1. FEATURE Technische achtergrond Ka Band
Ka band – de toekomst van
satellietcommunicatie?
Peter Miller
We weten heel veel over de C en Ku banden. Deze banden worden normaal gesproken bij elkaar. Vanaf 18 GHz tot 40 GHz hebben
gebruikt voor digitale TV uitzendingen. Een klein deel van onze lezers kent ook de S band. we 22 GHz!
Echter, het frequentiespectrum dat gebruikt kan worden voor satellietcommunicatie is niet Het is dan ook geen wonder dat de Ka
beperkt tot de hierboven genoemde banden. Voordat we verder gaan naar de Ka band, band steeds interessanter begint te worden
zullen we eerst eens een blik werpen op het complete radiofrequentiespectrum. Dit is in voor de aanbieders van satellietdiensten.
figuur 1 te zien, compleet met de namen van de frequentiegebieden. De aardse atmosfeer gedraagt zich ver-
schillend voor diverse frequenties. Figuur 3
Formeel begint het radiospectrum bij 3 frequenties in overweging genomen worden toont de verzwakking als gevolg van onze
Hz en eindigt het bij 300 GHz. In de echte maar alleen binnen dit gebied, want het sig- atmosfeer wanneer het droog en nat is. Een
wereld, worden de uitersten aan de onder- naal wordt niet noemenswaardig verzwakt. dip rond 22 GHz wordt veroorzaakt door
kant niet gebruikt voor uitzendingen. De De namen van de gebieden die in figuur 1 waterdamp verzwakking. Wanneer dit nu
“lange golf” in klassieke radio ontvangers getoond worden zijn niet de enigen die we alles zou zijn waar we rekening mee moeten
begint ongeveer bij 100 kHz (LF gebied). gebruiken. Uiteraard ben je bekend met de houden, dan zouden we geen probleem
Figuur 1. Frequentiespectrum
Lagere frequentiegebieden kunnen van pas termen C band en Ku band. Deze banden hebben bij het gebruiken van frequenties tot
komen bij communicatie met onderzeeërs, worden, samen met andere, getoond in aan 50 GHz of zo. Een verzwakking van 1 dB
communicatie in mijnen of bij geofysische figuur 2. Misschien ben je enigszins ver- is nou niet echt een probleem.
metingen. Alhoewel dit onderwerp bijzon- baasd om te zien dat “officieel” de Ku band Helaas is dit niet het volledige plaatje.
der interessant is voor radioamateurs, zijn begint bij 12 GHz terwijl sommige van de Ku Een atmosfeer die waterdamp bevat is
lage frequenties nauwelijks interessant voor band transponders zelfs onder de 11 GHz één probleem, en regen is het andere pro-
de satellietindustrie. Ten eerste zijn signa- zitten, dus formeel in de X band. Inderdaad, bleem. Verzwakking die veroorzaakt wordt
len met een lage frequentie niet geschikt de downlink maakt zowel gebruik van de Ku door regen neemt dramatisch toe bij het
voor het transporteren van grote hoeveel- band als de X band, maar de uplink maakt oplopen van de frequentie, zoals te zien is
heden data per seconde. We kunnen over- alleen gebruik van de Ku band. Om deze in figuur 4.
wegen om digitale (en ook analoge) TV uit reden noemen we hen Ku band satellieten Dat is de reden dat de Ka band populair-
te zenden vanaf 100 MHz of zo. Iets anders of transponders. Daarnaast moet je ook in der is voor internettoegang met hoge snel-
waar we rekening mee moeten houden is aanmerking nemen dat we niet de hele band heden dan voor de klassieke satelliet TV.
de samenstelling van de aardse atmosfeer. (Ku, C of welke dan ook) voor de satelliet Wanneer we het hebben over het verzenden
Lage en bijzonder hoge frequenties worden downlink kunnen gebruiken. Een deel van van data van/naar het globale netwerk, is
in hoge mate geabsorbeerd wanneer ze de band moet gereserveerd worden voor de het verliezen van een paar pakketjes geen
door onze atmosfeer dringen. In figuur 1, uplink, en sommige gedeeltes van de banden groot probleem. Onze apparatuur zal zorg
zijn de frequentiegebieden te zien die we zijn bestemd voor militaire of professionele dragen voor het net zolang vragen om de
kunnen gebruiken voor satellietcommunica- diensten (bijv. radars). ontbrekende data totdat we uiteindelijk de
tie – een groene balk die begint bij ongeveer Wat echter heel snel te zien is, is dat de webpagina zien zoals hij oorspronkelijk ont-
20 MHz en eindigt bij ongeveer 40 GHz. Zo ruimte voor TV of datakanalen veel groter worpen was. De vertraging van een frac-
heel af en toe kunnen ook lagere en hogere is in de Ka band dan in de C en Ku banden tie van een seconde of zelfs langer vormt
Figuur 2. Satellietbanden
12 TELE-satellite & Broadband — 08-09/2007 — www.TELE-satellite.com

3. gewoonlijk geen enkel probleem bij de op neer we apparatuur hebben van een bedrijf geleverd is van het Cassegrain type.
internet gebaseerde communicatie. Uiter- zoals WilBlue, VS, dan ontvangen we niet
aard kunnen we ditzelfde niet zeggen over
digitale TV ontvangst.
alleen data van een satelliet maar zenden
die zelf ook uit. Dit is een 2-weg communi-
Conclusie
catie. Je hebt dus geen telefoonlijn of wat Dus, is de Ka band de toekomst van satel-
Voorbeeld: dan ook nodig om de internetverbinding tot
stand te brengen. Voor de ontvangst wordt
lietcommunicatie? Ja en nee. Ja, omdat we
continu meer en meer signalen met grote
WildBlue, VS het gebied van 19,7 – 20,2 GHz gebruikt. bandbreedte nodig hebben en de lagere
Alhoewel er overeenkomsten zijn tussen Voor het verzenden 29,5 – 30,0 GHz. De IF banden tot de nok toe vol beginnen te raken.
deze twee toepassingen zoals: QPSK modu- frequenties voor deze installatie zijn respec- De Ka band biedt aanvullende frequentiege-
latie, foutcorrectieschema’s, kleine satelliet- tievelijk 1,0 – 1,5 GHz en 1,8 – 2,3 GHz voor
bieden op al in gebruik zijnde satellietposi-
schotels, bestaat er één belangrijk verschil. ontvangen en zenden. De ontvanger van de
ties. Nee, omdat het veel meer afhankelijk
Satellietapparatuur voor de Ka band wordt modem kan QPSK signalen verwerken met
FEC 1/2, 2/3 en 3/4 maar ook 8PSK met FEC is van het weer dan de Ku band en in het
gebouwd rond een zendontvanger en niet
2/3 en 5/6. Bij het verzenden wordt alleen bijzonder de C band, zodat het verplaatsen
zoals gebruikelijk rond een ontvanger. Wan-
gebruik gemaakt van van digitale TV transponders van de lagere
QPSK met FEC = 1/2. banden naar de Ka band een heel riskante
De schotel die aan de stap zou zijn, tenzij het te bereiken gebied
eindgebruikers wordt op de wereld gewoonlijk erg droog is.
Figuur 3. De verzwakking als gevolg van de aardse atmosfeer als Figuur 4. De verzwakking veroorzaakt door regen als functie van de fre-
functie van de signaalfrequentie. quentie en de intensiteit van de regen.
14 TELE-satellite & Broadband — 08-09/2007 — www.TELE-satellite.com