Banda Ku

La banda K_u () es la porción del espectro electromagnético en el rango de frecuencias de microondas de 12 a 18 gigahercios (GHz). El símbolo es la abreviatura de "K-under" (originalmente alemán: Kurz-unten), porque es la parte inferior de la banda K original de la OTAN, que se dividió en tres bandas (K_u, K y Ka) debido a la presencia del pico de resonancia del vapor de agua atmosférico a 22,24 GHz (1,35 cm) que inutilizaba el centro para la transmisión de largo alcance. En aplicaciones de radar, varía de 12 a 18 GHz según la definición formal de nomenclatura de banda de frecuencia de radar en el estándar IEEE 521-2002.

K_u se utiliza principalmente para las comunicaciones por satélite, sobre todo el enlace descendente utilizado por los satélites de transmisión directa para transmitir televisión por satélite, y para aplicaciones específicas como el satélite de retransmisión de datos de seguimiento de la NASA utilizado para las comunicaciones de la Estación Espacial Internacional (ISS) y los satélites SpaceX Starlink. Los satélites de banda K_u también se utilizan para backhauls y, en particular, para satélites desde ubicaciones remotas hasta el estudio de una cadena de televisión para edición y transmisión. La Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) divide la banda en múltiples segmentos que varían según la región geográfica. NBC fue la primera cadena de televisión en transmitir la mayoría de sus afiliados a través de la banda K_u en 1983.

Algunas frecuencias en esta banda de radio se emplean en pistolas de radar utilizadas por las fuerzas del orden para detectar vehículos que circulan a alta velocidad, especialmente en Europa.

Segmentos y regiones

Un uso de la banda es la televisión satélite de transmisión directa. Un plato satélite en una residencia, que recibe canales de televisión por satélite a través de un K_u ancho de microondas de banda de un satélite de comunicaciones emitido en órbita geoestacionaria 35,700 kilómetros (22.000 millas) sobre la Tierra.

América

Los segmentos en la mayor parte de América del Norte y del Sur están representados por la Región 2 de la UIT de 11,7 a 12,2 GHz (Frecuencia de oscilador local (LOF) de 10,75 a 11,25 GHz), asignada al SFS (servicio fijo por satélite), enlace ascendente de 14,0 a 14,5 GHz. Hay más de 22 satélites de banda K_u del SFS que orbitan sobre América del Norte, cada uno con 12 a 48 transpondedores, de 20 a 120 vatios por transpondedor, y que requieren una antena de 0,8 m a 1,5 m para una recepción clara..

El segmento de 12,2 a 12,7 GHz (LOF de 11,25 a 11,75 GHz) está asignado al BSS (servicio de radiodifusión por satélite). Los BSS (satélites de transmisión directa de DBS) normalmente transportan de 16 a 32 transpondedores de 27 MHz de ancho de banda que funcionan con 100 a 240 vatios de potencia, lo que permite el uso de antenas receptoras tan pequeñas como 18 pulgadas (450 mm).

Europa y África

Los segmentos en esas regiones están representados por la Región 1 de la UIT, y son las bandas de 11,45 a 11,7 y de 12,5 a 12,75 GHz asignadas al SFS (servicio fijo por satélite, enlace ascendente de 14,0 a 14,5 GHz). En Europa, la banda K_u se utiliza de 10,7 a 12,75 GHz (LOF Low 9,750 GHz, LOF High 10,600 GHz) para servicios de transmisión directa por satélite, como los que llevan los satélites Astra. El segmento de 11,7 a 12,5 GHz está asignado al BSS (servicio de radiodifusión por satélite).

Australia

Australia forma parte de la Región 3 de la UIT y el entorno normativo australiano proporciona una licencia de clase que cubre el enlace descendente de 11,70 GHz a 12,75 GHz y el enlace ascendente de 14,0 GHz a 14,5 GHz.

Indonesia

La UIT ha clasificado a Indonesia como Región P, países con precipitaciones muy altas. Esta declaración ha hecho que muchas personas no estén seguras sobre el uso de la banda K_u (11 - 18 GHz) en Indonesia. El uso de frecuencias superiores a 10 GHz en una zona de lluvia intensa suele dar malos resultados. Este problema se puede resolver utilizando un presupuesto de enlace adecuado al diseñar el enlace de comunicación inalámbrica. Una potencia superior puede superar la pérdida por desvanecimiento por lluvia.

Se han realizado mediciones de atenuación por lluvia en Indonesia para enlaces de comunicaciones por satélite en Padang, Cibinong, Surabaya y Bandung. El modelo DAH para la predicción de atenuación por lluvia es válido para Indonesia, al igual que el modelo ITU. El modelo DAH se ha convertido en una recomendación de la UIT desde 2001 (Recomendación No. UIT-R P.618-7). Este modelo puede crear un enlace disponible del 99,7 % para que la banda K_u pueda aplicarse en Indonesia.

El uso de la banda K_u para comunicaciones por satélite en regiones tropicales como Indonesia es cada vez más frecuente. Varios satélites sobre Indonesia tienen transpondedores de banda K_u, e incluso transpondedores de banda Ka. Newskies (NSS 6), lanzado en diciembre de 2002 y posicionado a 95° Este, contiene solo transpondedores de banda K_u con presencia en Indonesia (Sumatra, Java, Borneo, Celebes, Bali, Nusa Tenggara, Molucas). NSS 6 está destinado a ser reemplazado por SES-12 en la misma ubicación, que se lanzó en junio de 2018 y lleva 54 transpondedores de banda K_u. El satélite iPSTAR, lanzado en 2004, también utiliza huellas en la banda K_u. Otros satélites que brindan cobertura de la banda K_u a Indonesia son Palapa D, MEASAT 3/3A, JCSAT-4B, AsiaSat 5, ST 2, Chinasat 11, Korea Telecom Koreasat 8/ABS 2 (segundo semestre de 2013) y SES-8.

Otros

Se han realizado otras atribuciones de la UIT dentro de la banda K_u al servicio fijo (torres de microondas), servicio de radioastronomía, servicio de investigación espacial, servicio móvil, servicio móvil por satélite, servicio de radiolocalización (radar), servicio de radioaficionados y radionavegación. Sin embargo, no todos estos servicios operan realmente en esta banda y otros son solo usuarios menores.

Ventajas

En comparación con la banda C, la banda K_u no tiene la misma restricción de potencia para evitar interferencias con los sistemas de microondas terrestres, y se puede aumentar la potencia de sus enlaces ascendentes y descendentes. Esta mayor potencia también se traduce en platos receptores más pequeños y señala una generalización entre la transmisión de un satélite y el tamaño de un plato. A medida que aumenta la potencia, el tamaño del plato de una antena disminuirá. Esto se debe a que el propósito del elemento del plato de la antena es recolectar las ondas incidentes sobre un área y enfocarlas todas en el elemento receptor real de la antena, montado frente al plato (y apuntando hacia su cara); si las ondas son más intensas, será necesario recoger menos para alcanzar la misma intensidad en el elemento receptor.

Un gran atractivo de la banda sobre las bandas de microondas de baja frecuencia es que las longitudes de onda más cortas permiten una resolución angular suficiente para separar las señales de diferentes satélites de comunicación que se logra con antenas parabólicas terrestres más pequeñas. Según el criterio de Rayleigh, el diámetro de un plato parabólico requerido para crear un patrón de radiación con un ancho de haz angular dado (ganancia) es proporcional a la longitud de onda y, por lo tanto, inversamente proporcional a la frecuencia. A 12 GHz, una antena parabólica de 1 metro es capaz de enfocarse en un satélite mientras rechaza suficientemente la señal de otro satélite a solo 2 grados de distancia. Esto es importante porque los satélites del servicio FSS (Fixed Satellite Service) (11,7-12,2 GHz en los EE. UU.) están separados solo por 2 grados. A 4 GHz (banda C), se requiere un plato de 3 metros para lograr esta estrecha resolución angular. Tenga en cuenta la correlación lineal inversa entre el tamaño del plato y la frecuencia. Para los satélites K_u en el servicio DBS (Direct Broadcast Satellite) (12,2-12,7 GHz en los EE. UU.), se pueden usar platos mucho más pequeños que 1 metro porque esos satélites están separados por 9 grados. Dado que los niveles de potencia en los satélites de banda C y K_u han aumentado a lo largo de los años, el ancho del haz del plato se ha vuelto mucho más crítico que la ganancia.

La banda K_u también ofrece al usuario más flexibilidad. Un tamaño de plato más pequeño y la ausencia de operaciones terrestres del sistema de banda K_u simplifican la búsqueda de un sitio de plato adecuado. Para los usuarios finales, la banda K_u es generalmente más barata y permite antenas más pequeñas (tanto debido a la frecuencia más alta como a un haz más enfocado). La banda K_u también es menos vulnerable al desvanecimiento por lluvia que el espectro de frecuencia de la banda K_a.

Desventajas

Hay, sin embargo, algunas desventajas del sistema de banda K_u. Alrededor de 10 GHz es el pico de absorción debido a la relajación de la orientación de las moléculas en el agua líquida. Por encima de 10 GHz, la dispersión de Mie se hace cargo. El efecto es una degradación notable, comúnmente conocida como desvanecimiento por lluvia, durante las lluvias intensas (100 mm/h). Este problema se puede mitigar transmitiendo una señal de mayor potencia desde el satélite para compensar. Por lo tanto, los satélites de la banda K_u normalmente requieren considerablemente más potencia para transmitir que los satélites de la banda C.

Otra degradación causada por el clima llamada "desvanecimiento de la nieve" no es específico de la banda K_u. Se debe a la acumulación de nieve o hielo en un plato que altera significativamente su punto focal.

La antena de la estación terrestre del operador de satélite requiere un control de posición más preciso cuando opera en la banda K_u debido a que su foco de haz es mucho más estrecho en comparación con la banda C para un plato de un tamaño determinado. Las precisiones de retroalimentación de posición son más altas y la antena puede requerir un sistema de control de circuito cerrado para mantener la posición bajo la carga de viento de la superficie del plato.