Princip přenosu satelitního signálu
Geostacionární telekomunikační satelit
Družice (satelit), která visí stále nad jedním místem zemského povrchu a slouží k přenosu informací, se nazývá geostacionární telekomunikační satelit. Spojení je mezi dvěma místy možné na Zemi, ze kterých je družice viditelná. Satelitní spojení se uskutečňuje v pásmu vysokých frekvencí nosných vln (SHF-Super High Frequency). Rušení satelitního signálu atmosférickými vlivy je proto minimální. Podmínkou pro spojení je však přímá viditelnost z obou míst na družici.
Význam satelitního spojení
Satelitní systémy přenášení multimediální informace audiosignály, videosignály a data.
Dále systém zajišťuje:
stálé vysílánítelevizních a radiových programů pro určité území kontinentu
přímý přenos událostí (informační toky) z jednoho kontinentu na druhý
telefoní, e-mailové a faxové spojení mezi lidmy na celém světě
dálkový tisk novin
on-line videokonference
spojení lokálních počítačových sítí
námořní, pozemní a leteckou navigaci
identifikaci polohy předmětů na povrchu Země pro vojenské a policejní účely
Stálá poloha satelitu vzhledem k povrchu země
Komunikační satelit je umístěn na geostacionární dráze (orbitě) kolem Země ve vzdálenosti cca. 36000 km (při této vzdálenosti nastává rovnováha mezi odstředivou silou, která nutí satelit odletět do meziplanetárního prostoru a přitažlivou silou Země) od zemského povrchu. Rovina geostacionární dráhy satelitu je shodná s rovinou zemského rovníku a směr oběhu satelitu je stejný jako směr otáčení Země. Tímto je docíleho, že doba oběhu satelitu kolem středu Země je rovna době oběhu kteréhokoliv místa na zemském povrchu a satelit je stále umístěn nad stejným místem nad Zemí.
Stabilizace polohy satelitu
Satelit může plnit svoji úlohu pouze tehdy, když je jeho poloha na obloze stále stejná vůči zemskému povrchu. Pod vlivem kosmického záření, dopadu malých meteorů a měnícím se přitažlivým pásmem ostatních planet dochází ke změne správného stanoviště satelitu. Ke korekci dráhy satelitu slouží malé reaktivní plynové motory s tryskami.
systém přenosu satelitního signálu
- Up link
-
Jedná se o vzestupnou dráhu (země > satelit), kterou tvoří vysílací anténa různých velikostí, od satelitních telefonů až po obrovské parabolické antény pozemních satelitních vysílacích stanic.
- Down link
-
Jedná se o sestupnou dráhu (satelit > země), parabolická směrová anténa satelitního transpondéru vyšle zesílený a upravený signál směrem k zemi k pozemní přijímací satelitní anténě.
- Směrový účinek vysílací antény
-
Kmitočnotý modulovaný signál je pomocí antény vyzářen směrem k satelitu. Signál musí k satelitu urazit velkou vzdálenost, během které je značně utlumen. Signál na vysílací anténě musí být proto natolik silný, aby byl satelitem i po zeslabení zachycen a také aby se nerozptyloval mimo spojnici vysílač > satelit. Vysílací anténa je proto konstruována tak, aby vyzařovala signál pouze v jednom úzkém svazku, aby měla směrový účinek. Nejčastějším tvarem směrové antény je parabola.
- Transpondér
-
Je zařízení satelitu, které zesílí zachycený signál a sníží (transponduje) frekvenci nosné vlny signálu zhruba na polovinu původní hodnoty. Napajení je realizováno prostřednictvím solárních článků.
- Anténí konventor
-
Dopadající signál se odráží od parabolické plochy antény do jejího ohniska, ve které je umístěno elektronické zařízení konventor. Přijatý signál je velmi slabý, proto je v konventoru antény zesílen a frekvence nosné vlny signálu je dále snížena (zkonventována) asi na desetinu původní hodnoty, aby mohla být dále zpracována.
využití družic pro přenost televizních a rozhlasových signálů
- individuální – každý účastník má svoji anténu i satelitní příjímač.
- společný – skupina účastníků používá společnou anténu a modulovaný signál je rozváděn pomocí domovního rozvodu satelitním přijímačům jednotlivých účastníků.
- kabelový – zpracování prování firma a dovádí ho jednotlivým účastníkům pomocí kabelového rozvodu.
Životnost satelitu
Není neomezená, je dána zásobou plynu pro pohon motorů pro korekci polohy, přirozeným opotřebením elektrotechniky transpondéru, opotřebením solárníchčlánků působením kosmického prachu a nárazy meteorů.
Životnost je plánována kolem 8-10 let.
Přidělená kmitočtová pásma
| PÁSMO | KMITOČET |
|---|
| L | 1-2 GHz |
| S | 2-3 GHz |
| C | 4-6 GHz |
| X | 7-8 GHz |
| Ku | 11-18GHz |
| Ka | 20-30 GHz |
Rozdělení satelitních služeb
- Pevná služba – zahrnuje přenos audio, video a datových signálů mezi stanicemi s pevným stanovištěm. U příjmových stanic se počítá s velkými přijímacími anténami, proto úroveň přenášeného signálu je menší. Jsou to zejména telefoní, zpravodajské a vojenské organizace.
- Rozhlasová služba – funguje podobně jako pevná služba s tím rozdílem, že je zaměřena na přenos televizních a rozhlasových programů přímo na domovní antény, přijímací stanice kabelových rozvodů, přenos komerčních dat (bankovní a burzovní přenosy). Pro rozhlasovou službu jsou určeny zejména satelity v pásmu 12 GHz (také nazvané pásmo DBS – Direct Broadcasting Satelites nebo DTH Direct To Home), které pracují s velkými vyzářenými výkony.
- Mobilní služba – funguje podobně jako pevná služba s tím rozdílem, že je zaměřena na uživatele mobilních satelitních přístrojů na lodích, letadlech a nákladních autech, uživatele mobilních telefonů a satelitních navigačních přístrojů.
Satelitní komunikační antény
Polarizace nosné vlny
Znamená přinutit vlnění kmitat určitým směrem (horizontálně, vertikálně, kruhově). Důvodem polarizace je, že takto modulovaný signál je odolnější proti atmosférickému rušení než vlna nepolarizované. Dalším kladem polarizace je, že dvě vlny o různé polarizaci (jedna vertikálně, druhá horizontálně), které mají blízké frekvence, se vzájemně neruší (rušily by se vzájemně kdyby nebyly polarizované). Odolnost vertikálně i horizontálně polarizovaného vlnění proti rušení je stejná, kruhově polarizované vlnění je proti atmosférickému rušení odolnější než horizontální a vertikální.
Vlastnosti vysílacích a příjímacích antén
- Radiové antény
-
Nejjednodušší zářič je svislý prut – vertikální anténa, která vyzařuje ve vodorovném směru kolem sebe. Používá se pro vysílání nebo příjem radiových signálů.
- Antény pozemské televize
-
Základem antény je symetrický zářič dipól. Běžně se používá dipól půlvlnný (délka dipólu je rovna polovině délky vlny přenosového nakálu) nebo dipól celovlnný (délka dipólu je rovna délce vlny přenosového kanálu).
- Satelitní antény
-
využívají se zde parabolické antény. Hlubší parabolická anténa je směrovější než mělká a dosahuje většího zisku – používáme ji tedy v místech slabšího satelitního signálu.
- Zisk antény
-
vyjadřuje míru její směrovosti - čím je vysílací anténa více směrová, tím více je schopna soustředit vyzařovanou energii do úzkého svazku s vysokou intenzitou energie tím je vyšší její zisk (počítá se v dBi).
- vyzářený výkon antény
-
představuje vyzářenou energii, které dopadá na zemský povrch měří se pomocí:
- EIRP (Effective Isotropic Radiated Power) ve W (Watt) > výkon výsílače x zisk vysílací antény.
- dBW (Decibel Watt) > součet výkonů transpondéru a zisk vysílací antény transpondéru
Družicové přenosové komunikační systémy
Využívají 3 typy oběžných drah:
- GEO (geostacionární) – ve výšce 36000 km.
-
- VSAT, satelitní systém využívající větší komunikační zařízení INMARSAT.
- MEO (meostacionární) – ve výšce 10000 km
-
- ODYSSEA, 12 satelitů ve výšce 10 354 km a 15 pozemských stanic, přenos hlasu, dat a faxu.
- LEO (nízkooběžné) – ve výšce 650-1450 km
-
- TELEDESIC, 840 satelitů po 20 drahách ve výšce 695-705 km, umožňuje velmi kvalitní pokrytí povrchu Země, přenáší hlas a vysokorychlostní datové přenosy.
- IRIDIUM, 66 satelitů ve výšce 750 km.