مخابرات, مقالات آموزشی بلاگ

آشنایی با مخابرات ماهواره ای

مقدمه

ماهواره‌‌های مخابراتی معمولاً در مدار خاصی از كره زمین به نام ژئوسنكرون (همزمان با حركت زمین) تقریباً در ارتفاع ۳۶۰۰۰ كیلومتری از سطح دریا قرار می‌گیرند. (فاصله‌ای كه در آن از طرف زمین نیروی جاذبه به ماهواره وارد نمی‌شود) چنین ماهواره‌ای با سرعت و جهتی همسان با كره زمین در حال حركت است و دور كره زمین را در مدت ۲۴ ساعت طی می‌كند. در این شرایط ماهواره در مكان بالای خط استوا نسبت به زمین ثابت می‌شود و از این رو آنها از نظر فرستنده‌ها و گیرنده‌های روی زمین ثابت به نظر می‌آیند. بنابراین به كمك فرستنده‌ای بر روی زمین و یك ماهواره بر روی مدار، می‌توان سیگنال‌ها را به گیرنده‌های مستقر در بخشی از زمین فرستاد كه حدود یك‌سوم سطح زمین را بپوشاند به این ترتیب می‌توان حداقل با سه ماهواره با فواصل ۱۲۰ درجه نسبت به هم و تعدادی مراكز فرستنده و گیرنده تمام نقاط روی زمین را تحت پوشش قرار داد.

سیستم ماهواره مخابراتی در سه ناحیه بر فراز اقیانوس‌های اطلس، هند و آرام قرار دارند و كلیه كشتی‌ها را در دریاها و اقیانوس‌ها زیر پوشش خود قرار داده‌اند و می‌توان با استفاده از آنها در اطراف كره زمین به آسانی از كشتی به كشتی، ساحل به كشتی یا هر نوع وسیله دریایی و برعكس و به طور كلی با شبكه‌های محلی، منطقه‌ای و بین‌المللی مخابراتی، ارتباط برقرار كرد.

در واقع هر جا یك ترمینال ماهواره‌ای وجود داشته باشد، امكان استفاده از سیستم ماهواره‌ای فراهم خواهد بود و می‌توان این ترمینال‌ها را بر روی كشتی، هواپیما و واحدهای متحرك زمین قرار داد و با نقاط دیگر ارتباط برقرار نمود. موارد استفاده ماهواره مخابراتی و تأثیر فراوان آن بر زندگی بشر باعث شده كه روز به روز توجه انسان به این وسیله ارتباطی افزایش یابد. كاربردهای وسیع آن در هوانوردی، دریانوردی، پزشكی، ارتباط تلفنی، تلگراف، تلكس، فاكس، تلویزیون، انتقال اطلاعات كامپیوتری و غیره باعث شده كه وجود یك ماهواره مخابراتی مستقل برای هر كشور امری ضروری باشد. داشتن ماهواره مخابراتی مستقل باعث ایجاد تسهیلات در امر انتقال اطلاعات كامپیوتری از دانشگاه‌ها به مراكز تحقیقات و بالعكس، پوشش كلیه نقاط كشور از نظر برنامه‌های تلویزیونی، رادیویی و تلفنی و كاربردهای وسیع و متنوع دیگری خواهد شد. ماهواره مخابراتی معمولاً بین ۸ تا ۱۲ سال عمر می‌كنند و انرژی خود را به وسیله سلول‌های خورشیدی، از نور خورشید تأمین می‌نمایند. میزان سوختی كه مورد نیاز سیستم فرعی برای حفظ موقعیت ماهواره است، یكی از عواملی است كه عمر ماهواره را محدود می‌كند. از كار افتادن تدریجی سلول‌های خورشیدی كه در سیستم فرعی تغذیه قدرت الكتریكی قرار دارند نیز عمر ماهواره را محدود می‌سازد.

تاریخچه

ایده ی مخابرات از طریق یک ماهواره، به خصوص توسط یک ماهواره ی همزمان، توسط آرتور سی. کلارک که یک نویسنده ی مشهور افسانه های علمی بریتانیایی بود، در سال 1945 ارائه گردید. کلارک قبلا نشان داده بود که یک ماهواره در مدار استوایی دایروی با شعاع حدود 42242 کیلومتر سرعت زاویه ای برابر با  سرعت زاویه ای زمین خواهد داشت. بنابراین، آن ماهواره در بالای همان نقطه از زمین باقی مانده و می تواند سیگنال ها را از اکثر نقاط نیمکره دریافت و دوباره پخش نماید. سه ماهواره با فواصل 120 درجه نسبت به هم، کل کره زمین را با قدری همپوشانی پوشش می دهند، مشروط بر اینکه پیغام ها بتوانند بین ماهواره ها دوباره پخش شوند. بنابراین ارتباط مطمئن بین هر دو نقطه از کره ی زمین ممکن می شود. کلارک همچنین اظهار کرده بود که انرژی الکتریکی مورد نیاز ماهواره نیز می تواند از طریق تبدیل تشعشعات خورشید توسط سلول های خورشیدی تأمین شود. به مقاله ی کلارک تقریباً توجهی نمی شد تا اینکه با اولین ماهواره ی ساخت بشر، یعنی اسپوتنیک 1 (4 اکتبر1957) به واقعیت پیوست. با وجود این، قابل ذکر است که بشر تا سال 1963 به مدار همزمان نائل نگردید.

با پرتاب ماهواره اسپوتینک1 توسط روس ها، مسابقه ی فضایی بین دو ابر قدرت (آمریکا و شوروی) شروع شد. آمریکا ماهواره ی اسکور را در هیجده دسامبر1958 پرتاب کرد. این ماهواره  نوعی ماهواره ی کاوشگر بود. در دوازده اوت 1960 ماهواره ی اکو1 توسط AT&T آمریکا پرتاب شد که یک بالن دوّار به قطر 100 فوت بود که به صورت یک منعکس کننده ی غیرفعال عمل می کرد. مشابه آن، اکو2 توسط  AT&T دوباره در25 ژانویه 1964 پرتاب شد .
ماهواره ی اخیر، ارتباط بین آزمایشگاه های بل در نیوجرسی وJPL   در کالیفرنیا را برقرار می کرد. با وجود این، ملزومات آنتن و نیروی برق آن از هم جدا شدند و بنابراین ماهواره نتوانست برای ارتباطات بین سواحل شرق و غرب آمریکا بکار گرفته شود .ماهواره های تل استار1 و 2 ازAT&T که به ترتیب در دهم جولای 1962 و هفتم می 1963 پرتاب شدند، اساس روش مدرن ماهواره های مخابراتی را پایه گذاری کردند. تل استار1 برای اولین بار برای نمایش یک ارتباط تلویزیونی بین آمریکا و اروپا به کار گرفته شد. شرکت Communications Satellite Comsat در سال 1963 در آمریکا تأسیس شد و پس از آن سری ماهواره های سینکام پرتاب شدند. سینکام 1 در اوایل سال 1963، سینکام 2 در بیست و شش جولای 1963 و سینکام 3 در نوزده جولای 1964 پرتاب و در مدار قرار گرفتند. سازمان ماهواره ی ارتباطات بین المللی (اینتل ست) در سال 1964 تأسیس شد. ماهواره ی اینتل ست که پرنده ی مقدم نیز نامیده شده، در شش آوریل 1965 پرتاب شد. در همان سال ماهواره ی مخابراتی روسی مولنیا نیز پرتاب شد. پس از این پرتاب ها، سازمان اینتل ست به بیش از 100 عضو ملی رشد یافته و بیش از 33 ماهواره ی اینتل ست در حجم های متفاوت از نظر تجهیزات و از ظرفیت های کوچک (240 کانال صوتی و یک کانال تلویزیون) تا ظرفیت های عظیم (12500 کانال صوتی و 2 کانال تلویزیون)، پرتاب کرده و در مدار قرار داده است که سه ناحیه اقیانوس اطلس، اقیانوس آرام و اقیانوس هند را پوشش می دهند. بنابراین عصر جدیدی از مخابرات توسط ماهواره (مخابرات ماهواره ای) شروع شد و درحال حاضر صدها ماهواره ی ایستوار (ایستان نسبت به زمین) از کشورهای مختلف در جهان درحال ارائه ی خدمات هستند. انتظار می رود که این تعداد درآینده ی نزدیک به مقدار بیشتری افزایش یابد.

دلایل نیاز به مخابرات ماهواره ای

در مخابرات نسل اول فقط از دو نوع «انتشار (Propagation) برای ارتباط بین دو ایستگاه استفاده می‌شد که تا یک فاصله معین کاربرد داشتند. این دو نوع انتشار عبارتند از:

انتشار موج زمینی (Ground wave propagation): این نوع از انتشار امواج برای فرکانس‌های تا حدود ۳۰ مگا هرتز مناسب است. انتشار موج زمینی از شرایط تروپوسفر (Troposphere) کره زمین بهره می‌برد.

انتشار موج هوایی (Sky wave propagation): پهنای باند مناسب برای این نوع از مخابرات به صورت گسترده بین ۳۰ تا ۴۰ مگا هرتز قرار دارد. انتشار موج هوایی از مشخصه‌های «یونسفر (Ionosphere) زمین استفاده می‌کند.

بیشینه هاپ (Maximum Hop) یا فاصله ایستگاه در هر دو نوع انتشار موج زمینی و انتشار موج هوایی محدود و فقط تا ۱۵۰۰ کیلومتر است. هدف از به وجود آمدن و ارتقای سیستم مخابرات ماهواره ای رفع این محدودیت ارتباطی بود. در این روش مخابراتی، از ماهواره‌ها برای ارتباط بین فواصل بسیار طولانی بهره گرفته می‌شود که خارج از افق دید هستند.

به دلیل این که ماهواره‌ها در ارتفاع مشخصی بالاتر از زمین قرار می‌گیرند، ارتباط بین ایستگاه‌های مخابراتی زمینی از طریق ماهواره به آسانی برقرار می‌شود. بنابراین بر محدودیت مخابرات بین دو ایستگاه زمینی که ناشی از انحنای کره زمین است، غلبه خواهد شد.

مشخصات عمومی و فنی یک سیستم ارتباط ماهواره ای

ساختمان عمومی یک سیستم ارتباط ماهواره ای شامل یک ماهواره در فضا می باشد که چند ایستگاه زمینی را به هم ارتباط می دهد. کاربر از طریق شبکه ی زمینی به ایستگاه زمینی وصل می شود.کاربر،سیگنال باند پایه ای را تولید می کند که پس از پردازش در ایستگاه زمینی به ماهواره ارسال می شود. بنابراین ماهواره ممکن است به صورت یک تکرار کننده ی بزرگ در فضا تصور شود که حامل های RF مدوله شده را از طیف فرکانسی مربوط به خط ارتباطی بالا (زمین به فضا) را، از تمام ایستگاه های زمینی در شبکه دریافت کرده و این حامل ها را تقویت می کند. سپس آنها را در طیف فرکانسی مربوط به خط ارتباطی پایین (فضا به زمین)، که جهت جلوگیری از تداخل، متفاوت از طیف فرکانسی مربوط به خط ارتباطی بالا است، دوباره به طرف زمین ارسال می کند. سیگنال، در ایستگاه زمینی دریافت کننده به منظور بازیابی سیگنال باند پایه پردازش می شود، که سپس این سیگنال از طریق شبکه زمینی به کاربر ارسال می شود. اگر بین فرکانس های خطوط ارتباطی بالا و پایین تفاوتی وجود نداشته باشد، سیگنال های ارسالی توسط ماهواره، مانع از دریافت سیگنال های دریافتی از خط ارتباطی بالا می شود و بنابراین بین خروجی فرستنده و ورودی گیرنده انفکاک وجود نخواهد داشت.

براساس توصیه های1979(World Advertising Research Center)WARC، ماهواره های ارتباطی تجاری یک پهنای باند MHz500 را حدود GHz6 برای خط ارتباطی بالا و پهنای باند MHz500 دیگر را حدود GHz4 برای خط ارتباطی پایین به کار می گیرند. سیگنال باند پایه از شبکه ی زمینی وارد ایستگاه زمینی شده و پس از پردازش توسط تجهیزات باند پایه ی ایستگاه زمینی، وارد فرستنده ی ایستگاه زمینی می شود. پس از اینکه کد کننده و دمدولاتور بر روی سیگنال باند پایه عمل کردند، نتیجه ی آن به فرکانس خط ارتباطی بالا تبدیل می گردد. سپس تقویت شده و به طرف  دریچه ای با پلاریزاسیون مناسب از تغذیه ی آنتن هدایت می شود. سیگنال دریافتی از ماهواره ابتدا توسط LNA تقویت شده و سپس از فرکانس خط ارتباطی پائین، تبدیل به فرکانس پایین می شود. سپس توسط دمدولاتور و کدگشا، سیگنال باند پایه ی اصلی به دست می آید. قطعات حساس و بحرانی اغلب به طور اضافی به همراه کلید خودکار نصب می شوند که به هنگام وقوع خرابی، عملیات بدون وقفه باقی بماند.

تقسیم بندی ماهواره ها :
ماهواره ها را بطور کلی به 3 دسته تقسیم می کنیم :
1- بر اساس وزن   2- بر اساس مدار   3- بر اساس کاربرد

تقسیم بندی بر اساس وزن :

پیکو : ماهواره های کوچکتر از 1 کیلوگرم
نانو : ماهواره هایی با وزن بین 1 تا 10 کیلوگرم
میکرو : ماهواره هایی با وزن بین 10 تا 100 کیلوگرم
مینی : ماهواره هایی با وزن بین 100 تا 500 کیلوگرم
متوسط : ماهواره هایی با وزن بین 500 تا 1000 کیلوگرم
و ماهواره های بزرگ که وزنشان بیشتر از 1000 کیلوگرم است و معمولا شامل ماهواره های مخابراتی ، تلویزیونی و تصویرداری و … می باشند.

تقسیم بندی بر اساس مدار :

مدار LEO ( LOW EARTH ORBIT)
این مدار معمولا در فاصله ای بین 200 تا 2500 کیلومتری از سطح زمین قرار دارد . ماهواره هایی که در این مدار قرار میگیرند با سرعت بسیار زیادی دور زمین میچرخند و افت سیگنال بسیار کمی نیز دارند و تاخیر زمانی هم در این ماهواره ها کم می باشد.اما عیب اصلی این ماهواره ها این است که از آنجایی که سرعت عبورشان زیاد است ، انتن های گیرنده ایستگاه های زمینی باید سر متحرک داشته باشند تا بتوانند سیگنال ماهواره را بخوبی دنبال و دریافت کنند.

مدار MEO (MEDIUM EARTH ORBIT )
این مدار در ارتفاع 10000 تا 20000 کیلومتری از سطح زمین قرار دارد.ماهواره هایی که در این مدار قرار میگیرند دارای تاخیر و افت متوسط هستند و مدت زمان گردش هر ماهواره به دور زمین نزدیک به 12 ساعت می باشد و سرعت تقریبا خوبی دارند.
اما دلیل اینکه از فاصله ی 2500 تا 10000 کیلومتری مداری وجود ندارد چیست ؟؟
دلیل کمربند ون آلن می باشد ؛ این کمربند بخاطر وجود میدان مغناطیسی و تشعشعات ذرات باردار اطراف زمین وجود دارد که اثر سوء روی مدارات الکتریکی ماهواره ها می گذارد .

مدار GEO (GREAT EARTH ORBIT)
این مدار در ارتفاع 36000 کیلومتری از سطح زمین قرار دارد و به مدار همزمان یا سنکرون معروف است ، چرا که ماهواره ها در این مدار هر 24 ساعت یک بار دور زمین میچرخند و با زمین همگام هستند.مزایای این مدار این است که ایسنگاه زمینی نیاز به آنتن با سر متحرک ندارد و 24 ساعته در دید ماهواره قرار دارد. اکثر ماهواره های مخابراتی ، تلویزیونی و… در این مدار قرار دارند.

مدار HEO (HIGH EARTH ORBIT)
بر خلاف دیگر مدارات که دایره ای شکل بودند، این مدار بصورت بیضوی می باشد که انواع و اقسام زیادی دارند مانند ماهواره های سری مولینیا که روسی ها ساختند.دلیل هم این است که بیشترین گسترش جغرافیایی روسیه در نیم کره ی شمالی واقع شده است و توسط ماهواره های سنکرون به خوبی پوشش داده نمی شد.قسمتی از این مدار که به زمین نزدیک تر است فاصله ای حدود 1000 کیلومتر و قسمت دیگر بیضی خدود 46000 کیلومتر فاصله دارد .

تقسیم بندی بر اساس کاربرد :

ماهواره های مخابراتی :

این ماهواره ها بیشتر از باند VHF و UHF استفاده می کنند. وظیفه ی برقراری ارتباطات سیگنال بین دو یا چند نقطه روی زمین را بر عهده دارند و تمام ایستگاه هایی که در داخل پوشش این ماهواره قرار می گیرند و با مشخصات آن ماهواره ساخته شده اند می توانند با هم ارتباط برقرار کنند.

 ماهواره های سنجش از راه دور (  REMOTE SENSING):
هدف این ماهواره ها مشاهده ی زمین در راستای کشف منابع زمین مثل جنگل ها ، پوشش های گیاهی ، اقیانوس شناسی و … می باشد.
این ماهواره ها برای تصویربرداری دارای دو نوع سنسور هستند : 1- سنسور فعال و 2- سنسور غیر فعال
سنسورهای غیرفعال : از انعکاس نور خورشید تشخیص میدهد که مثلا کجا و کدام منطقه کوه است و جنگل و دریا و …
سنسور فعال : در اینجا خود ماهواره باید یک سیگنال به سمت زمین بفرستد و از انعکاس سیگنال دریافتی اطلاعات را دریافت میکند.
این ماهواره ها از نظر وزن و سایز خیلی کوچک هستند و در حدود میکرو و نانو هستند. و در مدار LEO قرار می گیرند.

ایستگاه های فضایی :
یک پایگاه فضایی که بصورت یک آزمایشگاه مجهز می باشد که امکان استقرار تعدادی فضانورد را بوجود می آورد که در مدت طولانی در فضا اسکان پیدا کنند و برای آزمایش های علمی در دور زمین تلاش می کنند.
معروف ترین ایستگاه های فضایی :  MIRبرای روس ها و    SKY LAB برای آمریکایی ها می باشد.

ناوبری (NAVIGATION):
این ماهواره های منظومه ای از ماهواره ها هستند که در مدارات مختلف قرار می گیرند و سیگناله های معینی را ارسال و دریافت می کنند و اگر ما در یک ایستگاه زمینی قرار گرفته باشیم از روی اطلاعات دریافتی از سه یا چهار ماهواره و پردازش آن ها می توانیم اطلاعات مکانی و زمانی آن نقطه را داشته باشیم.مانند GPS – مدار این ملهواره ها MEO می باشد.

فرکانس مخابرات ماهواره ای

مخابرات ماهواره ای برای ارسال و دریافت سیگنال‌ها، از بازه فرکانس‌های بسیار بالا در حدود ۱ تا ۵۰ گیگا هرتز استفاده می‌کند. باندهای فرکانسی از کوچک تا بزرگ با حروفی مانند باندهای L ،S ،C ,X ،Ku ،Ka  و V  مشخص می‌شوند. سیگنال‌های با حروف L و S و C که در بازه پایین‌تر از طیف فرکانس‌های ماهواره هستند، با توان پایین‌تری منتقل می‌شوند و به همین دلیل به آنتن‌های بزرگ‌تری برای دریافت آن‌ها نیاز داریم.

از طرف دیگر، سیگنال‌های با حروف X و Ku و Ka و V از این طیف فرکانسی توان بسیار بالاتری دارند و به همین دلیل دیش‌های کوچک‌تر با قطر ۴۵ سانتی متر نیز می‌توانند برای دریافت مورد استفاده قرار بگیرند. به همین دلیل، سیگنال‌های باند Ku و Ka طیف، برای کاربردهای DTH، انتقال داده، تلفن‌های موبایل و مخابرات داده باند گسترده بسیار مناسب هستند. اتحادیه مخابرات بین‌المللی یا ITU مسئول قانون‌گذاری مخابرات ماهواره ای است. این سازمان در ژنو سویس پایه گذاری شده است و مسئول تایید قوانین استفاده از مدارهای ماهواره ای شناخته می‌شود.

اجزای سیستم ماهواره ای مخابرات

سیستم ماهواره ای مخابرات مجموعه ای است از ایستگاههای فضایی و ایستگاههای زمینی به منظور ایجادارتباطات رادیویی .بخشی ازاین سیستم ماهواره ای می تواند تنها ازیک ماهواره و .ایستگاههای زمینی مربوطه تشکیل می‌شود. این مجموعه , یک (شبکه ماهواره ای) نامیده می‌شود

ایستگاههای فضایی

ایستگاه فضایی شبکه ماهواره ای مخابرات , از ماهواره (بخش اصلی شبکه) و دستگاههای. جانبی تشکیل شده است

ساختمان ماهواره

ماهواره از دوبخش تجهیزات مخابراتی وغیرمخابراتی تشکیل شده است. زیرسیستمهای مخابراتی , آنتنها و تکرارکننده‌ها هستند. در بخش مخابراتی , دستگاهی وجود دارد که وظیفه تکرارکننده های رله رادیویی را .انجام می دهد و (ترانسپاندر) نام دارد ترانسپاندرها سیگنالهای فرستاده شده از زمین را دریافت وپس ازتقویت وتغییرفرکانس آنها را به زمین می فرستند.آنتنهای مربوط به این ترانسپاندرها طوری طراحی شده‌اند که فقط قسمت‌هایی ازسطح زمین را که. درون شبکه ماهواره ای قرار دارند, پوشش می دهد یک ماهواره معمولاً آنتنی همه جهته دارد که برای دریافت سیگنالهای فرمان صادره از زمین به کار می رود زیرا آنتنهای دیگر ماهواره احتمال دارد به سوی زمین نباشند. آنتن همه جهته همچنین برای کنترل سیستمهای فرعی در زمان پرتاب ماهواره و تعیین موقعیت آن به کارمی رود.بخش غیرمخابراتی ماهواره که در واقع قسمت پشتیبانی فنی آن است شامل سیستم کنترل حرارتی , سیستم کنترل موقعیت ومدار, ساختمان مکانیکی ,سیستم منبع تغذیه وموتور. اوج است

سیستم کنترل حرارتی ماهواره

این سیستم باید درجه حرارت دستگاهها و تجهیزات درون ماهواره را در حد متعادل و متعارف .حفظ کند

سیستم کنترل موقعیت ومدار

کنترل موقعیت ماهواره آن است که جهت تابش پرتو فرکانسهای رادیویی آنتن را برای منطقه .موردنظر درروی زمین ثابت نگه می دارد

ساختمان مکانیکی

ساختمان ماهواره باید به گونه ای طراحی شده باشد که بتواند نیروهایی را که بر اثر فشارهای دینامیکی در هنگام روشن شدن موتور و پرتاب وارد می‌شود , تحمل کند. بدنه ماهواره معمولاً از آلیاژ آلومینیوم سبک ساخته می‌شود که شامل سلولهای خورشیدی و منعکس کننده های آنتن نیز هست .این قسمت ازترکیب موادی مانند فیبرکربن که دارای استحکام وثبات ساختمانی خاصی است .ساخته می‌شود

سیستم منبع تغذیه

منبع اصلی تغذیه معمولاً سلولهای خورشیدی هستند. انرژی خورشیدی جذب شده برای شارژکردن .باتریهای ذخیره نیزمورداستفاده قرارمی گیرد.این باتریهاازنوع نیکل -کادمیم هستند

موتوراوج

نقش موتوراوج ایجاد مدار دایره ای شکل وجلوگیری ازانحرافات مداری ماهواره است .بعضی مواقع با.استفاده ازموتوراوج , ماهواره هارادرمدار ثابت مستقرمی کنند

ایستگاههای زمینی :

ایستگاههای زمینی سیستمهای ماهواره ای مخابرات براساس نوع استفاده ازآنهاعبارت اند از: ایستگاههای ثابت ,ایستگاههای سیار.ایستگاههی زمینی ماهواره معمولاً ازچند قسمت تشکیل شده اند. آنتن , فرستنده , گیرنده , سیستمهای کنترل برقراری ارتباط ومنابع تغذیه مورد لزوم ایستگاه هر یک ازاجزای فوق شامل قسمت‌های مختلفی اند که متناسب با نوع ایستگاه زمینی , حجم وتجهیزات .آنها متفاوت خواهدبود

آنتن ایستگاههای زمینی

به طور کلی آنتن فرستنده , انرژی الکتریکی حاصل از یک منبع را در فضا به صورت امواج الکترومغناطیسی پخش می کند. سپس آنتن گیرنده این امواج رامی گیردوبه انرژی الکتریکی تبدیل می کند. در هر سیستم مخابرات رادیویی , آنتن نقش حساس و مهمی دارد, زیرا با انتخاب آنتنهای مناسب ونصب وتنظیم صحیح آنهامی توان تاحدزیادی بازدهی سیستم رابالا برد. علایم و سیگنالهای فرستاده شده از ماهواره توسط آنتنهای بزرگ یا کوچک دریافت می‌شودوسپس به دستگاه تقویت کننده انتقال می یابد. ایستگاههای زمینی دارای دو نوع آنتن فرستنده و گیرنده به صورت بشقابی در اندازه های مختلــــــف هستنــــد. این آنتنها اطــــلاعات را به صورت امواج رادیویی به فضا می فرستند یا از فضا دریافت می کننـــد. آنتن ایستگا ههای زمینی در ابعــــاد بزرگ و ساختمان مکانیکی معینی ساخته می شوند که قطرنوع قدیمی آنها به بیش از ۳۰۰ تن می رسد. از آنجا که فرکانس مورد نظر برای سرویس ثابت ماهواره درمحدوده فرکانسهای مگاهرتزوگیگاهرتزاست

خدمات سیستم  مخابرات ماهواره ای
از آغاز عصر مخابرات ماهواره ای تا کنون ماهواره های متعددی به فضا پرتاب شده اند که بعضی از این ماهواره ها مختص به انجام کارهای مشخص هستند و بقیه خدمات گوناگونی ارائه می دهند. ممکن است ماهواره ها برای خدمات مختلف فرکانس های مخصوص به خود داشته باشند و یا اینکه از یک باند فرکانس به صورت مشترک یا دیگر ماهواره ها استفاده کنند. انواع اصلی خدمات  مختلف ماهواره را که توسط اتحادیه بین المللی ارتباطات راه دور (ITU) در نظر گرفته شده است،می توان به صورت زیر بیان کرد:

۱- سرویس ازتباطات ثابت ماهواره ای (FCC)

۲- سرویس ازتباطات سیار ماهواره ای (MSS5) که خود شامل ایستگاههای سیار زمینی، هوائی و دریائی است.

۳- سرویس پخش تلویزیونی به وسیله ماهواره یBSS

۴- سرویس ماهواره ای برای تعیین محل ایستگاه های فرستنده (RDSS)

۵- سرویس هدایت رادیوئی ماهواره(RDSS)

علاوه بر سرویس های فوق اخیرا سرویس های بسیار دیگری نیز مطرح شده است و ما تنها به اصلی ترین موارد آن در زیراشاره کردیم

سرویس ماهواره ای ثابت

نیاز روز افزون به کانال های ارتباطی به خصوص برای ارتباطات بین قاره ای همراه با موفقیت های بدست آمده در پرتاب اقمار مصنوعی و به کار گیری آنها به عنوان رله های رادیوئی که همانند سیستم های زمینی با دید مستقیم عمل کرده ولی با تکرار کننده هائی که در فضا برروی ماهواره ها تعبیه شده اند باعث دگرگونی در ارتباطات شده اند.ماهواره های اولیه بر روی مدار غیر سنکرون و رد ارتفاع ۱۰۰۰۰ کیلومتر با کیفیت نا مناسبو ترافیک تلفنی ۲۰دقیقه مورد استفاده بودند. برای رفع این مشکل، ماهواره ها بر روی مدار سنکرونی بالای خط استوا قرار گرفتند که نسبت به مدار های دیگر دارای محاسنی است که از آن جمله تامین ارتباطات ۲۴ ساعته در نقطه ای از سطح زمین تنها نیاز به یک آنتن دارد .ازمدار سنکرون به عنوان منبع طبیعی محدود و به طور موثری طبق ضابطه های خاص استفاده می شود. ولی در اثر پرتاب ماهواره های متععدد به طور روز افزون و محدودیت در فرکانس های مورد استفاده ارتباطات ماهواره ای نمی توانند بدون تداخل فرکانسی از این امر استفاده کنند. بر این اساس ITN مدار ثابت سنکرون و طیف فرکانس را در منبع طبیعی محدود اعلام کرده است که متعلق به تمام کشور های جهان است و مقررات رادیوئی با توجه به این موضوع طوری تنظیم شده که استفاده از این دو منبع بر اساس اصل عدم تبعیض برای تمام کشورها امکان پذیر باشد.

قابلیت اطمینان و امنیت ماهواره ها در فضا

از آنجا که یک شبکه ماهواره ای شامل دو بخش فضائی و زمینی است لذا باید این دو بخش از نظر قابلیت ، اطمینان و امنیت مورد توجه قرار گیرد. به طور کلی قبل از پرتاب و همچنین ساخت آنها ملاحظاتی صورت می گیرد تا ماهواره هایی که در مدار قرار می گیرند دارای قابلیت اطمینان بالا باشند. بدین منظور در هنگام طراحی شبکه ماهواره ای به مسائلی از قبیل قابلیت ها و کیفیت تجهیزات  توجیه کافی می شود. در مورد امنیت ماهواره ها در فضا به خصوص در مدار سنکرون به عنوان یک امکان طبیعی می بایست مصون از تعرض باشند.

آینده مخابرات ماهواره ای

در بازه بسیار کوتاهی از زمان، تکنولوژی مخابرات ماهواره ای از یک تجربه عملی به یک پدیده قدرتمند و نیز بسیار پیچیده تبدیل شده است. نسل آینده مخابرات ماهواره ای دارای توانایی «پردازش روی برد» (Onboard Processing) بسیار بیشتری خواهد بود. همچنین توان بسیار بالاتر و «آنتن‌های با دیافراگم بزرگ‌تر» (Larger Aperture Antennas) ماهواره‌ها را مجهز به پهنای باند بسیار بزرگ‌تری خواهند کرد. پیشرفت‌های روز افزون در زمینه نیروی پیشران ماهواره‌ها و سیستم‌های قدرت طول عمر کاری آن‌ها را از مقدار ۱۰ تا ۱۵ سال کنونی به مقدار ۲۰ تا ۳۰ سال افزایش خواهند داد.

علاوه بر این، نوآوری‌های تکنولوژی مانند خودروهای پرتاب با هزینه کم و قابل استفاده مجدد، به پیشرفت بیشتر مخابرات ماهواره ای کمک شایانی خواهد کرد. با افزایش مدام ترافیک ویدیو‌ها، صوت و داده‌، نیاز به پهنای باند بزرگ‌تر امری واضح است و به همین دلیل اکثر اپلیکیشن‌های اضطراری ناچار به استفاده از سرویس‌های ماهواره ای خواهند بود. نیاز به پهنای باند بزرگ‌تر همراه با پیشرفت مداوم تکنولوژی‌های ماهواره ای، تداوم نیاز به استفاده از مخابرات ماهواره ای را به همراه دارد.

 

 

 

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *