הספקטרום האלקטרומגנט

L Band

טווח התדרים שבין 1GHz ל 2GHz מכונה בדרך כלל L-band . מקטע שידור זה לא הוקצה לשידורי לווינים מסחריים עד סוף שנות השבעים של המאה שעברה בתוך תחום זה של גיגהרץ אחד, רק מקטע של 30 מגהרץ של העלאה והורדה ( כל אחד) מלווינים הוקצו תחילה לצורכי שדיורי לווינים נייידם על ידי ארגון התקשורת הבינלאומי.
הבקשה הראשונה לשימוש ב L-band הגיעה מחברת COMSAT עבור לוויניה מסדרת Marisat. Constructed ששמשו בעיקר על מנת לפתור בעיות תקשורת של חיל הים האמריקאי בתחום UHF . לוויני Marisat כללו גם משיב בתחום L-band על מנת לספק שירותי תקשורת מסחריים ראשוניים של תעבורה ימית אזרחית
באותה תקופה COMSAT לקחה על עצמה הימור ששירותי תקשורת לוויניים נייידם יאומצו על ידי ציים ימיים אזרחיים שהשתמשו באותה תקופה בעיקר בקשר רדיו בתדר גבוה ובקוד מורס.
עם חלוף השנים הוכיחה חברת Marisat והיורשת שלה Inmarsat שתקשורת לווינית בכלל ותקשורת לווינית ניידת בפרט הן אמינות ויעילות. בשנת 1993 נדגרה תחנת הקשר האחרונה שפעלה בתדר גבוה וזאת, לטובת התקשורת הלווינית. עם ההכרה וההפרטה של חברת

תחנות הקרקע הראשונות של שירותים לוויניים נניידים הצריכו צלחות בקוטר של מטר אחד שהיה צורך לכוונן ללווין. הציוד הראשוני היה גדול מידות, מורכב ויקר מאוד. העליה בביקוש לשימוש בתחום שידור זה החלה עם פיתוחם של מסופים ניידים ושל רשתות שתמכו במערכות כאלה. עם המעבר מציוד נייח לניד שהוכנס למזוודה ולבסוף מוזער לגודל של משחשב נישא החלו מערכות תקשורת לווינית ניידת לעניין את ציבור גדול יותר של הצרכנים.

אנטנות הקרקע הנוחות ביותר לשידורי של L-band קטנות ובדרך כלל אינן מצריכות כיוון אל הלווין.כולנו מכירים כיום את האנטנות הזעירות המשמשות לתקשורת סלולרית אשר מותקנות על גגות ושמשות כלי רכב. אנטנות נפוצות בתחום L-band המשמשות ברשת Inmarsat אינן כה פשוטות וזאת מכיוון שיש צורך לספק גם רווח ( gain) מסויים לאנטנה מכיוון שיש צורך בכיוון גס לפחות של הלווין. מורכבות נוספת נובעת מהתלות בקיטוב סיבובי על מנת לאפשר לאנטנה ניידת להתכוון לאורך ציר ( ולאפשר סיבוב פאראדיי) . הדור הראשון של אנטנות מוט או תורן ל L-band היה בערך מטר אחד באורך וכ 2 ס"מ בקוטר זאת, על מנת לאפשר מקום לתיל המסולסלשנמצא בתוכה . האנטנה למכשיר הנייד דומה יותר לעט נובע עבה.
בעוד שב L-band אין כל היחלשות אות בגלל גשם , היונוספירה מכניסה בכל זאת הפחתה בעוצת הקשר.
הדבר בא לידי ביטוי בדעיכה מהירה הנקראת "ניצנוץ יונוספירי" שהוא התוצאה של פיצול אות RF לשני חלקים : המסלול הישיר והמסלול המוחזר (או המכופף) .בתחנת הקליטהמחוברים שני האותות בפאזה אקראית. אז האותות עלולים להתבטל והם יוצרים דעיכה עמוקה. הנצנוץ היונוספרי בולט במיוחד באזור קו המשווה ובתקופות האקווינוקס ( בהן יש שווין בין היום ללילה) (בחודשים מרץ וספטמבר ). ן הנצנוץ היונוספרי והרוטציה על שם פאראדיי יורדים עם העליה בתדר והם כמעט זניחים בתחום התדרים Ku-band ומעליו
שידורים בתחום UHF הם בעלי פוטנציאל להיות מופרעים הברה יותר ולכןיש צורך בשולי דעיכה הרבה יותר רחבים מעל ומתחת ל at L-band..

מנקודת מבט כללית , תחום L-band מהווה אתגר רגולטורי בעיקר והרבה פחות טכני. לתחום תדרים זה יש הרבה יותר משתמשים ואפשרויות שימוש מאשר תחום תדרים פנוי שניתן לנצל. עם הזמן יש לקוות שהטכנולוגיה תשפר את יכולת הניצול של תחום תדרים זה. טכנולוגיות כמו דחיסת דיבור דיגיטלית ואיפנון יעיל של רוחב הפס ישפרו את הניצול של נתח ספקטרום זה . הכשלון העסקי של מערכות לווינים נמוכי מסלול המכונים LEO כמו אלה של Iridium ו Globalstar העלתה ספקות לגבי הסיכויים שאכן תהיה עליה משמעותית בניצול תחום ה L-band .


S Band

תחום S-band אומץ תחילה לצורך שימוש תקשורת בחלל על ידי סוכנות החלל האמריקאית NASA וסוכוניות אחרות לחקר החלל ברחבי העולם. לתחום זה ישנה תכונה טבעית של רמת רעש נמוכה והוא סובל הרבה פחות מהשפעות יונספריות לעומת תחום L-band. מערכות שדיור לוויניות ישירות לבתים בתחום S-band נוסו בשנים האחרונות על ידי NASA ועל ידי סוכנות החלל ההודית ISRO וכן באינודנזיה .
גם ארגון התקשורת הבינלאומי הקצה לפני מספר שנים את התחום לצרכי שימוש של תקשורת לווינית ניידת ושידורי אודיו (מכונים בקיצור DARS) . לישומים אלה יש הסיכוי הטוב ביותר להצליח מבחינה מסחרית על בסיס בינלאומי בתחום תדרים זה.
בארצות הברית בוצעה מכירה פומבית של תדרים בתחום שדיור זה ובתחילת המאה הנוכחית החלו לפעול שם שני שירותי רדיו למנויים בתחום ( XM Radio ו Sirius Satellite Radio) . תחום S-band בין התדרים 2,320 to 2,345 MHz מתחלק שווה בשווה בין שתי החברות המפעילות את חבילות הרדיו הלוויני. התחום של התדר (uplink ) העולה ללוויני החברות משתרע בין התדרים 7,025- to 7,075-MHz . שתי החברות גם התקינו רשת משדרים קרקעיים על מנת לסגור כיסים מתים של קליטה באזורים עירוניים צפופים . לשידורים אלה EIRP ממוצע של 68 dBW ועל כן ניתן לקלוט אותם היטב בכלי רכב בתנועה תוך שימוש באנטנה בעלת רווח ( gain) נמוך.
מכיוון שמדובר בתדרים בתחום גבוה יותר מאשר L-band,ייתכן שהייה כאן איבוד אטמוספרי מעט יותר גבוה
(אך עדיין נמוך ) ופחות יכולת להתאמה למבנה קרע משתנה . לווינים במסלול נמוך סביב כדור הארץ ( LEO)
וכאלה הנעים במסלול ביניים ( MEO) מתאימים כנראה הכי טוב לשידורים בתחום S-band מכיוון שאיבוד עצמת האות במסלול כזה נמוך יותר לעומת לווינים קבועי מסלול ( GEO) . בכל מקרה תמיד אפשר לפצות את איבוד העוצמה באמצעות אות שדיור לוויני חזק יותר , בדיוק כפי שנעשה בלוויני ה Ku-band.


X Band

X-band הוא התחום המועדף לצרכי תקשורת של ממשלות וצבאות ברחבי העולם כיום . לא מדובר בהצאת תדרים לשימוש אלא נוהג שהשתרש עם השנים ברחבי העולם. זאת, מכיוון שההמלצות של ארגון התקשורת הבינלאומי ITU
לגבי הקצאת דתרים רק קובעותשמנה של 8 GHz מהספקטרום תוקצה לצרכי שימשו בלווינים קבועים
בלי כל קשר לזהות פעיל הלווין . מנקודת מבט מעשית ,
X-band מסוגל לספק איכות שירות הדומה לזו של C-band; עם זאת , משתמשים מסחריים אינם משתמשים בתחום זה בגלל העלויות הניכרות של ציוד הנדרש לשימוש בתחום זה לאור זהותם של המשתמשים העיקריים ש"ניכסו" לעצמם את התחום עם השנים .
בנוסף, גם תחנות הקרקע המשמשות לשידורים בתחום זה הן יקרות יחסית בשל הצורך בציוד עמיד במיוחד בפגעים מסוגים שונים .מספר מדינות בקשו בשנים האחרונות לאפשר להן שימוש בתחום X-band לצרכי הרחבה, על מנת לנסות ולנצל אותומלצרכ שימושים כגון רשתות VSATושירותי שידור ישירים לבתים . שירותי ההעלאה (uplink ) ללווין של חבילות הרדיו הלוויני האמריקאיות מבוצעים בתחום X-band . יש לציין , שתחום X-band חולק שימוש עם מערכות מיקרוגל קרקעיות , דבר המסבך מעט את תיאום התדרים בין המערכות השונות.


C Band

תחום זה, שפעם נחשב למיושן ושעבר זמנו , C-band ממשיך להיות בשימוש רב גם כיום בצורה נרחבת לצרכי תקשורת לווינית. ארגון התקשורת הבינלאומי אף העלה לאחרונה רוחב הפס המוקצה להעלאה (uplink ) ולהורדה (downlink ) מלווינים 500MHz ל 800 MHz. תחום תדרים זה מוכפל ביעילות בפקטור של פי שניים
בזכות הקיטוב הכפול ושוב פי 180, בהנחה שאפשר להציב לווינים במרווח של 2 מעלות בין האחד לאחר. שימשו נוסף עם פקטור של פי אחד לפי חמישה אם מנצלים את היתרון של ההפרדה הגיאוגרפית של אזורים מכוסי קרקע . רוחב הפס הכולל של תחום התדרים הניתן לניצול בתחום C-band הוא על כן בטווח שבין 568 GHz ו 1.44 THz, אשר ניתן להשוותו לזה של מערכת קרקעית של סיבים אופטיים . היתרון המוסף של רוחב הפס הוא בכך שניתן לשדרו לרחבי מדינה או מספר מדינות ועד כשליש מכלל שטח כדור הארץ ( "אלומות גלובליות").
למרות שתכונות כאלה מציעות המון נפח , ישנם מצבים באזורים מסויימים בהם קשה למקם לווינים אחרים . בצפון אמריקה, למשל, יש יותר משלושים וחמישה לווינים הפועלים בתחום C-band על פני רצועה המשתרעת על פני קשת של שבעים מעלות (אורך) . סביבה זו היא שגרמה לרגולטור האמריקאי FCC לאמץ בשנת 1985מדיניות שנראתה באותה תקופה מהפכנית (אך כיום מתברר גם שהיתה חיונית ) לגבי המרווח של 2 מעלות בין לווינים שונים . קטעי המסלול הגיאוסטציונרי במערב אירופה ובמזרח אסיה aהולכים ונהיים צפופים באותה מידה ככל שעוד ועוד מדינות משדגרות לווינים. על כן החליטו מדינות אירופה להקצות של השימוש בלוויני Ku-לצרכי תקשורת לוויננית "ביתית", ובכך דחו מעט את הבעיה .


Ku Band


תחום התדרים של Ku-band שופע אפילו בהשוואה לזה של C-band והוא כולל
750 MHz עבור שימושי FSS (Fixed Satellite Service ) ועוד 800 MHz עבוד שימושי BSS (Broadcast Satellite Service ) . גם כאן אפשר להשמתמש בקיטוב כפול l
ובמיקום של לווינים במרחק של שתי מעלות ביניהם . סמיכות גדולה יותר בין לווינים אינה מעשית
בגלל ששידורים בלוויני Ku מיועדים לקליטה בצלחות קטנות במיוחד , ולצלחות כאלה יש רוחב פס דומה או גדול מזה של צלחות המיועדות לקליטת שידורים ב C-band service. בדרך כלל אלומות נקודתיות של לווינים הפועלים בתחום זה מאפשרות שימוש חזור בתדר עד פי עשרה . לזה יש יתרון נוסף בזכות ה EIRP המוגדל המתקבל למרות עצמת שידור צנועה ואילו ה G/T ( gain/noise temperature) עולה iבזכות שימשו שאלומות נקדותיות ( "ספוט"). המספר המירבי של תחום התדרים ב Ku band יכול על כן להגיע לכדי 4 THz.

בזכות היעדר חלוקת שימוש בתדר והשימוש בעוצמות שידור גבוהות בחלל ניתן לקלוט כיום חבילות ערוצים רבות בעזרת צלחות קטנות מימדים במקומות רבים ברחבי העולם ( בעיקר באירופה, במזרח התיכון וביפן ). במקומות שונים גם הותר לאחרונה שימוש דו כיווני בתחום שידור זה לישומים אינטראקטיביים ולתקשורת נתונים.

רשתות VSAT בעלות נמוכה הן מוצר ואפייני של שימושים כאלה בתחום תדרים זה וההקלות ברגולציה בשנים האחרונות. מכיוון שתחום תדרים זה נמצא מעל לתחום C-band, רשתות ה VSAT וממירים הלווין הביתיים ב Ku-band אמורים להיות בנויים מראש עלמנת לפצות על דעיכות הנובעות מגשם . דיעות כאלה אפשר להקיטין על ידי הגברתה EIRP של הלווין . גם שיפורים באיפנון ובתכונת תיקון השגיאות
FEC- forward error correction הביאו להוזלת הממירים והקטנת מימדיהם בשנים האחרונות .


Ka Band

תחום Ka-band הוא "שופע" למדי ולכן אטרקטיבי לשירותים שאינם מוצאים מקום נרחב בתדרים הנמוכים יותר. בתחום תדרים זה נמצא תחום העלאה (uplink ) והורדה (downlink ) ללווין של שני גיגהרץ 2 GHz על בסיס בינלאומי (500 מגהרץ מתחום זה הוקצו ללווינים שאינם גיאוסטציונריים ונתח נוסף של 500 מגהרץ הוקצה עבור גישה לשרותי תקשורת אלחוטית נייחת). בנוסף, העובדה שרוחב האלומה של האנטנות קרקע נע בין מחצית לרבע בלבד לעומת הערכים בתחומים Ku bands ו C bands פירושה, שניתן לקיים במקביל הרבה יותר לווינים בו זמנית , גם אנטנות קטנות יתאימו למרווח המחייב של שתי מעלות . היבט אחר של Ka-band הוא שאפשר ליצור נקודתיות קטנות בלווין עצמו

התכנון של משיבים לווינים הפועלים בתחום שידור זה מורכב יותר בהשוואה למשיבים בתחומים אחרים. הדבר נובע מהצורך בחיבור מוצלב וניתוב הנתונים בין האלומות השונות. תחום Ka-band הוא האחרון המנוצל לפי שעה לצרכי תקשורת מסחרית לווינית אך כבר כעת מדברים עלש המשת תחומים של תדרים גבוהים יותר לצרכים מסחריים בעקיר בשל חוסר תדרים מספר לצרכי תקרשורת בתחומים המנוצלים כעת.


Q Band / V Band

תדרים מעל 30גיגהרץ נחשבים עדיין בגדר נסיוניים בטבעם ועד כה לא הביע אף ארגון או גוף כלשהו עדיין התעניינות לחחקור את האפשרות להשתמש בתדרים בתחום זה . הדבר קשור גם בעובדה שתרים בתחום זה מושפעים עוד יותר מהפרכות הקשורות בגשם ובספיגה אטמוספרית גדולה עוד יותר מאשר ניתן לבצע ניסויים במסלולי קרקע-חלל .תחומי Q ו V מאותגרים גם בכלמה שקשור לקלטרוניקה פעילה וסבילה שתתוקן על לווינים
ןבתחנות קרקע . המדובר במימדים זעירים מאוד בהשוואה לציוד המוכר כיום עם יעילויות מגבר נמוכות והכל הרבה יותר יקר ליצור ולבדיקה. בגלל מגוון סיבות אלה , רק גופים בודדים פנו למחקר בתחומים אלה . ייתכן מאוד שאחד הישמוים האפשריים לשימוש בתחמים אלה יהיה קישור בין לווינים גיאוסטציונריים ללווינים לא גיאוסטציונריים.