الوصلة الصاعدة للقمر الصناعي Satellite Uplink

تُعد من أساسيات الاتصال عبر الأقمار الصناعية أنّ يتم إرسال الإشارات من المحطة الأرضية الموجودة على سطح الأرض باتجاه القمر الصناعي، علاوة على ذلك يعيد القمر الصناعي إرسال الإشارة نحو المحطات الأرضية الموجودة في مختلف المواقع على الأرض وفقاً للتطبيق المعني، كما أنّ الوصلة الصاعدة تعني إنشاء اتصال يتم من خلاله إرسال لقطات حية عادةً إلى قمر صناعي؛ ليتم ربطها بعد ذلك بموقع آخر، وعادةً ما توجد وسيلة بث عبر الأقمار الصناعية في نهاية كل رابط للاتصال بالقمر الصناعي وإرسال الإشارة أو استقبالها.

ما هي الوصلة الصاعدة للقمر الصناعي Satellite Uplink؟

الوصلة الصاعدة للقمر الصناعي: هي الوصلة الصاعدة لدائرة الأقمار الصناعية، وهي الرابط الذي ترسل فيه المحطة الأرضية الموجة الراديوية نحو القمر الصناعي الذي يعمل كمحطة استقبال، حيث يشمل كل تلك العوامل المسؤولة عن إرسال الإشارات من محطة أرضية إلى قمر صناعي، كما تسمح روابط الأقمار الصناعية بتمكين الاتصال عبر مسافات كبيرة، يمكن فهم العملية حيث تشير إلى ارتباط، من محطة أرضية إلى قمر صناعي، وعند حدوث الوصلة يشار إلى هذا الاتصال عبر الأقمار الصناعية بالتحميل.

تنسيق الوصلة الصاعدة لأي بث في جميع أنحاء العالم لاستخدامها في حدث آخر أو بث من قبل أعضاء وسائل الإعلام الإخبارية، كما ستنسق جميع الاحتياجات التقنية الضرورية، بما في ذلك شاحنات الإرسال والمهندسين والكاميرات ومشغلي الكاميرات والإضاءة والمطاعم، وما إلى ذلك من أجل التأكد من أنّ الحدث أو المقابلة أو اللقطات عن بُعد قد تم وضعها بنجاح على القمر الصناعي التي يمكن ربطها من موقع آخر.

أساسيات الوصلة الصاعدة للقمر الصناعي:

تشير الوصلة الصاعدة إلى إرسال موجات الراديو من محطة أرضية إلى القمر الصناعي وتقابل الوصلة الهابطة الإرسال من القمر الصناعي إلى المحطة الأرضية، ويُعرف تردد الإشارة التي يتم إرسالها من المحطة الأرضية إلى القمر الصناعي باسم تردد الوصلة الصاعدة، بينما يُطلق على تردد الإشارة المرسلة من القمر الصناعي إلى الأرض تردد الوصلة الهابطة، كما يُعد اختيار التردد في الاتصالات الساتلايت جانباً مهماً، حيث أنّ تردد الوصلة الصاعدة يجب أن يكون دائماً أكثر من تردد الوصلة الهابطة.

العوامل المحددة لاختيار تردد الوصلة الصاعدة:

• تخضع إشارة التردد المنخفض لتضخيم طاقة سهل مقارنة بالإشارة عالية التردد.

• يجب ألّا يكون تردد الوصلة الصاعدة والهابطة متماثلاً، وهذا لأنّه في حالة حدوث ذلك فإنّ الشكل المضخم لإشارة الوصلة الصاعدة أي إشارة الوصلة الهابطة، سيؤدي إلى تشويش إشارة الوصلة الصاعدة الضعيفة بسبب الوجود الوثيق لهوائي الوصلة الصاعدة والهابطة في القمر الصناعي، وهذا يجعل مكبر الصوت غير مستقر.

• من أجل التأكد من عدم دخول إشارة الوصلة الهابطة إلى مكبر الصوت المسبق للقمر الصناعي يجب وضع المرشحات، وبشكل عام تُستخدم أدلة الموجات لنشر الإشارة عبر الأقمار الصناعية والسبب في اختيار موجهات الموجات على ترددات الميكروويف هو أنّ موجهات الموجات تعمل كمرشحات تمرير عالية، لذلك عند تصميمها بتردد قطع مناسب، فإنّها تمر ببساطة بتردد الوصلة الصاعدة التي ترفض تردد الوصلة الهابطة.

تصميم الوصلة الصاعدة للقمر الصناعي:

تصميم “Uplink” سهل للغاية، حيث لا تؤخذ الضوضاء في مُستقبل الأقمار الصناعية في الاعتبار ويمكن وضع أجهزة الإرسال ذات الحجم المادي الكبير في المحطة الأرضية، عندما ننظر في المحطة الطرفية ذات الفتحة الصغيرة جداً “VSAT” في المحطة الأرضية، فإنً “EIRP” محدود، كما يجب أن يتم تحسين ناقل الوصلة الصاعدة إلى قدرة الضوضاء بعناية، ودرجة حرارة ضوضاء هوائي الساتلايت المرتبط بدرجة حرارة الأرض الساخنة حوالي “300 كلفن“، حيث تحد من القيمة الدنيا لدرجة حرارة ضوضاء مستقبل الأقمار الصناعية.

بمجرد زيادة كسب هوائي القمر الصناعي، سيتم تحسين “G / T” لجهاز الاستقبال تلقائياً ولكن هذا يؤدي إلى انخفاض في عرض النطاق الترددي، كما أنّه عندما نرسل إشارة ذات قدرة عالية بشكل ملحوظ من الأرض، فيمكن تعويض الحساسية المنخفضة لجهاز استقبال القمر الصناعي بسهولة بواسطتها.

• “VSAT” هي اختصار لـ “Very Small Aperture Terminal”.

• “EIRP” هي اختصار لـ “Equivalent Isotopically Radiated Power”.

• “G / T” هي اختصار لـ “Generation of mobile communication technology”.

آلية عمل الوصلة الصاعدة للقمر الصناعي:

في البداية، يوجد مُعدِّل متصل بوحدة المصدر عبر كابل تسلسلي أي كابل متحد المحور، لذلك يتم توفير البيانات الرقمية القادمة من المصدر إلى المغير من خلال هذا الكابل التسلسلي، حيث يقوم المغير بتحويل البيانات الرقمية إلى إشارة معدلة يكون ترددها عادة في النطاق “L”، أي يقع بين “70 ميجاهرتز” إلى “140 ميجاهرتز”، كما يتم توفير هذه الإشارة المعدلة بشكل إضافي لمحول “upconverter” الذي يغير موجة الراديو وتردد النطاق “L” إلى الميكروويف، أي تردد النطاق “C” و”S” و”X” و”Ka” و”Ku”، وهذا النطاق بشكل عام أعلى من “1000 ميجاهرتز”.

كما يقوم محول “upconverter” بذلك عن طريق مزج التردد المتوسط ​​مع إشارة التردد العالي للحصول على إشارة التردد النهائية، وبمجرد تحقيق إشارة تردد الميكروويف عند ناتج المحول الصاعد، وبعد ذلك باستخدام مضخم الطاقة، مثل “klystron” أو “TWTA”، يتم تضخيم الإشارة بعد إزالة الضوضاء من أجل رفع إجمالي طاقة الناتج الفعالة، كما تطلق التغذية الإشارة ويقوم الطبق بتركيزها في اتجاه القمر الصناعي وبعدها باستخدام طبق الساتلايت يرسل بوق التغذية الإشارة إلى القمر الصناعي، وبهذه الطريقة يتم نقل الإشارة من المحطة الأرضية إلى القمر الصناعي.

أولاً: معادلة “C / N0” للوصلة الصاعدة للقمر الصناعي:

ينبغي حساب الخسائر المعتمدة على التردد مثل خسارة الفضاء الحر والخسائر الأخرى لتردد الوصلة الصاعدة، لذلك مع هذه العوامل الكبيرة فإنّ نسبة كثافة قدرة الموجة الحاملة إلى الضوضاء ستكون هي النسبة التي يتم تحقيقها في المستقبل الساتلايتي، ومع ذلك في بعض الأحيان في المستقبل الساتلايتي، يتم النظر في كثافة التدفق الظاهرة بدلاً من “EIRP” للمحطة الأرضية.

ثانياً: كثافة تدفق التشبع “Saturation Flux Density”:

كثافة تدفق التشبع: هي كثافة التدفق اللازمة لتشبع “TWTA” عند طرف المستقبل، كما إنّها كمية محددة من حساب ميزانية الوصلة وتساعد قيمها المعروفة في حساب “EIRP” في المحطة الأرضية.

ثالثاً: تراجع الإدخال:

بسبب الوجود المتزامن لعدد من الموجات الحاملة في “TWTA”، توجد إمكانية كبيرة لتشويه التشكيل البيني، لذلك لتقليل تشوه التشكيل البيني، يجب تشغيل مكبر الصوت في المنطقة الخطية لخصائص النقل الخاصة به، حيث يشار إلى هذا التحول في نقطة التشغيل على أنّه تراجع الإدخال.

ميزات الوصلة الصاعدة للقمر الصناعي:

الغرض من روابط الأقمار الصناعية هو إزالة حدود الاتصال على الصعيد العالمي، وإحدى المزايا الرئيسية التي يوفرها الإنترنت عبر الأقمار الصناعية بالمقارنة مع اتصالات النطاق العريض عبر خط المشترك الرقمي غير المتماثل “ADSL” أو الألياف البصرية، وهي تغطيتها التي لا مثيل لها، وهذه التكنولوجيا لديها القدرة على نقل الإنترنت إلى المناطق التي لا يستطيع الآخرون الوصول إليها بسبب نقص البنية التحتية.

العناصر الأساسية الضرورية لإنشاء ارتباط ساتلي هي محطة إرسال أرضية وساتلايات ثابت بالنسبة إلى الأرض مزود بأجهزة مرسلات مستجيبات ممكَّنة لتغطية منطقة معينة ومحطة استقبال أرضية، حيث يبلغ المدار الدائري للأقمار الصناعية “35800 كيلومتراً”، وبالتالي فهو يدوم “24 ساعة” أي أنّه “متزامن” مع الأرض، كما يبدو ثابتاً عند نقطة ثابتة على الكرة الأرضية، ولكنّه في الواقع يتحرك على إيقاع الكوكب، كما يمكن أن تكون المدارات المستقرة بالنسبة إلى الأرض مائلة أو دائرية قطبية أو دائرية استوائية.

• “ADSL” هي اختصار لـ “Asymmetric digital subscriber line”.