nhoc_minhon_9x
New Member
Download miễn phí 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
LỜI NÓI ĐẦU
Trong quá trình phát triển của con người, những cuộc các mạng về công nghệ đóng một vai trò rất quan trọng, chúng làm thay đổi từng ngày từng giờ cuộc sống của con người, theo hướng hiện đại hơn. Dân số càng tăng, nhu cầu cũng tăng theo, các dịch vụ, các tiện ích từ đó cũng được hình thành và phát triển theo. Chúng ta đã và đang áp dụng công nghệ của các ngành điện tử, công nghệ thông tin và viễn thông vào trong thực tiễn để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của con người nhất là lĩnh vực giải trí.
Hiện nay, truyền hình số vệ tinh không còn xa là lạ gì với chúng ta. Nhưng để hiểu hết được nó và khai thác triệt để những chức năng ưu việt của nó thì vẫn đang còn là một khó khăn và thách thức.
Được sự định hướng và chỉ dẫn của thầy Cao Thành Nghĩa, và sự giúp đỡ nhiệt tình của cán bộ, nhân viên khách sạn Sao Mai - Thành phố Thanh Hóa, em đã mạnh dạn chọn đề tài đồ án: “Tính toán, thiết kế truyền hình số vệ tinh”. Với mục đích tìm hiểu về hệ thống thông hữu tuyến, cụ thể là hệ thống thông tin vệ tinh và phương án lắp đặt truyền hình cáp cho khách sạn dựa trên những thiết bị có sẵn trên thị trường. Nội dung của đồ án được thể hiện như sau:
Phần I: Lý thuyết chung.
Chương I: Tổng quan về thông tin vệ tinh.
Chương II: Hệ thống thu truyền hình số qua vệ tinh.
Phần II: Hệ thống thu truyền hình cáp cho một khách sạn Sao Mai - Thanh Hóa
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.
Em xin chân thành Thank 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 Thank 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.
Vinh, tháng 5 năm 2010
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Ngọc Huy
MỤC LỤC
Mục lục 2
Danh sách hình vẽ, bảng biểu 5
Thuật ngữ viết tắt 7
PHẦN I 9
LÝ THUYẾT CHUNG 9
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN VỆ TINH 9
1.1.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA THÔNG TIN VỆ TINH 9
1.1.2. CÁC ĐỊNH LUẬT KEPLER 10
1.1.2.1. Định luật Kepler thứ nhất 10
1.1.2.2. Định luật Kepler thứ hai 10
1.1.2.3. Định luật Kepler thứ ba 10
1.1.3. ĐẶC ĐIỂM CỦA THÔNG TIN VỆ TINH 10
1.1.3.1 Ưu điểm của thông tin vệ tinh 10
1.1.3.2. Các quỹ đạo vệ tinh 11
1.1.3.2.1. Qũy đạo cực tròn 11
1.1.3.2.2. Qũy đạo xích đạo tròn 11
1.1.3.2.3. Qũy đạo elip nghiêng 12
1.1.3.2.4. Qũy đạo thấp LEO (Low Earth Orbit) 12
1.1.3.2.5. Qũy đạo trung bình MEO (Medium Earth Orbit) 12
1.1.4. TẦN SỐ LÀM VIỆC CỦA THÔNG TIN VỆ TINH 12
1.1.4.1. Khái niệm của sổ vô tuyến 12
1.1.4.2. Phân định tần số. 13
1.1.4.3. Tần số sử dụng trong thông tin vệ tinh 13
1.1.5. CẤU HÌNH HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH 14
1.1.5.1. Phân hệ thông tin 15
a) Bộ phát đáp 15
b) Máy thu băng rộng 17
c) Bộ phân kênh đầu vào. 18
d) Các khối khuếch đại công suất 19
e) Ghép kênh đầu ra 21
1.1.5.2. Phân hê Anten 22
a) Anten loa. 22
b) Anten phản xạ (reflector). 23
c) Anten dãy (array) 23
1.1.6. SUY HAO TRONG THÔNG TIN VỆ TINH 23
1.1.6.1. Suy hao trong không gian tự do 24
1.1.6.2. Suy hao do tầng đối lưu 25
1.1.6.3. Suy hao do tầng điện ly 25
1.1.6.4. Suy hao do thời tiết 25
1.1.6.5. Suy hao do đặt anten chưa đúng 25
1.1.6.6. Suy hao trong thiết bị phát và thu 26
1.1.6.7. Suy hao do phân cực không đối xứng 27
1.1.7. TẠP ÂM TRONG THÔNG TIN VỆ TINH 27
1.1.7.1. Nhiệt tạp âm hệ thống 27
1.1.7.1.1. Nhiệt tạp âm bên ngoài và nhiệt tạp âm anten 28
1.1.7.1.2. Nhiệt tạp âm hệ thống fiđơ TF 29
1.1.7.1.3. Nhiệt tạp âm máy thu TR 30
1.1.7.2. Công suất tạp âm nhiễu 30
1.1.7.2.1. Can nhiễu khác tuyến 30
1.1.7.2.2. Nhiễu cùng tuyến 32
1.1.7.2.3. Tạp âm méo xuyên điều chế 33
1.1.8. ĐỘ LỢI CỦA ANTEN VÀ ĐỘ RỘNG CỦA CHÙM TIA 33
CHƯƠNG II: HỆ THỐNG THU TRUYỀN HÌNH SỐ QUA VỆ TINH 34
1.2.1. SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG THU TRUYỀN HÌNH SỐ QUA VỆ TINH. 34
1.2.2. HỆ THỐNG HEADEND SỐ 35
1.2.2.1. Sơ đồ hệ thống Headend số: 35
1.2.2.2. Chức năng các khối trong hệ thống Headend số 36
1.2.2.2.1. Tín hiệu thu 36
1.2.2.2.2. Xữ lý tín hiệu 39
1.2.2.2.3. Truyền tải tín hiệu 39
1.2.2.3. Nén và mã hóa tín hiệu truyền hình 39
1.2.2.3.1. Khái quát về kỹ thuật nén ảnh số 40
1.2.2.3.2. Chuẩn nén MPEG 41
1.2.2.4. Điều chế tín hiệu số 43
1.2.2.4.1. Điều chế QAM 44
1.2.2.4.2. Điều chế Q-PSK 45
1.2.2.5. Hệ thống quản lý mạng: 46
1.2.2.6. Hệ thống truy cập có điều kiện CA 47
1.2.2.6.1. Hệ thống SMS 48
1.2.2.6.2. Hệ thống SAS 49
1.2.3. KỸ THUẬT ĐA TRUY NHẬP 49
1.2.3.1. Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) 50
1.2.3.1.1. FDM/FM/FDMA 51
1.2.3.1.2. TDM/PSK/FDMA 51
1.2.3.1.3. SCPC/FDMA 52
1.2.3.2. Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) 52
1.2.3.3. Đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA) 54
1.2.3.4. Phương pháp đa truy nhập phân phối trước và đa truy nhập phân phối theo yêu cầu. 55
1.2.3.4.1. Đa truy nhập phân phối trước. 55
1.2.3.4.2. Đa truy nhập phân phối theo yêu cầu. 55
1.2.4. HỆ THỐNG TV GIA ĐÌNH, TVRO 55
1.2.4.1. Sơ đồ khối tổng quát của TVRO 55
1.2.4.2. Khối ngoài trời 56
1.2.4.3. Khối trong nhà cho TV tương tự (FM) 57
1.2.4.4. Hệ thống TV anten chủ 58
1.2.4.5. Hệ thống TV anten tập thể 59
1.2.5. CẤU HÌNH CỦA TRẠM MẶT ĐẤT. 60
1.2.6. TRUYỀN TÍN HIỆU TRUYỀN HÌNH QUA VỆ TINH 64
1.2.7. GÓC NGẨNG, GÓC PHƯƠNG VỊ VÀ GÓC PHÂN CỰC 67
1.2.7.1. Góc ngẩng (e) 67
1.2.7.2. Góc phương vị [a] 68
1.2.7.3. Góc phân cực: 68
PHẦN II: HỆ THỐNG THU TRUYỀN HÌNH CÁP CHO KHÁCH SẠN SAO MAI - THANH HÓA 71
2.1. YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG 71
2.1.1. Khảo sát các đặc điểm cần để thiết lập nơi thu. 71
2.1.2. Yêu cầu cụ thể: 72
2.2. MÔ HÌNH THIẾT KẾ 73
2.2.2. Khối phân phối bao gồm các thiết bị như : 73
2.2.3. Phương án thực hiện 73
2.3. TÍNH TOÁN CỤ THỂ 79
2.3.1. Chọn và lắp đặt Anten 79
2.3.2. Chọn bộ LNA và LNB 80
2.3.3. Chọn máy thu TVRO: 80
2.3.4. Chọn bộ Booter: 80
2.3.5. Chọn cable: 80
2.3.6. Các loại Tap. 81
2.3.7. Tính toán suy hao 81
2.3.8. Chọn máy khuếch đại công suất: 88
2.4. CHỌN VỊ TRÍ LẮP ĐẶT 88
2.4.1. Khảo sát nơi thu tín hiệu 88
2.4.2. Kế hoạch lắp đặt 89
2.5. BẢNG THỐNG KÊ THIẾT BỊ 92
Kết luận 93
Tài liệu tham khảo 94
DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1.1. Ba dạng quỹ đạo cơ bản của vệ tinh 11
Hình 1.2. Cấu hình của hệ thống thông tin vệ tinh 14
Hình 1.3. Quy hoạch tần số và phân cực. 15
Hình 1.4. Các kênh của bộ phát đáp vệ tinh 17
Hình 1.5. Máy thu băng rộng vệ tinh 18
Hình 1.6. Bộ phân kênh vào 19
Hình 1.7. Bộ khuếch đại đèn sóng chạy (TWTA) 20
Hình 1.8. Bộ ghép kênh đầu ra 22
Hình 1.9. Anten loa hình chữ nhật 23
Hình 1.10. Anten phản xạ 23
Hình 1.11. Sai lệch do đặt anten chưa đúng 26
Hình 1.12. Suy hao trong thiết bị phát và thu 26
Hình 1.13. Các nguồn tạp âm ảnh hưởng đến thông tin vệ tinh 28
Hình 1.14. Can nhiễu giữa viba và trạm mặt đất và vệ tinh 31
Hình 1.15. Can nhiễu giữa các hệ thống thông tin vệ tinh 31
Hình 1.16. Đặc tính vào ra của TWT. 32
Hình 1.17: Sơ đồ khối hệ thống thu truyền hình số 34
Hình 1.18. Sơ đồ hệ thống Headend số 35
Hình 1.19. Thu tín hiệu từ vệ tinh 36
Hình 1.20. Thu tín hiệu truyền hình số mặt đất. 37
Hình 1.21. Thu tín hiệu các đài địa phương 37
Hình 1.22. Sơ đồ chòm sao của 16-QAM 44
Hình 1.23. a) Cấu hình bộ điều chế Q-PSK. 46
b) Cấu hình bộ giải điều chế Q-PSK. 46
c) Biểu đồ sao tín hiệu. 46
Hình 1.24. Kỹ thuật đa truy nhập FDMA, TDMA và CDMA. 49
Hình 1.25. So sánh giữa khái niệm ghép kênh và đa truy nhập 50
Hình 1.26. FDMA. 50
Hình 1.27. Các cấu hình truyền dẫn FDMA. 51
a) FDM/FM/FDMA; b) TDM/PSK/FDMA; c) SCPC/FDMA 51
Hình 1.28. Đa truy nhập phân chia theo thời gian 51
Hình 1.29. Sơ đồ khối đầu cuối thu thu DBS TV/FM gia đình 56
Hình 1.30. Cấu trúc hệ thống anten TV chủ (MATV) 59
Hình 1.31. Cấu trúc khối trong nhà cho hệ thống TV anten tập thể (CATV) 59
Hình 1.32. Các phần tử căn bản của một trạm mặt đất có dự phòng 60
Hình 1.33. Sơ đồ chi tiết của một trạm phát thu 61
Hình 1.34. Sự thay đổi pha trong tín hiệu điều chế pha vi sai tải tần. 65
Hình 1.35. a) Bước nhảy tải tần cực đại. 65
b) Bước nhảy tại thời điểm tải tần có giá trị 0. 65
c) Mật độ phổ của bước nhảy pha 65
Hình 1.36. a) Tín hiệu điều chế số. 66
b) Tín hiệu điều chế theo loại A. 66
c) Tín hiệu điều chế theo loại B. 66
Hình 1.37. Góc ngẩng và góc nghiêng 67
Hình 1.38. a) phân cực đứng b) phân cực ngang (c) phân cực dạng elip 69
Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý khối thu 74
Hình 2.2. Sơ đồ khối thiết kế khối thu TVRO 75
Hình 2.3. a) Cấu trúc hình xương cá. 75
b) Cấu trúc hình cây. 75
Hình 2.4. Mặt cắt ngang một tầng của khách sạn 79
Hình 2.5. Sơ đồ thiết kế hệ thống theo mặt cắt đứng 77
Hình 2.6. Hệ thống cáp toàn bộ khách sạn 78
PHẦN I
LÝ THUYẾT CHUNG
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN VỆ TINH
1.1.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA THÔNG TIN VỆ TINH
Vào cuối thế kỷ 19, nhà bác học Nga Tsiolkovsky (1857-1035) đã đưa ra các khái niệm cơ bản về tên lửa đẩy dùng nhiên liệu lỏng. Ông cũng đưa ra ý tưởng về tên lửa đẩy nhiều tầng, các tàu vũ trụ có người điều khiển dùng để thăm dò vũ trụ.
Năm 1926 Robert Hutchinson Goddard thử nghiệm thành công tên lửa đẩy dùng nhiên liệu lỏng.
Tháng 5 năm 1945 Arthur Clarke nhà vật lý nổi tiếng người Anh đồng thời là tác giả của mô hình viễn tưởng thông tin toàn cầu, đã đưa ra ý tưởng sử dụng một hệ thống gồm 3 vệ tinh địa tĩnh dùng để phát thanh quảng bá trên toàn thế giới.
Tháng 10 / 1957 lần đầu tiên trên thế giới, Liên Xô phóng thành công vệ tinh nhân tạo SPUTNIK - 1. Đánh dấu một kỷ nguyên về TTVT.
Năm 1958 bức điện đầu tiên được phát qua vệ tinh SCORE của Mỹ.
Năm 1964 thành lập tổ chức TTVT quốc tế INTELSAT.
Năm 1965 ra đời hệ thống TTVT thương mại đầu tiên INTELSAT-1 với tên gọi Early Bird.
Năm 1971 thành lập tổ chức TTVT quốc tế INTERSPUTNIK gồm Liên Xô và 9 nước XHCN.
Năm 1972-1976 Canada, Mỹ, Liên Xô và Indonesia sử dụng vệ tinh cho thông tin nội địa.
Năm 1979 thành lập tổ chức thông tin hàng hải quốc tế qua vệ tinh INMARSAT.
Năm 1984 Nhật bản đưa vào sử dụng hệ thống truyền hình trực tiếp qua vệ tinh.
Năm 1987 Thử nghiệm thành công vệ tinh phục vụ cho thông tin di động qua vệ tinh.
Thời kỳ những năm 1999 đến nay, ra đời ý tưởng và hình thành những hệ thống thông tin di động và thông tin băng rộng toàn cầu sử dụng vệ tinh. Các hệ thống điển hình như GLOBAL STAR, IRIDIUM, ICO, SKYBRIGDE, TELEDESIC.
1.1.2. CÁC ĐỊNH LUẬT KEPLER
Các vệ tinh quay quanh trái đất tuân theo cùng các định luật điều khiển sự chuyển động của các hành tinh xung quanh mặt trời. Từ lâu dựa trên các quan trắc kỹ lưỡng người ta đã hiểu được sự chuyển động của các hành tinh. Từ các quan trắc này, Johannes Kepler (1571-1630) đã rút ra bằng thực nghiệm ba định luật mô tả chuyển động hành tinh. Tổng quát các định luật Kepler có thể áp dụng cho hai vật thể bất kỳ trong không gian tương tác với nhau qua lực hấp dẫn. Vật thể có khối lượng lớn hơn trong hai vật thể được gọi là sơ cấp còn vật thể thứ hai được gọi là vệ tinh.
1.1.2.1. Định luật Kepler thứ nhất
Vệ tinh chuyển động vòng quanh trái đất theo một quỹ đạo Ellip với tâm trái đất nằm ở một trong hai tiêu điểm của Ellip. Điểm xa nhất của quỹ đạo so với tâm trái đất nằm ở phía của tiêu điểm thứ hai, được gọi là viễn điểm còn điểm gần nhất của quỹ đạo được gọi là cận điểm.
1.1.2.2. Định luật Kepler thứ hai
Vệ tinh chuyển động theo một quỹ đạo với vận tốc thay đổi sao cho đường nối giữa tâm trái đất và vệ tinh sẽ quét các diện tích bằng nhau khi vệ tinh chuyển động trong cùng một thời gian như nhau.
1.1.2.3. Định luật Kepler thứ ba
Bình phương của chu kỳ quay tỷ lệ thuận với luỹ thừa bậc ba của bán trục lớn của quỹ đạo Ellip.
1.1.3. ĐẶC ĐIỂM CỦA THÔNG TIN VỆ TINH
1.1.3.1 Ưu điểm của thông tin vệ tinh
Trong thời đại hiện nay, thông tin vệ tinh được phát triển và phổ biến nhanh chóng vì nhiều lý do khác nhau. Các ưu điểm chính của thông tin vệ tinh so với các phương tiện thông tin dưới biển và trên mặt đất như hệ thống cáp quang và hệ thống chuyển tiếp viba số là:
- Có khả năng đa truy nhập.
- Vùng phủ sóng rộng.
- Ổn định cao, chất lượng và khả năng đáp ứng cao về thông tin băng rộng.
- Có thể ứng dụng cho thông tin di động.
- Hiệu quã kinh tế cao trong thông tin cự ly lớn.
Sóng vô tuyến điện phát đi từ một vệ tinh ở quỹ đạo địa tĩnh có thể bao phủ hơn 1/3 toàn bộ bề mặt trái đất, nên những trạm mặt đất đặt trong vùng đó có thể thông tin trực tiếp với bất kỳ một trạm mặt đất khác trong vùng qua một vệ tinh thông tin.
Kỹ thuật sử dụng một vệ tinh chung cho nhiều trạm mặt đất và việc tăng hiệu qủa sử dụng của nó tới cực đại được gọi là đa truy nhập. Nói cách khác đa truy nhập là phương pháp dùng một bộ phát đáp trên một vệ tinh chung cho nhiều trạm mặt đất.
1.1.3.2. Các quỹ đạo vệ tinh
1.1.3.2.1. Qũy đạo cực tròn
Ưu điểm của dạng qũy đạo này là mỗi điểm trên mặt đất đều nhìn thấy vệ tinh thông qua một qũy đạo nhất định, việc phủ sóng toàn cầu của dạng qũy đạo này đạt được vì qũy đạo bay của vệ tinh sẽ lần lượt quét tất cả các vị trí trên mặt đất. Dạng qũy đạo này được sử dụng cho các vệ tinh dự báo thời tiết, hàng hải, thăm dò tài nguyên và các vệ tinh do thám, không thông dụng cho truyền thông tin.
1.1.3.2.2. Qũy đạo xích đạo tròn
Đối với dạng qũy đạo này, vệ tinh bay trên mặt phẳng đường xích đạo và là dạng qũy đạo được dùng cho vệ tinh địa tĩnh, nếu vệ tinh bay ở một độ cao đúng thì dạng qũy đạo này sẽ lý tưởng đối với các vệ tinh thông tin.
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 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 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 Thank 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 Thank 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.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
LỜI NÓI ĐẦU
Trong quá trình phát triển của con người, những cuộc các mạng về công nghệ đóng một vai trò rất quan trọng, chúng làm thay đổi từng ngày từng giờ cuộc sống của con người, theo hướng hiện đại hơn. Dân số càng tăng, nhu cầu cũng tăng theo, các dịch vụ, các tiện ích từ đó cũng được hình thành và phát triển theo. Chúng ta đã và đang áp dụng công nghệ của các ngành điện tử, công nghệ thông tin và viễn thông vào trong thực tiễn để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của con người nhất là lĩnh vực giải trí.
Hiện nay, truyền hình số vệ tinh không còn xa là lạ gì với chúng ta. Nhưng để hiểu hết được nó và khai thác triệt để những chức năng ưu việt của nó thì vẫn đang còn là một khó khăn và thách thức.
Được sự định hướng và chỉ dẫn của thầy Cao Thành Nghĩa, và sự giúp đỡ nhiệt tình của cán bộ, nhân viên khách sạn Sao Mai - Thành phố Thanh Hóa, em đã mạnh dạn chọn đề tài đồ án: “Tính toán, thiết kế truyền hình số vệ tinh”. Với mục đích tìm hiểu về hệ thống thông hữu tuyến, cụ thể là hệ thống thông tin vệ tinh và phương án lắp đặt truyền hình cáp cho khách sạn dựa trên những thiết bị có sẵn trên thị trường. Nội dung của đồ án được thể hiện như sau:
Phần I: Lý thuyết chung.
Chương I: Tổng quan về thông tin vệ tinh.
Chương II: Hệ thống thu truyền hình số qua vệ tinh.
Phần II: Hệ thống thu truyền hình cáp cho một khách sạn Sao Mai - Thanh Hóa
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.
Em xin chân thành Thank 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 Thank 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.
Vinh, tháng 5 năm 2010
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Ngọc Huy
MỤC LỤC
Mục lục 2
Danh sách hình vẽ, bảng biểu 5
Thuật ngữ viết tắt 7
PHẦN I 9
LÝ THUYẾT CHUNG 9
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN VỆ TINH 9
1.1.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA THÔNG TIN VỆ TINH 9
1.1.2. CÁC ĐỊNH LUẬT KEPLER 10
1.1.2.1. Định luật Kepler thứ nhất 10
1.1.2.2. Định luật Kepler thứ hai 10
1.1.2.3. Định luật Kepler thứ ba 10
1.1.3. ĐẶC ĐIỂM CỦA THÔNG TIN VỆ TINH 10
1.1.3.1 Ưu điểm của thông tin vệ tinh 10
1.1.3.2. Các quỹ đạo vệ tinh 11
1.1.3.2.1. Qũy đạo cực tròn 11
1.1.3.2.2. Qũy đạo xích đạo tròn 11
1.1.3.2.3. Qũy đạo elip nghiêng 12
1.1.3.2.4. Qũy đạo thấp LEO (Low Earth Orbit) 12
1.1.3.2.5. Qũy đạo trung bình MEO (Medium Earth Orbit) 12
1.1.4. TẦN SỐ LÀM VIỆC CỦA THÔNG TIN VỆ TINH 12
1.1.4.1. Khái niệm của sổ vô tuyến 12
1.1.4.2. Phân định tần số. 13
1.1.4.3. Tần số sử dụng trong thông tin vệ tinh 13
1.1.5. CẤU HÌNH HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH 14
1.1.5.1. Phân hệ thông tin 15
a) Bộ phát đáp 15
b) Máy thu băng rộng 17
c) Bộ phân kênh đầu vào. 18
d) Các khối khuếch đại công suất 19
e) Ghép kênh đầu ra 21
1.1.5.2. Phân hê Anten 22
a) Anten loa. 22
b) Anten phản xạ (reflector). 23
c) Anten dãy (array) 23
1.1.6. SUY HAO TRONG THÔNG TIN VỆ TINH 23
1.1.6.1. Suy hao trong không gian tự do 24
1.1.6.2. Suy hao do tầng đối lưu 25
1.1.6.3. Suy hao do tầng điện ly 25
1.1.6.4. Suy hao do thời tiết 25
1.1.6.5. Suy hao do đặt anten chưa đúng 25
1.1.6.6. Suy hao trong thiết bị phát và thu 26
1.1.6.7. Suy hao do phân cực không đối xứng 27
1.1.7. TẠP ÂM TRONG THÔNG TIN VỆ TINH 27
1.1.7.1. Nhiệt tạp âm hệ thống 27
1.1.7.1.1. Nhiệt tạp âm bên ngoài và nhiệt tạp âm anten 28
1.1.7.1.2. Nhiệt tạp âm hệ thống fiđơ TF 29
1.1.7.1.3. Nhiệt tạp âm máy thu TR 30
1.1.7.2. Công suất tạp âm nhiễu 30
1.1.7.2.1. Can nhiễu khác tuyến 30
1.1.7.2.2. Nhiễu cùng tuyến 32
1.1.7.2.3. Tạp âm méo xuyên điều chế 33
1.1.8. ĐỘ LỢI CỦA ANTEN VÀ ĐỘ RỘNG CỦA CHÙM TIA 33
CHƯƠNG II: HỆ THỐNG THU TRUYỀN HÌNH SỐ QUA VỆ TINH 34
1.2.1. SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG THU TRUYỀN HÌNH SỐ QUA VỆ TINH. 34
1.2.2. HỆ THỐNG HEADEND SỐ 35
1.2.2.1. Sơ đồ hệ thống Headend số: 35
1.2.2.2. Chức năng các khối trong hệ thống Headend số 36
1.2.2.2.1. Tín hiệu thu 36
1.2.2.2.2. Xữ lý tín hiệu 39
1.2.2.2.3. Truyền tải tín hiệu 39
1.2.2.3. Nén và mã hóa tín hiệu truyền hình 39
1.2.2.3.1. Khái quát về kỹ thuật nén ảnh số 40
1.2.2.3.2. Chuẩn nén MPEG 41
1.2.2.4. Điều chế tín hiệu số 43
1.2.2.4.1. Điều chế QAM 44
1.2.2.4.2. Điều chế Q-PSK 45
1.2.2.5. Hệ thống quản lý mạng: 46
1.2.2.6. Hệ thống truy cập có điều kiện CA 47
1.2.2.6.1. Hệ thống SMS 48
1.2.2.6.2. Hệ thống SAS 49
1.2.3. KỸ THUẬT ĐA TRUY NHẬP 49
1.2.3.1. Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) 50
1.2.3.1.1. FDM/FM/FDMA 51
1.2.3.1.2. TDM/PSK/FDMA 51
1.2.3.1.3. SCPC/FDMA 52
1.2.3.2. Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) 52
1.2.3.3. Đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA) 54
1.2.3.4. Phương pháp đa truy nhập phân phối trước và đa truy nhập phân phối theo yêu cầu. 55
1.2.3.4.1. Đa truy nhập phân phối trước. 55
1.2.3.4.2. Đa truy nhập phân phối theo yêu cầu. 55
1.2.4. HỆ THỐNG TV GIA ĐÌNH, TVRO 55
1.2.4.1. Sơ đồ khối tổng quát của TVRO 55
1.2.4.2. Khối ngoài trời 56
1.2.4.3. Khối trong nhà cho TV tương tự (FM) 57
1.2.4.4. Hệ thống TV anten chủ 58
1.2.4.5. Hệ thống TV anten tập thể 59
1.2.5. CẤU HÌNH CỦA TRẠM MẶT ĐẤT. 60
1.2.6. TRUYỀN TÍN HIỆU TRUYỀN HÌNH QUA VỆ TINH 64
1.2.7. GÓC NGẨNG, GÓC PHƯƠNG VỊ VÀ GÓC PHÂN CỰC 67
1.2.7.1. Góc ngẩng (e) 67
1.2.7.2. Góc phương vị [a] 68
1.2.7.3. Góc phân cực: 68
PHẦN II: HỆ THỐNG THU TRUYỀN HÌNH CÁP CHO KHÁCH SẠN SAO MAI - THANH HÓA 71
2.1. YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG 71
2.1.1. Khảo sát các đặc điểm cần để thiết lập nơi thu. 71
2.1.2. Yêu cầu cụ thể: 72
2.2. MÔ HÌNH THIẾT KẾ 73
2.2.2. Khối phân phối bao gồm các thiết bị như : 73
2.2.3. Phương án thực hiện 73
2.3. TÍNH TOÁN CỤ THỂ 79
2.3.1. Chọn và lắp đặt Anten 79
2.3.2. Chọn bộ LNA và LNB 80
2.3.3. Chọn máy thu TVRO: 80
2.3.4. Chọn bộ Booter: 80
2.3.5. Chọn cable: 80
2.3.6. Các loại Tap. 81
2.3.7. Tính toán suy hao 81
2.3.8. Chọn máy khuếch đại công suất: 88
2.4. CHỌN VỊ TRÍ LẮP ĐẶT 88
2.4.1. Khảo sát nơi thu tín hiệu 88
2.4.2. Kế hoạch lắp đặt 89
2.5. BẢNG THỐNG KÊ THIẾT BỊ 92
Kết luận 93
Tài liệu tham khảo 94
DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1.1. Ba dạng quỹ đạo cơ bản của vệ tinh 11
Hình 1.2. Cấu hình của hệ thống thông tin vệ tinh 14
Hình 1.3. Quy hoạch tần số và phân cực. 15
Hình 1.4. Các kênh của bộ phát đáp vệ tinh 17
Hình 1.5. Máy thu băng rộng vệ tinh 18
Hình 1.6. Bộ phân kênh vào 19
Hình 1.7. Bộ khuếch đại đèn sóng chạy (TWTA) 20
Hình 1.8. Bộ ghép kênh đầu ra 22
Hình 1.9. Anten loa hình chữ nhật 23
Hình 1.10. Anten phản xạ 23
Hình 1.11. Sai lệch do đặt anten chưa đúng 26
Hình 1.12. Suy hao trong thiết bị phát và thu 26
Hình 1.13. Các nguồn tạp âm ảnh hưởng đến thông tin vệ tinh 28
Hình 1.14. Can nhiễu giữa viba và trạm mặt đất và vệ tinh 31
Hình 1.15. Can nhiễu giữa các hệ thống thông tin vệ tinh 31
Hình 1.16. Đặc tính vào ra của TWT. 32
Hình 1.17: Sơ đồ khối hệ thống thu truyền hình số 34
Hình 1.18. Sơ đồ hệ thống Headend số 35
Hình 1.19. Thu tín hiệu từ vệ tinh 36
Hình 1.20. Thu tín hiệu truyền hình số mặt đất. 37
Hình 1.21. Thu tín hiệu các đài địa phương 37
Hình 1.22. Sơ đồ chòm sao của 16-QAM 44
Hình 1.23. a) Cấu hình bộ điều chế Q-PSK. 46
b) Cấu hình bộ giải điều chế Q-PSK. 46
c) Biểu đồ sao tín hiệu. 46
Hình 1.24. Kỹ thuật đa truy nhập FDMA, TDMA và CDMA. 49
Hình 1.25. So sánh giữa khái niệm ghép kênh và đa truy nhập 50
Hình 1.26. FDMA. 50
Hình 1.27. Các cấu hình truyền dẫn FDMA. 51
a) FDM/FM/FDMA; b) TDM/PSK/FDMA; c) SCPC/FDMA 51
Hình 1.28. Đa truy nhập phân chia theo thời gian 51
Hình 1.29. Sơ đồ khối đầu cuối thu thu DBS TV/FM gia đình 56
Hình 1.30. Cấu trúc hệ thống anten TV chủ (MATV) 59
Hình 1.31. Cấu trúc khối trong nhà cho hệ thống TV anten tập thể (CATV) 59
Hình 1.32. Các phần tử căn bản của một trạm mặt đất có dự phòng 60
Hình 1.33. Sơ đồ chi tiết của một trạm phát thu 61
Hình 1.34. Sự thay đổi pha trong tín hiệu điều chế pha vi sai tải tần. 65
Hình 1.35. a) Bước nhảy tải tần cực đại. 65
b) Bước nhảy tại thời điểm tải tần có giá trị 0. 65
c) Mật độ phổ của bước nhảy pha 65
Hình 1.36. a) Tín hiệu điều chế số. 66
b) Tín hiệu điều chế theo loại A. 66
c) Tín hiệu điều chế theo loại B. 66
Hình 1.37. Góc ngẩng và góc nghiêng 67
Hình 1.38. a) phân cực đứng b) phân cực ngang (c) phân cực dạng elip 69
Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý khối thu 74
Hình 2.2. Sơ đồ khối thiết kế khối thu TVRO 75
Hình 2.3. a) Cấu trúc hình xương cá. 75
b) Cấu trúc hình cây. 75
Hình 2.4. Mặt cắt ngang một tầng của khách sạn 79
Hình 2.5. Sơ đồ thiết kế hệ thống theo mặt cắt đứng 77
Hình 2.6. Hệ thống cáp toàn bộ khách sạn 78
PHẦN I
LÝ THUYẾT CHUNG
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN VỆ TINH
1.1.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA THÔNG TIN VỆ TINH
Vào cuối thế kỷ 19, nhà bác học Nga Tsiolkovsky (1857-1035) đã đưa ra các khái niệm cơ bản về tên lửa đẩy dùng nhiên liệu lỏng. Ông cũng đưa ra ý tưởng về tên lửa đẩy nhiều tầng, các tàu vũ trụ có người điều khiển dùng để thăm dò vũ trụ.
Năm 1926 Robert Hutchinson Goddard thử nghiệm thành công tên lửa đẩy dùng nhiên liệu lỏng.
Tháng 5 năm 1945 Arthur Clarke nhà vật lý nổi tiếng người Anh đồng thời là tác giả của mô hình viễn tưởng thông tin toàn cầu, đã đưa ra ý tưởng sử dụng một hệ thống gồm 3 vệ tinh địa tĩnh dùng để phát thanh quảng bá trên toàn thế giới.
Tháng 10 / 1957 lần đầu tiên trên thế giới, Liên Xô phóng thành công vệ tinh nhân tạo SPUTNIK - 1. Đánh dấu một kỷ nguyên về TTVT.
Năm 1958 bức điện đầu tiên được phát qua vệ tinh SCORE của Mỹ.
Năm 1964 thành lập tổ chức TTVT quốc tế INTELSAT.
Năm 1965 ra đời hệ thống TTVT thương mại đầu tiên INTELSAT-1 với tên gọi Early Bird.
Năm 1971 thành lập tổ chức TTVT quốc tế INTERSPUTNIK gồm Liên Xô và 9 nước XHCN.
Năm 1972-1976 Canada, Mỹ, Liên Xô và Indonesia sử dụng vệ tinh cho thông tin nội địa.
Năm 1979 thành lập tổ chức thông tin hàng hải quốc tế qua vệ tinh INMARSAT.
Năm 1984 Nhật bản đưa vào sử dụng hệ thống truyền hình trực tiếp qua vệ tinh.
Năm 1987 Thử nghiệm thành công vệ tinh phục vụ cho thông tin di động qua vệ tinh.
Thời kỳ những năm 1999 đến nay, ra đời ý tưởng và hình thành những hệ thống thông tin di động và thông tin băng rộng toàn cầu sử dụng vệ tinh. Các hệ thống điển hình như GLOBAL STAR, IRIDIUM, ICO, SKYBRIGDE, TELEDESIC.
1.1.2. CÁC ĐỊNH LUẬT KEPLER
Các vệ tinh quay quanh trái đất tuân theo cùng các định luật điều khiển sự chuyển động của các hành tinh xung quanh mặt trời. Từ lâu dựa trên các quan trắc kỹ lưỡng người ta đã hiểu được sự chuyển động của các hành tinh. Từ các quan trắc này, Johannes Kepler (1571-1630) đã rút ra bằng thực nghiệm ba định luật mô tả chuyển động hành tinh. Tổng quát các định luật Kepler có thể áp dụng cho hai vật thể bất kỳ trong không gian tương tác với nhau qua lực hấp dẫn. Vật thể có khối lượng lớn hơn trong hai vật thể được gọi là sơ cấp còn vật thể thứ hai được gọi là vệ tinh.
1.1.2.1. Định luật Kepler thứ nhất
Vệ tinh chuyển động vòng quanh trái đất theo một quỹ đạo Ellip với tâm trái đất nằm ở một trong hai tiêu điểm của Ellip. Điểm xa nhất của quỹ đạo so với tâm trái đất nằm ở phía của tiêu điểm thứ hai, được gọi là viễn điểm còn điểm gần nhất của quỹ đạo được gọi là cận điểm.
1.1.2.2. Định luật Kepler thứ hai
Vệ tinh chuyển động theo một quỹ đạo với vận tốc thay đổi sao cho đường nối giữa tâm trái đất và vệ tinh sẽ quét các diện tích bằng nhau khi vệ tinh chuyển động trong cùng một thời gian như nhau.
1.1.2.3. Định luật Kepler thứ ba
Bình phương của chu kỳ quay tỷ lệ thuận với luỹ thừa bậc ba của bán trục lớn của quỹ đạo Ellip.
1.1.3. ĐẶC ĐIỂM CỦA THÔNG TIN VỆ TINH
1.1.3.1 Ưu điểm của thông tin vệ tinh
Trong thời đại hiện nay, thông tin vệ tinh được phát triển và phổ biến nhanh chóng vì nhiều lý do khác nhau. Các ưu điểm chính của thông tin vệ tinh so với các phương tiện thông tin dưới biển và trên mặt đất như hệ thống cáp quang và hệ thống chuyển tiếp viba số là:
- Có khả năng đa truy nhập.
- Vùng phủ sóng rộng.
- Ổn định cao, chất lượng và khả năng đáp ứng cao về thông tin băng rộng.
- Có thể ứng dụng cho thông tin di động.
- Hiệu quã kinh tế cao trong thông tin cự ly lớn.
Sóng vô tuyến điện phát đi từ một vệ tinh ở quỹ đạo địa tĩnh có thể bao phủ hơn 1/3 toàn bộ bề mặt trái đất, nên những trạm mặt đất đặt trong vùng đó có thể thông tin trực tiếp với bất kỳ một trạm mặt đất khác trong vùng qua một vệ tinh thông tin.
Kỹ thuật sử dụng một vệ tinh chung cho nhiều trạm mặt đất và việc tăng hiệu qủa sử dụng của nó tới cực đại được gọi là đa truy nhập. Nói cách khác đa truy nhập là phương pháp dùng một bộ phát đáp trên một vệ tinh chung cho nhiều trạm mặt đất.
1.1.3.2. Các quỹ đạo vệ tinh
1.1.3.2.1. Qũy đạo cực tròn
Ưu điểm của dạng qũy đạo này là mỗi điểm trên mặt đất đều nhìn thấy vệ tinh thông qua một qũy đạo nhất định, việc phủ sóng toàn cầu của dạng qũy đạo này đạt được vì qũy đạo bay của vệ tinh sẽ lần lượt quét tất cả các vị trí trên mặt đất. Dạng qũy đạo này được sử dụng cho các vệ tinh dự báo thời tiết, hàng hải, thăm dò tài nguyên và các vệ tinh do thám, không thông dụng cho truyền thông tin.
1.1.3.2.2. Qũy đạo xích đạo tròn
Đối với dạng qũy đạo này, vệ tinh bay trên mặt phẳng đường xích đạo và là dạng qũy đạo được dùng cho vệ tinh địa tĩnh, nếu vệ tinh bay ở một độ cao đúng thì dạng qũy đạo này sẽ lý tưởng đối với các vệ tinh thông tin.
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 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 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 Thank 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 Thank 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.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links
Last edited by a moderator: