Stagione degli uragani 2017 è stato uno per i libri. Quest’anno, il Nord America ha sperimentato alcuni dei più grandi e più forti uragani mai registrati nella storia. Harvey, Irma e Maria colpirono schiena, schiena, schiena, causando alcune delle peggiori distruzioni che il mondo abbia mai visto. Una cosa che molti di noi probabilmente guardare oltre durante un uragano è il suo impatto sulle comunicazioni satellitari. I fattori ambientali, come le precipitazioni causate dagli uragani, possono portare a un fenomeno impegnativo noto come dissolvenza della pioggia.
Man mano che sempre più costellazioni vanno online, una comunicazione affidabile tra satelliti e ricevitori a terra diventerà sempre più importante. La dissolvenza della pioggia può compromettere la trasmissione e la ricezione del segnale e causare un degrado temporaneo nelle comunicazioni a radiofrequenza.
Consente di esplorare la dissolvenza della pioggia e i diversi metodi che gli ingegneri RF possono utilizzare per compensare questa forma di interferenza atmosferica.
Il fenomeno della dissolvenza della pioggia
Il termine “dissolvenza della pioggia” si applica al modo in cui condizioni atmosferiche come pioggia, nevischio e neve possono assorbire i segnali a microonde nelle comunicazioni punto-punto sia satellitari che terrestri e contribuire alla perdita del percorso. Tempeste elettriche e grandi eventi meteorologici come gli uragani possono anche causare interferenze significative nello stesso modo. Il risultato di questo assorbimento è una perdita di qualità del segnale e persino un calo del servizio (ad esempio, un segnale TV satellitare che va offline). La dissolvenza della pioggia può essere causata da precipitazioni nei siti di uplink o downlink, ma anche il maltempo che è lontano può ancora contribuire alla degradazione del segnale se si verifica nel percorso di trasmissione del segnale. Pioggia dissolvenza è indicato anche come attenuazione pioggia.
Le frequenze superiori a 11 GHz sono più vulnerabili alla dissolvenza della pioggia rispetto alle frequenze più basse, con quelle nelle bande Ku e in particolare Ka che sono le più sensibili.
Combatti la dissolvenza della pioggia aumentando la potenza di trasmissione della dissolvenza del sole (e altro)
Esistono diversi metodi per la compensazione della dissolvenza della pioggia. Uno degli approcci più semplici comporta aumentare la potenza di trasmissione per compensare la perdita di potenza del segnale. Questo approccio è chiamato Uplink Power Control (UPC). I moderni sistemi UPC possono monitorare le trasmissioni e rilevare quando la dissolvenza della pioggia interferisce con la potenza del segnale e regolare automaticamente i livelli di potenza per compensare. Questo è un modo semplice ed efficace per mitigare gli effetti del tempo inclemente su un segnale radio, ma non è sempre adatto se c’è una disponibilità di energia limitata.
Un altro semplice approccio per superare la dissolvenza della pioggia è la diversità del sito. Questo metodo richiede che il satellite si connetta a due o più stazioni di superficie contemporaneamente, piuttosto che a una sola. Se le precipitazioni interferiscono con il segnale in cui si trova una delle antenne, il segnale viene ancora inviato ad altre stazioni non influenzate da queste condizioni atmosferiche. Oltre alla diversità del sito, l’utilizzo di antenne riceventi più grandi delle normali condizioni atmosferiche può ridurre la quantità di degradazione del segnale causata dalla dissolvenza della pioggia.
Un metodo più sofisticato per affrontare la dissolvenza della pioggia nelle comunicazioni satellitari è la codifica adattiva e la modulazione (ACM). Utilizzando questa tecnica, la modulazione di un collegamento tra un satellite e un’antenna può essere abbassata automaticamente per compensare le interferenze causate da interferenze atmosferiche. Quando il tempo migliora, la tecnologia ACM aumenterà anche la modulazione fino alla piena capacità. L’utilizzo di ACM consente il massimo throughput con il bel tempo, pur mantenendo le comunicazioni quando si verifica la dissolvenza della pioggia.
Un problema crescente?
Come potete vedere, ci sono molteplici tecniche collaudate per la compensazione della dissolvenza della pioggia e la tecnica giusta dipenderà dalle circostanze e dalle esigenze uniche di ciascun sistema SATCOM. Ma resta il fatto che le bande più basse dello spettro stanno diventando congestionato, e che lascia nessun posto dove andare, ma fino alle frequenze più alte, dove compensazione pioggia dissolvenza diventa più impegnativo.
Man mano che più sistemi in banda Ka andranno online in futuro, è probabile che la dissolvenza della pioggia diventerà un problema crescente, e sulla scia dei principali uragani negli Stati Uniti e nei Caraibi, ha senso per gli ingegneri RF adottare un approccio proattivo alle sfide del maltempo, non solo proteggendo l’infrastruttura RF fisica, ma anche i segnali che trasmettono e ricevono.
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