La banda Ku ( / ˌk eɪ ˈj 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 ‹ Ver Tfd› Alemán : Kurz-unten ), porque es la parte inferior de la banda K original de la OTAN , que se dividió en tres bandas (Ku , 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 hizo que el centro fuera inutilizable para la transmisión de largo alcance. En aplicaciones de radar, varía de 12 a 18 GHz según la definición formal de la nomenclatura de la banda 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 Starlink de SpaceX . [3] Los satélites de banda Ku también se utilizan para conexiones de retorno y, en particular, para enviar señales desde ubicaciones remotas al estudio de una cadena de televisión para su edición y transmisión . La banda está dividida por la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) en varios segmentos que varían según la región geográfica. NBC fue la primera cadena de televisión en enviar la mayoría de sus transmisiones afiliadas a través de la banda Ku en 1983.
Algunas frecuencias de esta banda de radio se emplean en pistolas de radar utilizadas por las fuerzas del orden para detectar vehículos que exceden el límite de 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) 10,75 a 11,25 GHz), asignada al FSS ( servicio fijo por satélite ), enlace ascendente de 14,0 a 14,5 GHz. Hay más de 22 satélites FSS de banda Ku orbitando sobre América del Norte, cada uno con 12 a 48 transpondedores , 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 11,25 a 11,75 GHz) está asignado al BSS ( servicio de radiodifusión por satélite ). Los BSS ( satélites de radiodifusión directa DBS ) normalmente llevan de 16 a 32 transpondedores de 27 MHz de ancho de banda que funcionan a una potencia de entre 100 y 240 vatios, lo que permite el uso de antenas receptoras de hasta 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 FSS ( 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 9,75 GHz, LOF High 10,6 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 tengan dudas 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 solucionar utilizando un presupuesto de enlace adecuado al diseñar el enlace de comunicación inalámbrica. Una mayor potencia puede compensar 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 de la UIT. 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 con una disponibilidad del 99,7%, de modo que se pueda aplicar la banda Ku en Indonesia .
El uso de la banda Ku para comunicaciones por satélite en regiones tropicales como Indonesia es cada vez más frecuente. Varios satélites sobre Indonesia tienen transpondedores de banda Ku , e incluso transpondedores de banda Ka . NSS 6 , lanzado en diciembre de 2002 y posicionado a 95° Este, contiene solo transpondedores de banda Ku con huella en Indonesia ( Sumatra , Java , Borneo , Célebes , 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 Ku. El satélite IPSTAR 1 , lanzado en 2004, también utiliza huellas de banda Ku . Otros satélites que proporcionan cobertura de banda Ku en Indonesia son MEASAT-3b , JCSAT-4B , AsiaSat 5 , ST-2 , Chinasat 11, Koreasat 8/ABS-2 , SES-8 , Telkom-3S y Nusantara Satu .
La UIT ha asignado otras frecuencias en la banda Ku al servicio fijo (torres de microondas), al servicio de radioastronomía, al servicio de investigación espacial, al servicio móvil, al servicio móvil por satélite, al servicio de radiolocalización (radar), al servicio de radioaficionados y a la radionavegación. Sin embargo, no todos estos servicios funcionan realmente en esta banda y otros son sólo usuarios menores.
En comparación con la banda C , la banda Ku no tiene una restricción similar en 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 antenas receptoras más pequeñas y señala una generalización entre la transmisión de un satélite y el tamaño de una antena. A medida que aumenta la potencia, el tamaño de la antena parabólica disminuirá. [6] [ página necesaria ] Esto se debe a que el propósito del elemento de antena parabólica es recolectar las ondas incidentes sobre un área y enfocarlas todas sobre el elemento receptor real de la antena, montado frente a la antena parabólica (y apuntando hacia su cara); si las ondas son más intensas, es necesario recolectar menos de ellas para lograr la misma intensidad en el elemento receptor.
Un atractivo importante de la banda sobre las bandas de microondas de frecuencias más bajas es que las longitudes de onda más cortas permiten una resolución angular suficiente para separar las señales de diferentes satélites de comunicaciones que se pueden lograr con antenas parabólicas terrestres más pequeñas . Según el criterio de Rayleigh , el diámetro de una antena parabólica necesario 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 enfocar un satélite y al mismo tiempo rechazar suficientemente la señal de otro satélite a solo 2 grados de distancia. Esto es importante porque los satélites en el 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 una antena parabólica de 3 metros para lograr esta estrecha resolución angular. Nótese la correlación lineal inversa entre el tamaño de la antena y la frecuencia. Para los satélites Ku en el servicio DBS (Direct Broadcast Satellite) (12,2-12,7 GHz en los EE. UU.) se pueden utilizar antenas parabólicas mucho más pequeñas que 1 metro porque esos satélites están espaciados 9 grados entre sí. Como los niveles de potencia de los satélites de banda C y Ku han aumentado con el paso de los años, el ancho del haz de la antena parabólica 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 libertad de un sistema de banda Ku de operaciones terrestres 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 Ku también es menos vulnerable al desvanecimiento por lluvia que el espectro de frecuencia de la banda Ka.
Sin embargo, el sistema de banda Ku tiene algunas desventajas . Alrededor de 10 GHz se encuentra el pico de absorción debido a la relajación de la orientación de las moléculas en el agua líquida. [8] Por encima de 10 GHz, la dispersión de Mie toma el control. 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, denominada "desvanecimiento por nieve", no es específica de la banda Ku . Se debe a la acumulación de nieve o hielo en una antena, lo que altera significativamente su punto focal.
La antena de la estación terrestre del operador satelital requiere un control de posición más preciso cuando opera en la banda Ku debido a que su foco de haz es mucho más estrecho en comparación con la banda C para una antena parabólica de un tamaño determinado. La precisión de la retroalimentación de posición es mayor y la antena puede requerir un sistema de control de bucle cerrado para mantener la posición bajo la carga del viento sobre la superficie de la antena parabólica.