จานดาวเทียมทำงานอย่างไร

สายอากาศดาวเทียมทำงานผ่านตัวสะท้อนแสงทรงพาราโบลาที่รวมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไปยังฟีดฮอร์น (feed horn) จานดาวเทียมขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 3 เมตรในย่านความถี่ Ku-band (12-18GHz) ให้กำลังขยายประมาณ 40dBi โดยส่งสัญญาณตรงไปยังดาวเทียม ระหว่างการส่งสัญญาณ สัญญาณไฟฟ้าจะเปลี่ยนเป็นคลื่นที่ฟีดฮอร์น และถูกสะท้อนเป็นลำแสงขนานโดยพาราโบลา ส่วนการรับสัญญาณจะทำย้อนกลับกัน โดยจะรวมคลื่นที่เข้ามา (ความคลาดเคลื่อน <0.1° ในมุมอาซิมุท/มุมเงย) ไปยังฟีดฮอร์นเพื่อเปลี่ยนกลับเป็นไฟฟ้า ช่วยให้สามารถสื่อสารระยะไกลได้

การจับสัญญาณดาวเทียมที่แผ่วเบา

สัญญาณดาวเทียมจะอ่อนกำลังลงอย่างมากเมื่อเดินทางเป็นระยะทาง 36,000 กิโลเมตรจากวงโคจรมายังจานดาวเทียมบนหลังคาของคุณ การส่งสัญญาณผ่านดาวเทียมโดยทั่วไปจะมาถึงโลกด้วยระดับพลังงานประมาณ 0.000000001 วัตต์ (หนึ่งพิโกวัตต์) ซึ่งอ่อนกว่าสัญญาณจากสถานีวิทยุ FM ในท้องถิ่นถึง 1 หมื่นล้านเท่า เพื่อให้เห็นภาพชัดเจน มักมีการเปรียบเทียบว่าเหมือนการพยายามตรวจจับความร้อนจาก หลอดไฟขนาด 100 วัตต์ที่วางอยู่บนดวงจันทร์ ความอ่อนกำลังอย่างยิ่งนี้คือความท้าทายพื้นฐานที่การออกแบบสายอากาศดาวเทียมต้องเอาชนะ เครื่องมือหลักในการรวบรวมพลังงานที่แผ่วเบานี้คือจานทรงพาราโบลา ซึ่งทำหน้าที่เหมือนกรวยรับคลื่นวิทยุและรวมคลื่นเหล่านั้นไปยังเครื่องรับขนาดเล็ก

หลักการทั้งหมดของจานดาวเทียมคือการรวบรวมพลังงานสัญญาณที่แผ่วเบาเหล่านี้ในปริมาณมหาศาลผ่านพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ และรวมทั้งหมดไปยังจุดเล็กๆ เพียงจุดเดียว จาน Ku-band มาตรฐานขนาด 60 เซนติเมตร (24 นิ้ว) มีพื้นที่รวบรวมสัญญาณประมาณ 0.28 ตารางเมตร ขนาดนี้ถูกคำนวณมาเพื่อให้จับพลังงานสัญญาณได้เพียงพอที่จะบรรลุค่า อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน (CNR) ที่ใช้งานได้สูงกว่า 6 dB ซึ่งเป็นเกณฑ์ขั้นต่ำสำหรับเครื่องรับดิจิทัลส่วนใหญ่ในการล็อคและถอดรหัสสัญญาณ รูปทรงพาราโบลาของจานไม่ใช่เรื่องบังเอิญ ทุกจุดบนพื้นผิวจะสะท้อนคลื่นดาวเทียมที่ขนานกันเข้ามายัง ฟีดฮอร์น (feed horn) ณ จุดโฟกัส ความแม่นยำของส่วนโค้งนี้มีความสำคัญมาก โดยความไม่แม่นยำของพื้นผิวต้องน้อยกว่า 1-2 มิลลิเมตร เพื่อหลีกเลี่ยงการกระจายของสัญญาณและประสิทธิภาพที่ลดลง

วัสดุของจานเองก็เป็นปัจจัยสำคัญในเรื่องประสิทธิภาพ จานสมัยใหม่ส่วนใหญ่ทำจาก อะลูมิเนียมขึ้นรูปด้วยแรงดัน หรือเหล็กเคลือบ ซึ่งเลือกใช้เนื่องจากมีความสามารถในการสะท้อนคลื่นวิทยุ (RF) ที่ดีเยี่ยมและมีความทนทาน ประสิทธิภาพการสะท้อนของจานที่ดีสามารถอยู่ในช่วง 55% ถึง 70% หมายความว่าพลังงานสัญญาณที่จับได้ส่วนใหญ่ถูกส่งไปยังฟีดฮอร์นได้สำเร็จและไม่สูญหายไป ฟีดฮอร์นซึ่งวางอยู่ที่จุดโฟกัสที่แม่นยำของจาน ทำหน้าที่เป็นท่อนำคลื่น (waveguide) หน้าที่ของมันคือส่งต่อกลุ่มคลื่นไมโครเวฟที่รวมความเข้มข้นมาอย่างเป็นระเบียบไปยัง Low-Noise Block downconverter (LNB) ที่ติดตั้งอยู่ด้านหลังโดยตรง หน้าที่แรกและสำคัญที่สุดของ LNB คือการขยายสัญญาณที่แผ่วเบาอย่างยิ่งเหล่านี้ โดยใช้ Low-Noise Amplifier (LNA) มันสามารถเพิ่มกำลังสัญญาณได้ 40 ถึง 50 เดซิเบล (dB) ซึ่งเป็นปัจจัยการขยาย 10,000 ถึง 100,000 เท่า ในขณะที่เพิ่มสัญญาณรบกวนทางอิเล็กทรอนิกส์ให้น้อยที่สุด ซึ่งมักมีลักษณะเฉพาะด้วยอุณหภูมิสัญญาณรบกวนที่ 30 ถึง 40 เคลวิน การขยายสัญญาณในขั้นแรกนี้คือสิ่งที่ทำให้สัญญาณแรงพอสำหรับขั้นตอนการประมวลผลต่อไป เปลี่ยนเสียงกระซิบจากอวกาศให้เป็นกระแสข้อมูลที่แข็งแกร่ง

บทบาทของตัวแปลง LNB

สัญญาณดาวเทียมทั่วไปที่มาถึง LNB จะมีศูนย์กลางอยู่ที่ช่วง ความถี่สูง 10.7 ถึง 12.75 กิกะเฮิรตซ์ (GHz) และมีระดับพลังงานต่ำเพียง -60 ถึง -80 เดซิเบลเทียบกับหนึ่งมิลลิวัตต์ (dBm) การส่งสัญญาณที่อ่อนแอขนาดนี้ผ่าน สายโคแอกเชียลยาว 100 ฟุต ไปยังเครื่องรับภายในบ้านจะส่งผลให้เกิดการสูญเสียอย่างมหาศาล ตัวสายเองจะลดทอนสัญญาณไปมากกว่า 20 dB ซึ่งเป็นการทำลายสัญญาณอย่างมีประสิทธิภาพ

ส่วนประกอบแรกที่สัญญาณที่โฟกัสจากฟีดฮอร์นของจานพบภายใน LNB คือ Low-Noise Amplifier (LNA) นี่คือเซมิคอนดักเตอร์พิเศษ มักเป็น Gallium Arsenide (GaAs) Field-Effect Transistor (FET) ที่เลือกมาเพราะความสามารถในการขยายสัญญาณโดยเพิ่มสัญญาณรบกวนอิเล็กทรอนิกส์ภายในให้น้อยที่สุด ประสิทธิภาพของสัญญาณรบกวนนี้วัดเป็น อุณหภูมิสัญญาณรบกวน (noise temperature) โดย LNB ประสิทธิภาพสูงจะทำงานระหว่าง 28 K ถึง 40 เคลวิน ทุกๆ 1 เคลวินที่เพิ่มขึ้น ของค่านี้ ความสามารถของเครื่องรับในการล็อคสัญญาณที่อ่อนแอจะลดลงอย่างเห็นได้ชัด LNA จะให้ กำลังขยาย (gain) ที่สำคัญในช่วง 40 ถึง 50 dB โดยบูสต์สัญญาณระดับพิโกวัตต์ขึ้น 100,000 เท่า จนมีความแรงพอที่จะทนต่อการประมวลผลและการเดินทางผ่านสายเคเบิลในขั้นตอนต่อไป

จากนั้นสัญญาณที่ขยายแล้วจะเคลื่อนไปสู่ขั้นตอน มิกเซอร์ (mixer) ในจุดนี้ สัญญาณดาวเทียมความถี่สูง (เช่น 11.700 GHz) จะถูกรวมเข้ากับสัญญาณที่เสถียรซึ่งสร้างโดย local oscillator (LO) ภายใน LNB โดย LNB มาตรฐานจะมีสองความถี่ LO ที่พบบ่อยคือ 9.75 GHz สำหรับย่านความถี่ต่ำ และ 10.60 GHz สำหรับย่านความถี่สูง หลักการพื้นฐานของเฮเทอโรไดน์ (heterodyning) จะเกิดขึ้นที่นี่ มิกเซอร์จะส่งสัญญาณเอาต์พุตเป็นผลต่างทางคณิตศาสตร์ระหว่างความถี่ดาวเทียมและความถี่ LO กระบวนการนี้สร้างสัญญาณ ความถี่กลาง (Intermediate Frequency – IF) ที่จะถูกส่งลงไปตามสายเคเบิล ตัวอย่างเช่น การผสมสัญญาณดาวเทียม 11.700 GHz เข้ากับ LO ขนาด 9.75 GHz จะได้ค่า IF เท่ากับ 11.700 – 9.750 = 1.950 GHz (1950 MHz) ช่วงความถี่ใหม่ใน ย่าน L-band ตั้งแต่ 950 MHz ถึง 2150 MHz นี้มีความแข็งแรงเพียงพอที่จะส่งผ่าน สายโคแอกเชียล RG-6 ยาว 150 ฟุตหรือมากกว่า โดยมีการสูญเสียค่อนข้างต่ำประมาณ -5 ถึง -10 dB

LNB สมัยใหม่มักเป็น Universal LNB ซึ่งหมายความว่าสามารถจัดการสเปกตรัม Ku-band ได้ทั้งหมดโดยการสลับความถี่ local oscillator สองความถี่ด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ การสลับนี้ถูกกระตุ้นโดย โทนเสียง 22 kHz ที่ส่งมาจากเครื่องรับดาวเทียมผ่านสายโคแอกเชียลเส้นเดียวกัน แหล่งจ่ายไฟ 13 โวลต์ DC จากเครื่องรับจะกระตุ้น LNB และเลือกโพลาไรเซชันแนวตั้ง (vertical) ขณะที่ 18 โวลต์ DC จะเลือกโพลาไรเซชันแนวนอน (horizontal) การผสมผสานของคำสั่งเหล่านี้ช่วยให้ LNB และสายเคเบิลเส้นเดียวสามารถส่งมอบช่องรายการได้หลากหลาย ตัวเครื่องทั้งหมดบรรจุอยู่ในกล่องที่ปิดสนิทและทนทานต่อสภาพอากาศเพื่อปกป้องอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ละเอียดอ่อนจากความชื้นและอุณหภูมิที่รุนแรงตั้งแต่ -40°C ถึง +60°C ทำให้มั่นใจได้ถึง อายุการใช้งานที่ยาวนานกว่า 10 ปี

การเล็งจานไปยังดาวเทียม

การปรับตำแหน่งจานดาวเทียมอย่างแม่นยำคือความท้าทายทางเรขาคณิตที่ต้องคำนวณทิศทางที่แน่นอนเมื่อเทียบกับตำแหน่งเฉพาะของคุณบนโลกและดาวเทียมที่โคจรอยู่ห่างออกไป 35,786 กม. ในวงโคจรค้างฟ้า การปรับตำแหน่งถูกกำหนดโดยสามมุมคือ อาซิมุท (ทิศทางเข็มทิศ), มุมเงย (การเอียงขึ้นจากแนวราบ) และโพลาไรเซชัน (การบิดมุมหรือ skew) ตัวอย่างเช่น การเล็งไปที่ดาวเทียม SES-3 ที่ 103° ตะวันตก จากเมืองเดนเวอร์ รัฐโคโลราโด ต้องใช้มุมอาซิมุทที่ 191.5 องศาเหนือจริง และมุมเงยที่ 38.2 องศา ความผิดพลาดเพียง 0.2 องศา ในมุมเงยสามารถส่งผลให้ สูญเสียสัญญาณมากกว่า 30% ทำให้ค่าอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน (CNR) ตกต่ำกว่าเกณฑ์การล็อค 6 dB และทำให้ภาพแตกเป็นพิกเซลหรือหายไปโดยสิ้นเชิง กระบวนการนี้ต้องการการวัดและการปรับจูนอย่างระมัดระวัง เนื่องจากรอยเท้าสัญญาณ (footprint) ของดาวเทียมบนพื้นดินมักกว้างเพียง 100-200 ไมล์ ทำให้ลำแสงของจานมีความแคบอย่างยิ่ง

ขั้นตอนแรกคือการได้รับ พิกัดละติจูดและลองจิจูด ที่แม่นยำ ซึ่งสามารถหาได้จาก GPS ในสมาร์ทโฟนที่มีความแม่นยำ ±3 เมตร พิกัดเหล่านี้จะถูกป้อนลงในเครื่องคำนวณออนไลน์หรือแอปชี้ตำแหน่งดาวเทียมเพื่อสร้างมุมที่สำคัญทั้งสามมุม อาซิมุท คือทิศทางเข็มทิศ การคำนวณผิดพลาด 5 องศา อาจทำให้พลาดเป้าหมายดาวเทียมไปเลย มุมเงย อาจเป็นค่าที่ไวที่สุด จานออฟเซ็ตมาตรฐานขนาด 45 ซม. จะมีความกว้างลำแสง 3 dB อยู่ที่ประมาณ 2.5 องศา หมายความว่าหากดาวเทียมอยู่ที่ มุมเงย 30 องศา จานจะสูญเสียความแรงสัญญาณไปครึ่งหนึ่งหากเอียงไปที่ 28.75 หรือ 31.25 องศา นี่คือสาเหตุที่การติดตั้งเบื้องต้นต้องใช้ เครื่องวัดความลาดเอียง (inclinometer) หรือแอปวัดมุมในสมาร์ทโฟน ที่ปรับเทียบได้ภายใน ±0.1 องศา เพื่อตั้งค่าขายึดมุมเงยให้ถูกต้อง

การปรับค่าวิกฤตสุดท้ายคือ ค่าบิดมุมโพลาไรเซชันของ LNB (LNB polarization skew) ซึ่งมักเป็นพารามิเตอร์ที่ถูกมองข้ามมากที่สุด สำหรับดาวเทียมที่มีขั้วแบบวงกลมอย่าง Dish Network หรือ DirecTV การหมุนนี้เป็นสิ่งจำเป็นในการจัดแนวหัววัดภายในของ LNB ให้ตรงกับโพลาไรเซชันของสัญญาณ จากตำแหน่งที่กำหนด มุมนี้อาจอยู่ในช่วง -30 ถึง +30 องศา การตั้งค่า skew ผิดไป 15 องศา สามารถลดคุณภาพสัญญาณได้ 5 dB หรือมากกว่า เนื่องจาก LNB ไม่สามารถแยกทรานสปอนเดอร์ที่โพลาไรซ์แนวตั้งและแนวนอนได้อย่างถูกต้อง นำไปสู่การรบกวนและการสูญเสียช่องสัญญาณ

เครื่องวัดพื้นฐานอาจแสดงเพียง มาตรส่วนพลังงาน 0-100% ในขณะที่เครื่องวัดระดับมืออาชีพจะแสดง ค่า CNR ที่แท้จริงในหน่วย dB ซึ่งมีความแม่นยำมากกว่ามาก ผู้ติดตั้งจะค่อยๆ กวาดจาน ±5 องศา ทั้งในมุมอาซิมุทและมุมเงยรอบตำแหน่งที่คำนวณได้ โดยคอยดูค่าสูงสุดบนเครื่องวัด เป้าหมายคือการทำให้ อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน (SNR) สูงสุด ไม่ใช่แค่พลังงานดิบ การปรับตำแหน่งที่ดีสำหรับบริการ DTH เช่น DirecTV โดยปกติจะให้ค่า CNR อย่างน้อย 10 dB และระดับพลังงานที่ได้รับ -55 ถึง -65 dBm บนทรานสปอนเดอร์ การปรับจูนระดับไมโครที่ 0.1 องศา จะถูกทำเพื่อหาจุดพีคที่สมบูรณ์แบบ หลังจากนั้นสลักเกลียวทั้งหมดจะถูกขันให้แน่นเพื่อป้องกันไม่ให้ลมพัดจนตำแหน่งเคลื่อน ซึ่งอาจเกิดขึ้นได้แม้มีแรงลมเพียง 15 กม./ชม. บนฐานยึดที่ยึดไม่ดี กระบวนการทั้งหมดตั้งแต่การตั้งค่าไปจนถึงจุดสัญญาณสูงสุดอาจใช้เวลาผู้ติดตั้งที่มีประสบการณ์ 15-20 นาที แต่สำหรับมือใหม่อาจต้องใช้เวลา 60-90 นาที ในการปรับจูนอย่างละเอียด

เปรียบเทียบจานพาราโบลากับสายอากาศแบบแผงเรียบ

จานพาราโบลาแบบออฟเซ็ตมาตรฐานขนาด 60 ซม. (24 นิ้ว) มักจะมี กำลังขยาย (gain) 37.5 dBi ที่ความถี่ 12 GHz โดยมีอัตราประสิทธิภาพที่ 65-70% ในทางตรงกันข้าม สายอากาศแบบแผงเรียบที่มีขนาดใกล้เคียงกัน ซึ่งใช้อาร์เรย์ขององค์ประกอบฝังตัว อาจมี กำลังขยายเพียง 33 dBi ที่ความถี่เดียวกัน โดยมีประสิทธิภาพเพียง 40-50% ความแตกต่าง 4.5 dBi นี้ส่งผลให้ความสามารถในการจับสัญญาณที่มีประสิทธิภาพ ลดลงอย่างมากถึง 64% ทำให้การออกแบบทรงพาราโบลาเป็นผู้ชนะอย่างถาวรสำหรับการรับสัญญาณที่อ่อนแอในพื้นที่ชายขอบสัญญาณหรือสำหรับขนาดที่เล็กกว่า

หัวใจสำคัญของข้อได้เปรียบของสายอากาศพาราโบลาคือเรขาคณิตทางกายภาพ พื้นที่ผิวของจานเป็นตัวกำหนดกำลังขยายโดยตรง กำลังขยายของตัวสะท้อนแสงพาราโบลาสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร: G = η(πD/λ)² โดยที่ η คือประสิทธิภาพ, D คือเส้นผ่านศูนย์กลาง และ λ คือความยาวคลื่น สำหรับ จานขนาด 60 ซม. ที่มีประสิทธิภาพ 70% รับสัญญาณ 12 GHz (λ=2.5 ซม.) กำลังขยายจะคำนวณได้ประมาณ 37.5 dBi กำลังขยายที่สูงนี้มีความสำคัญต่อการรับสัญญาณจากดาวเทียมที่มีค่า กำลังส่งสัญญาณอ้างอิง (EIRP) ต่ำในพื้นที่ของคุณ ซึ่งมักจะต่ำกว่า 48 dBW สายอากาศแบบแผงเรียบซึ่งมักใช้เทคโนโลยี แผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) พร้อมอาร์เรย์ของ สายอากาศแบบแพตช์ (patch antennas) ประสบปัญหาในการทำประสิทธิภาพให้เทียบเท่า กำลังขยายของพวกมันถูกจำกัดโดยจำนวนองค์ประกอบที่สามารถบรรจุลงในพื้นที่ได้ แผงขนาดทั่วไป 40 ซม. x 40 ซม. อาจบรรจุอาร์เรย์องค์ประกอบขนาด 16×16 (256 จุด) แต่ละองค์ประกอบที่มีขนาดเล็กส่งผลให้มีกำลังขยายส่วนบุคคลต่ำ และเอาต์พุตรวมแม้จะสอดคล้องกัน แต่ก็ไม่สามารถเอาชนะฟิสิกส์ของตัวสะท้อนแสงพาราโบลาที่รวมจุดโฟกัสได้ ประสิทธิภาพของพวกมันต่ำกว่าเนื่องจากการ สูญเสียไดอิเล็กทริก ในวัสดุฐานรอง PCB และ การสูญเสียจากการจับคู่ (coupling losses) ระหว่างองค์ประกอบที่บรรจุอยู่อย่างหนาแน่น

[Image comparing internal structure of parabolic dish vs flat panel phased array antenna]

ในภูมิภาคที่ความแรงสัญญาณดาวเทียมอยู่ในระดับหมิ่นเหม่ จานพาราโบลาอาจทำค่า อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน (CNR) ได้ 10 dB ให้ภาพที่เสถียรและทนต่อสัญญาณรบกวนจากฝน (rain fade) ส่วนแผงเรียบในตำแหน่งเดียวกันอาจทำได้เพียง 6.5 dB CNR ซึ่งทำให้สัญญาณก้ำกึ่งจนภาพดิจิทัลเริ่มแตกเมื่อมีเมฆปกคลุมเล็กน้อยหรือมีการลดทอนเพียงเล็กน้อย ด้วยเหตุนี้ จานพาราโบลาจึงยังคงเป็นตัวเลือกมาตรฐานสำหรับ โทรทัศน์ส่งตรงถึงบ้าน (DTH), สถานีรับส่งข้อมูลขนาดเล็ก (VSAT) และการสื่อสารที่สำคัญใดๆ ที่ความเชื่อถือได้เป็นสิ่งสูงสุด ข้อดีหลักของแผงเรียบคือโปรไฟล์ที่บางเฉียบและ แรงต้านลมที่ลดลงอย่างมากเหลือ <0.2 ตร.ม. ทำให้เหมาะสำหรับอพาร์ทเมนท์ในเมือง รถ RV และสิ่งก่อสร้างที่ไม่อนุญาตให้ติดตั้งจานขนาดใหญ่ นอกจากนี้ยังติดตั้งและเล็งได้ง่ายกว่าเนื่องจากมีความกว้างลำแสงที่มากกว่า การเลือกใช้ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของผู้ใช้เมื่อเทียบกับความแรงของลำแสงดาวเทียม และลำดับความสำคัญระหว่างประสิทธิภาพเทียบกับความสวยงามและข้อจำกัดในการติดตั้ง

การส่งข้อมูลกลับไปยังดาวเทียม

การส่งข้อมูลจากสถานีภาคพื้นดินขนาดเล็กกลับไปยังดาวเทียมที่โคจรอยู่ห่างออกไป 35,786 กม. ถือเป็นความท้าทายทางวิศวกรรมที่น่าเกรงขาม อุปสรรคสำคัญคือ การสูญเสียระหว่างการเดินทาง (path loss) ที่มหาศาล ซึ่งเกินกว่า 200 เดซิเบล (dB) ในย่านความถี่ Ku-band เพื่อเอาชนะสิ่งนี้ เทอร์มินัลของผู้ใช้ต้องสร้างสัญญาณที่มีกำลังแรงและโฟกัสสูงมาก VSAT อัพลิงค์ระดับผู้บริโภค ทั่วไปทำงานในย่านความถี่ 14.0 – 14.5 GHz และส่งสัญญาณด้วยกำลัง 2 วัตต์ จาก Block Upconverter (BUC) ซึ่งเป็นเครื่องขยายสัญญาณกลางแจ้งแบบพิเศษ เมื่อรวมกับ กำลังขยาย 37.5 dBi ของจานขนาด 60 ซม. จะสร้างค่า กำลังส่งสัญญาณอ้างอิงที่มีประสิทธิภาพ (EIRP) ได้ประมาณ 51.5 dBW ลำแสงที่ทรงพลังและโฟกัสเข้มข้นนี้ต้องเล็งด้วยความแม่นยำดีกว่า 0.2 องศา เพื่อให้ส่งสัญญาณไปถึงสายอากาศรับสัญญาณของดาวเทียมได้สำเร็จ ซึ่งจัดการโดยโมเด็มและระบบติดตามที่ซับซ้อน

หัวใจของห่วงโซ่การส่งสัญญาณคือ Block Upconverter (BUC) ซึ่งติดตั้งอยู่บนแขนของจานตรงข้ามกับ LNB มันทำหน้าที่ย้อนกลับกับ LNB โดยโมเด็มภายในบ้านจะส่งสัญญาณ ความถี่กลาง (IF) กำลังต่ำในช่วง L-band 950-1450 MHz ไปให้ BUC ก่อนอื่น BUC จะขยายสัญญาณนี้ จากนั้นใช้ local oscillator (LO) ภายในที่ 13.05 GHz เพื่ออัพคอนเวิร์ต (upconvert) ให้เป็นความถี่การส่งสัญญาณสุดท้ายที่ 14.0-14.5 GHz สัญญาณความถี่สูงนี้จะถูกขยายให้เป็นกำลังเอาต์พุตสุดท้าย BUC สำหรับผู้บริโภคมักจะถูกจัดอันดับไว้ที่ 2 W (+33 dBm) ในขณะที่ระบบระดับองค์กรสามารถใช้หน่วย 4 W, 8 W หรือแม้แต่ 16 W (+42 dBm) เพื่อให้ได้ค่า EIRP ที่สูงขึ้นและทำให้อัตราการส่งข้อมูลกลับเร็วขึ้น ประสิทธิภาพของ BUC มีความสำคัญมาก BUC ขนาด 2 W หนึ่งตัวอาจดึง ไฟฟ้ากระแสตรง 24 วัตต์ จากโมเด็ม หมายความว่ามีเพียง ~8% ของพลังงาน เท่านั้นที่ถูกเปลี่ยนเป็นพลังงาน RF ส่วนที่เหลือจะสูญเสียไปเป็นความร้อน ซึ่งจะถูกระบายผ่าน แผงระบายความร้อนขนาดใหญ่ที่มีครีบ

ข้อกำหนดที่ไม่อะลุ่มอล่วยสำหรับอัพลิงค์ที่เสถียรคือ การชี้เสาอากาศที่แม่นยำ ความผิดพลาดในการชี้เพียง 0.5 องศา สามารถลดค่า EIRP ที่ดาวเทียมลงได้ 3 dB ซึ่งเท่ากับลดกำลังส่งลงครึ่งหนึ่ง สิ่งนี้สามารถสร้างความแตกต่างระหว่าง ลิงค์ส่งกลับที่เสถียรขนาด 512 kbps กับการเชื่อมต่อที่ใช้งานไม่ได้เลย ระบบสมัยใหม่มักใช้ ระบบชี้ตำแหน่งอัตโนมัติ หรือ การปรับตำแหน่งด้วยมือที่มีความแม่นยำสูงโดยอาศัยหน้าวินิจฉัยของโมเด็ม ซึ่งจะรายงานความแรงของสัญญาณ Beacon ของดาวเทียมเพื่อยืนยันว่าจานเล็งได้สมบูรณ์แบบ

ระบบใช้รูปแบบ TDMA (Time Division Multiple Access) ซึ่งช่วยให้เทอร์มินัลผู้ใช้นับพันรายสามารถแชร์ความถี่ทรานสปอนเดอร์ของดาวเทียมเดียวกันได้โดยการส่งสัญญาณในช่องเวลาที่ได้รับมอบหมายสั้นๆ โมเด็มต้องประสานการส่งสัญญาณให้ตรงกับฮับเครือข่ายอย่างแม่นยำ โดยมีความแม่นยำของเวลาที่วัดเป็น ไมโครวินาที นอกจากนี้ยังปรับเปลี่ยนรูปแบบ การมอดูเลตและการเข้ารหัส (ModCod) อย่างต่อเนื่องตามสภาวะของลิงค์ ในสภาพอากาศแจ่มใส อาจใช้ การมอดูเลต 16APSK พร้อมการเข้ารหัส ¾ เพื่อประสิทธิภาพสเปกตรัมสูง ให้ความเร็ว ลิงค์ส่งกลับที่ 750 kbps ในช่วงที่ฝนตกหนัก มันจะเปลี่ยนไปใช้รูปแบบ QPSK พร้อมการเข้ารหัส ½ ที่ทนทานกว่าแต่ช้ากว่าโดยอัตโนมัติ เพื่อลดความเร็วเหลือ 350 kbps แต่ยังคงรักษาการเชื่อมต่อที่สำคัญไว้ได้

การทำค่า EIRP เกินขีดจำกัดที่ได้รับอนุญาต 52 dBW สำหรับเทอร์มินัลผู้บริโภคมาตรฐานอาจส่งผลให้สถานีฮับสั่งการให้โมเด็มของผู้ใช้ลดกำลังส่งลงโดยอัตโนมัติ หรือแม้แต่ระงับการส่งสัญญาณชั่วคราวเพื่อปกป้องเครื่องรับที่มีความไวสูงของดาวเทียม ต้นทุนของส่วนประกอบอัพลิงค์นั้นค่อนข้างสูง BUC ขนาด 2 W คุณภาพดีมีราคาตั้งแต่ 200 ถึง 500 ดอลลาร์ ซึ่งคิดเป็นส่วนสำคัญของต้นทุนฮาร์ดแวร์ทั้งหมดสำหรับระบบ VSAT แบบสองทาง ซึ่งมักจะมีราคาสูงเกิน 2,000 ดอลลาร์ ก่อนการติดตั้ง