مقاله در مورد ماهواره ها و فركانس های مخابراتی

توضیحات

 مقاله در مورد ماهواره ها و فركانس های مخابراتی دارای 26 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله در مورد ماهواره ها و فركانس های مخابراتی  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله در مورد ماهواره ها و فركانس های مخابراتی،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله در مورد ماهواره ها و فركانس های مخابراتی :

ماهواره ها و فركانس های مخابراتی

لایه أنیوسفر در فركانس حدود 30 مگا هرتز به صورت شفاف عمل می كند. علائم ارسالی بر روی این فركانس مستقیما از میان آن می گذرد و در فضای بیرون گم می شوند. این فركانس ها همچنین در خط مستقیم دید حركت می كنند. به این دلایل برای مقاصد ارتباطی آن ها را باید به طریقه های گوناگون به كار گرفت.

فركانسهای 30 تا 300 مگاهرتز بسیار مفید و كارامد هستند چون انتشار آنها با وجود محدود بودن پایدار است. این امواج با چنین فركانسی برای امواج تلویزیون كارامدند زیرا فركانسهای بالای آن ها اجازه حمل مقادیر فراوانی از اطلاعات مورد لزوم را می دهد و برای پخش صدای دارای كیفیت بالا نیز سودمند می باشد. علت این امر این است كه در این محدوده از فركانس برای كانالهای پهن جا وجود دارد. قسمتی از باند UHF را كه بین 790 تا 960 مگاهرتز قرار دارد می توان برای مرتبط ساختن ایستگاههایی با فاصله بیش از 320 كیلومتر به شیوه به اصطلاح پراكندگی در لایه

تروپوسفر زمین به كار برد. این شیوه به توانایی گیرنده دوردست در گرفتن بخش كوچكی از علائم فركانس UHF كه به دلیل ناپیوستگی های بالای لایه تروپوسفر پراكنده شده بستگی دارد. یعنی علائم در جایی پراكنده می شوند كه تغییرات شدیدی و تندی در ضریب شكست هوا وجود دارد.
امواج مایكروویو چه نوع امواجی هستند؟
فركانس های بین 3000 تا 12000 مگاهرتز برای رابطهای در خط مستقیم كه در آن پیام رسانی از طریق آنتن هایی بر فراز برجهای بلند ارسال می شود به كار می رود. ایستگاههای تكرار كننده را كه ساختاری برج مانند دارند نیز در فواصل 40 تا 48 كیلومتری ( معمولا بالای تپه ها ) كار می گذارند. این ایستگاهها امواج را می گیرند تقویت می كنند و دوباره به مسیر خود می فرستند

. بخش مربوط به امواج مایكروویو برای ارتباط مراكز پرجمعیت بسیار مفید است چون فركانس بالا به معنای آن است كه امكان حمل باند عریضی از طریق مدولاسیون وجود دارد و این نیز به این معنی است كه هزاران كانال تلفن را می توان روی یك فركانس مایكروویو فرستاد. باند عریض این نوع فركانس اجازه می دهد كه علائم ارسالی تلویزیون سیاه و سفید و تلویزیون رنگی بر روی یك موج حامل منفرد ارسال شوند و چون این امواج دارای طول موج بسیار كوتاه هستند برای متمركز كردن علائم رسیده می توان از بازتابنده های بسیار كوچك و اجزای هدایت مستقیم بهره گرفت.

ماهواره چیست ؟

دستگاههای ارتباطی ماهواره ها در باند مایكروویو عمل می كنند در واقع ماهواره ها صرفا ایستگاه مایكروویو غول پیكری است در مدار زمین كه با كمك پایگاه زمینی بازپخش می شود. این مدار تقریبا دایره شكل در ارتفاع 36800 كیلومتری 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 حركت دورانی زمین كاملا همزمان و برابر است و باعث می شود

ماهواره نسبت به نقطه مفروض روی زمین ثابت بماند.

ایستگاه زمینی در كشور اطلاعات را با فركانس 6 گیگاهرتز ارسال می كند. این فركانس فركانس UPLINK نامیده می شود. سپس ماهواره امواج تابیده شده را گرفته و با ارسال آن به نقطه دیگر كه بر روی فركانس 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 كند. 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 كرد كه علائم پیام رسانی ضعیف تر به تمام این ناحیه فرستاده شود و یا علائم قویتر را در نواحی كوچكتری متمركز كند. بر حسب مورد این امكان وجود دارد كه از ایستگاه زمینی در كشوری فرضی به چندین ایستگاه زمینی دیگر واقع در كشورهای گوناگون علائم ارسال كرد. به طور مثال : وقتی برنامه ای تلویزیونی در تمام شهر ها و دهكده های یك یا چند كشور 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 كه علائم ارسالی ماهواره در محدوده كوچكترین متمركز می شوند و به حد كافی قوی هستند می توان از ایستگاههای زمینی كوچكتر ساده تر و ارزانتر استفاده كرد.

از آنجاییكه ماهواره ها برای جلوگیری از تداخل امواج رادیویی باید جدا از هم باشند لذا شماره مكان های مداری در مدار همزمان با زمین كه امكان استفاده آن برای ارتباطات وجود دارد محدود است. از این رو جای شگفتی نیست كه وظیفه مدیریت در امور دستیابی به مدار و استفاده از فركانس ها برای انواع روز افزون و متنوع كاربردهای زمینی و ماهواره ای بوسیله شمار روزافزونی از كشورها بی نهایت دشوار شده است. از سویی استفاده از ماهواره ها در كش.رهای متمدن و پیشرفته به عملكرد دقیق و عملیات روز به روز دقیق تر نه تنها از نظر به كارگیری شیوه خودشان بلكه 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 كه سطح افق زمین را پشت سر می گذارد و از دیررس خارج می شود در نتیجه برای اینكه ارسال همواره ادامه یابد به چندین ماهواره از این نوع نیاز است و چون نگهداری و ادامه كار چنین شیوه ارتباطی بسیار پیچیده و گران است لذا كاربران و متخصصان طراحی ماهواره ها بیشتر جذب ماهواره همزمان با زمین می شود.

فركانس های بالای فركانس مایكروویو چه نوع فركانس هایی هستند؟
با كشف لیزر برای نخستین بار آن قسمت از محدوده فركانسی كه بالاتر از باند فركانس های مایكروویو 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 كوتاه خط ارتباطی بسیار عالی ایجاد می كند ولی چون پرتو لیزر خاصیت هدایت شونده بالایی دارد بازداشتن یا سد كردن آن بسیار دشوار است. این امر سبب می شود برای ارتش و بعضی از مقاصد نظامی كه شیوه های آن ها باید دارای حفظ اسرار باشد بسیار سودمند است در ضمن دستگاه لیزر برای كاربردهای ارتباط سیار از سبكی و قابلیت حمل خوبی برخوردار است. برخلاف امواج رادیویی امواج نوری را نمی توان با عبور دادن جریان های متناوب در سیم ها تولید كرد آن ها تنها با فرایند هایی كه داخل اتم روی می دهد به وجود می ایند فن آوری تار نوری مشابه موج رسان فلزی مایكروویو برای پرتو تابانی الكترومغناطیسی در ناحیه نور مرئی تعریف شده است. این شیوه به طور كلی شامل رشته ای شیشه ای با نازكی موی انسان است كه از هدر رفتن انرژی نور در مسافت طولانی جلوگیری می كند همچنین بر خلاف پرتوی نور معمولی پرتوی نور لیزری تكفام است یعنی فقط دارای یك فركنس تنها است. پرتوی لیزر دارای گستره پهن فركانس است كه خاصیت گسیختگی نور را ندارد به همین دلیل آن ها را می توان دقیقا به همان طریق كه با فركانس های مایكروویو تعدیل می شوند و تغییر نوسان می دهند را با پیام های تلفنی و اطلاعات و علائم تصویری تعدیل كرد.
به هر حال چون فركانس آن ها خیلی بالاتر است به تناسب آن می توان تعداد بیشتری از امواج و كانالها را انتقال دهند. به طور كلی مقایسه بین شیوه های مختلف ارسال امكان پذیر می با

شد. 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 فركانس به كار رفته به شرایط حل مساله ارتباطاتی وابسته است. بیشتر فركانسهای در دسترس را مقررات ملی و توافق های بین المللی تعیین

می كنند. اگر چه تصمیمات مربوط به شیوه ها و نحو ارسال امری فنی به شمار می آید ولی در اكثر 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 معر

ض 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 دا
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 37500 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 34 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.‏

منابع تامین برنامه:‏
به زبان ساده شامل برنامه هایی است که هر کانال تلویزیونی جهت پخش تهیه می کن
که یکی از اجزاء کلیدی سیستم است، محلی است که سیگنال ها و برنامه های مختلف را از کانال های تلویزیونی دریافت نموده و ‏از آنجا به سمت ماهواره های فضایی ارسال می نماید.
ماهواره ها:‏
ماهواره ها سیگنال هایی را که از طرف ایستگاه انتشار زمینی ارسال می شود دریافت نموده و آنها را دوباره به سمت زمین (با ‏پوششی بسیار وسیع)، باز می گردانند و منعکس می کنند.
آنتن های بشقابی:‏
این آنتن ها، سیگنال های ارسال شده از طرف ماهواره ها را دریافت نموده و به سمت دستگاه گیرنده بیننده خانگی، هدایت می ‏کنند.‏
دستگاه های گیرنده:‏
گیرنده ها، پس از دریافت سیگناهای آنتن، آنها را رمزگشایی نموده و با طی مراحل آشکار سازی تصویر، سیگنال ها را برای ‏پخش به دستگاه تلویزیون منتقل می کنند.‏
اغلب ایستگاه های تلویزیونی محلی، خودشان مستقیماً برنامه ها را برای ماهواره ارسال نمی کنند بلکه از روش دیگری بهره ‏می گیرند، بطوریکه برنامه های تولید شده مختلف را بوسیله تجهیزات ارتباطی گوناگون ابتدا برای مرکز انتشار اصلی ارسال می ‏نمایند.این تجهیزات می توانند از قبیل فیبر های نوری ویا آنتن های ارسال و دریافت رادیویی(بدون سیم) باشند.مرکز انتشار ‏نیز پس از دریافت برنامه ها، کیفیت آنها را بالا برده، تبدیل به سیگنال های دیجیتالی می نماید که در این مرحله حجم اطلاعات ‏ارسالی برای هر کانال به میزانی در حدود 270 مگابایت در ثانیه می رسد.اما این حجم از اطلاعات برای ارسال و دریافت از ‏طریق ماهواره ها زیاد به نظر می رسد، در مرحله بعد آنها به کمک روشهایی فشرده سازی شده و کم حجم خواهند شد.‏
فرآیند فشرده سازی تصاویر در تلویزیون های ماهواره ای:
یکی از اصلی ترین روشهای فشرده سازی حجم اطلاعات تصویری، (‏MPEG-2‎‏) است.این روش همان روشی است که جهت ‏ظبط فیلم بر روی دی وی دی ها نیز به کار می رود.به کمک این استاندارد می توان حجم 270 مگابایت اولیه را تا حدود 5 الی ‏‏10 مگابایت بر ثانیه کاهش داد.مر

حله فشرده سازی دیجیتال اطلاعات، یکی از کلیدی ترین و حیاتی ترین مراحل پخش تصاویر ‏تلویزیونی ماهواره ای است.برای مثال اگر بخواهیم بدون انجام مرحله فشرده سازی، تصاویر را از طریق ماهواره پخش کنیم، ‏ممکن است نتوانیم بیش از 30 کانال را هم زمان بر روی یک ماهواره منتشر کنیم، اما به کمک فشرده سازی قادریم تا هم زمان ‏چیزی در حدود 200 کانال را بر روی همان ماهواره منتشر و پخش کنیم.اما سیگنال های فشرده شده (‏MPEG-2‎‏ ) براحتی ‏قابل نمایش نخواهند بود و در واقع در مرحله فشرده سازی به نوعی دارای کدبندی و رمزگذاری شده اند.از ای

ن رو وظیفه ‏گیرنده ماهواره ای، این است که سیگنال های دریافتی را رمزگشایی نموده و قابل پخش کند.‏
رمز گشایی تصاویر تلویزیون های ماهواره ای:
معمولاً گیرنده ها برای انجام این کار هر فریم از تصاویر را جداگانه مورد تجزیه و تحلیل قرار داده و آن را رمزگشایی می کنند.‏هر فریم از سه روش ممکن است رمزگشایی شود که به شرح زیر است:‏
‎intraframe:‎
این روش که حداقل فشردگی را دارا می باشد، شامل تمامی اطلاعات مربوط به یک تصویر در یک فریم است.‏
‎predicated-frame:
این روش برای گیرنده تعیین میکند تا چگونه اطلاعات جدید و تصاویر قبلی را ترکیب و تعیین نموده و فریم های بعدی را به ‏کمک ترکیب جدید نمایش دهد.در حقیقت در این روش تنها اطلاعاتی شامل تغییرات در وضعیت تصاویر قبلی، منتقل می شوند نه ‏تمامی اطلاعات تصویر.بنابر این، دستگاه گیرنده با اعمال اطلاعات مربوط به تغییرات تصویر بر روی تصاویر گذشته، تصاویر ‏جدید را تولید و پخش می نماید.‏برای مثال هنگامی که در حال تماشای برنامه ای از ماهواره باشید،اگر در یک لحظه مانعی بر سر راه دید دیش شما ایجاد شود و زود رفع شود شما پدیده predicated-frame کاملاً مشهود خواهد بود.
‎bidirectional-frame:
این روش نیز ترکیبی از دو روش پیش گفته را شامل می شود.

لازم به ذکر است که نرخ یا میزان فشرده سازی اطلاعات بستگی به نوع برنامه ها دارد.مثلاً در هنگام پخش اخبار(وقتی تصویر ‏گوینده را در حال خواندن خبر نشان میدهد) حجم اطلاعات فشرده شده کم تر از مواقع دیگر است، چراکه در این حالت، تصویر ‏حداقل تغییرات را خواهد داشت و دارای بیشترین پایداری می باشد.در مقابل در برنامه های دیگری مانند یک فیلم اکشن یا کلیپ ‏موسیقی، هر فریم یا تصویر نسبت به فریم قبلی تغییرات زیادی خواهد داشت، بنابر این نیاز به روش ‏MPEG-2‎‏ برای ‏رمزگشایی خواهد بود

برای دریافت اینجا کلیک کنید