امواج مخابراتی مایکروویو (Microwave Communication)، در فیزیک (Physics)
انواع امواج (Wave)، در فیزیک (Physics) را در آموزش زیر شرح دادیم :
امواج مخابراتی مایکروویو (Microwave Communication) :
امواج مخابراتی مایکروویو ستون فقرات ارتباطات دوربرد و پرسرعت مدرن هستند. از این امواج برای انتقال حجم بالایی از داده ها (مانند مکالمات تلفنی، داده های اینترنتی، و سیگنال های تلویزیونی) در فواصل نسبتا طولانی استفاده می شود. دو کاربرد اصلی امواج مایکروویو در مخابرات عبارتند از: لینک های زمینی نقطه به نقطه و ارتباطات ماهواره ای. ویژگی های کلیدی که مایکروویو را برای این کاربردها مناسب می سازد، پهنای باند بالا (امکان انتقال داده با نرخ بالا) و توانایی تمرکز انرژی در پرتوهای باریک با استفاده از آنتن های دیش است.
لینک های زمینی نقطه به نقطه: در این روش، از دیش های بزرگی که روی برج های بلند نصب شده اند و به صورت خط دید مستقیم به یکدیگر اشاره می کنند، برای ارتباط استفاده می شود. این لینک ها می توانند مسافت هایی تا چند ده کیلومتر را پوشش دهند. از آنها برای اتصال شبکه های مخابراتی در مناطق شهری، اتصال ایستگاه های پایه تلفن همراه به شبکه اصلی (Backhaul)، و انتقال سیگنال های تلویزیونی بین استودیو و فرستنده استفاده می شود. با ظهور فیبر نوری، استفاده از این لینک ها کاهش یافته است، اما هنوز در مناطقی که کابل کشی ممکن نیست یا مقرون به صرفه نیست، کاربرد دارند.
ارتباطات ماهواره ای: مهم ترین کاربرد امواج مایکروویو در مخابرات، ارتباطات ماهواره ای است. ماهواره های مخابراتی در مدار زمین (معمولا مدار زمین آهنگ GEO) قرار دارند و به عنوان ایستگاه های رله در فضا عمل می کنند. یک سیگنال مایکروویو از یک ایستگاه زمینی به ماهواره فرستاده می شود (Uplink). ماهواره سیگنال را دریافت کرده، تقویت می کند، و با فرکانس متفاوتی به زمین (به منطقه وسیعی به نام footprint) می فرستد (Downlink). این فناوری امکان پخش مستقیم برنامه های تلویزیونی به منازل (DTH)، تلفن ماهواره ای، اینترنت ماهواره ای، و ارتباطات بین قاره ای را فراهم می کند.
باندهای فرکانسی مایکروویو در مخابرات: - باند L (1-2 GHz): برای تلفن ماهواره ای و GPS. - باند S (2-4 GHz): برای اینترنت ماهواره ای و برخی رادارها. - باند C (4-8 GHz): به طور گسترده برای ارتباطات ماهواره ای (تلویزیون و داده) و لینک های زمینی. این باند نسبتا مقاوم در برابر باران است. - باند X (8-12 GHz): برای ارتباطات نظامی و دولتی و برخی رادارها. - باند Ku (12-18 GHz): برای پخش مستقیم ماهواره ای (DTH) و اینترنت ماهواره ای دوطرفه. تحت تأثیر باران (Rain Fade) قرار می گیرد. - باند K (18-27 GHz) و Ka (27-40 GHz): برای ارتباطات ماهواره ای با پهنای باند بالا (اینترنت پرسرعت) و مخابرات نقطه به نقطه. بسیار تحت تأثیر باران هستند.
چالش ها و فناوری های جدید: - تضعیف در اثر باران (Rain Fade): قطرات باران امواج مایکروویو را جذب و پراکنده می کنند، به ویژه در فرکانس های بالاتر (باند Ku و Ka). برای مقابله با این مشکل، از توان فرستنده بالاتر، مدولاسیون تطبیقی، و ایستگاه های زمینی متعدد استفاده می شود. - تأخیر (Latency): در ارتباطات ماهواره ای GEO، به دلیل فاصله زیاد (حدود 36000 کیلومتر)، تأخیر سیگنال حدود 240-280 میلی ثانیه است. این تأخیر برای کاربردهای بلادرنگ (مانند بازی های آنلاین) مشکل ساز است. - ماهواره های LEO: نسل جدید ماهواره های اینترنتی (مانند Starlink، OneWeb) در مدار پایین زمین (LEO) قرار می گیرند تا تأخیر را کاهش دهند و پهنای باند بیشتری ارائه دهند. این ماهواره ها از باندهای Ku و Ka استفاده می کنند و برای پوشش جهانی به صورت صورت فلکی (Constellation) در می آیند.
