Спутник — это объект, который вращается вокруг другого объекта. Например, Земля — это спутник Солнца, а Луна — спутник Земли.
Спутник связи — это ретрансляционная станция с микроволнами в пространстве, которое используется для телекоммуникационных, радио и телевизионных сигналов. Спутник связи обрабатывает данные, поступающие с одной земной станции, и преобразует данные в другую форму и отправляет их на вторую земную станцию.
Как работает спутник
Две земные станции хотят общаться через радиовещание, но слишком далеко, чтобы использовать обычные средства. Две станции могут использовать ретрансляционную станцию для связи. Одна земная станция передает сигнал на спутник.
Частота восходящей линии связи — это частота, на которой наземная станция осуществляет связь со спутником. Спутниковый ретранслятор преобразует сигнал и отправляет его на вторую земную станцию, и это называется частотой нисходящей линии связи . Вторая земная станция также связывается с первой таким же образом.
Преимущества спутника
Преимущества спутниковой связи следующие:
- Зона покрытия очень высокая, чем у наземных систем.
- Стоимость передачи не зависит от зоны покрытия.
- Возможны более высокие полосы пропускания.
Недостатки спутника
Недостатки спутниковой связи заключаются в следующем —
- Запуск спутников на орбиты — это дорогостоящий процесс.
- Полосы пропускания постепенно израсходованы.
- Высокая задержка распространения для спутниковых систем, чем для обычных наземных систем.
Основы спутниковой связи
Процесс спутниковой связи начинается на земной станции . Здесь установка предназначена для передачи и приема сигналов со спутника на орбите вокруг Земли. Земные станции посылают информацию на спутники в виде мощных высокочастотных сигналов (в диапазоне ГГц).
Спутники принимают и ретранслируют сигналы обратно на Землю, где они принимаются другими земными станциями в зоне покрытия спутника. Зона действия спутника — это область, которая получает сигнал полезной силы от спутника.
Система передачи от земной станции к спутнику через канал называется восходящей линией связи . Система от спутника до земной станции через канал называется нисходящей линией связи .
Спутниковые полосы частот
Полосами частот спутника, которые обычно используются для связи, являются Cband, Ku-band и Ka-band . C-диапазон и Ku-диапазон являются наиболее часто используемыми частотными спектрами на современных спутниках.
Важно отметить, что существует обратная зависимость между частотой и длиной волны, т.е. когда частота увеличивается, длина волны уменьшается, это помогает понять связь между диаметром антенны и частотой передачи . Большие антенны (спутниковые антенны) необходимы для сбора сигнала с увеличением длины волны.
Земные Орбиты
Спутник, когда он запускается в космос, должен быть размещен на определенной орбите, чтобы обеспечить определенный путь для его революции, чтобы поддерживать доступность и служить своей цели, будь то научный, военный или коммерческий. Такие орбиты, которые назначены спутникам относительно Земли, называются Земными Орбитами . Спутники на этих орбитах являются спутниками Земли.
Важные виды Земных Орбит —
- Геосинхронная орбита Земли
- Геостационарная орбита Земли
- Средняя Земля Орбита
- Низкая околоземная орбита
Геосинхронные спутники земной орбиты (GEO)
Геосинхронный спутник на орбите Земли расположен на высоте 22 300 миль над Землей. Эта орбита синхронизирована со сторонним реальным днем (т. Е. 23 часа 56 минут). Эта орбита может иметь наклон и эксцентриситет . Это не может быть круглым. Эту орбиту можно наклонить на полюсах Земли. Но он выглядит неподвижным при наблюдении с Земли.
Та же геосинхронная орбита, если она круглая и находится в плоскости экватора, называется геостационарной орбитой. Эти спутники расположены на высоте 35 900 км (так же, как и геосинхронные) над экватором Земли, и они продолжают вращаться относительно направления Земли (с запада на восток). Эти спутники считаются стационарными относительно Земли, и, следовательно, из названия следует.
Геостационарные спутники Земли используются для прогнозирования погоды, спутникового телевидения, спутникового радио и других видов глобальной связи.
На приведенном выше рисунке показана разница между геосинхронной и геостационарной орбитами. Ось вращения указывает на движение Земли.
Основной момент, который следует здесь отметить, заключается в том, что каждая геостационарная орбита является геосинхронной орбитой. Но каждая геосинхронная орбита НЕ является геостационарной.
Среднеорбитальные спутники (MEO)
Спутниковые сети со средней околоземной орбитой (MEO) будут вращаться на расстоянии около 8000 миль от поверхности Земли. Сигналы, передаваемые со спутника MEO, перемещаются на меньшее расстояние. Это приводит к улучшению уровня сигнала на приемном конце. Это показывает, что меньшие, более легкие приемные терминалы могут использоваться на приемном конце.
Поскольку сигнал проходит меньшее расстояние до спутника и от него, задержка передачи уменьшается. Задержка передачи может быть определена как время, необходимое для прохождения сигнала на спутник и обратно на приемную станцию.
Для связи в реальном времени, чем короче задержка передачи, тем лучше будет система связи. Например, если спутнику GEO требуется 0,25 секунды для прохождения туда и обратно, то спутнику MEO требуется менее 0,1 секунды для завершения той же поездки. MEO работает в диапазоне частот от 2 ГГц и выше.
Спутники на низкой околоземной орбите (LEO)
Спутники LEO в основном подразделяются на три категории: маленькие LEO, большие LEO и Mega-LEO. НОО будут находиться на орбите на расстоянии от 500 до 1000 миль над поверхностью Земли.
Это относительно короткое расстояние уменьшает задержку передачи до 0,05 секунды. Это дополнительно снижает потребность в чувствительном и громоздком приемном оборудовании. Маленькие LEO будут работать в диапазоне 800 МГц (0,8 ГГц). Большие LEO будут работать в диапазоне 2 ГГц или выше, а Mega-LEO работают в диапазоне 20-30 ГГц.
Более высокие частоты, связанные с Mega-LEO, приводят к большей пропускной способности информации и дают возможность использовать схему передачи видео с низкой задержкой в реальном времени.
Высотные платформы с большой выносливостью (HALE)
Экспериментальные платформы HALE — это в основном высокоэффективные и легкие самолеты с оборудованием связи. Это будет действовать как геосинхронные спутники с очень низкой орбитой Земли .
Эти корабли будут работать от батареи и солнечной энергии или от высокоэффективных турбинных двигателей. Платформы HALE будут предлагать задержки передачи менее 0,001 секунды на высоте всего 70000 футов и даже более сильный уровень сигнала для очень легких портативных приемных устройств.
Орбитальные Слоты
Здесь может возникнуть вопрос, что с более чем 200 спутниками на геосинхронной орбите, как мы можем предотвратить их столкновение или попытки использовать одно и то же место в космосе? Чтобы решить эту проблему, международные регулирующие органы, такие как Международный союз электросвязи ( МСЭ ) и национальные правительственные организации, такие как Федеральная комиссия по связи ( FCC ), определяют места на геосинхронной орбите, где могут находиться спутники связи.
Эти местоположения указаны в градусах долготы и называются орбитальными пазами . FCC и ITU постепенно сократили необходимый интервал до 2 градусов для спутников C-диапазона и Ku-диапазона из-за огромного спроса на орбитальные интервалы.