Uydu Haberleşmesinde Modülasyon
Uydu yardımı ile haberleşmede genellikle frekans modülasyonu kullanılır. Çünkü frekans modülasyonunda gürültüden etkilenme daha azdır. Genlik modülasyonunun kullanılmamasının nedeni şunlardır;genlik modülasyonunda büyük verici güçleri gerekmektedir. Ayrıca genlik modülasyonlu işaret sabit genlikte olmadığından uzaydaki birçok gürültüden etkilenir ve gürültü kapar. Bu nedenle frekans modülasyonu büyük verici gücü gerektirmediğinden ve sabit genlikte olup,gürültüden etkilenmediğinden uydu haberleşme sisteminde kullanılan en uygun modülasyon yöntemidir.
Frekans modülasyonlu işaretin üstüne gürültü gerilimi eklenir,fakat bu gürültü gerilimi limitlerde kesilerek yok edilir.
ŞEKİL 2.9
Uydunun Haberleşme Donanımı
INTELSAT sisteminde kullanılan uyduları,geniş kanallı bir radyo frekans tekrarlayıcısı olarak düşünmek mümkündür. INTELSAT uydusunun haberleşme donanımının basitleşmiş bir prensip şeması şekil 2.10’da verilmiştir.
ŞEKİL 2.10
Şekil 2.10’daki şemadan anlaşılacağı gibi uydu,yer istasyonlarından gönderilen 5,925-6,425 GHz frekans bandındaki değişik türdeki işaretleri alan,kuvvetlendiren,frekansını değiştiren ve tekrar yeryüzeyine 3,7-4,2 GHz frekans bandında gönderen bir mikrodalga aktarıcısı olarak görev yapar. Bir karışıklığı önlemek için uydu gönderdiği işareti,aldığından farklı bir frekans bandında vermektedir. Burada işaretlerin taşıdığı bilgiler çeşitli olup;içinde ses,data ve televizyon bulunur. Bu bilgiler genellikle frekans modülasyonu veya faz modülasyonu kullanılarak taşıyıcılara yüklenir. Bu taşıyıcılar günümüzde kullanılan radyo-link sistemlerinde olduğu gibi değişik sayıda telefon kanalı taşırlar,
Uydunun Alış Antenleri
Paraboloidal reflektör olan alış antenlerinin her biri bir transmisyon borusu ve bir band geçiren filtre ile tam yedekli alıcılara bağlanmıştır. Antenlerin tümünde dikey olarak yerleştirilmiş bir horn ve elektromagnetik dalga ışınını yönlendirmeye yarayan 45 derece eğilimli düz bir yansıtıcı düzlem kullanılır. Alış ve veriş antenlerinin her birinde,elektromagnetik dalga ışınının istenilen noktaya düşürülmesini sağlamak amacıyla optik ayar yapılmıştır.
Uydunun Veriş Antenleri
Dar ışın demetli veriş antenleri,yoğun trafiği olan bölgeler için kullanılır. Bu antenin ışın demet genişliği çok dar,kazancı ise oldukça yüksektir. Dar ışın demetli antenlerin,eloktroagnetik dalga ışınlarının yeryüzeyine gönderebilmesini sağlamak amacıyla kullanılan paraboloidal reflektör antenler uzantan kumanda ile hareket edebilecek şekildedir.
Uydu Sabit Yer İstasyonu
Uydular aracılığı ile yapılan haberleşmenin en önemli elemanlarından biri de yer istasyonlarıdır. Yer istasyonlarının görevi;abonelerden alınan bilgileri,uydu haberleşme sistemine uygun bir duruma getirerek,uyduya göndermek ve uydudan gönderilen bilgileri alarak bunları yer istasyonlarını aboneye bağlayan sistemlere aktarmak üzere işlemektir.
INTELSAT sisteminde en yaygın olarak frekans modülasyonlu frekans paylaşımlı çoklayıcı kullanım yöntemi uygulanmaktadır. Bu yöntemde,sistemdeki yer istasyonlarının her birine 5,925-6,425 GHz bandından bir veya birkaç taşıyıcı ayrılmaktadır. Bugün bir taşıyıcı ile en çok 1092 kanal,en az 12 kanal göndermek mümkündür. Ancak uydunun en verimli şekilde kullanılmasını sağlamak ve yer istasyonu sahibi ülkelerin ihtiyaçlarını karşılamak amacıyla,taşıyıcı frekansların yer istasyonlarına dağıtımı INTELSAT tarafından yapılmaktadır. Bu nedenle INTELSAT 132 kanallık trafiği olan bir yer istasyonuna bir taşıyıcı verebildiği gibi,uydudaki transponderlerin (RF kanalı devresi)durumuna göre aynı sayıda trafiği olan bir başka ülke yer istasyonuna biri 60 diğeri 72 kanallı olmak üzere iki taşıyıcı ayırabilmektedir. INTELSAT sisteminde kullanılan bu taşıyıcıların daha bir çok özellikleri INTELSAT tarafından belirlenir.
Uydu Yer Istasyonunun Veriş Yapması
Santralden gelen haber demetleri yer istasyonundaki çoğaltıcı(kronportör) sisteminde grup ve süper gruplar oluşturularak taban band elde edilir. Bu taban banda modülatör bölümünde ağırlık verme yapılarak,ara frekans olan 70 MHz’de frekans modülasyonu yapılır.
ŞEKİL 2.11
Bu işaret 6 GHz bandındaki taşıyıcı frekansına frekans yükseltici(UP-converter) bölümünde yükseltilir. Bu işaretin hangi yüksek güçlü kuvvetlendiriciye uygulanacağı kollandırma ünitesinde yapılır. Daha sonra bu taşıyıcılar antene verilerek uyduya gönderilir.
Uydu Yer İstasyonunun Alış Yapması
Alış ise uydudan gelen 3.7 –4.2 GHz frekans bandında bulunan işaret anten tarafından alınır. Çok düşük düzeydeki bu işaret düşük gürültülü kuvvetlendiricilerde (low no- ise amplifier ) kuvvetlendirilerek gürültüden arındırılır. 4 GHz frekans bandındaki bu işaret frekans düşürücü 8 ( Down converter ) bölümünde 0.5-1 GHz düşürülür. Böylece kanal alıcı bölümünde istenilen ülkelerin kanalları seçilmiş olur. Bu frekanslar ara frekans olan 70 MHz frekansına düşürülür ve demodülatör bölümüne uygulanır. Demodülatör çıkışında taban band elde edilir.Bu taban band,band dağıtım ünitesi yardımıyla kronportör sistemine ve sonra aboneye ulaşır.
Uydu Haberleşmesinde Çoklayıcı Sistemler
Frekans Paylaşmalı Çoklayıcı Sistem
Çok büyük telefon demetleri,çok kanallı telefon sistemleri için kullanılır. Bu sistemde yan yana dizilmiş frekans bandlarına yerleştirilmiş olan işaretler bir tek taşıyıcı ile uyduya gönderilir.
Frekans modülasyonlu taşıyıcı dalga,normal olarak iletim ortamından etkilenmez. Ancak frekans çoğullama yönteminde bir tek taşıyıcı yerine,birden fazla taşıyıcı kullanıldığından,iletim ortamının genlik/frekans özelliği çok önemlidir. Genlik/frekans özelliği düzgün olmayan bir ortamda taşıyıcıların birbiriyle etkileşmesine,bu ise iç modülasyona yol açar. Bu durum kanalın gürültülenmesine neden olur.
Zaman Paylaşmalı Çoklayıcı Sistem
Bu yöntemde,transpordre’lar ile yer istasyonları arasında zaman,gönderilecek haberlere göre paylaştırılmıştır. Ancak bu sistemde çok iyi bir eşzamanlamaya ihtiyaç vardır. Bu sistemin frekans paylaşımlı çoğullayıcı sistemden üstün bir yanı,iç modülasyonun meydana gelmemesidir. Bu yöntemde kanal kapasitesini kısıtlayıcı etkenler,yer istasyonlarına ait darbeler arasındaki boşluklar ve zaman dilimleri arasındaki emniyet boşluklarıdır.
Uydu Yer İstasyonunun Anteni
Uydu yer istasyonunun anteni,besleme sistemi antenin hemen girişine konan farklı Cassegrain antendir. Burada kullanılan Cassegrain anten,dört ışın dalga klavuzlu Cassegrain anten olup,dört ışın dalga klavuzunun yansıtıcılarından ikisi düzlemsel ve diğer ikisi de elipsoidaldır.
ŞEKİL 2.12
Uydudan Doğrudan Televizyon Yayını
Uydudan doğrudan televizyon yayını için frekans bandı KU bandı olup,bu band 10,95-11,7 GHz arası frekansları kapsar. Kullanılan alıcı odaktan beslemeli paraboloidal reflektör anten olup, çapı tek alışta 60 cm ve 90 cm,toplu alışlarda 180 cm. kadar olabilir. Parabolodial reflektör antene pratikte çanak anten de denilmektedir.
Uydu Yörüngeleri
Ekvator düzlemine yerleştirilmiş,dairesel yörüngeli uydular eş zamanlıdır. Bu eş zamanlı uydulardan doğrudan televizyon yayını ekvator yakınındaki ülkeler için faydalıdır. Yüksek enlemli ülkelerde eliptik türü yörünge kullanılarak büyük yükseklik açısına ulaşılabilinir. Şekil:2.13’de dairesel ve eliptik tipi yörüngeler verilmiştir. Elipsin büyüklüğü,uydu periyodu 12 saat olacak şekilde seçilmiştir.
Şekil:2.13’de eliptik yörüngesinin zamana göre değişimi verilmiştir. Şekil:2.13’deki gibi 8 saatlik sürede yükselme açısı 75 derecenin üstündedir. 20 derece doğu enlemine kadar Avrupa ülkeleri için yükselme açısı 50 dereceye kadar düşmektedir. 12 saatlik zamanda 8 saat,büyük yükseklik açısı elde edilebilmektedir.
ŞEKİL:2.13
Böylece 24 saatlik doğrudan televizyon yayını için 3 uyduya gereksinim vardır. Buna karşılık dairesel yörüngeli uydu sisteminde tek bir uydu yeterlidir.
ŞEKİL:2.14
Uydudan Doğrudan Televizyon Yayınında Alıcı Sistem
Uydudan alınan 11,7 GHz deki işaretlerin frekansı alıcı antenin odağına konan bir frekans değiştiricide 1,7 GHz frekansına düşürülür. Bu frekans düşürücüye LNB(Lownoise blok-down converter)denir. LNB baskı devre tekniği ile yapılmaktadır ve şekil:2.14’de prensip şeması verilmiştir.
ŞEKİL:2.15
LNB de işaret/gürültü oranı önem taşımaktadır. Diğer taraftan,1,7 GHz frekansındaki işaret koaksiyel hatla alıcıya ulaşır.
ŞEKİL:2.16
RF katında yapılması gereken kuvvetlendirme vs. işlemlerin geniş bir frekans aralığında gerçekleştirilmesi çok zordur.
Tasarlandığından çok değişik frekanslarda bu kuvvetlendirmeler osilasyona neden olduğundan istenilen kuvvetlendirme vs. gerçekleşmez. Böylece RF katında çok geniş bir frekans aralığında istenilen düzeyde yapılan filtre ve kuvvetlendirme vs. işlemlerin gerçekleştirilmesinde zorluklarla karşılaşılır. Bu nedenle filtre ve kuvvetlendirme vs. işlemlerin değişen değil,değişmeyen bir frekansta yapılması gerekmektedir. Bu frekansa ara frekans denir. Burada RF radyo frekans anlamında olup;1,7 GHz dir.
Böylece 1,7 GHz frekansındaki işaret,ikinci lokal asilatörden elde edilen işaret ile karşılaştırılarak 120 MHz’ lik ara frekanslı işaret elde edilir. Bu 120 MHz frekans modülasyonlu işaret frekans demodülasyonuna tabi tutulur. Sonra genlik modülasyonlu işaret elde edilerek,bu arada üçüncü bir lokal asilatörün işareti ile bu işaret karıştırılarak genlik modülasyonlu VHF veya UHF frekanslı işarete ulaşılır.
Burada televizyon cihazında görüntü tek yan bandlı genlik modülasyonu ile modüle edildiğinden,uydudan alınan frekans modülasyonlu işaretin frekans demodülasyonundan sonra,genlik modülasyonlu işarete dönüştürülmesi gerekmektedir.
Uydudan Doğrudan Televizyon Yayınında Aktarıcı
ŞEKİL:2.17
Uydudan doğrudan televizyon yayınının alışında alıcıdan sonra işaret genlik modülasyonuna çevirdikten sonra UHF veya VHF çıkışında kanal kuvvetlendirici de kuvvetlendirilerek band geçiren filtre çıkışından sonra UHF veya VHF anteni ile bir bölgeye verilebilinir.
Burada UHF veya VHF anteni olarak bu televizyon yayınının verileceği bölge kapsamına göre turnike anten veya reflektörlü dipol anten vs. kullanılabilini.
Uydu Sistemleri
Uydular 20.yüzyılın son yirmibeş yılından itibaren geniş uygulama alanı bulmuştur. Bu güne kadar fırlatılan her on uydudan yedisi askeri amaca yöneliktir.
Uydular, yeryüzü etrafında 200 km ila 110 bin km arasındaki yörüngelerde bulunurlar.Yörüngelerin dünyadan uzaklığı uyduların kullanım amaçlarına göre değişir. Yörüngeler jeosenkron (yeryüzü ile eş zamanlı),yarı senkron ve alçak yörüngeli olabilirler.
Uyduların kullanım amaçlarına göre sınıflanması
1. Askeri amaçlı uydular
2. Haberleşme uyduları
3. Televizyon yayın uyduları
4. Yön bulma uyduları
5. Meteoroloji uyduları
Şeklinde yapılabilinir.
