در مورد ماهواره های مخابراتی

در مورد ماهواره های مخابراتی

 
فهرست مطالب
 
مقدمه : 2
تاریخچه ماهواره 3
امواج مایکروویو چه نوع امواجی هستند؟ 5
فرکانس های بالای فرکانس مایکروویو چه نوع فرکانس هایی هستند؟ 6
تاریخچه ارتباطات ماهواره در ایران 7
1- بخش فضایی 8
2-بخش زمینی: 9
3- ساختمان ماهواره ها 9
4- پوشش ماهواره ها 9
تقسیم بندی ماهواره ها از لحاظ وزن 11
انواع ماهواره ها 11
سیر تحولات ماهواره های مخابراتی 12
ماهواره های مخابراتی 15
ویژگیهای ماهواره های مخابرات 18
گسترش منطقه تحت پوشش 18
انعطاف پذیری 19
پهنای باند زیاد 19
هزینه کم 19
ضریب اطمینان 20
تاخیر در دریافت 20
ایجاد اکو 20
ماهواره های رادیو تلویزیونی 21
ماهواره های نظامی 22
ماهواره های جاسوسی استراق سمع الکترونیکی 23
ماهواره های هواشناسی نظامی 23
ماهواره های جاسوسی - عکاسی 23
ماهواره های هشدار دهنده 24
ماهواره های مخابرات دریایی 24
ماهواره های نظارت دریایی 26
ماهواره ها و فرکانس های مخابراتی 26
 
مقدمه :
واژه انگلیسی satellite به معنی ماهواره از کلمه لاتین satelles به معنی همراه ، دنباله رو یا محافظ شخصی گرفته شده است. لغت ماهواره طبق تعریف به سامانه ای گفته می شود که در مداری به دور یک سیاره در حال گردش باشد.انرژی زیادی برای قرار دادن یک ماهواره در مدار مورد نیاز است.این انرژی معمولا با کاربرد راکت به دست می آید. به طوری که راکت ماهواره را با سرعت مورد نیاز بالا برده و در مدار رها میکند در دوره کنونی ،ماهواره و فن آوری های وابسته , آنچنان در تاروپود زندگی بشر نفوز کرده و به پیش می تازد که نقش تعیین کننده آن در دگرگونی تمدن بشری , قابل توجه است.لز این رو فن آوری ماهواره به عنوان شاخه ای مهم در پژوهش های فضایی , جایگاه ویژه ای در زمینه های مختلف ارتباطی پیدا کرده است.هم ااکنون تمامی پهنه جهان از بزرگترین مناطق تا دور افتاده ترین جزایر زیر پوشش شبکه گسترده ماهواره های ارتباطی , مخابراتی و نظامی قرار دارد.فرستادنسیگنال های صدا , سیما , اطلاعات چند رسانه ای و ... به بهترین روش و حداکثر سرعت از طریق همین شبکه ها صورت میگیرد.درواقع از میان فن اوری فضایی, ارتباطات ماهواره بیشتر از همه مورد استفاده بوده.نخست ربای ارتباطات میان قاره ای از آن استفاده شد و امروز ماهواره ها برای ارتباطات بین المللی به کار برده می شوند.هر روز تعداد کشورهایی که برای ارتباطات داخلی از آن استفاده می کنند بیشتر می شود . ماهواره ها توانایی جدیدی برای انجام وظایف دشوار و بزرگ بشر در مقابل سامانه پیچیده اکولوژی(روابط موجودات زنده و محیط) پدید آورده اند. ماهواره ها برای اولین بار در تاریخ بشر , راه حل های جهانی برای مسائل جهانی فراهم ساخته اند. در نتیجه ایجاد سازمان های جهانی برای کاربرد بهینه این امکانات جدید فوریت بیشتری پیدا کرده است. مخابره مستقیم تصویر از ماه نشانه انقلابی در مخابرات بود که اهمیت ان را نبید کمتر از فرود بر روی ماه دانست.میزان مخابره صدا و سیما چنان به سرعت گسترش میابد که دیگر نمی توان مخابره بین فرستنده ها وگیرنده های بیم المللی را با بی سیم های رادیوئی فرکانس بالا یا سامانه کابل های زیر دریایی به خوبی اداره کرد.سال 1965 تاکنون ’اینتل ست’ سامانه مخابراتی ماهواره ای جهان را اداره کرده است.نخستین ماهواره ’ ارلی برد’ که 240 کانال تلفنی دو جانبی گنجایش داشت , یکشبه گنجایش 4 کابل زیر دریایی اقیانوس اطلس را دوبرابر کرد و تسهیلات بین المللی جدیدی در دسترس کشورهای سایرنقاط جهان قرار داد.
 
تاریخچه ماهواره
قبل از قرار دادن ماهواره های ساخت بشر در مدار , از ماه به عنوان یک بازتابش امواج الکترومغناطس استفاده می شد.نخستین آزمایش فرستادن امواج به طرف ماه و بازتابش آن در ژوئیه 1954 صورت گرفت.نیروی دریایی آمریکا در سال های 1956 تا 1959 , آناپولیس و هونولولو از طریق ماه ارتباط برقرار کرد.در این ارتباط قدرت فرستنده درحدود 100کیلووات و قطر آنتن گیرنده 26 متر و فرکانس امواج فرستاده شده در حدود 430مگاهرتز بود. ماهواره هایی نیز به شکل ها و اندازه های مختلف به منظور بازتابیدن امواج به فضا فرستاده میشوند که با وجود سادگی و کارآمدی , کاستی هایی نیز داشت و بازتابش آن ها در مقابل سیگنال های مختلف , متفاوت بود.یعنی به دلیل آنکه فقط امواج را بازتاب می کردند و هیچگونه تقویتی روی سیگنال انجام نمیدادند , نیاز به آنتن های بزرگ برای گیرنده داشت و چون در یک جا ساکن نبودند امکان ردیابی آنها مشکل بود.به این دلیل به انها ماهواره های غیرفعال میگفتند. نخستین ماهواره مصنوعی فعال به نام اسپویتنگ-1 چهار اکتبر 1957 توسط شوروی به فضا پرتاب شد و انقلابی در صنعت فضا به وجود آورد. این ماهواره سیگنال های 20 و 40 مگا هرتزی را می فرستاد که میشد آنها را توسط یک گیرنده ساده دریافت کرد.در سال 1960 میلادی , آمریکایی ها نخستین ماهواره مخابراتی را در مدار قرار دادند.قطر این ماهواره بزرگ 30 متر بود و در ارتفاع 1500 کیلومتری زمین گردش می کرد. این ماهواره مجهز به نوعی آینه بود که امواج را از ایستگاه فرستنده می گرفت و به ایستگاه های گیرنده (که به دلیل کروی بودن زمین نمی توانست این امواج را به طور مستقیم دریافت کند ), بازتاب می کرد. امروزه ماهواره ها با ماموریت های علمی و کاربردی گوناگون در مدار های متفاوت قرار گرفته و خدماتی از قبیل پخش صدا و تصویر , خدمات زمین شناسی , هواشناسی , تحقیقات فضایی , خدمات نظامی , هدایت رادیوئی برای هدایت و ارتباط با کشتی ها و هواپیماها , ارتباطات ثابت ماهواره ای برای ایستگاه های ثابت زمینی و...ارائه میکنند , به گونه ای که اکنون مسائل ترافیک فضلیی ماهواره ها و خطر تصادم آنها و ایجاد زباله های فضایی جزو مسائل جدی عصر ما شده است.
از آنجاییکه ماهواره ها برای جلوگیری از تداخل امواج رادیویی باید جدا از هم باشند لذا شماره مکان های مداری در مدار همزمان با زمین که امکان استفاده آن برای ارتباطات وجود دارد محدود است. از این رو جای شگفتی نیست که وظیفه مدیریت در امور دستیابی به مدار و استفاده از فرکانس ها برای انواع روز افزون و متنوع کاربردهای زمینی و ماهواره ای بوسیله شمار روزافزونی از کشورها بی نهایت دشوار شده است. از سویی استفاده از ماهواره ها در کش.رهای متمدن و پیشرفته به عملکرد دقیق و عملیات روز به روز دقیق تر نه تنها از نظر به کارگیری شیوه خودشان بلکه از نظر همسایگانشان در مدار همزمان با زمین نیاز می باشد. برخی از ماهواره ها نیز در مدار ناهمزمان با چرخش زمین non- geosynchronous قرار داده می شوند.در ماهواره های ناهمزمان با مدار زمین ماهواره دیگر در دید ایستگاه زمینی نیست زیرا که سطح افق زمین را پشت سر می گذارد و از دیررس خارج می شود 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 ماهواره ها بیشتر جذب ماهواره همزمان با زمین می شود.
 
امواج مایکروویو چه نوع امواجی هستند؟ فرکانس های بین 3000 تا 12000 مگاهرتز برای رابطهای در خط مستقیم که در آن پیام رسانی از طریق آنتن هایی بر فراز برجهای بلند ارسال می شود به کار می رود. ایستگاههای تکرار کننده را که ساختاری برج مانند دارند نیز در فواصل 40 تا 48 کیلومتری ( معمولا بالای تپه ها ) کار می گذارند. این ایستگاهها امواج را می گیرند تقویت می کنند و دوباره به مسیر خود می فرستند. 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 می توان روی یک فرکانس مایکروویو فرستاد. باند عریض این نوع فرکانس اجازه می دهد 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 می توان از بازتابنده های بسیار کوچک و اجزای هدایت مستقیم بهره گرفت.
 
فرکانس های بالای فرکانس مایکروویو چه نوع فرکانس هایی هستند؟
با کشف لیزر برای نخستین بار آن قسمت از محدوده فرکانسی که بالاتر از باند فرکانس های مایکروویو بودند به منظور حمل پیام های بی سیم در نظر گرفته شدند. پرتو های لیزری تحت تاثیر عواملی مانند مه - غبار -- خرابی وضع هوا و روزهای بسیار داغ به شدت ضعیف می شوند. اگر چه لیزر برای حمل اطلاعات تا مسافت های کوتاه خط ارتباطی بسیار عالی ایجاد می کند ولی چون پرتو لیزر خاصیت هدایت شونده بالایی دارد بازداشتن یا سد کردن آن بسیار دشوار است. این امر سبب می شود برای ارتش و بعضی از مقاصد نظامی که شیوه های آن ها 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 نمی توان با عبور دادن جریان های متناوب در سیم ها تولید کرد آن ها تنها با فرایند هایی که داخل اتم روی می دهد به وجود می ایند فن آوری تار نوری مشابه موج رسان فلزی مایکروویو برای پرتو تابانی الکترومغناطیسی در ناحیه نور مرئی تعریف شده است. این شیوه به طور کلی شامل رشته ای شیشه ای با نازکی موی انسان است که از هدر رفتن انرژی نور در مسافت طولانی جلوگیری می کند 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 آن ها را می توان دقیقا به همان طریق که با فرکانس های مایکروویو تعدیل می شوند و تغییر نوسان می دهند را با پیام های تلفنی و اطلاعات و علائم تصویری تعدیل کرد.
به هر حال چون فرکانس آن ها خیلی بالاتر است به تناسب آن می توان تعداد بیشتری از امواج و کانالها را انتقال دهند. به طور کلی مقایسه بین شیوه های مختلف ارسال امکان پذیر می باشد. 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 به کار رفته به شرایط حل مساله ارتباطاتی وابسته است. بیشتر فرکانسهای در دسترس را مقررات ملی و توافق های بین المللی تعیین می کنند. اگر چه تصمیمات مربوط به شیوه ها و نحو ارسال امری فنی به شمار می آید ولی در اکثر اوقات ملاحظات سیاسی آن را در بر می گیرد.
تاریخچه ارتباطات ماهواره در ایران
بهره برداری از ارتباطات ماهواره ای در ایران با گشا یش نخستین ایستگاه زمینی در فاصله 55 کیلومتری همدان از مهرماه 1348 به منظور برقراری ارتباطات تلفنی , تلکس و تلویزیونی با کشور های اروپایی-آمریکایی آغاز شد.این ایستگاه زمینی که بعدها به شهید قندی تغییر نام یافت ابتدا مجهز به آنتن با قطر 30 متر و وزنی درحدود 380 تن بود.این ایستگاه در آغاز فعالیت , توانایی برقراری ارتباطات 8 کانال تلفنی و فرستادن و دریافت یک برنامه تلویزیونی از طریق ماهواره انتل ست را بر فراز اقیانوس اطلس داشت. به علت بیاز به ارتباط با کشورهایی آسیایی , در سال 1353 این ایستگاه به آنتن دیگری به قطر 30 متر و وزن 290 تن مجهز شد که ارتباط ماهواره ای با کشورهای آسیایی و دیگر کشور های اروپایی رااز طریق ماهواره انتل ست –که بر فراز اقیانوس هند قرار داشت برقرار می کرد. با گسترش ارتباطات ماهواره ای و به خاطر به کارگیری فناوری جدید در رفع نیازها , توسعه ارتباطات و کاربرد های مختلف آن , مرکز ارتباطات ماهواره ای بومهن و ایستگاه زمینی اصفهان توسط شرکت مخابرات در سال 1365 نصب و راه اندازی شد.در حا ل حاضر مرکز ارتباطات ماهواره ای بومهن, ایستگاه زمینی شهید قندی و ایستگاه زمینی اصفهان با داشتن آنتن های گیرنده و فرستنده مناسب , ارتباطات ماهواره های ایران را برقرار میکنند. به طور کلی یک سیستم ماهواره ای را در چهار بخش می توان مورد بررسی قرار داد.

دانلود کامل در مورد ماهواره های مخابراتی