نمودار S21 یک فیلتر میان‌گذر 10 گیگاهرتز


@Science_Prime

ضریب انتقال مستقیم یکی از پارامترهای S است که برای مشخصه‌یابی قطعات فرکانس بالا در RF و مایکروویو استفاده می‌شود. این پارامتر نسبت توان خروجی به توان ورودی را نشان می‌دهد. در تصویر، S21 به صورت دسی‌بل (dB) نمایش داده شده که یک مقیاس لگاریتمی برای نمایش نسبت توان‌ها است. مقادیر نزدیک به 0 دسی‌بل در یک فیلتر ایده‌آل نشان‌دهنده عبور کامل سیگنال است، در حالی که مقادیر منفی بزرگ نشان‌دهنده تضعیف (Attenuation) شدید است. نمودار، عملکرد فیلتر را در برابر فرکانس نشان می‌دهد؛ فرکانس مرکزی برابر با 9.983 گیگاهرتز است که بسیار نزدیک به 10 گیگاهرتز اسمی فیلتر و نشان‌دهنده عملکرد دقیق آن است. حداکثر S21 یا Peak S21 که مقدار تضعیف داخلی فیلتر را نشان می‌دهد برابر با -1.97 دسی‌بل است. هر چه این مقدار به 0 نزدیک‌تر باشد، عملکرد بهتری دارد. در اینجا این مقدار نشان‌دهنده یک تضعیف قابل قبول برای یک فیلتر پسیو است. پهنای باند 3 دسی‌بل (3-dB Bandwidth) برابر با 1.367 گیگاهرتز است. این مقدار فاصله فرکانسی بین نقاطی است که تضعیف سیگنال 3 دسی‌بل کمتر از حداکثر تضعیف در ناحیه عبور است. نقاط لبه این پهنای باند در نمودار با f_low = 9.383 گیگاهرتز و f_high = 10.750 گیگاهرتز مشخص هستند. نواحی خارج از ناحیه عبور، ناحیه توقف را تشکیل می‌دهند که در فیلتر سیگنال را به شدت تضعیف می‌کند. حداقل تضعیف در ناحیه توقف در پایین نمودار برابر با -46.85 دسی‌بل در بدترین حالت (WORST-CASE) ذکر شده است. این مقدار نشان‌دهنده توانایی فیلتر در حذف سیگنال‌های ناخواسته خارج از ناحیه عبور است. مقادیر بالا و پایین این ناحیه نیز با Lower: -46.85 دسی‌بل و Upper: -49.18 دسی‌بل مشخص شده است. کاهش S21 در دو طرف ناحیه عبور بسیار تیز (steep) است که این شیب تند نشان‌دهنده ضریب کیفیت (Quality Factor) بالای فیلتر است. مقدار Q در پایین نمودار برابر با 7.30 است. این ضریب یک معیار مهم برای فیلترها است که تیزی (Selectivity) آن را نشان می‌دهد. به صورت ساده، Q برابر با نسبت فرکانس مرکزی به پهنای باند 3 دسی‌بل است:
Q=fc/BW3db
با توجه به مقادیر نمودار :

Q=9.983Ghz/1.367Ghz ≈7.30
این مقدار نشان‌دهنده یک طراحی بهینه و عملکرد خوب برای یک فیلتر پسیو است و برای کاربردهای حرفه‌ای در سیستم‌های مخابراتی، راداری و فرکانس رادیویی بسیار مطلوب است.

@Science_Prime

Control Engineering


@Science_Prime

فناوری ارتباطات لیزری بین ماهواره‌ای (ISLL)، ستون فقرات شبکه ماهواره‌های استارلینک در مدار LEO را تشکیل می‌دهد. این فناوری، یکی از نوآوری‌های اصلی استارلینک برای ارائه اینترنت پرسرعت و با تأخیر بسیار پایین در سراسر جهان است. هر ماهواره نسل جدید استارلینک، مجهز به چندین پایانه ارتباطات لیزری (معمولاً چهار پایانه) است. این پایانه‌ها از لیزرهای فروسرخ نزدیک برای انتقال داده‌ها بین ماهواره‌ها استفاده می‌کنند که عملکرد این سیستم به دلیل چالش‌های فنی، بسیار جالب است. ماهواره‌ها با سرعت بسیار بالا (تقریباً 27000 ک.م/س) در حال حرکت هستند؛ برای اینکه ماهواره بتواند پرتو لیزر باریک خود را به درستی به گیرنده ماهواره دیگر که صدها یا هزاران کیلومتر دورتر است هدف قرار دهد، به یک سیستم نشانه‌گیری، دستیابی و ردیابی (PAT) فوق‌العاده دقیق نیاز دارد. این سیستم از سنسورها، ژیروسکوپ‌ها و میکرو آینه‌ها برای پیش‌بینی دقیق مکان ماهواره هدف و حفظ قفل نوری در طول مدت انتقال داده استفاده می‌کند. همچنین این سیستم‌ها با کمک قابلیت Full-Duplex به صورت کامل دوطرفه عمل می‌کنند، به این معنی که هر ماهواره می‌تواند به طور هم‌زمان داده را ارسال و دریافت کند و به جای انتقال داده به نزدیک‌ترین ایستگاه زمینی، ماهواره‌ها می‌توانند داده‌ها را از طریق لینک‌های لیزری بین خودشان مسیریابی کرده و از طریق کوتاه‌ترین مسیر ممکن به مقصد برسانند. از بعد دیگر، لیزرها می‌توانند حجم بسیار بیشتری از داده را در مقایسه با امواج رادیویی منتقل کنند، که برای یک شبکه اینترنت با ظرفیت بالا ضروری است. از طرفی پرتو لیزر بسیار متمرکز و باریک است، بنابراین رهگیری آن دشوار است و کمتر در معرض تداخل الکترومغناطیسی یا پارازیت قرار می‌گیرد.


@Science_Prime

حرکت ماهواره‌ها در مدارها از قوانین فیزیک و مکانیک کلاسیک پیروی می‌کند که در درجه اول به گرانش جهانی نیوتن و قوانین حرکت سیاره‌ای کپلر وابسته است.

قوانین فیزیک و مکانیک کلاسیک

🔷این قوانین حرکت یک جرم در حال چرخش به دور جرم دیگر را توصیف می‌کنند. سه قانون اصلی کپلر عبارتند از:

🔹قانون اول (قانون مدارها): مدار هر سیاره به دور خورشید یک بیضی است و خورشید در یکی از دو کانون آن قرار دارد. این قانون در مورد حرکت ماهواره به دور زمین نیز صادق است و زمین در یکی از کانون‌های مدار بیضی‌شکل ماهواره قرار می‌گیرد.
🔹قانون دوم (قانون مساحت‌ها): خط واصل بین سیاره و خورشید در زمان‌های مساوی، مساحت‌های مساوی را جاروب می‌کند. این بدان معناست که سرعت مداری یک ماهواره در نزدیک‌ترین نقطه به زمین (حضیض) بیشتر و در دورترین نقطه (اوج) کمتر است.
🔹قانون سوم (قانون دوره‌ها): مجذور دوره تناوب حرکت سیاره به دور خورشید با مکعب فاصله متوسط آن از خورشید متناسب است. این قانون نشان می‌دهد که هرچه فاصله ماهواره از زمین بیشتر باشد، دوره چرخش آن نیز طولانی‌تر خواهد بود.

قانون گرانش نیوتن نیز نقش اساسی دارد و بیان می‌کند که هر دو جرم در جهان به یکدیگر نیروی جاذبه وارد می‌کنند. نیروی جاذبه بین ماهواره و زمین، که به نیروی گرانش معروف است، همان نیرویی است که ماهواره را در مدار خود نگه می‌دارد و از فرار آن به فضا جلوگیری می‌کند. این نیروی گرانش به جرم اجسام و فاصله بین آنها بستگی دارد.

🔷عوامل موثر بر مدار ماهواره

علاوه بر قوانین پایه فیزیک، عوامل دیگری نیز بر حرکت ماهواره‌ها تأثیر می‌گذارند:

🔹نوع مدار (دایره‌ای، بیضی، قطبی، ژئوسنکرون) تعیین‌کننده ارتفاع، سرعت و دوره چرخش ماهواره است. بعنوان مثال، ماهواره‌های ژئوسنکرون در ارتفاع حدود 35786 کیلومتری از سطح زمین و با سرعتی برابر با سرعت چرخش زمین حرکت می‌کنند تا همواره در بالای یک نقطه ثابت از استوا باقی بمانند.
🔹عواملی مانند نیروی مقاومت اتمسفر در مدارهای پایین (LEO)، فشار تابش خورشید و نیروهای گرانشی سایر اجرام آسمانی (مانند ماه و خورشید) می‌توانند باعث تغییرات جزئی در مدار ماهواره شوند. به همین دلیل، ماهواره‌ها به طور دوره‌ای نیاز به اصلاح و تنظیم مداری دارند.
🔹علاوه بر قوانین فیزیکی، پروتکل‌های بین‌المللی نیز حرکت ماهواره‌ها را مدیریت می‌کنند. بعنوان مثال، کمیته استفاده صلح‌آمیز از فضای ماورای جو سازمان ملل (UNCOPUOS) قوانینی را برای ثبت ماهواره‌ها و جلوگیری از ایجاد زباله‌های فضایی وضع کرده است.
🔹برای پرتاب یک ماهواره به مدار، محاسبات دقیق بالستیک و مداری انجام می‌شود تا ماهواره با سرعت و زاویه مناسب در مدار مورد نظر قرار گیرد. این محاسبات پیچیده شامل تعیین مسیر بهینه برای مصرف سوخت کمتر و دستیابی به پایداری مداری است.

@Science_Prime

برخی اطلاعات در مورد سامانه‌های سونار/آکوستیک در ناوگان دریایی

@Science_Prime_Books