نظام الاتصالات عبر الأقمار الصناعية

نظام الاتصالات عبر الأقمار الصناعية

نظام اتصال في تقنيات الاتصالات عبر الأقمار الصناعية كأي نظام اتصالات متكامل الأبعاد هو من النوع اللاسلكي (رادوي) حيث يستعمل الفضاء المحيط بالأرض كناقل للأشارة التي تكون موجة كهرومغناطيسية بحتة ويتكون هذا النظام من مرسل ومستقبل وهوائيين أرسال و استقبال . أما بالنسبة للترددات المستعملة كما ورد سلفا فتكون بين 300ميجاهيرتز و 300 جيجاهيرتز والتي تختلف خصائصها من حيث عملية التعديل .
الثاني- أنتشار الأمواج الكهرومغناطيسية :
من أهم مبادئ التي لابد من فهمها لاستيعاب آلية أنتشار الأمواج الكهرومغناطيسية والراديوية مبدأ هويغنز والذي يمكن تبسيطه على النحو التالي (( يمكن النظر إلى أي نقطة على من موجة ما وكأنها نقطة بداية جديدة لمجموعة من الأمواج الكروية المولدة في اتجاه انتشار الموجة )) , أن هذه الأمواج الكروية مجتمعة على شكل واجهة للموجة سيساعدك على فهم سبب قدرة واجهة الموجة (عند عدم اعتراضها بأي عوائق ) على الاستمرار في التنقل دون تغيير شكلها ويوضح مبدأ هويغنز أيضا سبب عدم انتقال الضوء أو الأمواج اللاسلكية أو أي موجة كهرومغناطيسية ضمن مسارات مستقيمة على الدوام .
تتعرض الموجات لعدة مؤثرات سلبية :
1- الانعكاس :
جميعنا يعرف كيفية انعكاس الضوء المرئي في المرآة أو على الأسطح المائية …الخ . بالنسبة للترددات الراديوية فأن الانعكاس يحدث بشكل رئيسي على السطوح المعدنية وعلى المواد الاخرى الملائمة . تنعكس الموجة المرتدة بنفس الزاوية التي وردت فيها الى السطح .
وهناك حالتان مهمتان للانعكاس :
1- الانعكاس على سطح مستوي .
2- الانعكاس على سطح مقوس .
2- الأمتصاص :
تتضاءل الامواج اللاسلكية أو تضعف عند مرورها عبر مادة ما مما يؤدي الى انتقال الطاقة الى المادة التي تنتقل عبرها . تتناقص قدرة الموجة بشكل متزايد ضمن المادة الناقلة وبشكل متزامن مع تناقص خطي في قيمة الديسبل المكافئة . عادة ما يسيخدم معامل الامتصاص لتوصيف تأثير المادة الناقلة على الاشعاع كميا . نلاحظ بشكل عام بأن المواد الناقلة تملك قدرة عالية على امتصاص الاشارة وبشكل خاص المعادن . يعتبر الماء ايضا بجميع اشكاله من المواد عالية الامتصاص للامواج اللاسلكية ذات الترددات الخاصة بالشبكات اللاسلكية . من المواد متوسطة الامتصاص الاحجار , الطوب , الاسمنت وذلك تبعا للمواصفات الخاصة بكل مادة . وكذلك الأمر بالنسبة للاخشاب , الاشجار ….الخ حيث تتعلق على الامتصاص بمدى تركيز الماء ضمنها . فيما يتعلق بامتصاص الامواج اللاسلكية فان جسم الانسان و الحيوان يحتويان على كميات من الماء مما يجعلها قادرة على امتصاص الامواج .
3- الانكسار :
الانكسار هو الانحناء او الانتشار الواضح للامواج عند اصطدامها بعائق ما . يعتبر الانكسار نتيجة منطقية لمبدأ هويغنز ويرتبط بشكل تقريبي مع طول الموجة .
4- التشويش :
بامكان الامواج ذات التردد نفسه والتي تملك علاقة طور ثابتة ان تقوم بالغاء بعضها البعض . يشترط لحدوث هذه الظاهرة ان تمتلك الامواج نفس الطول تماما اضافة الى علاقة طور ثابتة .
تستخدم كلمة تشويش في مجال الشبكات والميكروويف بالخصوص لما يسبب ارتفاع التردد من تشويش اضافي في الاجهزة المستعملة ( التشويش الحراري ) للتعبير عن الاضطراب الناجم عن مصادر الترددات الراديوية الاخرى .
الثالث – منطقة فرينال :
يجب ان تكون منطقة فرينال بين الارسال و الاستقبال في مسار الميكروويف خالية من جميع العقبات المؤثرة على انتشار الموجة ومنطقة فرينال هي خط البصر اللاسلكي و هو مغاير لخط البصر الضوئي حيث تنظر نقطة الاستقبال الى نقطة الارسال بما ان موجات الميكروويف لها تردد ادنى من موجات الضوء لذلك فانها تتاثر بشكل مختلف عن الضوء نتيجة وسط الانتشار . فقد يكون خط البصر الضوئي بين نقطة الاستقبال و نقطة الارسال خالي من العوائق ورغم ذلك يكون مسار موجات الميكروويف غير مجدي لوجود عوائق في خط البصر اللاسلكي .وهذا ناتج لان الموجة الكهرومغناطيسية لاتنتشر على خط مستقيم وانما تتوسع في حزم عند انتشارها حسب طول الموجة وهو ما يولد بما يسمى منطقة مايس بمنطقة فرينال بين الارسال و الاستقبال . يمكننا اذا ما اخذنا مبدا هويغنز بعين الاعتبار ملاحظة انه حتى النقاط الواقعة خارج المحور المباشر بين النقطتين أ و ب ستقوم باشعاع بعض القدرة باتجاة النقطة المستقبلة ب . يحدث هذا الشكل لمنطقة فرينال الاولى والتي ينبغي ان تبقى متاحة للحصول على جزء جيد من الطاقة من أ الى ب . كل عائق يكون طبيعيا ( الجبال , كروية الارض …الخ ) او غير طبيعي ( المباني ,
الابراج , الطائرات …..الخ ) يوجد في هذه المنطقة يكون حاجزا لمرور الموجات الميكروويف . يمكن تحديد واستيعاب خط النظر للضوء المرئي بسهولة , الا انه اكثر تعقيدا للوصلات اللاسلكية . بشكل عام ينبغي توفير خط نظر بصري متاح للوصلة اللاسلكية بالاضافة الى قليل من المساحة حوله كما تحددها مناطق فرينال .
قد تصل الاشارة نفسها الى الجهة المستقبلة عبر عدة مسارات مختلفة نتيجة الانكسار او غيره , قد تتسبب التاخير , التشويش والتعديل الجزئي للاشارة في بعض المشاكل . يمكن استغلال تاثيرات المسارات المتعددة لتجاوز عقبات خط البصر . من الممكن تحقيق وصلات لاتتبع خط البصر باستخدام تقنيات لاسلكية معينة ضد تاثيرات تعدد المسارات عبر استثمار هذه التاثيرات للمساهمة في نقل