ماهواره ها و فركانس هاي مخابراتي

ماهواره ها و فركانس هاي مخابراتي
لايه أنيوسفر در فركانس حدود 30 مگا هرتز به صورت شفاف عمل مي كند. علائم ارسالي بر روي اين فركانس مستقيما از ميان آن مي گذرد و در فضاي بيرون گم مي شوند. اين فركانس ها همچنين در خط مستقيم ديد حركت مي كنند. به اين دلايل براي مقاصد ارتباطي آن ها را بايد به طريقه هاي گوناگون به كار گرفت. فركانسهاي 30 تا 300 مگاهرتز بسيار مفيد و كارامد هستند چون انتشار آنها با وجود محدود بودن پايدار است. اين امواج با چنين فركانسي براي امواج تلويزيون كارامدند زيرا فركانسهاي بالاي آن ها اجازه حمل مقادير فراواني از اطلاعات مورد لزوم را مي دهد و براي پخش صداي داراي كيفيت بالا نيز سودمند مي باشد. علت اين امر اين است كه در اين محدوده از فركانس براي كانالهاي پهن جا وجود دارد. قسمتي از باند UHF را كه بين 790 تا 960 مگاهرتز قرار دارد مي توان براي مرتبط ساختن ايستگاههايي با فاصله بيش از 320 كيلومتر به شيوه به اصطلاح پراكندگي در لايه تروپوسفر زمين به كار برد. اين شيوه به توانايي گيرنده دوردست در گرفتن بخش كوچكي از علائم فركانس UHF كه به دليل ناپيوستگي هاي بالاي لايه تروپوسفر پراكنده شده بستگي دارد. يعني علائم در جايي پراكنده مي شوند كه تغييرات شديدي و تندي در ضريب شكست هوا وجود دارد.
امواج مايكروويو چه نوع امواجي هستند؟
فركانس هاي بين 3000 تا 12000 مگاهرتز براي رابطهاي در خط مستقيم كه در آن پيام رساني از طريق آنتن هايي بر فراز برجهاي بلند ارسال مي شود به كار مي رود. ايستگاههاي تكرار كننده را كه ساختاري برج مانند دارند نيز در فواصل 40 تا 48 كيلومتري ( معمولا بالاي تپه ها ) كار مي گذارند. اين ايستگاهها امواج را مي گيرند تقويت مي كنند و دوباره به مسير خود مي فرستند. بخش مربوط به امواج مايكروويو براي ارتباط مراكز پرجمعيت بسيار مفيد است چون فركانس بالا به معناي آن است كه امكان حمل باند عريضي از طريق مدولاسيون وجود دارد و اين نيز به اين معني است كه هزاران كانال تلفن را مي توان روي يك فركانس مايكروويو فرستاد. باند عريض اين نوع فركانس اجازه مي دهد كه علائم ارسالي تلويزيون سياه و سفيد و تلويزيون رنگي بر روي يك موج حامل منفرد ارسال شوند و چون اين امواج داراي طول موج بسيار كوتاه هستند براي متمركز كردن علائم رسيده مي توان از بازتابنده هاي بسيار كوچك و اجزاي هدايت مستقيم بهره گرفت.
ماهواره چيست ؟
دستگاههاي ارتباطي ماهواره ها در باند مايكروويو عمل مي كنند در واقع ماهواره ها صرفا ايستگاه مايكروويو غول پيكري است در مدار زمين كه با كمك پايگاه زميني بازپخش مي شود. اين مدار تقريبا دايره شكل در ارتفاع 36800 كيلومتري بالاي خط استوا قرار دارد و در اين فاصله سرعت ماهواره با سرعت زمين برابر است و نيروي خود را به وسيله سلولهاي خورشيدي از خورشيد مي گيرد. نيروي جاذبه زمين شتاب زاويه شي قرار گرفته در مدار را دقيقا بي اثر مي سازد. در اين فاصله دور چرخش ماهواره ها با حركت دوراني زمين كاملا همزمان و برابر است و باعث مي شود ماهواره نسبت به نقطه مفروض روي زمين ثابت بماند.
ايستگاه زميني در كشور اطلاعات را با فركانس 6 گيگاهرتز ارسال مي كند. اين فركانس فركانس UPLINK ناميده مي شود. سپس ماهواره امواج تابيده شده را گرفته و با ارسال آن به نقطه ديگر كه بر روي فركانس حامل متفاوت DownLink برابر 4 گيگا هرتز است عمل انتقال اطلاعات از فرستنده به گيرنده را انجام مي دهد. در واقع ماهواره اطلاعات گرفته شده را به سمت مقصد تقويت و رله مي كند. آنتن ماهواره ترانسپوندر نام دارد. از مدار همزمان با زمين هر نقطه از زمين بجز قطبين در Line of sight است. و هر ماهواره مي تواند تقريبا 40 % از سطح زمين را بپوشاند. آنتن ماهواره ها را طوري مي شود طراحي كرد كه علائم پيام رساني ضعيف تر به تمام اين ناحيه فرستاده شود و يا علائم قويتر را در نواحي كوچكتري متمركز كند. بر حسب مورد اين امكان وجود دارد كه از ايستگاه زميني در كشوري فرضي به چندين ايستگاه زميني ديگر واقع در كشورهاي گوناگون علائم ارسال كرد. به طور مثال : وقتي برنامه اي تلويزيوني در تمام شهر ها و دهكده هاي يك يا چند كشور پخش شود در اين حالت ماهواره ماهواره پخش برنامه است ولي وقتي علائم ارسال ماهواره در سطح گسترده اي از زمين انتشار يابد ايستگاههاي زميني بايد آنتنهاي بسيار بزرگ و پيچيده اي داشته باشند. هنگامي كه علائم ارسالي ماهواره در محدوده كوچكترين متمركز مي شوند و به حد كافي قوي هستند مي توان از ايستگاههاي زميني كوچكتر ساده تر و ارزانتر استفاده كرد.
از آنجاييكه ماهواره ها براي جلوگيري از تداخل امواج راديويي بايد جدا از هم باشند لذا شماره مكان هاي مداري در مدار همزمان با زمين كه امكان استفاده آن براي ارتباطات وجود دارد محدود است. از اين رو جاي شگفتي نيست كه وظيفه مديريت در امور دستيابي به مدار و استفاده از فركانس ها براي انواع روز افزون و متنوع كاربردهاي زميني و ماهواره اي بوسيله شمار روزافزوني از كشورها بي نهايت دشوار شده است. از سويي استفاده از ماهواره ها در كش.رهاي متمدن و پيشرفته به عملكرد دقيق و عمليات روز به روز دقيق تر نه تنها از نظر به كارگيري شيوه خودشان بلكه از نظر همسايگانشان در مدار همزمان با زمين نياز مي باشد. برخي از ماهواره ها نيز در مدار ناهمزمان با چرخش زمين non- geosynchronous قرار داده مي شوند.در ماهواره هاي ناهمزمان با مدار زمين ماهواره ديگر در ديد ايستگاه زميني نيست زيرا كه سطح افق زمين را پشت سر مي گذارد و از ديررس خارج مي شود در نتيجه براي اينكه ارسال همواره ادامه يابد به چندين ماهواره از اين نوع نياز است و چون نگهداري و ادامه كار چنين شيوه ارتباطي بسيار پيچيده و گران است لذا كاربران و متخصصان طراحي ماهواره ها بيشتر جذب ماهواره همزمان با زمين مي شود.
فركانس هاي بالاي فركانس مايكروويو چه نوع فركانس هايي هستند؟
با كشف ليزر براي نخستين بار آن قسمت از محدوده فركانسي كه بالاتر از باند فركانس هاي مايكروويو بودند به منظور حمل پيام هاي بي سيم در نظر گرفته شدند. پرتو هاي ليزري تحت تاثير عواملي مانند مه - غبار -- خرابي وضع هوا و روزهاي بسيار داغ به شدت ضعيف مي شوند. اگر چه ليزر براي حمل اطلاعات تا مسافت هاي كوتاه خط ارتباطي بسيار عالي ايجاد مي كند ولي چون پرتو ليزر خاصيت هدايت شونده بالايي دارد بازداشتن يا سد كردن آن بسيار دشوار است. اين امر سبب مي شود براي ارتش و بعضي از مقاصد نظامي كه شيوه هاي آن ها بايد داراي حفظ اسرار باشد بسيار سودمند است در ضمن دستگاه ليزر براي كاربردهاي ارتباط سيار از سبكي و قابليت حمل خوبي برخوردار است. برخلاف امواج راديويي امواج نوري را نمي توان با عبور دادن جريان هاي متناوب در سيم ها توليد كرد آن ها تنها با فرايند هايي كه داخل اتم روي مي دهد به وجود مي ايند فن آوري تار نوري مشابه موج رسان فلزي مايكروويو براي پرتو تاباني الكترومغناطيسي در ناحيه نور مرئي تعريف شده است. اين شيوه به طور كلي شامل رشته اي شيشه اي با نازكي موي انسان است كه از هدر رفتن انرژي نور در مسافت طولاني جلوگيري مي كند همچنين بر خلاف پرتوي نور معمولي پرتوي نور ليزري تكفام است يعني فقط داراي يك فركانس تنها است. پرتوي ليزر داراي گستره پهن فركانس است كه خاصيت گسيختگي نور را ندارد به همين دليل آن ها را مي توان دقيقا به همان طريق كه با فركانس هاي مايكروويو تعديل مي شوند و تغيير نوسان مي دهند را با پيام هاي تلفني و اطلاعات و علائم تصويري تعديل كرد.
به هر حال چون فركانس آن ها خيلي بالاتر است به تناسب آن مي توان تعداد بيشتري از امواج و كانالها را انتقال دهند. به طور كلي مقايسه بين شيوه هاي مختلف ارسال امكان پذير مي باشد. روابط بين فرستنده و گيرنده خواه انتشار از روي سيم و خواه از هوا به نوع ساخت شيوه ارتباطي بستگي دارد و به همين ترتيب باند به فركانس به كار رفته به شرايط حل مساله ارتباطاتي وابسته است. بيشتر فركانسهاي در دسترس را مقررات ملي و توافق هاي بين المللي تعيين مي كنند. اگر چه تصميمات مربوط به شيوه ها و نحو ارسال امري فني به شمار مي آيد ولي در اكثر اوقات ملاحظات سياسي آن را در بر مي گيرد.