Amir
3rd October 2008, 12:02 AM
مقدمه
لایه یونسفر در فرکانس حدود 30 مگا هرتز بصورت شفاف عمل می‌کند. علائم ارسالی بر روی این فرکانس مستقیما از میان آن می‌گذرد و در فضای بیرون گم می‌شوند. این فرکانسها همچنین در خط مستقیم دید حرکت میکنند. به این دلایل برای مقاصد ارتباطی آنها را باید به طریقه‌های گوناگون بکار گرفت. فرکانسهای 30 تا 300 مگاهرتز بسیار مفید و کارامد هستند، چون انتشار آنها با وجود محدود بودن پایدار است.
این امواج با چنین فرکانسی برای امواج تلویزیون کارآمدند، زیرا فرکانسهای بالای آنها اجازه حمل مقادیر فراوانی از اطلاعات مورد لزوم را می‌دهد و برای پخش صدای دارای کیفیت بالا نیز سودمند میباشد. علت این امر این است که در این محدوده از فرکانس برای کانالهای پهن جا وجود دارد. قسمتی از باند UHF را که بین 790 تا 960 مگاهرتز قرار دارد، می‌توان برای مرتبط ساختن ایستگاههایی با فاصله بیش از 320 کیلومتر به شیوه به اصطلاح پراکندگی در لایه تروپوسفر زمین بکار برد.
این شیوه به توانایی گیرنده دور دست در گرفتن بخش کوچکی از علائم فرکانس UHF که به دلیل ناپیوستگیهای بالای لایه تروپوسفر پراکنده شده بستگی دارد. یعنی علائم در جایی پراکنده می‌شوند که تغییرات شدید و تندی در ضریب شکست هوا وجود دارد.
امواج مایکروویو چه نوع امواجی هستند؟
فرکانسهای بین 3000 تا 12000 مگاهرتز برای رابطه‌ای در خط مستقیم که در آن پیام رسانی از طریق آنتنهایی بر فراز برجهای بلند ارسال می شود بکار می‌رود. ایستگاههای تکرار کننده را که ساختاری برج مانند دارند نیز در فواصل 40 تا 48 کیلومتری (معمولا بالای تپه‌ها) کار می‌گذارند. این ایستگاهها امواج را می گیرند تقویت میکنند و دوباره به مسیر خود می‌فرستند. بخش مربوط به امواج مایکروویو برای ارتباط مراکز پرجمعیت بسیار مفید است، چون فرکانس بالا به معنای آن است که امکان حمل باند عریضی از طریق مدولاسیون وجود دارد و این نیز به این معنی است که هزاران کانال تلفن را می‌توان روی یک فرکانس مایکروویو فرستاد.
باند عریض این نوع فرکانس اجازه می‌دهد که علائم ارسالی تلویزیون سیاه و سفید و تلویزیون رنگی بر روی یک موج حامل منفرد ارسال شوند و چون این امواج دارای طول موج بسیار کوتاه هستند، برای متمرکز کردن علائم رسیده می‌توان از بازتابنده‌های بسیار کوچک و اجزای هدایت مستقیم بهره گرفت.
ماهواره چیست؟
دستگاههای ارتباطی ماهواره‌ها در باند مایکروویو عمل میکنند، در واقع ماهواره‌ها صرفا ایستگاه مایکروویو غول پیکری است در مدار زمین که با کمک پایگاه زمینی بازپخش می‌شود. این مدار تقریبا دایره‌ای شکل در ارتفاع 36800 کیلومتری بالای خط استوا قرار دارد و در این فاصله سرعت ماهواره با سرعت زمین برابر است و نیروی خود را بوسیله سلولهای خورشیدی از خورشید می‌گیرد. نیروی جاذبه زمین شتاب زاویه شی قرار گرفته در مدار را دقیقا بی اثر می‌سازد. در این فاصله دور چرخش ماهواره‌ها با حرکت دورانی زمین کاملا همزمان و برابر است و باعث می‌شود ماهواره نسبت به نقطه مفروض روی زمین ثابت بماند.
ایستگاه زمینی در کشور اطلاعات را با فرکانس 6 گیگاهرتز ارسال می‌کند. این فرکانس فرکانس UPLINK نامیده می‌شود. سپس ماهواره امواج تابیده شده را گرفته و با ارسال آن به نقطه دیگر که بر روی فرکانس حامل متفاوت DownLink برابر 4 گیگا هرتز است عمل انتقال اطلاعات از فرستنده به گیرنده را انجام می‌دهد. در واقع ماهواره اطلاعات گرفته شده را به سمت مقصد تقویت و رله می‌کند. آنتن ماهواره ، ترانسپوندر نام دارد. از مدار همزمان با زمین هر نقطه از زمین بجز قطبین در Line of sight است و هر ماهواره می‌تواند تقریبا 40 % از سطح زمین را بپوشاند.
آنتن ماهواره‌ها را طوری می‌شود طراحی کرد که علائم پیام رسانی ضعیفتر به تمام این ناحیه فرستاده شود و یا علائم قویتر را در نواحی کوچکتری متمرکز کند. بر حسب مورد این امکان وجود دارد که از ایستگاه زمینی در کشوری فرضی به چندین ایستگاه زمینی دیگر واقع در کشورهای گوناگون علائم ارسال کرد. بطور مثال: وقتی برنامه‌ای تلویزیونی در تمام شهرها و دهکده‌های یک یا چند کشور پخش شود، در این حالت ماهواره ، ماهواره پخش برنامه است. ولی وقتی علائم ارسال ماهواره در سطح گسترده‌ای از زمین انتشار یابد، ایستگاههای زمینی باید آنتنهای بسیار بزرگ و پیچیده‌ای داشته باشند. هنگامی که علائم ارسالی ماهواره در محدوده کوچکترین متمرکز می‌شوند و به حد کافی قوی هستند، می توان از ایستگاههای زمینی کوچکتر ساده‌تر و ارزانتر استفاده کرد.
مکان ماهواره‌ها
از آنجایی که ماهواره‌ها برای جلوگیری از تداخل امواج رادیویی باید جدا از هم باشند، لذا شماره مکانهای مداری در مدار همزمان با زمین که امکان استفاده آن برای ارتباطات وجود دارد محدود است. از اینرو جای شگفتی نیست که وظیفه مدیریت در امور دستیابی به مدار و استفاده از فرکانسها برای انواع روز افزون و متنوع کاربردهای زمینی و ماهواره‌ای بوسیله شمار روز افزونی از کشورها بی‌نهایت دشوار شده است. از سویی استفاده از ماهواره‌ها در کشورهای متمدن و پیشرفته به عملکرد دقیق و عملیات روز به روز دقیقتر نه تنها از نظر بکار گیری شیوه خودشان ، بلکه از نظر همسایگانشان در مدار همزمان با زمین نیاز میباشد.
برخی از ماهواره‌ها نیز در مدار ناهمزمان با چرخش زمین (non - geosynchronous) قرار داده می‌شوند. در ماهواره‌های ناهمزمان با مدار زمین ، ماهواره دیگر در دید ایستگاه زمینی نیست، زیرا که سطح افق زمین را پشت سر می‌گذارد و از دیدرس خارج می‌شود. در نتیجه برای اینکه ارسال همواره ادامه یابد به چندین ماهواره از این نوع نیاز است و چون نگهداری و ادامه کار چنین شیوه ارتباطی بسیار پیچیده و گران است، لذا کاربران و متخصصان طراحی ماهواره‌ها بیشتر جذب ماهواره همزمان با زمین می‌شود.
فرکانسهای بالای فرکانس مایکروویو چه نوع فرکانسهایی هستند؟
با کشف لیزر برای نخستین بار آن قسمت از محدوده فرکانسی که بالاتر از باند فرکانسهای مایکروویو بودند به منظور حمل پیامهای بی‌سیم در نظر گرفته شدند. پرتو های لیزری تحت تأثیر عواملی مانند مه - غبار — خرابی وضع هوا و روزهای بسیار داغ به شدت ضعیف می‌شوند. اگر چه لیزر برای حمل اطلاعات تا مسافتهای کوتاه خط ارتباطی بسیار عالی ایجاد می‌کند، ولی چون پرتو لیزر خاصیت هدایت شونده بالایی دارد باز داشتن یا سد کردن آن بسیار دشوار است. این امر سبب می‌شود برای ارتش و بعضی از مقاصد نظامی که شیوه‌های آنها باید دارای حفظ اسرار باشد بسیار سودمند است. در ضمن دستگاه لیزر برای کاربردهای ارتباط سیار از سبکی و قابلیت حمل خوبی برخوردار است.
برخلاف امواج رادیویی ، امواج نوری را نمی‌توان با ایجاد جریانهای متناوب در سیمها تولید کرد. آنها تنها با فرآیند‌هایی که داخل اتم روی می‌دهد بوجود می‌آیند. فناوری تار نوری مشابه موج رسان فلزی مایکروویو برای پرتو تابانی الکترومغناطیسی در ناحیه نور مرئی تعریف شده است. این شیوه بطور کلی شامل رشته‌ای شیشه‌ای با نازکی موی انسان است که از هدر رفتن انرژی نور در مسافت طولانی جلوگیری می‌کند. همچنین بر خلاف پرتوی نور معمولی پرتوی نور لیزری تکفام است، یعنی فقط دارای یک فرکانس تنها است. پرتوی لیزر دارای گستره پهن فرکانس است که خاصیت گسیختگی نور را ندارد، به همین دلیل آنها را می‌توان دقیقا به همان طریق که با فرکانسهای مایکروویو تعدیل می‌شوند و تغییر نوسان می‌دهند را با پیامهای تلفنی و اطلاعات و علائم تصویری تعدیل کرد.
به هر حال چون فرکانس آنها خیلی بالاتر است به تناسب آن می‌توان تعداد بیشتری از امواج و کانالها را انتقال دهند. بطور کلی مقایسه بین شیوه‌های مختلف ارسال امکان پذیر میباشد. روابط بین فرستنده و گیرنده خواه انتشار از روی سیم و خواه از هوا به نوع ساخت شیوه ارتباطی بستگی دارد و به همین ترتیب باند به فرکانس بکار رفته به شرایط حل مسأله ارتباطاتی وابسته است. بیشتر فرکانسهای در دسترس را مقررات ملی و توافقهای بین المللی تعیین میکنند. اگر چه تصمیمات مربوط به شیوه‌ها و نحوه ارسال امری فنی به شمار می‌آید، ولی در اکثر اوقات ملاحظات سیاسی آن را در بر می‌گیرد
لایه یونسفر در فرکانس حدود 30 مگا هرتز بصورت شفاف عمل می‌کند. علائم ارسالی بر روی این فرکانس مستقیما از میان آن می‌گذرد و در فضای بیرون گم می‌شوند. این فرکانسها همچنین در خط مستقیم دید حرکت میکنند. به این دلایل برای مقاصد ارتباطی آنها را باید به طریقه‌های گوناگون بکار گرفت. فرکانسهای 30 تا 300 مگاهرتز بسیار مفید و کارامد هستند، چون انتشار آنها با وجود محدود بودن پایدار است.
این امواج با چنین فرکانسی برای امواج تلویزیون کارآمدند، زیرا فرکانسهای بالای آنها اجازه حمل مقادیر فراوانی از اطلاعات مورد لزوم را می‌دهد و برای پخش صدای دارای کیفیت بالا نیز سودمند میباشد. علت این امر این است که در این محدوده از فرکانس برای کانالهای پهن جا وجود دارد. قسمتی از باند UHF را که بین 790 تا 960 مگاهرتز قرار دارد، می‌توان برای مرتبط ساختن ایستگاههایی با فاصله بیش از 320 کیلومتر به شیوه به اصطلاح پراکندگی در لایه تروپوسفر زمین بکار برد.
این شیوه به توانایی گیرنده دور دست در گرفتن بخش کوچکی از علائم فرکانس UHF که به دلیل ناپیوستگیهای بالای لایه تروپوسفر پراکنده شده بستگی دارد. یعنی علائم در جایی پراکنده می‌شوند که تغییرات شدید و تندی در ضریب شکست هوا وجود دارد.
امواج مایکروویو چه نوع امواجی هستند؟
فرکانسهای بین 3000 تا 12000 مگاهرتز برای رابطه‌ای در خط مستقیم که در آن پیام رسانی از طریق آنتنهایی بر فراز برجهای بلند ارسال می شود بکار می‌رود. ایستگاههای تکرار کننده را که ساختاری برج مانند دارند نیز در فواصل 40 تا 48 کیلومتری (معمولا بالای تپه‌ها) کار می‌گذارند. این ایستگاهها امواج را می گیرند تقویت میکنند و دوباره به مسیر خود می‌فرستند. بخش مربوط به امواج مایکروویو برای ارتباط مراکز پرجمعیت بسیار مفید است، چون فرکانس بالا به معنای آن است که امکان حمل باند عریضی از طریق مدولاسیون وجود دارد و این نیز به این معنی است که هزاران کانال تلفن را می‌توان روی یک فرکانس مایکروویو فرستاد.
باند عریض این نوع فرکانس اجازه می‌دهد که علائم ارسالی تلویزیون سیاه و سفید و تلویزیون رنگی بر روی یک موج حامل منفرد ارسال شوند و چون این امواج دارای طول موج بسیار کوتاه هستند، برای متمرکز کردن علائم رسیده می‌توان از بازتابنده‌های بسیار کوچک و اجزای هدایت مستقیم بهره گرفت.
ماهواره چیست؟
دستگاههای ارتباطی ماهواره‌ها در باند مایکروویو عمل میکنند، در واقع ماهواره‌ها صرفا ایستگاه مایکروویو غول پیکری است در مدار زمین که با کمک پایگاه زمینی بازپخش می‌شود. این مدار تقریبا دایره‌ای شکل در ارتفاع 36800 کیلومتری بالای خط استوا قرار دارد و در این فاصله سرعت ماهواره با سرعت زمین برابر است و نیروی خود را بوسیله سلولهای خورشیدی از خورشید می‌گیرد. نیروی جاذبه زمین شتاب زاویه شی قرار گرفته در مدار را دقیقا بی اثر می‌سازد. در این فاصله دور چرخش ماهواره‌ها با حرکت دورانی زمین کاملا همزمان و برابر است و باعث می‌شود ماهواره نسبت به نقطه مفروض روی زمین ثابت بماند.
ایستگاه زمینی در کشور اطلاعات را با فرکانس 6 گیگاهرتز ارسال می‌کند. این فرکانس فرکانس UPLINK نامیده می‌شود. سپس ماهواره امواج تابیده شده را گرفته و با ارسال آن به نقطه دیگر که بر روی فرکانس حامل متفاوت DownLink برابر 4 گیگا هرتز است عمل انتقال اطلاعات از فرستنده به گیرنده را انجام می‌دهد. در واقع ماهواره اطلاعات گرفته شده را به سمت مقصد تقویت و رله می‌کند. آنتن ماهواره ، ترانسپوندر نام دارد. از مدار همزمان با زمین هر نقطه از زمین بجز قطبین در Line of sight است و هر ماهواره می‌تواند تقریبا 40 % از سطح زمین را بپوشاند.
آنتن ماهواره‌ها را طوری می‌شود طراحی کرد که علائم پیام رسانی ضعیفتر به تمام این ناحیه فرستاده شود و یا علائم قویتر را در نواحی کوچکتری متمرکز کند. بر حسب مورد این امکان وجود دارد که از ایستگاه زمینی در کشوری فرضی به چندین ایستگاه زمینی دیگر واقع در کشورهای گوناگون علائم ارسال کرد. بطور مثال: وقتی برنامه‌ای تلویزیونی در تمام شهرها و دهکده‌های یک یا چند کشور پخش شود، در این حالت ماهواره ، ماهواره پخش برنامه است. ولی وقتی علائم ارسال ماهواره در سطح گسترده‌ای از زمین انتشار یابد، ایستگاههای زمینی باید آنتنهای بسیار بزرگ و پیچیده‌ای داشته باشند. هنگامی که علائم ارسالی ماهواره در محدوده کوچکترین متمرکز می‌شوند و به حد کافی قوی هستند، می توان از ایستگاههای زمینی کوچکتر ساده‌تر و ارزانتر استفاده کرد.
مکان ماهواره‌ها
از آنجایی که ماهواره‌ها برای جلوگیری از تداخل امواج رادیویی باید جدا از هم باشند، لذا شماره مکانهای مداری در مدار همزمان با زمین که امکان استفاده آن برای ارتباطات وجود دارد محدود است. از اینرو جای شگفتی نیست که وظیفه مدیریت در امور دستیابی به مدار و استفاده از فرکانسها برای انواع روز افزون و متنوع کاربردهای زمینی و ماهواره‌ای بوسیله شمار روز افزونی از کشورها بی‌نهایت دشوار شده است. از سویی استفاده از ماهواره‌ها در کشورهای متمدن و پیشرفته به عملکرد دقیق و عملیات روز به روز دقیقتر نه تنها از نظر بکار گیری شیوه خودشان ، بلکه از نظر همسایگانشان در مدار همزمان با زمین نیاز میباشد.
برخی از ماهواره‌ها نیز در مدار ناهمزمان با چرخش زمین (non - geosynchronous) قرار داده می‌شوند. در ماهواره‌های ناهمزمان با مدار زمین ، ماهواره دیگر در دید ایستگاه زمینی نیست، زیرا که سطح افق زمین را پشت سر می‌گذارد و از دیدرس خارج می‌شود. در نتیجه برای اینکه ارسال همواره ادامه یابد به چندین ماهواره از این نوع نیاز است و چون نگهداری و ادامه کار چنین شیوه ارتباطی بسیار پیچیده و گران است، لذا کاربران و متخصصان طراحی ماهواره‌ها بیشتر جذب ماهواره همزمان با زمین می‌شود.
فرکانسهای بالای فرکانس مایکروویو چه نوع فرکانسهایی هستند؟
با کشف لیزر برای نخستین بار آن قسمت از محدوده فرکانسی که بالاتر از باند فرکانسهای مایکروویو بودند به منظور حمل پیامهای بی‌سیم در نظر گرفته شدند. پرتو های لیزری تحت تأثیر عواملی مانند مه - غبار — خرابی وضع هوا و روزهای بسیار داغ به شدت ضعیف می‌شوند. اگر چه لیزر برای حمل اطلاعات تا مسافتهای کوتاه خط ارتباطی بسیار عالی ایجاد می‌کند، ولی چون پرتو لیزر خاصیت هدایت شونده بالایی دارد باز داشتن یا سد کردن آن بسیار دشوار است. این امر سبب می‌شود برای ارتش و بعضی از مقاصد نظامی که شیوه‌های آنها باید دارای حفظ اسرار باشد بسیار سودمند است. در ضمن دستگاه لیزر برای کاربردهای ارتباط سیار از سبکی و قابلیت حمل خوبی برخوردار است.
برخلاف امواج رادیویی ، امواج نوری را نمی‌توان با ایجاد جریانهای متناوب در سیمها تولید کرد. آنها تنها با فرآیند‌هایی که داخل اتم روی می‌دهد بوجود می‌آیند. فناوری تار نوری مشابه موج رسان فلزی مایکروویو برای پرتو تابانی الکترومغناطیسی در ناحیه نور مرئی تعریف شده است. این شیوه بطور کلی شامل رشته‌ای شیشه‌ای با نازکی موی انسان است که از هدر رفتن انرژی نور در مسافت طولانی جلوگیری می‌کند. همچنین بر خلاف پرتوی نور معمولی پرتوی نور لیزری تکفام است، یعنی فقط دارای یک فرکانس تنها است. پرتوی لیزر دارای گستره پهن فرکانس است که خاصیت گسیختگی نور را ندارد، به همین دلیل آنها را می‌توان دقیقا به همان طریق که با فرکانسهای مایکروویو تعدیل می‌شوند و تغییر نوسان می‌دهند را با پیامهای تلفنی و اطلاعات و علائم تصویری تعدیل کرد.
به هر حال چون فرکانس آنها خیلی بالاتر است به تناسب آن می‌توان تعداد بیشتری از امواج و کانالها را انتقال دهند. بطور کلی مقایسه بین شیوه‌های مختلف ارسال امکان پذیر میباشد. روابط بین فرستنده و گیرنده خواه انتشار از روی سیم و خواه از هوا به نوع ساخت شیوه ارتباطی بستگی دارد و به همین ترتیب باند به فرکانس بکار رفته به شرایط حل مسأله ارتباطاتی وابسته است. بیشتر فرکانسهای در دسترس را مقررات ملی و توافقهای بین المللی تعیین میکنند. اگر چه تصمیمات مربوط به شیوه‌ها و نحوه ارسال امری فنی به شمار می‌آید، ولی در اکثر اوقات ملاحظات سیاسی آن را در بر می‌گیرد