أقترح عليك أن تعود نفسك على المواد المنشورة سابقا على (SL) ستارلينك
المشروع : الجزء 1. ولادة المشروع ‣ الجزء شبكة 2. SL ‣ الجزء 3. الأرضي مجمع ‣ الجزء 4. المشترك محطة ‣ الجزء 5. دولة SL تجميع ومغلقة اختبار بيتا ‣ الجزء 6. بيتا اختبار والخدمة للعملاء ‣ شبكة البرنامج الجزء 7. عرض النطاق الترددي SL وRDOF ‣ الجزء 8. تركيب وإدراج المشترك محطة ‣ الجزء 9 الخدمة في الأسواق خارج الولايات المتحدة ‣ الجزء 10. SL والبنتاغون ‣ الجزء 11. SL وعلماء الفلك الجزء 12. مشاكل الحطام الفضائي ‣ الجزء 13. الكمون شبكة الأقمار الصناعية والوصول إلى الطيف الراديوي ‣ جزء 14. قنوات الاتصال بين السواتل ‣ الجزء 15 قواعد الخدمة ‣ الجزء 16. SL والطقس ‣ الجزء 17. الجيل الثاني SL ‣ الجزء 18. SL على السوق COTM ‣ الجزء 19. ما هو مستقبل SL ‣ الجزء 20. داخل محطة SL
أولاً ، نظرية صغيرة ...
إذا كنا نتحدث عن موجة راديوية ، فإن لها خاصية مثل "الاستقطاب". وبعبارة توصف على النحو التالي:
استقطاب الموجة هو سمة من سمات الموجات المستعرضة التي تصف سلوك متجه لكمية متذبذبة في مستوى متعامد مع اتجاه انتشار الموجة.
فهم الكلمات أصعب بكثير من رؤيتها في الصورة:
أعلاه استقطاب دائري ، أسفلها عمودي (خط أزرق) وأفقي (خط أحمر). بالنسبة للاتصالات الساتلية ، يتم استخدام أزواج دائرية رأسية / أفقية أو يسار / يمين.
ما فائدة الاستقطاب؟ وفي حقيقة أنه يسمح لك بمضاعفة نطاق التردد المستخدم ، إذا كان في نطاق Ku الخاص بنا ، وفقًا لتوزيع التردد من الاتحاد الدولي للاتصالات (ITU) ، يمكنك استخدام 500 ميجاهرتز فقط (من 14000 إلى 14500 ميجاهرتز) ، ثم إذا استخدمنا 2 استقطاب ، يمكن أن يكون لدينا بالفعل 500 ميجاهرتز في كل منهما ونحصل على إجمالي 1000 ميجاهرتز. على سبيل المثال ، على القمر الصناعي Yamal-200 في النطاق Ku ، لم يكن هناك سوى 6 أجهزة إرسال واستقبال 72 ميغاهرتز تعمل في استقطاب واحد فقط ، وفي Yamal-300K (الذي كان من المفترض أن يحل محل Yamal-201 في موضع 90 درجة) كان هناك 12 جهاز إرسال مستجيب ( 6 في الأفقي و 6 في العمودي) ، وبالتالي ، تضاعف دخل المشغل (Gazprom Space Systems) من بيع مورد التردد.
إذا نظرنا إلى Starlink ، فإنهم يفهمون أيضًا أهمية هذا ، واستنادًا إلى الجدول أدناه ، أعلنوا في FSS في العام العشرين أنهم يريدون استخدام كلا الاستقطابين في النطاق الترددي المحتمل بأكمله البالغ 2000 ميجاهرتز في الاستقطاب الدائري الأيمن والأيسر (Rx01) و Rx02 لهما نفس الترددات ، لكن استقطابات مختلفة).
وبعد ذلك ، مع كفاءة طيفية تبلغ 5 بت / هرتز (الكثير ، ولكن يمكن تحقيقه نظريًا باستخدام هوائيات جيدة جدًا ونسبة إشارة إلى ضوضاء كبيرة) ، نحصل على عرض النطاق الترددي لقمر صناعي واحد 4000 ميجاهرتز × 5 بت / هرتز = 20 جيجابت.
ومع ذلك ، كما هو الحال دائمًا هناك A! دعونا نرى كيف يتم تنفيذ ذلك ...
إذا كان لدينا هوائي مكافئ تقليدي ، فسيتم ضبط الاستقطاب عن طريق تدوير التغذية ودليل الموجة الخاص بها حول المحور إلى الهوائي:
// بشكل عام ، تؤخذ معلمات الاستقطاب من لوائح الشركة التي تقدم خدمات تأجير موارد الأقمار الصناعية (على سبيل المثال ، لوائح RSCC).
تعتمد زاوية الاستقطاب على الإحداثيات الدقيقة لموقع تركيب الـ VSAT ويتم تحديدها في برامج خاصة. يمكنك الحصول عليه من مشغل NCC (مركز التحكم في الشبكة ، عادة في موسكو) ، مما يمنحه الإحداثيات.
بعد شد
مسامير زاوية السمت والتضاريس: قم بفك المسامير الموجودة على دعامة تركيب جهاز الإرسال والاستقبال (ODU).
قم بتدوير وحدة ODU إلى زاوية الاستقطاب التي تم الحصول عليها في برنامج الحساب وتابع على النحو التالي.
بعد التأكيد من المشغل على أن المعلمات تفي بالمعايير ويتم ضبط السمت بزاوية الارتفاع بشكل طبيعي ، من الضروري إجراء تعديل إضافي للاستقطاب.
:
·
· / , .
·
· , , , 3 .
وهذه عملية تستغرق وقتًا طويلاً ، خاصةً عندما يكون عامل التركيب جالسًا على السطح في صقيع ، لأنه يكاد يكون من المستحيل "التقاط المليمترات والدرجات" في القفازات ، ويتواصل مع مشغل NCC على هاتف القمر الصناعي Iridium (1 دقيقة = 1 دولار) ... لكن الشيء الرئيسي هو أن الاستقطاب يعتمد من المسافة إلى الساتل ولهوائيات الصفيف التدريجي (زاوية ميل الحزمة بالنسبة لمستوى الهوائي).
في الإنصاف ، تجدر الإشارة إلى أنه لا توجد مثل هذه الصعوبات للاستقطاب الدائري ، ما عليك سوى اختيار الموضع الصحيح لمحول ثنائي ، حيث يوجد خياران - يسار ويمين ، يختلفان بمقدار 90 درجة.
ثنائي الإرسال هو جهاز منفعل ينفذ تعدد إرسال في مجال التردد. يتم مضاعفة منفذين على منفذ ثالث. تشغل الإشارات الموجودة على المنفذين 1 (لجهاز الاستقبال) و 2 (لجهاز الإرسال) نطاقات تردد غير متداخلة. لذلك ، يمكن أن تتواجد الإشارات الموجودة على 1 و 2 على المنفذ 3 (من الهوائي) دون التداخل مع بعضها البعض.
عاد الآن إلى SL.
1) الهوائيات ذات الصفيف المرحلي في اللحظة الأولى لها عزلة استقطاب عرضي فقيرة من الهوائيات المكافئة التقليدية. بالنسبة للهوائيات المكافئة ، المعيار هو 29.30 ديسيبل ، وبالنسبة للمصابيح الأمامية ، كما أخبرني المحترفون في هذا المجال ، فإن 26-28 ديسيبل تعتبر جيدة جدًا عند العمل على قمر صناعي ثابت بالنسبة للأرض وعندما يتحرك جسم ما بسرعة 30..80 كم / ساعة ...
2) في حالة تغير المسافة بينك وبين القمر الصناعي وزاوية الميل باستمرار بسرعة عالية ، فمن الصعب للغاية ضبط عزل الاستقطاب المتقاطع (CRC) بالدقة المطلوبة. حتى الهوائيات المكافئة على السفن لها خطيئة حقيقة أن CRC أحيانًا "تطير" وتبدأ المحطة في التداخل مع القناة في استقطاب مختلف. والسفينة ، كما تعلم ، تتحرك أبطأ بمئة مرة من القمر الصناعي.
للأسف ، لم تنشر أي من الشركات المصنعة للهوائيات FAR ESA (التحكم في الحزمة الإلكترونية المرحلية) بيانات عن الفصل الفعلي عبر الحقول عند العمل مع الأقمار الصناعية في مدار منخفض يبلغ 500+ كم.
في حالة Starlink ، تكون مشاكل الاستقطاب أكثر تعقيدًا.
هنا ، توجد هوائيات PAR على طرفي القناة الفضائية - سواء على القمر الصناعي أو على الأرض. بالإضافة إلى ذلك ، لا تتغير المسافة إلى القمر الصناعي بشكل مستمر وسريع جدًا فحسب ، بل تتغير أيضًا زاوية ميل الحزمة بالنسبة لمستوى الهوائي ...
مع كل العبقرية والعمل الجاد والميزانية المتاحة للمهندسين الذين اجتذبهم Elon Musk لإنشاء محطته ، بدا لهم قبل عامين أنه لن يكون من الممكن استخدام استقطابين ، وأرسلت SpaceX طلبًا إلى FSS بأن محطاتها الأرضية ستستخدم استقطاب واحد (واحد) فقط - يمينًا على الخط من القمر الصناعي إلى المطراف واليسار في الاتجاه من المطراف إلى القمر الصناعي ...
أي ، كان على SpaceX أن تتخلى طواعية عن 50٪ من عرض النطاق الترددي لشبكة Starlink ، والذي تم تخصيصه لها من قبل لجنة الاتصالات الفيدرالية لتشغيل محطات المشتركين ...
نلاحظ أيضًا أنه في النطاق Ka ، والذي يستخدم في Starlink لنقل المعلومات من الأرض إلى الفضاء ، هذه المشكلة لا على الإطلاق ، نظرًا لاستخدام الهوائيات المكافئة على كل من القمر الصناعي وعلى الأرض ، حيث يتم حل مشكلة الأقطاب المتقاطعة بالطرق التقليدية ، ومن البوابة إلى القمر الصناعي ، لا يزال من الممكن إرسال 4000 ميجاهرتز إجمالاً في قطبين ...
هل من الممكن اصلاح شيء هنا في المستقبل ؟؟ من الناحية النظرية ، ربما يكون ذلك ممكنًا (خاصة وأن الورق سيتحمل كل شيء ، أي تخيلات ...). لكن أي قرار هنا سيؤثر على الهندسة والمعلمات وربما المواد وبناء المحطة والمصفوفة المرحلية الخاصة بها. في نفس الوقت ، تذكر أن الهدف الرئيسي هو تقليل تكلفة الجهاز. وقد تم بالفعل تصميم المحطة وهي قيد الإنتاج التسلسلي ...
ما الذي يمكن عمله ؟؟ للإجابة على هذا السؤال ، تحتاج إلى معلومات حول الحجم الفعلي لتقاطع الاستقطاب المتقاطع.
لسوء الحظ ، في حين أن محطة Starlink في أيدي المزيد والمزيد من المتخصصين في الأقفال أو متخصصي تكنولوجيا المعلومات ، الذين يكسرونها أو ينظرون إلى نوع شبكة Wi-Fi الموجودة ... فصل القطب المتقاطع ، ما نوع التداخل الذي يضعه في استقطاب مختلف. هذه القياسات ليست سهلة - فأنت بحاجة إلى 2 من محللي الطيف بسرعة 14 جيجاهرتز (بمجرد أن يكلفوا عشرات الآلاف من الدولارات ، فلن أقول ذلك الآن ، ولكن ليس رخيصًا) ، وهوائي مكافئ بمحرك كهربائي ، وجهاز تحكم غير قياسي يمكنه ضبط ومرافقة إشارة بتنسيق غير معروف (وحدات تحكم عادية شحذ لتنسيق إشارة "التلفزيون" DVB-S2 ، ولكن ليس حقيقة أن Starlink يستخدمه) لقياس الإشارة من القمر الصناعي في كلا الاستقطابين في نفس الوقت ، لكنني آملأنه في غضون ستة أشهر ، ستقوم إحدى شركات الأقمار الصناعية في الولايات المتحدة بذلك ، وسيتم تسريب المعلومات إلى الإنترنت ...
ما هي الخيارات الممكنة ؟؟
- إذا كان التداخل في استقطاب مختلف صغيرًا نسبيًا ، فاستخدم مطاريف ذات كسب مرتفع ، على سبيل المثال: هوائيات مكافئة بقطر متر واحد أو أكثر. في هذه الحالة ، فإن العقبة ببساطة هي تقليل كود modcode "العامل" - كفاءة العمل. على سبيل المثال ، إذا كان SL سيستخدم محطات كهربائية كبيرة بما يكفي للبحار والمحيطات ، فلن تكون هذه المشكلة حرجة للغاية هناك.
- من حيث المبدأ ، لا تستخدم هذا الاستقطاب ، ولكن قم بتبديل المورد المحتمل المتاح بالكامل في النطاق Ka-band 4000 ميجا هرتز إلى Ku باستخدام تقنيات إعادة استخدام التردد أو إعادة استخدام التردد:
ما هي إعادة استخدام التردد؟ تُستخدم هذه التقنية بنشاط في الأقمار الصناعية HTS (قمر صناعي عالي الإنتاجية). يكفي فقط تقسيم 2000 ميجاهرتز في استقطاب واحد إلى 4 نطاقات من 500 ميجاهرتز (سنقوم بتعيينها بألوان مختلفة)
(لكي نكون أكثر دقة ، بناءً على وصف المحطة ، لا يتم تقسيم نطاق التردد لـ Starlink إلى 4 ألوان ، ولكن إلى 8 ، نظرًا لأن القناة من القمر الصناعي لأسفل يبلغ عرضها 240 ميجاهرتز و 8 قنوات تتناسب مع 2000 ميجاهرتز ، ولكن هذه تفاصيل. في هذه الحالة ، كل حزمة (بقعة ، منطقة تكريس على الأرض) لها نطاق تردد خاص بها ، والذي لا يتداخل مع حزمة أخرى بنفس الترددات ، أي أنه لا يوجد تداخل متبادل.
والأهم من ذلك ، في هذه الحالة ، يمكن لـ Starlink استخدام كل 4000 ميجا هرتز التي ترسلها ج / إلى ساتل بوابة النطاق Ka-band ،
ما الحل الذي اختاره SpaceX: القدرة على العمل في وقت واحد في قطبين أو رفض أحدهما واستخدام إعادة استخدام التردد ، لا يمكننا القول بعد.
يعد تسجيل التردد لكل من الاستقطابين مع لجنة الاتصالات الفيدرالية مجرد إجراء إداري وقانوني ، لذلك احتفظت SpaceX بالحق في استخدامها وألغت قدرة المشغلين الآخرين على تقديم شكوى ضدها لوجود بث يتداخل مع هذا الاستقطاب.
ستكون الإجابة على هذا السؤال هي معرفة عدد الحزم التي يمكن للقمر الصناعي أن يبثها في وقت واحد إلى الأرض 8 أو 16 (أو حتى أكثر ، لأنه رسميًا يمكن للهوائي على القمر الصناعي أن يرسل حزمًا أضيق ، ليس فقط بعرض 240 ميجاهرتز ، ولكن أيضًا 120 ميجاهرتز و 60 و 30 و حتى 15 ميغا هرتز).
لا يوجد أيضًا إجابة على السؤال عما إذا كان تبديل القنوات هذا ممكنًا على القمر الصناعي لاستخدام كل 4000 ميجا هرتز ، لأنه إذا كانت الإجابة سلبية ، فلن تتمكن شبكة Starlink من استخدام نصف مورد القمر الصناعي المتاح لها ... وهذا الموقف ، على الأرجح ، لا يمكن تصحيحه قبل إطلاق الأقمار الصناعية الجديدة توليد (إذا افترضنا أنه من الممكن نظريًا وعمليًا إنشاء PAR مع CRC 29..30 ديسيبل) ... ونصف مورد التردد للمناطق ذات الطلب المرتفع على خدمات Starlink هو نصف الدخل ...