위성 통신의 원리
ㅏ satellite 수학적으로 예측 가능한 경로에서 다른 신체 주위를 움직이는 신체입니다. Orbit. 통신 위성은 인터넷 응용 프로그램과 함께 통신, 라디오 및 TV에 도움이되는 우주의 마이크로 웨이브 중계기입니다.
ㅏ repeater수신하고 재전송하는 신호의 강도를 높이는 회로입니다. 하지만 여기서이 중계기는transponder, 수신 된 신호에서 전송 된 신호의 주파수 대역을 변경합니다.
신호가 공간으로 전송되는 주파수를 Uplink frequency, 응답기가 전송하는 주파수는 Downlink frequency.
다음 그림은이 개념을 명확하게 보여줍니다.
이제 위성 통신의 장점, 단점 및 응용 프로그램을 살펴 보겠습니다.
위성 통신-장점
다음과 같은 위성 통신의 많은 장점이 있습니다-
Flexibility
새로운 회로 설치 용이
거리는 쉽게 커버되며 비용은 중요하지 않습니다.
방송 가능성
지구의 모든 구석이 덮여
사용자가 네트워크를 제어 할 수 있습니다.
위성 통신-단점
위성 통신에는 다음과 같은 단점이 있습니다.
세그먼트 및 출시 비용과 같은 초기 비용이 너무 높습니다.
주파수 혼잡
간섭 및 전파
위성 통신-응용
위성 통신은 다음 영역에서 응용 프로그램을 찾습니다.
라디오 방송에서.
DTH와 같은 TV 방송에서.
데이터 전송, GPS 응용 프로그램, 인터넷 서핑 등을위한 인터넷 연결 제공과 같은 인터넷 응용 프로그램에서
음성 통신용.
연구 및 개발 분야의 경우 많은 분야에서.
군사 애플리케이션 및 내비게이션에서.
궤도에서 위성의 방향은 케플러의 법칙이라고하는 세 가지 법칙에 따라 달라집니다.
케플러의 법칙
천문학 자 요하네스 케플러 (1571-1630)는 인공위성의 운동에 관한 3 가지 혁명적 인 법칙을 제시했습니다. 주 (지구) 주변의 위성이 따라가는 경로는ellipse. 타원에는 두 개의 초점이 있습니다.F1 과 F2, 지구는 그들 중 하나입니다.
객체의 중심에서 타원 경로의 한 점까지의 거리를 고려하면 중심에서 타원의 가장 먼 점을 다음과 같이 호출합니다. apogee 그리고 중심에서 타원의 가장 짧은 점은 perigee.
케플러의 1 일 법률
케플러의 1 일 개의 법률 상태, 즉 "그 초점의 하나로서 태양 타원형 궤도에서 태양 주위를 모든 행성 돌아 가지." 따라서 위성은 지구를 중심으로 타원 경로로 이동합니다.
타원의 반장 축은 'a'및 반 단축은 다음과 같이 표시됩니다. b. 따라서이 시스템의 이심률 e는 다음과 같이 쓸 수 있습니다.
$$ e = \ frac {\ sqrt {a ^ {2} -b ^ {2}}} {a} $$
Eccentricity (e) − 원이 아닌 타원 모양의 차이를 정의하는 매개 변수입니다.
Semi-major axis (a) − 중심을 따라 두 초점을 연결하여 그려지는 가장 긴 지름으로, 두 정점 (중앙에서 타원의 가장 먼 지점)에 닿습니다.
Semi-minor axis (b) − 양쪽 가장자리 (중심에서 타원의 가장 짧은 점)에 닿는 중심을 통해 그려지는 가장 짧은 지름입니다.
이것들은 다음 그림에 잘 설명되어 있습니다.
타원형 경로의 경우 편심이 0과 1 사이에 있어야합니다. 즉, 0 <e <1입니다. e 0이되면 경로는 더 이상 타원형이 아닌 원형 경로로 변환됩니다.
케플러의 제 2 법칙
케플러의 제 2 법칙은“동일한 시간 간격으로 위성이 덮는 면적은 지구 중심에 대해 동일하다”고 말합니다.
다음 그림을 보면 알 수 있습니다.
위성이 p1 과 p2 거리, 동일한 시간 간격에서 영역 B1 과 B2 두 경우에 각각 적용되며 동일합니다.
케플러의 세 번째 법칙
케플러의 세 번째의 "궤도의주기 시간의 제곱은 두 물체 사이의 평균 거리의 세제곱에 비례한다."고 법률 상태
이것은 수학적으로 다음과 같이 쓸 수 있습니다.
$$ T ^ {2} \ : \ alpha \ : \ : a ^ {3} $$
의미
$$ T ^ {2} = \ frac {4 \ pi ^ {2}} {GM} a ^ {3} $$
$ \ frac {4 \ pi ^ {2}} {GM} $는 비례 상수입니다 (Newtonian Mechanics에 따름).
$$ T ^ {2} = \ frac {4 \ pi ^ {2}} {\ mu} a ^ {3} $$
여기서 μ = 지구의 지구 중심 중력 상수, 즉 Μ = 3.986005 × 10 14 m 3 / sec 2
$$ 1 = \ 왼쪽 (\ frac {2 \ pi} {T} \ 오른쪽) ^ {2} \ frac {a ^ {3}} {\ mu} $$
$$ 1 = n ^ {2} \ frac {a ^ {3}} {\ mu} \ : \ : \ : \ Rightarrow \ : \ : \ : a ^ {3} = \ frac {\ mu} {n ^ {2}} $$
어디 n = 초당 라디안 단위의 위성 평균 운동
위성의 궤도 기능은 이러한 케플러 법칙의 도움으로 계산됩니다.
이와 함께 주목해야 할 중요한 사항이 있습니다. 위성은 지구 주위를 공전 할 때 중력 인 지구에서 당기는 힘을받습니다. 또한 태양과 달에서 당기는 힘을 경험합니다. 따라서 두 가지 힘이 작용합니다. 그들은-
Centripetal force − 궤적 경로를 따라 이동하는 물체를 자신을 향해 당기는 힘을 다음과 같이 부릅니다. centripetal force.
Centrifugal force − 궤적 경로를 따라 이동하는 물체를 위치에서 멀어지게 밀어 붙이는 힘을 다음과 같이 부릅니다. centrifugal force.
따라서 위성은 궤도를 유지하기 위해이 두 힘의 균형을 맞춰야합니다.
지구 궤도
위성은 우주로 발사 될 때 특정 궤도에 배치되어 과학적, 군사적 또는 상업적인 접근 가능성을 유지하고 목적을 달성하기 위해 혁명을위한 특정 방법을 제공해야합니다. 지구와 관련하여 위성에 할당 된 이러한 궤도를Earth Orbits. 이 궤도에있는 위성은 지구입니다Orbit Satellites.
중요한 종류의 지구 궤도는-
지리적 동기 지구 궤도
중간 지구 궤도
낮은 지구 궤도
지구 동기 지구 궤도 위성
ㅏ Geo-Synchronous Earth Orbit (GEO)위성은 지구에서 22,300 마일의 고도에 위치한 위성입니다. 이 궤도는side real day(즉, 23 시간 56 분). 이 궤도는have inclination and eccentricity. 원형이 아닐 수 있습니다. 이 궤도는 지구의 극에서 기울어 질 수 있습니다. 그러나 지구에서 관찰하면 정지 된 것처럼 보입니다.
동일한 지리적 동기 궤도가 원형이고 적도면에 있으면 다음과 같이 호출됩니다. geo-stationary orbit. 이 위성은 지구 적도 위의 35,900km (정지 동기와 동일)에 위치하며 지구 방향 (서쪽에서 동쪽으로)에 대해 계속 회전합니다. 이 위성은 지구와 관련하여 정지 된 것으로 간주되므로 이름에서 알 수 있습니다.
지구 고정 지구 궤도 위성은 일기 예보, 위성 TV, 위성 라디오 및 기타 유형의 글로벌 통신에 사용됩니다.
다음 그림은 지구 동기 궤도와 정지 궤도의 차이를 보여줍니다. 회전축은 지구의 움직임을 나타냅니다.
Note− 모든 정지 궤도는 정지 궤도입니다. 그러나 모든 정지 궤도는 정지 궤도가 아닙니다.
중 궤도 위성
Medium Earth Orbit (MEO)위성 네트워크는 지구 표면에서 약 8000 마일 거리에서 궤도를 돌게됩니다. MEO 위성에서 전송 된 신호는 더 짧은 거리를 이동합니다. 이것은 수신단에서 향상된 신호 강도를 의미합니다. 이것은 수신단에서 더 작고 가벼운 수신 터미널을 사용할 수 있음을 보여줍니다.
신호가 위성에서 더 짧은 거리를 이동하기 때문에 전송 지연이 적습니다. Transmission delay 신호가 위성으로 이동했다가 수신 스테이션으로 되돌아가는 데 걸리는 시간으로 정의 할 수 있습니다.
실시간 통신의 경우 전송 지연이 짧을수록 통신 시스템이 좋아집니다. 예를 들어, GEO 위성이 왕복하는 데 0.25 초가 필요한 경우 MEO 위성은 동일한 이동을 완료하는 데 0.1 초 미만이 필요합니다. MEO는 2GHz 이상의 주파수 범위에서 작동합니다.
저궤도 위성
LEO (Low Earth Orbit) 위성은 주로 작은 LEO, 큰 LEO 및 Mega-LEO의 세 가지 범주로 분류됩니다. LEO는 지구 표면에서 500 ~ 1000 마일의 거리를 공전합니다.
이 비교적 짧은 거리는 전송 지연을 0.05 초로 줄입니다. 이는 민감하고 부피가 큰 수신 장비의 필요성을 더욱 줄여줍니다. Little LEO는 800MHz (0.8GHz) 범위에서 작동합니다. Big LEO는 2GHz 이상 범위에서 작동하고 Mega-LEO는 20-30GHz 범위에서 작동합니다.
관련된 더 높은 주파수 Mega-LEOs 더 많은 정보 전달 용량으로 변환되고 실시간 저 지연 비디오 전송 체계의 기능을 제공합니다.
다음 그림은 LEO, MEO 및 GEO의 경로를 보여줍니다.
