ทำไมดาวเทียมใช้ความถี่สูง: แบนด์วิดท์ สายอากาศ และข้อแลกเปลี่ยน

ดาวเทียมใช้ความถี่สูงเพื่อ ทรัพยากรแบนด์วิดท์ ขนาดสายอากาศที่เหมาะสม และการกำหนดทิศทางในอวกาศ สิ่งเหล่านี้เป็นโอกาสในการออกแบบ ไม่ใช่การรับรองระยะไกลขึ้นหรือไร้การรบกวน ดาวเทียมยังใช้ย่านต่ำกว่า และ Ku หรือ Ka ไม่ได้แทนทุกทางเลือก

ความถี่พาหะกับประสิทธิภาพสเปกตรัม

พาหะบอกตำแหน่งสัญญาณในสเปกตรัม แบนด์วิดท์คือช่วงความถี่ ส่วนอัตราข้อมูลวัดเป็น bit/s ประสิทธิภาพสเปกตรัมอาจแสดงเป็น bit/s ต่อ Hz

เพิ่มพาหะอย่างเดียวไม่ได้เพิ่มประสิทธิภาพสเปกตรัม หากแบนด์วิดท์ คุณภาพสัญญาณ และวิธีส่งเหมือนกัน การย้ายจาก L ไป Ka ไม่ได้สร้างอัตราข้อมูลเพิ่มเอง

แบนด์วิดท์ที่มีให้ใช้

บางย่านดาวเทียมสูงรองรับช่องกว้างและการใช้ความถี่ซ้ำ ทรัพยากรจริงขึ้นกับการจัดสรร ภูมิภาค บริการ และระบบ ไม่ใช่ความกว้างทั้งหมดของชื่อย่าน

ขีดจำกัดอุดมคติของช่องที่มีสัญญาณรบกวนเกาส์เซียนขาวแบบบวกคือ C = B log2(1+S/N) โดย B คือแบนด์วิดท์ และ S/N เป็นอัตราส่วนเชิงเส้น ไม่ใช่ค่า dB เมื่อเพิ่ม B กำลังรบกวนและ S/N อาจไม่คงที่

มอดูเลชัน การเข้ารหัส อุปกรณ์ และโหลดเพิ่มข้อจำกัดของตน จำนวน GHz ของย่านไม่ใช่ความเร็วอินเทอร์เน็ต

ปากเล็กลงเมื่อเกนเท่าเดิม

สำหรับจานกลม G ≈ η(πD/λ)² หากเกนและประสิทธิภาพปากเท่ากัน เส้นผ่านศูนย์กลางจะแปรตามความยาวคลื่น

ที่ 4 และ 12 GHz อัตราส่วนเส้นผ่านศูนย์กลางเป็น 3:1 ภายใต้สมมตินี้ เป็นความสัมพันธ์ทางเรขาคณิต ไม่ใช่ขนาดเทอร์มินัลพร้อมสั่งซื้อ สัญญาณรบกวน กำลังดาวเทียม เผื่อฝน และข้อกำหนดบริการอาจเปลี่ยนการเลือก

ลำคลื่นแคบเมื่อพื้นที่คงที่

ที่พื้นที่ปากเท่าเดิม คลื่นสั้นลงอาจให้ทิศทางเข้มขึ้น พื้นที่ส่องและโพลาไรเซชันที่แตกต่างกันช่วยวางแผนใช้ความถี่ซ้ำได้

ต้องพิจารณาดาวเทียม สถานี และระบบใกล้เคียงร่วมกัน ลำคลื่นแคบต้องการความแม่นยำและเสถียรภาพการเล็ง ส่วนเทอร์มินัลเคลื่อนที่ต้องตรวจการติดตามและมุมที่เข้าถึงได้

เกนสูงตรงแกนไม่ได้ยืนยันสมรรถนะเท่าเดิมทุกมุมสแกนอิเล็กทรอนิกส์

บรรยากาศไม่ได้โปร่งขึ้นเสมอ

ฝน เมฆ และก๊าซมีผลแตกต่างตามความถี่ ในการเปรียบเทียบบริการดาวเทียมที่เงื่อนไขใกล้กันหลายกรณี Ku และ Ka ไวต่อฝนมากกว่าย่านต่ำ

จึงไม่ควรเลือกความถี่สูงด้วยกฎว่า “ทะลุฝนได้ดีกว่า” ต้องพิจารณาบริเวณดูดกลืนและหน้าต่างที่เหมาะสม ค่าการสูญเสียเดียวไม่อธิบาย Ka ทั้งย่าน

ใช้ภูมิอากาศ มุมเงย เส้นทาง และเป้าหมายความพร้อมใช้ในการคำนวณ โหมดปรับตัวและมาร์จินช่วยภายใต้เงื่อนไขที่ออกแบบไว้ ไม่ใช่คุณสมบัติอัตโนมัติของรูปทรงสายอากาศ

การแพร่ การรบกวน และอุปกรณ์

เมื่อเกนคงที่ การสูญเสียอวกาศว่างเพิ่มตามความถี่ แต่เมื่อพื้นที่ปากคงที่ เกนก็เปลี่ยนด้วย อย่าปนสองกรณีนี้ในการอ้างระยะทาง

ย่านที่มีผู้ใช้น้อยหรือบีมแคบอาจลดการรบกวนบางชนิด แต่ดาวเทียมข้างเคียง บริการอื่นและกลีบข้างยังมีผล ความถี่สูงไม่ได้หมายถึงไร้สัญญาณรบกวน

ประเมินผิว การสูญเสียตัวนำและชุดแปลง ออสซิลเลเตอร์ เครื่องขยายและความร้อนด้วย คลื่นสั้นไม่ได้รับรองต้นทุนรวมต่ำลงหรือมวลส่งขึ้นลดลงเสมอ

ชื่อย่านกับช่องจริง

นิยามที่ใช้กันบางชุดให้ Ku ที่ 12–18 GHz และ Ka ประมาณ 26.5–40 GHz แต่บริการดาวเทียมตามชื่อเหล่านี้อาจใช้บางส่วนอยู่นอกตาราง เช่น รับ Ku ต่ำกว่า 12 GHz หรือรับ Ka แถว 20 GHz

ตรวจความถี่รับและส่ง โพลาไรเซชัน และความเข้ากันของอุปกรณ์ อ้างอิง ภาพรวมย่านจาก ESA, ITU-R P.838 สำหรับฝน และ P.676 สำหรับก๊าซ