Xem mẫu
- H TH NG THÔNG TIN
V TINH
B môn Thông tin vô tuy n
ð i h c công ngh - ðHQG HN
Gi ng viên Th m ð c Phương
Tel. 0903 229 117
E- Mail: phuongthamduc@yahoo.com
Chương 3 – C u t o c a v tinh thông tin
1. Khái quát c u trúc kh i
2. T i thông tin (t i h u ích) - Payload: các
b phát ñáp, anten
3. Tàu vũ tr (Platfom), các h con c a tàu:
H th ng duy trì v trí và tư th bay, h
th ng bám sát, ño xa và ñi u khi n; h
cung c p ñi n năng; h ñi u hoà nhi t
ñ ; h ñ y; h th ng khung v .
1
- Sơ ñ kh i
V tinh
Tàu vũ tr T i h u ích
H ñ ng cơ H KT ñ cao Các b
H cơ khí phát ñáp
vi n ñi m và quĩ ñ o
H ño xa H ki m tra
Ngu n ñi n anten
và ñi u khi n nhi t
Mô t c u trúc v tinh thông tin
2
- Ch c năng t i h u ích
• Gom các tín hi u viba t m t vùng ñã cho trên m t ñ t
• Khu ch ñ i tín hi u trong d i t n làm vi c
• ð i t n s tuy n lên thành tuy n xu ng
• Truy n tín hi u viba ñ n m t vùng ñã cho trên m t ñ t
fdown
fup
Băng thông toàn b d i t n kho ng 1GHz. M i b phát ñáp có băng
thông t 36 ñ n 72MHz
3
- T¶i h÷u Ých cña vÖ tinh viÔn th«ng
• PhÇn lín bé ph¸t ®¸p hiÖn nay l m viÖc ë c¸c d¶i C v Ku.
GÇn ®©y mét sè vÖ tinh ® cã bé ph¸t ®¸p ë d¶i Ka. BÒ réng
d¶i th«ng tõ 36 ®Õn 72 MHz c¶ víi ph©n cùc tuyÕn tÝnh v
ph©n cùc trßn, ph−¬ng thøc truyÒn vÉn l èng dÉn cong.
• C¸c bé ph¸t ®¸p ®Òu dïng ®Ìn sãng ch¹y khuÕch ®¹i c«ng
suÊt ®Ó ®¹t EIRP tuyÕn xuèng kho¶ng 30-40 dBW (C-Band)
v 40-50 dBW (Ku-Band). T¶i h÷u Ých ë c¸c vÖ tinh thÕ hÖ
míi ® dïng ChuyÓn m¹ch trªn vÖ tinh (OBS) v Xö lý trªn
vÖ tinh (OBP)
• OBP cho phÐp dïng bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt ë thÓ r¾n
SSPA ®Ó c¶i thiÖn tÝnh n¨ng v hiÖu qu¶ cña hÖ thèng. Víi
OBP th× c¶ bé ph¸t ®¸p analog v bé ph¸t ®¸p digital ®Òu
®¶m b¶o ®−îc ®é linh ho¹t cña m¹ng
Các kênh c a b phát ñáp v tinh
fup fdown
4
- Máy thu băng r ng v tinh
Phân h thông tin Sơ ñ kh i phân h thông tin cho v tinh Morelos
5
- H th ng duy trì v trí và tư th bay c a v tinh
Tư th v tinh ñư c duy trì Sensor hư ng Yaw
theo m t h th ng có 3
tr c to ñ mà ñi m g c
là tr ng tâm c a v tinh: Sensor hư ng
Tr c Yaw hư ng vào tâm Pitch và Roll
trái ñ t, tr c Pitch vuông B x lý
góc v i tr c Yaw và quay
v hư ng nam, tr c Roll Tr c Roll
(hư ng theo
vuông góc v i hai m t véctơ t c ñ )
Bánh ñà
ph ng tr c kia và hư ng
d c theo véctơ t c ñ
chuy n ñ ng c a v tinh.
Tr c Yaw (hư ng
v trái ñ t)
Tr c Pitch
H th ng duy trì v trí và tư th bay c a v tinh
ð phát hi n nh ng sai l ch tư th ngư i ta
dùng các c m bi n: c m bi n trái ñ t (theo b c
x h ng ngo i, sóng vô tuy n ñi n), c m bi n
m t tr i (theo ánh sáng), con quay h i chuy n
(phát hi n nh ng thay ñ i so v i hư ng quán
tính c a tr c quay). M i sai l ch tư th ñ u ñư c
chuy n v h th ng t ñi u khi n c a v tinh và
h th ng ñi u khi n m t ñ t.
Yêu c u v n ñ nh tư th là ≤±0.1 hư ng B c 0
-Nam và ≤±0.05 hư ng ðông - Tây
0
6
- H th ng duy trì v trí và tư th bay c a v tinh
Các b t o mô
Các sensor
men xo n
Sensor trái ñ t bánh xe ñà
con quay
Sensor m t tr i
ð ng cơ ñ y
Sensor cao t n H ñi u khi n
B bám sao
Nam châm ñi n
Con quay
Giao di n bám sát- ño xa - ñi u khi n
H th ng bám sát - ño xa và ñi u khi n - TT&C
• Cung c p nh ng thông tin ki m tra các h con trên v
tinh cho tr m ñi u khi n trên m t ñ t
• Nh n l nh ñi u khi n v trí và tư th v tinh c a tr m
ñi u khi n m t ñ t
Phân h TT&C (Telemetry, Tracking and Command: ðo t xa, bám và ñi u khi n)
D li u trong tín hi u ño t xa có c thông tin ñ cao nh n ñư c
t các b c m bi n m t tr i và trái ñ t, thông tin môi trư ng như
cư ng ñ t trư ng và phương, t n su t nh hư ng c a thiên
th ch.... và các thông tin v t u vũ tr như: nhi t ñ , ñi n áp
ngu n, áp su t nhiên li u. Phân h ñi u khi n thu các tín hi u,
thư ng là tr l i cho thông tin ño t xa: thay ñ i ñ cao, ñ u
thêm ho c c t b t các kênh, ñ nh hư ng l i anten ho c
duy trì qu ñ o theo l nh t m t ñ t.
7
- H th ng bám sát - ño xa và ñi u khi n - TT&C
Bám v tinh ñư c th c hi n b ng các tín hi u h i ñăng ñư c
phát ñi t v tinh. Các tín hi u này ñư c TT&C tr m m t ñ t
thu. Bám ñ c bi t quan tr ng trong các giai ño n chuy n và
d ch qu ñ o c a quá trình phóng v tinh. Khi v tinh ñã n
ñ nh, v trí c a v tinh ñ a tĩnh có xu th b d ch do các l c nhi u
khác nhau. Vì th ph i có kh năng bám theo s xê d ch c a v
tinh và phát ñi các tín hi u hi u ch nh tương ng. Các h i ñăng
bám có th ñư c phát trong kênh ño t xa hay b ng các sóng
mang hoa tiêu t i các t n s trong m t trong s các kênh thông
tin chính hay b i các anten bám ñ c bi t. ð nh kỳ cũng c n có
thông tin v kho ng cách t v tinh ñ n tr m m t ñ t. Thông tin
này ñư c xác ñ nh b ng cách ño tr truy n các tín hi u phát
riêng cho m c ñích ño c ly. Các ch c năng ño t xa, bám và
ñi u khi n là các khai thác ph c t p ñòi h i các phương ti n
ñ c bi t dư i ñ t ngoài các phân h TT&C trên v tinh.
H th ng ñi u khi n v tinh Telesat c a Canada.
8
- H cung c p ñi n năng
G m các t m pin m t tr i, các c qui (NiCd ho c NiMH),
các m ch b o v và ñi u khi n. Pin m t tr i có th làm
b ng Si ho c GaAs, so sánh tính năng hai lo i như sau:
lo i 10 năm lo i 15 năm
Ki u t bào GaAs Si GaAs Si
Hi u qu % 18,6 14,3 18,6 14,3
ð dày 200 200 200 200
Ch s W/kg 36,0 29,7 42,7 35,5
Ch s W/m2 113,9 77,9 139,5 96,6
Giá thành 1,1 1,0 1,1 1,0
$/W p
H ñi u hoà nhi t ñ
V tinh nóng lên vì nhi t do các thi t b c a nó to ra và các
b c x nhi t c a các thiên th , ch y u là t m t tr i và trái
ñ t. H th ng ñi u hoà nhi t ñ luôn duy trì cho các thi t b
trên v tinh ñư c làm vi c trong các d i nhi t ñ sau:
Thi t b Nhi t ñ , to Ch ñ
th p nh t Cao nh t
Anten -150 +80
Thi t b ñi n t -30 +55 D phòng
+10 +45 v n hành
Pin m t tr i -160 +55
Ngu n c qui -10 +25 D phòng
0 +10
Sensor m t tr i -30 +55
B n ch a nhiên li u +10 +55
9
- H ñi u hoà nhi t ñ
Ngư i ta kh ng ch nhi t ñ các ph n khác nhau trên v
tinh b ng cách trao ñ i nhi t gi a các ñi m có nhi t ñ
khác nhau:
• S d ng ng d n khí ho c ch t l ng ñ d n nhi t t i các
b to nhi t
• Ho c gi i h n s trao ñ i nhi t (s d ng v t li u cách
nhi t)
• Ho c tăng nhi t (s d ng các thi t b nung nóng)
• Hay s d ng nh ng b m t có tính ch t quang nhi t (ñ
phát x hoăch h p th nhi t)
H ñ y
Có hai lo i thi t b ñ y ph n l c trên v tinh
• Thi t b ñ y công su t th p t vài miliNewton ñ n vài
Newton, ñ hi u ch nh v trí v tinh trên quĩ ñ o
• Thi t b ñ y công su t trung bình và l n kho ng vài trăm
Newton ñ n hàng ch c nghìn Newton, ví d như motor c n
ñi m và vi n ñi m
Ngoài các thi t b ñ y ph n l c, còn có các thi t b khác có th
làm thay ñ i tư th c a v tinh:
• Bánh ñà - m t con quay l n ñ t trong v tinh, có th làm cho
v tinh quay ñi m t góc b ng cách thay ñ i t c ñ quay c a
nó
• Nam châm ñi n ñ t trong v tinh ñ tương tác v i trư ng ñ a
t
• Bu m m t tr i
10
- H th ng khung v
Dùng ñ gá l p t i h u ích, b n ch a nhiên li u, các h cơ
khí, ñi n t , anten, dàn pin m t tr i, c qui, v.v... V c a v
tinh b o v thi t b ñ i v i các b c x vũ tr và b i vũ tr .
Toàn b khung v chi m 10% t ng tr ng lư ng v tinh lúc
phóng. Vì giá phóng ph thu c vào tr ng lư ng nên khung
v ph i r t nh và b n trong các ñi u ki n kh c nghi t:
• Lúc phóng: Ch n ñ ng và áp l c r t l n
• Trong th i gian t n t i trên quĩ ñ o: Nhi t ñ thay ñ i trong
ph m vi r t r ng (phía có m t tr i chi u +200oC, phía trong
bóng râm -150oC) gây bi n d ng v t li u, không có khí
quy n ñ lưu thông gió làm mát thi t b , s va ñ p v i các
h t s n trong vũ tr khi v tinh bay v i t c ñ vài km/s.
11
nguon tai.lieu . vn
