تحقیق در مورد ماهواره و فرکانس های مخابراتی

این تحقیق به بررسی ماهواره‌ ها و فرکانس‌ های مخابراتی پرداخته، عملکرد آن‌ ها در انتقال سیگنال‌ ها، مزایا و چالش‌ های ارتباطات ماهواره‌ ای را تحلیل می‌ کند.

ماهواره و فرکانس های مخابراتی

لایه‌ آنیوسفر در فرکانس‌ های حدود ۳۰ مگاهرتز شفاف عمل کرده و امواج ارسالی در این فرکانس‌ ها به‌ صورت مستقیم از آن عبور کرده و وارد فضای بیرونی می‌ شوند. این فرکانس‌ ها همچنین در مسیر مستقیم حرکت می‌ کنند، بنابراین استفاده از آن‌ها در ارتباطات نیازمند روش‌ های خاصی است.

فرکانس‌ های بین ۳۰ تا ۳۰۰ مگاهرتز به دلیل پایداری علائم با وجود محدودیت‌ در انتشار، بسیار کارآمد هستند. این محدوده‌ فرکانسی برای ارسال امواج تلویزیونی مناسب است، زیرا فرکانس‌ های بالای آن توانایی انتقال حجم زیادی از اطلاعات را دارند. همچنین، برای پخش صدا با کیفیت بالا مفید هستند، چرا که این فرکانس‌ ها امکان استفاده از کانال‌ های پهن را فراهم می‌ کنند.

بخشی از باند UHF، شامل محدوده‌ ۷۹۰ تا ۹۶۰ مگاهرتز، می‌ تواند برای ارتباط ایستگاه‌ های با فاصله‌ بیش از ۳۲۰ کیلومتر از طریق پراکندگی در لایه‌ تروپوسفر زمین به کار رود. این روش بر اساس قابلیت گیرنده‌ های دوردست در دریافت بخش کوچکی از علائم پراکنده‌ شده در لایه‌ تروپوسفر عمل می‌ کند. این پراکندگی زمانی رخ می‌ دهد که تغییرات سریع و شدید در ضریب شکست هوا وجود داشته باشد و امکان انتقال علائم فراهم شود.

امواج مایکروویو چه نوع امواجی هستند؟

فرکانس‌ های بین ۳۰۰۰ تا ۱۲۰۰۰ مگاهرتز برای ارتباطات در خط مستقیم استفاده می‌ شوند، جایی که پیام‌ رسانی از طریق آنتن‌ های نصب‌شده بر فراز برج‌ های بلند انجام می‌ گیرد. در این سیستم، ایستگاه‌ های تکرارکننده با ساختاری مشابه برج، معمولاً در فواصل ۴۰ تا ۴۸ کیلومتری (اغلب در بالای تپه‌ ها) قرار داده می‌ شوند. این ایستگاه‌ ها وظیفه‌ دریافت، تقویت، و ارسال مجدد امواج را بر عهده دارند.

امواج مایکروویو به دلیل فرکانس بالای خود، برای ارتباط بین مراکز پرجمعیت بسیار کارآمد هستند. فرکانس‌ های بالا امکان انتقال باند وسیعی از داده‌ ها را از طریق مدولاسیون فراهم می‌ کنند، به‌طوری که هزاران کانال تلفن را می‌ توان روی یک فرکانس مایکروویو ارسال کرد.

باند عریض این فرکانس‌ ها همچنین امکان ارسال علائم تلویزیونی سیاه‌ و سفید و رنگی را بر روی یک موج حامل منفرد فراهم می‌ سازد. به دلیل طول موج بسیار کوتاه این امواج، می‌ توان از بازتابنده‌ های کوچک و اجزای هدایت مستقیم برای متمرکز کردن و تقویت علائم دریافتی بهره گرفت.

ماهواره چیست ؟

ماهواره‌ ها در باند مایکروویو عمل می‌ کنند و در واقع به‌ عنوان ایستگاه‌ های مایکروویوی عظیمی در مدار زمین فعالیت می‌ کنند که با کمک ایستگاه‌ های زمینی سیگنال‌ ها را بازپخش می‌ کنند. این ماهواره‌ ها در مداری تقریباً دایره‌ ای شکل و به ارتفاع ۳۶۸۰۰ کیلومتری بالای خط استوا قرار دارند. در این فاصله، سرعت حرکت ماهواره با سرعت چرخش زمین برابر است و ماهواره از سلول‌ های خورشیدی انرژی خود را از خورشید دریافت می‌ کند. نیروی جاذبه زمین شتاب زاویه‌ ای ماهواره را خنثی کرده و موجب می‌ شود ماهواره نسبت به یک نقطه ثابت روی زمین، در حالت پایدار باقی بماند.

در ایستگاه‌ های زمینی، اطلاعات با فرکانس ۶ گیگاهرتز (Uplink) به ماهواره ارسال می‌ شود. ماهواره سیگنال‌ ها را دریافت کرده، تقویت می‌ کند و با فرکانس متفاوت ۴ گیگاهرتز (Downlink) به مقصد ارسال می‌ کند. آنتن ماهواره که به آن ترانسپوندر گفته می‌ شود، سیگنال‌ های تقویت‌ شده را به مناطق مختلف منتقل می‌ کند. از مدار همزمان با زمین، تمامی نقاط غیر از قطب‌ ها در خط دید مستقیم (Line of Sight) ماهواره قرار دارند و هر ماهواره توانایی پوشش حدود ۴۰ درصد از سطح زمین را دارد. آنتن‌ های ماهواره به‌ گونه‌ ای طراحی می‌ شوند که بتوانند سیگنال‌ ها را به‌ صورت گسترده به مناطق وسیع‌ تر یا به‌ صورت متمرکز و قوی‌ تر به نواحی محدود ارسال کنند.

ماهواره‌ ها می‌ توانند سیگنال‌ ها را از یک ایستگاه زمینی به چندین ایستگاه در کشورهای مختلف ارسال کنند. به‌ عنوان مثال، در پخش تلویزیونی همگانی، سیگنال‌ ها در سطح وسیعی منتشر می‌ شوند. در چنین مواردی، ایستگاه‌ های زمینی باید از آنتن‌ های بزرگ و پیشرفته استفاده کنند. اما در مواقعی که سیگنال‌ ها به‌ طور متمرکز و قوی ارسال می‌ شوند، می‌ توان از ایستگاه‌ های زمینی ساده‌ تر و ارزان‌ تر بهره برد.

با توجه به ضرورت جلوگیری از تداخل امواج، ماهواره‌ ها باید فاصله مشخصی از یکدیگر داشته باشند. به همین دلیل، تعداد مکان‌ های مداری قابل استفاده در مدار همزمان با زمین محدود است. مدیریت تخصیص این مکان‌ ها و فرکانس‌ ها برای کاربردهای مختلف زمینی و ماهواره‌ ای، به‌ ویژه با افزایش تقاضا، چالشی بزرگ برای کشورها محسوب می‌ شود. استفاده از ماهواره‌ ها در کشورهای پیشرفته نیازمند دقت و هماهنگی کامل است تا علاوه بر رعایت استانداردهای داخلی، تأثیری منفی بر عملکرد ماهواره‌ های همسایه نداشته باشد.