ดาวเทียมส่งภาพกลับมายังโลกได้อย่างไร

หลังจากที่ดาวเทียมถูกส่งขึ้นสู่อวกาศแล้ว การสื่อสารติดต่อกับดาวเทียมจะถูกจำกัดเพียงการใช้สัญญาณคลื่นวิทยุเพียงอย่างเดียว เนื่องจากดาวเทียมโคจรอยู่บนอวกาศเหนือพื้นโลกหลายร้อยกิโลเมตร ระบบสื่อสารดาวเทียมของดาวเทียมแต่ละดวงจะมีความซับซ้อนแตกต่างกัน โดยขึ้นอยู่กับจุดประสงค์การใช้งานของดาวเทียมดวงนั้นๆ องค์ประกอบของระบบสื่อสารดาวเทียมโดยทั่วไป ประกอบด้วย 2 ส่วนหลัก ได้แก่ สถานีฐาน และ ดาวเทียม  การติดต่อสื่อสารระหว่างดาวเทียมกับสถานีต่างๆ อาจจะเป็นไปได้ทั้งการสื่อสารแบบทางเดียว (รับสัญญาณเพียงอย่างเดียว) และการสื่อสารแบบสองทาง (ทั้งรับและส่งสัญญาณ) โดยสื่อกลางที่เป็นคลื่นความถี่วิทยุ แต่การติดต่อสื่อสารระหว่างสถานีฐานกับเครือข่ายของผู้ใช้งาน  อาจเป็นได้ทั้งผ่านคลื่นวิทยุและสายเคเบิล

ข้อมูลหรือข่าวสารที่ต้องการสื่อสารผ่านดาวเทียมมีทั้งข้อมูลที่เป็นแอนาลอกลอก เช่น ภาพและเสียงของสัญญาณโทรทัศน์วิทยุ และข้อมูลที่เป็นดิจิทัล เช่น ไฟล์ข้อมูลดิจิทัล ภาพถ่ายจากดาวเทียม เป็นต้น  ข้อมูลที่ต้องการสื่อสารเหล่านั้นอาจจะถูกส่งจากสถานีภาคพื้นดินไปยังดาวเทียม   โดยผ่านทางช่องความถี่วิทยุขาขึ้น (Uplink) ดาวเทียมจะทำหน้าที่คล้ายๆ กับตัวสะท้อนสัญญาณกลับมายังอีกจุดหนึ่งบนพื้นโลก แต่จะเปลี่ยนช่องความถี่วิทยุไปเป็นความถี่วิทยุขาลง (Downlink) โครงสร้างของระบบสื่อสารดาวเทียม  โดยทั่วไปมักจะประกอบด้วย สายอากาศสำหรับรับส่งสัญญาณ ตัวแยกสัญญาณรับส่ง ชุดขยายกำลัง ชุดขยายสัญญาณแบบสัญญาณรบกวนต่ำ ชุดแปลงความถี่ สายส่งสัญญาณ ท่อนำสัญญาณ เครื่องรับส่งสัญญาณวิทยุ โมเด็ม ชุดเข้ารหัสสัญญาณ ชุดควบคุมทิศทางของจานสายอากาศ มัลติเพล็กเซอร์ 1. สายอากาศ (antenna)         เป็นอุปกรณ์ที่เห็นเด่นชัดที่สุดของสถานีฐาน และมีความสำคัญมาก  เพราะเป็นตัวกำหนดความสามารถในการรับส่งสัญญาณของระบบรับส่งสัญญาณ โดยทั่วไปแล้วสายอากาศที่มีขนาดใหญ่จะมีกำลังการขยายดี เพราะมีพื้นที่ในการรับส่งสัญญาณกว้าง สายอากาศมีหลายชนิด มีหน้าที่โฟกัสสัญญาณให้มีทิศทางเพื่อที่จะเพิ่มความเข้มของสัญญาณในทิศทางที่ต้องการสื่อสาร  ความเข้มของสัญญาณที่เพิ่มขึ้น  ก็คือ  สัญญาณมีความแรงขึ้นนั่นเอง และเมื่อเราเปรียบเทียบความเข้มของสัญญาณที่ได้จากสายอากาศที่ใช้กับสายอากาศแบบรอบทิศทาง( isotropic antenna) เราก็จะได้อัตราขยายกำลังของสายอากาศที่ใช้ ดังนั้นสายอากาศจึงมีส่วนช่วยในการเพิ่มกำลังของสัญญาณในการรับส่งสัญญาณในทิศทางที่ต้องการ 2. ชุดขยายสัญญาณแบบสัญญาณรบกวนต่ำ (Low Noise Amplifier - LNA)         LNA มักจะต่อไว้ใกล้กับตัวสายอากาศ เป็นอุปกรณ์ที่กำหนดคุณสมบัติความสามารถในการรับสัญญาณ ชุดขยายสัญญาณนี้มีหน้าที่ขยายสัญญาณวิทยุหรือไมโครเวฟที่รับมาได้จากสายอากาศให้มีความแรงเพิ่มขึ้น โดยให้กำเนิดสัญญาณรบกวนออกมาต่ำมาก สัญญาณที่เดินทางมาจากระยะไกลหลายร้อยกิโลเมตรจะมีขนาดลดลงอย่างมาก และอาจจะมีค่าใกล้เคียงกับสัญญาณรบกวนที่มีอยู่หรือที่วงจรขยายสร้างขึ้น ดังนั้นการขยายสัญญาณโดยไม่สร้างสัญญาณรบกวนเพิ่มขึ้นมาจึงมีความสำคัญมากๆ และในกรณีที่ต้องการให้สัญญาณรบกวนต่ำมาก อาจจำเป็นต้องควบคุมอุณหภูมิของวงจรขยายและเครื่องรับ ให้มีค่าต่ำๆ โดยใช้เครื่องปรับอากาศ หรือการหล่อเย็น ชุดขยายสัญญาณนี้อาจจะรวมชุดแปลงความถี่ของสัญญาณเอาไว้ในตัวด้วยซึ่งจะเรียกว่า LNB (Low noise block) ทำหน้าที่ขยายสัญญาณและแปลงความถี่ให้ต่ำลง ทำให้สามารถใช้ระบบสายส่งสัญญาณที่มีราคาถูกลง และมีการสูญเสียของสัญญาณในสายส่งน้อยล งเพื่อนำสัญญาณจากสายอากาศมายังชุดเครื่องรับสัญญาณที่อยู่ในห้องภายในอาคาร 3. ท่อนำคลื่น (Wave Guide)         เป็นอุปกรณ์ที่นำสัญญาณไมโครเวฟจากจานสายอากาศมายังอาคารที่เครื่องรับส่งวิทยุติดตั้งอยู่ ท่อนำคลื่นโดยทั่วไปสร้างจากแผ่นโลหะและมีรูปทรงเป็นสี่เหลี่ยมผืนผ้า และมีขนาดที่เหมาะสมกับค่าความถี่ของสัญญาณที่ต้องการลำเลียง ซึ่งควรจะมีการสูญเสียในท่อนำคลื่นไม่มาก เพราะการลดทอนของสัญญาณในท่อนำคลึ่นจะทำให้สัญญาณที่เข้าสู่เครื่องรับ 4.  เครื่องรับวิทยุ          จะทำหน้าที่แยกข้อมูลข่าวสารหรือสัญญาณที่ส่งมากับสัญญาณดาวเทียม ในกรณีที่เป็นข้อมูลดิจิทัลก็จะมีโมเด็มทำการแปลงสัญญาณให้เป็นข้อมูลดิจิทัล 5. เครื่องส่งวิทยุ         ทำหน้าที่ตรงข้ามกับเครื่องรับวิทยุ ในกรณีที่เป็นข้อมูลดิจิทัล โมเด็มจะทำการเข้ารหัสสัญญาณและปรับแต่งสัญญาณก่อนที่เข้ามายังเครื่องส่ง ข้อมูลข่าวสารที่จะส่งออกไปจะถูกผสมกับความถี่วิทยุหรือไมโครเวฟ ก่อนที่จะถูกขยายด้วยวงจรขยายกำลังและผ่านไปยังสายอากาศต่อไป

ที่มา:http://www.aksorn.com/lib/default.php?topicid=510
สืบค้นเมือวันที่  18 กุมภาพันธ์   2556