ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΙΡΑΙΩΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ ΤΜΗΜΑ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ Διδάσκων: Δρ. Εμμανουήλ Θ. Μιχαηλίδης Διάλεξη #5 Φαινόμενα και Μηχανισμοί Διάδοσης

2 Περιεχόμενα Μαθήματος 2 ΜΕΡΟΣ 1 ο : Εισαγωγή και Ανασκόπηση Βασικών Εννοιών ΜΕΡΟΣ 2 ο : Δορυφορικές Τροχιές ΜΕΡΟΣ 3 ο : Δομή και Βασικά Τμήματα Συστημάτων Δορυφορικών Επικοινωνιών ΜΕΡΟΣ 4 ο : Φαινόμενα και Μηχανισμοί Διάδοσης ΜΕΡΟΣ 5 ο : Ανάλυση και Σχεδίαση Δορυφορικών Ζεύξεων ΜΕΡΟΣ 6 ο : Τεχνικές Μετάδοσης ΜΕΡΟΣ 7 ο : Τεχνικές Πολλαπλής Πρόσβασης

3 Εισαγωγή (1/9) 3 Η ποιότητα της δορυφορικής ζεύξης επηρεάζεται σημαντικά από το ασύρματο περιβάλλον διάδοσης. Καθώς τα ραδιοκύματα διαπερνούν τα επίπεδα της ατμόσφαιρας, μηχανισμοί εξασθένησης μεταβάλλουν τα χαρακτηριστικά τους (τη φάση, το πλάτος, την πόλωση, τη συχνότητα, το εύρος ζώνης και τη γωνία άφιξης). Ορισμένοι από αυτούς τους μηχανισμούς είναι τα φαινόμενα που σχετίζονται με τον δείκτη διάθλασης, όπως η πολυδιαδρομική διάδοση και η σκέδαση. Άλλοι μηχανισμοί σχετίζονται με τις απώλειες που προκαλούνται από υδρομετεωρίτες (hydrometeors) (π.χ. βροχή, πάγος, σύννεφα, ομίχλη).

4 Εισαγωγή (2/9) 4 Ανάλογα με τη συχνότητα λειτουργίας του δορυφορικού συστήματος, το περιβάλλον διάδοσης θα προκαλέσει διαφορετική εξασθένηση, η οποία θα πρέπει να εξισορροπηθεί, ώστε να καταστεί εφικτή η ορθή λήψη του μεταδιδόμενου σήματος. Εκτός από τις τροποσφαιρικές και ιονοσφαιρικές απώλειες, τα δορυφορικά συστήματα αντιμετωπίζουν προβλήματα εξαιτίας του θορύβου που προκαλείται από διάφορες κατηγορίες πηγών, καθώς και από την ολίσθηση συχνότητας, εξαιτίας του φαινομένου Doppler.

5 Εισαγωγή (3/9) 5 Οι μηχανισμοί διάδοσης που επιδρούν στα χαρακτηριστικά του ραδιοκύματος είναι οι εξής: Απορρόφηση (Absorption): Η μείωση του πλάτους ενός ραδιοκύματος που προκαλείται από τη μη-αντιστρεπτή μετατροπή της ενέργειας του ραδιοκύματος προς την ύλη κατά τη διάδοσή του. Σκέδαση (Scattering): Η ενέργεια ενός ραδιοκύματος διαχέεται στην κατεύθυνση διάδοσής του εξαιτίας ανομοιογενειών του μέσου διάδοσης. Διάθλαση (Refraction): Η αλλαγή της κατεύθυνσης διάδοσης ενός ραδιοκύματος λόγω των χωρικών διακυμάνσεων του δείκτη διάθλασης του μέσου διάδοσης.

6 Εισαγωγή (4/9) 6 Περίθλαση (Diffraction): Η αλλαγή της διεύθυνσης διάδοσης ενός ραδιοκύματος που προκαλείται από την παρουσίαση ενός εμποδίου, μίας περιορισμένης διατομής ή εξαιτίας άλλου αντικειμένου του μέσου διάδοσης. Διασπορά Συχνότητας (Frequency Dispersion): Η αλλαγή της συχνότητας και της φάσης στο εύρος ζώνης του ραδιοκύματος που προκαλείται από το μέσο διάδοσης. Ένα μέσο διάδοσης που προκαλεί διασπορά είναι αυτό, του οποίου τα χαρακτηριστικά αγωγιμότητας, επιτρεπτότητας και διαπερατότητας, εξαρτώνται από τη συχνότητα ή τη κατεύθυνση του κύματος.

7 Εισαγωγή (5/9) 7 Πολυδιαδρομική διάδοση (Multipath): Ο τρόπος διάδοσης, κατά τον οποίο το μεταδιδόμενο ραδιοκύμα φτάνει στον προορισμό του μέσω δύο ή περισσότερων μονοπατιών. Η πολυδιαδρομική διάδοση μπορεί να προκληθεί από τις ανωμαλίες του δείκτη διάθλασης της τροπόσφαιρας ή της ιονόσφαιρας ή από σκεδάσεις στην επιφάνεια της Γης. Σπινθηρισμός (Scintillation): Το φαινόμενο των απότομων διακυμάνσεων του πλάτους και της φάσης ενός ραδιοκύματος, οι οποίες προκαλούνται από διαλείψεις μικρής κλίμακας στο μέσο διάδοσης με τον χρόνο.

8 Εισαγωγή (6/9) 8 Διαλείψεις (Fading): Οι διακυμάνσεις στο πλάτος ενός ραδιοκύματος που προκαλούνται από αλλαγές στο μέσο διάδοσης με τον χρόνο (περιγράφουν διακυμάνσεις που λαμβάνουν χώρα σε μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα σε σχέση με τον σπινθηρισμό). Κατά τη διάδοση του κύματος μπορεί να παρατηρηθούν ταυτόχρονα διάφοροι από τους προηγούμενους μηχανισμούς διάδοσης. Συνεπώς, είναι πολύ δύσκολο να αναγνωριστεί ποιος ή ποιοι μηχανισμοί επιδρούν στα χαρακτηριστικά του ραδιοκύματος.

9 Εισαγωγή (7/9) 9 Επίδραση των Μηχανισμών Διάδοσης στις Παραμέτρους του Κύματος Απορρόφηση Σκέδαση Διάθλαση Περίθλαση Πολυδιαδρομική Διάδοση Σπινθηρισμός Διασπορά ΠΛΑΤΟΣ ΦΑΣΗ ΠΟΛΩΣΗ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑ ΕΥΡΟΣ ΖΩΝΗΣ ΓΩΝΙΑ ΑΦΙΞΗΣ

10 Εισαγωγή (8/9) 10 Απεικόνιση των διάφορων μηχανισμών απώλειας διάδοσης σε μια τυπική διαδρομή Γης-διαστήματος.

11 Εισαγωγή (9/9) 11 Οι συχνότητες άνω των 3 GHz θα επηρεαστούν στα χαμηλά στρώματα (τροπόσφαιρα), ενώ οι συχνότητες κάτω από 3 GHz θα επηρεαστούν κατά τη μετάδοση από την ιονόσφαιρα. Θερμόσφαιρα ή Ιονόσφαιρα Μεσόσφαιρα Στρατόσφαιρα Τροπόσφαιρα km km km 0-12 km

12 Απώλειες Στην Τροπόσφαιρα (1/6) Απώλειες λόγω ενεργειακής απορρόφησης Κατά τη μετάδοση ενός ηλεκτρομαγνητικού κύματος στην τροπόσφαιρα, η ενέργεια του απορροφάται από τα αέρια που βρίσκονται εκεί και μετατρέπεται σε θερμότητα. Ένας άλλος παράγοντας, που οδηγεί στην απώλεια της ενέργειας των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, οφείλεται στην ύπαρξη ελεύθερων ηλεκτρονίων, τα οποία συγκρούονται με το μεταδιδόμενο κύμα. Άλλοι παράγοντες, οι οποίοι επηρεάζουν την ενεργειακή απορρόφηση στην ατμόσφαιρα, είναι η θερμοκρασία, η πίεση, η υγρασία και η γωνία ανύψωσης.

13 13 Απώλειες Στην Τροπόσφαιρα (2/6)

14 Απώλειες Στην Τροπόσφαιρα (3/6) Απώλειες λόγω ατμοσφαιρικών διαθλάσεων Η διάθλαση προκαλεί αλλαγή κατεύθυνσης των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, καθώς αυτά μεταδίδονται σε διάφορα στρώματα της γήινης ατμόσφαιρας. Υπάρχουν διάφοροι δείκτες διάθλασης σε διαφορετικά σημεία της τροπόσφαιρας. Η αλλαγή κατεύθυνσης προκαλεί διακύμανση στα επίπεδα της ισχύος του λαμβανόμενου σήματος, λόγω της αλλαγής της φαινόμενης θέσης του δορυφόρου. Η συνεχής αλλαγή στα χαρακτηριστικά της προκαλεί διαλείψεις (λήψη του σήματος μέσω πολυδιαδρομικών συνιστωσών που φθάνουν με διαφορετική φάση).

15 Απώλειες Στην Τροπόσφαιρα (4/6) Τροποσφαιρικός σπινθηρισμός Οφείλεται στις διακυμάνσεις του δείκτη διάθλασης στα πρώτα χιλιόμετρα της τροπόσφαιρας, εξαιτίας των στρωμάτων αναστροφής της θερμοκρασίας και της υψηλής υγρασίας. Αυτά τα χαρακτηριστικά διαφέρουν ανάλογα με την εποχή του χρόνου και την περιοχή της Γης. Οι ανωμαλίες του δείκτη διάθλασης της τροπόσφαιρας επηρεάζουν συχνότητες άνω των 3 GHz.

16 Απώλειες Στην Τροπόσφαιρα (5/6) Αποπόλωση λόγω βροχής και πάγου Αποπόλωση (Depolarization) είναι η μεταβολή των χαρακτηριστικών πόλωσης ενός ραδιοκύματος που προκαλείται από υδρομετεωρίτες βροχής και πάγου, καθώς και από την πολυδιαδρομική διάδοση. Η αποπόλωση μπορεί να τροποποιήσει την κατάσταση πόλωσης σε μη επιθυμητή ορθογώνια πολωμένη κατάσταση εισάγοντας φαινόμενα παρεμβολών μεταξύ των δύο ορθογώνια πολωμένων καναλιών. Προβλήματα προκαλούνται σε συχνότητες άνω των 12 GHz και κυρίως σε συστήματα με επαναχρησιμοποίηση συχνότητας διαφορετικής ορθογώνιας πόλωσης.

17 Απώλειες Στην Τροπόσφαιρα (6/6) Εξασθένηση λόγω νεφώσεων και ομίχλης Αν και η βροχή έχει τη μεγαλύτερη συνεισφορά στην εξασθένηση του πλάτους του ραδιοκύματος, τα σύννεφα και η ομίχλη μειώνουν περαιτέρω την ισχύ του μεταδιδόμενου σήματος. Η απόσβεση εξαιτίας της ομίχλης θεωρείται αμελητέα για συχνότητες λειτουργίας μικρότερες των 100 GHz, λόγω της πολύ μικρής διαμέτρου των σταγονιδίων του νερού (μικρότερη του 0.1 mm) και του μικρού μήκους της δορυφορικής ζεύξης, υπό συνθήκες ομίχλης. Η απόσβεση λόγω των νεφώσεων εξαρτάται από την πυκνότητα του νερού (μεγιστοποιείται σε περιπτώσεις καταιγίδας) και αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας.

18 Απώλειες Στην Ιονόσφαιρα (1/4) Ιονοσφαιρικός σπινθηρισμός Η ιονόσφαιρα περιέχει μεγάλους αριθμούς ηλεκτρονίων και ιόντων. Ο ιονοσφαιρικός σπινθηρισμός οφείλεται στη διακύμανση της συγκέντρωσης των ηλεκτρονίων που βρίσκονται στον χώρο και είναι ανεξάρτητος της γωνίας ανύψωσης. Τα ηλεκτρόνια προκαλούν μικρής κλίμακας διάθλαση στο μεταδιδόμενο ηλεκτρομαγνητικό κύμα. Η συγκέντρωση ηλεκτρονίων μεταβάλλεται κατά τη διάρκεια της ημέρας, γεγονός που προκαλεί ταχείες διακυμάνσεις στα χαρακτηριστικά του ηλεκτρομαγνητικού κύματος. Η επίδραση του σπινθηρισμού αυξάνει κατά τις περιόδους υψηλής ηλιακής δραστηριότητας. Σε χαμηλές συχνότητες ο σπινθηρισμός είναι ισχυρός συγκριτικά με τη μετάδοση σε συχνότητες άνω των 4 GHz.

19 Απώλειες Στην Ιονόσφαιρα (2/4) Στροφή πόλωσης Επίδραση Faraday Πρόκειται για αλλαγή της πόλωσης ενός ραδιοκύματος εξαιτίας της αλληλεπίδρασης του μεταδιδόμενου κύματος με τα ηλεκτρόνια που βρίσκονται στην ιονόσφαιρα. Το φαινόμενο, το οποίο ευθύνεται για τη στροφή πόλωσης (αλλαγή του επιπέδου της πόλωσης), ονομάζεται επίδραση Faraday και επηρεάζει δορυφορικά συστήματα με γραμμική πόλωση (δεν επηρεάζει δορυφορικά συστήματα που χρησιμοποιούν κυκλική πόλωση). Αν και η συμπεριφορά της στροφής πόλωσης μπορεί να προβλεφθεί, σε περιόδους μαγνητικών καταιγίδων και μεγάλων ιονοσφαιρικών απωλειών, η επίδραση Faraday μπορεί να μην είναι εύκολο να εξομαλυνθεί.

20 Απώλειες Στην Ιονόσφαιρα (3/4) Καθυστέρηση ομάδας ή Καθυστέρηση Διάδοσης Είναι η μείωση της ταχύτητας διάδοσης ενός ραδιοκύματος που προκαλείται από την παρουσία ελεύθερων ηλεκτρονίων στη διαδρομή διάδοσης. Προκαλεί προβλήματα σε δορυφορικές εφαρμογές που βασίζονται στη ραδιοπλοήγηση, λόγω της καθυστέρησης διάδοσης.

21 Απώλειες Στην Ιονόσφαιρα (4/4) Διασπορά Ορίζεται ως η χρονική διαφορά μεταξύ της κάτω και άνω συχνότητας του φάσματος του μεταδιδόμενου κύματος. Η χρονική καθυστέρηση του εύρους ζώνης είναι ανάλογη με την πυκνότητα των ηλεκτρονίων και εισάγει παραμορφώσεις σε ευρυζωνικά σήματα και συστήματα VHF και UHF. Οι επιδράσεις της διασποράς καθορίζονται από το εύρος ζώνης συνοχής (coherence bandwidth), το οποίο είναι το άνω όριο του εύρους ζώνης πληροφορίας (δηλαδή της χωρητικότητας του ασύρματου καναλιού). Το εύρος ζώνης συνοχής για δορυφορικά συστήματα με συχνότητες λειτουργίας 30 GHz και άνω είναι μεγαλύτερο του 1 GHz και συνήθως δεν προκαλεί σημαντικούς περιορισμούς.

22 Πολυδιαδρομική Διάδοση στη Γη (1/2) 22 Προκαλείται κοντά στη γήινη επιφάνεια λόγω των φαινομένων διάθλασης και σκέδασης σε περιβάλλοντα με βουνά, λόφους, κλπ., αλλά και σε αστικές περιοχές, εξαιτίας του υψηλού βαθμού δόμησης και της παρουσίας αυτοκινήτων και άλλων αντικειμένων. Στην περίπτωση σταθερού επίγειου σταθμού, τα χαρακτηριστικά της μετάδοσης δεν μεταβάλλονται σε σημαντικό βαθμό με τον χρόνο. Όταν ο επίγειος σταθμός κινείται, λαμβάνει την απευθείας συνιστώσα του σήματος, καθώς και διαθλώμενες συνιστώσες με τη σχέση μεταξύ των φάσεων τους να μεταβάλλεται σημαντικά με τον χρόνο, προκαλώντας ταχείες μεταβολές στο πλάτος του λαμβανόμενου σήματος.

23 23 Πολυδιαδρομική Διάδοση στη Γη (2/2)

24 Απώλειες Λόγω Βροχής (1/8) 24 Το φαινόμενο της βροχής δημιουργείται όταν τα υδροσταγονίδια ή παγοκρύσταλλοι ενός νέφους διατηρηθούν σε υγρή μορφή πριν φτάσουν στην επιφάνεια της γης. Η βροχή προκαλεί ενεργειακές απώλειες στις δορυφορικές επικοινωνίες που λειτουργούν σε συχνότητες άνω των 3 GHz και κυρίως άνω των 10 GHz. Η εξασθένηση λόγω της βροχής (σε db) αυξάνεται κατά προσέγγιση με το τετράγωνο της συχνότητας, κι έτσι μια δορυφορική ζεύξη που λειτουργεί στα 30 GHz υφίσταται τετραπλάσια εξασθένηση από μια άνω ζεύξη στα 14 GHz. Στις ζώνες Ku και Ka η εξασθένηση λόγω βροχής προκαλείται σχεδόν εξ ολοκλήρου από την απορρόφηση. Στη ζώνη Ka παρατηρούνται επιπλέον φαινόμενα σκέδασης.

25 Απώλειες Λόγω Βροχής (2/8) 25 Η ένταση της βροχόπτωσης (rainfall rate) μετριέται από τα βροχόμετρα σε mm/h. Οι υψηλότερες εντάσεις βροχόπτωσης παρατηρούνται στις τροπικές περιοχές. Για την περιγραφή της βροχής σε όλο το μήκος της διαδρομής απαιτούνται εκτενείς μετεωρολογικές βάσεις δεδομένων, οι οποίες δεν υπάρχουν στα περισσότερα μέρη του κόσμου. Η εξασθένηση λόγω βροχής είναι δύσκολο να προβλεφθεί και έτσι η διαθεσιμότητα και η αξιοπιστία των δορυφορικών ζεύξεων μειώνονται σημαντικά. Κατά τον σχεδιασμό μίας δορυφορικής ζεύξης εισάγονται περιθώρια απωλειών εξαιτίας της βροχής, τα οποία βασίζονται στη μελέτη των ρυθμών βροχόπτωσης με βάση τις οδηγίες της ITU-R.

26 Απώλειες Λόγω Βροχής (3/8) 26 Έχουν αναπτυχθεί διάφορα πρότυπα για τη μοντελοποίηση της απόσβεσης που εισάγει η βροχή. Το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο στην πράξη ημιεμπειρικό μοντέλο για την απώλεια λόγω βροχής είναι το εξής: L db L rain R R όπου γ R είναι η ειδική εξασθένιση λόγω βροχής σε db/km και L R είναι το ενεργό μήκος της διαδρομής υπό βροχή σε km, στο οποίο η ένταση βροχόπτωσης θεωρείται ότι είναι σταθερή. Η διαδικασία με την οποία υπολογίζεται το ενεργό μήκος διαδρομής χρησιμοποιεί το στατιστικό ύψος της βροχής (δηλαδή το ύψος του στρώματος τήξης), το ύψος του επίγειου σταθμού πάνω από τη μέση στάθμη της θάλασσας, και τη γωνία ανύψωσης.

27 Απώλειες Λόγω Βροχής (4/8) 27 Γεωμετρία μιας δορυφορικής διαδρομής σε βροχή. Το ύψος του στρώματος τήξης πάγου He θεωρείται ότι είναι το υψηλότερο σημείο στο οποίο εμφανίζεται εξασθένηση λόγω βροχής. Η βροχή γεμίζει τον όγκο μεταξύ του ύψους του στρώματος τήξης πάγου και του εδάφους. Το ύψος του επίγειου σταθμού πάνω από τη μέση στάθμη της θάλασσας δίνεται από το H0.

28 Απώλειες Λόγω Βροχής (5/8) 28 Η τιμή του γ R εξαρτάται από τη συχνότητα και τον ρυθμό βροχόπτωσης R p (mm/h), ο οποίος είτε προσδιορίζεται μέσω μετρήσεων σε πραγματικό χρόνο είτε δίνονται τυπικές τιμές του για κάθε περιοχή της Γης σε ειδικούς πίνακες της ITU. Μια εξίσωση εκθετικού νόμου περιγράφει τη σχέση μεταξύ του ρυθμού βροχόπτωσης και της ειδικής εξασθένησης: b R arp όπου a και b είναι παράμετροι που υπολογίζονται, έτσι ώστε η συνάρτηση να προσεγγίζει πραγματικά δεδομένα από μετρήσεις. Εάν δεν υπάρχουν μετρήσεις, οι παράμετροι αυτές υπολογίζονται με βάση τυποποιημένες σχέσεις, ανάλογα με τη συχνότητα, την πόλωση, τη γωνία ανύψωσης το δορυφόρου ως προς το σημείο λήψης, κλπ.

29 Απώλειες Λόγω Βροχής (6/8) 29 Οι συντελεστές a και b για οριζόντια (h) ή κάθετη (v) πόλωση καθορίζονται από τη συχνότητα λειτουργίας και από σχέσεις υπολογισμού της σκέδασης. f (GHz) a h b h a v b v

30 Απώλειες Λόγω Βροχής (7/8) 30 Οι απώλειες λόγω βροχής υπολογίζονται εμπειρικά βρίσκοντας την ειδική απόσβεση με βάση τη συχνότητα του φέροντος και το ύψος βροχόπτωσης, καθώς και το ενεργό μήκος υπό βροχή μέσω της γωνίας ανύψωσης.

31 Απώλειες Λόγω Βροχής (8/8) 31 Οι χαμηλές γωνίες ανύψωσης αυξάνουν την απαιτούμενη διαδρομή που διανύει το σήμα σε συνθήκες βροχής. Άρα, αυξάνουν σημαντικά την επίδραση της βροχής στο μεταδιδόμενο κύμα. Η διαθεσιμότητα μιας ραδιοζεύξης εξαρτάται από τα στατιστικά δεδομένα της χρονικής διάρκειας των ατμοσφαιρικών κατακρημνίσεων (βροχή, χαλάζι, χιόνι, κλπ.)

32 Επίδραση του Θορύβου (1/2) 32 Ο όρος «θόρυβος» περιλαμβάνει όλα τα ανεπιθύμητα σήματα που συνοδεύουν το ωφέλιμο σήμα και μπορεί να μειώσει την επίδοση των δορυφορικών ζεύξεων, ελαττώνοντας την ικανότητα του δέκτη να αναγνωρίσει τη μεταδιδόμενη πληροφορία που εμπεριέχεται στο λαμβανόμενο φέρον κύμα. Οποιοδήποτε μέσο διάδοσης, το οποίο αλληλοεπιδρά με το ραδιοκύμα, εισάγει θερμικό θόρυβο. Ο θερμικός θόρυβος οφείλεται στη τυχαία κίνηση φορτισμένων σωματιδίων (συνήθως ηλεκτρονίων) και αυξάνει τη θερμοκρασία της κεραίας του δέκτη. Όταν ο λόγος της ισχύος του σήματος προς την ισχύ του θορύβου είναι χαμηλός, η ποιότητα της επικοινωνίας μειώνεται σε μεγάλο βαθμό.

33 Επίδραση του Θορύβου (2/2) 33 Γήινες πηγές θορύβου Εκπομπές από ατμοσφαιρικά αέρια (π.χ. οξυγόνο και υδρατμοί Εκπομπές από υδρομετεωρίτες (π.χ. σύννεφα και βροχή) Εξωγήινες Πήγες θορύβου Κοσμική ακτινοβολία Ακτινοβολία από τον ήλιο και τη σελήνη Ανθρωπογενής Θόρυβος Ακτινοβολία από ηλεκτρικές μηχανές και από ηλεκτρικόηλεκτρονικό εξοπλισμό Ακτινοβολία από γραμμές μεταφοράς ισχύος Ακτινοβολία από ηλεκτρικές εκκενώσεις (π.χ. κεραυνοί) Ακτινοβολία από το έδαφος ή από άλλα εμπόδια εντός του διαγράμματος ακτινοβολίας της κεραίας Ακτινοβολία από ουράνιες πηγές, όπως άστρα Πυροδότηση από μηχανές εσωτερικής καύσης Εκπομπές από άλλα τηλεπικοινωνιακά συστήματα

34 Φαινόμενο Doppler (1/2) 34 Οι γεωστατικοί δορυφόροι εμφανίζονται ακίνητοι σε σχέση με έναν τερματικό επίγειο σταθμό. Στους δορυφόρους σε χαμηλή τροχιά, ο δορυφόρος είναι σε σχετική κίνηση σε σχέση με το τερματικό. Αποτέλεσμα αυτής της κίνησης, συνήθως με μεγάλη ταχύτητα, είναι η ύπαρξη ορισμένων μεταβολών μεταξύ του δορυφόρου και του επίγειου τερματικού σταθμού. Καθώς ο δορυφόρος κινείται σε σχέση με τον επίγειο τερματικό σταθμό, η συχνότητα του δορυφορικού πομπού μεταβάλλεται σε σχέση με τον δέκτη του επίγειου τερματικού σταθμού.

35 Φαινόμενο Doppler (2/2) 35 Εάν η συχνότητα που μεταδίδεται από τον δορυφόρο είναι f T, τότε η λαμβανόμενη συχνότητα f R δίνεται από την εξίσωση: f R f T f D ut cos f f c T T όπου u T είναι η ταχύτητα του δορυφόρου που μεταδίδει προς τον επίγειο δέκτη, θ είναι η γωνία που σχηματίζεται μεταξύ της κατεύθυνσης άφιξης του κύματος και της κατεύθυνσης της σχετικής κίνησης του δορυφόρου, c είναι η ταχύτητα του φωτός και f d είναι η συχνότητα ολίσθησης Doppler. Η συχνότητα αυξάνει, καθώς ο πομπός (δορυφόρος) πλησιάζει τον επίγειο δέκτη και, αντίστροφα, μειώνεται, καθώς ο πομπός απομακρύνεται από τον δέκτη.

36 Ευχαριστώ για την προσοχή σας!