لایه أنیوسفر در فرکانس حدود 30 مگا هرتز به صورت شفاف عمل می کند. علائم ارسالی بر روی این فرکانس مستقیما از میان آن می گذرد و در فضای بیرون گم می شوند. این فرکانس ها همچنین در خط مستقیم دید حرکت می کنند. به این دلایل برای مقاصد ارتباطی آن ها را باید به طریقه های گوناگون به کار 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 کارامدند زیرا فرکانسهای بالای آن ها اجازه حمل مقادیر فراوانی از اطلاعات مورد لزوم را می دهد و برای پخش صدای دارای کیفیت بالا نیز سودمند می باشد. 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 می توان برای مرتبط ساختن ایستگاههایی با فاصله بیش از 320 کیلومتر به شیوه به اصطلاح پراکندگی در لایه تروپوسفر زمین به کار برد. این شیوه به توانایی گیرنده دوردست در گرفتن بخش کوچکی از علائم فرکانس UHF که به دلیل ناپیوستگی های بالای لایه تروپوسفر پراکنده شده بستگی دارد. یعنی علائم در جایی پراکنده می شوند که تغییرات شدیدی و تندی در ضریب شکست هوا وجود دارد.
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.
ماهواره چیست ؟
دستگاههای ارتباطی ماهواره ها در باند مایکروویو عمل می کنند در واقع ماهواره ها صرفا ایستگاه مایکروویو غول پیکری است در مدار زمین که با کمک پایگاه زمینی بازپخش می شود. این مدار تقریبا دایره 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 به وسیله سلولهای خورشیدی از خورشید می گیرد. نیروی جاذبه زمین شتاب زاویه شی قرار گرفته در مدار را دقیقا بی اثر می سازد. در این فاصله دور چرخش ماهواره ها با حرکت دورانی زمین کاملا همزمان و برابر است و باعث می شود ماهواره نسبت به نقطه مفروض روی زمین ثابت بماند.
ایستگاه زمینی در کشور اطلاعات را با فرکانس 6 گیگاهرتز ارسال می کند. این فرکانس فرکانس UPLINK نامیده می شود. 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 می دهد. در واقع ماهواره اطلاعات گرفته شده را به سمت مقصد تقویت و رله می کند. آنتن ماهواره ترانسپوندر نام دارد. از مدار همزمان با زمین هر نقطه از زمین بجز قطبین در Line of sight است. و هر ماهواره می تواند تقریبا 40 % از سطح زمین را بپوشاند. آنتن ماهواره ها را طوری می شود طراحی کرد که علائم پیام رسانی ضعیف تر 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. به طور مثال : وقتی برنامه ای تلویزیونی در تمام شهر ها و دهکده های یک یا چند کشور پخش شود در این حالت ماهواره ماهواره پخش برنامه است ولی وقتی علائم ارسال ماهواره در سطح گسترده ای از زمین انتشار یابد ایستگاههای زمینی باید آنتنهای بسیار بزرگ و پیچیده ای داشته باشند. هنگامی که علائم ارسالی ماهواره در محدوده کوچکترین متمرکز می شوند و به حد کافی قوی هستند می توان از ایستگاههای زمینی کوچکتر ساده تر و ارزانتر استفاده کرد.
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.
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.
سیستم پخش ماهواره ای و همگانی
هنگامی که برای اولین بار تلویزیون های ماهواره ای با رویکرد تجاری و بازرگانی وارد عرصه ارائه خدمات شدند، هنوز آنتن های بشقابی خانگی بسیار کم تعداد، بزرگ و گران قیمت بودند.اما امروزه یافتن پشت بام ساختمان هایی که فاقد این بشقاب ها باشند، کار دشواری به نظر می رسد.به علاوه دیگر این آنتن ها به بزرگی قدیم نیستند و بسیار کوچکتر شده اند.
تلویزیون های ماهواره ای چیست؟
شرکت های تلویزیون ماهواره ای بزرگ، این روزها اوقات فراغت بسیاری از مردم جهان را با برنامه هایی همچون، فیلم، موسیقی، ورزش، اخبار و حوادث، پر می کنند.پخش برنامه های تلویزیونی ماهواره ای تقریباً مشابه پخش همگانی تلویزیونی است.پخش همگانی تلویزیونی، سرویسی است که به صورت مستقیم و بدون نیاز به سیم و کابل، برنامه های تلویزیونی را به دستگاه گیرنده بیننده می رساند.
در هر دو روش پخش همگانی و پخش ماهواره ای، ایستگاه های فرستنده برای ارسال برنامه ها از سیگنال های رادیویی استفاده می کنند.ایستگاه های پخش همگانی از آنتن های قدرتمند و پر توان برای ارسال امواج رادیویی به نواحی تحت پوشش استفاده می کنند و در طرف دیگر بیننده گان قادرند تا بوسیله یک آنتن کوچک امواج و برنامه ها را دریافت کنند.
محدودیتهای ایجاد شده تلویزیون ها:
اصلی ترین محدودیت در پخش همگانی تلویزیونی را می توان محدودیت در برد یا فضای تحت پوشش ایستگاه عنوان کرد، چراکه امواج منتشر شده از آنتن در یک خط تقرباً مستقیم ارسال می گردند و گیرندگان برای دریافت امواج می بایست مستقیم در معرض انتشار این امواج قرار گیرند.البته در این میان موانع کوچکی همچون درختان یا ساختمان های مجاور مشکلی ایجاد نخواهند کرد، اما مانع بزرگی همچون انحناء کره زمین قادر است تا امواج رادیویی را در معرض انعکاس و انحراف قرار دهد.بدین سان، اگر تمام سطح کره زمین را صاف و مسطح در نظر بگیریم، در این حالت امواج تلویزیونی تا هزاران کیلومتر دورتر از منبع انتشار (ایستگاه) نیز قابل دریافت خواهند بود.اما کره زمین دارای سطحی کروی منحنی می باشد که موجب ایجاد شکست در مسیر خط مستقیم انتقال سیگنال ها می گردد.
از مشکلات دیگر پخش همگانی تلویزیونی کیفیت پایین و اختلال در دریافت تصاویر است که برای حل این مشکل، گیرنده باید فاصله کمتری (تا حد ممکن) با ایستگاه فرستنده تلویزیونی داشته باشد و همچنین میان این فاصله موانع کمتری نیز وجود داشته باشد.
راه حل های تلویزیون ماهواره ای:
تلویزیون های ماهواره ای مشکلات ناشی از محدودیت در برد و تحریف امواج را به واسطه انتشار امواج از طریق ماهواره های قرار گرفته در مدار زمین، تا حدود زیادی کاهش می دهند.سیستم های ماهواره ای و به خصوص ماهواره های تلویزیونی، جهت ارسال و دریافت سیگنال های رادیویی از آنتن های مخصوص که بشقابهای ماهواره (DISH) نامیده می شوند استفاده می کنند.ماهواره های تلویزیونی همگی در محدوده مدار زمین قرار گرفته اند، این ماهواره ها با سرعتی برابر 11 هزار کیلومتر در ساعت به سمت فضا پرتاب شده و در فاصله تقریبی 37.500 کیلومتری از زمین قرار خواهند گرفت.در چنین سرعت و ارتفاعی ماهواره ها می توانند هر 24 ساعت یا شبانه روز، یک بار به دور کره زمین بگردند.
نسل های قدیمی سیستم های پخش تلویزیونی ماهواره ای، بر روی باند (C) که شامل گستره فرکانس رادیویی از 3.4 گیگا هرتز تا 7 گیگا هرتز بود، برنامه پخش می کردند.همچنین در انتشار دیجیتال ماهواره ای، برنامه ها هم اکنون بر روی باندی به نام (KU) با گستره 12 الی 14 گیگا هرتز پخش می شوند.
اجزاء مختلف سیستم پخش ماهواره ای:
در روش پخش ماهواره ای موسوم به "مستقیم به خانه" (DTH)، سیستم دارای 5 جزء مهم و اصلی میباشد که عبارتند از: منابع تامین برنامه، مرکز انتشار و پخش زمینی، ماهواره ها، آنتن های بشقابی و دستگاههای گیرنده.