ระบบของการสื่อสารดาวเทียม - satellite (ดาวเทียม) - DEMO
Maecenas vitae congue augue,
nec volutpat risus.
Main menu:
ระบบของการสื่อสารดาวเทียม
ดาวเทียมสื่อสาร เป็นดาวเทียมที่ใช้ในการติดต่อสื่อสารทั้งในประเทศและระหว่างประเทศ ตลอดจนการคมนาคมขนส่ง ช่วยในการควบคุมเส้นทางและบอกตำแหน่งที่อยู่ โดยดาวเทียมจะทำหน้าที่เป็นสถานีรับส่งคลื่นวิทยุสื่อสารติดต่อกับสถานีภาคพื้นดินช่วยให้กิจการสื่อสารทางโทรศัพท์ โทรพิมพ์ โทรสาร และการถ่ายทอดสัญญาณโทรทัศน์ระหว่างประเทศเป็นไปอย่างทั่วถึงและรวดเร็ว สำหรับประเทศไทยใช้บริการของดาวเทียมอินเทลแสตและดาวเทียมปาลาปา ของประเทศอินโดนีเซีย ดาวเทียมเพื่อการสื่อสารนั้น จะทำหน้าที่เป็นสถานีทวนสัญญาณซึ่งในดาวเทียมจะติดตั้งอุปกรณ์รับส่งคลื่นวิทยุเพื่อใช้รับและถ่ายทอดสัญญาณสู่พื้นโลกโดยพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ในตัวดาวเทียมนั้นได้มาจากเซลล์แสงอาทิตย์ ซึ่งระบบการสื่อสารด้วยดาวเทียมนั้นจะมีองค์ประกอบสำคัญ 2 ส่วนคือส่วนภาคอวกาศ (Space Segment) ซึ่งได้แก่ ตัวดาวเทียม และส่วนภาคพื้นดิน (Ground Segment) ซึ่งได้แก่ สถานีรับส่งภาคพื้นดินศูนย์โทรคมนาคม
สถานีภาคพื้นดินแต่ละแห่งนั้นสามารถเป็นได้ทั้งสถานีรับและสถานีส่ง จึงทำให้สถานีภาคพื้นดินแต่ละแห่งมีทั้งเครื่องรับและเครื่องส่ง ส่วนดาวเทียมนั้นจะเป็นเพียงสถานีทวนสัญญาณและส่งสัญญาณ ไปยังจุดหมายปลายทางที่สถานีภาคพื้นดินอื่นๆ และสัญญาณจากสถานีรับส่งภาคพื้นดินจะส่งไปยังศูนย์โทรคมนาคมแล้วศูนย์โทรคมนาคมจะส่งสัญญาณไปยังสถานีโทรทัศน์ สถานีวิทยุปลายทางการสื่อสาร ผ่านดาวเทียมสามารถกระทำได้โดยสถานีภาคพื้นดินส่งคลื่นความถี่ไมโครเวฟผสมสัญญาณข่าวสารขึ้นไปยังดาวเทียม ซึ่งจะเรียกว่าความถี่เชื่อมโยงขาขึ้น (Up-Link Frequency) โดยปกติความถี่ไมโครเวฟขาขึ้น จะใช้ประมาณ 6 กิกะเฮิร์ต เครื่องรับภายในตัวดาวเทียมจะรับสัญญาณเข้ามาแล้วทวนสัญญาณให้แรงขึ้นพร้อมกำจัดสัญญาณรบกวนออกไป ก่อนส่งสัญญาณกลับมายังพื้นดิน ทั้งนี้ดาวเทียมจะทำการเปลี่ยนความถี่คลื่นไมโครเวฟให้แตกต่างไปจากความถี่ขาขึ้นแล้วจึงส่งความถี่ไมโครเวฟที่ผสมสัญญาณข่าวสารกลับลงมาเรียกว่า ความถี่เชื่อมโยง ขาลง (Down-Link Frequency) โดยปกติความถี่ไมโครเวฟขาลงจะใช้ประมาณ 4 กิกะเฮิร์ต
ดาวเทียมทำงานอย่างไร ?
ดาวเทียมจะถูกส่งขึ้นไปลอยอยู่ในตำแหน่ง วงโคจรค้างฟ้า ซึ่งมีระยะห่างจากพื้นโลกประมาณ 36000 - 38000 กิโลเมตร และโคจรตามการหมุนของโลก เมื่อเมื่อเปรียบเทียบกับพื้นโลกจะเสมือนว่าดาวเทียมลอยนิ่งอยู่บนท้องฟ้า และดาวเทียมจะมีระบบเชื้อเพลิงเพื่อควบคุมตำแหน่งให้อยู่ในตำแหน่งองศาที่ได้สัปทานเอาไว้ กับหน่วยงานที่ดูแลเรื่องตำแหน่งวงโคจรของดาวเทียมคือ IFRB ( International Frequency Registration Board )
การรับและส่งสัญญาณ
ดาวเทียมที่ลอยอยู่บนท้องฟ้า จะทำหน้าที่เหมือนสถานีทวนสัญญาณ คือจะรับสัญญาณที่ยิงขึ้นมาจากสถานีภาคพื้นดิน เรียกสัญญาณนี้ว่า สัญญาณขาขึ้นหรือ ( Uplink ) รับและขยายสัญญาณพร้อมทั้งแปลงสัญญาณให้มีความถี่ต่ำลงเพื่อป้องกันการรบกวนกันระหว่างสัญญาณขาขึ้นและส่งลงมา โดยมีจานสายอากาศทำหน้าที่รับและส่งสัญญาณ ส่วนสัญญาณในขาลงเรียกว่า ( Downlink )
พื้นที่การให้บริการดาวเทียม
ขอบเขตพื้นที่การให้บริการดาวเทียม เรียกว่า Footprint ดาวเทียมสามารถกำหนดขอบเขตการส่งสัญญาณกลับมายังภาคพื้นดินได้ ดังภาพ
ย่านความถี่ดาวเทียม
ดาวเทียมที่ส่งสัญญาณในย่านความถี่ C-BAND จะมีกำลังส่งค่อนข้างต่ำประมาณ 8-16 วัตต์ ดังนั้นเมื่อสัญญาณส่งมาถึงโลกจึงมีสัญญาณที่อ่อนมาก ในการรับสัญญาณเราจึงจำเป็นต้องใช้จานที่มีขนาดใหญ่ แต่มีข้อดีคือครอบคลุมพื้นที่ได้กว้างรวมทั้งสามารถตั้งมุมยิงสายอากาศให้มีขอบเขตจุดศูนย์กลางของสัญญาณโดยเน้นความเข็มของสัญญาณไว้ได้ถึง 2 จุด ดังรูปภาพ ที่จุด A สาเหตุที่ไม่สามารถส่งสัญญาณที่กำลังวัตต์สูงๆได้ เนื่องจากในภาคพื้นดินก็ยังคงใช้ความถี่อยู่ในย่านนี้ด้วยเหมือนกัน เพราะถ้าส่งที่กำลังวัตต์สูงๆจะทำให้เกิดการรบกวนกันระหว่างคลื่น
ส่วนการส่งในย่านความถี่ KU-BAND จะส่งด้วยกำลังวัตต์ที่สูงกว่าระบบ C-BAND หรือบางประเทศก็ส่งที่กำลังวัตต์สูงๆเลย ทำให้สัญญาณที่รับได้ที่ภาคพื้นดินมีความเข็มสัญญาณสูงมาก ในการรับสัญญาณในระบบนี้จึงใช้จานที่มีขนาดเล็กๆก็รับสัญญาณได้แล้ว จานที่ใช้กับระบบ KU-BAND จะมีขนาดตั้งแต่ 1.5 ฟุตขึ้นไป ขอบเขตในการส่งสัญญาณหรือ Footprint ในระบบ KU-BAND ส่วนมากจะส่งสัญญาณในขอบเขตที่จำกัดเช่นมีขอบเขตเฉพาะจัหวัด หรือ เฉพาะประเทศ ในระบบเคเบิ้ลทีวีผ่านดาวเทียมส่วนมากจะนิยมใช้ระบบนี้ในการส่งสัญญาณเพื่อบริการลูกค้า เพราะว่าสามารถจะ บริการลูกค้าได้ง่าย ใช้จานรับที่มีขนาดเล็กทำให้ประหยัดต้นทุนโดยรวม ข้อเสียของระบบนี้คือ จะมีผลต่อสัญญาณเมื่อมีฝนตกหนักหรือท้องฟ้าปิดด้วยเมฆฝนมากๆ จะทำให้รับสัญญาณได้อ่อนลงหรืออาจจะรับไม่ได้ในในเวลานั้น แล้วก็จะกลับคืนมาปกติเมื่อสภาพอากาศปกติ
C Band กับ Ku Band คืออะไร ต่างกันอย่างไร
หลายคนไปร้านขายจานกับกล่องดาวเทียม เจอคนขายถามว่าจะดูดาวเทียมย่าน C-Band หรือ Ku-Band ก็เกิดอาการงงว่ามันคืออะไร แล้วต่างกันตรงไหน ย่านไหนดีกว่ากัน ตรงนี้มีคำตอบนะครับ
ดาวเทียมที่อยู่เหนือผิวโลกสูงประมาณ 36,000 กิโลเมตร ส่งสัญญาณแค่ไม่กี่วัตต์ออกมา เจอสภาพบรรยากาศของโลกสัญญาณก็จะถูกหน่วงไปประมาณ 200 dB พอมาถึงพื้นโลกนั้นสัญญาณที่เหลือจะอ่อนมากๆ
เราจึงต้องใช้สายอากาศในลักษณะรูปร่างคล้ายจานที่เราเรียกว่าจานดาวเทียม เพื่อที่จะทำการรวมสัญญาณอ่อนๆเหล่านี้โดยการสะท้อนไปรวมกันยังจุดโฟกัส แม้จะรวมสัญญาณโดยรอบและจากทุกตำแหน่งของจานแล้วก็ตาม ค่าความเข้มของสัญญาณที่ได้ก็ยังน้อยมากในระดับ ไมโครวัตต์เท่านั้น (1 ใน ล้าน)
สัญญาณเหล่านี้ก็จะถูกนำไปประมวลผลด้วยวงจรอิเลคทรอนิคส์ แต่เนื่องจากสัญญาณนั้นอ่อนมาก อาจจะมีโอกาศถูกรบกวนได้สูง จึงต้องมีการขยายสัญญาณทันทีหลังจากรับสัญญาณมาแล้วด้วยเครื่องขยายสัญญาณรบกวนต่ำหรือ Low Noise Amplifier (LNA)
คุณสมบัติเด่นอันหนึ่งของการรับสัญญาณดาวเทียมก็คือจำนวนสัญญาณที่จานจะรับได้นั้นเกี่ยวข้องโดยตรงกับความถี่ นั่นคือหากจานมีขนาดเท่ากัน สัญญาณจะได้รับแรงขึ้นหากความถี่ที่ส่งมานั้นสูงขึ้น นั่นหมายถึงว่าจานเดียวกันนั้น Gain จะสูงที่ความถี่สูง ทำให้เราสามารถใช้จานเล็กๆ รับสัญญาณที่ความถี่สูงได้ ทำให้การออกอากาศในปัจจุบันใช้ Ku band หรือแม้แต่ Ka band ในการออกอากาศทีวีผ่านดาวเทียม
กลับมาในเรื่องของความแตกต่างระหว่าง Ku Band กับ C Band ข้อมูลก็จะเป็นดังตาราง
โดยรวมๆแล้วข้อมูลจากตารางจะเห็นได้ว่าช่วง C-Band คือช่วงความถี่ต่ำระหว่าง 4 – 7 GHz ส่วนช่วง Ku Band จะอยู่ในช่วง 10 – 14 GHz ที่ความถี่สูงจานรับสัญญาณดาวเทียมก็จะมีลักษณะหนาทึบ ในขณะที่ย่าน C-Band จานรับสัญญาณดาวเทียมจะมีลักษณะโปร่งๆ เนื่องจากใช้ความถี่ต่ำกว่า สรุปความแตกต่างได้ดังนี้
จานดาวเทียม C-Band
- ความถี่ในการทำงานอยู่ในย่านต่ำ 4 – 8 GHz
- ครอบคลุมพื้นที่บนผิวโลกกว้างกว่า
- ความเข้มสัญญาณต่ำ
- จานรับจะมีลักษณะเป็นตะแกรง มีขนาดใหญ่
- ไม่มีปัญหาเวลาฝนตก
จานดาวเทียม Ku-Band
- ความถี่ในการทำงานอยู่ในย่านสูง 10 – 12 GHz
- สามารถใช้งานที่มีขนาดเล็กลง เช่นขนาด 35 ซมได้
- มีปัญหาเวลาฝนตก (Rain Fade)
