اقرأ في هذا المقال
- أساسيات نظام تشكيل حزمة الهوائي الأرضي للاتصالات بين عقدة الوصول
- مبدأ نظام تشكيل حزمة الهوائي الأرضي للاتصالات بين عقدة الوصول
- تطور عمل نظام تشكيل حزمة الهوائي الأرضي للاتصالات بين عقدة الوصول
يتم توفير طريقة تشكيل حزمة هوائي أرضي للاتصال بين عقدة وصول ومحطة مستخدم مرتبطة بمرحل مثل ساتل، بحيث تشتمل أنظمة تشكيل الحزمة من طرف إلى طرف على مرحلات من طرف إلى طرف وجزء أرضي؛ لتوفير الاتصالات لمطاريف المستخدم الموجودة في مناطق تغطية حزمة المستخدم.
أساسيات نظام تشكيل حزمة الهوائي الأرضي للاتصالات بين عقدة الوصول
في نظام تشكيل حزمة الهوائي الأرضي للاتصالات بين عقدة الوصول يمكن أن يشمل الجزء الأرضي عقد وصول موزعة جغرافياً ونظام معالجة مركزي، وإشارات الوصلة الصاعدة الراجعة والمرسلة من محطات المستخدم، ولها مسارات متعددة ناتجة عن مجموعة من مسارات إشارة الاستقبال أو الإرسال في مرحل من طرف إلى طرف ويتم ترحيلها إلى الجزء الأرضي، ويستعيد الجزء الأرضي باستخدام مشكِّلات الحزم تدفقات بيانات المستخدم المرسلة من محطات المستخدم من إشارات الوصلة الهابطة الراجعة.
توفر أنظمة الاتصالات اللاسلكية مثل أنظمة الاتصال عبر الأقمار الصناعية وسيلة يمكن من خلالها توصيل البيانات بما في ذلك الصوت والفيديو وأنواع البيانات الأخرى ومن موقع إلى آخر، وتحدث المعلومات في المحطة الأولى مثل المحطة الأرضية الأولى ويتم نقلها إلى مرحل راديو مثل قمر اتصالات، ويتم إعادة إرسال المعلومات التي يتلقاها المرحل اللاسلكي إلى محطة ثانية مثل محطة أرضية ثانية.
في بعض أنظمة اتصالات الترحيل اللاسلكي يتم تثبيت المحطات على الحرف مثل الطائرات والسفن والمركبات الأرضية، ويمكن إرسال المعلومات في اتجاه واحد فقط أي من المحطة الأرضية الأولى إلى المحطة الأرضية الثانية أو في كلا الاتجاهين.
في نظام اتصالات الترحيل اللاسلكي، حيث يكون المرحل الراديوي عبارة عن قمر صناعي يمكن أن يكون القمر الصناعي قمراً ثابتاً بالنسبة إلى الأرض، وفي هذه الحالة تتم مزامنة مدار القمر الصناعي مع دوران الأرض وتكون منطقة تغطية القمر الصناعي مرتبطة بشكل أساسي بالأرض، وفي حالات أخرى يكون القمر الصناعي في مدار حول الأرض ويتحرك فوق سطح الأرض إلى منطقة تغطية القمر الصناعي، بحيث يجتاز القمر الصناعي ذلك المدار.
يمكن توجيه الإشارات الموجهة من أو إلى المحطة الأولى باستخدام هوائي مُشكل لتقريب الإشارة إلى حزمة ضيقة وتشتمل هذه الهوائيات عادةً على عاكس مكافئ لتركيز الحزمة، ويتم تشكيل الحزمة إلكترونيًا عن طريق ضبط الكسب والمرحلة أو التأخير الزمني للإشارة المرسلة أو المستقبلة أو كليهما من عدة عناصر لهوائي صفيف الطور.
يمكن توجيه الحزمة عن طريق الانتقاء المناسب للطور النسبي والكسب المرسل أو المستقبل لكل عنصر من عناصر هوائي صفيف الطور، وفي معظم الحالات يُقصد باستقبال كل الطاقة المرسلة من المحطة الأرضية بواسطة مرحل راديو واحد، وبالمثل فإنّ المعلومات التي تتلقاها المحطة الثانية يتم تلقيها بشكل عام من مرحل راديو واحد في كل مرة.
لذلك فإنّ حزمة الإرسال التي يتم تشكيلها لنقل المعلومات إلى مرحل لاسلكي وسواء باستخدام تشكيل حزمة إلكترونية أو هوائي بعاكس مصبوب توفر أكبر قدر ممكن من طاقة الإرسال، وإنّه ضيق نسبياً بشكل عام للسماح بالتوجيه إلى مرحل الراديو، وبالمثل فإنّ حزمة الاستقبال التي يتم تكوينها لتلقي المعلومات من مرحل راديو تكون ضيقة بشكل عام من أجل تجميع الطاقة، ومن اتجاه المرحل الراديوي مع تقليل التداخل من المصادر الأخرى.
مبدأ نظام تشكيل حزمة الهوائي الأرضي للاتصالات بين عقدة الوصول
في العديد من الحالات لا يتم توجيه الإشارات المرسلة من مرحل الراديو إلى المحطتين الأولى والثانية إلى محطة واحدة، وبدلاً من ذلك يمكن أن تنقل المرحلات اللاسلكية إشارات عبر مناطق جغرافية كبيرة نسبياً، وفي أنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية يمكن للأقمار الصناعية أن تقدم خدمات في جميع الأنحاء، في مثل هذه الحالات يُقال إنّ القمر الصناعي لديه منطقة تغطية قمرية تشمل الأماكن بأكملها.
ومع ذلك فإنّ الطاقة التي يرسلها القمر الصناعي تركز على الحزمة من أجل زيادة كمية البيانات التي يمكن نقلها عبر القمر الصناعي، ويمكن توجيه هذا الشعاع إلى منطقة جغرافية على الأرض وفي نظام اتصالات ساتلي محور وتحدث تعمل الأقمار الصناعية كتجسيد للمرحلات اللاسلكية، وعلى الرغم من سياق الأقمار الصناعية أو أنظمة اتصالات الأقمار الصناعية، فإنّه تقتصر على الأقمار الصناعية وقد تشمل أي مرحل راديو آخر مناسب.
يمكن استخدامه وتشغيله بطريقة مماثلة ويشتمل النظام على محطة أرضية أرضية وساتل اتصالات ومصدر إرسال أرضي مثل محطة مستخدم، ويمكن تعريف منطقة التغطية الساتلية على نطاق واسع بأنّها منطقة يمكن فيها الاتصال عبر الأقمار الصناعية أو إلى مصادر الإرسال الأرضي، مثل المحطات الأرضية الأرضية أو مطاريف المستخدم أو المستقبلات الأرضية.
كما يمكن أن تختلف منطقة التغطية لكل وصلة كمنطقة تغطية الوصلة الصاعدة الخارجية ومنطقة تغطية الوصلة الهابطة الخارجية، ومنطقة تغطية الوصلة الصاعدة الداخلية ومنطقة تغطية الوصلة الهابطة الداخلية، كما يُشار إلى منطقة غطاء الوصلة الصاعدة ومنطقة غطاء الوصلة الصاعدة الداخلية مجتمعة باسم منطقة الغطاء الساتلي للوصلة الصاعدة.
وبالمثل يُشار إلى منطقة غطاء الوصلة الهابطة الصادرة ومنطقة غطاء الوصلة الهابطة الواردة مجتمعين باسم منطقة الغطاء الساتلي للوصلة الهابطة، والتغطية الساتلية نشطة فقط للأقمار الصناعية التي تخدم أي في مدار الخدمة، لكن الأقمار الصناعية لها نمط هوائي ساتلي مستقل عن الموقع النسبي للقمر الصناعي على الأرض.
يمكن اعتباره أو يمكن تصميمه ليكون أي مخطط هوائي الساتل هو نمط توزيع للطاقة المرسلة من هوائي القمر الصناعي كالمرسلة من هوائي القمر الصناعي أو المستقبلة بواسطة الهوائي، ووعندما يكون القمر الصناعي في مدار الخدمة فإنّه يشع منطقة تغطية ساتلية معينة بنمط هوائي قمر صناعي أي يرسل إلى تلك المنطقة أو يستقبل منها.
تطور عمل نظام تشكيل حزمة الهوائي الأرضي للاتصالات بين عقدة الوصول
يتم تحديد منطقة تغطية القمر الصناعي بواسطة مخطط هوائي الساتل وموقع واتجاه المدار المصمم للساتل وعتبة كسب هوائي معينة، ويحدد تقاطع مخطط الهوائي أي عند كسب هوائي فعال معين قدره (3dB) و(4dB) و(6dB) و(10dB) من كسب الذروة، مع منطقة هدف مادية معينة منطقة تغطية ذلك الهوائي.
يمكن تصميم الهوائيات لتوفير مخططات محددة للهوائي أو مناطق التغطية ويمكن تحديد مخططات الهوائي هذه حسابياً أي عن طريق التحليل أو المحاكاة، أو يمكن قياسها تجريبياً أي في نطاق اختبار الهوائي أو في استعمال الحقيقي، ويعمل نظام الاتصالات عبر الأقمار الصناعية كنظام من نقطة إلى عدة نقاط، أي أنّ المحطة الأرضية الموجودة في منطقة غطاء القمر الصناعي يمكنها نقل المعلومات إلى أي من محطات المستخدم في منطقة غطاء القمر الصناعي واستقبال المعلومات من هناك.
ومع ذلك فإنّ محطة المستخدم تتصل فقط بالمحطة الأرضية وتستقبل المحطة الأرضية البيانات الصادرة من شبكة الاتصالات، وتعدل البيانات باستخدام مودم وصلة التغذية وتنقل البيانات إلى القمر الصناعي لوحدة التغذية الصادرة الوصلة الصاعدة، وينقل الساتل هذه البيانات الصادرة إلى محطة المستخدم للوصلة الهابطة للمستعمل الخارج ويشار إليها أيضاَ بالوصلة الهابطة للخدمة الصادرة.
في بعض الحالات يستهدف الاتصال الصادر من المحطة الأرضية بعض مطاريف المستخدم كالمعلومات متعددة الإرسال لمحطات المستخدم، كما يستهدف الاتصال الصادر من المحطة الأرضية محطة مستخدم واحدة فقط كالإرسال الأحادي إلى محطة مستخدم معينة، ويرسل مطراف المستخدم بيانات مسار العودة إلى الساتل للوصلة الصاعدة لمستخدم مسار العودة ويُشار إليه أيضاً باسم الوصلة الصاعدة لخدمة طريق العودة.
