ماهواره‌ها و فرکانس‌های مخابراتی

مدت ها انسان در تلاش بود تا راه حل مناسب و اقتصادی برای ارتباطات بین المللی، منطقه ای و محلی بیابد تا این که در سال ۱۹۷۰ میلادی نخستین ماهواره مخابراتی به فضا پرتاب شدولی ارتباطات بین المللی از سال های قبل یعنی در سال ۱۸۵۰ به وسیله کابل تلگرافی زیر دریائی بین کشورهای فرانسه و انگلستان برقرار شد. این روش ارتباط بیش از نیم قرن ادامه داشت تا در سال ۱۹۰۱ با استفاده از امواج و بهره گیری از امواج مخابراتی بی سیم آغاز شد و ۲۵ سال بعد کشور انگلستان تکنولوژی ارتباطات با استفاده از امواج کوتاه رادیویی راتکمیل کرد و پس از پایان جنگ جهانی دوم سیستم های انتقال از طریق شبکه مایکروویو به طور سریع توسعه یافت. در سال ۱۹۶۵ یک سیستم انتقال به نام کابل هم محور تلفنی با چندین کانال بین آمریکا و اروپا (انگلیس) برقرار شد که در واقع یک قدم مهم در توسعه مخابرات بین المللی (راه دور) از نقطه نظر کیفیت و کمیت محسوب می شد. در همان سال سرویس ارتباطات ماهواره ای بین آمریکا و اروپا و بالعکس برقرار شد که تا به حال بهترین و مدرترین ارتباط بین المللی شناخته شده است.

همان طور که اشاره شد، دستگاه های ارتباطی ماهواره ها در باند مایکروویو عمل می کنند. در واقع ماهواره ها صرفاً ایستگاه مایکروویو غول پیکری هستند در مدار زمین که با کمک پایگاه زمینی بازپخش می شوند. این مدار تقریباً دایره شکل در ارتفاع ۳۶ هزار و۸۰۰ کیلومتری بالای خط استوا قرار دارد و در این فاصله سرعت ماهواره با سرعت زمین برابر است و نیروی خود را به وسیله سلول های خورشیدی از خورشید می گیرد. نیروی جاذبه زمین شتاب زاویه شی قرار گرفته در مدار را دقیقاً بی اثر می سازد. در این فاصله دور چرخش ماهواره ها با حرکت دورانی زمین کاملاً همزمان و برابر است و باعث می شود ماهواره نسبت به نقطه مفروض روی زمین ثابت بماند.

ایستگاه زمینی اطلاعات را با فرکانس ۶ گیگاهرتز ارسال می کند. این فرکانس فرکانس UPLINKنامیده می شود سپس ماهواره امواج تابیده شده را می گیرد و با ارسال آن به نقطه دیگر که روی فرکانس حامل متفاوت DownLinkبرابر ۴ گیگا هرتز است، عمل انتقال اطلاعات از فرستنده به گیرنده را انجام می دهد. در واقع ماهواره اطلاعات گرفته شده را به سمت مقصد تقویت و رله می کند. آنتن ماهواره «ترانسپوندر» نام دارد که با هر نقطه از زمین به جز قطبین در Line of sightاست و هر ماهواره می تواند تقریباً ۴۰ درصد از سطح زمین را بپوشاند. آنتن ماهواره ها را می توان طوری طراحی کرد که علائم پیام رسانی ضعیف تر به تمامی این ناحیه (۴۰ درصد) فرستاده شود یا علائم قوی تر را در نواحی کوچک تری متمرکز کند. بر حسب مورد این امکان وجود دارد که از ایستگاه زمینی در کشوری فرضی به چندین ایستگاه زمینی دیگر واقع در کشورهای گوناگون علائم ارسال کرد. به طور مثال، وقتی برنامه ای تلویزیونی در تمامی شهرها و دهکده های یک یا چند کشور پخش می شود، در این حالت فقط ماهواره مسئول پخش برنامه است ولی وقتی علائم ارسال ماهواره در سطح گسترده ای از زمین انتشار یابد، ایستگاه های زمینی باید آنتن های بسیار بزرگ و پیچیده ای داشته باشند. هنگامی که علائم ارسالی ماهواره در محدوده کوچک تری متمرکز می شوند و به حد کافی قوی هستند می توان از ایستگاه های زمینی کوچک تر ،ساده تر و ارزان تر استفاده کرد.

از آنجایی که ماهواره ها برای جلوگیری از تداخل امواج رادیویی باید جدا از هم باشند بنابراین شماره مکان های مداری در مدار همزمان با زمین که امکان استفاده آن برای ارتباطات وجود دارد محدود است. از این رو جای شگفتی نیست که وظیفه مدیریت در امور دستیابی به مدار و استفاده از فرکانس ها برای انواع روز افزون و متنوع کاربردهای زمینی و ماهواره ای به وسیله شمار روزافزونی از کشورها بی نهایت دشوار شده است. از سویی استفاده از ماهواره ها در کشورهای متمدن و پیشرفته به عملکرد دقیق و عملیات روز به روز دقیق تر نه فقط از نظر به کارگیری شیوه خودشان بلکه از نظر همسایگانشان در مدار همزمان با زمین نیاز است. برخی از ماهواره ها نیز در مدار ناهمزمان با چرخش زمین non- geosynchronousقرار داده می شوند. در ماهواره های ناهمزمان با مدار زمین، ماهواره دیگر در دید ایستگاه زمینی نیست زیرا که سطح افق زمین را پشت سر می گذارد و از دسترس خارج می شود در نتیجه برای این که ارسال همواره ادامه یابد به چندین ماهواره از این نوع نیاز است و چون نگهداری و ادامه کار چنین شیوه ارتباطی بسیار پیچیده و گران است لذا کاربران و متخصصان طراحی ماهواره ها بیشتر جذب ماهواره همزمان با زمین می شوند.

لایه أنیوسفر در فرکانس حدود ۳۰ مگا هرتز به صورت شفاف عمل می کند. علائم ارسالی روی این فرکانس به طور مستقیم از میان آن می گذرد و در فضای بیرون گم می شوند. همچنین این فرکانس ها در خط مستقیم دید حرکت می کنند. به این دلایل آنها را باید برای مقاصد ارتباطی به طریقه های گوناگون به کار گرفت.

فرکانس های ۳۰ تا ۳۰۰ مگاهرتز بسیار مفید و کارآمد هستند زیرا انتشار آنها با وجود محدود بودن پایدار است. این امواج با چنین فرکانسی برای امواج تلویزیون کارآمد هستند زیرا فرکانس های بالای آنها اجازه حمل مقادیر فراوانی از اطلاعات مورد لزوم را می دهد و برای پخش صدای دارای کیفیت بالا نیز سودمند است.

علت این امر این است که در این محدوده از فرکانس برای کانال های پهن جا وجود دارد. قسمتی از باند UHFرا که بین ۷۹۰ تا ۹۶۰ مگاهرتز قرار دارد می توان برای مرتبط ساختن ایستگاه هایی با فاصله بیش از ۳۲۰ کیلومتر به شیوه به اصطلاح پراکندگی در لایه تروپوسفر زمین به کار برد. این شیوه به توانایی گیرنده دوردست در گرفتن بخش کوچکی از علائم فرکانس UHFکه به دلیل ناپیوستگی های بالای لایه تروپوسفر پراکنده شده بستگی دارد. یعنی علائم در جایی پراکنده می شوند که تغییرات شدید و تندی در ضریب شکست هوا وجود دارد.

فرکانس های بین ۳۰۰۰ تا ۱۲۰۰۰ مگاهرتز برای رابط های در خط مستقیم که در آن پیام رسانی از طریق آنتن هایی بر فراز برج های بلند ارسال می شود به کار می رود. ایستگاه های تکرار کننده را که ساختاری برج مانند دارند نیز در فواصل ۴۰ تا ۴۸ کیلومتری (معمولاً بالای تپه ها) کار می گذارند. این ایستگاه ها امواج را می گیرند تقویت می کنند و دوباره به مسیر خود می فرستند. بخش مربوط به امواج مایکروویو برای ارتباط مراکز پرجمعیت بسیار مفید است چون فرکانس بالا به معنای آن است که امکان حمل باند عریضی از طریق مدولاسیون وجود دارد و به این معنی است که هزاران کانال تلفن را می توان روی یک فرکانس مایکروویو فرستاد. باند عریض این نوع فرکانس اجازه می دهد که علائم ارسالی تلویزیون سیاه و سفید و تلویزیون رنگی روی یک موج حامل منفرد ارسال شوند و چون این امواج دارای طول موج بسیار کوتاه هستند برای متمرکز کردن علائم رسیده می توان از بازتابنده های بسیار کوچک و اجزای هدایت مستقیم بهره گرفت.

با کشف لیزر برای نخستین بار آن قسمت از محدوده فرکانسی که بالاتر از باند فرکانس های مایکروویو بودند به منظور حمل پیام های بی سیم در نظر گرفته شدند. پرتو های لیزری تحت تأثیر عواملی مانند مه، غبار، خرابی وضع هوا و روزهای بسیار داغ به شدت ضعیف می شوند. اگر چه لیزر برای حمل اطلاعات تا مسافت های کوتاه خط ارتباطی بسیار عالی ایجاد می کند ولی چون پرتو لیزر خاصیت هدایت شونده بالایی دارد، بازداشتن یا سد کردن آن بسیار دشوار است. این امر سبب می شود برای ارتش و بعضی از مقاصد نظامی که شیوه های آنها باید دارای حفظ اسرار باشد بسیار سودمند است. در ضمن دستگاه لیزر برای کاربردهای ارتباط سیار از سبکی و قابلیت حمل خوبی برخوردار است. برخلاف امواج رادیویی امواج نوری را نمی توان با عبور دادن جریان های متناوب در سیم ها تولید کرد.

آنها فقط با فرایند هایی که داخل اتم روی می دهد به وجود می آیند. فناوری «تار نوری» مشابه موج رسان فلزی مایکروویو برای پرتو تابانی الکترومغناطیسی در ناحیه نور مرئی تعریف شده است. این شیوه به طور کلی شامل رشته ای شیشه ای با نازکی موی انسان است که از هدر رفتن انرژی نور در مسافت طولانی جلوگیری می کند.

همچنین بر خلاف پرتوی نور معمولی پرتوی نور لیزری تکفام است یعنی فقط دارای یک فرکانس منفرد است. پرتوی لیزر دارای گستره پهن فرکانس است که خاصیت گسیختگی نور را ندارد، به همین دلیل آنها را می توان دقیقاً به همان طریق که با فرکانس های مایکروویو تعدیل می شوند و تغییر نوسان می دهند را با پیام های تلفنی و اطلاعات و علائم تصویری تعدیل کرد.

به هر حال چون فرکانس آنها خیلی بالاتر است به تناسب آن می توان تعداد بیشتری از امواج و کانال ها را انتقال دهند. به طور کلی مقایسه بین شیوه های مختلف ارسال امکان پذیر است.

روابط بین فرستنده و گیرنده خواه انتشار از روی سیم و خواه از هوا به نوع ساخت شیوه ارتباطی بستگی دارد و به همین ترتیب باند فرکانس به کار رفته به شرایط حل مساله ارتباطاتی وابسته است.

بیشتر فرکانس های در دسترس را مقررات ملی و توافق های بین المللی تعیین می کنند. اگر چه تصمیمات مربوط به شیوه ها و نحو ارسال امری فنی به شمار می آید ولی در بیشتر اوقات ملاحظات سیاسی آن را در بر می گیرد.

0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

Want to join the discussion?
Feel free to contribute!

پاسخ دهید

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

6 − شش =