Comunicații digitale prin satelit. Comunicații prin satelit, tipuri, sistem, echipamente, mijloace, orbite, intervale de comunicații prin satelit. Domenii de aplicare a comunicațiilor prin satelit

SATELIȚI ȘI SISTEME DE SATELIȚI MODERNE

Principalele tipuri de sateliți

În lumea modernă, locuitorii planetei noastre folosesc deja în mod activ realizările tehnologiei spațiale. Sateliții științifici, precum Telescopul Spațial Hubble, ne arată toată măreția și imensitatea spațiului din jurul nostru, miracole având loc atât în ​​colțurile îndepărtate ale Universului, cât și în spațiul apropiat.

Sateliții de comunicații, cum ar fi, de exemplu, Galaxy XI, au fost utilizați activ. Cu participarea lor, sunt asigurate comunicații internaționale și prin telefonie mobilă și, desigur, televiziune prin satelit. Sateliții de comunicații joacă un rol important în răspândirea internetului. Datorită lor, suntem capabili să accesăm informații cu o viteză enormă, care sunt situate fizic în cealaltă parte a lumii, pe un alt continent.

Sateliții de observare, unul dintre ei „Spot”, transmit informații importante pentru diverse industrii și organizații individuale, ajutând, de exemplu, geologii să caute zăcăminte minerale, administrațiile marilor orașe să planifice dezvoltarea, ecologistii să evalueze nivelul de poluare a râurilor și mărilor.

Avioanele, navele și mașinile sunt orientate cu ajutorul sateliților Global Orientation System GPS și GLONASS, iar comunicațiile maritime sunt controlate cu ajutorul sateliților de navigație și comunicații.

Suntem deja obișnuiți să vedem imagini realizate de sateliți precum Meteosat în prognozele meteo. Alți sateliți ajută oamenii de știință să monitorizeze mediul prin transmiterea de informații precum înălțimea valurilor și temperatura apei de mare.

Sateliții militari oferă armatelor și agențiilor de securitate o gamă largă de informații, inclusiv date electronice de informații precum sateliții Magnum, precum și imagini de foarte înaltă rezoluție furnizate de sateliții de informații optici și radar clasificați.

În această secțiune a site-ului ne vom familiariza cu multe sisteme de satelit, principiile funcționării acestora și proiectarea sateliților.

Orbită Clark geostaționară sau geosincronă

Ideea creării sateliților de comunicații a apărut pentru prima dată la scurt timp după cel de-al Doilea Război Mondial, când A. Clark, în numărul din octombrie 1945 al revistei Wireless World, și-a prezentat în detaliu conceptul de stație releu de comunicații situată la o altitudine de 35.880 km deasupra. suprafata Pamantului.

O astfel de orbită se numește geosincronă, geostaționară sau orbită Clarke. Cu cât orbita satelitului este mai mare, cu atât durata unei orbite în jurul Pământului este mai lungă. Când se deplasează pe o orbită circulară cu o altitudine de 35880 km, o revoluție este finalizată în 24 de ore, adică. în perioada de rotație zilnică a Pământului. Un satelit care se mișcă pe o astfel de orbită se va afla în mod constant deasupra unui anumit punct de pe suprafața Pământului (deși vor fi necesare ajustări regulate orbitale pentru a compensa influența câmpului gravitațional al Lunii).

Clark a considerat o astfel de orbită ideală pentru comunicațiile releu globale. Trei sateliți situati pe orbită geostaționară în planul ecuatorial oferă vizibilitate radio pe cea mai mare parte a suprafeței Pământului (cu excepția regiunilor polare). Acest lucru elimină influența ionosferei asupra comunicațiilor radio. Ideea lui Clark nu a fost adusă imediat la viață, deoarece la acel moment nu existau mijloace de a livra un satelit chiar și pe orbita joasă a Pământului, ca să nu mai vorbim de staționar.

A. Clarke și-a prezentat propunerile inițiale pentru un satelit geostaționar Consiliului Societății Interplanetare Britanice sub forma unui memorandum. Acest document, datat 25 mai 1945, se află în prezent în arhivele Instituției Smithsonian din Washington.

Satelitul de comunicații Comstar 1

Unul dintre primii sateliți geostaționari folosiți pentru nevoile de zi cu zi ale oamenilor a fost satelitul "Comstar". Sateliți "Comstar 1" controlat de operator "Comsat"și sunt închiriate de AT&T. Durata lor de viață este proiectată pentru șapte ani. Ele transmit semnale de telefonie şi semnale de televiziuneîn Statele Unite, precum și în Puerto Rico. Prin intermediul acestora pot fi transmise simultan până la 6.000 de convorbiri telefonice și până la 12 canale de televiziune. Dimensiunile geometrice ale satelitului "Comstar 1": înălțime: 5,2 m (17 ft), diametru: 2,3 m (7,5 ft). Greutatea de pornire este de 1.410 kg (3.109 lb).

O antenă de comunicație transceiver cu rețele de polarizare verticală și orizontală permite atât recepția, cât și transmisia la aceeași frecvență, dar cu polarizare perpendiculară. Datorită acestui fapt debitului Canalele de frecvență radio ale satelitului sunt dublate. Privind în perspectivă, putem spune că polarizarea semnalului radio este acum utilizată în aproape toate sistemele prin satelit, acest lucru este familiar în special proprietarilor de sisteme de televiziune cu recepție prin satelit, unde, atunci când se acordă la canale de televiziune de înaltă frecvență, trebuie să seteze fie pe verticală. sau polarizare orizontală.

Inca una interesanta caracteristica de proiectare constă în faptul că corpul cilindric al satelitului se rotește cu o viteză de aproximativ o rotație pe secundă pentru a asigura efectul de stabilizare giroscopică a satelitului în spațiu. Dacă luăm în considerare masa considerabilă a satelitului - aproximativ o tonă și jumătate - atunci efectul are loc cu adevărat. Și, în același timp, antenele de satelit rămân direcționate către un anumit punct din spațiu pe Pământ pentru a emite acolo un semnal radio util.

În același timp, satelitul trebuie să fie pe orbită geostaționară, adică. „atârnă” deasupra Pământului „nemișcat”, mai precis, zboară în jurul planetei cu viteza de rotație a acesteia în jurul propriei axe în direcția de rotație. Plecarea de la punctul de poziționare datorită influenței diverșilor factori, dintre care cei mai semnificativi sunt atracția interferentă a Lunii, întâlnirile cu praful cosmic și alte obiecte spațiale, este monitorizată de sistemul de control și ajustată periodic de motoarele sistemul de control al atitudinii satelitului.

Vladimir Kalanov, site-ul „Cunoașterea este putere”.
Litru: Tim Furniss. Istoria vehiculelor spațiale.

Dragi vizitatori!

Munca dvs. este dezactivată JavaScript. Vă rugăm să activați scripturile în browser și vi se va deschide întreaga funcționalitate a site-ului!

Comunicațiile prin satelit reprezintă unul dintre tipurile de comunicații radio bazate pe utilizarea sateliților artificiali de pământ ca repetoare. Comunicațiile prin satelit se realizează între stații terestre, care pot fi fie staționare, fie mobile.

Comunicațiile prin satelit reprezintă o dezvoltare a comunicațiilor tradiționale prin releu radio prin plasarea repetitorului la o altitudine foarte mare (de la sute la zeci de mii de km). Deoarece zona sa de vizibilitate în acest caz este aproape jumătate din glob, nu este nevoie de un lanț de repetoare. Pentru a fi transmis prin satelit, semnalul trebuie modulat. Modulația se realizează la stația terestră. Semnalul modulat este amplificat, transferat la frecvența dorită și trimis către antena de transmisie.

Cercetare civilă comunicații prin satelitîn țările occidentale au început să apară în a doua jumătate a anilor 50 a secolului XX. Impulsul pentru ei a fost nevoia crescută de transatlantică comunicare telefonică. Primul satelit artificial de Pământ a fost lansat în URSS în 1957, cu toate acestea, datorită secretului mai mare al programului spațial, dezvoltarea comunicațiilor prin satelit în țările socialiste a procedat diferit decât în ​​țările occidentale. Pentru o lungă perioadă de timp comunicațiile prin satelit s-au dezvoltat doar în interesul Ministerului Apărării al URSS. Dezvoltarea comunicațiilor civile prin satelit a început cu un acord între 9 țări ale blocului socialist privind crearea sistemului de comunicații Intersputnik, care a fost semnat abia în 1971.

În primii ani de cercetare, s-au folosit repetoare pasive de satelit, care erau un simplu reflector de semnal radio (adesea o sferă de metal sau polimer cu un înveliș metalic) care nu purtau la bord niciun echipament transceiver. Astfel de sateliți nu s-au răspândit. Toți sateliții moderni de comunicații sunt activi. Repetoarele active sunt echipate cu echipamente electronice pentru recepția, procesarea, amplificarea și transmiterea semnalului. Repetoarele de satelit pot fi non-regenerative sau regenerative. Un satelit neregenerativ, după ce a primit un semnal de la o stație terestră, îl transferă pe o altă frecvență, îl amplifică și îl transmite către o altă stație terestră. Un satelit poate folosi mai multe canale independente care efectuează aceste operațiuni, fiecare dintre ele funcționând cu o anumită parte a spectrului (aceste canale de procesare se numesc transpondere. Un satelit regenerativ demodulează semnalul primit și îl remodulează. Datorită acesteia, eroare corecția se efectuează de două ori: pe satelit și pe stațiile terestre de recepție Dezavantajul acestei metode este complexitatea (și deci prețul mult mai mare al satelitului), precum și întârzierea crescută a transmisiei semnalului.

Orbitele sateliților de comunicație:

Orbitele în care sunt amplasate releele de satelit sunt împărțite în trei clase:

1 - ecuatorial, 2 - oblic, 3 - polar

O variație importantă a orbitei ecuatoriale este orbita geostaționară, în care satelitul se rotește cu o viteză unghiulară egală cu viteza unghiulară a Pământului, într-o direcție care coincide cu direcția de rotație a Pământului. Avantajul evident al orbitei geostaționare este că receptorul din zona de serviciu „vede” satelitul în mod constant. Cu toate acestea, există o singură orbită geostaționară și este imposibil să plasați toți sateliții în ea. Un alt dezavantaj este altitudinea sa mare și, prin urmare, costul mai mare al lansării unui satelit pe orbită. În plus, un satelit aflat pe orbită geostaționară nu poate deservi stațiile terestre din regiunea polară.

O orbită înclinată rezolvă aceste probleme, totuși, din cauza mișcării satelitului în raport cu un observator de pe sol, este necesar să lansați cel puțin trei sateliți pe o orbită pentru a oferi acces la comunicații 24 de ore.

Orbită polară - caz extrem de înclinat

Când se utilizează orbite înclinate, stațiile terestre sunt echipate cu sisteme de urmărire care îndreaptă antena către satelit. Stațiile care operează cu sateliți pe orbită geostaționară sunt de obicei echipate cu astfel de sisteme pentru a compensa abaterile de la orbita geostaționară ideală. Excepție fac antenele mici folosite pentru a recepționa televiziunea prin satelit: modelul lor de radiație este suficient de larg, astfel încât nu simt vibrațiile satelitului în apropierea punctului ideal. O caracteristică a majorității sistemelor mobile de comunicații prin satelit este dimensiunea mică a antenei terminalului, ceea ce face dificilă recepția semnalului.

O schemă tipică pentru organizarea serviciilor de comunicații prin satelit este următoarea:

  • - un operator de segment de satelit creează un satelit de comunicații pe propria cheltuială, plasând o comandă pentru fabricarea unui satelit de la unul dintre producătorii de sateliți și îl lansează și îl întreține. După lansarea satelitului pe orbită, operatorul segmentului de satelit începe să ofere servicii de închiriere a resursei de frecvență a satelitului releu companiilor care operează servicii de comunicații prin satelit.
  • - un operator de servicii de comunicații prin satelit încheie un acord cu un operator de segment de satelit pentru utilizarea (închirierea) capacității pe un satelit de comunicații, folosindu-l ca repetitor cu o suprafață mare de serviciu. Un operator de servicii de comunicații prin satelit construiește infrastructura la sol a rețelei sale pe o platformă tehnologică specifică produsă de companii care produc echipamente la sol pentru comunicații prin satelit.

Domenii de aplicare a comunicațiilor prin satelit:

  • - Comunicații prin satelit: inițial, apariția comunicațiilor prin satelit a fost dictată de nevoile de transmitere a unor volume mari de informații. Primul sistem de comunicații prin satelit a fost sistemul Intelsat, apoi au fost create organizații regionale similare (Eutelsat, Arabsat și altele). De-a lungul timpului, ponderea transmisiei de voce în volumul total al traficului trunchi a scăzut constant, făcând loc transmisiei de date. Odată cu dezvoltarea rețelelor de fibră optică, acestea din urmă au început să înlocuiască comunicațiile prin satelit de pe piața de comunicații backbone.
  • - Sisteme VSAT: sistemele VSAT (Very Small Aperture Terminal) oferă servicii de comunicații prin satelit clienților (de obicei organizații mici) care nu necesită o capacitate mare de canal. Rata de transfer de date pentru un terminal VSAT nu depășește de obicei 2048 kbit/s. Cuvintele „foarte mică deschidere” se referă la dimensiunea antenelor terminale în comparație cu dimensiunile antenelor mai vechi ale sistemelor de comunicații ale backbone. Terminalele VSAT care funcționează în banda C folosesc de obicei antene cu un diametru de 1,8-2,4 m, în banda Ku - 0,75-1,8 m sistemele VSAT folosesc tehnologia de a furniza canale la cerere.
  • - Sisteme mobile de comunicații prin satelit: o caracteristică a majorității sistemelor mobile de comunicații prin satelit este dimensiunea mică a antenei terminalului, ceea ce face dificilă recepția semnalului.

Principii de organizare a comunicațiilor prin satelit VSAT:

Diagrama de organizare tipică rețea de satelit VSAT arată astfel:

  • - satelit releu situat pe orbită (satelit de comunicații)
  • - Centrul de control al rețelei (NCC) al companiei operator de rețea VSAT, care deservește echipamentele întregii rețele prin satelit de comunicații
  • - echipamente (modemuri sau terminale satelit) situate pe partea clientului și care interacționează cu lumea exterioară sau între ele prin HUB-ul companiei operator VSAT în conformitate cu topologia rețelei

Elementul principal al rețelei de satelit VSAT este NCC. Centrul de control al rețelei oferă acces la echipamentele client de pe Internet, reteaua telefonica uz public, alte terminale ale rețelei VSAT, implementează schimbul de trafic în interior rețeaua corporativă client. NCC are o conexiune în bandă largă la canalele de comunicație trunchi furnizate de operatorii trunchi și asigură transferul de informații de la un terminal VSAT la distanță la lumea exterioară. NCC este echipat cu un complex de transceiver puternic care transmite toate fluxurile de informații din rețea către un satelit de comunicații. NCC include echipamente de formare a canalelor (antenă transceiver prin satelit, transceiver etc.) și un HUB (centru de procesare și comutare pentru toate informațiile din rețeaua VSAT)

Tehnologii utilizate în comunicațiile prin satelit:

reutilizarea frecvențelor în comunicațiile prin satelit:

Deoarece frecvențele radio sunt o resursă limitată, este necesar să se asigure că diferite stații terestre pot folosi aceleași frecvențe. Puteți face acest lucru în două moduri:

separare spațială - fiecare antenă de satelit primește un semnal doar dintr-o anumită zonă, în timp ce zone diferite pot folosi aceleași frecvențe.

separarea polarizării - antene diferite primesc și transmit semnale în planuri de polarizare reciproc perpendiculare, în timp ce aceleași frecvențe pot fi folosite de două ori (pentru fiecare dintre planuri).

intervale de frecventa:

Alegerea frecvenței pentru transmiterea datelor de la o stație terestră la un satelit și de la un satelit la o stație terestră nu este arbitrară. De exemplu, absorbția undelor radio în atmosferă, precum și dimensiunile necesare ale antenelor de emisie și recepție, depind de frecvență. Frecvențele la care are loc transmisia de la stația terestră la satelit sunt diferite de frecvențele utilizate pentru transmisia de la satelit la stația terestră (de obicei prima fiind mai mare). Frecvențele utilizate în comunicațiile prin satelit sunt împărțite în intervale, desemnate prin litere:

Numele intervalului

Aplicație

Comunicații mobile prin satelit

Comunicații mobile prin satelit

4 GHz, 6 GHz

Comunicații fixe prin satelit

Pentru comunicațiile prin satelit în acest interval, frecvențele nu au fost determinate. Intervalul specificat pentru aplicațiile radar este de 8-12 GHz.

Comunicații fixe prin satelit (în scopuri militare)

11 GHz, 12 GHz, 14 GHz

Comunicații fixe prin satelit, transmisie prin satelit

Comunicații fixe prin satelit, comunicații inter-sateliți

Banda Ku permite recepția cu antene relativ mici și, prin urmare, este utilizată în televiziunea prin satelit (DVB), în ciuda faptului că în acest interval condițiile meteorologice au un impact semnificativ asupra calității transmisiei. Pentru transmiterea datelor de către utilizatori mari (organizații), banda C este adesea folosită. Acest lucru oferă mai mult calitate superioară recepție, dar necesită o antenă destul de mare.

Problemele urgente sunt rezolvate de un lanț de stații spațiale cu o perioadă orbitală de 24 de ore, care ocupă o altitudine de 42.000 km față de centrul Pământului... în plan ecuatorial.

A. Clark, 1945.

În epoca de piatră, rețeaua de coeziune funcționa repetând în mod repetat acțiunile de reglare a volumului de fum emis de incendiu. Pământul cunoștea plimbători rapizi, Micul Muk a devenit cel mai bun. Sistem modern folosește nave spațiale. Avantajul satelitului este acoperirea sa mare a teritoriului. Undele folosite sunt preponderent scurte, capabile să se propagă în linie dreaptă. Există o singură lume - prețurile sunt diferite peste tot...

Condiții preliminare pentru utilizare

Ideea de retransmitere a fost concepută de Emil Guarini-Foresio în 1899. Conceptul de transmisie indirectă a semnalului a fost publicat de Jurnalul German pentru Inginerie Electrică (vol. 16, 35-36). Arthur Clarke a exprimat în 1945 conceptul unui sistem de comunicare între nave spațiale geostaționare. Scriitorul a refuzat să scoată un brevet, negând două concluzii:

  1. Probabilitate scăzută ca ideea să fie realizată.
  2. Necesitatea de a prezenta ideea omenirii ca întreg.

În același timp, omul de știință a indicat coordonatele celei mai bune acoperiri a zonelor de pe suprafața planetei:

  • 30 de grade est – Africa, Europa.
  • 150 de grade est – China, Oceania.
  • 90 de grade vest - America.

Scriitorul a subestimat frecvența de operare, exprimându-și intenția de a folosi 3 MHz, reducând reflectoarele ipotetice (câteva picioare).

Sisteme terestre cu microunde

Consorțiul anglo-francez, condus de Andre Clavier, a mers mai departe. Primele încercări reușite de a utiliza gama de comunicații cu microunde datează din 1931. Canalul Mânecii a demonstrat transmiterea de informații la o frecvență de 1,7 GHz (bandă celulară modernă) pe 64 de kilometri de către stații dotate cu antene cu diametrul de 3 metri, care leagă Dover și Calais.

Interesant! Prima reclama canal de televiziune VHF a folosit o frecvență de 300 MHz.

Istoricii tind să ia în considerare a doua război mondial calul care a dus industria în vârf. Invenția klystronului și îmbunătățirea tehnologiilor de fabricare a paraboloizilor au avut o contribuție neprețuită. Perioada de glorie a relațiilor transatlantice datează din anii 50 ai secolului XX.

Pentru referință! Prima linie de releu, formată din opt repetoare, New York - Boston, construită în 1947.

America și Europa au stabilit transmiterea informațiilor prin repetoare (comunicații radio, numite releu). Difuzarea televiziunii comerciale a început imediat. O caracteristică a comunicațiilor cu microunde este capacitatea de a prezice cu exactitate rezultatul deja în faza de proiectare a sistemului.

Pentru referință! Comunicarea prin releu este o tehnologie de transmitere a semnalelor digitale și analogice între receptoare situate în câmpul vizual.

Nave spațiale

Primul satelit sovietic (1957) a transportat echipamente de comunicații. Trei ani mai târziu, americanii au ridicat un balon gonflabil la o altitudine de 1.500 km, care a servit drept repetitor pasiv datorită învelișului metalizat al sferei. La 20 august 1964, 11 țări, inclusiv URSS, au semnat un acord pentru crearea Intelsat (comunicații internaționale). Blocul sovietic a urmat calea secretului în timp ce Occidentul a făcut bani. Blocul de Est și-a creat propriul program în 1971.

Sateliții au fost o adevărată mană divină, permițându-ne să conectăm țărmurile opuse ale oceanului. O alternativă este fibra optică.

Primul cal întunecat lansată de armată împreună cu comunicarea troposferică, care folosea efectul reflectării undelor de către straturile superioare. Comunicațiile sovietice cu microunde au fost interceptate de grupul ceresc Rholite. Sistem dezvoltat pentru CIA (SUA). Dispozitivul a ocupat o poziție capturată de fasciculul de sol al comunicației releului sovietic, înregistrând mesaje. Teritoriile Chinei și ale Europei de Est au fost controlate. Diametrul reflectorilor în formă de umbrelă a ajuns la 20 de metri.

Conducerea SUA a cunoscut întotdeauna intențiile liderilor URSS, ascultând totul, chiar și apelurile telefonice. Astăzi, sistemele prin satelit fac posibilă, datorită efectului Doppler, participarea de la distanță a oricăror conversații „confidențiale” desfășurate în camere echipate cu o fereastră tipică cu geam dublu.

Au fost înregistrate primele încercări de implementare a ideilor lui Nikola Tesla în spațiu: transmisie fără fir electricitate antene de satelit. Epopeea a început în 1975. Acum conceptul s-a întors acasă. Turnul Wardenclyffe a fost de mult distrus, dar insula principală Hawaii a primit porțiunea sa de 20 W fără fir.

Pentru referință! Utilizarea comunicațiilor spațiale s-a dovedit a fi o alternativă fezabilă din punct de vedere economic la fibra optică.

Caracteristici semnal

Utilizarea sateliților nu este surprinzătoare, având în vedere cele de mai sus.

Ferestre de transparenta

Fenomenul de absorbție a undelor de către atmosferă este cunoscut de mult timp. Oamenii de știință, după ce au studiat fenomenul, au concluzionat:

  • Atenuarea semnalului este determinată de frecvență.
  • Se observă ferestre de transparență.
  • Fenomenul este modulat de condițiile meteorologice.

De exemplu, domeniul undelor milimetrice (30-100 GHz) este mult suprimat de ploaie. În apropierea frecvenței de 60 GHz absoarbe molecule de oxigen, 22 GHz - apă. Frecvențele sub 1 GHz sunt întrerupte de radiația galactică. Zgomotul de temperatură din atmosferă are un impact negativ.

Aceasta explică alegerea frecvențelor moderne pentru comunicațiile spațiale. O listă completă a caracteristicilor semnalului în bandă Ku este prezentată în figură.

Se folosește și banda C.

Zone de receptie

Fasciculul, traversând suprafața globului, formează curbe de recepție echivalente izotrope. Pierderile totale sunt:

  1. 200 dB – banda C.
  2. 206 dB – banda Ku.

Interferența solară poate interfera cu captarea pachetelor. Cele mai proaste condiții care durează 5-6 zile sunt create în extrasezon (iarna, toamnă). Interferența luminii oferă tehnicienilor stației de la sol un lucru garantat. În timpul unui fenomen natural, sistemele de urmărire sunt oprite. În caz contrar, vasele pot prinde Soarele dând comenzi incorecte sistemelor de stabilizare de la bord. Băncile și aeroporturile primesc un avertisment: comunicațiile vor fi întrerupte temporar.

Zone Fresnel

Obstacolele din jurul turnului de comunicații provoacă adăugarea de unde, formând zone de atenuare/creștere a semnalului. Fenomenul explică necesitatea unui spațiu curat lângă transceiver. Din fericire, cuptorul cu microunde nu prezintă acest dezavantaj. Datorită unei caracteristici importante, fiecare locuitor de vară prinde NTV+ cu o farfurie.

Pâlpâi

Schimbările imprevizibile ale atmosferei fac ca semnalul să se schimbe constant. Fluctuațiile de până la 12 dB în amplitudine afectează o lățime de bandă de 500 MHz. Fenomenul durează maxim 2-3 ore. Scintilația interferează cu capacitatea stațiilor terestre de a urmări satelitul, necesitând luarea de măsuri preventive.

Linearitatea fasciculului

O caracteristică a microundelor este traiectoria fasciculului rectiliniu. Fenomenul face posibilă concentrarea puterii, scăzând cerințele pentru sistemele de bord. Cu siguranță sarcina inițială a fost spionajul. Mai târziu, antenele au încetat să fie focalizate îngust, acoperind teritorii vaste, precum Rusia.

Inginerii numesc această proprietate un dezavantaj: este imposibil să ocoliți munți și râpe.

Caracteristicile adăugării valurilor

Practic nu există un model de interferență. Este posibil să comprimați semnificativ canalele de frecvență adiacente.

Capacitate

Teorema lui Kotelnikov determină limita superioară a spectrului semnalului transmis. Pragul este stabilit direct de frecvența purtătoare. Microundele, datorită valorilor lor ridicate, conțin de până la 30 de ori mai multe informații decât VHF.

Posibilitate de regenerare

Dezvoltare tehnologii digitale a deschis calea tehnicilor de corectare a erorilor. Satelit artificial:

  • a primit un semnal slab;
  • decodificat;
  • erori corectate;
  • codificat;
  • a transmis-o mai departe.

Calitatea excelentă a comunicațiilor prin satelit a devenit discutia orașului.

Antene terestre

Antrenele de satelit se numesc paraboloizi. Diametrul ajunge la 4 metri. Pe lângă cele de mai sus, sunt disponibile 2 tipuri de antene de comunicație releu (ambele terestre):

  1. Lentile dielectrice.
  2. Antene cu corn.

Paraboloizii oferă o selectivitate ridicată, permițând stabilirea comunicării printr-un fascicul care a parcurs mii de kilometri. O antenă tipică nu poate transmite un semnal este necesară o performanță mai mare.

Principiul de funcționare

Sateliții spion se mișcau constant, oferind o relativă invulnerabilitate și supraveghere ascunsă. Utilizarea tehnologiilor pașnice a luat o altă cale. Conceptul lui Clark implementat:

  • Orbita ecuatorială găzduiește sute de sateliți geostaționari.
  • Poziția de nezdruncinat asigură ușurința de ghidare a echipamentului de la sol.
  • Altitudinea orbitală (35.786 metri) este fixă, deoarece este necesar să se echilibreze forța gravitației centrifuge.

Dispozitivul acoperă o parte din teritoriul planetei.

Sistemul Intelsat este format din 19 sateliți, grupați în patru regiuni. Abonatul vede 2-4 în același timp.

Durata de viață a sistemului este de 10-15 ani, apoi echipamentul învechit este înlocuit. Efectele gravitaționale ale planetelor și ale Soarelui relevă necesitatea utilizării sistemelor de stabilizare. Procesul de corecție reduce semnificativ durata de viață a combustibilului dispozitivelor. Complexul Intelsat permite abateri de pozitie de pana la 3 grade, prelungind durata de viata a roiului orbital (peste trei ani).

Frecvențele

Fereastra de transparență este limitată la intervalul 2-10 GHz. Intelsat folosește regiunea 4-6 GHz (banda C). Creșterea sarcinii a determinat trecerea unei părți din trafic în banda Ku (14, 11, 12 GHz). Zona de lucru este distribuită pe porțiuni către transpondere. Semnalul terestru este primit, amplificat și radiat înapoi.

Probleme

  1. Pornire scumpă. Depășirea a 35 de mii de kilometri necesită o mulțime de resurse.
  2. Întârzierea de propagare a semnalului depășește un sfert de secundă (atingând 1 s).
  3. Unghiul mic de înclinare al liniei vizuale a unei aeronave artificiale crește costurile cu energia.
  4. Zona de recepție nu este acoperită eficient. Spațiile gigantice sunt lipsite de abonați. Eficiența difuzării este extrem de scăzută.
  5. Ferestrele de transparență sunt înguste, stațiile terestre trebuie răspândite geografic și polarizarea trebuie schimbată.

Soluții

Dezavantajele sunt parțial eliminate prin introducerea unei orbite înclinate. Satelitul încetează să mai fie geostaționar (vezi mai sus sateliții spion ai Războiului Rece). Sunt necesare minimum trei dispozitive echidistante pentru a asigura comunicarea non-stop.

Orbită polară

Doar orbita polară este capabilă să acopere suprafața. Cu toate acestea, vor fi necesare mai multe perioade orbitale ale navei spațiale. Un roi de sateliți distanțați după colț poate rezolva problema. Orbitele polare au ocolit difuzarea comercială, devenind un asistent fidel al sistemelor:

  • navigare;
  • meteorologie;
  • posturi de control la sol.

Orbită înclinată

Tilt a fost folosit cu succes de sateliții sovietici. Orbita este caracterizată de următorii parametri:

  • perioada de circulație – 12 ore;
  • înclinare - 63 de grade.

Vizibili 8/12 ore, cei trei sateliți asigură comunicații către regiuni polare inaccesibile de la ecuator.

Telefon prin satelit

Gadgetul mobil captează direct spațiul, ocolind turnurile de la sol. Primul Inmarsat din 1982 a oferit acces marinarilor. Șapte ani mai târziu, a fost creată o specie terestră. Canada a fost prima care a realizat beneficiile dotării zonelor deșertice cu locuitori rari. Programul a fost urmat de SUA.

Problema este rezolvată prin lansarea de sateliți care zboară jos:

  1. Perioada de circulatie este de 70..100 minute.
  2. Altitudine 640..1120 km.
  3. Zona de acoperire este un cerc cu o rază de 2800 km.

Ținând cont de parametrii fizici, durata unei sesiuni individuale de comunicare acoperă intervalul de 4-15 minute. Menținerea performanței necesită un anumit efort. Câțiva comercianți americani au dat faliment în anii 90, neputând câștiga suficienți abonați.

Caracteristicile de greutate și dimensiuni se îmbunătățesc continuu. Globalstar oferă software proprietar pentru smartphone care utilizează Bluetooth pentru a prelua semnalul de la un receptor de satelit relativ voluminos.

Telefoanele prin satelit necesită o antenă de recepție puternică, de preferință una fixă. Acestea echipează în principal clădiri și transport.

Operatori

  1. ACeS acoperă Asia cu un singur satelit.
  2. Inmarsat este cel mai vechi operator (1979). Echipează iahturi și nave. Cu 11 aeronave, compania se extinde încet pe piață. dispozitive mobile, cu ajutorul ACeS.
  3. Thuraya deservește Asia, Australia, Europa, Africa, Orientul Mijlociu.
  4. MSAT/SkyTerra este un furnizor american care utilizează echipamente echivalente cu Inmarsat.
  5. Terrestar acoperă America de Nord.
  6. IDO Global Communications este într-o etapă de repaus.

Rețele

Proiectele comerciale sunt limitate.

GlobalStar

GlobalStar este o creație comună a Qualcomm și Loral Corporation, susținut ulterior de Alcatel, Vodafone, Hyundai, AirTouch, Deutsche Aerospace. Lansarea a 12 sateliți a fost întreruptă, primul apel a avut loc la 1 noiembrie 1998. Costul inițial (februarie 2000) a fost de 1,79 USD/min. După ce a suferit o serie de falimente și transformări, compania oferă clienți din 120 de țări.

Oferă 50% din traficul SUA (peste 10.000 de apeluri). Funcționarea este susținută de repetoare la sol. Sunt 40 în total, inclusiv 7 care găzduiesc America de Nord. Teritoriile fără repetitoare terestre formează o zonă de tăcere (Asia de Sud, Africa). Deși dispozitivele ara în mod regulat înălțimile cerești.

Abonații primesc american numere de telefon, cu excepția Braziliei, unde codul este +8818.

Lista serviciilor:

  • Apeluri vocale.
  • Sisteme de poziționare cu o eroare de 30 km.
  • Acces la Internet prin pachete de 9,6 kbit/s.
  • Comunicații mobile CSD GSM.
  • Roaming

Telefoanele folosesc tehnologia Qualcomm CDMA, cu excepția Ericsson și Telit, care acceptă carduri SIM tradiționale. Stații de bază forțat să susțină ambele standarde.

Iridiu

Furnizorul folosește o orbită polară, oferind o acoperire de 100% a planetei. Organizatorii au dat faliment, compania a fost reînviată în 2001.

Acest lucru este interesant! Iridium este vinovatul din spatele erupțiilor din cerul nopții. Sateliții zburători sunt clar vizibili cu ochiul liber.

Flota companiei include 66 de sateliți care utilizează 6 traiectorii pe orbită joasă la o altitudine de 780 km. Dispozitivele comunică folosind banda Ka. Partea leului a fost lansată de foști falimentați. Din ianuarie 2017, 7 unități au fost actualizate. Regenerarea continuă: primul grup (10 piese) a zburat pe 14 ianuarie, al doilea pe 25 iunie, al treilea pe 9 octombrie.

Acest lucru este interesant! Satelitul Iridium 33 a lovit rusul Kosmos 2251 pe 10 februarie 2009. Resturile cerești zboară astăzi peste Siberia.

Compania continuă să ofere servicii pentru 850 de mii de abonați. 23% din profituri au fost plătite de stat. Costul unui apel este de 0,75 – 1,5 dolari/min. Reapelurile sunt relativ scumpe la 4 USD/min (Google Voice). Domenii tipice de activitate ale angajatorilor:

  1. Producția de petrol.
  2. Flota maritimă.
  3. Aviaţie.
  4. Călători.
  5. Oamenii de știință.

Locuitorii stației de la Polul Sud Amundsen-Scott au cerut să transmită o recunoștință deosebită. Compania vinde peste tot pachete de apeluri cu o durată de 50-5000 de minute. Valabilitatea primelor lasă de dorit, cele scumpe (5000 minute = 4000 dolari) rămân operaționale timp de 2 ani. Reînnoire lunară – 45 USD:

  • 75 de minute costă 175 USD, perioada de utilizare este de 1 lună.
  • 500 de minute – 600-700 de dolari, perioada de utilizare – 1 an.

Telefoane

Foștii proprietari au furnizat clienților telefoane de la doi producători:

Motorola 9500 a devenit asociat al primului test comercial al companiei. Versiunea mobilă rezistentă la șocuri 9575, care este încă în uz astăzi, a luat naștere în 2011, completată cu un buton de apel de urgență GSM și o interfață avansată de determinare a locației. Dispozitivul configurează un hotspot Wi-Fi, permițând utilizatorilor smartphone-urilor obișnuite să trimită e-mailuri, SMS, vizitați Internetul.

Echipamentul Kyocera a fost abandonat de producător. Modelele sunt vândute de către distribuitori. KI-G100, bazat pe un telefon GSM cu o frecvență de 900 MHz, este echipat cu o valiză dotată cu o antenă puternică care preia transmisiile. Posibilitatea de a primi SMS-uri este asigurată doar anumite modele (9522) pot trimite mesaje. SS-66K este echipat cu o antenă bilă atipică.

  1. 9575 rezistent la socuri, telefon rezistent la apa, echipat cu o carcasă rezistentă la praf. Rezistă la temperaturi de la minus 20 până la plus 50 de grade Celsius.
  2. 9555 – echipat cu o cască încorporată, o interfață USB și un adaptor pentru un port serial RS-232.
  3. 9505A este un gadget puternic în formă de cărămidă. Echipat cu o interfață nativă RS-232.
  4. SS-55K lansat în ediție limitată. Dimensiune incredibilă, vândută de distribuitorii eBay.

Celelalte echipamente ale companiei au inclus:

  1. Paginare.
  2. Telefoane cu plată.
  3. Echipamente pentru iahturi si avioane.

Geamanduri

Geamanduri plutitoare, care amintesc de un sistem de urmărire a unui tsunami, sunt capabile să primească/transmite mesaje scurte. Interfața vă va permite să utilizați funcționalitatea unui telefon de marcă care refuză să capteze sateliți.

Comunicația spațială sau prin satelit este în esență un tip de comunicație prin releu radio (troposferic) și se distinge prin faptul că repetoarele sale nu se află pe suprafața Pământului, ci pe sateliții din spațiul cosmic.

Ideea comunicațiilor prin satelit a fost introdusă pentru prima dată în 1945 de englezul Arthur Clarke. A publicat un articol într-un jurnal de inginerie radio despre perspectivele rachetelor precum V-2 pentru lansarea sateliților Pământului în scopuri științifice și practice. Ultimul paragraf al acestui articol este semnificativ: „Un satelit artificial la o anumită distanță de Pământ va face o revoluție în 24 de ore, va rămâne nemișcat într-un anumit loc și în vizibilitatea optică de la aproape jumătate din suprafața pământului. Trei repetoare plasate pe o orbită aleasă corespunzător cu o separare unghiulară de 120° vor putea acoperi întreaga planetă cu transmisii de televiziune și radio VHF; Mi-e teamă că cei care plănuiesc munca postbelică nu vor considera această chestiune simplă, dar consider că această cale este soluția finală a problemei.”

La 4 octombrie 1957, URSS a lansat primul satelit artificial al Pământului, primul obiect spațial ale cărui semnale au fost recepționate pe Pământ. Acest satelit a marcat începutul erei spațiale. Semnalele emise de satelit au fost folosite nu numai pentru găsirea direcției, ci și pentru a transmite informații despre procesele de pe satelit (temperatură, presiune etc.). Această informație a fost transmisă prin modificarea duratei mesajelor emise de emițătoare (modularea lățimii pulsului). La 12 aprilie 1961, în Uniunea Sovietică, pentru prima dată în istoria omenirii, a fost efectuat un zbor uman în spațiul cosmic. Nave spațiale„Vostok” cu pilot-cosmonaut Yu A. Gagarin la bord a fost lansat pe orbita satelitului Pământului. Pentru a măsura parametrii orbitali ai navei satelit și a monitoriza funcționarea echipamentului său de bord, au fost instalate numeroase echipamente de măsurare și telemetrie radio. Pentru a găsi direcția navei și a transmite informații telemetrice s-a folosit sistemul radio Signal, care funcționează la o frecvență de 19,955 MHz. Comunicarea bidirecțională între astronaut și Pământ a fost asigurată de un sistem radiotelefonic care funcționează în intervalele de lungimi de undă scurte (19,019 și 20,006 MHz) și ultrascurte (143,625 MHz). Sistemul de televiziune a transmis pe Pământ imagini ale astronautului, ceea ce a făcut posibilă controlul vizual asupra stării sale. Una dintre camerele de televiziune a transmis imaginea pilotului din față, iar cealaltă - din lateral.

Realizările științei ruse în domeniul explorării spațiului au făcut posibilă realizarea predicțiilor lui Arthur C. Clarke. La sfârșitul anilor 50 ai secolului trecut, în URSS și SUA au început să fie efectuate studii experimentale privind posibilitățile de utilizare a sateliților artificiali Pământului ca repetitoare radio (active și pasive) în sistemele de comunicații terestre. Evoluțiile teoretice din domeniul capacităților energetice ale liniilor de comunicații prin satelit au făcut posibilă formularea cerințelor tactice și tehnice pentru dispozitivele repetitoare de satelit și dispozitivele de la sol, pe baza caracteristicilor reale ale mijloacelor tehnice existente la acea vreme.

Având în vedere identitatea abordărilor, vom prezenta cercetări experimentale în domeniul realizării liniilor de comunicație prin satelit folosind exemplul Statelor Unite. Primul repetitor radio activ „Score” a fost lansat pe 18 decembrie 1958 pe o orbită eliptică înclinată cu o înălțime a apogeului de 1481 km și o înălțime a perigeului de 177 km. Echipamentul satelitului a constat din două transceiver care funcționează la frecvențele de 132,435 și 132,095 MHz. Lucrarea a fost efectuată în modul releu lent. Semnalul transmis de stația de transmisie de la sol a fost stocat prin înregistrare pe bandă magnetică. Ca surse de alimentare au fost folosite baterii argint-zinc cu o capacitate de 45 de amperi pe oră la o tensiune de 18 volți. Durata comunicării a fost de aproximativ 4 minute pentru fiecare rotație a satelitului. S-a efectuat retransmisia a 1 telefon sau 7 canale de teletip. Durata de viață a satelitului a fost de 34 de zile. Satelitul a ars la reintrare pe 21 ianuarie 1959. Al doilea repetitor radio activ „Courier” a fost lansat pe 4 octombrie 1960 pe o orbită eliptică înclinată cu o altitudine de apogeu de 1270 km și o altitudine de perigeu de 970 km. Echipamentul satelitului a constat din 4 transceiver (frecvență 150 MHz pentru transmiterea comenzilor și 1900 MHz pentru comunicare), un dispozitiv de memorie magnetică și surse de alimentare - celule solare și baterii chimice. Ca sursă principală de energie au fost folosite celule solare din siliciu în cantitate de 19.152 de bucăți. Ca cascadă tampon au fost folosite baterii nichel-cadmiu cu o capacitate de 10 amperi pe oră la o tensiune de 28-32 volți. Durata sesiunii de comunicare a fost de 5 minute pe revoluție de satelit. Durata de viață a satelitului a fost de 1 an. Pe 10 iulie 1962, repetitorul activ Telstar a fost lansat pe o orbită eliptică înclinată cu un apogeu de 5600 km și un perigeu de 950 km, care era destinat retransmirii active a semnalelor radio în timp real. În același timp, a transmis fie 600 de canale telefonice simplex, fie 12 canale telefonice duplex, fie un canal de televiziune. În toate cazurile, munca a fost efectuată folosind metoda modulării în frecvență. Frecvențe de comunicație: pe linia satelit-Pământ 4169,72 MHz, pe linia Pământ-satelit 6389,58 MHz. Durata unei sesiuni de comunicare pe linia SUA-Europa prin intermediul acestui satelit a fost de aproximativ 2 ore pe zi. Calitatea imaginilor transmise de televiziune a variat de la bună la excelentă. Proiectul prevedea o durată de viață foarte semnificativă a satelitului - 2 ani, dar după patru luni de funcționare cu succes, linia de comandă a eșuat. S-a stabilit că cauza defecțiunii a fost deteriorarea suprafeței din cauza radiațiilor pe măsură ce satelitul a trecut prin centura interioară de radiații.

Pe 14 februarie 1963 a fost lansat primul satelit sincron al sistemului Sincom cu parametri orbitali: altitudinea apogeului 37.022 km, altitudinea perigeului 34.185, perioada orbitală 1426,6 minute. Frecvența de operare pe linia Pământ-satelit este de 7360 MHz, pe linia satelit-Pământ 1820 MHz. Sursa primară de energie a satelitului a fost 3.840 de celule solare cu o putere totală de 28 W la o tensiune de 27,5 volți. Comunicarea cu satelitul a fost menținută doar 20.077 de secunde, după care au fost efectuate observații folosind metode astronomice.

La 23 aprilie 1965, primul satelit de comunicații, Molniya-1, a fost lansat în URSS. Odată cu lansarea celui de-al doilea satelit de comunicații „Molniya-2” la 14 octombrie 1965, a început operarea regulată a unei linii de comunicații la distanță lungă prin sateliți. Ulterior, a fost creat sistemul de comunicații spațiale pe distanțe lungi Orbita. Acesta a constat dintr-o rețea de stații terestre și sateliți artificiali „Molniya”, „Curcubeu”, „Orizont”. Mai jos, în capitolul 7, se va arăta că modificările sateliților Horizon continuă să funcționeze în secolul XXI. Acest lucru indică fiabilitatea ridicată a echipamentelor autohtone în comparație cu cele străine.

Primele stații de comunicații prin satelit au fost construite, testate și puse în funcțiune în orașul Shchelkovo de lângă Moscova și în Ussuriysk. Acestea au fost conectate prin cablu și, respectiv, linii de comunicație prin releu, la centrele de televiziune și centralele telefonice la distanță lungă din Moscova și Vladivostok.

Cel mai potrivit pentru echipamentele stației terestre sistem prin satelit s-a dovedit a fi un echipament de comunicație troposferic TR-60/120, care, după cum se știe, folosea transmițătoare putere mareși dispozitive de recepție foarte sensibile cu amplificatoare parametrice cu zgomot redus. Pe baza acestuia se dezvoltă complexul de recepție și transmisie Gorizont, instalat la stațiile terestre ale primei linii de comunicații prin satelit între Moscova și Vladivostok.

Au fost dezvoltate special emițătoare pentru liniile de comunicație și comandă-măsurare, amplificatoare parametrice cu o temperatură de zgomot de 120 K pentru instalarea în cabina suboglinzii antenei, precum și echipamente complet noi care asigură andocarea cu centrele locale de televiziune și centralele telefonice la distanță lungă.

În acei ani, proiectanții de stații terestre, temându-se de influența unor emițătoare puternice asupra receptorilor, le-au instalat pe diferite antene și în diferite clădiri (de recepție și de transmisie). Cu toate acestea, experiența utilizării unei singure antene pentru recepție și transmisie, dobândită pe liniile de comunicație troposferică, a făcut posibilă transferul ulterior a echipamentului de recepție către antena de transmisie, ceea ce a simplificat și a redus semnificativ costurile de operare a stațiilor de comunicații prin satelit.

În 1967, prin satelitul de comunicații Molniya-1 a fost creată o rețea extinsă de televiziune de stații terestre receptoare „Orbit” cu o stație centrală de transmisie lângă Moscova. Acest lucru a făcut posibilă organizarea primelor canale de comunicare între Moscova și Orientul Îndepărtat, Siberia, Asia Centrală, transmit programul Central Television în zone îndepărtate ale Patriei noastre și, în plus, ajung la peste 30 de milioane de telespectatori.

Cu toate acestea, sateliții Molniya au orbitat în jurul Pământului în orbite eliptice alungite. Pentru a le urmări, antenele stațiilor de recepție la sol trebuie să se rotească constant. Această problemă este rezolvată mult mai ușor de sateliții care se rotesc pe o orbită circulară staționară, care se află în planul ecuatorial la o altitudine de 36.000 km. Ei fac o revoluție în jurul Pământului în 24 de ore și, prin urmare, i se pare unui observator de la sol că atârnă nemișcați peste un punct de pe planeta noastră. Trei astfel de sateliți sunt suficienți pentru a furniza comunicații către întregul Pământ.

În anii 80 ai secolului trecut, sateliții de comunicații Raduga și sateliții de televiziune Ekran care operau pe orbite staționare au funcționat eficient. Nu erau necesare stații terestre complexe pentru a le primi semnalele. Emisiunile de televiziune de la astfel de sateliți sunt recepționate direct pe simple antene colective și chiar individuale.

În anii 1980, a început dezvoltarea comunicațiilor personale prin satelit. În acest sens, telefonul prin satelit este conectat direct la un satelit aflat pe orbita joasă a Pământului. De la satelit, semnalul ajunge la o stație de la sol, de unde este transmis către rețeaua de telefonie obișnuită. Numărul de sateliți necesari pentru o comunicare stabilă oriunde pe planetă depinde de raza orbitală a unui anumit sistem de satelit.

Principalul dezavantaj al comunicațiilor personale prin satelit este costul relativ ridicat în comparație cu comunicațiile celulare. În plus, transmițătoarele de mare putere sunt încorporate în telefoanele prin satelit. Prin urmare, sunt considerate nesigure pentru sănătatea utilizatorilor.

Cele mai fiabile telefoane prin satelit funcționează pe rețeaua Inmarsat, creată în urmă cu mai bine de 20 de ani. Telefoanele prin satelit Inmarsat vin sub forma unei carcase flip-top de dimensiunea laptopurilor timpurii. Capacul telefonului prin satelit are rolul de antenă, care trebuie rotită spre satelit (nivelul semnalului este afișat pe afișajul telefonului). Aceste telefoane sunt utilizate în principal pe nave, trenuri sau vehicule grele. De fiecare dată când trebuie să efectuați sau să răspundeți la apelul cuiva, va trebui să plasați telefonul satelit pe o suprafață plană, să deschideți capacul și să îl răsuciți, determinând direcția semnalului maxim.

În prezent, în balanța generală a comunicațiilor, sistemele prin satelit încă reprezintă aproximativ 3% din traficul global. Dar nevoia de legături prin satelit continuă să crească, deoarece cu o rază de acțiune de peste 800 km, legăturile prin satelit devin mai rentabile în comparație cu alte tipuri de comunicații la distanță lungă.