La banda K u ( / ˌ k eɪ ˈ j uː / ) 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 K a ) debido a la presencia del pico de resonancia de vapor de agua atmosférico a 22,24 GHz (1,35 cm) que inutilizó el centro para transmisiones de largo alcance. En aplicaciones de radar, oscila entre 12 y 18 GHz según la definición formal de nomenclatura de bandas de frecuencia de radar en el estándar IEEE 521-2002. [1] [2]
La banda Ku se utiliza principalmente para comunicaciones por satélite , en particular 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 . . [3] Los satélites de banda Ku también se utilizan para retornos y particularmente para satélites desde ubicaciones remotas hasta el estudio de una cadena de televisión para edición y transmisión . La banda está dividida por la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) en múltiples segmentos que varían según la región geográfica. NBC fue la primera cadena de televisión en transmitir la mayoría de sus canales afiliados a través de la banda Ku en 1983.
Algunas frecuencias de esta banda de radio se emplean en los radares utilizados por las fuerzas del orden para detectar vehículos que circulan a alta velocidad, especialmente en Europa. [4]
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 del oscilador local (LOF) de 10,75 a 11,25 GHz), asignados al SFS ( servicio fijo por satélite ), enlace ascendente de 14,0 a 14,5 GHz. Hay más de 22 satélites FSS de banda U en órbita sobre América del Norte, cada uno de los cuales lleva de 12 a 48 transpondedores , de 20 a 120 vatios por transpondedor, y requiere una antena de 0,8 ma 1,5 m para una recepción clara.
El segmento de 12,2 a 12,7 GHz (LOF 11,25 a 11,75 GHz) está asignado al BSS ( servicio de radiodifusión por satélite ). Los BSS ( satélites de transmisión directa 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).
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 que están asignadas al SFS ( servicio fijo por satélite , enlace ascendente de 14,0 a 14,5 GHz). En Europa, la banda Ku 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 transportan los satélites Astra . El segmento de 11,7 a 12,5 GHz está asignado al BSS ( servicio de radiodifusión por satélite ).
Australia es parte de la Región 3 de la UIT y el entorno regulatorio 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. [5]
La UIT ha clasificado a Indonesia como Región P, países con precipitaciones muy elevadas. Esta afirmación ha hecho que muchas personas se sientan inseguras sobre el uso de la banda Ku ( 11 – 18 GHz) en Indonesia. El uso de frecuencias superiores a 10 GHz en una zona de fuertes lluvias suele dar malos resultados. Este problema se puede resolver utilizando un presupuesto de enlace apropiado al diseñar el enlace de comunicación inalámbrica. Una potencia más alta puede superar la pérdida causada por la lluvia .
Se han realizado mediciones de la atenuación de la lluvia en Indonesia para enlaces de comunicación por satélite en Padang, Cibinong, Surabaya y Bandung. El modelo DAH para la predicción de la atenuación por lluvia es válido para Indonesia, al igual que el modelo de la UIT. El modelo DAH se ha convertido en una recomendación de la UIT desde 2001 (Recomendación No. ITU-R P.618-7). Este modelo puede crear un enlace disponible al 99,7% para que la banda Ku pueda aplicarse en Indonesia.
El uso de la banda Ku para comunicaciones por satélite en regiones tropicales como Indonesia es cada vez más frecuente. Varios satélites situados encima de Indonesia tienen transpondedores de banda K u , e incluso transpondedores de banda K a . Newskies (NSS 6), lanzado en diciembre de 2002 y posicionado a 95° Este, contiene sólo transpondedores de banda U con presencia en Indonesia ( Sumatra , Java , Borneo , Célebes , Bali , Nusa Tenggara , Molucas ). Está previsto que NSS 6 sea reemplazado por SES-12 en el mismo lugar, que se lanzó en junio de 2018 y lleva 54 transpondedores de banda U K. El satélite iPSTAR , lanzado en 2004, también utiliza huellas de banda Ku . Otros satélites que cubren Indonesia en la banda Ku 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 .
Otras atribuciones de la UIT se han realizado dentro de la banda Ku 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 sólo usuarios menores.
En comparación con la banda C , la banda Ku no tiene una potencia similar restringida 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. [6] [ página necesaria ] Esto se debe a que el propósito del elemento parabólico 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 conseguir la misma intensidad en el elemento receptor.
Un atractivo importante de la banda sobre las bandas de microondas de menor frecuencia es que las longitudes de onda más cortas permiten una resolución angular suficiente para separar las señales de diferentes satélites de comunicaciones, lo que se puede lograr con antenas parabólicas terrestres más pequeñas . Según el criterio de Rayleigh , el diámetro de un plato parabólico necesario para crear un patrón de radiación con un ancho de haz angular determinado ( ganancia ) es proporcional a la longitud de onda y, por tanto, inversamente proporcional a la frecuencia. A 12 GHz, una antena parabólica de 1 metro es capaz de enfocar un satélite y al mismo tiempo rechazar suficientemente la señal de otro satélite situado a sólo 2 grados de distancia. Esto es importante porque los satélites del servicio FSS (Servicio Fijo por Satélite) (11,7-12,2 GHz en EE. UU.) están separados por sólo 2 grados. A 4 GHz (banda C) se requiere una antena parabólica de 3 metros para lograr esta resolución angular estrecha. Tenga en cuenta la correlación lineal inversa entre el tamaño del plato y la frecuencia. Para los satélites Ku en el servicio DBS (Direct Broadcast Satellite) (12,2-12,7 GHz en EE. UU.), se pueden utilizar antenas parabólicas mucho más pequeñas que 1 metro porque esos satélites están espaciados 9 grados. A medida que los niveles de potencia en los satélites de banda C y Ku 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 Ku también ofrece al usuario más flexibilidad. Un tamaño de antena más pequeño y la ausencia de operaciones terrestres del sistema de banda Ku simplifican la búsqueda de un sitio de antena adecuado. Para los usuarios finales, la banda Ku es generalmente más barata y permite antenas más pequeñas (tanto por la frecuencia más alta como por un haz más enfocado). [7] La banda K u también es menos vulnerable al desvanecimiento por lluvia que el espectro de frecuencia de la banda K a .
Sin embargo, existen algunas desventajas del sistema de banda Ku . Alrededor de 10 GHz se encuentra el pico de absorción debido a la relajación de la orientación de las moléculas en agua líquida. [8] Por encima de 10 GHz, la dispersión de Mie toma el relevo. El efecto es una degradación notable, comúnmente conocida como desvanecimiento por lluvia , durante lluvias intensas (100 mm/h). [9] Este problema se puede mitigar transmitiendo una señal de mayor potencia desde el satélite para compensar. Por lo tanto, los satélites de banda Ku normalmente requieren considerablemente más potencia para transmitir que los satélites de banda C.
Otra degradación causada por el clima llamada "desvanecimiento de la nieve" no es específica de la banda Ku . Se debe a que la acumulación de nieve o hielo sobre un plato altera notablemente su punto focal.
La antena de la estación terrestre del operador de satélite requiere un control de posición más preciso cuando funciona en la banda Ku debido a su enfoque de haz mucho más estrecho en comparación con la banda C para un plato de un tamaño determinado. Las precisiones de la retroalimentación de posición son mayores y la antena puede requerir un sistema de control de circuito cerrado para mantener la posición bajo carga de viento sobre la superficie del plato.