Спутники связи – это искусственные космические аппараты, вращающиеся вокруг земного шара по определенным орбитам, целью которых является прием, усиление и ретрансляция сигнала с радиостанций Земли.

Часть территории нашей планеты, на которой обеспечивается необходимый уровень сигнала от спутника, называют зоной покрытия. Зона покрытия зависит от положения спутника на орбите и его технических характеристик (мощности передатчиков, диаграммы направленности транспондеров и пр.). Различные форматы модуляции позволяют передавать через спутник, как аналоговую информацию, так и цифровую.

Спутники имеют множество антенн и передатчиков (транспондеров), представляющих собой комплекс деталей для приема и передачи сигналов на определенных частотах. При этом сигнал может усиливаться, передаваться на другой частоте или вещаться в ответ на другой определенной записи.

Каждый из транспондеров отличается по виду поляризации сигнала и диапазону, с которым он работает. В спутниковом вещании, как правило, используются два частотных диапазона: С (от 3,5 до 4,2 ГГц) и Ku (от 10,7 до 12,75 ГГц). С-диапазон больше применяют в Западном полушарии (Северной и Южной Америке). На европейском континенте и в Австралии спутники вещают преимущественно в Ku-диапазоне. Российские и азиатские спутники работают в обоих частотных диапазонах.

Поляризация сигнала бывает следующих видов:

1. Линейная поляризация, которая делится на горизонтальную (Н) и вертикальную (V).

2. Круговая или циркулярная поляризация: правая (R) и левая (L).

При линейной поляризации колебания величины происходит в определенной плоскости (вертикальной или горизонтальной). То есть сигнал поступает к антенне в горизонтальном или вертикальном направлении.

При круговой поляризации вектор электрического поля вращается в ту или иную сторону (условно левую или правую) с точки зрения наблюдающего, смотрящего по направлению распространения.

Орбиты

Спутники размещают на трех основных орбитах: низкой околоземной орбите, околоземной орбите промежуточной высоты, геостационарной орбите. Высота орбит составляет около 1000, 15 000, 36 000 километров соответственно. Первая орбита проходит под двумя радиационными поясами Земли (так называемыми поясами Ван Аллена), содержащими заряженные частицы солнечного ветрового потока, вторая – между ними, последняя – выше их.

На геостационарной орбите спутник кажется неподвижным, так как один его оборот вокруг Земли за сутки, равен одному обороту планеты за это же время вокруг своей оси. Поэтому такие орбиты имеют преимущество по сравнению с другими: наземным антеннам не приходится отслеживать движущие по небосводу спутники. Антенна наземной радиостанции будет направлена в одном направлении на протяжении всего срока службы космического спутника.

К недостаткам можно отнести задержку сигнала (около четверти секунды) между передающей и принимаемой наземной станцией, вызванной затратой времени на прохождение электромагнитной волны расстояния до орбиты спутника.

Околоземная орбита так же имеют свои преимущества. Заключаются они в том, что для вывода на нее не требуется мощное оборудование спутника. Однако спутники на таких орбитах находятся в постоянном движении относительно наземных радиостанций. Поэтому здесь необходимы отслеживающие антенны, а орбитальных спутников должно быть несколько.

Луна как спутник связи

Радиосвязь можно организовать через природный спутник Земли Луну. Метод довольно прост: сигнал посылается с Земли, отражается от Луны и посылается обратно на Землю. Но в этом случае Луна должна быть видна с обеих позиций – с места передачи и с места приема радиосигнала. Такая техника радиосвязи получила название ЕМЕ (сокращенное английское Earth-Moon-Earth, то есть Земля-Луна-Земля). Однако подобная технология требует специального дорогостоящего оборудования. Радиосвязь посредством Луны использую в основном военные и радиолюбители.