Satellite

From CPEWiki

Contents 1 Introduction 2 Satellite Communication System 2.1 ประเภทของดาวเทียม 2.2 องค์ประกอบระบบสื่อสารดาวเทียม 2.3 วงโคจรดาวเทียม (Satellite Orbit) 2.4 ย่านความถี่ในการส่งสัญญาณดาวเทียม 2.5 ความถี่ซ้ำ (Frequency Reuse) 2.6 รูปแบบการให้บริการของดาวเทียม 2.7 การส่งสัญญาณครอบคลุมพื้นที่ 2.8 ช่องสัญญาณของดาวเทียม 2.8.1 ข้อดี-ข้อเสียของระบบ C-Band และ KU-Band 2.9 ตำแหน่งของดาวเทียม 2.10 ทำไมต้องดาวเทียม ?? 3 Signals and Systems Concept 3.1 ระบบสื่อสาร (Communication System) 3.2 ระบบส่งสัญญาณ (Transmitter and Receiver) 3.3 การแปลงสัญญาณที่เกี่ยวข้องกับการสื่อสารผ่านดาวเทียม (Modulation/Demodulation) 4 Advantage of Satellite 5 Limitations 6 Reference

Introduction

     การสื่อสารดาวเทียมนับว่าเป็นวิธีการในการส่งข้อมูลข่าวสารในปัจจุบันที่นิยมกันมาก ซึ่งอำนวยความสะดวกในการใช้งานได้อย่างก้วางขวาง และรวดเร็ว เป็นการสื่อสารที่มีวิวัฒนาการมาจากการสื่อสารแบบไมโคเวฟ และมีผู้ที่เขียนนวนิยายวิทยาศาสตร์ขึ้นเมื่อประมาณ 60 ปีก่อน และต่อมาก็สามารถทำขึ้นได้จริง ๆ และพัฒนามาอย่างต่อเนื่อง มาจนมีเทคโนโลยีในการสื่อสารที่สูงมากขึ้น ในช่วงแรกๆ ดาวเทียมได้ประดิษฐ์ขึ้นมาใช้ประโยชน์ในด้านการทหาร และได้พัฒนามาใช้ทางด้านการพยากรณ์อากาศ การค้นหาทรัพยกรธรณี และการสื่อสาร ซึ่งจะกล่าวถึงในที่นี้คือ " ดาวเทียมสื่อสาร " ที่ใช้ในกิจการระบบโทรทัศน์ (DTH: DIRECT TO HOME) ดาวเทียมสื่อสารที่ส่งขึ้นไปครั้งแรกเมื่อปี 2508 โดยยองค์การโทรคมนาคมระหว่างประเทศ (INTERNATIONAL TELECOMMUNICATIONS SATELLITE ORGANIZATION) หรือเรียกย่อว่า INTELSAT หลังจากนั้น INTELSAT ก็ได้ทำการส่งดาวเทียมในปีต่างๆ ต่อไปเรื่อยๆ

      สำหรับประเทศไทย เมื่อปี 2536 ประเทศไทยเราก็มีโครงการสร้างดาวเทียมของตนเองขึ้น และเรามีดาวเทียมมาใช้ภายในประเทศอย่างแท้จริงเมื่อปี 2538 ในนามพระราชทานจากพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวองค์ปัจจุบันว่า " ไทยคม " (THAICOM)

     ผู้ริเริ่มให้แนวคิดการสื่อสารดาวเทียม" อาเธอร์ ซี คลาร์ก " (ARTHUR C. CLARKE) เป็นนักเขียนนวนิยายและสารคดีวิทยาศาสตร์ผู้มีชื่อเสียงในปลายคริสต์ศตวรรษที่ 20 เขาได้สร้างจินตนาการของการสื่อสารดาวเทียมให้เราได้รู้ ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1945 หรือตรงกับ พ.ศ. 2488 โดยเขียนบทความเรื่อง " EXTRA TERRESTRIAL RELAYS" ในนิตยสาร "WIRELESS WORLD" ฉบับเดือนตุลาคม ปี ค.ศ. 1945 ซึ่งในบทความได้กล่าวถึงว่า " ถ้ามนุษย์ชาติเรานำเอาสถานีทวนสัญญาณขึ้นไปลอยในอวกาศ เพื่อใช้ในการส่งสัญญาณข่าวสารต่างๆ เพื่อใช้ในการสื่อสารระหว่างจุดหนึ่งกับอีกจุดหนึ่ง ในรูปแบบของภาคพื้นดินสู่อวกาศ และจากอวกาศกลับเข้ามาสู่ภาคพื้นดินอีกครั้งหนึ่ง โดยเรียกสถานีทวนสัญญาณนี้ว่า " ดาวเทียม " โดยดาวเทียมนั้นจะลอยอยู่ในอวกาศ โคจรรอบโลก ในลักษณะการโคจรเป็นแบบวงกลม ที่เรียกว่า " Geostationary Orbit " ซึ่งดาวเทียมจะลอยอยู่เหนื่อเส้นศูนย์สูตร ที่ระดับความสูงประมาณ 35,786 กิโลเมตร วัดจากพื้นโลก ซึ่งวงโคจรนี้จะต้องทำให้ดาวเทียมนั้น โคจรด้วยความเร็วเท่ากับที่โลกนั้นหมุนรอบตัวเอง เท่ากับ 24 ชั่วโมง หรือหนึ่งรอบพอดี ดังนั้นเมื่อเรามองไปยังดาวเทียม จึงทำให้เป็นภาพลวงตาซึ่งมองเห็นว่า ดาวเทียมนั้ยลอยอยู่กับที่ แต่จริงแล้วมีการเคลื่อนที่อยู่ตลอดเวลา
     แนวคิดนี้เองที่ทำให้ส่งสัญญาณรายการโทรทัศน์ฯและวิทยุได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงมาก และครอบคลุมพื้นที่ได้อย่างกว้างขวาง แต่มีการลงทุนที่ค่อนข้างต่ำเพราะไม่จำเป็นต้องสร้างสถานีทวนสัญญาน (Repeater) มากเหมือนการสื่อสารภาคพื้นดินอื่นๆ ซึ่งทำให้สามารถส่งสัญญาณมายังลูกค้าโดยตรงอย่างที่เรียกกันว่า DTH (Direct To Home )

     นอกจากนี้นายอาเธอร์ ซี. คลาค ยังให้แนวคิดไว้ว่า โลกจะทำการสื่อสารผ่านดาวเทียม โดยทั่วโลกได้นั้นจำเป็นต้องมีการนำเอาสถานีทวนสัญญาณที่เรียกว่าดาวเทียม ไปลอยอยู่ในอวกาศเหนือมหาสมุทรทั้งสามมหาสมุทรหลักๆ คือ มหาสมุทรแอตแลนติก, มหาสมุทร แปซิฟิก และมหาสมุทรอินเดีย ซึ่งดาวเทียมทั้ง 3 จุดนี้ จะต้องลอยและโคจรอยู่ในวงโคจรเหนือเส้นศุนย์สูตร ที่มีชื่อเรียกตามสัญญานามว่า Clarke Orbit หรือเรียกเป็นไทยว่า " ดาวเทียมค้างฟ้า "

     ต่อมาในปี พ.ศ. 2500 ประเทศสหภาพโซเวียต (รัสเซีย) เป็นชาติแรกที่ส่งดาวเทียมชื่อว่า " สปุตนิค 1" (Sputnik 1) ไปโคจรในอวกาศในระดับต่ำ แล้วส่งข้อมูลเกี่ยวกับความหนาแน่นและอุณภูมิของบรรยากาศชั้นสูงกลับมาสู่โลก ด้วยความถี่ 20.005 MHz และ 40.005 MHz ซึ่งถือว่าเป็นก้าวแรกแห่งการพัฒนาเทคโนโลยีทางดาวอวกาศ และดาวเทียมของโลกทีเดียว

     มาถึงในปี พ.ศ. 2505 ประเทศสหรัฐอเมริกา ได้ส่งดาวเทียมชื่อว่า " เทลสตาร์ 1" (Telstar 1) ขึ้นไปโคจรรอบโลกเป็นวงรี แต่ยังไม่อยู่ในวงโคจรที่เรียกว่า Geostationary โดยใช้การควบคุมการโคจรจากสถานีภาคพื้นดินที่อยู่บนโลก ดาวเทียมดวงนี้ถือว่าเป็นดาวเทียมดวงแรกของโลกที่ใช้ในการสื่อสารอย่างแท้จริง และใช้ส่งรายการโทรทัศน์รวมลงม่ด้วย ต่อมาอีก 3 ปี คือปี พ.ศ. 2508 ได้มีการส่งดาวเทียมที่ชื่อว่า " เออร์ลี่เบริร์ด " (Early Bird) ขึ้นไปโครจรในวงโคจร Geostationary ซึ่งถือว่าเป็นดาวเทียมที่อยู่ในวงโคจรแบบค้างฟ้า และใช้ในเชิงพาณิชย์เป็นดาวแรกอย่างแท้จริง โดยมีช่องสัญญาณการถ่ายทอด สัญญาณเกี่ยวกับโทรทัศน์, เทเล็กซ์, ข่าวสารต่างๆ รวมทั้งรายการโทรทัศน์ ที่รับมาจากด้านหนึ่งของมหาสมุทรแอตแลนติก ผ่านดาวเทียมเพื่อส่งไปส่วนอื่นๆ ของประเทศ
     หลังจากที่ดาวเทียมเออร์ลี่เบิร์ด ประสบความสำเร็จแล้ว องค์การดาวเทียมเพื่อการสื่อสารโทรคมระหว่างประเทศ ( INTELSAT : International Telecommunications Satellite Organization ) ก็ได้ส่งดาวเทียมขึ้นสู่วงโจรอีกหลายดวง ภายใต้ชื่อของอินเทลแซท (INTELSAT) โดยมีหมายเลขเรียงลำดับก่อนหลังกันไป เมื่อรวมกับดาวเทียมของบริษัทอื่นๆ ที่ส่งขึ้นไปโคจรรอบโลกในปัจจุบัน จะมีจำนวนประมาณมากกว่า 150 ดวง โดยโครจรอยู่ในวงโคจร Geostationary มีใช้ทั้งงานการให้บริการภายในประเทศ และระหว่างประเทศรวมกันไป

Satellite Communication System

ประเภทของดาวเทียม

     ประเภทของดาวเทียม แบ่งเป็นประเภทใหญ่ๆได้ ๕ ประเภท ดังนี้
      1.ดาวเทียมสื่อสารระหว่างประเทศ (International Communication Satellite)เป็นดาวเทียมที่ใช้ในกิจการโทรคมนาคมระหว่างประเทศ เช่น ดาวเทียม INTELSAT

      2.ดาวเทียมภายในประเทศหรือภูมิภาค (Domestic and regional Satellite) เป็นดาวเทียมที่ใช้ภายในแต่ละประเทศหรือภายในกลุ่มประเทศใกล้เคียงในภูมิภาคเดียวกัน เช่น ดาวเทียม PALAPA ของอินโดนีเซีย, ASIASAT ของฮ่องกง, THAICOM ของไทย เป็นต้น

      3.ดาวเทียมทางทหาร (Military Communication Satellite) เป็นดาวเทียมเพื่อใช้ในทางทหารโดยเฉพาะปกติใช้ย่านความถี่ X- band (8/7 GHz) เช่น ดาวเทียม DSCS( Defense Satellite Communication System) ของสหรัฐอเมริกาที่ใช้ในการสื่อสารทางทหารทั่วโลก เป็นต้น

      4.ดาวเทียมสำหรับการส่งโทรทัศน์และความมุ่งหมายพิเศษ ( Broadcast and Special purpose ดาวเทียมที่ออกแบบมาใช้ทั้งภายในประเทศและภูมิภาค เพื่อส่งสัญญาณโทรทัศน์กำลังสูงมายังจานสายอากาศรับสัญญาณขนาดเล็กของผู้ชมจำนวนมาก นิยมใช้ย่านความถี่KU- band ส่วนดาวเทียมที่ใช้ในความมุ่งหมายพิเศษ เช่น MARISAT หรือ INMARSAT ในปัจจุบันใช้ในการนำทาง ( Navigation ) ติดต่อกับยานพาหนะเคลื่อนที่ทางบก ทางเรือ,และทางเครื่องบิน ดาวเทียม NAVSTAR GPS เพื่อกำหนดตำแหน่ง เช่น ใช้ในการพยากรณ์ภูมิอากาศ

      5.ดาวเทียมเพื่อการทดลอง หรือใช้ในทางวิทยาศาสตร์ (Experimental Satellite) เป็นดาวเทียมที่ใช้ในการทดลองต่างๆ และการสำรวจ

องค์ประกอบระบบสื่อสารดาวเทียม

     ในระบบการสื่อสารดาวเทียมจะมีองค์ประกอบหลัก 3 ส่วน คือ ดาวเทียมอยู่ในอวกาศ ระบบควบคุมและสั่งการ และสถานีดาวเทียมภาคพื้นดิน โดยมีการทำงานง่ายๆ ดังนี้ สถานีภาคพื้นดินจะส่งสัญญาณขาขึ้น (Uplink) กำลังส่งสูงผ่านจานสายอากาศไปยังจานสายอากาศและเครื่องรับบนดาวเทียม ทำการขยายสัญญาณแปลงความถี่ แล้วขยายให้กำลังสูง ส่งผ่านจานสายอากาศเป็นสัญญาณขาลง (Downlink) มายังจานสายอากาศรับของสถานีภาคพื้นดิน สถานีรับจะทำการขยายสัญญาณ แล้วดำเนินกรรมวิธีนำข้อมูลต่างๆ ไปใช้งาน

     (1) สถานีภาคพื้นดิน (Earth Station) ประกอบด้วยส่วนหลักๆ คือ ระบบจานสายอากาศ ระบบการส่ง ระบบการรับ และอุปกรณ์ช่องสัญญาณ โดยมีภาคย่อยๆ ที่สำคัญ คือ

      LNB (Low Noise Blockdown Converter) จะทำหน้าที่รับสัญญาณดาวเทียมที่จุดโฟกัส แล้วขยายสัญญาณให้มีความแรงมากขึ้น แล้วแปลงสัญญาณให้มีความถี่ที่ต่ำ (950-1750 MHz) ก่อนส่งออกจาก LNB แล้วส่งผ่านสายนำสัญญาณ RG-6 เข้าสู่เครื่องรับสัญญาณดาวเทียมต่อไป

      เครื่องรับสัญญาณดาวเทียม (Receiver) จะทำหน้าที่แปลงสัญญาณที่รับมาจาก LNB ให้ออกมาเป็นสัญญาณภาพ และสัญญาณเสียง (RF/Radio Frequency) เพื่อส่งต่อเข้าทีวี นอกจากนี้ยังทำหน้าที่ในการเลือกช่องรายการที่ต้องการชม
          1.จานสายอากาศ (Antenna) ทำหน้าที่แพร่กระจายคลื่นสัญญาณขาขึ้นไปยังดาวเทียม และทำหน้าที่รับคลื่นสัญญาณขาลงมาเข้าเครื่องรับ จานสายอากาศที่ดีต้องมีคุณสมบัติ ดังนี้ อัตราขยายกำลังสูง ลำคลื่น (Beamwidth) แคบ ลำคลื่นข้าง(Sidelobe) ต่ำ ค่า Noise Temperature ต่ำ และมีความเที่ยงตรงสูง สามารปรับทิศทางไปยังตำแหน่งดาวเทียมได้ตามต้องการ ปกตินิยมใช้สายอากาศแบบพาราโลลอยด์เป็นตัวสะท้อนสัญญาณ (Reflector) เพื่อให้รวมลำคลื่นได้แคบ ขนาดของจานสายอากาศโดยทั่วไปขึ้นกับความถี่ใช้งาน ความถี่ยิ่งสูงขนาดจานสายอากาศยิ่งเล็ก เช่น จานสายอากาศย่านความถี่ KU-band จะเล็กกว่าย่านความถี่ C-band นอกจากนี้ยังขึ้นกับอัตราขยายกำลังของสายอากาศ ถ้าต้องการอัตราขยายกำลังขยายสูง จานสายอากาศจะมีขนาดใหญ่ขึ้น เพื่อให้สามารถติดตามตำแหน่งดาวเทียมได้แม่นยำ จะต้องมีระบบควบคุมการหมุนของจานสายอากาศทั้งทางมุมทิศ (Azimuth) และทางมุมสูง (Elevation) อย่างดี ค่า G/T หรือ Gain ต่อ Thermal noise จะเป็นตัวกำหนดคุณภาพของจานสายอากาศ

          2.ภาคขยายกำลังสูง (High Power Amplifier: HPA) ทำหน้าที่ขยายกำลังให้สูงก่อนส่งกำลังออกอากาศ อาจใช้หลอด Klystron TWT (Traveling Wave Tube) หรือ Solid State เป็นภาคขยายกำลังก็ได้ โดยหลอด Klystron จะให้กำลังขยายค่อนข้างสูง แต่ค่อนข้างยุ่งยากในการใช้งานแบบ Solid State ที่เรียกว่า SSPA (Solid State Power Amplifier) ให้กำลังขยายไม่สูงหนัก แต่สะดวกในการใช้งาน ส่วนภาคขยายปานกลางและมีใช้งานมาพอสมควร

          3.ภาคขยายสัญญาณรบกวนต่ำ (Low Noise Amplifier: LNA) ทำหน้าที่ขยายสัญญาณกำลังต่ำมากๆ ที่เครื่องรับรับได้ เพื่อให้มีกำลังพอที่จะนำมาใช้งาน โดยให้มีสัญญาณรบกวนต่ำที่สุด ซึ่งจะดูคุณสมบัติได้จากค่า Noise Temperature

          4.ภาคแปลงความถี่ขาขึ้น (Up Converter) และภาคแปลงความถี่ขาลง (Down Converter) ภาคแปลงความถี่ขาขึ้น ทำหน้าที่แปลงความถี่ IF ให้เป็นความถี่ RF ก่อนส่งอากาศ และภาคแปลงความถี่ IF เพื่อให้สะดวกในการขยายสัญญาณ

     (2) ดาวเทียม (Satellite) ดาวเทียมมีส่วนประกอบที่สำคัญ คือ ระบบควบคุมตำแหน่งและวงโคจร ระบบตรวจจับและสั่งการดาวเทียม (TT&C) ระบบจ่ายกำลังไฟฟ้า ระบบสื่อสารของดาวเทียม และระบบสายอากาศดาวเทียม

          1.ระบบควบคุมตำแน่งและวงโคจรดาวเทียม ปกติจะประกอบด้วยมอเตอร์จรวดที่คอยทำหน้าที่ปรับเปลี่ยนวงโคจรดาวเทียมให้อยู่ในวงโคจรถูกต้องเมื่อเกิดการคลาดเคลื่อน ทำให้บีมคลื่น (Beam) ส่องลงมายังตำแหน่งบนพื้นโลกได้อย่างถูกต้องตลอด ระบบการควบคุมตำแหน่งอาจใช้ตัวดาวเทียมหมุน ที่เรียกว่า Spinners หรือใช้ Momentum Wheels ช่วย วิธีหลังนี้ นิยมใช้ในปัจจุบัน เพราะทำให้ลดขนาดแผงโซล่าเซลล์ลงได้ถึง ๑/๓ เท่า ส่วนระบบควบคุมวงโคจรนั้น ได้ใช้ Gas Jet ควบคุมวงโคจรให้อยู่ในระนาบเส้นศูนย์สูตร

          2.ระบบตรวจจับและสั่งการดาวเทียม (Telemetry, Tracking and Command: TT&C) ระบบนี้มีทั้งส่วนที่อยู่บนดาวเทียมและบนพื้นดิน ที่ทำงานสัมพันธ์กัน โดย Telemetry จะส่งข้อมูลได้จากการตรวจจับ (Sensor) สัญญาณควบคุมต่างๆ บนดาวเทียม แล้วส่งกลับมายังสถานีภาคพื้นดิน ระบบ Tracking บนภาคพื้นดินจะติดตามดาวเทียม และรับสัญญาณจากระบบ Telemetry ส่งให้ระบบ Command นำเอาสัญญาณไปประมวลผลในระบบคอมพิวเตอร์เป็นสัญญาณสั่งการส่งไปยังดาวเทียม เพื่อปรับแก้ตำแหน่งวงโคจรและระบบควบคุมต่างๆ ในตัวดาวเทียมให้ถูกต้อง

          3.ระบบจ่ายกำลังไฟฟ้า ดาวเทียมทุกแบบได้รับพลังงานมาจากแผงรับพลังงานแสงอาทิตย์ (Solar Cells) เพื่อนำไปใช้ในระบบสื่อสารของดาวเทียม โดยเฉพาะภาคส่งพลังงาน ที่เหลือจะนำไปใช้ในส่วนอื่นๆ ซึ่งเรียกว่า Housekeeping เพื่อสนับสนุนดาวเทียมให้ทำงานอย่างมีประสิทธิภาพ

          4.ระบบสื่อสารดาวเทียม เป็นส่วนประกอบหลักของดาวเทียมสื่อสาร ส่วนระบบอื่นเป็นเพียงส่วนสนับสนุน ระบบนี้จะประกอบด้วยจานสายอากาศที่คอบรับส่งสัญญาณแบนด์กว้าง ภาครับ-ส่ง และขยายกำลังของสัญญาณ ที่เรียกว่า Transponder ซึ่งเป็นหน่วยรับ-ส่งสัญญาณแต่ละช่องในตัวดาวเทียม

          5.ระบบสายอากาศ ระบบนี้อาจถือว่าเป็นส่วนหนึ่งของระบบสื่อสารดาวเทียม โดยแยกออกมาจาก ทรานสปอนเดอร์ ปัจจุบันดาวเทียมมีระบบจานสายอากาศที่ซับซ้อน เพื่อให้สามารถแยกลำคลื่นส่งมาครอบคลุมพื้นโลกในรูปแบบต่างๆ ได้ตามต้องการ

วงโคจรดาวเทียม (Satellite Orbit)

     ดาวเทียมที่ใช้ส่งสัญญาณนั้นมีวงโคจร อยู่ตำแหน่งศูนย์สูตร (Equator) โดยเส้นศูนย์สูตรนั้นคือเส้นแบ่งระหว่างขั้วโลกเหนือกับขั้วโลกใต้ ดาวเทียมลอยในตำแหน่งตรงนี้ก็เพราะว่า ต้องการอาศัยแรงโน้มถ่วงของโลกเป็นตัวขับเคลื่อนดาวเทียม, ลดการใช้พลังงานในการขับเคลื่อน และต้องการให้ดาวเทียมอยู่กับที่สำหรับเป็นสถานีทวนสัญญาณ

     การที่กำหนดให้ดาวเทียมโคจรรอบโลกเท่ากับโลกหมุนรอบตัวเอง เนื่องมาจากว่า เมื่อดาวเทียมหมุนไปพร้อมโลก หากเราอยู่บนพื้นโลกก็เท่ากับดาวเทียมหยุดนิ่ง หากดาวเทียมมีการเคลื่อนที่จะเกิดปัญหาในการรับส่งสัญญาณ การทำให้ดาวเทียมหยุดนิ่ง(เทียบกับพื้นโลก)นั้น ต้องมีหน่วยงานภาคพื้นดินคอยควบคุมวงโคจรของดาวเทียม ทุกประเทศย่อมต้องมีหน่วยงานนี้คอยควบคุม เช่น ดาวเทียมไทยคมในบ้านเรา สถานควบคุมภาคพื้นดินนั้นอยู่ที่ อ.ลาดหลุมแก้ว จ.ปทุมธานี

     วงโคจรดาวเทียม (Satellite Orbit) สามารถแบ่งได้ดังนี้

    1.แบ่งตามเส้นทางวงโคจร แบ่งได้ 3 แบบ คือ วงโคจรตามแนวเส้นศูนย์สูตร (Equatorial Orbit) วงโคจรเฉียง (Inclined Orbit) ทำมุมกับเส้นศูนย์สูตร และวงโคจรขั้วโลก (Polar Orbit) ตามแนวขั้วโลกเหนือ-ใต้

     วงโคจรผ่านขั้วโลก (Polar Orbit)

• เป็นวงโคจรเดีดยวกับวงโคจรระดับต่ำ มีความสูงจากพื้นโลกไม่เกิน 2000 กิโลเมตร
  
• เคลื่อนที่ในแนวทิศเหนือ ทิศใต้ ซึ่งเหมาะสำหรับการสำรวจพื้นผิวโลกโดยเฉพาะการสำรวจสภาพภูมิอากาศบนพื้นโลก เพราะเคลื่อนที่ตัดกับการหมุนของโลกจากทางทิศตะวันนออกไปทางกทิศตะวันตก
  
• ดาวเทียมในวงโคจรต่ำผ่านขั้วโลกจึงมองเห็นพื้นผิวของโลกอย่างชัดเจน
  

    2.แบ่งตามรูปร่างลักษณะวงโคจร แบ่งได้เป็น 2 ลักษณะ คือ วงโคจรวงกลม (Circular Orbit) ซึ่งระยะความสูงจากพื้นโลกใกล้เคียงกันโดยตลอด และวงโคจรรี (Elliptical Orbit) ซึ่งความสูงจากพื้นโลกต่างกันมาก โดยระยะห่างจากโลกมากที่สุด เรียกว่า Apogee และระยะห่างจากโลกใกล้สุด เรียกว่า Perigee

    3.แบ่งตามความสูงของวงโคจร แบ่งได้ 3 แบบ คือ ดาวเทียมวงโคจรค้างฟ้า (GEO Synchronous หรือ GEO Stationary Orbit: GEO) อยู่สูงจากพื้นโลกประมาณ 22,300 ไมล์ หรือ 36,000 กม. ดาวเทียมวงโคจรต่ำ (Low – Earth Satellite: LEO) ความสูงต่ำกว่า 1,250ไมล์ และดาวเทียมวงโคจรปานกลาง (Medium – Earth Satellite: MEO) จะอยู่ระหว่างความสูงของวงโคจร LEO กับวงโคจร GEO สำหรับวงโคจรที่นิยมใช้ในการสื่อสารมี ๓ วงโคจร ซึ่งปัญหาที่พบเกี่ยวกับวงโคจรดาวเทียมนั้น เกิดจากในปัจจุบันมีดาวเทียมเป็นจำนวนมากในอวกาศ ทำให้ ตำแหน่งอาจทับซ้อนกัน โดยเฉพาะดาวเทียมวงโคจรค้างฟ้า ดังนั้น ITU จึงกำหนดให้ดาวเทียมประเภทนี้มีตำแหน่งในวงโคจรให้ห่างกันอย่างน้อย 2 องศา เพื่อไม่ให้สัญญาณรบกวนกัน สำหรับประเทศไทยได้ถูกกำหนดให้อยู่ใกล้กับจีน

     วงโคจรระดับต่ำ (Low Earth Orbit หรือ LEO)

• อยู่ห่างจากพื้นโลกไม่เกิน 2,000 กิโลเมตร
  
• มีทิศทางวงโคจรเป็นรูปวงกลม และมีแนวเคลื่อนที่จากทิศตะวะนออกไปทางทิศตะวันตก
  
• ด้วยเหตุที่ดาวเทียมในระดับนี้ยังมีแรงดึงดูดของโลกอยู่มาก ดังนั้นดาวเทียมจะต้องโคจรด้วยความเร็วที่สูงกว่า 446 กิโลเมตรต่อนาทีหรือ 28,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง โดยจะใช้เวลา 30-90 นาทีในการโคจรรอบโลก 1 รอบ
  

     ตัวอย่างดาวเทียมที่อยู่ในวงโคจรนี้

• ดาวเทียมที่ใช้ในโครงการโทรศัพทเคลื่อนที่ผ่าน์ดาวเทียม เช่น อิริเดียม(Iridium) โกลบอลสตรา(Globalstra)
  
• ดาวเทียมที่ใช้ในการสำรวจทรัพยากร ทำแผนที่ประเทศ หรือพยากรร์อากาศ เช่น ดาวเทียมไทพัฒ ของมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร ดาวเทียมไทรอส (Tiros) ดาวเทียม NIMBUS ดาวเทียม GPS
  
• ดาวเทียมที่ใช้ทางการทหาร หรือดาวเทียมจารกรรม
  

     วงโคจรระดับกลาง (Meduim Earth Orbit หรือ MEO)

• อยู่ห่างจากพื้นโลกประมาณ 8,000-12,000 กิโลเมตร
  
• มีวงโคจรเป็ำนรูปวงรี มีทิศทางโคจรผ่านขั้วโลกเหนือ และขั้วโลกใต้
  
• ใช้เวลาในการโคจรรอบโลก 4-8 ชัวโมง
  

     ตัวอย่างดาวเทียมในวงโคจรนี้

• เช่น ดาวเทียมในโคงการโทรศัพท์เคลื่อนที่ผ่านดาวเทียมในโครงการ ไอโค ICO ซึ่งปัจจุบันได้ยกเลิกไปแล้ว
  

     วงโคจรดาวเทียมค้างฟ้า (Geosyncronous Orbit หรือ GEO)

• อยู่ห่างจากพื้นโลกประมาณ 36,000 กิโลเมตร
• เป็นหวงโคจรที่มีผลต่อการเคลื่อนที่รอบโลกเท่ากับความเร็วที่โลกหมุนรอบตัวเองคือด้วยความเร็ว 24 ชั่วโมง ส่งผลให้เรามองเห็นดาวเทียมที่อยู่ในวงโคจรนี้อยู่ในตำแหน่งเดิมตลอดเวลาเหมือนไม่มีการเคลื่อนที่เลย
• ดาว เทียมในวงโคจรนี้เหมาะสำหรับดาวเทียมคมนาคม เพราะจานสายอากาศของดาวเทียมจะหันเข้าหาโลกตลอดเวลา สามารถทำกให้การสื่อสารระหว่างโลกกับดาวเทียมเป็นไปอย่างต่อเนื่องและมี ประสิทธิภาพ
• ตัวอย่างดาวเทียมนี้คือ ดาวเทียมไทยคม 1A 2 3 4 และ 5

     

ความห่างระหว่างดาวเทียมกับพื้นโลก คือ 35,800 กิโลเมตร 

ย่านความถี่ในการส่งสัญญาณดาวเทียม

     ดาวเทียมแต่ละดวงนั้นเป็นเหมือนสถานีทวนสัญญาณ หรือที่เรียกว่า รีพีทเตอร์ (Repeater) ซึ่งติดตั้งอยู่สูงมากถึง 35,786 กิโลเมตร จึงต้องทำหน้าที่เป็นทั้งเครื่องรับ และเครื่องส่งเพื่อติดต่อกับสถานีภาคพื้นดิน โดยสถานีภาคพื้นดินจะส่งสัญญาณในช่วง "ขาขึ้น" ที่ความถี่หนึ่งซึ่งเรียกว่า Uplink ไปให้ดาวเทียม เมื่อดาวเทียมได้รับก็จะทำการเปลี่ยนความถี่ ที่รับได้ให้เป็นอีกความถี่หนึ่ง และส่งกลับมาให้สถานีภาคพื้นดินอื่นๆ ซึ่งสัญญาณที่ส่งลงมาจากดาวเทียมจะเรียกว่า Downlink หรือความถี่ "ขาลง" โดยสัญญาณที่ส่งลงมานี้ สามารถจะครอบคลุมพื้นผิวโลกได้ถึง 40% ของจำนวนพื้นที่โลกทั้งหมด

      ITU ได้จัดสรรและควบคุมการใช้ความถี่ในกิจการต่างๆ ทั้งในประเทศและระหว่างประเทศ เพื่อไม่ให้เกิดการทับซ้อน และรบกวนกัน ความถี่ที่ใช้กับดาวเทียมจะใช้หลักการเรียกชื่อคล้ายกับที่ใช้ในเรดาร์ และไมโครเวฟ แต่ความถี่ใช้งานอาจแตกต่างกันบ้างตามภารกิจ และวิธีการใช้ความถี่ เช่น L-band C-band KU-band X-band และ KA –band เป็นต้น ความถี่ที่นิยมใช้กันมาก คือ ย่าน C-band สัญญาณย่านขาขึ้น (Uplink) ใช้ย่านความถี่ 6 GHz และสัญญาณขาลง (Downlink) ใช้ย่านความถี่ 4 GHz จึงนิยมเรียกว่า 6/4 GHz ความถี่ C-band นี้ อาจรบกวนกับการสื่อสารผ่านคลื่นไมโครเวฟบนภาคพื้นดินได้ง่าย อีกความถี่ที่ใช้งานมาก คือ KU-bandใช้ความถี่ขาขึ้น 12- 14 GHz และความถี่ขาลง 11 – 18 GHz โดยประมาณ ซึ่งนิยมใช้ในกิจการส่งสัญญาณโทรทัศน์โดยตรง (Direct Broadcast System: DBS) แต่มีข้อเสียหลัก คือ สัญญาณจะถูกลดทอนกำลังจากเม็ดฝนค่อนข้างมาก ความถี่ย่าน X –band (8/7 GHz) ใช้ในกิจการทหาร ส่วนความถี่ย่าน KA-band (40/20 GHz) มีแนวโน้มจะนำมาใช้กันมากในอนาคต เพื่อแก้ปัญหาความแออัดของความถี่ใช้งาน เช่น โครงการ IP-Star ของบริษัทไทยคม เป็นต้น
      สำหรับความกว้างของแถบความถี่ (Bandwidth) การใช้งานปกติ C-band กว้าง 500 MHz โดยทั่วไปแบ่งได้ 12 ช่องดาวเทียม (Transponder) กว้างช่องละ 40 MHz ซึ่งเพียงพอในการส่งสัญญาณโทรทัศน์ได้ 1 ช่อง หรือส่งสัญญาณเสียงอนาล็อกได้ 1500 ช่องการสื่อสาร หรือสัญญาณโทรทัศน์ข้อมูลขนาด 50 – 10 เมกกะบิท (Megabits) ได้ ความกว้างของแบนด์อาจกว้างขึ้นได้ถึง 1 GHz หรือ 2 GHz เช่นในย่านความถี่ EHF (KA-band) ที่จะนำมาใช้ในอนาคต

ความถี่ซ้ำ (Frequency Reuse)

      โดยทั่วไปดาวเทียมแต่ละดวงจะถูกจำกัดด้วยความกว้างของความถี่ใช้งาน (Bandwidth) เช่น ย่านความถี่ C-band ซึ่งกว้าง 500 MHz แบ่งได้ 12 ทรานสปอนเดอร์ (Transponder) ขนาดกว้าง 400 MHz การทำให้ดาวเทียมสามารถใช้งานได้มากขึ้น ได้ใช้เทคนิคที่เรียกว่า ความถี่ซ้ำ (Frequency Reuse) ซึ่งมีเทคนิคหลักๆ อยู่ 2 วิธี ดังต่อไปนี้
      1.เทคนิค Spatial Isolation คือ การใช้จานสายอากาศเป็นตัวแยกลำคลื่น (Beam) ให้ครอบคลุมพื้นที่ต่างกัน เช่น ถ้าปกคลุมครึ่งโลก เรียกว่า Hemispheric Beam ถ้าครอบคลุมเฉพาะย่านหรือภูมิภาค เรียกว่า Zone Beam หรือครอบคลุมเป็นจุดเฉพาะแห่ง เรียกว่า Spot Beam เป็นต้น สถานีภาคพื้นดินที่อยู่ในพื้นที่ครอบคลุมของสัญญาณคนละลำคลื่นไม่มีการเหลื่อมกัน จะสามารถตืดต่อได้พร้อมกันโดยไม่มีการรบกวนกัน
      2.เทคนิคแยกขั้วสัญญาณการแพร่กระจายคลื่น (Polarization) ซึ่งปกติจะแยกเป็นการแพร่กระจายคลื่นในแนวนอน (Horizontal Polarization) การแพร่กระจายคลื่นในแนวตั้ง (Vertical Polarization) หรือการแพร่กระจายคลื่นเป็นวงกลม ( Circular Polarization ) ซึ่งอาจแยกเป็นวงกลมเวียนขวา (Right Hand Circular Polarization: RHCP ) หรือเวียนซ้าย (Left Handed Circular Polarization: LHCP) สถานีที่ใช้ขั้วการแพร่กระจายคลื่นต่างกัน แม้จะใช้ความถี่เดียวกันก็จะไม่รบกวนกัน เช่น ในดาวเทียม INTELSAT 6 จะมีการใช้ความซ้ำถึง 6 ค่า

รูปแบบการให้บริการของดาวเทียม

     ITU (International Telecommunication Union) ได้กำหนดรูปแบบการให้บริการดาวเทียมเป็น 2 แบบ ได้แก่ ดังนี้
     1.ดาวเทียมสำหรับผู้ใช้บริการประจำที่ (Fixed Satellite Service: FSS) ได้แก่ สถานีภาคพื้นดินที่จานดาวเทียมติดตั้งประจำที่ สามารถพบเห็นได้ในกิจการทั่วไป ดาวเทียมหลักที่ให้บริการแบบนี้ เช่น INTELSAT EUTELSAT และ THAICOM เป็นต้น
     2.ดาวเทียมสำหรับผู้ใช้บริการเคลื่อนที่ ( Mobile Satellite Service: MSS) ได้แก่ดาวเทียมที่ใช้สถานีดาวเทียมภาคพื้นดินติดตั้งอยู่บนยานพาหนะบนบก เรียกว่าดาวเทียม LMS ( Land Mobile Satellite) ติดตั้งอยู่บนเครื่องบินเรียกว่าดาวเทียม AMS (Airborne Mobile Satellite) หรือติดตั้งบนเรือดาวเทียมที่ให้บริการแบบนี้ เช่น INMARSAT เป็นต้น

การส่งสัญญาณครอบคลุมพื้นที่

      ฟุตปริ้นท์ (Foot Print) คือ ลำของคลื่นสัญญาณดาวเทียมที่ครอบคลุมพื้นโลก ดาวเทียมแต่ละดวงจะมีฟุตปริ้นต์แตกต่างกัน โดยสัญญาณที่ส่งมานั้นจะเข้มที่สุดตรงจุดศูนย์กลาง และจะค่อยๆจางลงเมื่อห่างออกมาเรื่อยๆ

      สำหรับสัญญาณไมโครเวฟที่ส่งจากดาวเทียมมายังพื้นโลก เรียกว่า บีม(Beam) เราสามารถที่จะควบคุมให้บีมปรับทิศทางไปยังพื้นที่เป้าหมายได้ โดยระบบการควบคุมภาคพื้นดินนั่นเอง

      ระบบการส่งสัญญาณดาวเทียมมี 2 ขั้วสัญญาณ คือ แนวนอน (Horrizontal) และแนวตั้ง (Vertical) ดังนั้นเมื่อมีการรับสัญญาณทางภาคพื้นดิน จึงต้องมีการตั้งขั้วคลื่นด้วยการตั้งขั้วคลื่นตัวรับ

ช่องสัญญาณของดาวเทียม

     ดาวเทียมทุกดวงที่ใช้อยู่นี้จะมีช่องสัญญาณซึ่งเรียกว่า ทรายสปอนเดอร์ (Transponder) ซึ่งมีหลายๆรูปแบบ เพื่อใช้กับการสื่อสารลักษณะต่างๆกัน ดาวเทียมดวงหนึ่งๆ สามารถจะมีทรายสปอนเดอร์ได้มากถึง 24 ช่อง หรืออาจจะมากกว่า เพื่อใช้ในงานต่างๆ ได้อย่างครบถ้วน โดยแต่ละช่องสามารถใช้ถ่ายทอดสัญญาณโทรทัศน์ได้หนึ่งสัญญาณหรือสามารถรับ - ส่งสัญญาณโทรศัพท์พูดติดต่อพร้อมกันได้ เป็นจำนวนหลายพันคู่สาย

     สัญญาณความถี่ในทุกๆ ทรานสปอนเดอร์จะมีการจัดขั้วของคลื่น (Polarization) เอาไว้ให้มีทั้งขั้วทางแนวตั้ง (Vertical) และขั้วทางแนวนอน (Horizontal) เพื่อให้เหมือนกับการขยายช่องสัญญาณ จากย่านความถี่ที่มีจำนวนอันจำกัดให้ได้ช่องสัญญาณมากขึ้น ในการรับสัญญาณที่สถานีภาคพื้นดินนั้น สามารถแยกรับได้ด้วยตนเองว่าจะรับทางแนวตั้ง หรือแนวนอน หรือจะรับทั้ง 2 แนวก็ได้ ซึ่งดาวเทียมจำนวนมาก จะมีทรานสปอนเดอร์ที่รับ - ส่งสัญญาณทางแนวตั้ง แลแนวนอนอย่างละ 12 ทรานสปอนเดอร์ และมีความถี่ซ้อนกันอยู่ แต่จะไม่เกิดการรบกวนของสัญญาณ (Interference) กันเอง

     ทรานสปอนเดอร์ของดาวเทียมจะทำงานที่ความถี่สูงกว่าความถี่ที่ใช้ในสถานีโทรทัศน์ภาคพื้นดิน เนื่องจากความถี่ที่ใช้นี้ อยู่ในย่าน SHF (Super High Frequency ) จึงไม่มีผลกระทบจากสภาพของอากาศ หรือการเกิดซันสปอต (Sunspot) เท่าใดนัก ทำให้การสื่อสารด้วยดาวเทียมนี้ มีความเชื่อถือได้ตลอด 24 ชั่วโมง ความถี่ส่วนใหญ่ที่ใช้ในกิจการส่งสัญญาณโทรทัศน์ผ่านดาวเทียม เพื่อส่งตรงไปยังที่พักอาศัย ในย่านเอเซีย จะใช้ความถี่ย่านตั้งแต่ 3.7 - 4.2 GHz หรือมักจะเรียกว่า " ความถี่ย่าน C " (C-Band) และจะใช้ความถี่ที่สูงกว่า คือตั้งแต่ 10.95 - 12.75 GHz ในการส่งสัญญาณรายการโทรทัศน์ต่างๆ ลงมาสู่ที่พักอาศัยของประชาชนโดยตรง ช่วงความถี่ดังกล่าวจะเรียกว่า " ความถี่ย่าน KU-Band "

ข้อดี-ข้อเสียของระบบ C-Band และ KU-Band

   ระบบ KU-Band

   ข้อดี มีความเข้มของสัญญาณสูง จึงใช้จานที่มีขนาดเล็ก การติดตั้งจึงง่าย

   ข้อเสีย ครอบคลุมพื้นที่ได้น้อย และมีปัญหาเวลาฝนตก ส่วนใหญ่จะนิยมใช้กับการส่งทีวีบอกรับสมาชิก เช่น True Vision ของไทย, ASTRO ของมาเลเซีย

   ระบบ C-Band

   ข้อดี ครอบคลุมพื้นที่ได้เป็นทวีป สามารถส่งสัญญาณข้ามทวีปได้ จึงรับรายการทีวีจากทั่วโลก โดยไม่เสียค่าใช้จ่ายรายเดือนได้ และไม่มีข้อจำกัดในเรื่องภูมิอากาศ

   ข้อเสีย สัญญาณบีมกว้างกว่า ทำให้สัญญาณอ่าน ดังนั้นเวลารับจึงต้องใช้จานขนาดใหญ่กว่า การติดตั้งจึงยากกว่า

ตำแหน่งของดาวเทียม

      เราทราบว่าดาวเทียมทุกดวงอยู่ที่เส้นศูนย์สูตร ซึ่งตำแหน่งดาวเทียมแต่ละดวงต้องได้รับการอนุญาตจากองค์การดาวเทียมระหว่างประเทศ หรือ ITU (Internation Telecommunication Union) และดาวเทียมทุกดวงจะมีเลขท้ายต่อจากชื่อคือตำแหน่งของแวง Longtitude ที่ดาวเทียมนั้นประจำอยู่ สำหรับประเทศไทยได้พิกัดดาวเทียมอยู่ 2 ตำแหน่งคือ 78.5˚E และ 120˚E โดยมีวิธีการหาตำแหน่งของดาวเทียม ดังนี้

      ก่อนอื่นเราต้องทราบก่อนว่า เส้นรุ้ง (Lattitude) คือเส้นแนวตั้ง, เส้นแวง (Longtitude) คือเส้นแนวนอน และเส้นศูนย์สูตร (Equator) คือ เส้นแบ่งระหว่างซีกโลกเหนือและใต้

      สำหรับประเทศไทยอยู่ซีกโลกด้านเหนือ มีพิกัดอยู่ที่เส้นแวง (Longtitude) 97-106˚E หรือเส้นแวงที่ 97-106 องศาตะวันออก และเส้นรุ้ง (Latitude) 5-20 ˚N หรือเส้นรุ้งที่ 5-20 องศาเหนือ

ทำไมต้องดาวเทียม ??

      ดาวเทียมแต่ละดวงนั้น จะทำหน้าที่ 2 อย่างด้วยกัน คือเป็นเครื่องรับและเครื่องส่ง เพื่อติดต่อกับสถานีภาคพื้นดิน โดยสถานีภาคพื้นดินนั้นจะส่งคลื่นสัญญาณไมโครเวฟขึ้นไปยังดาวเทียม เรียกการกระบวนการแบบนี้ว่า การเชื่อมโยงขาขึ้น (Uplink) เมื่อดาวเทียมได้รับสัญญาณไมโครเวฟที่ส่งมาก็จะทำการเปลี่ยนความถี่นั้นเป็นอีกความถี่หนึ่งและส่งกลับไปยังสถานีภาคพื้นดิน (จานดาวเทียม) เรียกกระบวนการแบบนี้ว่า การเชื่อมโยงขาลง (Downlink)

      แต่การส่งสัญญาณทางภาคพื้นดิน ด้วยระบบเสาอากาศนั้นมีข้อจำกัดในหลายด้าน กล่าวคือ
     1.การถูกรบกวนได้ง่าย
     2.การถูกบดบังของภูเขาและสิ่งปลูกสร้าง
     3.การที่ต้องไปติดตั้งสถานีทวนสัญญาณในพื้นที่ต่างๆ

      ดังนั้นการรับและส่งสัญญาณโดยผ่านดาวเทียม จึงเป็นทางเลือกนึงที่แก้ปัญหาดังกล่าวข้างต้นได้ แต่หากมองย้อนกลับไปเมื่อ 7 ปีก่อน คือในปี 2542 ระบบการรับ-ส่งสัญญาณผ่านดาวเทียมนั้นยังไม่เป็นที่นิยมมากนัก เพราะ
     1.ราคาเช่าช่องสัญญาณมีราคาสูงมาก
     2.เครื่องรับสัญญาณก็ราคาแปรผันตรงกับค่าเช่าช่องสัญญาณเช่นกัน
     3.ระบบการรับส่งเป็นแบบอนาล็อก สัญญาณจึงไม่ชัดเจน
     4.สมัยนั้นช่องรายการโทรทัศน์ยังมีน้อยนิด

      ภายหลังจากนั้นเป็นต้นมา ด้วยการพัฒนาระบบดิจิตอลที่พัฒนาไปมาก จึงทำให้เกิดความแตกต่างกับระบบอนาล็อกแบบเดิม กล่าวคือ ในระบบอนาล็อกเก่านั้น 1 ช่องสัญญาณ [1 Transponder หรือ 1TP] สามารถส่งช่องรายการโทรทัศน์ได้ไม่เกิน 2 ช่องรายการ แต่ในระบบดิจิตอลนั้น 1 ช่องสัญญาณ ส่งช่องรายการโทรทัศน์ได้ 12 ช่องรายการ ซึ่งมองในแง่การลงทุนแล้วมีความคุ้มค่ากว่าเดิมมาก โดยในปัจจุบันด้วยมีดาวเทียมดวงใหม่ๆเริ่มเปิดให้บริการเพิ่มมากขึ้น ทำให้เกิดการแข่งขันค่อนข้างสูง ราคาค่าเช่าสัญญาณจึงเป็นปัจจัยสำคัญในการหาลูกค้า เมื่อค่าเช่ารายการโทรทัศน์ถูกลง ผู้ผลิตรายการในไทยหลายรายจึงสนใจส่งรายการผ่านดาวเทียมกันมากขึ้น เมื่อมีช่องรายการโทรทัศน์ผ่านระบบดาวเทียมดิจิตอลมากขึ้น ผู้ชมจึงหันมารับระบบ "Direct to Home(DTH) หรือระบบรายการทีวีผ่านดาวเทียมโดยตรง" กันมากขึ้น เมื่อเป็นเช่นนี้จานดาวเทียมก็มีราคาถูกลงด้วย เนื่องมาจากมียอดผลิตและยอดขายที่เพิ่มมากขึ้นนั่นเอง เราจึงสรุปสาเหตุที่คนหันมาใช้ดาวเทียมกันมากขึ้นได้ดังนั้
     1.ราคาในการติดตั้งถูกลง
     2.รับช่องรายการทีวีได้มากขึ้นกว่าเดิม
     3.ติดตั้งง่ายกว่าแผงอากาศมาก
     4.ติดตั้งได้ในทุกพื้นที่ แม้มีภูเขาบังก็ตามที
     5.ความคมชัดของภาพที่มีมากขึ้น
      ช่อง 11 เป็นช่องแรกในการเปลี่ยนระบบการส่งเป็นดิจิตอลในปี 2545 ถัดมาช่อง 9 เริ่มเปลี่ยนเป็นระบบดิจิตอลเมื่อปี 2547 สุดท้ายช่อง 3, 5 และ 7 ก็ได้เปลี่ยนเป็นระบบดิจิตอลในปี 2548 โดยทุกช่องเลือกส่งเป็นระบบ C-Band เพราะเป็นฟรีทีวี ต้องการแพร่ภาพให้กว้างไกล และมีเสถียรภาพที่ดี

Signals and Systems Concept

ระบบสื่อสาร (Communication System)

     ระบบสื่อสารภายในดาวเทียมเป็นหัวใจหลักของการสื่อสารผ่านดาวเทียม ส่วนดังกล่าวนั้นจะทำหน้าที่เป็นสถานีทวนสัญญาณที่ถูกส่งมาจากสถานที่ภาคพื้นดิน โดยสถานทีภาคพื้นดินจะส่งสัญญาณข้อมูลที่ผ่านการ Modulation ให้อยู่ในย่านความถี่ไมโครเวฟมายังดาวเทียมสื่อสาร โดยข้อมูลดังกล่าวเป็นได้ทั้ง สัญญาณเสียง สัญญาณวิดีโอ หรือข้อมูลจากระบบคอมพิวเตอร์ สัญญาณที่ได้จะถูกขยายความแรงของสัญญาณและเปลี่ยนความถี่ก่อนส่งกลับมายังพื้นโลก โดยกระบวนการทั้งหมดกระทำโดยผ่านทางอุปกรณ์ที่เรียกว่า Transponder (เครื่องรับส่งเรดาร์)

     เนื่องจากอุปกรณ์ทางภาครับและภาคส่งภายในดาวเทียมนั้นอยู่ไกล้กันมาก จึงส่งผลทำให้สัญญาณที่ถูกส่งออกจากเครื่องส่ง ซึ่งมีระดับความแรงของสัญญาณ นั้นแรงมากพอที่จะถูกตรวจจับ โดยวงจรทางภาครับ ส่งผลทำให้เกิด Feedback ของสัญญาณ ที่ถูกส่งออกจากเครื่องส่งทำให้สัญญาณเป็นสัญญาณ Oscillation โดยเราไม่สามารถนำสัญญาณที่ได้นั้นไปใช้ในงานสำหรับการสื่อสารได้ เพื่อแก้ปัญหาดังกล่าว จึงจำเป็นต้องออกแบบอุปกรณ์ภาครับและภาคส่งภายในดาวเทียม ให้ทำงานที่ความถี่ที่ต่างกัน จึงจะทำให้สัญญาณทั้งภาครับและภาคส่งของดาวเทียมนั้นไม่เกิดการรบกวนกัน โดยช่วงห่างของความถี่ใช้งานระหว่างภาครับ และภาคส่งจะกำหนดขึ้นอย่างเหมาะสม โดยไม่ให้้น้อยเกินไปจนทำให้เกิดการ Oscillation ของสัญญาณ ในการใช้งานจริงระยะห่างระหว่างความถี่สัญญาณ ภาครับ และความถี่ของสัญญาณในภาคส่งนั้นจะมีค่าค่อนข้างมาก ตัวอย่างการใช้งานย่านความถี่ C ซึ่งมีความถี่ของสัญญาณในขาขึ้น 6 GHz และความถี่ของสัญญาณขาลง 4 GHz โดยมีช่วงห่างของความถี่ 2 GHz ซึ่งถือว่ามีค่าเพียงพอที่จะทำให้ลดการเกิดปัญหาการ Feed back ของข้อมูลได้อย่างมาก

     โดยดาวเทียมในทั่วไปนั้นอาจจะมีการติดตั้ง Transponder ไว้มากกว่า 1 ชุด ซึ่งอาจจะมีจำนวน ตั้งแต่ 12 ไปจนถึง 50 Transponder เลยทีเดียว แต่ Transponder นั้นจะถูกกำหนดความถี่ใช้งานที่แตกต่างกันออกไป แต่ Bandwidth ที่ผ่าน Transponder แต่ละชุดนั้น จะต้องมีความกว้่างพอที่จะรองรับการส่งสัญญาณได้หลายช่อง เช่น สัญญาณวิดีโอ สัญญาณเสียงหรือข้อมูลดิจิตอลต่างๆ การออกแบบระบบสื่อสารแบบหลายช่องสัญญาณ หรือว่า MultiChannel นั้น ซึ่งเป็นเทคนิคที่ใช้ใน ระบบสื่อสารของดาวเทียมสื่อสาร สามารถจำแนกประเภทตามเทคนิคการใช้งานได้ 2 ชนิด คือ

    (1) Broadband system (ระบบแบนด์กว้าง)

     สายอากาศของภาครับจะต่อเชื่อมกับอุปกรณ์ LNA โดยใช้วงจรเลือกช่องสัญญาณที่ออกแบบให้มี Bandwidth กว้างถึง 500 MHz เพื่อใ้ช้รับสัญญาณ และขยายสัญญาณ จากสายอากาศ (Antenna) วงจร Mixer จะทำหน้าที่แปลง สัญญาณที่เข้ามาให้มีความถี่ต่ำลง อย่างเช่นในการสื่อสารในย่านความถี่ C สัญญาณที่ได้รับจากสายอากาศในภาครับ นั้นจะมีความกว้างของสัญญาณอยู่ในช่วง 5.925 - 6.425 GHz โดยตัว Oscillator ซึ่งจะทำงานในย่านความถี่ 2.225 GHz จะแปลงสัญญาณขาเข้าให้มีความถี่ลดลง มาให้อยู่ในช่วง 3.7 - 4.2 GHz โดยสัญญาณที่ได้จากการลดความถี่ลงมาจากตัว Mixer จะถูกป้อนเข้าสู่วงจรขยายสัญญาณย่านความถี่กว้างต่อไป

     สัญญาณที่ผ่านวงจรขยายสัญญาณจะนำมาแยกส่งตามช่องสัญญาณสื่อสาร ตัวอย่างเช่น ระบบสื่อสา่รผ่านดาวเทียมขนาด 12 ช่องสื่อสาร จะใช้วงจรกรองความถี่แบบเลือกความถี่ (Bandpass Filter) ซึ่งแต่ละวงจรมีการกำหนดความถี่กลาง (w0,f0) แตกต่างกันออกไป ซึ่งจะทำหน้าที่แยกสัญญาณแต่ละช่องสัญญาณออกจากกัน โดยเลือกเฉพาะ ย่านความถี่ที่มีค่าตรงกับที่กำหนดไว้เท่านั้น สัญญาณแต่ละช่องจะป้อนผ่านวงจร HPA (High Power Amplifier) เพื่อขยายระดับความแรงของสัญญาณ โดยทั่วไปจะใช้อุปกรณ์ TWT (Travelling Wave Tube Amplifier) เป็นอุปกรณ์ และสัญญาณที่ผ่านการขยายสัญญาณแล้ว จะนำไปผ่านวงรกรองความถี่เพื่อกรองความถี่ที่ไม่ต้องการที่เกิดจากการขยาย สัญญาณจาก TWT ออก ก่อนที่จะนำไปรวมกับสัญญาณในช่องสัญญาณอื่นๆ โดยผ่านอุปกรณ์ที่่เรียกว่า Mixer เพื่อรวมช่องสัญญาณทั้งหมดเข้าด้วยกัน และส่งไปยังสายอากาศ ในภาคส่งสัญญาณต่อไป

    (2) Full Channelized System (ระบบแบ่งช่องสื่อสาร)

     ระบบนี้จะแยกอุปกรณ์ออกเป็นชุดๆ ตามจำนวนช่องสื่อสารที่มีอยู่แทนที่จะใช้วงจรภาครับร่วมกันดังเช่นในกรณีแรก สัญญาณที่ถูกส่งผ่านสายอากาศ จะถูกป้อนเข้าสู่ Demultiplexer เพื่อแยกสัญญาณแต่ละช่องออกตามย่านความถี่ ส่งต่อไปยังอุปกรณ์กรองความถี่และ LNA ในแต่ละช่องสื่อสาร ข้อดีของการแยกขยายช่องสื่อสารในลักษณะนี้ คือ การลดขนาดของ สัญญาณ Noise ลง ทั้งนี้เนื่องจากสัญญาณ Noise นั้นจะมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อวงจรสื่อสารทำงานในย่านความถี่กว้าง (Spread Spectrum) และลดลงเมื่อความถี่แคบลง (Narrow Band) สัญญาณที่ผ่านจากอุปกรณ์ขยาย LNA จะถูกป้อนไปยังวงจร Mixer เพื่อลดความถี่ของสัญญาณขาขึ้นให้ต่ำลงเพื่อใช้ในการส่งในสัญญาณขาลง และส่งผ่านไปยัง Filter เพื่อกรองความถี่ที่ไม่ต้องการออก ก่อนที่จะส่งไปที่อุปกรณ์รวมสัญญาณ เพื่อป้อนไปยังสายสัญญาณต่อไป ยัง HPA เพื่อขยายสัญญาณให้แรงพอที่จะใช้ในการส่งต่อไปอีกครั้ง

ระบบส่งสัญญาณ (Transmitter and Receiver)

     ระบบส่งสัญญาณประกอบด้วย 2 ส่วนหลักๆ คือ อุปกรณ์อัพคอนเวอร์เตอร์ทำหน้าที่แปลงความถี่ของสัญญาณ Baseband โดยการนำไป Modulation กับคลื่นพาหะ ให้เป็นความถี่สัญญาณขาขึ้นของดาวเทียม และผ่านไปยังวงจรขยายสัญญาณ เพื่อเพิ่มระดับความแรงของสัญญาณ ก่อนที่จะส่งไปยังสายอากาศ

     การทำงานของระบบส่งสัญญาณ เริ่มจากการนำสัญญาณ Baseband ป้อนไปยังวงจร Multiplexer หากสัญญาณนั้นต้องการ Multiplex ตัวอย่างเช่น สัญญาณสนทนาของโทรศัพท์ซึ่งต้องการการ Multiplex รวมกันก่อนที่จะทำการส่งเพื่อเป็นการประหยัดต้นทุนของช่องสื่อสาร การ Multiplex สามารถทำได้ทั้ง ทางความถี่ FDM (Frequency Division Multiplex) และ ทางเวลา TDM (Time Division Multiplex) สัญญาณที่ได้จากการ Multiplex นั้น จะถูกส่งไปวงจร Modulation ซึ่งสำหรับการสื่อสาร Analog โดยทั่วไปมักใช้วงจร Frequency Modulation (FM) ทางความถี่แบบ Broadband ซึ่งมีคลื่นความถี่ ของคลื่นพาหะเท่ากับ 70 MHz และมีอัตรการเบี่ยงเบนสูงสุดที่ความถี่ 18 MHz ในกรณีระบบการสื่อสาร Digital จะมีการนำสัญญาณ Baseband แบบ Analog มาแปลงเป็น สัญญาณ Digital โดยใช้กระบวนการแปลงสัญญารแบบ PCM (Pulse Code Modulation) ทั้งสัญญาณ Digital ที่ได้จากการแปลงสัญญาณ Baseband ที่เป็น Digital อยู่แล้วจะถูกนำมา Modulate โดยใช้เทคนิคของ QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) ซึ่งคลื่นพาหะในกรณีนี้มีค่า 140 MHz

     สัญญาณ IF ที่ถูกสร้างขึ้น จะำนำไปผ่านอุปกรณ์อัพคอนเวอร์เตอร์และวงจรขยายก่อนถูกส่งไปยังระบบสายอากาศ ทั้งนี้มีการแยกอุปกรณ์อัพคอนเวอร์เตอร์แต่ละตัวออกไว้ทำงานกับช่อง สื่อสารแต่ละช่อง เพื่อแปลงความถี่ของสัญญาณ IF ของแต่ละช่องสัญญาณให้เป็นความถี่ในย่านสื่อสารผ่านดาวเทียม สำหรับโครงสร้างของอัพคอนเวอร์เตอร์ก็จะคล้ายกับโครงสร้างของ ดาวน์คอนเวอร์เตอร์ กล่าวคือ มีการนำความถี่ IF มาแปลง 2 ขั้นก่อนที่จะส่งออกไปสู่สายอากาศ โดยแบ่งประเภทของการปรับแต่งเป็น 2 ชนิด คือ IF Tuning และ RF Tuning โดยที่ความถี่ IF ระหว่าง Mixer ทั้งสองขั้นมีค่า 700 MHz สัญญาณแต่ละช่องสัญญาณที่ผ่านอุปกรณ์อัพคอนเวอร์เตอร์จะถูกนำมารวมกัน โดยอุปกรณ์รวมสัญญาณ (Power Combiner) ก่อนที่สัญญาณรวมจะถูกส่งผ่านอุปกรณ์ขยายกำลัง ซึ่งแบ่งเป็นอุปกรณ์ขยายกำลังขั้นกลาง (Intermediate Power Amplifier : IPA) เพื่อให้กำลัง มีความแรงเพียงพอที่จะป้อนไปยังอุปกรณ์ขยายกำลังสูง (High Power Amplifier : HPA) การแยกอุปกรณ์ขยายออกเป็น 2 ชุดเพื่อสำรองชุดหนึ่งไว้ใช้ในงานกรณีที่ชุดหลัก เกิดการขัดข้อง ในกรณีดังกล่าวระบบสวิตช์ควบคุมจะทำหน้าที่ตัดการป้อนสัญญาณจากอุปกรณ์ขยายที่เกิดการขัดข้องไปยังอุปกรณ์ขยายกำลังสัญญาณรองทันที สัญญาณที่ผ่านการขยายแล้วจะถูกป้อน ไปยังอุปกรณ์ไดเพล็ก และสายอากาศต่อไป

การแปลงสัญญาณที่เกี่ยวข้องกับการสื่อสารผ่านดาวเทียม (Modulation/Demodulation)

    เมื่อต้องการจะส่งสัญญาณเสียงหรือข้อมูลผ่านช่องทางการสื่อสาร จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องอาศัยพลังงานไฟฟ้าช่วยพาสัญญาณเหล่านั้นเคลื่อนย้ายจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง ขบวนการหรือขั้นตอนในการเพิ่มพลังงานไฟฟ้าดังกล่าวเราเรียกว่า “การมอดูเลต” (Modulation) หรือการกล้ำสัญญาณที่เป็นพลังงานไฟฟ้าซึ่งมีความถี่สูงและคงที่ รวมทั้งมีขนาด (Amplitude) สูงด้วยนั้นเราเรียกว่า “สัญญาณคลื่นพาหะ” (Signal Carrier) ดังนั้น จึงสรุปได้ว่าการแปลงสัญญาณหรือการมอดูเลท คือ เทคนิคการพาสัญญาณที่ต้องการส่งเดินทางไปยังจุดหมายปลายทางผ่านตัวกลางการสื่อสาร สัญญาณที่เป็นตัวพาสัญญาณข้อมูลไปเรียกว่า คลื่นพาหะ (Carrier wave)

    อุปกรณ์สำหรับมอดูเลตสัญญาณ (Modulator) จะสร้างสัญญาณคลื่นพาหะ และรวมเข้ากับสัญญาณข้อมูล เพื่อให้สัญญาณมีความแรงพอที่จะส่งผ่านสื่อกลางไปยังอีกจุดหนึ่งที่อยู่ไกลออกไปได้ และเมื่อถึงปลายทางก็จะมีอุปกรณ์ซึ่งทำหน้าที่แยกสัญญาณคลื่นพาหะออกให้เหลือเพียงสัญญาณข้อมูล เราเรียกวิธีการแยกสัญญาณนี้ว่า “การดีมอดูเลต” (Demodulation)

ในการแปลงสัญญาณ Analog เพื่อส่งผ่านช่องสื่อสาร Analog นั้นมี 3 วิธีคือ

(1) Amplitude Modulation

    การแปลงคลื่นวิธีนี้เป็นวิธีการเดียวกันกับที่ใช้ในการส่งสัญญาณวิทยุเอเอ็ม (AM radio) จึงมีข้อดีข้อเสียในลักษณะเดียวกันคือ เป็นสัญญาณที่ถูกรบกวนได้ง่าย เช่น พายุฝนทั่วไปสามารถทำให้สัญญาณเอเอ็มเสียหายได้ คือผู้รับฟังวิทยุจะรับฟังเสียงวิทยุได้ไม่ชัดเจนในช่วงนั้น โดยเฉพาะในขณะที่เกิดฟ้าผ่า สัญญาณเสียงในบริเวณใกล้เคียงจะขาดหายไปเลย ปัญหาดังกล่าวยิ่งจะสร้างความเสียหายมากขึ้นในการสื่อสารข้อมูลเนื่องจากสัญญาณรบกวนอาจทำให้สัญญาณที่ส่งออกมาเสียหาย คือไม่ทราบว่าเป็นบิต 0 หรือ 1 จึงจำเป็นต้องมีวิธีการตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูลที่รับมาด้วย

    พิจารณา Sinusoidal carrier wave Xc(t) กำหนดโดย

    เมื่อค่า peak value AC เรียกว่า “Carrier Amplitude” และ w0 เรียกว่า “Carrier frequency” ตามปกติแล้ว Carrier Source จะเป็นอิสระจาก Message source ให้ m(t) เป็นสัญญาณ Base band ที่นำข้อมูลข่าวสารที่ เฉพาะเจาะจงเราเรียกว่า เป็น “Message signal”     Amplitude modulation จะกำหนดว่าเป็นขบวนการที่ขนาดของ Carrier wave Xc(t) จะแปรผันโดยตรงกับ Message signal m(t)

รูปแบบมาตรฐานของ Amplitude modulated (AM) wave สามารถกำหนด ได้

เปลี่ยนจาก Time domain ให้อยู่ใน Frequency domain เพื่อพิจารณา เราจะได้ว่า

ซึ่งจะเห็นได้ว่า พจน์ของคลื่นพาหะ และพจน์ของข้อมูลที่ถูก Modulation เข้ากับสัญญาณและเมื่อนำไปเขียนเป็นกราฟ Frequency Domain จะได้

และเมื่อมองในมุมของ Time Domain แล้วจะเห็นได้ชัดเลยว่า Amplitude ของสัญญาณนั้นเปลี่ยนแปลงตาม Amplitude ของสัญญาณข่าวสาร (Message Signal)

(2) Frequency Modulation

    การส่งสัญญาณระบบเอฟเอ็มมีความทนทานต่อการรบกวนจากภายนอกได้ดีกว่าระบบเอเอ็ม เช่น ในระหว่างที่เกิดพายุฝน สัญญาณแบบเอฟเอ็มจะถูกรบกวนน้อยมาก หรือไม่ถูกรบกวนเลย ดังนั้น เมื่อนำมาใช้ส่งข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์ก็ทำให้โอกาสที่จะเกิดข้อมูลผิดพลาดลดลงไปด้วย วิธีการตรวจสอบและแก้ไขข้อมูลจึงไม่จำเป็นต้องมีความซับซ้อนมากนักเมื่อเทียบกับการใช้สัญญาณเอฟเอ็ม

สมการของ FM wave คือ

    เป็น nonlinear function ของ modulating wave m(t) ดังนั้น Frequency Modulation จึงเป็น Nonlinear process ตามปกติแล้วจะไม่เหมือน Amplitude Modulation ดังนั้น Spectrum ของ FM wave จะไม่สัมพันธ์อย่างง่าย ๆ กับ Modulating wave ดังนั้นในการเริ่มต้นศึกษา Spectral properties ของ FM wave เราจะเริ่มต้นด้วย Single – tone modulation ก่อน

Single-tone modulation พิจารณา Sinusoidal modulation wave กำหนดได้ว่า

ค่า Instantaneous frequency ของ resulting FM wave เท่ากับ

เมื่อ

ปริมาณเรียกว่า “Frequency deviation” จะแสดงถึงความห่างมากที่สุด ของ Instantaneous frequency ของ FM wave จาก Carrier frequency (fc) ค่า fundamental characteristic ของ FM wave คือ ค่า Frequency deviation( จะเป็นสัดส่วนกับค่า Amplitude ของ Modulating wave และเป็นอิสระ จาก Modulation frequency

(3) Phase Modulation

    การแปลงสัญญาณทางเฟสหรือแบบพีเอ็ม เป็นวิธีการที่ซับซ้อนมากที่สุด วิธีการนี้อาศัยการเปลี่ยนแปลงทางเฟส (phase shift) เป็นตัวบอกการสลับความหมายของข้อมูล นั่นคือ สมมติว่ากำลังส่งบิต 0 อยู่ เมื่อเกิดการเปลี่ยนแปลงเฟสก็จะหมายถึงบิตต่อไปเป็นบิต 1 (หรือกลับกัน) ลักษณะของสัญญาณสำหรับทั้งบิต 0 หรือบิต 1 จึงไม่มีรูปแบบที่คงที่เหมือนกับสองวิธีแรก คำว่าการเปลี่ยนแปลงเฟส หมายความว่า สัญญาณของลูกคลื่นปกติจะเริ่มจากเส้นแนวระนาบขึ้นไป คือจะเริ่มจาก 0 องศาไปเป็นค่าบวก 90 องศาย้อนกลับมาที่ 180 องศา และเปลี่ยนไปเป็นค่าลบ 270 องศาและวนกลับมาที่ 0 องศาอย่างเดิม ถ้าบิตต่อไปเป็นบิตเดิม

Phase Modulation มีระบบดังที่จะแสดงต่อไปนี้

พิจารณาสมการของ PM wave คือ

เรากำหนดให้ สมการของสัญญาณข้อความ (Signal Message) เป็นดังต่อไปนี้

เมื่อกำหนดให้ ซึ่งค่านี้จะเรียกว่า "Phase Modulation Index" ตัวอย่างการกำหนดค่าของ m ซึ่งจะมีผลต่อขนาดของ Bandwidth ของสัญญาณที่ถูกส่งออก

รูปกราฟใน Frequency domain แสดง Fourier Transform ของสัญญาณ s(t)

เมื่อสัญญาณผ่านกระบวนการ Phase Modulation แล้วจะมีสัญญาณตัวอย่างดังที่จะแสดงให้เห็นในรูปต่อไปนี้ ซึ่งจะสังเกตได้ว่าเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณข้อความแล้ว จะมีการเปลี่ยนแปลง Phase ของสัญญาณ output ซึ่งเป็นเทคนิคของ Phase Modulation

Advantage of Satellite

     การส่งข้อมูลหรือการส่งสัญญาณแบบดาวเทียมจะสามรถรับ-ส่งข้อมูลได้เร็ว สะดวกต่อการติดต่อสื่อสาร และสามารถส่งข้อมูลได้ในระยะทางที่ไกล ดาวเทียมนั้นเปรียบเสมือนสถานีทวนสัญญาณที่ลอยอยู่ในอวกาศ เพื่อทำหน้าที่ในการรับและส่งสัญญาณบนพื้นโลก โดยจะช่วยให้พัฒนาความเจริญก้าวหน้าด้านการสื่อสารโทรคมนาคมต่าง ๆ ประโยชน์ที่สำคัญของดาวเทียม คือ

     1.ด้านโทรทัศน์ ดาวเทียมสามารถแพร่ภาพโทรทัศน์ได้ทั้งถ่ายทอดสดโดยใช้อุปกรณ์ถ่ายทอดสดผ่านทางดาวเทียมแบบเคลื่อนที่ (Live Broadcast) สำหรับรับชมกีฬา หรือพระราชพิธีต่างๆ เป็นต้น และสถานีหลักยังสามารถส่งสัญญาณเพื่อแพร่ภาพต่อเนื่อง ณ สถานีทวนสัญญาณ (TV-Distribution) ทั่วประเทศ
     2.ด้านวิทยุกระจายเสียง ดาวเทียมสามารถถ่ายทอดสัญญาณไป-มาระหว่างสถานีวิทยุภาคพื้นดินที่ไม่ใกล้เคียงกัน เพื่อรวบรวมข่าวสารต่างๆหรือแพร่กระจายสัญญาณเพื่อการถ่ายทอดต่อ ณ สถานีทวนสัญญาณ (Radio-Rebroadcasting)
     3.ด้านโทรศัพท์ ดาวเทียมสามารถเชื่อมโยงเครือข่ายโทรศัพท์จากชุมสายโทรศัพท์ทุกภูมิภาคที่ห่างไกลกันในพื้นที่การให้บริการทุกจุดเข้าด้วยกันอย่างมีประสิทธิภาพ ไม่ว่าชุมสายโทรศัพท์เหล่านั้นจะอยู่ห่างไกลกันเพียงไร หรือมีภูมิประเทศทุรกันดารเพียงใดก็ตาม โดยใช้อุปกรณ์ขนาดเล็กและประหยัด เป็นการเชื่อมโยงการสื่อสารทุกท้องถิ่นอย่างทั่วถึงได้ดียิ่งขึ้น จะมีทั้งการการสื่อสารแบบจุดถึงจุดโดยใช้เป็นเครือข่ายเพิ่มเติม หรือทดแทนเครือข่ายการสื่อสารที่มีอยู่ และการสื่อสารแบบจุดถึงหลายๆ จุด (Point To Multipoint Transmission)
     4.ด้านการสื่อสารข้อมูล ดาวเทียมสามารถเชื่อมโยงเครือข่ายข้อมูลคอมพิวเตอร์จากพื้นที่ซึ่งห่างไกลกันมากเข้าหากันได้อย่างสะดวก และด้วยสื่อที่มีความเร็วคุณภาพสูงซึ่งสามารถผ่านได้ทั้งข้อมูลภาพและเสียง ประการต่อมาการประชุมทางภาพ (Video Conferrencing) เป็นบริการใหม่ด้านการประชุมร่วมกันโดยสามารถเห็นทั้งภาพเคลื่อนไหวและเสียง ของผู้ประชุมที่อยู่ห่างไกลกัน ณ เวลาจริงผ่านจอภาพที่ช่วยในการลดปัญหาการเดินทาง และสามารถประชุมได้หลายแห่งพร้อมกันอย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ระบบดีทีเฮช (DTH : Direct to Home) เป็นระบบถ่ายทอดสัญญาณโทรทัศน์จากดาวเทียมสู่จานสายอวกาศของผู้รับในบ้านโคนตรง โดยถ่ายทอดผ่านย่านความถี่เคยู (KU Band) ซึ่งจะทำให้จานมีขนาดเล็กมาก ประมาณ 45 เซนติเมตร เท่านั้นเอง
     การสื่อสารโดยใช้ดาวเทียมนั้นช่วยให้การติดต่อสื่อสารต่างๆทั้งทางบก ทางน้ำ ทางอากาศ การให้ความบันเทิงต่างๆ และการส่งข่าวสารถึงกันอย่างรวดเร็ว
     5.ด้านการค้า ดาวเทียมก่อให้เกิดประโยชน์ในการการติดต่อสื่อสาร ทำการค้าขาย และทำธุรกิจกันโดยตรง ก่อให้เกิดความสะดวกต่อทุกฝ่ายในเรื่องของเวลา และความคล่องตัวในการดำเนินธุรกรรมต่างๆด้วย
     6.ด้านการทหาร ดาวเทียมสื่อสารนั้นมีสำคัญต่อการทหารมาก ยกตัวอย่างเช่น การรายงานข่าวสาร, การสำรวจภูมิประเทศ, การบอกตำแหน่งสถานที่ และการขนย้ายยุทโธปกรณ์ เป็นต้น กองทัพจะได้ประโยชน์จากดาวเทียมในเรื่องพวกนี้เป็นอย่างมาก
     7.ด้านการบริหารด้านการปฏิบัติงานในอวกาศ ดาวเทียมสื่อสารนั้น มีบทบาทที่สำคัญในการสื่อสารระหว่างดาวเทียม และยานอวกาศเพื่อให้บริการด้านการปฏิบัติงานในอวกาศสำหรับสำรวจภาคพื้นดินในดาวเคราะห์อื่น เป็นต้น
     8.ด้านการศึกษา ทุกวันนี้เราใช้การศึกษาทางไกลผ่านดาวเทียมในหลายพื้นที่ทั้งในระบบการศึกษาแบบโรงเรียนปกติ ถ่ายทอดสด หรือเทปบันทึก, การศึกษาในระบบนอกโรงเรียน ตามสถาบันสอนพิเศษต่างๆ และในงานห้องสมุดตามโรงเรียน มหาวิทยาลัยในหลายสถาบัน เป็นต้น
     8.ด้านการบริการอื่นๆ ดาวเทียมยังสามารถนำไปใช้ในงานได้อีกหลายแขนง เช่น การใช้งานกับ google เช่น Google Maps, การเชื่อมโยงเข้ากับวิทยุติดรถยนต์ วิทยุมือถือ และเรือ เป็นต้น

Limitations

      ตัวดาวเทียมเองมีข้อเสียดังต่อไปนี้
      1.ระบบดาวเทียมคล้ายกับคลื่นไมโครเวฟ คือ อาจถูกกระทบโดยสภาพอากาศ ดังนั้นมีการล่าช้าของการแพร่คลื่นแฝงอยู่ประมาณ 270 ms. ในการเชื่อมโยงแต่ละช่วง โปรโตคอลในการเชื่อมโยงข้อมูลจัดการกับปัญหาล่าช้า

      2.สัญญาณข้อมูลสามารถถูกรบกวนจากสัญญาณภาคพื้นอื่นๆได้

      3.มีการหน่วงเวลา (Delay Time) ในการส่งสัญญาณเนื่องจากระยะทางขึ้น-ลงของสัญญาณ

      4.มีราคาสูงในการลงทุนทำให้ค่าบริการสูงตามขึ้นมา

      นอกจากนี้ปรากฏการณ์ต่างๆที่เกิดขึ้นทางธรรมชาติก็มีผลกระทบกับดาวเทียมเช่นกัน ซึ่งปรากฏการณ์ที่สำคัญที่มีผลกระทบกับดาวเทียมได้แก่

      1.แรงโน้มถ่วง (Gravity) กล่าวคือ ในขณะที่ดาวเทียมโคจรอยู่ในระนาบ วงโคจร (Orbital Plane) จะมีแรงดึงดูดจากโลก ดวงจันทร์ และดวงอาทิตย์มากระทำกับตัวดาวเทียม ทิศทางจะเปลี่ยนแปลงไปตามการโคจรของโลก ดวงจันทร์ และดวงอาทิตย์ ที่เคลื่อนตัวไปตลอดเวลา ทำให้ดาวเทียมเปลี่ยนตำแหน่งทีละน้อย จึงต้องมีการรักษาตำแหน่งดาวเทียมให้อยู่ในขอบเขตการโคจรที่กำหนดที่มีความกว้างด้านละ 0.1 องศา เพื่อรักษาขอบเขตพื้นที่การให้บริการ (Footprint) ซึ่งมีการปรับตำแหน่งเป็นช่วงๆ ตลอดอายุของดาวเทียม

      2.พายุสุริยะ (Solar Flares) กล่าวคือ ดวงอาทิตย์ได้ปล่อยพลังงานมหาศาลออกมาจากบริเวณที่มีความเข้มของสนามแม่เหล็กสูงบนดวงอาทิตย์ ซึ่งเทียบเท่ากับระเบิด 100 ล้านตัน หรือเทียบเท่ากับการะเบิดของภูเขาไฟ 10 ล้านครั้ง โดยพลังงานที่ปล่อยออกมาบางส่วนอยู่ในรูปพลังงานแสงที่เรามองเห็น อีกส่วนหนึ่งอยู่ในรูปคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น X-Ray, Gamma และ UV ปล่อยออกมาพร้อมอนุภาคเล็กๆ พลังงานเหล่านี้จะลดลงเมื่อเข้าใกล้บรรยากาศโลกที่มีสนามแม่เหล็กต้านไว้ แต่ในทางกลับกันมันมีผลกระทบต่อดาวเทียม ทำให้เซลล์พลังงานแสงอาทิตย์เสื่อมสภาพมีผลให้ผลิตกระแสไฟฟ้าได้น้อยลง ซึ่งผู้ผลิตจะผลิตจะออกแบบมาชดเชยการลดลงส่วนนี้ เพื่อให้ผลิตพลังงานได้พอตลอดอายุการใช้งาน นอกจากนี้ UV ยังทำให้บรรยากาศชั้นบนสุดโลกมีอุณหภูมิสูงขึ้น จนผลักให้ดาวเทียมต่ำลง แก้โดยการปรับตำแหน่งดาวเทียมกลับคืน

      3.ฝนดาวตก (Leonids) กล่าวคือ การที่ดาวหางเทมเบิล-ทัตเทิล (Cornet Temple-Tuttle) อันเป็นดาวหางที่มีคาบสั้นโดยมีวงโคจรรอบละ 33 ปี ได้ผ่านเข้ามาใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด เมื่อกุมภาพันธ์ 2541 ที่ผ่านมา แล้วได้ทิ้งเศษฝุ่นซึ่งเป็นองค์ประกอบของดาวหางเป็นจำนวนมหาศาลไว้ มีขนาดประมาณ 1 ม.ม. ถึง 1 ซ.ม. ตามเส้นทางที่โคจรผ่าน ทุกปีในช่วงกลางเดือนพฤศจิกายน โลกจะโคจรตัดกับวงโคจรของดาวหางนี้ ทำให้เกิดฝนดาวตกมากในช่วงดังกล่าว เมื่ออนุภาคดังกล่าวเคลื่อนที่เข้าสู่บรรยากาศ โลกจะมีการชนกับโมเลกุลมากมาย ทำให้เกิดแสงสีต่างๆ จากไอของอะตอมต่างชนิด อาทิ โซเดียมให้แสงสีส้ม-เหลือง อะตอมเหล็กให้แสงสีเหลือง อะตอมแมกนีเซียมให้แสงสีน้ำเงินเขียว เป็นต้น ส่วนการที่ดาวเทียมจะได้รับความเสียหายจากฝนดาวตกวิ่งเข้ามาชนนั้นจะมีน้อยมาก คือในพื้นที่ 1 ตารางเมตร จะมีโอกาสที่จะถูกชนเพียง 0.007% นอกจากนี้เราสามารถลดโอกาสการถูกชนได้อีก เช่น ดาวเทียมไทยคม 5 จะมีการหมุนแผงเซลล์ แสงอาทิตย์เพื่อหลบทิศทางการเคลื่อนที่ของฝนดาวตกเล็กน้อย

      4.สุริยคราส (Eclipse) กล่าวคือ ขฯะที่ดาวเทียมกำลังอยู่ในวงโคจร อุปกรณ์ภายในดาวเทียมจะใช้พลังงานที่ผลิตได้จากเซลล์พลังงานแสงอาทิตย์ (Solar Cell) ทำหน้าที่หลักในการผลิตกระแสไฟฟ้าตลอดเวลา แต่จะมีบางช่วงที่ดวงอาทิตย์ โลก และดาวเทียมจะโคจรมาอยู่ในตำแหน่งที่โลกมาบดบังจากดวงอาทิตย์ ช่วงดังกล่าว Solar Cell ไม่สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้ ดังนั้นจึงต้องมีแบตเตอรี่อยู่บนดาวเทียมคอยทำหน้าที่ทดแทนกระแสไฟฟ้า และชาร์จแบตเตอรี่กลับคืนเมื่อดาวเทียมออกจากช่วงสุริยะคราสเพื่อรองรับการเกิดสุริยะคราสในวันต่อไป โดยการเกิดสุริยคราสนั้นจะเกิดเป็นฤดู โดยฤดูแรกจะเริ่มในช่วงปลายเดือนกุมภาพันธ์ และฤดูที่สองปลายเดือนสิงหาคม แต่ละฤดูจะมีระยะเวลาประมาณ 45 วัน ระยะเวลาในการเกิดสุริยคราสนานที่สุด คือ 72 นาที ดังนั้นต้องออกแบบพลังงานสำรองให้เพียงพอ

     5. Sun Outage กล่าวคือ เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดจากดวงอาทิตย์โคจรมาอยู่ในแนวเส้นตรงเดียวกันกับดาวเทียมและจานรับสัญญาณภาคพื้นดิน ทำให้เกิดสัญญาณรบกวนที่ส่งมาจากดวงอาทิตย์ทำให้คุณภาพของสัญญาณที่ได้รับต่ำลง ในช่วงเวลาดังกล่าว แต่เราสามารถพยากรณ์การเกิด Sun Outage ได้ล่วงหน้าและเหตุการณ์นี้เกิดเพียงช่วงเวลาสั้นๆเท่านั้น จึงไม่ต้องกังวลมากนัก โดย Sun Outage จะเกิด 2 ครั้ง/ปี คือ เดือนมีนาคม และกันยายน ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของดาวเทียม และจานรับสัญญาณภาคพื้นดิน

Reference

• [[1]]ข้อมูลเกี่ยวกับดาวเทียม

http://www.zone7countryclub.com ชมรมคนดาวเทียม อัพเดททุกความเคลื่อนไหวของวงการดาวเทียม พร้อมเปิดกว้างสู่การเรียนรู้ และสร้างสรรค์สิ่งดีๆกลับคืนสู่สังคม

• [Google] :: ภาพประกอบบทความ

essay writer cell phone reverse lookup