ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
Trần Văn Hội
NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ THU MẶT ĐẤT
VỚI CƠ CHẾ TỰ ĐỘNG PHÁT HIỆN VÀ BÁM VỆ TINH DÙNG
CHO HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH VINASAT
Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử
Mã số: 62 52 02 03
LUẬN ÁN TIẾN SĨ
CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ, TRUYỀN THÔNG
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. GS.TS: Bạch Gia Dương
Hà Nội – 2018
2
LỜI CAM ĐOAN
Nghiên cứu sinh xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tác
giả dưới sự hướng dẫn của Cán hộ hướng dẫn. Các số liệu, kết quả nêu trong luận
án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Nghiên cứu sinh
Trần Văn Hội
3
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình tới thầy giáo hướng dẫn đã tận
tình chỉ bảo và tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi có thể hoàn thành luận án này.
Tôi xin chân thành cảm ơn các Nhà khoa học đã cho tôi những ý kiến đóng
góp quý báu.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong cơ sở đào tạo đã tạo mọi điều
kiện cho tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận án tại trường.
Tôi cũng xin cảm ơn sự giúp đỡ tận tình và tạo mọi điều kiện cho tôi có
được thời gian thuận lợi làm nghiên cứu sinh của lãnh đạo cơ quan tôi công tác
cũng như sự động viên giúp đỡ của các đồng nghiệp, gia đình, bạn bè trong thời
gian thực hiện luận án này.
4
MỤC LỤC
Trang
Lời cam đoan ........................................................................................................... 2
Lời cảm ơn ............................................................................................................... 3
Mục lục ..................................................................................................................... 4
Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt .................................................................... 7
Danh mục các bảng ................................................................................................. 9
Danh mục các hình vẽ, đồ thị ............................................................................... 10
Mở đầu ................................................................................................................... 14
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THU VÀ ĐIỀU KHIỂN BÁM
VỆ TINH ................................................................................................................ 20
1.1 Tổng quan về thông tin vệ tinh ...................................................................... 20
1.1.1 Phần không gian SS. .............................................................................. 20
1.1.2 Phần mặt đất GS. ................................................................................... 21
1.1.3 Điều khiển anten bám vệ tinh ................................................................ 22
1.2 Hệ thống thông tin vệ tinh VINASAT-1 ....................................................... 26
1.2.1 Các thông số kỹ thuật ở băng tần C mở rộng ........................................ 26
1.2.2 Các thông số kỹ thuật ở băng tần Ku ..................................................... 27
1.3 Hệ thống thu và điều khiển anten bám vệ tinh ............................................ 28
1.4 Yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống thu .......................................................... 31
1.4.1 Hệ số tạp âm .......................................................................................... 31
1.4.2 Độ nhạy máy thu .................................................................................... 32
1.4.3 Hệ số khuếch đại (độ lợi) ....................................................................... 32
1.4.4 Băng thông ............................................................................................. 33
1.4.5 Dải động máy thu ................................................................................... 33
1.5 Tình hình nghiên cứu trong nƣớc ................................................................. 33
1.6 Tình hình nghiên cứu trên thế giới ............................................................... 35
1.7 Xác định nội dung nghiên cứu của luận án .................................................. 40
5
1.7.1 Nội dung nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển bám vệ tinh ........... 40
1.7.2 Nội dung nghiên cứu, thiết kế hệ thống thu vệ tinh .............................. 40
KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 VÀ HƢỚNG ĐẾN MỤC TIÊU CỦA LUẬN ÁN ... 42
CHƢƠNG 2. NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ
THUẬT TOÁN BÁM VỆ TINH .......................................................................... 43
2.1 Phƣơng pháp tìm kiếm vệ tinh ...................................................................... 43
2.1.1 Xác định góc phương vị ......................................................................... 43
2.1.2 Xác định góc ngẩng của anten ............................................................... 46
2.2 Đề xuất thuật toán bám vệ tinh ..................................................................... 48
2.2.1 Đề xuất thuật toán bám vòng hở ............................................................ 48
2.2.2 Đề xuất thuật toán bám kết hợp ............................................................. 50
2.3 Thiết kế hệ thống điều khiển anten ............................................................... 52
2.4 Thiết kế giải thuật điều khiển động cơ. ........................................................ 54
2.4.1 Mạch điều khiển động cơ....................................................................... 54
2.4.2 Giải thuật điều khiển PID. ..................................................................... 55
2.4.3 Giải thuật điều khiển mờ PID. ............................................................... 57
2.5 Thiết kế, chế tạo khối xử lý trung tâm .......................................................... 61
2.5.1 Thiết kế mạch xử lý trung tâm ............................................................... 61
2.5.2 Các module cảm biến và Khối định vị GPS .......................................... 63
2.5.3 Thiết kế hệ thống truyền động ............................................................... 65
2.6 Kết quả đo đạc thử nghiệm ............................................................................ 66
KẾT LUẬN CHƢƠNG 2 ...................................................................................... 71
CHƢƠNG 3. NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG THU VỆ
TINH BĂNG C VÀ BĂNG L ............................................................................... 72
3.1 Thiết kế sơ đồ hệ thống thu ........................................................................... 72
3.2 Nghiên cứu các giải pháp thiết kế mạch tạp âm thấp. ................................ 74
3.2.1 Mạch khuếch đại siêu cao tần. ............................................................... 74