Ένα σύστημα δορυφορικών μεταδόσεων αποτελείται από διαστημικό τμήμα, επίγειο τμήμα και σύστημα με διαδορυφορικές ζεύξεις μεταξύ των δορυφόρων.

 satellite in space

Το διαστημικό τμήμα

Το διαστημικό τμήμα περιέχει το δορυφόρο και όλες τις επίγειες εγκαταστάσεις για τον έλεγχο και την παρακολούθηση του δορυφόρου. Εδώ περιλαμβάνονται οι σταθμοί παρακολούθησης, τηλεμετρίας και ελέγχου (tracking, telemetry & command stations ΤΤ&C), όπως και το κέντρο ελέγχου του δορυφόρου, όπου εκτελούνται όλοι οι χειρισμοί συντήρησης και ελέγχου των ζωτικών λειτουργιών του δορυφόρου. Ο επίγειος σταθμός εκπέμπει ένα σήμα ελέγχου, το οποίο λαμβάνεται από το δορυφόρο. Η ζεύξη αυτή ονομάζεται uplink (ανοδική διαδρομή της ραδιοζεύξης). Στην συνέχεια, ο δορυφόρος εκπέμπει προς τον επίγειο σταθμό λήψης. Η ζεύξη αυτή ονομάζεται downlink (καθοδική διαδρομή). Η ποιότητα μιας ραδιοζεύξης καθορίζεται από το λόγο σήματος προς το θόρυβο που εμφανίζει. Σημαντικός παράγοντας είναι συνολικά η ποιότητα της ραδιοζεύξης, από σταθμό σε σταθμό, και αυτή καθορίζεται από την ποιότητα του uplink και του downlink. H ποιότητα του συστήματος ραδιοζεύξης καθορίζει την ποιότητα του σήματος που λαμβάνει ο τελικός χρήστης, ανάλογα με τον τύπο διαμόρφωσης και κωδικοποίησης που χρησιμοποιείται. Ο δορυφόρος αποτελεί ένα ουσιώδες σημείο διέλευσης για μια ομάδα από ταυτόχρονες ραδιοζεύξεις. Από την άποψη αυτή, μπορεί να θεωρηθεί σαν το κομβικό σημείο ενός δικτύου. Η πρόσβαση στο δορυφόρο, και σε ένα δορυφορικό κανάλι, που ονομάζεται και transponder, από μερικά φέροντα σήματα, υπονοεί τη χρήση ειδικών τεχνικών, που ονομάζονται τεχνικές πολλαπλής πρόσβασης (multiple access techniques). Ο τρόπος λειτουργίας αυτών των τεχνικών διαφέρει μεταξύ δορυφόρων με μια κύρια δέσμη εκπομπής-λήψης (monobeam satellites) και με μερικές δέσμες εκπομπής-λήψης (multibeam satellites). Αν το σύστημα περιέχει πολλούς δορυφόρους, αυτοί μπορεί να συνδέονται μέσω ραδιοκυμάτων ή μέσω οπτικής ζεύξης που είναι γνωστές και ως διαδορυφορικές ζεύξεις (Intersatellite links).

O δορυφόρος περιέχει ένα ωφέλιμο φορτίο (payload) και μια πλατφόρμα (platform). Το ωφέλιμο φορτίο αποτελείται από τις κεραίες εκπομπής και λήψης, και από όλο τον ηλεκτρονικό εξοπλισμό, που υποστηρίζει τις μεταδόσεις.

Η πλατφόρμα αποτελείται από όλα τα υποσυστήματα που επιτρέπουν τη λειτουργία του ωφέλιμου φορτίου. Αυτά περιλαμβάνουν:

  • Μηχανική κατασκευή
  • Παροχή ηλεκτρικής ενέργειας
  • Έλεγχο θερμοκρασίας
  • Έλεγχο θέσης και τροχιάς
  • Εξοπλισμό πρόωσης
  • Εξοπλισμό παρακολούθησης, τηλεμετρίας και ελέγχου (Τ&C)

Ο δορυφόρος έχει διπλό ρόλο:

  • Να ενισχύει τα λαμβανόμενα σήματα για να επανεκπεμφθούν στο downlink. Η ισχύς του φέροντος κύματος στην είσοδο του δέκτη του δορυφόρου είναι της τάξης από 188 pW μέχρι 1 nW. Η ισχύς φέροντος στην έξοδο του ενισχυτή εκπομπής είναι της τάξης από 18 μέχρι 188 W. ‘Έτσι, η απολαβή ισχύος είναι της τάξης από 188 μέχρι 138 dB.
  • Να αλλάζει τη συχνότητα του φέροντος, ώστε να αποφεύγεται η επανεισαγωγή ενός κλάσματος της εκ-πεμπόμενης ισχύος στο δέκτη. Η ικανότητα απόρριψης των φίλτρων εισόδου στη συχνότητα του downlink συνδυάζεται με τις μικρές απολαβές των κεραιών μεταξύ εξόδου του πομπού και εισόδου του δέκτη, για να εξασφαλιστεί απομόνωση της τάξης των 158 dB.

Για να φέρει εις πέρας την αποστολή του, ο δορυφόρος μπορεί να λειτουργεί και σαν ένας απλός αναμεταδότης. Η αλλαγή στη συχνότητα επιτυγχάνεται μέσω ενός μετατροπέα συχνότητας. Σε τέτοιες περιπτώσεις, μιλάμε για διαφανείς δορυφόρους (transparent satellites).

Μια άλλη γενιά δορυφόρων (που ξεκίνησε με τον ACTS και τον ITALSAΤ) είναι οι αναγεννητικοί (regenerative) που είναι εξοπλισμένοι με αποδιαμορφωτές και τα σήματα βάσης (baseband signals) είναι διαθέσιμα πάνω στο δορυφόρο. Η μεταβολή στη συχνότητα επιτυγχάνεται διαμορφώνοντας ένα νέο φέρον κύμα για το downlink. Η διπλή λειτουργία της διαμόρφωσης / αποδιαμόρφωσης μπορεί να συνοδεύεται από επεξεργασία του σήματος βάσης με διάφορα επίπεδα πολυπλοκότητας.

Για να εξασφαλιστεί εξυπηρέτηση με καθορισμένη διαθεσιμότητα, ένα δορυφορικό σύστημα πρέπει να χρησιμοποιεί μερικούς δορυφόρους, ώστε να εξασφαλίζεται υπερεπάρκεια. Ένας δορυφόρος μπορεί να σταματήσει να είναι διαθέσιμος, είτε λόγω βλάβης είτε επειδή έφτασε στο τέλος της ωφέλιμης διάρκειας ζωής του. Από την άποψη αυτή, είναι ανάγκη να διακρίνουμε μεταξύ της αξιοπιστίας και της διάρκειας ζωής ενός δορυφόρου. Η αξιοπιστία (reliability) είναι μια εκτίμηση της πιθανότητας βλάβης, και εξαρτάται από την αξιοπιστία του εξοπλισμού και τις προβλέψεις για την εξασφάλιση υπερεπάρκειας. Η διάρκεια ζωής (lifetime) εξαρτάται από την ικανότητα να διατηρηθεί ο δορυφόρος στην ονομαστική θέση του, και ακόμα εξαρτάται από την ποσότητα του καυσίμου που είναι διαθέσιμη για το σύστημα πρόωσης, και τον έλεγχο θέσης και τροχιάς. Σε ένα σύστημα, γίνεται συνήθως πρόβλεψη για ένα δορυφόρο σε λειτουργία, ένα εφεδρικό δορυφόρο σε τροχιά και ένα ακόμη δορυφόρο σε αναμονή στη γη. Η αξιοπιστία του συστήματος θα περιλαμβάνει όχι μόνο την αξιοπιστία κάθε ενός από τους δορυφόρους, αλλά και την αξιοπιστία της εκτόξευσης.

Το επίγειο τμήμα

Οι μικρότεροι σταθμοί έχουν κεραίες διαμέτρου 8.6 m (σταθμοί λήψεως για δορυφόρους εκπομπής προς το ευρύ κοινό), ή μικρότερες κεραίες (κινητοί σταθμοί, φορητοί σταθμοί ή σταθμοί χειρός). Μερικοί σταθμοί μπορούν να κάνουν και λήψη και εκπομπή ενώ άλλοι είναι αποκλειστικά για λήψη (Receive Only, RCVO). Αυτή είναι η περίπτωση, για παράδειγμα, με τους σταθμούς λήψης για δορυφόρους εκπομπής προς το ευρύ κοινό, ή ένα σύστημα διανομής για σήματα τηλεόρασης ή δεδομένων.