Đồ án Khảo sát hệ thống thông tin vệ tinh và thiết kế hệ thống thu CATV

BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA TP. HOÀ CHÍ MINH TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT KHOA ÑIEÄN – ÑIEÄN TÖÛ BOÄ MOÂN ÑIEÄN TÖÛ -------Η------- LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP ÑEÀ TAØI: KHAÛO SAÙT HEÄ THOÁNG THOÂNG TIN VEÄ TINH VAØ THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG THU CATV CHO MOÄT KHAÙCH SAÏN Sinh vieân thöïc hieän : NGUYEÃN ÑÖÙC TÔÙI Lôùp : 95KÑÑ Giaùo vieân höôùng daãn : ThS TRAÀN VÓNH AN TP. HOÀ CHÍ MINH Thaùng 3 – 2000 LÔØI CAÛM TAÏ Ñeå hoaøn thaønh ñöôïc ñeà taøi naøy thì tröôùc tieân em xin chaân thaønh caûm ôn Ban giaùm hieäu Tröôøng ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT, caùc thaày coâ trong Ban chuû nhieäm KHOA ÑIEÄN vaø caùc thaày coâ boä moân ñaõ taïo ñieàu kieän cho em ñöôïc hoïc taäp vaø ñaõ truyeàn thuï nhieàu kieán thöùc cho em laøm neàn taûng hoïc vaán treân con ñöôøng coâng danh söï nghieäp cuûa mình. Sau ñoù laø em voâ cuøng caûm ôn thaày Traàn Vónh An laø ngöôøi thaày ñaõ tröïc tieáp ñònh höôùng vaø höôùng daãn em nghieân cöùu veà moät lónh vöïc khaù laø môùi meû so vôùi nhöõng kieán thöùc maø em ñaõ hoïc ñöôïc ôû tröôøng, giuùp em môû roäng taàm hieåu bieát veà moät lónh vöïc ñang phaùt trieån vôùi toác ñoä raát laø nhanh choùng vaø voâ cuøng höõu ích trong cuoäc soáng. Sinh vieân thöïc hieän. Nguyeãn Ñöùc Tôùi DAÃN NHAÄP Ngaøy nay chuùng ta ñang soáng trong moät theá giôùi cuûa thoâng tin, vaán ñeà giao tieáp giöõa con ngöôøi vôùi con ngöôøi ngaøy caøng trôû neân thuaän lôïi hôn vaø hoaøn haûo hôn nhôø vaøo caùc heä thoáng truyeàn tin ña daïng nhö heä thoáng thoâng tin voâ tuyeán hay heä thoáng thoâng tin höõu tuyeán. Caùc heä thoáng naøy thaät söï laø phöông tieän cöïc kyø höõu ích vì noù coù khaû naêng noái lieàn moïi nôi treân theá giôùi ñeå vöôït qua caû khaùi nieäm veà khoâng gian vaø thôøi gian giuùp con ngöôøi gaàn guõi nhau hôn maëc duø quaõng ñöôøng thì xa vaïn daëm, giuùp con ngöôøi caûm nhaän caûm nhaän ñöôïc cuoäc soáng hieän taïi cuûa theá giôùi xung quanh xaûy ra maø khoâng caàn phaûi vaát vaû ñi xa thoâng qua caùc phöông tieän truyeàn thoâng nhö ñieän thoaïi hay truyeàn hình quoác teá. Tröôùc khi ñeà caäp ñeán noäi dung cuûa ñeà taøi thì ta deã daøng nhaän thaáy baát cöù moät vaán ñeà gì thì cuõng luoân coù hai maët cuûa noù ñoù laø hai maët öu vaø khuyeát ñieåm. Hai heä thoáng thoâng tin vieãn thoâng noùi treân cuõng khoâng naèm ngoaøi quy luaät ñoù. Ñoái vôùi heä thoâng thoâng tin höõu tuyeán thì noùi chung chi phí laép ñaët thaáp, coù tính baûo maät cao, ít bò nhieãu trong ñöôøng truyeàn,... Tuy nhieân vaán ñeà söû duïng thì khoâng ñöôïc thuaän tieän cho laém vì moãi thieát bò ñeàu phaûi noái vaøo ñöôøng daây, do ñoù vaán ñeà truyeàn tín hieäu ñi xa khaù laø phöùc taïp nhaát laø caùc ñöôøng truyeàn xuyeân luïc ñòa. Coøn ñoái vôùi heä thoáng thoâng tin voâ tuyeán thì noù ñaõ khaéc phuïc ñöôïc nhöôïc ñieåm cuûa heä thoáng thoâng tin höõu tuyeán vaø ñoù chính laø öu ñieåm tuyeät vôøi cuûa noù ñoù chính laø vaán ñeà truyeàn tin xuyeân luïc ñòa. Vaø dó nhieân noù cuõng coù caùc nhöôïc ñieåm nhö bò suy hao nhieàu treân ñöôøng truyeàn, chi phí laép ñaët cao,... ÔÛ nöôùc ta thì heä thoáng thoâng tin höõu tuyeán nhìn chung cuõng ñaõ coù töø laâu coøn heä thoáng thoâng tin voâ tuyeán thì môùi phaùt trieån trong nhöõng naêm gaàn ñaây vaø cuõng coøn laø môùi meû ñoái vôùi raát nhieàu ngöôøi. Ñeå giao löu vôùi theá giôùi thì lónh vöïc naøy hieän nay ñang ñöôïc quan taâm ñaàu tö phaùt trieån maïnh meõ. Töø nhöõng vaán ñeà ñoù maø ñeà taøi chæ ñi saâu nghieân cöùu khaûo saùt veà heä thoáng thoâng tin voâ tuyeán maø cuï theå laø heä thoâng thoâng tin veä tinh. Phaàn noäi dung cuûa ñeà taøi ñöôïc phaân boá nhö sau: Phaàn 1: Khaûo saùt veà Heä Thoâng Thoâng Tin Veä Tinh , phaàn naøy nghieân cöùu veà vaán ñeà thoâng tin ñöôïc truyeàn ñi trong khoâng gian qua moät thieát bò goïi laø Veä Tinh Thoâng Tin nhö theá naøo. Tìm hieåu veà caùc coâng ngheä ñöôïc söû duïng ñeå truyeàn tin ra sao. Phaàn 2: Laø thieát keá moät heä thoáng thu CATV (Cable Television), ñaây chính laø heä thoáng phaân phoái thoâng tin nhaän ñöôïc töø moät traïm thu ôû maët ñaát ñeán caùc thieát bò söû duïng laø caùc Television. Ngoaøi ra coøn coù moät phaàn phuï luïc ñeå boå sung noäi dung cho moät soá vaán ñeà caàn ñöôïc laøm saùng toû trong phaàn noäi dung cuûa ñeà taøi. BAÛN NHAÄN XEÙT LUAÄN AÙN TOÁT NGHIEÄP CUÛA GIAÙO VIEÂN PHAÛN BIEÄN Hoï vaø teân sinh vieân : NGUYEÃN ÑÖÙC TÔÙI Lôùp : 95KÑÑ Giaùo vieân phaûn bieän : ..... ........................ Teân ñeà taøi : KHAÛO SAÙT HEÄ THOÁNG THOÂNG TIN VEÄ TINH VAØ THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG THU CATV CHO MOÄT KHAÙCH SAÏN Nhaän xeùt cuûa giaùo vieân phaûn bieän : .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... Giaùo vieân phaûn bieän MUÏC LUÏC Phaàn 1: KHAÛO SAÙT HEÄ THOÁNG THOÂNG TIN VEÄ TINH Chöông 1: TÌM HIEÅU VEÀ HEÄ THOÁNG THOÂNG TIN VEÄ TINH ------------- trang1 1.1 GIÔÙI THIEÄU TOÅNG QUAÙT VEÀ THOÂNG TIN VEÄ TINH------------- trang1 1.1.1 Thoâng Tin Veä Tinh------------------------------------------------------- trang 1 1.1.1.1 Nguyeân lyù thoâng tin veä tinh --------------------------------------- trang 1 1.1.1.2 Caùc ñaëc ñieåm cuûa thoâng tin veä tinh ------------------------------ trang 2 1.1.1.3 Caáu hình cuûa caùc veä tinh thoâng tin ------------------------------- trang 4 1.1.1.4 Quyõ ñaïo cuûa veä tinh------------------------------------------------ trang 5 1.1.1.5 Quaù trình phoùng veä tinh-------------------------------------------- trang 5 1.1.2 Caùc Heä Thoáng Thoâng Tin Veä Tinh ------------------------------------ trang 6 1.1.2.1 Caùc heä thoáng thoâng tin veä tinh quoác teá -------------------------- trang 6 1.1.2.2 Caùc heä thoâng thoâng tin veä tinh khu vöïc ------------------------- trang 6 1.2 CAÙC ÑAËC TÍNH TAÀN SOÁ TRONG THOÂNG TIN VEÄ TINH--------- trang6 1.2.1 Soùng Voâ Tuyeán Ñieän Vaø Taàn Soá -------------------------------------- trang 6 1.2.2 Phaân Ñònh Taàn Soá -------------------------------------------------------- trang 6 1.2.3 Caùc Taàn Soá Söû Duïng Trong Thoâng Tin Veä Tinh Coá Ñònh---------- trang 7 1.2.4 Phaân Cöïc Soùng Trong Thoâng Tin Veä Tinh --------------------------- trang 9 1.2.4.1 Khaùi nieäm------------------------------------------------------------ trang 9 1.2.4.2 Phaân cöïc thaúng------------------------------------------------------ trang 9 1.2.4.3 Phaân cöïc troøn-------------------------------------------------------- trang 9 1.2.5 Söï Truyeàn Lan Soùng Voâ Tuyeán Trong Thoâng Tin Veä Tinh -------- trang 11 1.2.5.1 Khaùi nieäm------------------------------------------------------------ trang 11 1.2.5.2 Söï tieâu hao trong khoâng gian töï do------------------------------- trang 11 1.2.5.3 Cöûa soå voâ tuyeán----------------------------------------------------- trang 12 1.2.5.4 Taïp aâm trong truyeàn lan soùng voâ tuyeán ------------------------- trang 12 1.2.5.5 Söï giaûm khaû naêng taùch bieät phaân cöïc cheùo do möa ----------- trang 13 1.2.5.6 Söï nhieãu loaïn do caùc soùng can nhieãu ---------------------------- trang 14 1.3 HEÄ THOÁNG ÑIEÀU CHEÁ VAØ TRUYEÀN DAÃN---------------------------- trang16 1.3.1 Heä Thoáng Ñieàu Cheá ----------------------------------------------------- trang 16 1.3.1.1 Khaùi nieäm------------------------------------------------------------ trang 16 1.3.1.2 Caùc loaïi ñieàu cheá --------------------------------------------------- trang 16 1.3.2 Heä Thoáng Keânh Truyeàn ------------------------------------------------- trang 17 1.3.2.1 Ña truy nhaäp--------------------------------------------------------- trang 17 1.3.2.2 Ña truy nhaäp phaân chia theo taàn soá: FDMA -------------------- trang 17 1.3.2.3 Ña truy nhaäp phaân chia theo thôøi gian: TDMA----------------- trang 18 1.3.2.4 Ña truy nhaäp traûi phoå: CDMA ------------------------------------ trang 19 1.3.3 Kyõ Thuaät Trong Truyeàn Daãn ------------------------------------------- trang 20 1.3.3.1 Kyõ thuaät ñoàng boä --------------------------------------------------- trang 20 1.3.3.2 Kyõ thuaät ñoàng boä TDMA ------------------------------------------ trang 21 1.3.3.3 Söûa loãi maõ ----------------------------------------------------------- trang 22 1.3.3.4 Kyõ thuaät ñieàu khieån loãi -------------------------------------------- trang 23 1.3.3.5 Caùc chæ tieâu trong truyeàn daãn ------------------------------------- trang 23 1.3.4 Vaán Ñeà Nhieãu Trong Ñöôøng Truyeàn ---------------------------------- trang 24 1.3.4.1 Nhieãu khaùc tuyeán--------------------------------------------------- trang 24 1.3.4.2 Nhieãu cuøng tuyeán--------------------------------------------------- trang 26 1.3.4.3 Suy hao do taïp aâm -------------------------------------------------- trang 26 1.4 TRAÏM MAËT ÑAÁT -------------------------------------------------------------- trang29 1.4.1 Caáu Hình Cuûa Moät Traïm Maët Ñaát ------------------------------------- trang 29 1.4.1.1 Caáu hình vaø nguyeân lyù hoaït ñoäng -------------------------------- trang 29 1.4.1.2 Caùc coâng ngheä quan troïng ñoái vôùi traïm maët ñaát --------------- trang 30 1.4.2 Coâng Ngheä Maùy Phaùt---------------------------------------------------- trang 31 1.4.2.1 Maùy phaùt coâng suaát cao-------------------------------------------- trang 31 1.4.2.2 Phaân loaïi caùc boä khueách ñaïi coâng suaát cao --------------------- trang 31 1.4.2.3 Caáu hình cuûa moät maùy phaùt --------------------------------------- trang 32 1.4.2.4 Ñaëc tröng khaû naêng phaùt: EIRP----------------------------------- trang 33 1.4.3 Coâng ngheä Maùy Thu ----------------------------------------------------- trang 33 1.4.3.1 Khueách ñaïi taïp aâm thaáp ------------------------------------------- trang 33 1.4.3.2 Nhieät taïp aâm -------------------------------------------------------- trang 33 1.4.3.3 Caùc loaïi khueách ñaïi taïp aâm thaáp --------------------------------- trang 34 1.4.3.4 Ñaëcn tröng khaû naêng thu: G/T ------------------------------------ trang 37 1.4.4 Coâng Ngheä Anten Trong Thoâng Tin Veä Tinh ------------------------ trang 38 1.4.4.1 Yeâu caàu ñoái vôùi anten trong thoâng tin veä tinh ------------------ trang 38 1.4.4.2 Phaân loaïi anten ----------------------------------------------------- trang 39 1.4.4.3 Heä thoáng quay baùm veä tinh --------------------------------------- trang 40 1.4.4.4 Caùc tính chaát veà ñieän cuûa moät anten----------------------------- trang 40 Chöông 2: TRUYEÀN HÌNH VEÄ TINH --------------------------------------- trang43 2.1 Caùc Phöông Thöùc Truyeàn Hình Veä Tinh ----------------------------------- trang 43 2.1.1 Truyeàn hình tröïc tieáp:DBS---------------------------------------------- trang 43 2.1.2 Truyeàn hình qua TVRO ------------------------------------------------- trang 43 2.2 Caùc Heä Truyeàn Hình ---------------------------------------------------------- trang 43 2.2.1 Heä NTSC ----------------------------------------------------------------- trang 43 2.2.2 Heä SECAM --------------------------------------------------------------- trang 43 2.2.3 Heä PAL -------------------------------------------------------------------- trang 44 2.2.4 Hoï truyeàn hình Component MAC-------------------------------------- trang 45 2.3 Bieán Ñoåi Soá Tín Hieäu Video ------------------------------------------------- trang 51 2.4 Öùng Duïng ADC-DAC Trong Truyeàn Hình -------------------------------- trang 52 2.4.1 Bieán ñoåi töông töï qua soá ADC------------------------------------------ trang 52 2.4.2 Bieán ñoåi soá qua töông töï DAC------------------------------------------ trang 52 2.5 Giaûm Toác Ñoä Bit Cuûa Tín Hieäu Veo Soá ------------------------------------ trang 53 2.5.1 Phöông phaùp DPCM ----------------------------------------------------- trang 55 2.5.2 Maõ chuyeån vò ------------------------------------------------------------- trang 56 2.6 Truyeàn Tín Hieäu Truyeàn Hình Qua Veä Tinh------------------------------- trang 57 2.7 Coâng Suaát Maùy Phaùt Hình Treân Veä Tinh----------------------------------- trang 59 2.8 Veä Tinh Vaø Caùc Thieát Bò ----------------------------------------------------- trang 62 Chöông 3: MAÙY THU HÌNH VEÄ TINH TVRO-------------------------------- trang63 3.1 Moät Soá Khaùi Nieäm Coù Lieân Quan Giöõa Traùi Ñaát Vaø Veä Tinh ------ trang 63 3.1.1 Kinh tuyeán vaø vó tuyeán -------------------------------------------------- trang 63 3.1.2 Ñòa cöïc vaø ñòa töø --------------------------------------------------------- trang 63 3.1.3 Goùc ngaång, goùc phöông vò vaø goùc phaân cöïc -------------------------- trang 64 3.1.3.1 Goùc ngaång ----------------------------------------------------------- trang 64 3.1.3.2 Goùc phöông vò------------------------------------------------------- trang 66 3.1.3.3 Goùc phaân cöïc-------------------------------------------------------- trang 67 3.2 Traïm Thu Hình Veä Tinh TVRO --------------------------------------------- trang 67 3.2.1 Sô ñoà khoái ----------------------------------------------------------------- trang 67 3.2.2 Aten vaø pheãu thu soùng--------------------------------------------------- trang 71 3.2.2.1 Chaûo parabol -------------------------------------------------------- trang 71 3.2.2.2 Pheãu thu soùng- Feedhord ------------------------------------------ trang 76 3.2.2.3 Truï vaø giaù ñôõ anten ------------------------------------------------ trang 79 3.2.3 Boä khueách ñaïi dòch taàn vaø maùy thu TVRO --------------------------- trang 81 3.2.3.1 Boä khueách ñaïi dòch taàn -------------------------------------------- trang 81 3.2.3.2 Khoái thu veä tinh----------------------------------------------------- trang 83 3.2.3.3 Tuner veä tinh (Maùy thu TVRO) ---------------------------------- trang 85 3.2.4 Laép ñaët, caân chænh vaø doø tìm veä tinh ---------------------------------- trang 88 Phaàn 2: THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG THU CATV CHO 1 KHAÙCH SAÏN 1. Yeâu Caàu Cuûa Heä Thoáng ----------------------------------------------------------- trang 91 1.1 Khaûo saùt caùc ñieåm caàn ñeå thieát laäp nôi thu -------------------------------- trang 91 1.2 Yeâu caàu cuï theå ----------------------------------------------------------------- trang 92 2. Moâ Hình Thieát Keá ------------------------------------------------------------------ trang 92 3. Löïa Choïn Thieát Bò Vaø Tính Toaùn Chi Tieát ------------------------------------- trang 99 3.1 Choïn anten---------------------------------------------------------------------- trang 99 3.2 Choïn boä LNA vaø LNB -------------------------------------------------------- trang 99 3.3 Choïn maùy thu TVRO ---------------------------------------------------------- trang 99 3.4 Choïn boä Booter ---------------------------------------------------------------- trang 99 3.5 Choïn Cable --------------------------------------------------------------------- trang 99 3.6 Choïn caùc boä phaân chia ñöôøng ------------------------------------------------ trang 99 3.7 Tính toaùn suy hao -------------------------------------------------------------- trang 100 3.8 Choïn maùy khueách ñaïi coâng suaát --------------------------------------------- trang 103 4. Laép Ñaët Vaø Trieån Khai Heä Thoáng ----------------------------------------------- trang 103 4.1 Ñieàu tra vaø nghieân cöùu vò trí ñeå thieát laäp nôi thu -------------------------- trang 103 4.2 Keá hoaïch laép ñaët --------------------------------------------------------------- trang 103 4.3 Cho caùc thieát bò khôûi ñoäng---------------------------------------------------- trang 106 4.4 Baûng thoáng keâ thieát bò--------------------------------------------------------- trang 108 Phaàn 3: KEÁT LUAÄN Phaàn: PHUÏ LUÏC PhuÏ luïc A: Moä Soá Kyõ Thuaät Ñieàu Cheá Trong Thoâng Tin Veä Tinh Phuï luïc B: Baûng Tra Cöùu Caùc Ñaëc Tính Kyõ Thuaät Cuûa Caùc Thieát Bò Söû Duïng Trong Thieát Keá Heä Thoáng CATV Phuï luïc C: Caùc Thoâng Soá Boå Sung Cho Phaàn Lyù Thuyeát Khaûo Saùt Heä Thoáng TTVT Phu luïc D: Caùc Chöõ Vieát Taét Vaø Taøi Lieäu Tham Khaûo. Phaàn 1 KHAÛO SAÙT HEÄ THOÁNG THOÂNG TIN VEÄ TINH N N N Chöông 1 TÌM HIEÅU VEÀ HEÄ THOÁNGTHOÂNG TIN VEÄ TINH 1.1 GIÔÙI THIEÄU TOÅNG QUAÙT VEÀ HEÄ THOÁNG THOÂNG TIN VEÄ TINH 1.1.1 Thoâng Tin Veä Tinh. 1.1.1.1 Nguyeân lyù thoâng tin veä tinh. -Moät veä tinh, coù khaû naêng thu phaùt soùng voâ tuyeán ñieän. Sau khi ñöôïc phoùng vaøo vuõ truï duøng cho thoâng tin veä tinh: khi ñoù veä tinh seõ khuyeách ñaïi soùng voâ tuyeán ñieän nhaän ñöôïc töø caùc traïm maët ñaát vaø phaùt laïi soùng voâ tuyeán ñieän ñeán caùc traïm maët ñaát khaùc. Loaïi veä tinh nhaân taïo söû duïng cho thoâng tin veä tinh nhö theá goïi laø veä tinh thoâng tin. -Khi quan saùt töø maët ñaát, söï di chuyeån cuûa veä tinh theo quyõ ñaïo bay ngöôøi ta thöôøng phaân veä tinh laøm hai loaïi: +Veä tinh quyõ ñaïo thaáp : laø veä tinh chuyeån ñoäng lieân tuïc so vôùi maët ñaát, thôøi gian caàn thieát cho veä tinh ñeå chuyeån ñoäng xung quanh quyõ ñaïo cuûa noù khaùc vôùi chu kyø quay cuûa quaû ñaát. ( Loaïi naøy duøng vaøo vieäc nghieân cöùu khoa hoïc, quaân söï … ta khoâng ñeà caäp tôùi trong caùc phaàn sau). 1200 Traùi ñaát Veä tinh quyõ ñaïo thaáp. Veä tinh ñòa tónh. +Veä tinh ñòa tónh: laø veä tinh ñöôïc phoùng