ENE324 การทดลองเรื่อง การรับสัญญาณจากดาวเทียม (Satellite Communication)

ENE324 การทดลองเรื่อง การรับสัญญาณจากดาวเทียม

(Satellite Communication)

วัตถุประสงค์ :
1. เพื่อให้เข้าใจวิธีการและรู้จักอุปกรณ์ในการรับสัญญาณจากดาวเทียม
2. เพื่อให้ทราบวิธีการคำนวณมุม look angle
3. เพื่อฝึกการใช้งานและอ่านค่าจากเครื่องวิเคราะห์แถบความถี่
เครื่องมือและอุปกรณ์:
1. จาน 120 cm. Parabolic และ จาน 90 cm offset Parabolic

 2. Ku band Feed & LNB
3. RG 6 A/U Transmission line 
4. Spectrum Analyzer

5. Bias Tee Network            
6. Inclinometer 
 7. Magnetic Compass  

ทฤษฎีที่เกี่ยวข้อง :

• Thaicom5 Ku Spot Beam

รูปที่ 1 : ฟุตพริ้นท์ของลำคลื่น KU จาก Thaicom5 บริเวณประเทศไทย

• การคำนวณมุมเงยและมุมกวาด

สถานีรับฯ ในการทดลองนี้ อยู่ที่ 13, 38, 58 N, 100, 29, 34 E และดาวเทียม GSO อยู่ที่ลองกิจูด 78.5 E เขียนตัวแปรจากข้อมูลที่กำหนดนี้โดยกำกับเครื่องหมายตามที่แสดงในรูปที่ 2

สถานีภาคพื้นดิน: 

แปลงละติจูดเป็นแบบทศนิยม : LE= 13.6944 N = +13.6944

แปลงลองกิจูดเป็นแบบทศนิยม : IE = 100.49378 E = +100.49378

ความสูง           : H = 0 km.

ดาวเทียม:

ละติจูด : LS = 0 (i=0)

ลองติจูด            : IS = 78.5 E = +78.5

คำนวณระยะทาง d, มุมเงย และมุมในแนวราบที่ชี้ไปยังดาวเทียม

ขั้นตอนที่ 1 หาความแตกต่างของลองกิจูด, B

B = 1E-1S = (+100)-(+78)  = +21.5

ขั้นตอนที่ 2 หารัศมีของโลกที่สถานีฯ, R, ใช้ในการคำนวณระยะทาง

ขั้นตอนที่ 3 หาระยะทาง d

ขั้นตอนที่ 4 หามุมเงย

ขั้นตอนที่ 5 หาค่ามุม Ai

ขั้นตอนที่ 6 หาค่ามุมในแนวราบ , จากค่ามุม Ai, จากรูปและตารางข้างล่างนี้ที่แสดงความสัมพันธ์ของตำแหน่งดาวเทียม และสถานีฯ

วิธีการทดลอง: 

1. ต่ออุปกรณ์ตามรูป

ความถี่ขาลงที่สามารถรับได้ จากดาวเทียม Thaicom5 มีค่ในช่วง 12.25 – 12.75 GHz ถูกแปลงค่าลดลงโดยการทำงานของ Ku band LNB ซึ่งมีออสซิเลเตอร์แบบ DRO ความถี่ 11.30000 GHz. เมื่อความถี่ขาเข้าผสมกับความถี่ออสซิเลเตอร์ เราจะได้ความถี่ผลต่างในช่วง 950-1450 MHz

2. ตั้งค่าในเครื่องวิเคราะห์แถบความถี่ดังนี้:

Center frequency   1200 MHz.

Span     500 MHz 

Reference level      -60 dBm 

Vertical scale     2 dB/div.

Resolution bandwidth   1 MHz. 

Video filter   10 KHz.

3. Bias LNB ที่ 18 Vdc. และจำกัดกระแสที่ 0.3 A.

4. ถ้าหากตั้งมุมเงย และมุมกวาดถูกต้อง จะสามารถสังเกตว่ามีสัญญาณคลื่นพาห์ เข้าเครื่องวิเคราะห์แถบความถี่ในช่วง 950-1450 MHz โดยมีระดับสัญญาณสูงกว่าระดับน้อยส์ ซึ่งสามารถปรับให้อัตราส่วน C/N สูงขึ้นอีกโดยการขยับมุมกวาด และมุมเงยเล็กน้อย

5. ปรับให้สามารถอ่านค่า C/N สูงขึ้นอีกโดยการค่อยๆหมุน LNB ให้การวางตัวของของ LNB ตรงกับระนาบคลื่นที่เข้ามา

6. อ่านค่าความถี่ตรงกึ่งกลางของแต่ละคลื่นพาห์ ซึ่งเท่ากับผลต่างระหว่าง ความถี่ส่งขาลง ลบด้วย ความถี่ออสซิเลเตอร์ 11300 MHz และวาดรูปสเปคตรัมที่สังเกตได้ทั้งสองระนาบคลื่น

7. ทดลองเปลี่ยน polarization โดยการเปลี่ยนค่าแรงดัน โดยเปลี่ยนค่าจาก 18 V. เป็น 13 V. เท่ากับการหมุนปรับ  polarization ของ LNB ไป 90 องศา ทำให้สายอากาศไปรับสัญญาณอีกระนาบหนึ่งแทน

8. แสดงสเปคตรัมที่รับได้เมื่อใช้แรงดันไบอัส 18 V.

9. แสดงสเปคตรัมที่รับได้เมื่อใช้แรงดันไบอัส 13 V.

ผลการทดลอง: 

สรุปผลการทดลอง:
  ในการทดลองโดยใช้จานรับสัญญาณดาวเทียมในการรับสัญญาณจากดาวเทียมนั้นจะต้องทำการตั้งจานรับสัญญาณให้ตรงกับตำแหน่งของดาวเทียมจากการหามุมเงยและมุมกวาด ถ้าตั้งไม่ตรงตำแหน่งกำลังของสัญญาณจะลดลง(อาจได้รับน้อยหรือไม่ได้รับเลย)ซึ่งจากการคำนวณจะได้มุมเงย 60 องศา และทำมุมกวาดจากทิศเหนือ 240 องศา และจากการทดลองจะทำการปรับแรงดัน เพื่อปรับระนาบการรับของจานดาวเทียมที่แรงดัน 18 V จะเป้นการับในระนาบ Horizontal และแรงดัน 13 V จะเป็นภาครับของระนาบ Verical

วิจารณ์ผลการทดลอง:

     การทดลองนี้เป็นการทดลองการใช้เครื่องมือรับสัญญาณดาวเทียมจากดาวเทียมไทยคม 5 และ ไทยคม 6 โดยการตั้งจานดาวเทียม จานจะต้องหันไปในทิศทางที่ถูกต้อง ซึ่งจากพิกัดที่เราคำนวณ พบว่าต้องตั้งจานมุมเงยประมาณ 60 องศา มุมกวาดประมาณ 240 องศา แต่เมื่อทดลองจริงเราจะต้องดูจาก Spectum Anlyzer  เพื่อให้ได้สัญญาณที่ชัดเจนที่สุด โดยจากผลการทดลอง เราจะมีช่วงของความถี่ที่วัดได้จากจานดาวเทียม โดยแต่ละความถี่จะเป็นลำดับของ Transponder แต่ความถี่จริงๆจะมากเกินกว่าที่ Spectum Analyzer จะรับได้ เราจึงลบด้วยความถี่ 11.3 GHz เมื่อวัดได้จึงต้องบวกด้วย 11.3 GHz
     นอกจากนี้ความชื้นในอากาศ การสะท้อนของสัญญาณล้วนมีผลต่อการรับสัญญาณดาวเทียมทั้งนั้น รวมถึงขนาดของจานรับสัญญาณ ซึ่งส่งผลต่อการรับสัญญาณได้เช่นกัน