UYDU HABERLEŞME SİSTEMLERİ

Haberleşme uyduları, günümü/de telefon haberleşmesinde, televizyon ve radyo programlarının dağıtımın da, bilgisayar haberleşmesinde, mo

UY DU bil haberleşmede ve askeri amaçlı haberleşmede etkin olarak kullanıl maktadır. Bu işlevleriyle uydu ha

HABERLEŞM E berleşmesi, insanlar arasındaki iliş kilerin gelişmesine ve değişik kül Sİ STEM LERİ türlere sahip ülkelerin birbirleriyle yakınlaşmalarına katkıda bulun maktır.

Senkron veya diğer adıyla eşlemeli uyduların yörüngede dönme süreleri dünyanın dönüş süresine eşit olduğu için. ticari iletişim uyduları olarak günümüzde kullanılmaları yaygın dır. Yere eş zamanlı yörüngede bir yapay Dünya uydusu kavramı, ilk olarak ingiliz kurgu bilim yazarı olan Sir Artlııır C. Clarkc tarafından ortaya atılmıştır. Ekvator düzlemin de ve ekvatordan 35786 km uzaklık ta bulunan bu yörüngedeki uydular tanı bir dönüşü 24 saatte yaparlar. Uydular dünya yörüngesinde dünya ile birlikte dönerler, yani Dünya'va göre bağıl hızları sıfırdır ve Dünya'dan bakıldığında her uydu sabit konumda görülür.

Cem BİLŞEL (*) Tansel VOY VODAOĞLU(**)

(*) Türk Telekomünikasyon AŞ. Uydu Hab. Dai.Bşk.Yard. (**) Türk Telekom. AŞ. TÜRKSAT Yer Kont.ist.Uydu Öper. Sorumlusu

Yapay yer uydularının çalışmasını incelemek için öncelikle bu uydula rın dünya çevresinde yerleştirildik leri yörüngeleri incelemek gerekir. Uydular dünya yüzeyinde herhangi bir uzaklıktaki yörüngeye yerleş tirilebilirler, fakat en iyi yörüngeler hava sürtünmelerinin bulunmadığı atmosfer dışındaki yörüngelerdir. Yukarıda anlatılan yere göre eş zamanlı yörünge, yapay yer uyduları için kullanılan yörüngelerden bir tanesidir. Bu yörünge başta haber leşme olmak üzere, meteoroloji, ya yıncılık, veri aktarma ve gözetim gibi çeşitli uzay uygulamaları için kullanılır. Bunun dışında diğer amaçlar için (askeri gözetim, uzay istasyonu, yer gözlemi vs.) ekvatora daha yakın mesafeli yörüngeler de kullanılmaktadır.

394 ELEKTRİK y m MÜHENDİSLİĞİ f O

Uyduların yörüngeleri çoğunlukla tanı dairesel ve dünyadan eşit uzaklıkta görünürse de gerçek yö rüngeler çeşitli derecelerde sapma gösterirler. Bir uydunun yörüngesi, çeşitli küçük güçlerin etkisiyle za man içinde değişebilir. Bu etkiler: Dünya'nın çekim alanındaki dü zensizlikler, uzayda çok küçük miktarda bulu nan gazlar tarafından sürüklenme, güneş rad yasyonu basıncı. Güneş ve Ay'ın çekim alan larıdır. Uyduları, bozu lan yörüngelerine geri çekmek için bunların gövdelerinde küçük ro ketler ve bu roketleri ateşlemek için de yakıt bulunması gerekmekte dir. Yörünge koruma için gerekli yakıt mikta rı, bir uydunun tasarım ömrünü sı nırlayan en önemli unsurdur. Gele cekte uydulara uzayda yakıt ikmali yapılabilirse, ömürleri daha da uzayacaktır.

Bir haberleşme uydusunun boyut ları, gönderici aracın gücü. uydunun yaşamı (5 12 yıl arasında değiş mektedir) süresince planlanmış öm rü süresince sisteme enerji verecek güneş pilleri ve yakıtı taşıma kapa sitesiyle sınırlıdır. Uydunun diğer önemli birimleri radyo aktarma (transponder). elektriksel güç kay nağı, telemetre telekumanda. yörün ge konuna ve ısı kontrol alt sistemleridir.

Transponder : Uydunun taşıdığı radyo aktarma sistemidir. Yer sis temlerindeki mikrodalga tekrarlayı cı istasyonlarıyla aynı çalışma ilke sine sahiptir. Yer istasyonlarından gelen sinyaller anten tarafından alı nır ve düşük gürültülü amplifika törle yükseltilip frekansları değiş tirilerek tekrara dünyaya gönderilir.

Güç Kaynağı : Uydunun göv desindeki bütün elektronik devreler için gerekli ana güç güneş panelleri ve bataryalar tarafından sağlanır. Her yıl iki kere 45'er günlük süre lerde oluşan ve gün içinde değişen sürelerde (en uzun 72 dakika olmak kaydıyla) uydunun dünyanın gölge sinde kaldığı sürelerde (eclipse) uy duya güç sağlamak için Nikcl Kad mivum yada Nikel Hidrojen pilleri kullanılmaktadır.

Telemctre Telckumanda : Uydu nun belirlenen yörünge konumun dan sapmaları düzeltmek, uyduyu düzenli olarak denetlemek ve göz lemlemek için değişik tipte tele metre (uydudan yer denetim istas yonuna düzenli gönderilen sinyaller) ve telekunıanda (yer istasyonundan uyduya gönderilen sinyaller) aygıt ları kullanılır. Uydu gövdesindeki yörünge koruma ekipmanı, sapma gösteren bir uyduyu belirlenmiş yörünge konumuna geri getirmek için ateşlenen roketlerden ve yakıt tanklarından meydana gelir. Uydu nun üç eksendeki stabilizasyonu da uydunun kendi ekseni etrafında döndürülmesi ile veya üç ekseninde bulunan küçük roketlerin ateş lenmesi ile sağlanır. Ayrıca bu amaçlar için kullanılacak verileri üreten güneş ve dünya sensörleri de bu alt sistemde bulunmaktadır.

Haberleşme uydularının temel sapı şını açıklayan yukarıdaki bilgiler ışığında uydu haberleşmesinin temel özellikleri şöyle özetlenebilir:

1. Uydu linkleri coğrafi yapıdan ve uzaklıktan ba ğımsız olarak, uydunun kapsa ma alanına gir mesi koşuluyla iki nokta arasın daki haberleş meyi sağlar.

2. Dünya üzerin deki bir bölgenin |uydunun kapsa \ ma alanına gire bilmesi için uydu üzerindeki ante nin sinyal huz mesinin kapsama alanı içerisine de girmesi gerekir.

3. Uydular, yer istasyonlarından aldıkları sinyalleri kuvvetlendirip frekanslarını değiştirerek tekrar dünyaya gönderirler.

İlk uydularda L.S. ve C frekans bantları kullanılmasına rağmen, da ha sonra Ku bandı (10.7 18 Ghz) frekans genişliğinin fazla ve enter ferans riskinin daha az olması nede niyle kullanılmaya başlanmıştır.

4. Yere eş »imanlı yörüngedeki ha berleşme uydularının radyal hızı dünyanın dönüş hızına eşit oldu ğundan, yaptığı yayının izdüşümü nün sınırları da aynı kalmaktadır

5. Uydu dünyamızdan çok uzak bir yörüngeye yerleştirilmiş olduğun dan, yüksek orandaki serbest uzay kaybının yer istasyonlarında kullanılacak;

a) Gürültüye ve enterferansa karşı duyarlılığı çok zayıf olan yüksek kazançlı antenler.

76 394 ELEKTRİK MtfHENDtSLİûl

b) Kendi iç gürültüleri oldukça düşük olan çok duyarlı alıcılar c) Gücü yüksek vericiler yoluyla giderilmesi gerekmektedir.

6. Haberleşme uyduları çoklu girişe olanak tanımaktadır. Çoklu giriş, çeşitli yer istasyonlarının kendi taşı yıcılarını aynı anda tek bir uydu transponderine gönderilebilmelcri anlamını taşır. Böylece uydunun kapsama alanı içerisinde bulunan bir yer istasyonu, çeşitli yer istas yonlarından çıkan taşıyıcıları tek bir transponder üzerinden alabilir.

7. Uydu haberleşmesinde propagas yon gecikmesinin (iki istasyon ara sında uydu yörüngesinin uzaklığın dan kaynaklanan yaklaşık 275 mili saniyelik süre) neden olabileceği birbirini takip eden transmisyonun kalitesindeki aşırı bozulmalar, iki uçta kullanılacak olan yankı bastırı cılar yada yankı yok ediciler ile önlenebilir.

UYD U HABERLEŞMESİNE DUYULAN GEREKSİNİM

Kablo yada radyolinkler aracılığıy la uzak mesafeli haberleşme, coğrafi yapı nedeniyle bazı durumlarda ola naksız yada çok zor olabilir. Radyo linklerin parabolik antenleri optik olarak birbirlerini görmek zorunda olmakla beraber, coğrafi koşullar çoğu zaman bunu engellemektedir. Araya giren dağları aşmak için kul lanılan röle istasyonlarının herbiri işletmeyi zorlaştırmakta olup. aynı zamanda maliyeti de arttırmaktadır. Bu nedenlerden dolayı, kıtalararası veya çok uzak mesafelerde ve coğra fi yapının engebeli olduğu yerlerde uydular yolu ile haberleşmeyi tercih etmek büyük avantajlar sağlamak tadır.

Uydu teknolojisinin gelişmesine pa ralel olarak gereksinim duyulan ye rel sistemlerin maliyeti de gelişen

teknolojiye bağlı olarak azalmıştır. Sonuçta da uydu yolu ile haber leşme, u/ak mesafelere ve yerci sis temlerin ekonomik olarak kurula madığı yerlere güvenilir bir şekilde bilgi göndermenin en ucuz yolu olmuştur.

Bilindiği gibi son yıllarda uydu sis temlerinin kullanımı, özellikle TV ve Radyo programlarının dağıtımı üzerinde yoğunlaşmaktadır. Gerek uyduların yayınları yere aktarma güçlerinin artması, gerek TVRO (Television Rcccivc Only) ve RRO (Radio Reccive Only) istasyonla rının maliyetlerinin düşmesi, uydu sistemlerinin bu alanlara doğru kaymasına neden olmuştur. Böylece, hiçbir coğrafi engel tanımadan çok büyük bir alana kaliteli ve ucuz TV ve Radyo programlarının dağıtımı mümkün olabilmektedir.

Radyo programlarının uydular üzerinden dağıtımı iki değişik yöntem ile gerçekleştirilebilir :

l.TV ve Radyo Programları : Bu tekniğe video ile birleşik ses prog ramı nakli adı verillir. TV ses kanalı haricinde, birden fazla radyo prog ramı bu teknik ile video işaretiyle birlikte nakledilebilir. Her bir ses programı, ayrı ayrı taşıyıcılarla mo düle edildikten sonra, video ile bir leştirilerek tek bir taşıyıcı ile uyduya gönderilir. Ancak bu teknikte fazla

sayıda program kanalı kullanmak, video işaretine enterferanstan doln\ı bazı sakıncalar yaratmaktadır

TVRO istasyonları tek yönlü çalışan sistemlerdir. Bu sistemler, merkezde bulunan bir yer istas yonu ile belirli şaşıda uyduya gönderilen TV programlarını alıp TV vericilerine verebildiği gibi kişi sel izleme amaçlı ola rak da kullanılabilir.

2. Sadece Radyo Programı : Bu sis temde analog ve sayı sal teknikler kullanı labilmektedir. Âna log yöntemde SCPC (tek program başına tek taşıyıcı) tekniği, diğer yöntemde ise birleştirilmiş sa yısal radyo programlarının tek bir taşıyıcı ile nakli tekniği kullanıl maktadır. İkinci durumda, program sayısına göre taşıyıcının bilgi hızı değişmektedir.

Radyo ses programlarının dağılımı,

genellikle TVRO yer istasyonlarına

ilave ses kanalı alıcı sistemlerinin

(RRO'lar)

kullanımı

ile

gerçekleştirilmektedir.

Buna göre :

1 no.lu iletim durumunda sesi alabilmek için TVRO.

2 no.lu iletim durumunda sesi alabilmek için RRO. gereklidir.

Sadece RRO'ların kullanımı da mümkündür. TVRO sistemlerinin bulunduğu radyo verici istasyonla rında. TVRO yer istasyonlarına RRO sistemlerinin ilavesi ile. her ses çözücü başına üç stereo (yada altı mono), ses çözücü sayısı arttırılarak da daha fazla sayıda radyo program kanalı nakledilmesi mümkündür. Ses çözücüler RRO'ların içinde bulunmaktadır.

394 ELEKTRİK y y MÜHENDİSLİĞİ I I