Budowa satelity telekomunikacyjnego
Satelita telekomunikacyjny składa się z dwóch głównych modułów :
- platformy kosmicznej (spacecraft bus),
- aparatury telekomunikacyjnej (communication subsytem).
Do zadań platformy kosmicznej należy :
- utrzymanie pozycji orbitalnej satelity i jego stabilnego położenia w przestrzeni kosmicznej,
- nakierowanie anten na obsługiwane obszary na powierzchni Ziemi,
- zapewnienie możliwie długiego czasu życia : 10 - 20 lat,
- ochrona sprzętu telekomunikacyjnego przed wysokimi i niskimi temperaturami,
- dostarczanie energii elektrycznej do urządzeń telekomunikacyjnych i pomocniczych.
Platformę kosmiczną tworzą :
- Konstrukcja mechaniczna :
Starszym rozwiązaniem jest konstrukcja cylindryczna. Stabilizację położenia satelity uzyskuje się w tym przypadku
przez nadanie mu ruchu obrotowego. Nieruchome pozostają tylko anteny wycelowane w obsługiwane obszary na powierzchni Ziemi.
Nowsze satelity posiadają zazwyczaj konstrukcję prostopadłościenną (pudełkową). Stabilizację we wszystkich trzech
płaszczyznach zapewniają wtedy żyroskopy.
- Systemy telemetryczne, utrzymaniowe i napędowe :
Systemy telemetryczne gromadzą dane o stanie aparatury pokładowej satelity i przesyłają je do naziemnych stacji kontrolnych.
Z kolei systemy utrzymaniowe odbierają polecenia i sygnały od naziemnych stacji kontrolnych. W skład systemów napędowych
wchodzą zdalnie sterowane silniki pozwalające zmienić lub skorygować pozycję satelity na orbicie oraz zbiorniki
z paliwem rakietowym (zazwyczaj związki chemiczne boru i wodoru o dużym cieple spalania). Możliwa jest również korekcja
pozycji anten.
- System energetyczny :
Podstawowym źródłem energii na pokładzie satelity są fotoogniwa czyli baterie słoneczne. Na czas zasłonięcia Słońca
przez Ziemię satelita gromadzi energię w akumulatorach niklowo-wodorowych.
- System kontroli termicznej :
Są to urządzenia rozpraszające ciepło wytwarzane przez aparaturę telekomunikacyjną i osłony termiczne chroniące przed
wysokimi i niskimi (nawet -270° C) temperaturami.
Aparatura telekomunikacyjna służy do odbierania, wzmacniania, przetwarzania
i emitowania sygnałów radiowych. Składa się z :
- Przekaźników satelitarnych (repeaters) :
Przekaźniki satelitowy można podzielić na :
- przeźroczyste lub inaczej bierne (transparent, non-regenerative, "bent pipe"),
- regeneracyjne czyli aktywne (on-board processing, regenerative).
Przekaźniki bierne tylko odbierają sygnał w kanale uplink, zmieniają jego częstotliwość i retransmitują go z powrotem
na powierzchnię Ziemi w kanale downlink. Stosowane są powszechnie, zarówno w transmisji cyfrowej jak i analogowej
(w szczególności w systemach telewizji satelitarnej).
Przekaźniki regeneracyjne stosowane są wyłącznie w transmisji cyfrowej. Poza retransmisją sygnału, mogą pełnić funkcje
regeneratora, koncentratora i komutatora. Jeżeli istnieją łącza ISL (Inter Satellite Links), mogą również uczestniczyć
w routingu pakietów między satelitami.
- Anten satelitów :
Anteny satelitów telekomunikacyjnych są to zazwyczaj układy antenowe złożone z szeregu elementów promieniujących
o kształtowanej charakterystyce promieniowania. W zależności od rozmiaru obsługiwanego obszaru rozróżnia się anteny
operujące wiązką :
- globalną (global beam)
- zazwyczaj prosta antena tubowa (tuba falowodowa), kąt połowy mocy : 2θ3dB = 17.4°, Gmax = 18.3 dBi,
satelita geostacjonarny przy pomocy jednej takiej anteny może obsługiwać 45 % powierzchni kuli ziemskiej,
- półkulową (hemispherical beam)
- pokrycie około 20 % powierzchni Ziemi,
- strefową (zone beam)
- pokrycie rzędu 10 % powierzchni kuli ziemskiej,
- punktową (spot beam)
- 2θ3dB < 1°, reflektor paraboliczny oświetlany układem promienników.
Przykłady planów kanałów radiowych o szerokości 500 MHz "w górę" (uplink)
i "w dół" (downlink) w paśmie Ku dla satelity geostacjonarnego.
Powyższe materiały opracowano na podstawie notatek z wykładu dr Wiesława Ludwina.
Strona główna