สารบัญ
 อภิธานศัพท์ (Glossary)
 บทคัดย่อ(ไทย อังกฤษ)
 บทนำ
หลักการใช้งานช่องสัญญาณดาวเทียม
 การประยุกต์ใช้งาน
 จดหมายเหตุ
 บรรณานุกรม
บทสารานุกรมอื่น ๆ
โทรคมนาคม: นิยามและความหมาย
ประวัติการสื่อสาร
โทรคมนาคมโลก ๑ - โทรเลขและโทรศัพท์
ประวัติการสื่อสาร
โทรคมนาคมโลก ๒ - คลื่นวิทยุและการสื่อสารไร้สาย
ประวัติการสื่อสาร
โทรคมนาคมโลก ๓ - การ
สื่อสารด้วยแสงและการสื่อสารข้อมูลผ่านดาวเทียม
ประวัติการสื่อสาร
โทรคมนาคมโลก ๔-การสื่อสารข้อมูลและเครือข่าย
อินเทอร์เน็ต
ประวัติศาสตร์การสื่อสารไทย: ยุคอดีต
ประวัติศาสตร์การสื่อสาร
โทรคมนาคมไทย: วิวัฒนาการโทรเลขและโทรพิมพ์
ประวัติศาสตร์การสื่อสาร
โทรคมนาคมไทย: องค์การโทรศัพท์แห่งประเทศไทยกับกิจการโทรคมนาคม
ประวัติศาสตร์การสื่อสาร
โทรคมนาคมไทย: ยุคเครือข่าย
อินเทอร์เน็ต
พื้นฐานร่วมเทคโนโลยี
โทรคมนาคมกับการสื่อสาร
มวลชน
พื้นฐานกฎหมายเกี่ยวกับการประกอบกิจการโทรคมนาคม
ความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าด้านสื่อสาร
วิทยาการการทดสอบทางโทรคมนาคม

วิทยาการวางแผนและการสร้างแผนที่นำทางเทคโนโลยี
โทรคมนาคม

เศรษฐศาสตร์โทรคมนาคม

โซ่คุณค่าของอุตสาหกรรมการสื่อสารโทรคมนาคม
พื้นฐานดัชนีวรรณกรรมสาขาวิศวกรรมไฟฟ้าสื่อสารและ
แขนงที่เกี่ยวข้อง
วิวัฒนาการวิทยุโทรศัพท์ โทรศัพท์เคลื่อนที่และมาตรฐานโทรคมนาคมที่เกี่ยวข้อง
สมาคมวิชาการไฟฟ้า/อิเล็กทรอนิกส์ คอมพิวเตอร์ โทรคมนาคมและสารสนเทศกับกิจกรรมวิชาการ
ชมรมไฟฟ้าสื่อสาร สมาคมสถาบันวิศวกรไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและความถี่วิทยุเพื่อการสื่อสาร
การบริหารจัดการทรัพยากรการสื่อสารวิทยุเบื้องต้น
รหัสมอร์สเพื่อการสื่อสาร
กล้ำสัญญาณพื้นฐานเพื่อ
การสื่อสาร
พื้นฐานเทคโนโลยีรหัสควบคุมความผิดพลาดสำหรับการ
สื่อสาร
พื้นฐานการแผ่สเปกตรัมสำหรับการสื่อสาร
หลักการของซีดีเอ็มเอ
หลักการเทียบจังหวะสัญญาณโทรคมนาคม
หลักการของปริมาณการใช้งานวงจรสื่อสารและหมายเลขโทรคมนาคม
โครงข่ายการสื่อสารข้อมูลความเร็วสูงเอสดีเอช
พื้นฐานคุณภาพการบริการในเครือข่ายการสื่อสาร
เครือข่ายเฉพาะที่
เทคโนโลยีเอทีเอ็ม 
อินเทอร์เน็ตโพรโทคอล
เวอร์ชัน ๖
โครงข่ายโทรคมนาคมยุคหน้า
 พื้นฐานสายส่งสัญญาณสำหรับการสื่อสาร
 วิทยาการโทรศัพท์พื้นฐานและโครงข่าย
 เทคโนโลยีชุมสายโทรศัพท์พื้นฐาน
หลักการของระบบตรวจสอบคู่สายโทรศัพท์พื้นฐาน
พื้นฐานระบบเทเลกซ์
หลักการทำงานเบื้องต้นของเครื่องโทรสาร
เทคโนโลยีสื่อสารผ่านสายความเร็วสูง: ดีเอสแอล
การสื่อสารผ่านสายไฟฟ้า
โทรเลขเชิงแสง
พื้นฐานการสื่อสารเชิงแสง
พื้นฐานระบบสื่อสารด้วยเส้นใยนำแสง
พื้นฐานระบบเส้นใยนำแสงสู่บ้าน
ระบบสื่อสัญญาณแสงหลายช่องแบบ DWDM
พื้นฐานสายอากาศวิทยุเพื่อการสื่อสาร
สายอากาศฉลาด
เทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายระยะใกล้
ระบบการระบุด้วยคลื่นวิทยุหรืออาร์เอฟไอดี
วิทยาการเครือข่ายไร้สายแบบไวไฟ
วิทยุสมัครเล่น
วิทยาการเครือข่ายตรวจวัดสัญญาณแบบไร้สาย
อัลตราไวด์แบนด์สำหรับการสื่อสารไร้สาย
ระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ ๔๗๐ เมกกะเฮิรตซ์
การสื่อสารเหนือพื้นน้ำ
เครือข่ายเคเบิลใต้น้ำและ
การเชื่อมต่อในประเทศไทย
การแพร่ภาพโทรทัศน์พื้นฐาน
การพัฒนาเทคโนโลยี
เครือข่ายโทรทัศน์ไทยทีวีสี ช่อง
เทเลเท็กซ์
การสื่อสารบรอดแบนด์
การสื่อสารบรอดแบนด์ความเร็วสูงผ่านสายไฟฟ้า
เครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สาย
พื้นฐานโครงข่ายการสื่อสารร่วมระบบดิจิทัล
เทคโนโลยีเครือข่ายส่วนตัวแบบเสมือน
เครือข่ายคอมพิวเตอร์เพื่อโรงเรียนไทย
เทคโนโลยีการสื่อสารสำหรับระบบควบคุมการจำหน่ายไฟฟ้า
พื้นฐานระบบสื่อสารสำหรับการจ่ายไฟฟ้า
วิทยาการการสื่อสารข้อมูลจราจรผ่านคลื่นวิทยุกระจายเสียงเอฟเอ็ม
พื้นฐานระบบการสื่อสารเพื่อการบริหารทรัพยากรน้ำ
ระบบโทรมาตรเพื่อการ
ชลประทาน
ระบบการสื่อสารเพื่อการเตือนภัยสึนามิ
ระบบการสื่อสารเพื่อการแจ้งภัยและความปลอดภัยทางทะเล
ของโลก
พื้นฐานการสื่อสารกับหอเตือนภัย
เครือข่ายโทรคมนาคมเพื่อโครงการการพัฒนาภูเก็ต
ระบบสื่อสารกองทัพไทย
พื้นฐานการสื่อสารผ่าน
ดาวเทียม
ประวัติและพัฒนาการของดาวเทียมสื่อสาร
วิทยาการดาวเทียมธีออส
ดาวเทียมไทพัฒ
ดาวเทียมสำรวจทรัพยากรประเทศไทย
การรังวัดด้วยดาวเทียมจีพีเอสเพื่อการสำรวจทางการแผนที่
ระบบสำรวจข้อมูลทางสมุทรศาสตร์และสภาพ
แวดล้อมทางทะเลโดยใช้เทคโนโลยีทุ่นลอยสื่อสารผ่านดาวเทียม

   พื้นฐานการสื่อสารผ่านดาวเทียม
    (Principle of Satellite Communications)

    จุฑาเพชร เวชรังษี
    และกองบรรณาธิการ
 

  ๑. อภิธานศัพท์ (Glossary)

 
 

  ช่วงความถี่ซีแบนด์ (C-band)

ช่วงความถี่หนึ่งที่ใช้สำหรับการสื่อสารดาวเทียมโดยมีช่วงความถี่อยู่ที่ ๔ ถึง ๖ กิกะเฮิรตซ์(GHz) โดยส่วนใหญ่จะใช้ในงานด้านการสื่อสาร
 

  ช่วงความถี่เคยูแบนด์ (Ku-band)

          ช่วงความถี่หนึ่งที่ใช้สำหรับดาวเทียมมีช่วงความถี่ประมาณ ๑๐.๗ ถึง ๑๘ กิกะเฮิรตซ์โดยความถี่นี้ถูกนำเข้ามาแก้ไข ปัญหาเมื่อช่วงความถี่ซีแบนด์
          (C-band) มีความถี่ตรงกับย่านไมโครเวฟแล้วเกิดสัญญาณรบกวนแก่สถานีภาคพื้นดิน

  สัญญาณด้านความถี่ขาขึ้น (Uplink)

          การเชื่อมต่อการสื่อสารเพื่อการส่งสัญญาณจากสถานีภาคพื้นดินไปยังดาวเทียมหรือสถานีอวกาศ ซึ่งความถี่ที่ใช้งาน ตัวอย่าง ย่านซีแบนด์ทำการ
          ส่งสัญญาณอยู่ที่ ๖ กิกะเฮิรตซ์

  สัญญาณด้านความถี่ขาลง (Downlink)

          การเชื่อมต่อเพื่อส่งสัญญาณจากสถานีอวกาศหรือดาวเทียมไปยังสถานีภาคพื้นดินอีกแห่งหนึ่ง ซึ่งความถี่ที่ใช้งาน ตัวอย่างย่านความถี่ซีแบนด์ จะ
          อยู่ที่ ๔ กิกะเฮิรตซ์

  การแบ่งใช้หรือการเข้าถึงหลายทางแบบแบ่งเวลา/ทีดีเอ็มเอ (Time Division Multiple Access : TDMA)

           องค์กรมาตรฐานระหว่างประเทศก่อตั้งเมื่องปี ค.ศ. 1982 (พ.ศ.๒ ๕๒๕) สำนักงานตั้งอยู่ที่กรุงเจนิวา ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ องค์กรนี้มีหน้าที่ใน
           การจัดทำมาตรฐานต่างๆ ทางด้านโทรคมนาคม เช่น มาตรฐานโพรโทคอล ดูแลมาตรฐานเครือข่าย บริการสื่อสารร่วมระบบดิจิทัล (Integrated
           Services Digital Network: ISDN) เป็นต้น

  การแบ่งใช้หรือการเข้าถึงหลายทางแบบแบ่งความถี่/เอฟดีเอ็มเอ (Frequency Division Multiple Access : FDMA)

          เทคนิคการเข้าใช้งานช่องสัญญาณดาวเทียม โดยสถานีภาคพื้นดินจะส่งสัญญาณคลื่นพาห์ (Carrier) ตามจำนวนการใช้งานซึ่งในแต่คลื่นพาห์จะมี
          แบนด์วิดธ์ที่เหมาะสมสำหรับการสื่อสารแต่ละชนิด โดยที่เครื่องรับ-ส่งสัญญาณ อัตโนมัติบนตัวดาวเทียม จะรับสัญญาณคลื่นพาห์ ที่ส่งมาทั้งหมด
          และทำการขยายและแปลงความถี่สัญญาณนั้นส่งกลับ มายังสถานีภาคพื้นดินที่เกี่ยวข้อง ซึ่งสถานีภาคพื้นดินจะรับสัญญาณคลื่นพาห์ที่มีความถี่ที่
          ถูกกำหนดให้ ใช้งานเฉพาะสถานีนั้นๆ

  การแบ่งใช้หรือการเข้าถึงหลายทางแบบเข้ารหัส/ซีดีเอ็มเอ (Code Division Multiple Access : CDMA)

          เทคนิคการเข้าใช้งานช่องสัญญาณที่ใช้ในการส่งข้อมูลด้วยวิธีการนำข้อมูลนั้นๆไปเข้ารหัส ซึ่งต้องเป็นรหัสเฉพาะของแต่ละข้อมูลในแต่ละชุด
          โดยทำให้ข้อมูลแต่ละชุดถูกแยกกันแต่แบ่งใช้ช่องสัญญาณด้วยกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ
 

  ๒. บทคัดย่อ up

          ดาวเทียมเป็นสิ่งประดิษฐ์ชนิดหนึ่งที่ใช้ในระบบการสื่อสารที่พัฒนามาจากแนวความคิดของ เซอร์ อาร์เธอร์ ซี คลาร์ก ในปี ค.ศ. 1984 (พ.ศ. ๒๕๒๗) ผู้แต่งหนังสือ อะ สเปซ ออดิสซี ๒๐๐๑ โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อการสื่อสารระยะทางไกลและครอบคลุมพื้นที่กว้าง เช่น ส่งสัญญาณจากากหนึ่งไปยังอีกากหนึ่งของโลก โดยอาจเป็นสัญญาณโทรทัศน์ สัญญาณโทรศัพท์ สัญญาณภาพ เสียง และการเชื่อมต่อทางอินเทอร์เน็ตระหว่างประเทศ เป็นต้น ระบบการสื่อสารผ่านดาวเทียมที่ก่อให้เกิดการสื่อสารนั้นประกอบไปด้วยสองส่วนหลักคือ สถานีภาคพื้นดิน และสถานีอวกาศ โดยที่สถานีภาคพื้นดินประกอบไปด้วยสถานีรับและสถานีส่ง ส่วนการรับและส่งสัญญาณระหว่างสถานีภาคพื้นดินและสถานีอวกาศนั้น ตัวอย่างการใช้งานในย่านความถี่ซีแบนด์คือ ที่ความถี่ขาขึ้น ๖ กิกะเฮิรตซ์ และความถี่ขาลง ๔ กิกะเฮิรตซ์ หรือย่านความถี่เคยูแบนด์ที่ความถี่ขาขึ้น ๑๔ กิกะเฮิรตซ์ และความถี่ขาลง ๑๒ กิกะเฮิรตซ์ เป็นต้น สำหรับรูปแบบของวงโคจรและประเภทของดาวเทียมนั้นขึ้นอยู่กับลักษณะการใช้งานของดาวเทียมแต่ละดวงที่มีระดับความสูงต่างกัน อาทิ ดาวเทียมสื่อสารโทรคมนาคม มีระดับความสูงประมาณ ๓๕,๗๘๖ กิโลเมตรจากพื้นโลก ดาวเทียมสำรวจทรัพยากร มีระดับความสูงไม่เกิน ๒,๐๐๐ กิโลเมตรจากพื้นโลก ดาวเทียมอุตุนิยมวิทยามีระดับความสูงไม่เกิน ๒,๐๐๐ กิโลเมตรจากพื้นโลก และดาวเทียมนำร่องมีระดับความสูงระหว่าง ๒,๐๐๐ กิโลเมตร ถึง ๓๕,๗๘๖ กิโลเมตรจากพื้นโลก เป็นต้น

  Abstract   up

          From the origination idea of a synchronous communications satellite in 1984 of Arthur C. Clarke, a British writer and author of “2001: A Space Odyssey”, it was later developed to be the satellite communication system. Communications via satellite play a major role in broadcasting, computer and internet communications, and many others. Starting from launching of SPUTNIK I on October 4, 1957 through the first commercial satellite of INTELSAT on April 6, 1965, satellite communication has been developing significantly combining together with many kinds of technologies. Basically, satellite communications engineering covers such a lot of topics as radio wave propagation, antenna technologies, orbital mechanics, communication techniques (such as signal processing, modulation and coding), and related electronics. Importantly, aspects of satellite communication design are complicated where those parameters are, for instance, lightweight and minimum power consumption, considered large number of communication channels requirement, enormous path loss of long number of communication, powerful transceivers, or even the compliant with each government licensing and regulatory requirement (e.g. geosynchronous orbit).


  ๓. บทนำ (Introduction) up

        ดาวเทียมเป็นอุปกรณ์การสื่อสารโทรคมนาคมที่โคจรรอบวัตถุอีกชนิดหนึ่งคือโลก เช่นเดียวกันกับดวงจันทร์เป็นคล้ายกับดาวเทียมของโลก หรือโลกเปรียบเป็นดาวเทียมของดวงอาทิตย์ อุปกรณ์การสื่อสาร (ไทยคม ไทพัฒ ธีออส) เป็นดาวเทียมของโลก เป็นต้น ซึ่งดาวเทียมนี้พัฒนามาจากแนวคิดของ เซอร์ อาร์เธอร์ ซี คลาร์ก (Arthur C. Clarke) นักเขียนนวนิยายวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ (เกิดวันที่ ๑๖ ธันวาคม พ.ศ. ๒๔๖๐ และถึงแก่กรรมลงเมื่อวันที่ ๑๙ มีนาคม พ.ศ. ๒๕๕๑ ด้วยโรคชรา) ที่มีแนวคิดต้องการเชื่อมต่อการสื่อสารระหว่างซีกโลกหนึ่งไปยังอีกซีกโลกหนึ่ง โดยวางดาวเทียมสามดวงทำมุมกัน ๑๒๐ องศากับแนวแกนโลกและมีอัตราความเร็วที่โคจรเท่ากับโลก [๑] เพื่อให้ดาวเทียมอยู่ที่ตำแหน่งสังเกตเดิมตลอดเวลา โดยดาวเทียมซึ่งทำหน้าที่เป็นสถานีถ่ายทอดสัญญาณในอวกาศ หรือหน่วยทวนสัญญาณ (Repeater) สำหรับการรับส่งสัญญาณ จากากหนึ่งไปยังากหนึ่ง ของพื้นโลก สัญญาณรับส่งอาจเป็นสัญญาณโทรทัศน์ สัญญาณโทรศัพท์ สัญญาณภาพ หรือสัญญาณการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต
 
        ๓.๑ ระบบการสื่อสารผ่านดาวเทียม

        ระบบสื่อสารผ่านดาวเทียมเป็นระบบที่ก่อให้เกิดการสื่อสารได้อย่างกว้างไกลไร้ขอบเขต แม้ในเขตพื้นที่ห่างไกล เช่น บริเวณหุบเขา มหาสมุทร   เป็นต้น ระบบการสื่อสารนี้ประกอบไปด้วยสองส่วนหลัก คือ สถานีภาคพื้นดิน (Ground Segment) และสถานีอวกาศ (Space Segment) โดยที่สถานี  ภาคพื้นดินประกอบด้วยสองสถานีคือ สถานีรับและสถานีส่ง ซึ่งการทำงานของทั้งสองสถานีนี้มีลักษณะคล้ายกันคือ โดยสถานีภาคพื้นดินมีอุปกรณ์หลักอยู่สี่ชนิดดังรายละเอียด
 
       ก.๑) อุปกรณ์จานสายอากาศ (Antenna Subsystem) มีหน้าที่ส่งสัญญาณและรับสัญญาณจากดาวเทียม
       ก.๒) อุปกรณ์สัญญาณวิทยุ (Radio Frequency Subsystem) มีหน้าที่รับส่งสัญญาณวิทยุที่ใช้งาน
       ก.๓) อุปกรณ์แปลงสัญญาณวิทยุ (RF/IF Subsystem) ประกอบด้วยสถานีส่งสัญญาณและสถานีรับสัญญาณ โดยด้านสถานีส่งถูกเรียกว่า ภาคแปลงสัญญาณขาขึ้น (Up Converter Part) ซึ่งทำหน้าที่แปลงย่านความถี่ที่ได้รับมาให้เป็นความถี่ที่ใช้กับงานระบบดาวเทียม จากนั้นส่งสัญญาณที่แปลงความถี่ให้ภาคขยายสัญญาณ เพื่อขยายให้เป็นสัญญาณความถี่สูง หลังจากนั้นนำส่งไปยังดาวเทียม และเช่นเดียวกันสำหรับด้านสถานีรับนั้นเรียกว่า    ภาคแปลงสัญญาณขาลง (Down Converter Part) ทำหน้าที่คือแปลงสัญญาณที่ได้รับจากดาวเทียมไปเป็นความถี่ที่ใช้งาน จากนั้นส่งต่อให้ภาคแยกสัญญาณ (Demodulator) ต่อไป
        ก.๔) อุปกรณ์ผสมสัญญาณและแยกสัญญาณ (Modulator/Demodulator) มีหน้าที่แปลงข้อมูลที่ต้องการส่งผ่านดาวเทียมให้เป็นสัญญาณคลื่นวิทยุที่มีข้อมูลผสมอยู่ให้นำไปใช้งานได้
 
        สำหรับสถานีอวกาศ (Space Segment) นั้น ประกอบด้วยอุปกรณ์ดังนี้
 
        ข.๑) อุปกรณ์ขับเคลื่อนดาวเทียม (Propulsion Subsystem) ทำหน้าที่ทำให้ดาวเทียมหมุนและรักษาตำแหน่งไว้ด้วยก๊าซหรือพลังงานความร้อนจากไฟฟ้า
        ข.๒) อุปกรณ์ควบคุมดาวเทียม (Spacecraft control Subsystem) มีหน้าที่รักษาสมดุลของดาวเทียมเพื่อไม่ให้ดาวเทียมหลุดวงโคจรออกไปในอวกาศได้
        ข.๓) อุปกรณ์สื่อสาร (Electronic Communication Subsystem) มีหน้าที่รับสัญญาณจากสถานีส่งแล้วส่งต่อไปยังสถานีรับโดยมีช่องสัญญาณรับความถี่ขาขึ้น (Transponder) จากนั้นแปลงสัญญาณเป็นสัญญาณความถี่ขาลง (Downlink Frequency) แล้วจึงส่งมายังสถานีรับภาคพื้นดินต่อไป
        ข.๔) อุปกรณ์พลังงานไฟฟ้า (Electrical Power Subsystem) มีหน้าที่แปลงพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้าสำหรับอุปกรณ์สื่อสารและภาคควบคุมต่างๆ บนดาวเทียมนอกจากนี้ยังเก็บพลังงานไฟฟ้าไว้ในตัวเก็บประจุหรือแบตเตอรี่ (Battery) เพื่อสำรองไว้ใช้งาน
        ข.๕) อุปกรณ์สายอากาศ (Antenna Subsystem) ทำหน้าที่รับสัญญาณจากภาคพื้นดิน
        ข.๖) อุปกรณ์ติดตามและควบคุม (Telemetry Tracking and Command Subsystem: TT&C) มีหน้าที่ติดตามการ ทำงานของดาวเทียมและควบคุมรักษาตำแหน่งของดาวเทียมให้ถูกต้องเสมอโดยอุปกรณ์การสื่อสารโทรคมนาคม
 
        สำหรับตัวอย่างระบบการสื่อสารผ่านดาวเทียมแบบค้างฟ้า (Geostationary Satellite)นั้น ส่วนประกอบของดาวเทียมต่างๆ จะประกอบกันทำหน้าที่หลักๆ คือ ทำหน้าที่รับสัญญาณจากสถานีภาคพื้นดินและทำการตัดสัญญาณรบกวนที่ปนมากับสัญญาณข้อมูลที่ส่งมา จากนั้นขยายสัญญาณให้มีกำลังสูงขึ้น และทำการแปลงสัญญาณให้มีความถี่ต่ำลง เพื่อป้องกันการรบกวนระหว่างความถี่ขาขึ้น และความถี่ขาลง โดยมีจานดาวเทียมทำหน้าที่รับ และส่งสัญญาณกลับไปยังสถานีภาคพื้นดิน โดยทั่วไปความถี่ขาขึ้น และความถี่ขาลงนั้น ดาวเทียมใช้งานในย่านความถี่ ๖ กิกะเฮิรตซ์ (GHz) (C-band) และ ๔ กิกะเฮิรตซ์ ซึ่งในย่านความถี่ดังกล่าวเมื่อเปรียบเทียบกับย่านความถี่อื่นๆ เกิดสัญญาณรบกวนน้อยที่สุด โดยเฉพาะช่วงที่มีฝนตกจะมีผลกระทบต่อการรับส่งสัญญาณที่น้อย [๒]


 
                                                                       
  รูปที่ ๓.๑ ภาพแสดงพื้นฐานตัวอย่างการสื่อสารผ่านดาวเทียม
ย่านความถี่ซีแบนด์ (C-band)

 

        ในระยะเริ่มต้นระบบการสื่อสารผ่านดาวเทียม ใช้งานในย่านความถี่ซีแบนด์ ๖/๔ กิกะเฮิรตซ์ (ความถี่ขาขึ้นและความถี่ขาลง ๕.๗๒๕ ถึง ๗.๐๗๕ GHz และ ๓.๔ ถึง ๔.๘ GHz ตามลำดับ)[๒] ในการรับส่งสัญญาณ ต่อมาเนื่องด้วยมีย่านความถี่ที่ตรงกับย่านความถี่ไมโครเวฟของสถานีภาคพื้นดิน     ซึ่งทำให้เกิดสัญญาณรบกวนแก่สถานีภาคพื้นดินได้ง่าย ดังนั้น เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาดังกล่าวจึงได้นำย่านความถี่เคยูแบนด์ (Ku-band) ๑๔/๑๒ กิกะเฮิรตซ์ (ความถี่ขาขึ้นและความถี่ขาลง ๑๒.๗๕ ถึง ๑๔.๘ GHz และ ๑๐.๗ ถึง ๑๒.๓ GHz ตามลำดับ)นำมาใช้งานเพิ่มเติม [๒]

        ๓.๒ อุปกรณ์พื้นฐาน

        อุปกรณ์พื้นฐานของดาวเทียมประกอบด้วยอุปกรณ์ ที่เรียกว่า เพลย์โหลด (Payload) และบัส (Bus)

        ก) เพลย์โหลด อุปกรณ์ทั้งหมดที่ดาวเทียมต้องการ อาจประกอบไปด้วย สายอากาศ กล้อง เรดาร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ ดาวเทียมแต่ละดวงมีเพลย์โหลดที่ต่างกัน ยกตัวอย่าง เพลย์โหลดสำหรับดาวเทียมสำรวจสภาวะอากาศ ต้องมีกล้องไว้ถ่ายภาพการก่อตัวของเมฆ เพลย์โหลด สำหรับดาวเทียมสื่อสารต้องมีเสาอากาศขนาดใหญ่ เพื่อส่งสัญญาณโทรทัศน์หรือส่งสัญญาณโทรศัพท์กลับสู่พื้นโลก
        ข) บัส ส่วนหนึ่งของดาวเทียมที่บรรจุเพลย์โหลดและอุปกรณ์ทั้งหมดขึ้นไปอวกาศ บัสเป็นตัวยึดเหนี่ยวส่วนประกอบทั้งหมดของดาวเทียมเข้าไว้ด้วยกัน นอกจากนั้นบัสยังทำหน้าที่เป็นแหล่งจ่ายพลังงานไฟฟ้า คอมพิวเตอร์และตัวขับเคลื่อนยานอวกาศด้วย รวมถึงอุปกรณ์อื่นๆ ที่ทำให้ดาวเทียมติดต่อกับพื้นโลกได้ [๓]

         ๓.๓ องค์ประกอบหลักของช่องสัญญาณดาวเทียมสื่อสาร

        องค์ประกอบหลักของช่องสัญญาณดาวเทียมนั้น ประกอบด้วย เครื่องรับสัญญาณด้านความถี่ขาขึ้น (Uplink Receiver) เครื่องกรองความถี่กลาง (Band-pass filter) เครื่องขยายสัญญาณภาครับ (Low-noise amplifier: LNA) ภาคแปลงความถี่ขาลง (Frequency down-converter) เครื่องส่งกำลังชนิดทีดับบิลทีเอ (Travelling-wave tube amplifier: TWTA) และเครื่องส่งสัญญาณด้านความถี่ขาลง(Downlink Transmitter) ซึ่งจะมีกระบวนการทำงานดังรูปที่ ๓.๒


 
                                                           
  รูปที่ ๓.๒ ภาพองค์ประกอบหลักของช่องสัญญาณดาวเทียมสื่อสาร
 

        จากรูปที่ ๓.๒ เมื่ออุปกรณ์รับสัญญาณความถี่ขาขึ้นทำการส่งสัญญาณข้อมูลต่อไปยังเครื่องกรองความถี่กลาง เพื่อทำการกรองสัญญาณความถี่ในช่วงที่ต้องการส่งข้อมูล หลังจากนั้นอุปกรณ์ขยายสัญญาณภาครับ ซึ่งเป็นเครื่องขยายสัญญาณที่ให้ผลของสัญญาณรบกวนในระดับที่ต่ำ โดยทำหน้าที่ขยายสัญญาณวิทยุ (Radio Frequency: RF) ที่ได้รับจากดาวเทียม สัญญาณที่ได้รับนั้นมีค่ากำลังงานที่ต่ำมาก (Low Signal Strength) จึงจำเป็นต้องทำให้สัญญาณมีกำลังสูงขึ้น และส่งต่อมายังอุปกรณ์แปลงความถี่ขาลง ทำหน้าที่รับสัญญาณวิทยุ (Radio Frequency: RF) ที่ถูกขยายสัญญาณแล้วจากเครื่องขยายสัญญาณและทำการแปลงสัญญาณให้เป็นสัญญาณความถี่ปานกลาง จากนั้นจึงแปลงเป็นสัญญาณข้อมูลตามเดิม เมื่อได้สัญญาณข้อมูลที่ต้องการแล้วอุปกรณ์เครื่องส่งกำลังสูงชนิด TWTAซึ่งเป็นเครื่องขยายสัญญาณชนิดความถี่กว้าง(Wide band)ครอบคลุมทุกๆ ย่านความถี่ที่ใช้งานกับดาวเทียม เพื่อทำการขยายสัญญาณให้มีกำลังสูงพอที่จะทำการส่งกลับลงมาสู่สถานีภาคพื้นดินและนำสัญญาณข้อมูลไปใช้งานได้ตามที่ต้องการ [๔]

        ๓.๔ รูปแบบวงโคจรของดาวเทียม

        รูปแบบการโคจรของระบบดาวเทียมนั้นอาศัยแกนการหมุนของโลกเป็นหลัก โดยโคจรตามแนวหมุนของโลก ซึ่งการโคจรจำแนกตามลักษณะและตำแหน่งของวงโคจรของดาวเทียมในอวกาศดังนี้ [๕]
 
        ก) วงโคจรของดาวเทียม

        ก.๑) วงโคจรระนาบศูนย์สูตร (Equatorial Orbit)

        วงโคจรที่มีระนาบการโคจรของดาวเทียมอยู่ในแนวเดียวกันกับเส้นศูนย์สูตรหรือเอียงทำมุมไม่เกิน ๕ องศา ซึ่งดาวเทียมที่มีวงโคจรเหนือระนาบเส้นศูนย์สูตรนั้น ได้แก่ ดาวเทียมค้างฟ้า ซึ่งดาวเทียมต้องรักษาระดับวงโคจรอย่างสม่ำเสมอ (ระยะห่างระหว่างโลกกับดาวเทียม) และไปในทิศทางเดียวกับเส้นศูนย์สูตรของโลกตลอดการโคจร โดยทั่วดาวเทียมที่ใช้ระบบวงโคจรแบบระนาบศูนย์สูตรใช้ สำหรับการตรวจสภาพอากาศ


 
                                                          
  รูปที่ ๓.๓ ภาพแสดงวงโคจรระนาบศูนย์สูตร
 

        ก.๒) วงโคจรผ่านขั้วโลก (Polar Orbit)

       วงโคจรระบบผ่านขั้วโลกเหนือและขั้วโลกใต้ที่มีรูปลักษณะเป็นวงกลมหรือวงโคจรทำมุม ๙๐ องศากับแนวเส้นศูนย์สูตร วงโคจรของดาวเทียมโคจรผ่าน(หรือบริเวณใกล้เคียง) ทั้งขั้วโลกเหนือและขั้วโลกใต้ โดยทั่วไปใช้สำหรับการทำแผนที่โลก การสำรวจทรัพยากรและการตรวจดูสภาพอากาศ


 
                                       
  รูปที่ ๓.๔ ภาพแสดงวงโคจรผ่านขั้วโลก
 

        ก.๓) วงโคจรระนาบเอียง (Inclined Orbit)

        วงโคจรที่ดาวเทียมโคจรในระนาบที่ทำมุมกับระนาบของเส้นศูนย์สูตรมากกว่าศูนย์ไปจนถึง ๑๘๐ องศาซึ่งวงโคจรในระนาบเอียงโดยทั่วไปใช้สำหรับดาวเทียมสำรวจทรัพยากรธรรมชาติของโลกที่สามารถถ่ายภาพได้ทั่วทุกมุมโลก โดยเฉพาะดาวเทียมที่ใช้งานในระบบบอกตำแหน่งบนพื้นโลกหรือจีพีเอส (Global Positioning System: GPS) [๓]


 
                                         
  รูปที่ ๓.๕ ภาพแสดงวงโคจรระนาบเอียง
 

       ข) ประเภทของดาวเทียม

        ข.๑) วงโคจรระดับต่ำ
(LEO: Low Earth Orbit)

        วงโคจรของดาวเทียมอยู่เหนือพื้นโลกไม่เกิน ๒,๐๐๐ กิโลเมตร ดาวเทียมระบบวงโคจรระดับต่ำใช้ความเร็วประมาณ ๒๗,๔๐๐ กิโลเมตรต่อชั่วโมง ครอบคลุมพื้นที่ได้เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ ๘,๐๐๐ กิโลเมตร และใช้เวลาโคจรรอบโลก ๙๐ นาที โดยทั่วไปใช้งานสำหรับดาวเทียมสำรวจทรัพยากรดาวเทียมอุตุนิยมวิทยา ดาวเทียมวิทยุสมัครเล่น และดาวเทียมจารกรรม


 
                                                                        
  รูปที่ ๓.๖ ภาพแสดงวงโคจรระดับต่ำ
 

        ข.๒) วงโคจรระดับกลาง (Medium Earth Orbit : MEO )

        วงโคจรของดาวเทียม อยู่เหนือพื้นโลกระหว่าง ๒,๐๐๐ กิโลเมตร ถึง ๓๕,๗๘๖ กิโลเมตร ใช้เวลาโคจรรอบโลกประมาณ ๖ ชั่วโมง โดยทั่วไป
ดาวเทียมที่ใช้ระบบวงโคจรระดับกลางถูกใช้ในเทคโนโลยีการหาเส้นทางระบุตำแหน่งบนพื้นโลก


 
                                                                        
  รูปที่ . ภาพแสดงวงโคจรระดับกลาง
 

        ข.๓) วงโคจรค้างฟ้า (Geostationary Earth Orbit : GEO)

        วงโคจรของดาวเทียมอยู่ห่างจากพื้นโลกมากกว่า ๓๕,๗๘๖ กิโลเมตรขึ้นไป และอัตราเร็วในการหมุนรอบโลกเท่ากับอัตราการหมุนรอบตัวเองของโลก ดังนั้นดาวเทียมโคจรตามโลกในบริเวณนั้นเสมอๆ โดยไม่เปลี่ยนตำแหน่ง วงโคจรค้างฟ้ามีประโยชน์สำหรับการรับส่งสัญญาณที่ใช้สายอากาศเพราะไม่จำเป็นต้องปรับสายอากาศตามวงโคจรของดาวเทียมเหมือนแบบอื่น ๆ โดยทั่วไปดาวเทียม ที่ใช้ระบบวงโคจรค้างฟ้าถูกใช้งานในด้านการสื่อสาร อาทิ การให้บริการสัญญาณโทรทัศน์ สัญญาณโทรศัพท์ต่างประเทศ และการใช้งานในด้านอินเทอร์เน็ตผ่านดาวเทียม เป็นต้น [๓]


 
                                                           
  รูปที่ ๓.๘ ภาพแสดงวงโคจรค้างฟ้า
 


  ๔. หลักการใช้งานช่องสัญญาณดาวเทียม
   up

        โดยพื้นฐานของช่องสัญญาณดาวเทียมนั้น ในสถานีภาคพื้นดินสามารถใช้งานดาวเทียมจากพื้นที่ต่างๆ ได้อย่างกว้างขวางในเวลาเดียวหรือใกล้เคียงกัน ซึ่งการใช้งานดาวเทียมบนพื้นโลกที่อาจจะมีการใช้ทรัพยากรความถี่เดียวกันที่มีอยู่อย่างจำกัด จึงเป็นเหตุผลที่ต้องมีการใช้หลักการการใช้ความถี่ซ้ำในเวลาเดียวกันหรือการแบ่งใช้ช่องสัญญาณร่วมกัน ดังนั้น เพื่อให้ผู้บริการสามารถใช้ช่องสัญญาณดาวเทียม ในเวลาเดียวกันได้โดยไม่เกิดการรบกวน จึงมีเทคนิคการใช้งานดังกล่าวขึ้นโดยเทคนิคนี้สำหรับการสื่อสารผ่านดาวเทียมมีสามประเภทหลัก คือ แบบแบ่งด้วยความถี่(Frequency Division Multiple Access: FDMA) แบบแบ่งเวลา (Time Division Multiple Access: TDMA) และแบบแบ่งด้วยรหัส (Code Division Multiple Access: CDMA)
 

  ๕. การประยุกต์ใช้งาน   up

        โดยรวมระบบสื่อสารผ่านดาวเทียม เป็นระบบที่ก่อให้เกิดการสื่อสาร ได้อย่างกว้างไกล โดยสามารถเชื่อมโยงเครือข่ายทุกๆ ระบบการสื่อสาร
โทรคมนาคมได้ทั่วโลก ซึ่งดาวเทียมสามารถช่วยพัฒนาความเจริญก้าวหน้าทางด้านต่างๆ ตามประเภทของดาวเทียมดังตัวอย่างต่อไปนี้
 
        ก) ดาวเทียมสื่อสารโทรคมนาคม (Telecommunication Satellite)
       ระบบการสื่อสารโทรคมนาคมโดยทั่วไปสามารถนำดาวเทียมไปใช้งานเพื่อการรับส่งสัญญาณทางด้านโทรทัศน์ โทรศัพท์ วิทยุกระจายเสียง รวมถึงการสื่อสารข้อมูลด้วย เช่น ดาวเทียมอินเทลแซท (INTELSAT) โดยองค์การดาวเทียม เพื่อการโทรคมนาคม ระหว่างประเทศ (International telecommunication satellite consortium) ซึ่งอยู่สูงจากพื้นโลกประมาณ ๓๕,๘๐๐ กิโลเมตร และดาวเทียมไทยคมของประเทศไทย ซึ่งอยู่สูงจากพื้นผิวโลกประมาณ ๓๔,๗๘๖ กิโลเมตร โดยอยู่ที่ตำแหน่ง ๑๒๐ องศาตะวันออก เป็นต้น
        ข) ดาวเทียมสำรวจทรัพยากร (Earth Observation Satellite) ทำหน้าที่สำรวจทรัพยากรธรรมชาติและการเปลี่ยนแปลงต่างๆ ที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวโลก เช่น ดาวเทียมสปอต (Le Systeme Probatoire d'Observstion de la Terre: SPOT) ของประเทศฝรั่งเศสที่อยู่สูงจากพื้นโลกประมาณ ๘๒๐ กิโลเมตร ดาวเทียมเรดาร์แซทวัน (RADARSAT-1) ของประเทศแคนาดาที่อยู่สูงจากพื้นโลกประมาณ ๘๐๐ กิโลเมตร และดาวเทียมธีออส (Thailand Earth Observation Satellite: THEOS) ของประเทศไทยที่มีตำแหน่งสูงจากพื้นโลกประมาณ ๘๒๒ กิโลเมตร เป็นต้น
        ค) ดาวเทียมอุตุนิยมวิทยา (Meteorological Satellite)ทำหน้าที่ตรวจสอบอุณหภูมิเมฆ อุณหภูมิผิวหน้าทะเล อุณหภูมิผิวหน้าดินและตรวจความแปรปรวนของลมอากาศ เพื่อการพยากรณ์และใช้เป็นข้อมูลในการวิเคราะห์ทางอุตุนิยมวิทยา เช่น ดาวเทียมจีเอสเอ็มทรี (GSM-3) ของประเทศญี่ปุ่น ซึ่งอยู่สูงจากพื้นโลกประมาณ ๓๕,๘๐๐ กิโลเมตร และดาวเทียมเอ็นโอเอเอ (National Oceanic Atmospheric Administation: NOAA) ของประเทศสหรัฐอเมริกา ซึ่งอยู่สูงจากพื้นโลกประมาณ ๘๕๐ กิโลเมตร เป็นต้น
        ง) ดาวเทียมนำร่อง (Navigational Satellite)  โดยทั่วไประบบการสื่อสารผ่านดาวเทียมนำทางนั้นนำมาใช้งานสำหรับการบอกตำแหน่งแหรือทิศทางในการนำร่องของเส้นทางเรือและการบิน อาทิดาวเทียมโกลนาส (Global orbiting navigation satellite system: GLONASS) ของประเทศรัสเซีย เป็นต้น
        จ) ดาวเทียมทางการทหาร (Military Satellite) ดาวเทียมทางการทหารสามารถแบ่งออกเป็นประเภทดาวเทียมจารกรรม ดาวเทียมเตือนภัยล่วงหน้า ดาวเทียมต่อต้านจรวดและดาวเทียมจู่โจมหรือระดมยิง ซึ่งโดยทั่วไปนำมาใช้เพื่อการสื่อสารในระบบทางหารและด้านอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง [๖]


  ๖. จดหมายเหตุ
   up

             ตารางที่ ๖.๑ เหตุการณ์สำคัญพื้นฐานของดาวเทียม

ปี พ..
(..)
 


ลำดับเหตุการณ์สำคัญ


๒๔๘๘

(1945)

เซอร์ อาร์เธอร์ ซี คลาร์ก (Arthur C. Clarke) ให้กำเนิดแนวความคิดการเชื่อมโยงระบบการสื่อสารด้วยดาวเทียมที่ลอยอยู่เหนือพื้นโลกขึ้นไปประมาณ ๔๒,๒๔๒ กิโลเมตร จำนวนสามดวง โดยทำมุมกัน ๑๒๐ องศากับแนวแกนโลก
 


๒๕๐๘

(1965)

ดาวเทียมโทรคมนาคมเพื่อการพาณิชย์ดวงแรกขึ้นสู่วงโคจรในวันที่ ๖ เมษายน โดยบริษัทคอมแซท (Communications Satellite Corporation: Comsat) ภายใต้ชื่อ อินเทลแซท (Intelsat) หรือ เออลีเบิร์ด (Early Bird)
 

๒๕๐๙
(1966)

บริษัทอินเทลแซล (International Telecommunication Satellite Organization: INTELSAT)
ปล่อยดาวเทียมอินเทลแซททูเอ
(Intesat II-A) ขึ้นสู่วงโคจรเป็นครั้งแรก เมื่อวันที่ ๒๖ ตุลาคม
 

๒๕๓๖
(1993)

บริษัทไทยคม จำกัด (มหาชน) ประสบผลสำเร็จในการปล่อยดาวเทียมดวงแรกของประเทศไทยขึ้นสู่วงโคจร
เมื่อวันที่ ๑๗ ธันวาคม ภายใต้ชื่อ ไทยคม
(Thai Telecommunication: Thaicom)
 

๒๕๔๘
(2005)

ดาวเทียมไทยคม ๔ หรือ ไอพีสตาร์ ขึ้นสู่วงโคจร พร้อมด้วยคุณสมบัติการให้บริการทางอินเทอร์เน็ต
โดยบริษัทไทยคม จำกัด
(มหาชน) เมื่อวันที่ ๑๑ สิงหาคม
 

  ๗. บรรณานุกรม   up

[๑] Arthur C. Clarke, A Space Odyssey. New York: New American Library, 1999.

[๒] Tri T Ha, Digital Satellite Communications. Singapore: McGraw-Hill, pp 6-7, 1990.

[๓] USA, “The Aerospace Corporation”, Satellite, May 22, 2007. <http://www.aero.org>

[๔] Timothy Pratt and Charles W. Bostian, Satellite Communications. John Wiley & Sons, 1994.

[๕] ประเทศไทย, “สำนักกิจการอวกาศแห่งชาติ”, วงโคจรดาวเทียม, ๑๕ สิงหาคม ๒๕๕๑ <http://www.space.mict.go.th>

[๖] ประเทศไทย, “สำนักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ”, ดาวเทียม, ๓ พฤษภาคม ๒๕๕๐ <http://www.gistda.or.th>