ماهواره مخابراتی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به ناوبری پرش به جستجو

ماهواره مخابراتی نوعی ماهواره است که برای مخابره صوت و تصویر و داده بکار می‌رود.

ماهواره مخابراتی معمولاً در مدار ژئوسنکرون زمین و بالای خط استوا و هماهنگ با سرعت زمین و با زاویه‌ای ثابت، حرکت می‌کند و قسمت مشخصی از سطح زمین را بطور ثابت پوشش می‌دهد. چنین ماهواره‌ای از یک ایستگاه زمینی نیز بصورت یک نقطه ثابت، قابل دیدن است. گرانش ماه، خورشید، و دیگر ستارگان و سیارات منظومه شمسی روی ماهواره تأثیر میگذارد و احتمال دارد ماهواره از مدار خود جابجا شود. برای جلوگیری از این مشکل، موتورهای مخصوصی که به‌ وسیله ایستگاه‌های زمینی کنترل می‌شوند، ماهواره‌ها را در مدار خود نسبت به زمین ثابت نگه‌ می‌دارند.

برای برقراری ارتباط از یک ایستگاه زمینی، معمولاً یک آنتن (دیش) بزرگ به نام Uplink Antenna لازم است که باعث تمرکز سیگنال ارسالی از ایستگاه زمینی به سوی ماهواره شود. در ارتباط ماهواره و ایستگاه زمینی معمولاً از دو موج با فرکانس متفاوت استفاده می‌شود؛ یکی برای Uplink و دیگری برای Downlink. آنتن (دیش) نصب شده روی ماهواره، سیگنال ارسالی از ایستگاه زمینی را دریافت کرده و به گیرنده ماهواره می‌ دهد و پس از یک سری پردازش، این سیگنال به فرستنده ماهواره منتقل می‌شود تا از راه آنتن فرستنده ماهواره به سمت زمین باز تابیده شود.

سیگنال ارسالی به زمین به‌ وسیله دیش‌های معمولی دریافت شده و پس از LNB به گیرنده ماهواره ای، منتقل می‌شود. ماهواره‌ها معمولاً در سه مدار LEO و MEO و GEO قرار داده می شوند. این مدارها به ترتیب، ارتفاع کم، متوسط و سنکرون نسبت به زمین نامیده می‌شوند. مدار ژئوسنکرون دارای صفحه ای فرضی است که از خط استوا می‌گذرد.

قدرت سیگنال دریافتی روی زمین، نسبت به فاصله و زاویه ماهواره و نقطه گیرندگی، متفاوت بوده و به نام سایه ماهواره یا footprint معرفی می‌شود.

همیشه قدرت سیگنال ماهواره در مرکز سایه، بیشترین است و در گوشه‌ها از کمترین مقدار برخوردار است. دریافت سیگنال در خارج این سایه، احتیاج به دیش‌های بزرگ تر دارد. امواج سانتی متری[۱]، برای ارسال سیگنال ماهواره به زمین استفاده می‌شوند که فرکانس آن‌ها بین ۳-۳۰ MHz است.

دلیل اصلی استفاده از این امواج رادیویی کوتاه، انتشار راحت امواج و تأثیرات کم نویز و مزاحمت‌های فرکانسی است. فرکانسهای بالاتر از ۱۵ Ghz، بطور شدیدی به‌ وسیله گازها، ذرات معلق و بخار آب تضعیف می‌گردند. ماهواره‌ها سیگنالهای ارسالی خود را بصورت قطبی در دو حالت افقی، عمودی و گاهی نیز بصورت دورانی، چپ گرد و راست گرد ارسال می‌کنند. در سیستم‌های دیجیتال، می توان DATA و چندین شبکه تلویزیونی و رادیویی را روی یک فرکانس ارسال کرد.

اجزای سیستم مخابرات ماهواره‌ای[ویرایش]

سیستم مخابرات ماهواره‌ای مجموعه‌ای است از ایستگاههای فضایی و ایستگاههای زمینی برای ارتباطات رادیویی. بخشی از این سیستم ماهواره‌ای می‌تواند تنها از یک ماهواره و چند ایستگاه‌های زمینی تشکیل شود. این مجموعه، یک شبکه ماهواره‌ای نامیده می‌شود.

ایستگاه های فضایی[ویرایش]

ایستگاه فضایی شبکه مخابرات ماهواره‌ای، از ماهواره (بخش اصلی شبکه) و دستگاه‌های جانبی تشکیل شده‌ است

ساختمان ماهواره[ویرایش]

ماهواره از دو بخش تجهیزات مخابراتی و غیرمخابراتی تشکیل شده‌است. زیرسیستم‌های مخابراتی، آنتنها و تکرارکننده‌ها هستند. در بخش مخابراتی، دستگاهی وجود دارد که تکرارکننده‌ (رله) رادیویی در یک فرکانس مشخص است و ترانسپاندر نام دارد. یک ماهواره می تواند چندین ترانسپاندر داشته باشد. ترانسپاندرها سیگنالهای فرستاده شده از زمین را دریافت و پس از تقویت و تغییر فرکانس آن‌ها را به زمین بر می گردانند. آنتن های مربوط به این ترانسپاندرها طوری طراحی شده‌اند که فقط قسمت‌هایی از سطح زمین را که درون شبکه ماهواره‌ای قرار دارند، پوشش دهند. یک ماهواره معمولاً آنتنی همه جهته دارد که برای دریافت سیگنالهای فرمان صادر شده از زمین به کار می‌رود زیرا آنتن های دیگر ماهواره ممکن است به سوی زمین نباشند. آنتن همه جهته همچنین برای کنترل سیستم‌های فرعی در زمان پرتاب ماهواره و تعیین موقعیت آن به کار می‌رود. بخش غیرمخابراتی ماهواره که در واقع قسمت پشتیبانی فنی آن است شامل سیستم کنترل حرارتی، سیستم کنترل موقعیت و مدار، ساختار مکانیکی، سیستم منبع تغذیه و موتور اوج است

سیستم کنترل حرارتی ماهواره[ویرایش]

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

سیستم کنترل موقعیت و مدار[ویرایش]

سیستم کنترل موقعیت ماهواره جهت تابش پرتو فرکانسهای رادیویی آنتن را برای منطقه مورد نظر در روی زمین ثابت نگه‌ می‌دارد.

ساختار مکانیکی[ویرایش]

ساختار ماهواره باید به گونه‌ای 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 کننده‌های آنتن نیز هست. این قسمت از ترکیب موادی مانند فیبر کربن که دارای استحکام و ثبات ساختمانی خاصی است ساخته می‌شود.

سیستم منبع تغذیه[ویرایش]

منبع اصلی تغذیه معمولاً سلولهای خورشیدی هستند. انرژی خورشیدی جذب شده برای شارژ کردن باتری های ذخیره نیز استفاده می شود. این باتری ها از نوع نیکل-کادمیم هستند.

موتور اوج[ویرایش]

نقش موتور اوج ایجاد مدار دایره‌ای شکل و جلوگیری از انحرافات مداری ماهواره‌ است. بعضی مواقع با استفاده از موتور اوج، ماهواره‌ها را در مدار ثابت مستقر می‌کنند.

ایستگاه‌های زمینی[ویرایش]

ایستگاه های زمینی سیستم‌های مخابرات ماهواره‌ای بر اساس کاربرد عبارتند از ایستگاه های ثابت و سیار. ایستگاه‌ های زمینی ماهواره معمولاً چند قسمت دارند. آنتن، فرستنده، گیرنده، سیستم‌های کنترل برقراری ارتباط و منابع تغذیه ایستگاه. هر یک از این اجزا شامل قسمت‌های مختلفی اند که متناسب با نوع ایستگاه زمینی، اندازه و تجهیزات آن‌ها متفاوت خواهد بود.

آنتن ایستگاه های زمینی[ویرایش]

به‌طور کلی آنتن فرستنده، انرژی الکتریکی حاصل از یک منبع را در فضا به صورت امواج الکترومغناطیسی پخش می‌کند. سپس آنتن گیرنده این امواج را گرفته و به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. در هر سیستم مخابرات رادیویی، آنتن نقش مهمی دارد، زیرا با انتخاب آنتنهای مناسب و نصب و تنظیم صحیح آنها می توان تا حد زیادی بازدهی سیستم را بالا برد. سیگنالهای فرستاده شده از ماهواره توسط آنتن های بزرگ یا کوچک دریافت شده و به دستگاه تقویت‌کننده منتقل می‌شوند. ایستگاه های زمینی دارای دو نوع آنتن فرستنده و گیرنده به صورت بشقابی در اندازه‌های مختلف هستند. این آنتن ها سیگنال را به صورت امواج رادیویی به فضا می‌فرستند یا از فضا دریافت می‌کنند. آنتن ایستگاه های زمینی در ابعاد بزرگ و ساختار مکانیکی معینی ساخته می‌شوند که قطر نوع قدیمی آن‌ها به بیش از ۳۰۰ متر می‌رسد. فرکانس سرویس های ماهواره ای در محدوده فرکانسهای مگاهرتز و گیگاهرتز است.

جستارهای وابسته[ویرایش]

پانویس[ویرایش]

  1. microwave