باند کی‌یو

IEEE Ku band
بازه بسامد
۱۲–۱۸ گیگاهرتز
بازه طول‌موج
۲٫۵–۱٫۶۷ سانتی‌متر
باندهای مرتبط

باند کی‌یو (انگلیسی: Ku band) بخشی از طیف الکترومغناطیسی در مایکروویو طیف وسیعی از فرکانس از ۱۲ تا ۱۸ گیگاهرتز است. نماد انگلیسی فوق، برای "K-under" اختصار شده است، زیرا این قسمت پایین گروه اصلی ناتو K است که به دلیل وجود اوج تشدید بخار آب جوی در اوج ۲۲٫۲۴ گیگاهرتز به سه باند (K u، K و ka) تقسیم شده است.[۱][۲]

باند K u در درجه اول برای ارتباطات ماهواره ای مورد استفاده قرار می‌گیرد، مهم‌ترین آنها از پیوند مورد استفاده ماهواره‌های پخش مستقیم برای پخش تلویزیون ماهواره ای و برای برنامه‌های خاص مانند ماهواره رله داده ردیابی ناسا است که برای ارتباطات ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) و ماهواره‌های SpaceX و Starlink استفاده می‌شود.[۳] ماهواره‌های باند Ku همچنین برای تعمیرات اساسی و مخصوصاً برای ماهواره از مکانهای از راه دور (SNG) به استودیوی شبکه تلویزیونی برای ویرایش و پخش استفاده می‌شود. این باند توسط اتحادیه بین‌المللی ارتباطات از راه دور (ITU) به بخش‌های مختلفی تقسیم می‌شود که بر اساس منطقه جغرافیایی متفاوت است. NBC اولین شبکه تلویزیونی بود که اکثر راه‌های پخش خود را از طریق باند K u در سال ۱۹۸۳ ایجاد کرد.

برخی فرکانس‌ها در این باند رادیویی در اسلحه‌های راداری استفاده می‌شوند که توسط نیروی انتظامی برای تشخیص سرعت وسایل نقلیه به خصوص در اروپا به کار می‌رود.[۴]

یکی از کاربردهای این باند، تلویزیون ماهواره ای با پخش مستقیم است. یک دیش ماهواره در یک محل اقامت، که کانال‌های تلویزیونی ماهواره ای را از طریق پرتوی مایکروویو باند K u از یک ماهواره ارتباطاتی پخش در مدار زمینی ۳۵٬۷۰۰ کیلومتری (۲۲٬۰۰۰ مایل) بالاتر از زمین دریافت می‌کند.

قطعات و نواحی

آمریکا

بخش های مربوط به بیشتر مناطق آمریکای شمالی و جنوبی در منطقه ۲ اتحادیه بین المللی مخابرات (ITU Region 2) قرار دارند و فرکانس ۱۱.۷ تا ۱۲.۲ گیگاهرتز (فرکانس نوسان‌ساز محلی LOF: ۱۰.۷۵ تا ۱۱.۲۵ گیگاهرتز) به خدمات ماهواره‌ای ثابت (FSS – Fixed Satellite Service) اختصاص یافته است، با فرکانس آپ لینک از ۱۴.۰ تا ۱۴.۵ گیگاهرتز. بیش از ۲۲ ماهواره FSS در باند کی‌یو بر فراز آمریکای شمالی در مدار قرار دارند، که هر کدام دارای ۱۲ تا ۴۸ ترنسپوندر با توان ۲۰ تا ۱۲۰ وات هستند و برای دریافت سیگنال شفاف، نیاز به آنتنی با اندازه ۰.۸ تا ۱.۵ متر دارند.

بخش ۱۲.۲ تا ۱۲.۷ گیگاهرتز (فرکانس نوسانگر محلی LOF: ۱۱.۲۵ تا ۱۱.۷۵ گیگاهرتز) به خدمات ماهواره‌ای پخش (BSS – Broadcasting Satellite Service) اختصاص یافته است.

ماهواره های BSS معمولاً پخش مستقیم تلویزیون ماهواره‌ای دارای ۱۶ تا ۳۲ ترنسپوندر با پهنای باند ۲۷ مگاهرتز هستند که با توان ۱۰۰ تا ۲۴۰ وات کار می‌کنند. این مشخصات امکان استفاده از آنتن های گیرنده کوچک به اندازه ۱۸ اینچ (۴۵۰ میلی‌متر) را فراهم می‌کند.


اروپا و آفریقا

بخش های مربوط به این مناطق در منطقه ۱ اتحادیه بین‌المللی مخابرات (ITU Region 1) قرار دارند. فرکانس‌های ۱۱.۴۵ تا ۱۱.۷ گیگاهرتز و ۱۲.۵ تا ۱۲.۷۵ گیگاهرتز به خدمات ماهواره ای ثابت (FSS – Fixed Satellite Service) اختصاص یافته اند، با فرکانس ارسال سیگنال از زمین به ماهواره (آپ لینک) از ۱۴.۰ تا ۱۴.۵ گیگاهرتز.

در اروپا، باند کی‌یو از ۱۰.۷ تا ۱۲.۷۵ گیگاهرتز (فرکانس نوسان‌ساز محلی پایین: ۹.۷۵ گیگاهرتز، فرکانس بالا: ۱۰.۶ گیگاهرتز) برای خدمات ماهواره‌ای پخش مستقیم تلویزیون ماهواره‌ای مانند خدمات ارائه‌شده توسط ماهواره‌های آستراست استفاده می‌شود. بخش ۱۱.۷ تا ۱۲.۵ گیگاهرتز نیز به خدمات ماهواره‌ای پخش (BSS – Broadcasting Satellite Service) اختصاص یافته است.

استرالیا

بخشی از منطقه ۳ اتحادیه بین المللی مخابرات (ITU Region 3) است و محیط قانونی و مقرراتی استرالیا مجوزی با ردهٔ عمومی (class license) ارائه می‌دهد که شامل دریافت سیگنال از ماهواره به زمین (دان لینک) از ۱۱.۷۰ تا ۱۲.۷۵ گیگاهرتز و ارسال سیگنال از زمین به ماهواره (آپ لینک) از ۱۴.۰ تا ۱۴.۵ گیگاهرتز می‌شود. [۵]

مزایا

در مقایسه با باند C، باند K u به‌طور مشابه برای جلوگیری از تداخل در سیستم‌های مایکروویو زمینی استفاده نمی‌شود و می‌توان قدرت پیوندها و ارسال آن را افزایش داد. این قدرت بالاتر نیز به ظروف پذیرایی کوچکتر تبدیل می‌شود و به کلی بودن انتقال ماهواره و اندازه یک دیش اشاره می‌کند. با افزایش قدرت، اندازه ظرف آنتن کاهش می‌یابد.[۶] زیرا هدف از نصب دیش، جمع‌آوری امواج ارسالی بر روی یک منطقه و تمرکز همه آنها بر روی عنصر گیرنده واقعی آنتن است که در جلوی ظرف نصب شده است (و به سمت پشت نصب می‌شود). اگر امواج شدیدتر باشند، برای دستیابی به همان شدت، درجه کمتری از اندازه دیش، استفاده می‌شود.

ویژگی اصلی باند نسبت به باندهای مایکروویو با فرکانس پایین‌تر این است که طول موج کوتاه‌تر این امکان را به وجود می‌آورد که وضوح زاویه ای کافی برای جدا کردن سیگنال‌های ماهواره‌های ارتباطی مختلف با آنتن‌های کوچکتر زمینی کوچک حاصل شود. از وضوح فضایی، قطر یک بشقاب سهموی مورد نیاز برای ایجاد یک الگوی تابش با یک زاویه ای داده پهنای پرتو (افزایش) با طول موج متناسب و در نتیجه به‌طور معکوس با فرکانس متناسب است. در ۱۲ گیگاهرتز، یک بشقاب ۱۰۰ سانتیمتری می‌تواند روی یک ماهواره متمرکز شود در حالی که به اندازه کافی سیگنال را از ماهواره دیگر تنها ۲ درجه از آن رد می‌کند. این مهم است زیرا ماهواره‌ها در سرویس FSS (سرویس ماهواره ای ثابت) به‌طور میانگین فقط ۲ درجه از هم فاصله دارند.

باند K u همچنین قابلیت انعطاف‌پذیری بیشتری را به کاربر ارائه می‌دهد. اندازه دیش کوچکتر و بدون محدودیت بودن سیستم باند K u از انجام عملیات زمینی، پیدا کردن یک محل مناسب برای نصب را ساده می‌کند. برای مصرف کننندگان، باند K U طور کلی ارزانتر است و قادر می‌سازد دیش کوچکتر (هر دو به دلیل فرکانس بالاتر و یک پرتو متمرکز بیشتر) باشد.[۷] باند K u نیز کمتر به بارش باران حساسیت دارد.

معایب

با این حال، سامانه‌ی باند کی‌یو معایبی نیز دارد. در حدود ۱۰ گیگاهرتز، پیک جذب به دلیل شل شدگی جهت گیری مولکول های آب مایع رخ می‌دهد. [۸] در فرکانس های بالاتر از ۱۰ گیگاهرتز، پراکندگی مای (Mie scattering) غالب می‌شود. اثر این پدیده به صورت کاهش قابل توجه کیفیت سیگنال، که معمولاً با نام «تضعیف ناشی از باران» (rain fade) شناخته می‌شود، در هنگام بارش های سنگین (حدود ۱۰۰ میلی متر بر ساعت) ظاهر می‌گردد. [۹] این مشکل را میتوان با ارسال سیگنال پرقدرت تر از ماهواره برای جبران کاهش توان برطرف کرد. بنابراین، ماهواره های باند کی‌یو معمولاً برای ارسال داده به توان به مراتب بیشتری نسبت به ماهواره های باند C نیاز دارند.

نوع دیگری از افت کیفیت سیگنال ناشی از شرایط جوی، با عنوان «تضعیف برف» (snow fade)، وجود دارد که مختص باند کی‌یو نیست. این پدیده به دلیل تجمع برف یا یخ روی دیش آنتن رخ می‌دهد که نقطهٔ کانونی آن را به‌طور قابل توجهی تغییر می‌دهد.

آنتن ایستگاه زمینی اپراتور ماهواره هنگام کار در باند کی‌یو به دلیل تمرکز پرتو بسیار باریک تر در مقایسه با باند C (برای دیشی با اندازهٔ مشخص)، نیازمند کنترل موقعیت دقیق تری است. دقت بازخورد موقعیت در این حالت بالاتر بوده و ممکن است آنتن برای حفظ موقعیت خود در برابر بار ناشی از وزش باد بر سطح دیش، به یک سامانهٔ کنترل حلقه‌بسته نیاز داشته باشد.

جستارهای وابسته

منابع

  1. ↑ IEEE Std 521 - 2002 URL only available to IEEE members
  2. ↑ Note that in the band 11.2–12 GHz the working definitions of Ku band and X band overlap; satellite communications engineers would generally regard frequencies above 11.2 GHz as being part of the Ku band.
  3. ↑ "SpaceX seeks FCC permission for operating all first-gen Starlink in lower orbit". SpaceNews.com (به انگلیسی). 2020-04-21. Retrieved 2020-04-23.
  4. ↑ Radar Detectors Glossary
  5. ↑ "«مجوز با رده‌ عمومی ارتباطات رادیویی (ارتباط با اشیاء فضایی) ۱۹۹۸»". سامانه ثبت قوانین فدرال (Federal Register of Legislation). دولت استرالیا. 2012-03-21. Retrieved 2016-07-06.
  6. ↑ Mirabito, M; Morgenstern, B (2004). Satellites: Operations and Applications. The New Communication Technologies (5 ed.). Burlington: Focal Press. ISBN 978-0-240-80586-3.
  7. ↑ Satellite Communications: Advantage and Disadvantages بایگانی‌شده در ۲۰۰۷-۱۰-۲۳ توسط Wayback Machine
  8. ↑ مارتین چاپلین: موضوع آب و مایکروویوها بایگانی‌شده در ۲۰۱۹-۰۷-۲۹ توسط Wayback Machine.
  9. ↑ TECH-FAQ وبسایت مرجع مفاهیم فنی حوزه های مختلف فناوری اطلاعات و ارتباطات : Ku band.
This article is issued from ویکی‌پدیا. The text is available under Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 unless otherwise noted. Additional terms may apply for the media files.