để truyền dẫn theo cáp đến các thuê bao. Đối với các vùng xa, thay vì dùng cáp phân phối, người ta có thể phát lại quảng bá tín hiệu bằng một đài phát TV ở xa với sử dung anten đường kính 8m (26,2 ft) để thu tín hiệu vệ tinh trong băng C. Cũng có thể phân phối chương trình thu từ vệ tinh bằng hệ thống CATV. 1.2.5. CẤU HÌNH CỦA TRẠM MẶT ĐẤT. Hình 1.32. Các phần tử căn bản của một trạm mặt đất có dự phòng Trong các phần trước ta đã xét các trạm TV chỉ thu. Tất nhiên, ở một nơi nào đó ta cần có một tram phát để hoàn thiện đường truyền. Trong một số trường hợp chỉ cần trạm chỉ phát, chẳng hạn khi chuyển tiếp tín hiệu truyền hình đến các trạm chỉ thu TV ở xa. Các trạm phát thu đảm bảo cả hai chức năng và thường được sử dụng cho viễn thông với lưu lượng bao hàm cả mạng TV. Các phần tử cơ bản của một trạm mặt đất có dự phòng được cho trên hình 1.32. Nhắc lại rằng dự phòng có nghĩa một số khối được nhân đôi. Một khối được dự phòng kép này khi bị sự cố sẽ tự động chuyển mạch đến khối dự phòng. Các khối dự phòng được vẽ trên hình 1.31 ở dạng đường ngắt quãng.. Sơ đồ khối chi tiết của trạm phát thu mặt đất được cho ở hình 1.32. Trong đó để dễ nhìn ta không trình bầy các khối dự phòng. Hình 1.33. Sơ đồ chi tiết của một trạm phát thu Nhìn từ phía dưới sơ đồ, trước hết ta thấy thiết bị kết nối trạm vệ tinh mặt đất với mạng viễn thông mặt đất. Để giải thích ta sẽ xét lưu lượng điện thoại. Lưu lượng này có thể gồm nhiều kênh điện thoại được ghép với nhau theo tần số, hoặc thời gian. Ghép kênh này có thể khác với ghép kênh cần thiết để truyền dẫn vệ tinh, vì thế khối tiếp theo là thiết bị ghép kênh thực hiện lập khuôn dạng lại cho lưu lượng. Sau đó luồng ghép được điều chế ở trung tần (IF), thường là 70 MHz. Nhiều tầng trung tần song song được sử dụng cho từng sóng mang được phát. Sau khuếch đại IF 70 MHz, tín hiệu sau điều chế được biến đổi nâng tần đến tần số sóng mang cần thiết. Nhiều sóng mang có thể được phát cùng một lúc và mặc dù đây là các tần số khác nhau, các sóng mang được đặc tả theo tần số: Các sóng mang 6GHz hay các sóng mang 14GHz. Cần lưu ý rằng mỗi sóng mang có thể được sử dụng cho nhiều điểm nhận. Nghĩa là chúng mang lưu lượng đến các trạm khác nhau. Chẳng hạn một sóng mang vi ba có thể mang lưu lượng đến Boston và New York. Cùng một sóng mang được thu tại hai điểm, được lọc ra bởi các bộ lọc tại trạm mặt đất thu. Sau khi đi qua bộ biến đổi nâng tần, các sóng mang được kết hợp và tín hiệu tổng băng rộng được khuếch đại. Tín hiệu băng rộng sau khuếch đại đựơc tiếp sóng đến anten qua bộ ghép song công: Diplexer. Diplexer cho phép anten xử lý đồng thời nhiều tín hiệu phát và thu. Anten trạm làm việc ở cả hai chế độ phát thu đồng thời nhưng tại các tần số khác nhau. Trong băng C, đường lên có tần số phát là 6GHz và đường xuống hay tần số thu là 4GHz. Trong băng Ku, tần số đường lên là 14 GHz và đường xuống là 12 GHz. Do các anten khuếch đại cao được sử dụng cho cả hai đường, nên chúng có các búp sóng rất hẹp. Búp sóng hẹp này cần thiết để ngăn chặn nhiễu giữa các đường vệ tinh lân cận. Trong trường hợp băng C, cũng cần tránh nhiễu đến từ các tuyến vi ba mặt đất. Các tuyến vi ba mặt đất không hoạt động tại các tần số băng Ku. Trong nhánh thu (phía phải của hình 1.33), tín hiệu thu được khuếch đại trong bộ khuếch đại tạp âm nhỏ sau đó được chuyển đến bộ chia để tách thành các sóng mang khác nhau. Các sóng mang này được biến đổi hạ tần đến băng IF rồi được chuyển đến khối ghép kênh để được chỉnh lại khuôn dạng cần thiết cho mạng mặt đất. Cần lưu ý rằng dòng lưu lượng phía thu khác với dòng này ở phía phát. Số lượng sóng mang, khối lượng lưu lượng được mang sẽ khác nhau và luồng ghép đầu ra không nhất thiết phải mang các kênh điện thoại được mang ở phía phát. Tồn tại nhiều loại trạm mặt đất khác nhau phụ thuộc vào các yêu cầu dịch vụ. Theo nghĩa rộng có thể phân loại lưu lượng thành: Tuyến lưu lượng cao, tuyến lưu lượng trung bình và tuyến lưu lượng thấp. Trong kênh tuyến lưu lượng thấp, một kênh phát đáp (36 MHz) có thể mang nhiều sóng mang và mỗi sóng mang liên kết với một kênh thoại riêng. Chế độ hoạt động này được gọi là một sóng mang trên một kênh (SCPC: Single Carrier per Channel). Ngoài ra còn có chế độ đa truy nhập. Cụ thể về các chế độ này sẽ được xét ở chương các hệ thống thông tin vệ tinh FDMA và TDMA. Kích thước anten thay đổi từ 3,6 m (11,8ft) đối với các trạm di động trên xe đến 30 m (98,4ft) đối với đầu cuối chính. Kênh tuyến lưu lượng trung bình cũng đảm bảo đa truy nhập hoặc theo FDMA hoặc theo TDMA. Các chế độ đa truy nhập này cũng được xét trong chương tương ứng. Kích thước anten từ 30 m (89,4ft) cho trạm chính đến 10 m (32,8 ft) cho các trạm xa. Trong hệ thống tuyến lưu lượng cao, mỗi kênh vệ tinh (độ rộng băng tần 36 MHz) có thể mang 960 kênh thoại cho một đường hoặc một kênh TV kết hợp với kênh tiếng. Như vậy kênh phát đáp cho kênh tuyến lưu lượng lớn mang một tín hiệu băng rộng: Có thể là TV hay luồng ghép các kênh thoại. Đường kính anten của hệ thống này ít nhất là 30 m (98,4ft) được thiết kế cho trạm mặt đất tiêu chuẩn A của INTELSAT. Các anten lớn này có trọng lương đến 250 tấn vì thế phải có nền đỡ rất chắc chắn và ổn định. Các anten đường kính lớn này đảm bảo các búp sóng rất hẹp và vì thế phải tránh xê dịch để không làm lệch hướng anten. Đối với vùng có băng và tuyết rơi cần có lò sưởi bên trong. Mặc dù các anten này được sử dụng cho các vệ tinh địa tĩnh, nhưng vẫn xẩy ra trôi vệ tinh. Ảnh hưởng này cùng với búp sóng anten rất hẹp vì thế cần đảm bảo một giới hạn nhất định về độ bám. Điều chỉnh từng nấc theo phương vị và góc ngẩng được thực hiện dưới sự điều khiển của máy tính để đạt được tín hiệu thu cực đại. Việc đảm bảo liên tục nguồn nuôi cũng là một vấn đề quan trọng khi thiết kế các trạm mặt đất phát thu. Trừ các trạm nhỏ nhất, cần thể sử dụng nguồn dự phòng từ điện mạng hoặc acquy và các máy phát điện. Nếu điện lưới bị sự cố, các acquy lập tức thay thế. KẾT LUẬN Trạm mặt đất vệ tinh bao gồm phần phát và phần thu. Máy thu truyền hình vệ tinh TVRO là trạm mặt đất đơn giản nhất. Nó chỉ có phần thu. Theo quy định các máy thu gia đình chỉ làm việc tại băng Ku. Tuy nhiên hiện này nhiều gia đình có thể sử dụng các chảo khá to (đường kính khoảng 3m) để thu các tín hiệu TV đường xuống trong băng C (GHz) dùng cho chuyển đổi mạng đến các mạng phân phối truyền hình (các đài phát VHF, UHF và cáp truyền hình). Các tòa nhà lớn có thể sử dụng hệ thống TV anten chủ (MATV: Master- Antena TV) hoặc hệ thống TV nten tập thể (CATV: Community Atenna TV) để cung cấp chương trình vệ tinh đồng thời cho nhiều người sử dụng. Trạm mặt đất thu phát thường là các trạm đầu cuối sử dụng cho các mạng thông tin. Trạm mặt đất của hệ thống thông tin vệ tinh tế hoăc có thể là các trạm di động trên tầu bè, thương mại, quân sự và hàng không. Đây là các trạm rất phức tạp đòi hỏi công suất phát lớn và anten lớn để có thể phát đến vệ tinh. Phần phát của các trạm này bao gồm phần giao tiếp với các hạ tầng thông tin mặt đất, phần chuyển đổi khuôn dạng tín hiệu cho phù hợp kênh vệ tinh và phần ghép kênh, phần điều chế và biến đổi nâng tần, phần kết hợp kênh vô tuyến và anten phát. Phần thu bao gồm các phần từ ngược lại với phần phát: Anten thu, chia kênh vô tuyến, biến đổi hạ tần, giải điều chế, phân kênh và giao tiếp với hạ tầng viễn thông mặt đất. 1.2.6. TRUYỀN TÍN HIỆU TRUYỀN HÌNH QUA VỆ TINH Tín hiệu truyền hình có thể truyền qua vệ tinh bằng 2 phương pháp: Tương tự, nhờ điều tần (FM). Số, nhờ điều chế PSK (phase shift keng - dịch pha theo khóa). Nếu xét trên quan điểm công suất phát, thì hệ thống số ưu việt hơn hệ thống tương tự khi tốc độ bit ≤50MB/s. Theo quy định quốc tế WARC (Worl Administrative Radio Conference), thì độ rộng kênh vệ tinh để truyền tín hiệu truyền hình ở băng Ku (12GHz) là 27MHz. Độ rộng băng tần 27MHz cho phép truyền tín hiệu số có tốc độ khoảng 36MB/s. Để truyền tín hiệu truyền hình số cần sử dụng phương pháp mã tiết kiệm. Có thể dùng hai kênh đồng thời để truyền các thành phần tín hiệu hình, do đó tốc độ bit toàn bộ tia tín hiệu có thể nâng gấp 2 lần. Các hệ thống truyền qua vệ tinh thường công tác ở dải tần centimetre (cm), tần số cỡ GHz, ví dụ băng Ku: Phát từ mặt đất lên vệ tinh: 14÷14,5 GHz, phát từ vệ tinh xuống mặt đất: 11,7÷12,5GHz. Biến đổi tín hiệu từ băng tần cơ bản lên băng tần kênh truyền (cao tần) thường được thực hiện qua một vài lần điều chế. Đầu tiên tín hiệu video được điều chế bằng PSK (mã tiết kiệm) với việc sử dụng điều chế 2, 4 hoặc 8 trị. Điều chế pha (phase modulation) dựa trên nguyên tắc biến đổi pha tải tần theo tín hiệu số: Để máy thu nhận được 2 tín hiệu trên (tín hiệu phát song hành trên 2 kênh vệ tinh) cần phải tạo lại pha ban đầu của tải tần. Nếu không tạo lại được pha ban đầu, máy thu sẽ nhận thông tin sai. Điều này có thể xảy ra khi điều chế pha trực tiếp (sự thay đổi pha trực tiếp của tải tần tương ứng với phần tử nhị phân). Để khắc phục hiện tượng trên (không xác định được pha ban đầu trong tín hiệu thu) người ta sử dụng DPCM (điều chế vi sai), trong đó tín hiệu số được ánh xạ qua pha vi sai: Pha tải tần không phụ thuộc pha ban đầu. Phương pháp này đòi hỏi phải xác định thời gian một phần tử tín hiệu điều chế (xác định khoảng cách điều chế). Vì vậy nó có thể sử dụng khi truyền đồng bộ, trong đó sự thay đổi pha có thể xuất hiện đúng trong các thời điểm nhất định. Sự thay đổi pha là dịch pha, xuất hiện trong tín hiệu điều chế giữa đầu cuối 1 phần tử tín hiệu và bắt đầu phần tử tiếp theo. Hình 1.34. Sự thay đổi pha trong tín hiệu điều chế pha vi sai tải tần. Sự thay đổi pha có thể xuất hiện tại nhiều giá trị tức thời khác nhau của tải tần và do đó xuất hiện các khoảng năng lượng giữa sườn trước và sườn sau đặc tuyến điều chế, cho nên có thể làm tăng độ méo tín hiệu. Để loại trừ méo, cần đảm bảo đồng bộ giữa đặc tuyến điều chế và tải tần. c) b) a) t t F(η) 0 1 0.5 1.5 2 Hình 1.35. a) Bước nhảy tải tần cực đại. b) Bước nhảy tại thời điểm tải tần có giá trị 0. c) Mật độ phổ của bước nhảy pha Khi truyền các tín hiệu truyền hình số qua vệ tinh, thường dùng điều chế pha 2, 4 và 8 trị (thường dùng nhất là điều chế 4 trị). Để thực hiện điều chế pha 4 trị, cần xác định khả năng 4 lần thay đổi pha với d=π/2. Mỗi lần thay đổi pha sẽ sắp xếp 1 đôi symbol nhị phân. Tín hiệu điều chế số được chia thành đôi bit để thay đổi pha tải tần. Trong thực tế, có thể dùng 2 loại sắp xếp như vậy (2 biến thể của mã điều chế). Trong trường hợp sắp xếp như trên, nếu xuất hiện sai pha do nhiễu, thì chỉ bị phá bỏ 1 bit. Điều chế pha tải tần được thực hiện theo 2 phần tử số liệu với tốc độ nhỏ hơn ½ tốc độ bit của tín hiệu. Các đặc tuyến tín hiệu điều chế theo cả 2 biến thể mã (cho tín hiệu số) được cho trên hình 1.35. Trường hợp dùng mã theo biến thể B, tín hiệu điều chế chiếm độ rộng băng tần lớn hơn so với trường hợp A. Mã B có đặc tính đồng bộ tốt hơn, vì sự thay đổi pha xuất hiện ở mỗi đôi bit truyền. Trong trường hợp A, sự lặp lại nhiều lần đôi bit 00 có thể gây ra mất đồng bộ giữa máy phát và máy thu. Sức chịu đựng nhiễu của cả hai loại A, B là như nhau, nhưng thấp hơn trường hợp điều chế pha 2 trị, vì khi pha vi sai (tải tin) nhỏ đi sẽ làm thay đổi pha (do nhiễu có trị nhỏ hơn). Hình 1.36. a) Tín hiệu điều chế số. b) Tín hiệu điều chế theo loại A. c) Tín hiệu điều chế theo loại B. Bằng cách tương tự, có thể tạo ra tín hiệu bằng cách điều chế pha 2 và 8 trị. Đối với điều chế pha 2 trị, sự thay đổi pha (d=π) dùng để sắp xếp symbol 0 và 1, còn với điều chế pha 8 trị sẽ có 8 trị khác nhau về pha (cách nhau d=π/4) và được sắp xếp cho mỗi 3 bit tương ứng. Điều chế pha của tải tần (cao tần) với tín hiệu video được thực hiện bằng PSK. Điều chế và giải điều chế được thực hiện trong mạch chung, gọi là modem (modem: modulation-demodulation). Các bộ điều chế có thể làm việc trong mạch điều chế pha tương tự (có dịch pha 900) theo đặc tuyến bình phương và tổng các đặc tuyến. Nó cũng có thể làm việc bằng chuyển mạch có dịch pha (đặc tuyến tải tần và tổng các đặc tuyến). Có 3 phương pháp giải điều chế các tín hiệu bằng PSK: (1) tự hiệp biến (autocorrelation), (2) hiệp biến (correlation) và (3) liên kết (coherent) - phương pháp tự hiệp biến xác định pha vi sai tín hiệu tải tần (giữa các pha sau với nhau) bằng các phần tử tín hiệu điều chế liên tiếp. Phương pháp hiệp biến so sánh pha tín hiệu thu với pha của 2 tín hiệu (vuông góc với nhau) tải tần chuẩn (tạo từ bộ dao động địa phương). Phương pháp lên kết, còn gọi là tách sóng đồng bộ, so sánh pha tín hiệu thu với pha tín hiệu chuẩn (tạo từ máy thu). Phương pháp này có sức chịu đựng nhiễu trên đường truyền lớn nhất. 1.2.7. GÓC NGẨNG, GÓC PHƯƠNG VỊ VÀ GÓC PHÂN CỰC Đối với vị trí anten tại mặt đất để xác định toạ độ vệ tinh cần ba thông số sau: là góc ngẩng, góc phân cực và góc phương vị. Thiết bị có liên quan tới 3 thông số này là Anten parabol và phần thu sóng. 1.2.7.1. Góc ngẩng (qe) Góc ngẩng là góc tạo thành giữa tiếp tuyến tại diểm thu ở mặt đất và đường nối điểm thu đến vệ tinh. Được mô tả như hình vẽ. Góc ngẩng tại xích đạo lớn nhất bằng 900 và càng đi về hai cực thì nó càng giảm. Trong phạm vi hẹp ta có thể tạm coi mặt đất nơi đặt Anten là đường tiếp tuyến. Cách tìm hay dựng góc ngẩng rất khó. Bởi vậy ta có thể tìm góc nghiêng của nó để lắp đặt dễ dàng hơn. Ta tính được góc ngẩng như sau: qe = 900 - góc nghiêng (i) Góc ngẩng qe EL ( 90- qe) Góc nghiêng: ( 90- qe) o Mặt phẳng đất k Hay:Đường ngang song song với mặt đất qe = 900 - [ góc lệch (d) + góc nghiêng (i)] Hình 1.37. Góc ngẩng và góc nghiêng Giá trị góc lệch và góc nghiêng được cho ở bảng sau : Vĩ độ Góc nghiêng (i) Góc lệch (d) 10 0 46 - TP.HCM 11,5 1,66 210 04 - TP.HÀ NỘI 21,48 3,17 Khi biết vĩ độ nơi thu ta có thể tìm ra góc ngẩng. Trong đó : Lat : Vĩ độ nơi thu. Lon : sai biệt kinh độ giữa nơi thu và vệ tinh. 1.2.7.2. Góc phương vị [ja] Các vệ tinh ở trên quỹ đạo địa tĩnh nằm trong mặt phẳng xích đạo. Mỗi một trạm thu ở mặt đất chỉ có thể nhìn thấy vệ tinh ở nửa phần quả đất, từ kinh tuyến 00¸ 1800. Trong các biểu đồ được lấy chuẩn ở kinh tuyến 00, rẽ về hướng Tây và hướng Đông. Thực tế do sự che khuất của bề mặt trái đất, chỉ còn ±700 về hướng Tây-Đông. Góc phương vị là góc dẫn hướng cho anten quay tìm vệ tinh trên quỹ đạo địa tĩnh theo hướng từ Đông sang Tây. Góc phương vị được xác định bởi đường thẳng hướng tới vệ tinh. Góc được tính theo chiều kim đồng hồ, theo công thức: ja = 1800 + kinh độ Tây Hoặc ja = 1800 - kinh độ Đông Góc phương vị phụ thuộc vào kinh độ của điểm thu và kinh độ của vệ tinh. 1.2.7.3. Góc phân cực: Khi đường trục tâm chảo parabol thu hướng thẳng đến tâm búp sóng chính của anten phát (Downlink) của vệ tinh thì mặt chảo anten thu sẽ nhận được gần như toàn bộ năng lượng của chùm sóng chính trong mặt phẳng phân cực. Nếu như Anten thu nằm lệch tâm với chùm sóng chính của tín hiệu vệ tinh, hiệu suất thu năng lượng giảm và còn gây ra các tác hại khác như làm méo dạng tín hiệu, tăng tạp nhiễu. Vì vậy cần phải hiệu chỉnh lại góc phân cực bằng đầu dò phân cực ở đầu thu. Góc phân cực cũng thay đổi theo vĩ tuyến và kinh tuyến giữa tâm chùm sóng bức xạ với điểm thu. Thông thường giá trị của nó được tính sẵn theo vĩ độ và kinh độ. Khi dùng cơ cấu đồng bộ để dò tìm tín hiệu các vệ tinh trên quỹ đạo địa tĩnh nếu đặt các góc không đúng thì anten sẽ không bám theo đúng quỹ đạo địa tĩnh. Trường hợp này sẽ không thu được tín hiệu của tất cả vệ tinh trên quỹ đạo. Sự phân cực sóng điện từ mô tả sự định hướng của vector điện trường trong không gian. Sự phân cực được quyết định bởi cách mà tín hiệu RF được bức xạ từ anten vào không gian. Chức năng này được thực hiện bởi một bộ phân cực nó là một phần của hệ thống anten. Một anten có khả năng phát và nhận tín hiệu nếu nó được phân cực. Một sóng phân cực tuyến tính có hướng của vector điện trường hợp với trục đứng hoặc ngang một góc không đổi khi nó lan truyền trong không gian. Vì vậy, khi vector điện trường song song với chiều ngang thì sóng được phân cực ngang, và khi vector điện trường thẳng đứng thì nó là phân cực đứng. Hình vẽ sau cho ta thấy sự phân cực ngang và phân cực đứng của một sóng đi vào mặt phẳng tờ giấy. Hình 1.38. a) phân cực đứng. b) phân cực ngang. c) phân cực dạng elip. Vector điện trường của các sóng phân cực dạng tròn vẽ trên các vòng tròn khi sóng lan truyền. Chiều quay của nó theo chiều kim đồng hồ nếu các sóng được phân cực tròn tay phải( Right Hand Circularly Polarized Wave) và ngược lại. Sự méo dạng của sóng được phân cực dạng ellip đi vào mặt phẳng tờ giấy. Sự méo dạng được đo bởi tỉ số dọc trục Ar được cho bởi Ar = EMax / EMin Trong đó: EMax và EMin là hai trục lớn và nhỏ của elip. Một thông số quan trọng khác của sóng là góc độ nghiêng của ellip với trục tham chiếu. Sự phân cực dạng ellip có thể xem là một trường hợp tổng quát bởi vì loại phân cực này sẽ đạt phân cực thẳng khi Ar đến ¥ và phân cực tròn khi Ar =1. Một cách lý thuyết, một Anten được phân cực đôi có thể ngăn cách các sóng được truyền trong phân cực trực giao, cho phép mỗi phân cực được nhận một kênh riêng biệt. Một hệ thống sử dụng tính chất này của Anten được xem là hệ thống phân cực đôi. PHẦN II HỆ THỐNG THU TRUYỀN HÌNH CÁP CHO KHÁCH SẠN SAO MAI - THANH HÓA 2.1. YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG: 2.1.1. Khảo sát các đặc điểm cần để thiết lập nơi thu. Trước tiên cần xác định rõ mục đích. Người ta có thể phân định được các yêu cầu chủ yếu như sau: Trường hợp thu từ một vệ tinh: Anten thu được cố định, và chỉ cần một đầu SHF, có phân cực chính xác, theo dải tần số của vệ tinh phát sóng. Trường hợp thu nhiều vệ tinh: Anten thu phải có giá đỡ theo xích đạo và được điều khiển từ xa. Trục kích có thể làm di chuyển ăng-ten một phần, hoặc trên toàn bộ quỹ đạo tĩnh “thấy được”, tại nơi thu. Tùy theo đặc tính phát sóng trên vệ tinh cần thu, mà đầu SHF, ống dẫn sóng và đầu dò phân cực của Anten phức tạp nhiều hay ít. Như vậy có thể có khả năng như sau: Làn sóng của các vệ tinh cần thu có cùng một băng tần: Ku 1: Thấp - 10,95 - 11,7 GHz. Ku 2: Trung - 11,7 - 12,5 GHz. Ku 3: Cao - 12,5 - 12,7 GHz. Chúng được phát sóng với phân cực giống nhau, vì vậy chỉ cần một đầu thu SHF và một đầu dò phân cực cho đúng là đủ. Làn sóng của các vệ tinh cần thu có cùng băng tần, nhưng khác phân cực: Phân cực ngang, đứng hay vòng phải, vòng trái. Một đầu thu SHF là cần thiết nhưng phải có thêm mạch đảo phân cực (polarotor) để có thể điều chỉnh phân cực cho tín hiệu, và được điều khiển từ xa, đặt cạnh máy thu. Làn sóng của các vệ tinh cần thu có trên hai băng tần: Thông thường là trên băng tần thấp và cao. Thật vậy, các vệ tinh phát sóng trên băng tần này chủ yếu theo hệ PAL và với phân cực ngang hay đứng, làm cho đơn giản phần thu. Ống dẫn sóng cung cấp cho hai đầu thu SHF, một dành cho băng tần thấp, còn cái kia là cho băng tần cao. Một mạch đảo phân cực sẽ điều chỉnh đầu dò tùy theo phân cực. Nó được điều khiển từ xa, tại nơi đặt máy thu. Làn sóng các vệ tinh cần thu trên hai băng tần thấp và trung gian . Trong trường hợp này vấn đề trở nên phức tạp, vì rằng các phần phát sóng trên băng tần thấp thì theo hệ PAL, với phân cực ngang hoặc đứng của tín hiệu. Còn phần phát sóng trên băng tần trung gian lại theo hệ D2 MAC với phân cực vòng phải hoặc vòng trái. Ống dẫn sóng cung cấp tín hiệu cho hai đầu SHF, và mỗi đầu được trang bị một mạch đảo cực, để điều chỉnh vị trí đầu dò tương ứng cho phù hợp. Các thiết bị được sử dụng trong hiện tại, thì mạch đảo cực “Polarotor” được thay bằng “Ferotor”, không có các phụ kiện di động. Thiết lập nơi thu tín hiệu truyền hình cho tập thể. Trong trường hợp này thì phải làm sao cho mỗi thuê bao, có thể nhận được tín hiệu, các chương trình truyền hình theo yêu cầu, trong bất cứ lúc nào. Vì vậy cần thiết phải có: + Bao nhiêu Anten cố định thì có tương ứng bấy nhiêu vệ tinh nằm ở các vị trí khác nhau trên quỹ đạo địa tĩnh cần được thu. + Bao nhiêu đầu SHF thì có tương ứng bấy nhiêu băng tần và phân cực khác nhau, cần thu. 2.1.2. Yêu cầu cụ thể: Dùng máy thu TVRO để bắt tín hiệu từ 2 vệ tinh có phủ sóng trong khu vực và đồng thời thu các đài phát hình địa phương (TTV) trên băng tần UHF và VHF. Toàn bộ tín hiệu các đài thu được cho qua bộ chia và bộ khuếch đại ,để phân phối cho 90 thuê bao của khác san Sao Mai 12 tầng gồm 11 tầng lầu và 1 tầng dùng tiếp khách. Được phân bố như sau: 12 tầng, mỗi tầng có 8 phòng, mỗi phòng có diện tích 4x6 m2. Riêng tầng một có 2 phòng tiếp khách, mỗi phòng có diện tích 5x6m2. Chiều cao của mỗi tầng là 3.5m. Chiều cao của tầng một là 4m. Khối thu Khối phân phối Diện tích còn lại của khách sạn dùng làm nhà để xe, kho chứa đồ, nhà bếp,...do đó không đặt Tivi. Phòng thu được đặt tại tầng trên cùng của khách sạn, sau đó dùng cáp phân phối tới các thuê bao. 2.2. MÔ HÌNH THIẾT KẾ: Toàn bộ hệ thống được chia làm 2 khối chính như sau: 2.2.1. Khối thu thường gồm các thiết bị sau: + Anten thu (UHF, VHF, chảo Parabol) và các thiết bị phụ trợ cho Anten (nếu có) như: Polarotor dùng để điều khiển phân cực Anten. Positioner để điều khiển góc ngẩng, góc phương vị (Hoặc chỉ một trong hai chức năng). + Bộ khuyếch đại và dịch tần nhiễu thấp (LNAvà LNB) cho chảo Parabol, bộ RF BOOSTER cho Anten thu UHF/VHF. + Bộ Combiner để ghép các kênh RF từ bộ Booter và máy thu đưa tới. + Bộ Amplifier: Đây là bộ khuếch đại dải rộng, có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu đủ lớn để cung tín hiệu TV tới các thuê bao. + Dây dẫn sóng cao tần (cáp đồng trục 75 ôm) truyền dẫn tín hiệu từ đầu ra bộ dịch tần LNB tới máy thu. + Ngoài ra để sử dụng hiệu quả các thiết bị người ta còn dùng một số bộ ghép nối phân đường (NIF, TAP). 2.2.2. Khối phân phối bao gồm các thiết bị như: + Cáp đồng trục dải rộng loại Indoor: Dùng truyền dẫn và phân phối tín hiệu ở băng tần cơ bản tới các thuê bao. + Các bộ NIF, TAP, OUTLET và các bộ amplifier đường truyền (nếu có ). Toàn bộ các thiết bị khối này dùng loại Indoor. 2.2.3. Phương án thực hiện Căn cứ vào yêu cầu của hệ thống và thành phần các khối ta có mô hình tổng thể như sau: Khối thu (hình 2.1) theo nguyên lý như sau: Tín hiệu truyền hình thu được từ Antenna vệ tinh (parabol) qua bộ dịch tần nhiễu thấp (LNA và LNB) có tần số từ 0,95 GHz đến 1.75 GHz, sau đó được đưa tới bộ chia để đưa tới các đầu thu vệ tinh. Khối đầu tuner vệ tinh [R]. Tín hiệu sau tuner là AV và RF, nhưng để tín hiệu hình chất lượng tốt người ta sẽ lấy tín hiệu AV để đưa vào bộ điều chế [M]. Bộ điều chế tần số [M] sẽ cho ra tín hiệu RF (UHF) theo yêu cầu, tín hiệu RF lấy ra có thể chọn từ kênh 21 tới kênh 69. Thường người ta chọn các kênh từ 31 trở lên để đưa tới bộ Combiner. Đồng thời tín hiêụ truyền hình trực tiếp thu từ đài (VTV1,2,3 và TTV) sẽ được khuếch đại lọc [F] theo từng kênh. Sau đó cũng được đưa tới bộ Combiner. Chia RF AV VHF RF Parabol Parabol UHF S2 F S2 F F F Khuếch đại đầu vào Khuếch đại đầu vào Chia 4 Chia 4 R1 R2 R3 R4 R1 R2 R3 R4 M1 M2 M3 M4 M1 M2 M3 M4 Ch8 CH9 Ch10 Ch18 Ch22 Ch35 Ch41 Ch47 Ch49 Ch54 Ch57 Ch64 RF RF RF RF Khuếch đại công suất Bộ Combiner sẽ ghép các kênh RF để đưa tới bộ khuếch đại công suất, tùy theo số thuê bao và suy hao mà ta chọn cho thích hợp. Sau bộ khuếch đại là bộ chia, bộ này có số đầu ra tùy chọn sao cho phù hợp nhất. Phần minh họa như sơ đồ nguyên lý sau: Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý khối thu Thực tế để đáp ứng với yêu cầu thực tế của khách sạn và các thiết bị hiện có trên thị trường, ta có thể dùng một hệ thống thu như sau: NIF_8D VHF Parabol Parabol UHF NIP _4DP NIP_4DP BW_40AS HEMR - 870G4 R1 R2 R3 R4 M1 M2 M3 M4 COMBINER HEMR - 870G4 R1 R2 R3 R4 M1 M2 M3 M4 COMBINER BW - 40AS NIF_3D Hình 2.2. Sơ đồ khối thiết kế khối thu TVRO Phần cáp phân phối: Có hai kiểu thông dụng như sau: Hình 2.3. a) Cấu trúc hình xương cá. b) Cấu trúc hình cây. + Đối với loại cấu trúc hình xương cá: Có ưu điểm tiết kiệm được dây, nhưng sẽ phải dùng nhiều bộ chia nhánh hơn (Tổn hao đường truyền lớn) và độ an toàn sẽ kém, chỉ cần 1 bộ chia nhánh hỏng sẽ mất toàn bộ tín hiệu cho các thuê bao sau nó, hoặc khi dây đứt cũng xẩy ra trường hợp tương tự vì vậy sẽ khó khăn cho sửa, chữa thay thế. + Đối với loại cấu trúc hình cây: Tuy có tốn dây hơn nhưng nó khắc khục được các nhược điểm của loại cấu trúc hình xương cá. Từ phân tích trên trong thiết kế này ta chọn cấu hình (b). Sơ đồ thiết kế cho mỗi tầng từ tầng 1 đến tầng 12 theo mặt cắt ngang như sau: TAP TV TV TV TV Cầu thang NIF 2D TAP TV TV TV TV 4m 6m Hành lang OUTLET Phòng ở Hình 2.4. Mặt cắt ngang một tầng của khách sạn NIF NIF NIF NIF NIF NIF NIF NIF NIF NIF NIF NIF 6m 3.5m 3.5m 3.5m 3.5m 3.5m 3.5m 3.5m 3.5m 3.5m 3.5m 3.5m 4m Suy hao tăng theo các tầng Hình 2.5. Sơ đồ thiết kế hệ thống theo mặt cắt đứng Hình 2.6. Hệ thống cáp toàn bộ khách sạn 2.3. TÍNH TOÁN CỤ THỂ 2.3.1. Chọn và lắp đặt Anten Khi lựa chọn Anten parabol cho thiết bị thu, ta cần chú ý các vấn đề sau: Loại anten: Thường là anten Offset nhằm hạn chế búp sóng phụ, đồng thời tăng hiệu suất anten và để giảm tổn hao trong các mạch ghép nối. Mặt phản xạ thường được làm bằng nhôm và được gắn với thiết bị giá đỡ đơn giải nhằm có thể lắp ráp một cách linh hoạt. Do phạm vị chuuyển động của anten vệ tinh trên quỹ đạo địa tĩnh luôn nằm trong búp sóng chính của anten, nên anten tram mặt đất không cần có hệ thống bám. Đường kính Anten: Tuỳ thuộc vào hệ số phẩm chất yêu cầu, công suất bức xạ tương đương đẳng hướng khi xét đến yêu cầu của dịch vụ cũng như khả năng của vệ tinh và vùng địa lý của trạm. + Với băng Ku đường kính anten là 1,2 đến 1,8m, song với vùng có nhiều ma như Việt Nam thì đường kính anten là 1,8 đến 2,4m. + Với băng C để hạn chế gây nhiễu sang các hệ thống vệ tinh lân cận nên đường kính anten thường yêu cầu lớn hơn băng Ku. Tuy nhiên bằng cách sử dụng kỹ thuật trải phổ băng C có đừờng kính anten chỉ cần 0,6 đến 1,2m. + Nơi lắp đặt trạm thu, là cho cá nhân hay cho tập thể. Dưới đây là bảng cho kích thước Anten cần lựa chọn, tùy thuộc vào các yếu tố như: Công suất của vệ tinh thu tại mặt đất (PIRE) tính bằng dBW, hệ số tiếng ồn tối đa của đầu SHF, đối tượng lắp đặt trạm thu (cho cá nhân hay cho tập thể). Bảng 2.1. Kích thước Anten Công suất PIRE (dBW) 64 60 56 52 50 46 44 42 Tram thu tập thể Anten(cm) 60 85 100 130 180 200 300 450 Căn cứ vào khả năng, yêu cầu của khách hàng và kết quả khảo sát nơi đặt máy cũng như vệ tinh phát mà ta mua loại antena cho phù hợp. Ví dụ ta chọn loại có giá đỡ AZ-E 1 có sẵn ở thị trường Việt Nam dùng thu ở băng Ku. Dùng Antenna loại dàn để thu đài địa phương, ở đây ta chọn 2 dàn, 1 cho thu kênh UHF và 1 cho kênh VHF. 2.3.2. Chọn bộ LNA và LNB Ta đã biết đầu thu SHF sẽ quyết rất lớn tới chất lượng tín hiệu hình thu thu từ vệ tinh. Khi chọn cần chú ý các chỉ số sau: Hệ số tiếng ồn [N( dB )], phải ổn định trên toàn bộ giải tần (thường 1,5-2,5 dB càng nhỏ càng tốt). Độ lợi phải đều trên dải tần (40 - 55 dB ). Tỷ số sóng đứng [ROS < 1,3]. 2.3.3. Chọn máy thu TVRO: Dùng loại đầu có cả tuner, mod, combiner: HEMR-870G4. 2.3.4. Chọn bộ Booter: Vì dùng 2 Antenna để thu ở 2 băng tần UHF và VHF. Để cho tiện lợi ta có thể chọn một bộ Booter dải rộng dùng cho cả 2 kênh, cụ thể ta dùng loại BW-40AS với các thông số kèm theo Catalogue của hãng NIPPON ANTENNA ở phần phụ lục. 2.3.5. Chọn cable: Để tiếp kiệm chi phí và sử dụng cáp có hiệu quã thi ta nên dùng đồng thời các loại cáp như sau: Cáp trục chính QR540. Đây là cáp lớn nhất dùng để truyền tín hiệu trên các đường trục chính. Đặc điểm của loại cáp QR540 là có mức suy hao rất thấp (khoảng 0.0565 dB/m). Nên nó được dùng để kéo các đường cáp chính, chạy dài. Tín hiệu truyền cáp QR540 bị suy it hao. Cáp đồng trục RG11. Đây là loại cáp dùng chủ yếu để truyền tín hiệu ra từ các khuyếch đại chính và chia DC tới các khuyếch đại nhánh, hay dung truyền giữa các thiết bị truyền dẫn khác như : Tap, DC....Cáp RG11 có độ suy hao là: 0.13dB/m Cáp đồng trục RG6. Đây là loại cáp dùng để dẫn tín hiệu đến tận các thiết bị thu (như TV) của thuê bao. Độ suy hao của cáp RG6 là: 0.2dB/m Bảng 2.2. Mức suy hao của các loại cáp Loại Cáp Mức suy hao (dB/m) QR540 0.0565 RG11 0.13 RG6 0.2 2.3.6. Các loại Tap. Đặc điểm Tap dùng để chia tín hiệu không cân bằng. Có nhiều loại Tap khác nhau, Nhưng có 1 điểm chung là: có 1 đầu in, 1 đầu out (có mức suy hao nhỏ), và nhiều đầu Tap (có mức suy hao lớn, số lượng đầu Tap phụ thuộc vào loại Tap). Đầu in: Dùng để đưa tín hiệu vào. Đầu Out: Dùng để đưa tín hiệu (bị suy hao ít ) ra đến các Tap khác, hay bộ chia... Đầu Tap: Dùng để lắp thuê bao, có độ suy hao lớn. Ngoài ra tại các đầu cuối mỗi thuê bao còn thêm một bộ OUTLET CSW-7-7 để cắm trực tiếp ra TV. Bảng 2.3. Thông số các loại Tap cơ bản Loại Tap Số đầu Tap Mức suy hao đầu Tap dB) Mức suy hao: in-out(dB) 2/20 2 20 2 2/17 2 17 2 2/14 2 14 3 2/11 2 11 3 2/8 2 8 4 4/26 4 26 1.5 4/23 4 23 1.5 4/20 4 20 2.5 4/17 4 17 2.5 4/14 4 14 3.9 4/11 4 11 5.1 8/26 8 26 1.5 8/23 8 23 2 8/20 8 20 2.5 8/17 8 17 3.5 8/14 8 14 4 2.3.7. Tính toán suy hao Để đơn giản cho việc tính toán ,ta chỉ cần tính mức suy hao cụ thể của thuê bao có mức suy hao lớn nhất và nhỏ nhất tại mỗi tầng tới đầu ra của bộ khuếch đại công suất. Từ yêu cầu cụ thể, sơ đồ thiết kế hệ thống thu TVRO, sơ đồ các mặt cắt của khách sạn và chỉ số suy hao của các thiết bị theo Catalogue ta thấy lựa chọn linh kiện như vậy là tối ưu vì mức suy hao là nhỏ nhất từ đó tính toán được mức suy hao max và min cho mỗi tầng như sau: Tầng 12: + Thuê bao có mức suy hao lớn nhất: Mức suy hao của OUTLET CSW-7-7 = 3 dB Mức suy hao của NIF_2D = 4.3 dB Mức suy hao của NIF_16D = 12.5 dB Mức suy hao của TAP 4/26 = 1.5 dB Mức suy hao của dây nội tầng: 1*0.0565 + 8*0.13 + (4+3.5+6)*0.2 = 3.7965 dB Mức suy hao tổng: 25.0965 dB + Thuê bao có mức suy hao nhỏ nhất: Mức suy hao của OUTLET CSW-7-7 = 3 dB Mức suy hao của NIF_2D = 4.3 dB Mức suy hao của NIF_16D = 12.5 dB Mức suy hao của TAP 4/26 = 1.5 dB Mức suy hao của dây nội tầng: 1*0.0565 + 8*0.13 + (3.5+6)*0.2 = 2.9965 dB Mức suy hao tổng: 24.2965 dB Tầng 11 + Thuê bao có mức suy hao lớn nhất: Mức suy hao của OUTLET CSW-7-7 = 3 dB Mức suy hao của NIF_2D = 4.3 dB Mức suy hao của NIF_16D = 12.5 dB Mức suy hao của TAP 4/26 = 1.5 dB Mức suy hao của dây nội tầng:4.5*0.0565 + 8*0.13 + (4+3.5+6)*0.2=3.99425dB Mức suy hao tổng: 25.29425dB + Thuê bao có mức suy hao nhỏ nhất: Mức suy hao của OUTLET CSW-7-7 = 3 dB Mức suy hao của NIF_2D = 4.3 dB Mức suy hao của NIF_16D = 12.5 dB Mức suy hao của TAP 4/26 = 1.5 dB Mức suy hao của dây nội tầng: 4.5*0.0565 + 8*0.13 + (3.5+6)*0.2 =3.19425dB Mức suy hao tổng: 24.49425dB Tầng 10 + Thuê bao có mức suy hao lớn nhất: Mức suy hao của OUTLET CSW-7-7 = 3 dB Mức suy hao của NIF_2D = 4.3 dB Mức suy hao của NIF_16D = 12.5 dB Mức suy hao của TAP 4/26 = 1.5 dB Mức suy hao của dây nội tầng: 8*0.0565 + 8*0.13 + (4+3.5+6)*0.2 = 4.192 dB Mức suy hao tổng: 25.492 dB + Thuê bao có mức suy hao nhỏ nhất: Mức suy hao của OUTLET CSW-7-7 = 3 dB Mức suy hao của NIF_2D = 4.3 dB Mức suy hao của NIF_16D = 12.5 dB Mức suy hao của TAP 4/26 = 1.5 dB Mức suy hao của dây nội tầng: 8*0.0565 + 8*0.13 + (3.5+6)*0.2 = 3.392 dB Mức suy hao tổng: 24.692 dB Tầng 9 + Thuê bao có mức suy hao lớn nhất: Mức suy hao của OUTLET CSW-7-7 = 3 dB Mức suy hao của NIF_2D = 4.3 dB Mức suy hao của NIF_16D = 12.5 dB Mức suy hao của TAP 4/26 = 1.5 dB Mức suy hao của dây nội tầng: 11.5*0.0565+8*0.13+(4+3.5+6)*0.2=4.38975dB Mức suy hao tổng: 25.68975 dB + Thuê bao có mức suy hao nhỏ nhất: Mức suy hao của OUTLET CSW-7-7 = 3 dB Mức suy hao của NIF_2D = 4.3 dB Mức suy hao của NIF_16D = 12.5 dB Mức suy hao của TAP 4/26 = 1.5 dB Mức suy hao của dây nội tầng: 11.5*0.0565 + 8*0.13 + (3.5+6)*0.2 =3.58975dB Mức suy hao tổng: 24.88975 dB Tầng 8 + Thuê bao có mức suy hao lớn nhất: Mức suy hao của OUTLET CSW-7-7 = 3 dB Mức suy hao của NIF_2D = 4.3 dB Mức suy hao của NIF_16D = 12.5 dB Mức suy hao của TAP 4/26 = 1.5 dB Mức suy hao của dây nội tầng: 15*0.0565 + 8*0.13 + (4+3.5+6)*0.2 =4.5875dB Mức suy hao tổng: 25.8875 dB + Thuê bao có mức suy hao nhỏ nhất: Mức suy hao của OUTLET CSW-7-7 = 3 dB Mức suy hao của NIF_2D = 4.3 dB Mức suy hao của NIF_16D = 12.5 dB Mức suy hao của TAP 4/26 = 1.5 dB Mức suy hao của dây nội tầng: 15*0.0565 + 8*0.13 + (3.5+6)*0.2 =3.7875 dB Mức suy hao tổng: 25.0875dB Tầng 7 + Thuê bao có mức suy hao lớn nhất: Mức suy hao của OUTLET CSW-7-7 = 3 dB Mức suy hao của NIF_2D = 4.3 dB Mức suy hao của NIF_16D = 12.5 dB Mức suy hao của TAP 4/26 = 1.5 dB Mức suy hao của dây nội tầng: 18.5*0.0565+ 8*0.13+(4+3.5+6)*0.2=4.78525dB Mức suy hao tổng: 26.08525 dB + Thuê bao có mức suy hao nhỏ nhất: Mức suy hao của OUTLET CSW-7-7 = 3 dB Mức suy hao của NIF_2D = 4.3 dB Mức suy hao của NIF_16D = 12.5 dB Mức suy hao của TAP 4/26 = 1.5 dB Mức suy hao của dây nội tầng: 18.5*0.0565 + 8*0.13 + (3.5+6)*0.2=3.98525dB Mức suy hao tổng: 25.283 dB Tầng 6 + Thuê bao có mức suy hao lớn nhất: Mức suy hao của OUTLET CSW-7-7 = 3 dB Mức suy hao của NIF_2D = 4.3 dB Mức suy hao của NIF_16D = 12.5 dB Mức suy hao của TAP 4/26 = 1.5 dB Mức suy hao của dây nội tầng: 22*0.0565 + 8*0.13 + (4+3.5+6)*0.2=4.98075dB Mức suy hao tổng: 26.28075 dB + Thuê bao có mức suy hao nhỏ nhất: Mức suy hao của OUTLET CSW-7-7 = 3 dB Mức suy hao của NIF_2D = 4.3 dB Mức suy hao của NIF_16D = 12.5 dB Mức suy hao của TAP 4/26 = 1.5 dB Mức suy hao của dây nội tầng: 22*0.0565 + 8*0.13 + (3.5+6)*0.2 = 4.18075 dB Mức suy hao tổng: 25.48075 dB Tầng 5 + Thuê bao có mức suy hao lớn nhất: Mức suy hao của OUTLET CSW-7-7 = 3 dB Mức suy hao của NIF_2D = 4.3 dB Mức suy hao của NIF_16D = 12.5 dB Mức suy hao của TAP 4/26 = 1.5 dB Mức suy hao của dây nội tầng: 25.5*0.0565+ 8*0.13+(4+3.5+6)*0.2=5.1785dB Mức suy hao tổng: 26.4785 dB + Thuê bao có mức suy hao nhỏ nhất: Mức suy hao của OUTLET CSW-7-7 = 3 dB Mức suy hao của NIF_2D = 4.3 dB Mức suy hao của NIF_16D = 12.5 dB Mức suy hao của TAP 4/26 = 1.5 dB Mức suy hao của dây nội tầng: 25.5*0.0565 + 8*0.13 + (3.5+6)*0.2=4.3785dB Mức suy hao tổng: 25.6785 dB Tầng 4 + Thuê bao có mức suy hao lớn nhất: Mức suy hao của OUTLET CSW-7-7 = 3 dB Mức suy hao của NIF_2D = 4.3 dB Mức suy hao của NIF_16D = 12.5 dB Mức suy hao của TAP 4/26 = 1.5 dB Mức suy hao của dây nội tầng: 29*0.0565 + 8*0.13 + (4+3.5+6)*0.2=5.37625dB Mức suy hao tổng: 26.67625 dB + Thuê bao có mức suy hao nhỏ nhất: Mức suy hao của OUTLET CSW-7-7 = 3 dB Mức suy hao của NIF_2D = 4.3 dB Mức suy hao của NIF_16D = 12.5 dB Mức suy hao của TAP 4/26 = 1.5 dB Mức suy hao của dây nội tầng: 29*0.0565 + 8*0.13 + (3.5+6)*0.2 = 4.57625 dB Mức suy hao tổng: 25.87625 dB Tầng 3 + Thuê bao có mức suy hao lớn nhất: Mức suy hao của OUTLET CSW-7-7 = 3 dB Mức suy hao của NIF_2D = 4.3 dB Mức suy hao của NIF_16D = 12.5 dB Mức suy hao của TAP 4/26 = 1.5 dB Mức suy hao của dây nội tầng: 32.5*0.0565+8*0.13 +(4+3.5+6)*0.2=5.574dB Mức suy hao tổng: 26.874dB + Thuê bao có mức suy hao nhỏ nhất: Mức suy hao của OUTLET CSW-7-7 = 3 dB Mức suy hao của NIF_2D = 4.3 dB Mức suy hao của NIF_16D = 12.5 dB Mức suy hao của TAP 4/26 = 1.5 dB Mức suy hao của dây nội tầng: 32.5*0.0565 + 8*0.13 + (3.5+6)*0.2=4.774dB Mức suy hao tổng: 26.074 dB Tầng 2 + Thuê bao có mức suy hao lớn nhất: Mức suy hao của OUTLET CSW-7-7 = 3 dB Mức suy hao của NIF_2D = 4.3 dB Mức suy hao của NIF_16D = 12.5 dB Mức suy hao của TAP 4/26 = 1.5 dB Mức suy hao của dây nội tầng: 36*0.0565 + 8*0.13 + (4+3.5+6)*0.2=5.77175dB Mức suy hao tổng: 27.07175dB + Thuê bao có mức suy hao nhỏ nhất: Mức suy hao của OUTLET CSW-7-7 = 3 dB Mức suy hao của NIF_2D = 4.3 dB Mức suy hao của NIF_16D = 12.5 dB Mức suy hao của TAP 4/26 = 1.5 dB Mức suy hao của dây nội tầng: 36*0.0565 + 8*0.13 + (3.5+6)*0.2 = 4.97175 dB Mức suy hao tổng: 26.27175 dB Tầng 1 Tầng này có 2 phòng gần cầu thang nhất, nên mức suy hao là như nhau. Mức suy hao của OUTLET CSW-7-7 = 3 dB Mức suy hao của NIF_2D = 4.3 dB Mức suy hao của NIF_16D = 12.5 dB Mức suy hao của TAP 4/26 = 1.5 dB Mức suy hao của dây nội tầng: 40*0.0565 + 8*0.13 + (3.5+6)*0.2 =5.1775 dB Mức suy hao tổng: 26.46775dB. Như vậy. Ta có mức suy hao của khách sạn như sau: Bảng 2.4. Mức suy hao của khách sạn Tầng Mức suy hao lớn nhất (dB) Mức suy hao nhõ nhất (dB) 1 26.46775 26.46775 2 27.07175 26.27175 3 26.874 26.074 4 26.67625 25.87625 5 26.4785 25.6785 6 26.28075 25.48075 7 26.08525 25.283 8 25.8875 25.0875 9 25.68975 24.88975 10 25.492 24.692 11 25.29425 24.49425 12 25.0965 24.2965 2.3.8. Chọn máy khuếch đại công suất: Ta biết để đảm bảo cho TV thu được tín hiệu tốt nhất, thì mức tín hiệu đầu vào cho phép từ (5 -> 15) dB. Căn cứ vào kết quả tính toán và mức tín hiệu cho phép, ta thấy suy hao tới thuê bao có mức suy hao lớn nhất ở tầng 1 là lớn nhất so với các thuê bao khác trong toàn khách sạn và mức suy hao đó là: 26,46775 dB. Như vậy ta chọn bộ khuếch đại công suất BW-40AS là đủ và có các thông số được cho trong Catalogue. 2.4. CHỌN VỊ TRÍ LẮP ĐẶT 2.4.1. Khảo sát nơi thu tín hiệu Vị trí tại nơi thu, phải trống trải, và nhất là hướng vệ tinh cần thu thì không được che khuất. Muốn như vậy, thì phải xác định hướng nam địa lý, và góc cần chỉnh lý giữa hướng Bắc từ trường và Bắc địa lý, bằng la bàn. Chúng ta sẽ có trục Bắc - Nam. Sau đó tính các góc phương vị và góc ngẩng của các vệ tinh cần thu. Những phương pháp tính toán này sẽ được nghiên cứu chi tiết trong phần sau. Người ta có thể xem xét tại chỗ, bằng mắt, góc ngẩng (góc nâng) có bị vật cản ngại hay không để có thể thu vệ tinh này hay vệ tinh khác. Nếu có vật cản ngại, thì phải tìm biện pháp khắc phục, hoặc thay đổi vị trí hoặc nâng cao Anten khỏi vật cản ngại.Trong thực tế thì đây là tòa nhà cao nhất trong khu vực, do vậy vi trí nơi thu tín hiệu là lý tưởng. 2.4.2. Kế hoạch lắp đặt Một Anten Parabol phải có sức chịu đựng với gió, nhứt là đối với những loại có đường kính lớn. Vì vậy phải tính toán thận trọng, và nghiêm túc. Việc xây dựng Anten được luật pháp cho phép, đúng với các quy định của luật lệ. Nếu người chủ xây dựng lại là người thuê muớn nhà đất, hoặc người cùng hợp tác liên doanh, thì nhất thiết phải có sự chấp thuận của người chủ nhà đất hay người cùng hợp tác. Việc thiết lập một mạng cáp để phân phối tín hiệu thì phải được phép của cơ quan viễn thông quốc gia. Lắp đặt Anten Parabol: Một anten parabole gồm có: Trụ đỡ, giá đỡ, parabole (chảo), đầu SHF, có thể có một phần môtơ. + Cố định trụ đỡ Anten: Trụ đỡ phải được cố định thẳng đứng và bắt buộc luôn luôn phải ở vị trí ổn định. Thông thường ống trụ được làm bằng sắt mạ kẽm bằng nhiệt. Đường kính trong khoàng 50 mm cho các loại Anten 85/ 90 cm, cho đến 140 mm cho các Anten có 300 cm đường kính. Chiều dài trụ đỡ có từ 60 đến 120cm. Nếu trụ đỡ được lắp đặt trong vườn hoa, thì chiều cao của trụ đỡ có thể cao hơn để vượt qua các chướng ngại vật có thể có móng trụ được chân bằng bêtông, sâu trong lòng đất. Cũng có thể đặt trụ trên sàn thượng. Như vậy thì phải hàn chân trụ vào kết cấu thép của trụ nhà, và được nối đất. để vượt qua các chướng ngại vật có thể có móng trụ được chân bằng bêtông, sâu trong lòng đất. Cũng có thể đặt trụ trên sàn thượng. Như vậy thì phải hàn chân trụ vào kết cấu thép của trụ nhà, và được nối đất. Cũng có thể lắp đặt Anten vào tường hay vào ống khói của nhà bếp trên nóc nhà, trong trường này thì phải có các phụ tùng đặt biệt cho kết cấu cùa trụ đỡ. Các vách tường dầy từ 40 đến 45 cm có thể lắp đặt được Anten từ 180 cm đường kính có môtơ công suất mạnh, cho các Anten có giá đỡ theo xích đạo. Bốn điểm kết nối vào tường phải đặt biệt chăm sóc. Loại trụ đỡ này cũng phải được nối đất. Đừng bao giờ lắp đặt một Anten có kích thước lớn mà trụ đỡ không đủ sức đảm bảo vững chắc. Trong khi lắp đặt phải chú ý trụ đỡ phải thật thẳng đứng trên nền. Trong nhiều trường hợp phải chú ý đến điều kiện thoát nước trong vườn hay trên nền ciment. Các đường dây điện phải đặt trong ống nhựa, bao gồm các dây cung cấp nguồn điện, dây tín hiệu, và các loại dây điều khiển Anten. Hiện nay trên thị trường có bán loại dây nhiều sợi gồm có: Hai dây cáp đồng trục, một dây cáp nguồn có 5 dây dẫn cho môtơ và điều khiển đảo cực polarotor. Các loại này dành để trang bị cho các trạm thu có Anten được cơ giới hóa. Thiết bị nối đất có thể dùng lưới được tráng kẽm chôn dưới mặt đất, hay nối vào đường dây của mạng lưới điện hay đường ống nước. Các trụ Anten và các mạch điện thiết bị Anten phải nối vào hệ thống nhà. + Giá đỡ AZ- EL: Trước tiên đặt giá đỡ cố định vào trụ. Sau đó, hãy lắp đặt và điều chỉnh phương huớng , hướng cho phản xạ theo hướng dẫn của nhà sản xuất trong bảng hướng dẫn kèm theo thiết bị. Hãy lưu ý xem mặt phản xạ có bị hư hỏng khi chuyên chở hay không, và cẩn thận trong lắp ráp. Chúng ta đã biết rằng độ lợi Anten sẽ giảm khi mặt phản xạ bị méo dạng. Đường kính của trụ đỡ, được quy định theo hướng dẫn của người sản xuất. + Giá đỡ theo xích đạo: Việc lắp ráp giá đỡ theo xích đạo, phức tạp hơn. Nó được cố định trên trụ đỡ, và được điều chỉnh trước theo hướng trục Bắc - Nam, nhờ la bàn điều chỉnh để nhận được hướng Bắc địa lý. Người ta sử dụng phương pháp thứ hai để tính góc lệch ngoài và góc nghiêng để tìm ra góc nâng. Sau đó, thì mới lắp đặt mặt phản xạ vớ tất cả sự thận trọng cần thiết. Nếu là loại Anten có tiêu điểm lệch (off set), giá đỡ theo xích đạo sẽ khác, nhưng phần điều chỉnh trước là giống nhau. Lắp đặt toàn bộ giá đỡ phễu và đầu SHF: Trước tiên là lắp đặt phễu trên đầu SHF, nhờ một miếng đệm đặt ở giữa hai vòng kẹp của ống dẫn sóng…Thông thường đầu của phễu được bảo vệ bằng một miếng che đậy kín bằng nhựa. Toàn bộ được cố định tại tiêu điểm của phản xạ bằng giá đỡ có 3 chân hay bằng giá đỡ của loại Anten có tiêu điểm lệch. Nhà sản xuất cho khoảng cách tiêu điểm của Anten. Chúng ta có thể dùng thước để đo khoảng cách này, từ đáy Anten parabole đến đầu vào phễu. Có nhiều loại Anten có thể tinh chỉnh được khoảng cách này với đầu phễu. Thông thường các Anten được giao với đầu SHF đã được lắp đặt và điều chỉnh sẳn, đặt biệt là đối với Anten tiêu điểm lệch. Đầu SHF phải được điều chỉnh đúng, có nghĩa là trục của nó phải trùng với trục của parabole. Tất cả những việc làm này, phải tiến hành thận trọng và thật chính xác. Có những phụ tùng đặt biệt để lắp đặt SHF và tiêu điểm của một Anten parabole để có thể đặt được hai nguồn: Một nguồn vào đúng tiêu điểm, còn cái thứ hai có tiêu cự lệch để có thể nhận được vệ tinh thứ hai có khoảng cách với vệ tinh thứ nhất là 3 độ trên quỷ đạo địa tĩnh. Một mũ bằng chất dẻo loại không nhạy cảm với các sóng siêu cao, được lắp đặt để che đậy các đầu SHF, mạch đảo cực và mạch chọn đầu. Nó phải đảm bảo phủ được kín các thiết bị này. Các đường cáp đồng trục và cáp điều khiển, được lắp đặt dài theo giá đỡ của parabole và cố định theo chân trụ đỡ. Điều chỉnh đầu dò hay đảo cực - palarotor. Đầu chọn phân cực có đầu dò di động mà sự di chuyển được khiển từ xa tại máy thu. Đầu dò có thể di chuyển trên 900 từ vị trí phù hợp với phân cực ngang đến vị trí là phân cực đứng. Là 1 thiết bị tinh chỉnh được lắp đặt gần máy thu. Sự di chuyển của đầu dò phải lớn hơn 900, sao cho sự điều chỉnh không bị cản ngại tại mỗi vị trí. Như vậy thì mới có thể tinh chỉnh được. Việc điều chỉnh được thực hiện theo từng xung một từ 0,8 đến 2,2 µs với một nhịp điệu theo chu kỳ từ 17 đến 21 µs, nguồn điện là 5 vôn một chiều. Cơ giới hóa các anten theo xích đạo. Môtơ thực hiện di chuyển tuyến tính hay trục kích. Trên ống có một vòng siết chặt phần cố định của Anten parabol. Khớp cầu được nối vào phần di động. Môtơ được điều khiển từ máy thu có thông báo vị trí của Anten, và có bộ nhớ ghi nhận vài vị trí cần thiết đã được điều chỉnh từ trước. Máy thu được nối với môtơ bằng đường dây cáp có ba dây dẫn có kích thước đủ tải dòng điện: 3x0,3 mm2 hoặc: 3x0,5 mm2. Môtơ và trục vít được khớp nối sao cho khi co lại, thì hai trục song song ở vào vị trí tối đa. Có nghĩa là góc tạo thành giữa trục vít và phần di động của Anten trong khoảng 900. Môtơ được cung cấp điện một chiều với 24 hoặc 36 Vôn, với 2A. Giới hạn di chuyển, được thực hiện bằng một mạch ngắt điện rất nhỏ. Môtơ quét rộng. Loại môtơ này được cố định trực tiếp trên ống đỡ, tại phần cố định. Còn phần di động được nối vào giá đỡ xích đạo của mặt phản xạ parabol. Loại môtơ quét rộng có khả năng phủ sóng một vùng rộng trên quỹ đạo địa tĩnh. Như vậy việc lắp đặt sẽ dễ dàng hơn, và tạo được một sự chính xác trong việc điều chỉnh phương hướng không đồng đều. Môtơ được cung cấp với 36 vôn một chiều, 3A khi tải đầy đủ. Mạch cảm nhận là một ILS điều khiển bằng 5 thỏi nam châm. Điều chỉnh được chính xác đến 0,120. Nó được giao với các bộ phối hợp cho Anten từ 90-120-150-180 cm đường kính và với các trụ đỡ từ 50 đến 76 mm. Dĩ nhiên nó cũng điều khiển từ xa tại máy thu cung cấp cho môtơ các xung động lực. 2.5. BẢNG THỐNG KÊ THIẾT BỊ Bảng 2.5. Thống kê thiết bị STT LOẠI THIẾT BỊ KÍ HIỆU SỐ LƯỢNG ĐƠN VỊ 1 Anten parabol AZ-E1 2 Bộ 2 Anten xương cá (UHF) VN 1 Bộ 3 Anten xương cá (VHF) VN 1 Bộ 4 Booter BW-40AS 1 Bộ 5 Bộ chia 2 NIF-2D 12 Bộ 6 Bộ chia 16 NIF-16D 1 Bộ 7 TAP 4/26 22 Bộ 8 OUTLET CSW-7-7 90 Cái 9 Cáp đồng trục RG6 792 mét 10 Cáp đồng trục RG11 88 mét 11 Cáp trục chính QR540 280.5 mét 12 Máy thu HEMR-870G4 2 Chiếc KẾT LUẬN Như vậy cùng với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ tận tình của thầy CAO THÀNH NGHĨA thì đồ án tốt nghiệp của em với đề tài “Tính toán, thiết kế tuyền hình số vệ tinh” đã được hoàn thành đúng thời gian. Nhìn chung, trong cuốn đồ án này đã đề cập được một cách khái quát những vấn đề quan trọng của một hệ thống thông tin vệ tinh, các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình thu - phát tín hiệu qua vệ tinh để từ đó làm cơ sở thiết kế một hệ thống thu CATV cho 1 khách sạn. Nhưng phần thiết kế hệ thống thu CATV mới chỉ là một hệ thống với quy mô khá nhỏ, khi đó vấn đề công suất và nhiễu trên đường truyền đến các thuê bao chưa thực sự là một vấn đề cần phải quan tâm, nhưng nếu với một hệ thống lớn phân phối lớn hơn như: Cho một chung cư cao cấp hay cho một thành phố thì vấn đề này cần phải được xem xét kỹ lưỡng hơn. Do kiến thức và khả năng của em còn hạn chế, nên đồ án tốt nghiệp này không tránh khỏi các sai sót. Mong được sự góp ý của các thầy, các cô và các bạn để nội dung đồ án được hoàn thiện hơn. Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy Cao Thành Nghĩa, khách sạn Sao Mai, đã hướng dẫn em về chuyên môn, phương pháp làm việc để em có thể xây dựng và hoàn thành nội dung đồ án theo đúng kế hoạch. Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy, các cô, các bạn trong Khoa Công Nghệ trường Đại học Vinh đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho em hoàn thành đồ án này. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng, Thông tin vệ tinh, Học viện bưu chính viễn thông. [2] Nguyễn Trung Tấn, Bài giảng thông tin vệ tinh, Khoa vô tuyến điện tử, Học viện Kỹ thuật quân sự. [3] Gs Ts Nguyễn Kim Sách, Truyền hình số và HDTV, NXB Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội 2001. [4] truy nhập cuối cùng ngày 15/3/2010. [5] truy nhập cuối cùng ngày 6/4/2010.