Диапазоны частот спутниковых антенн

Частотой называют количество полных колебаний, совершаемых за единицу времени. Частоты спутниковых антенн измеряются в мегагерцах (МГц) и гигагерцах (ГГц), формируя диапазоны, которые могут подразделяться на поддиапазоны.

Проблема спутниковой связи — совместимость спектра частот спутникового вещания и излучений наземных станций, расположенных на определенной территории. Поэтому каждый геостационарный спутник имеет определенное положение, рабочие частоты, зону покрытия, мощности транспондеров.

Выбор частоты для трансляции данных от земной станции к спутнику и обратно не бывает произвольным. От нее зависит уровень затухания радиоволн, проходящих атмосферу. Частота спутниковой антенны также влияет на подбор диаметра тарелки. Увеличение частоты сигнала приводит к уменьшению длины волны и наоборот. Чем больше длина волны, тем больший диаметр антенны необходим для приема.

Также с увеличением частоты повышается коэффициент усиления антенн, передающих сигнал со спутника, что ведет к увеличению стоимости оборудования для наземных спутниковых станций связи.

Частотный диапазон, характеризующийся дециметровыми длинами волн, которые используются для спутниковой, а также наземной радиосвязи, мобильных телекоммуникаций. Спектр составляет от 1 до 2 ГГц (длина волны от 30 до 15 см). L‑диапазон используется всеми навигационными системами, кроме индийской GAGAN. С ним совместимы широкополосные сигналы российской системы ГЛОНАСС (с частотным и кодовым разделением), американской GPS, европейской Галилео, китайской Бэйдоу.

Представлен частотами сантиметровых и дециметровых длин волн от 2 до 4 ГГц (длина волны 15−7.5 см), применяемых для спутниковых систем связи, цифрового радио, мобильных телекоммуникаций, РЛС.

Диапазон поддерживают многие космические системы, например, научные или метеорологические спутники, радары, ракеты‑носители, часть межпланетных аппаратов.

Один из основных частотных диапазонов для спутникового телевидения, имеющий сантиметровые длины волн 7.5−3.75 см. Занимает пределы от 3.4 до 8 ГГц, однако для спутниковой связи приближен к диапазону S, находясь между 3.4 и 7 ГГц.

Существует несколько вариантов диапазона С (поддиапазонов), которые различаются в зависимости от региона вещания.

При передаче сигналов к спутнику частотный диапазон составляет 5.850−6.425 ГГц, со спутника к Земле — 3.625−4200 ГГц.

Трансляция сигналов с Земли на спутник осуществляется с частотой 5.850−6.725 ГГц, в обратном направлении — 3.400−4200 ГГц.

Сигнал к спутнику передается в диапазоне частот 6.725−7.025 ГГц, со спутника — 4.500−4.800 ГГц.

Передача сигнала Земля-спутник осуществляется с частотой 5.725−6.025 ГГц, обратно — 3.700−4.000 ГГц.

Частотный диапазон от 8 до 12 ГГц, имеющий длины волн 3.75−2.5 см. Часть его применяется для фиксированной военной, правительственной спутниковой связи, часть выделена для дальней космической связи.

Диапазон X также широко распространен в радиолокации (метеорологические радары, обнаружение самолетов, ракет), радионавигации (управление судами, воздушным транспортом). Некоторые радары ДПС также работают с X‑диапазоном.

Представлен частотами электромагнитного спектра от 12 до 18 ГГц, где длины волн, равны 2.5−1.67 см. Широко применяется в спутниковом телевидении.

Диапазон Ku можно условно разбить на три поддиапазона, в соответствии с которыми происходит разделение на типы Ku‑конвертеров.

Работает с частотами 10.7−11.7 ГГц.

Частоты варьируются от 11.7 до 12.5 ГГц.

Функционирует на частотах 12.5−12.75 ГГц. Применяется французскими спутниками Telecom, откуда и получил наименование.

Диапазон частот от 18 до 26.5 ГГц, при длине волн 1.67−1.13 см. Основные сферы применения — спутниковая, военная связь, радиолокация, современные дорожные радары служб ДПС.

Высокая степень поглощения радиоволн находящимся в атмосфере водяным паром ограничивает использование этого диапазона для радиосвязи. С этой целью применяются диапазоны Ku, Ka.

Включает миллиметровые, а также сантиметровые длины волн 1.13−0.75 см, спектр частот составляет 26.5−40 ГГц. Применяется в спутниковой связи, системах радиолокации, дорожных радарах ДПС.

Небольшая длина волны, высокая степень поглощения атмосферой делают радары, работающие в Ka‑диапазоне, способными функционировать только на близких расстояниях с проведением измерений, имеющих сверхвысокое разрешение (управление воздушным транспортом в аэропорту, определение дистанции до самолета).

Малая длина волны, мощный энергетический потенциал позволяют современным радарам ДПС иметь компактные размеры, а также дальность обнаружения, которая в полтора раза выше дальности радаров X‑диапазона.

Преимущество диапазона C перед Ku в относительном постоянстве сигнала даже при неблагоприятных погодных условиях. Однако С‑диапазон требует использования спутниковых тарелок большого диаметра (средний размер 2.5−3.5 м).

Но диапазон Ku также имеет достоинства отличные от диапазона С: у Ku длина волны короче, а значит принимать сигналы может антенна с диаметром менее 1 метра. Практически все европейские спутники вещают, используя данный диапазон.

У обоих диапазонов есть плюсы и минусы. Для того, чтобы выбрать необходимый, учитывайте задачи, которые требуется решить при помощи определенного диапазона.

Мощность сигнала Ka-band выше Ku на 5−10 дБ, что помогает повысить скорость приема, передачи при меньшем диаметре спутниковой тарелки. Диапазон Ku имеет преимущество при при построении сетей связи, а также обладает большой зоной покрытия на территории РФ. Спутниковый Ku‑сигнал более устойчив к неблагоприятным атмосферным факторам, чем Ka‑band.