1397/12/15

آشنایی با ترانسپاندرهای ماهواره‌ای

ماهواره‌های مخابراتی امروزه نقش غیر قابل انکاری در برقراری ارتباطات بشر دارند. از اینترنت و پخش تلویزیونی گرفته تا تلفن‌های همراه و مدیریت بحران، طیف وسیعی از کاربردهای ماهواره‌های مخابراتی را در زندگی بشر نهادینه کرده‌اند که در بعضی از این کاربردها جایگزینی در شرایط فعلی برای آن‌ها موجود نیست. یکی از...
آشنایی با ترانسپاندرهای ماهواره‌ای

علیرضا فتحی: ماهواره‌های مخابراتی امروزه نقش غیر قابل انکاری در برقراری ارتباطات بشر دارند. از اینترنت و پخش تلویزیونی گرفته تا تلفن‌های همراه و مدیریت بحران، طیف وسیعی از کاربردهای ماهواره‌های مخابراتی را در زندگی بشر نهادینه کرده‌اند که در بعضی از این کاربردها جایگزینی در شرایط فعلی برای آن‌ها موجود نیست. یکی از مهم‌ترین قطعات به کار رفته در ماهواره‌های مخابراتی ترانسپاندر (Transponder) می‌باشد. همانطور که برای مقایسه ماهواره‌های سنجش از دور، به دقت دوربین و حسگرهای آن‌ها رجوع می‌شود، ارزش و قدرت یک ماهواره مخابراتی را نیز تعداد ترانسپاندرها، فرکانس و پهنای باند ترانسپاندرها مشخص می‌کند. در مطلب حاضر ابتدا به معرفی ترانسپاندر و انواع آن، سپس به بررسی بازار ترانسپاندرها و فعالان بازار پرداخته خواهد شد.

ترانسپاندرها مجموعه‌ای از قطعات به‌هم پیوسته هستند که یک کانال مخابراتی را بین آنتن‌های فرستنده و گیرنده ایجاد می‌کنند. معمولا یک ترانسپاندر از این قطعات تشکیل می‌شود: ابزار محدودکننده پهنای باند ورودی یا فیلتر میان‌گذر (band-pass filter)، تقویت‌کننده با نویز پایین (LNA) برای تقویت کردن سیگنال‌های دریافت‌شده از ایستگاه زمینی که معمولا به خاطر طی کردن فاصله زیاد بسیار ضعیف هستند، تبدیل‌کننده فرکانس که فرکانس سیگنال ورودی را به فرکانس لازم برای فرستنده تبدیل می‌کند، فیلتر میان‌گذر خروجی و تقویت‌کننده توان. ماهواره مخابراتی اسکار 3 (OSCAR-III) متعلق به وزارت دفاع آمریکا، نخستین ماهواره‌ای بود که در آن از ترانسپاندر استفاده شد. ترانسپاندر خطی اسکار پس از ارسال به فضا در 9 مارس 1965، به مدت 18 روز در باند VHF فعالیت نمود. پس از آن اکثر ترانسپاندرها تنها با دو عملیات تقویت سیگنال و تغییر فرکانس داده‌ها را به زمین مخابره می‌کردند اما ماهواره‌های مخابراتی جدیدتر از ترانسپاندرهایی با قابلیت پردازش سیگنال استفاده می‌کنند که سیگنال‌ها را به ترتیب جداسازی، رمزگشایی، رمزگذاری مجدد و سپس ترکیب مجدد می‌کنند. به این نوع از ترانسپاندرها احیاکننده (regenerative) گفته می‌شود که مزایای زیادی نسبت به ترانسپاندر معمولی دارد از جمله اینکه نویز‌های سیگنال‌های دریافتی و ارسالی را کاهش می‌دهند و مونتاژ آن‌ها بر روی ماهواره‌ها ساده‌تر است اما روند ساخت آن به مراتب پیچیده‌تر می‌باشد.

ماهواره‌های مخابراتی معمولا بالای 10 ترانسپاندر دارند و در ماهواره‌های مخابراتی پربازده (HTS) و گران‌قیمت، تعداد ترانسپاندرها تا 100 عدد نیز می‌رسد. اگر ترانسپاندرهای مخابراتی را به ترتیب بازه فرکانسی یا به اصطلاح "باند" از کم به زیاد مرتب کنیم خواهیم داشت: L، S، C، X، Ku، K، Ka . حد پایین و بالای هر بازه فرکانسی، ترتیب قرارگیری بازه‌ها و نوع کاربرد هر بازه در تصویر زیر مشاهده می‌شود.

آشنایی با ترانسپاندرهای ماهواره‌ای

 

همانطور که در تصویر مشاهده می‌شود ماهواره‌های مخابراتی بسته به بازه فرکانسی فعالیت ترانسپاندرها در زمینه‌های مختلف از ارائه اینترنت و پخش تصاویر تلویزیونی گرفته تا اخترشناسی رادیویی و کمک به ناوبری کاربر دارند. ماهواره‌های مخابراتی غیرنظامی عموما به ترانسپاندرهای باندهای C، Ku و Ka مجهز هستند و از ترانسپاندرهای باند X برای مخابرات نظامی استفاده می‌گردد. با توجه به اینکه طول موج با فرکانس رابطه عکس دارد، هرچه فرکانس امواج ارسالی از ترانسپاندر بیشتر باشد، محدوده تحت پوشش آن کمتر و پایداری امواج در شرایط نامناسب جوی بیشتر می‌شود.

بازار جهانی ترانسپاندرهای ماهواره‌ای

بازار جهانی ترانسپاندرها به بخش‌های پهنای باند، خدمات، کاربردها و نواحی تقسیم می‌شود. بر اساس پهنای باند، بازار شامل تولید و فروش ترانسپاندرهای باندهای K، Ku، C و... می‌باشد. از لحاظ خدمات، شاخه‌هایی از جمله توسعه ایستگاه زمینی، نگهداری و پشتیبانی یا اجاره دادن ترانسپاندرها وجود دارد که در حال حاضر کشور ما از استفاده‌کنندگان این خدمات است. از منظر کاربردها، بازار به دسته‌هایی شامل مخابرات تجاری، ناوبری، تحقیق و توسعه، مخابرات دولتی، سنجش از دور و... تقسیم می‌گردد. بازار نواحی نیز به نیازهای متفاوت نواحی مختلف همچون آسیا اقیانوسیه، آمریکای لاتین، اروپا یا خاورمیانه اشاره دارد.

بازار ترانسپاندرهای ماهواره‌ای همچون اغلب بازارهای وابسته به صنعت فضایی طی سال‌های اخیر با رشد مواجه بوده است. طبق گزارشی که در سال 2016 توسط موسسه مطالعاتی مارکتز اند مارکتز (MarketsandMarkets) منتشر شد، ارزش بازار ترانسپاندرهای ماهواره‌ای از 15.55 میلیارد دلار در سال 2015، بل نرخ رشد سالیانه 5.3% به میزان 20.10 میلیارد دلار در سال 2020 خواهد رسید. از مهم‌ترین عوامل رشد این بازار می‌توان به افزایش تقاضا برای باند Ku به منظور مخابره ویدیو، داده و صوت اشاره کرد. علاوه بر این، باند Ka نیز به طور روزافزون برای ارتباطات و خدمات پهن‌باند استفاده می‌شود و تاثیر مثبتی بر رشد بازار ترانسپاندرها گذاشته است. دیگر عامل موثر در رشد این بازار، اضافه شدن کاربردهای جدید می‌باشد. برای مثال یادگیری ماشینی، مخابرات پهن‌باند دریایی و اینترنت هواپیماها بخش‌هایی هستند که در چند سال گذشته رشد سریعی داشته‌اند و اثر مثبتی بر بازار ترانسپاندرها گذاشته‌اند.

با توجه به عوامل موثر در دسته‌بندی و انواع خدمات قابل ارائه، بازیگران بازار ترانسپاندر‌های ماهواره‌ای لزوما سازندگان ترانسپاندر نیستند و به عنوان مثال این مجموعه اپراتورهایی که ترانسپاندرهای ماهواره خود را اجاره می‌دهند را نیز شامل می‌شود. مهم‌ترین مهره‌های بازار ترانسپاندرها عبارتند از: آرین اسپیس (Arianespace SA)، تالس آلنیا (Thales Alenia Space)، ایرباس (Airbus Group SE)، لاکهید مارتین (Lockheed Martin)، لورال (Loral Space and Communications, Inc.)، یوتلست (Eutelsat S.A.)، اینتلست (Intelsat S.A.)، بوئینگ (Boeing)، اوربیتال (Orbital ATK) و... . طبق گزارشی که اخیرا توسط موسسه HTF MI منتشر شده است، بوئینگ و دو شرکت آسیایی سینگتل (Singtel Satellite) و جی ست (JSAT) در رتبه‌های اول تا سوم بازار ترانسپاندرهای ماهواره‌ای قرار دارند.

آشنایی با ترانسپاندرهای ماهواره‌ای 

در دسته‌بندی ناحیه‌ای شرکت‌های با ملیت آمریکای شمالی به دلیل تقاضای گسترده برای مخابرات ایمن و قابل اتکای ماهواره‌ای و خدمات پهن‌باند بیشترین سهم را در بازار ترانسپاندرهای ماهواره‌ای دارند. در رتبه دوم بر اساس دسته‌بندی نواحی، شرکت‌های منطقه آسیا اقیانوسیه قرار دارند. البته بیشترین رشد بازار در نواحی در حال توسعه شامل خاورمیانه، آفریقا و آمریکای لاتین دیده می‌شود که نیاز به تلویزیون‌های ماهواره‌ای، پخش زنده تلویزیونی به صورت HD به جای SD و مخابرات ایمن نظامی و دفاعی رو به افزایش است. از سوی دیگر رشد این بازار موانعی هم دارد. به عنوان مثال کابل‌های فیبر نوری به عنوان یک رقیب برای مخابرات ماهواره‌ای هزینه توسعه و نصب کمتری دارند. اما به هر حال برای بهره‌مندی از مزایای ماهواره‌های مخابراتی باید یا به فناوری ساخت ترانسپاندرها دست پیدا کرد و یا در بازار ترانسپاندرها به عنوان خریدار یا اجاره‌کننده حضور پیدا کرد. 

مخابرات ماهواره‌ای | اقتصاد فضایی | آموزش |

نظر شما
اخبار مرتبط

نسل جدید ماهواره‌های مخابراتی ایریدیوم به فضا پرتاب شد

1397/10/23
اسپیس‌ایکس(spacex) آخرین سری ماهواره‌های منظومه‌ماهواره‌ای ایریدیوم‌نکست(iridium-next) را به وسیله ماهواره‌بر فالکن-۹(falcon-9) به مدار زمین پرتاب کرد. این پرتاب در تاریخ ۱۱ ژانویه(۲۱ دی)...

بازار اینترنت اشیا فرصتی برای صنعت فضایی

1397/12/01
ماهواره‌ها نقشی اساسی در ارائه اتصال به اینترنت ایفا می‌کنند؛ خصوصا در مناطقی که شبکه‌های زمینی به دلایل مختلف قادر به ارائه خدمات نیستند. بدین ترتیب نظارت و ارتباط با کشتی‌هایی که در دریا...

پربازدیدکننده ترین خبر

پیوستن سریلانکا به جمع کشورهای فضایی

با پرتاب ماهواره راوانا-1 (Raavana-1) به فضا در چارچوب برنامه بردز-3 (Birds-3)، سریلانکا نیز به جمع کشورهای فضایی پیوست. این ماهواره مکعبی تحقیقاتی توسط دو دانشجوی رشته مهندسی فضایی سریلانکایی که در موسسه فناوری کیوشو (Kyushu Institute of Technology) ژاپن مشغول به تحصیل هستند ساخته شده است. راوانا-1 که در تاریخ 18ام آوریل سال جاری میلادی به مقصد ایستگاه فضایی بین‌المللی پرتاب شد، اواسط ماه ژوئن در مدار پیاده‌سازی گردید و مشغول به تهیه تصاویر سنجشی ماهواره‌ای از سریلانکا در فاصله 400 کیلومتری شد. این ماهواره طول عمری 18ماهه و وزنی برابر با 1.1 کیلوگرم دارد. لازم به ذکر است که برنامه بردز-3 توسط سازمان ملل و به منظور کمک به کشورها برای پرتاب اولین ماهواره خود راه‌اندازی شده است. در پرتابی که توسط ماهواره‌بر آنتارس (Antares) انجام شد ماهواره‌هایی از ژاپن و نپال، راوانا-1 را همراهی کردند.