K u band

Das Ku _- Band ( ausgesprochen / ˌkeɪˈjuː / ) ist der Teil des elektromagnetischen Spektrums im Mikrowellenbereich mit Frequenzen von 12 bis 18  Gigahertz ( GHz). Das Symbol ist eine Abkürzung für „K-unter“ (ursprünglich deutsch : Kurz-unten ), da es den unteren Teil des ursprünglichen NATO-K-Bandes darstellt. Dieses wurde aufgrund der Resonanzspitze des atmosphärischen Wasserdampfs bei 22,24 GHz (1,35 cm) in drei Bänder (Ku, K und Ka) aufgeteilt _, da der mittlere Bereich _für die Übertragung über große Entfernungen unbrauchbar war. In Radaranwendungen erstreckt sich der Frequenzbereich  gemäß der formalen Definition der Radarfrequenzbandnomenklatur im IEEE-Standard 521–2002 von 12 bis 18 GHz . ^{[ 1 ] [ 2 ]}

Das Ku _{- Band wird hauptsächlich für} die Satellitenkommunikation genutzt , insbesondere für die Downlink-Verbindung von Direktübertragungssatelliten zur Ausstrahlung von Satellitenfernsehen , sowie für spezielle Anwendungen wie den Tracking Data Relay Satellite (TRRS) der NASA für die Kommunikation mit der Internationalen Raumstation (ISS) und die Starlink- Satelliten von SpaceX . ^{[ 3 ]} Ku _{- Band-Satelliten werden auch für} Backhaul-Verbindungen und insbesondere für die Datenübertragung von abgelegenen Standorten zurück in die Studios von Fernsehsendern zur Bearbeitung und Ausstrahlung verwendet . Das Band ist von der Internationalen Fernmeldeunion (ITU) in mehrere Segmente unterteilt , die je nach geografischer Region variieren. NBC war 1983 der erste Fernsehsender, der die meisten seiner angeschlossenen Programme über das Ku-Band _aufnahm .

Einige Frequenzen in diesem Funkband werden in Radargeräten verwendet , die von der Polizei zur Geschwindigkeitsmessung eingesetzt werden, insbesondere in Europa. ^{[ 4 ]}

Die meisten Gebiete Nord- und Südamerikas werden durch die ITU-Region 2 im Frequenzbereich von 11,7 bis 12,2 GHz ( Lokale Oszillatorfrequenz (LOF) 10,75 bis 11,25 GHz) abgedeckt, der dem FSS ( Fixed Satellite Service ) zugewiesen ist, sowie durch den Uplink-Bereich von 14,0 bis 14,5 GHz. Über Nordamerika kreisen mehr als 22 FSS-Satelliten im Ku _{- Band, die jeweils 12 bis 48} Transponder mit einer Sendeleistung von 20 bis 120 Watt tragen und für einen klaren Empfang eine Antenne mit einem Durchmesser von 0,8 bis 1,5 Metern benötigen.

Der Frequenzbereich von 12,2 bis 12,7 GHz (LOF 11,25 bis 11,75 GHz) ist dem BSS ( Broadcasting Satellite Service ) zugeordnet. BSS ( Direktübertragungssatelliten ) übertragen üblicherweise 16 bis 32 Transponder mit einer Bandbreite von 27  MHz und einer Sendeleistung von 100 bis 240 Watt, wodurch Empfangsantennen mit einem Durchmesser von nur 450 mm (18 Zoll) verwendet werden können.

Die Frequenzbereiche in diesen Regionen werden durch die ITU-Region 1 repräsentiert. Die Bänder 11,45 bis 11,7 GHz und 12,5 bis 12,75 GHz sind dem FSS ( Fixed Satellite Service , Uplink 14,0 bis 14,5 GHz) zugeordnet. In Europa wird das Ku-Band von 10,7 bis 12,75 GHz (LOF Low 9,75 GHz, LOF High 10,6 GHz) für _Satelliten -Direktübertragungsdienste wie die der Astra -Satelliten genutzt. Der Frequenzbereich von 11,7 bis 12,5 GHz ist dem BSS ( Broadcasting Satellite Service ) zugeordnet.

Australien ist Teil der ITU-Region 3, und die australischen Regulierungsbestimmungen sehen eine Klassenlizenz vor, die Downlinking von 11,70 GHz bis 12,75 GHz und Uplinking von 14,0 GHz bis 14,5 GHz abdeckt. ^{[ 5 ]}

Die ITU hat Indonesien der Region P zugeordnet , Länder mit sehr hohen Niederschlagsmengen. Diese Einstufung hat bei vielen die Nutzung des Ku-Bandes (11–18 GHz) in Indonesien verunsichert _. Frequenzen über 10 GHz liefern in Gebieten mit starkem Regen in der Regel schlechte Ergebnisse. Dieses Problem lässt sich durch eine geeignete Link-Budget-Analyse bei der Auslegung der drahtlosen Kommunikationsverbindung beheben. Eine höhere Sendeleistung kann die durch Regen verursachten Dämpfungsverluste kompensieren .

In Indonesien wurden Messungen der Regendämpfung für Satellitenkommunikationsverbindungen in Padang, Cibinong, Surabaya und Bandung durchgeführt. Das DAH-Modell zur Vorhersage der Regendämpfung ist für Indonesien gültig, ebenso wie das ITU-Modell. Das DAH-Modell ist seit 2001 eine ITU-Empfehlung (Empfehlung Nr. ITU-R P.618-7). Mit diesem Modell lässt sich eine Verbindungsverfügbarkeit von 99,7 % erreichen, sodass das Ku _- Band in Indonesien genutzt werden kann.

Die Nutzung des Ku _- Bandes für Satellitenkommunikation in tropischen Regionen wie Indonesien nimmt zu. Mehrere Satelliten über Indonesien verfügen über Ku _- Band- Transponder und sogar über K -Band _- Transponder. NSS 6 , gestartet im Dezember 2002 und positioniert auf 95° Ost, besitzt ausschließlich Ku _- Band-Transponder mit einem Empfangsbereich über Indonesien ( Sumatra , Java , Borneo , Sulawesi , Bali , Nusa Tenggara , Molukken ). NSS 6 soll am selben Standort durch SES-12 ersetzt werden, der im Juni 2018 gestartet wurde und 54 Ku- _Band -Transponder trägt. Auch der 2004 gestartete Satellit IPSTAR 1 nutzt den Ku _- Band-Empfangsbereich. Weitere Satelliten, die Indonesien im Ku-Band abdecken _, sind MEASAT-3b , JCSAT-4B , AsiaSat 5 , ST-2 , Chinasat 11, Koreasat 8/ABS-2 , SES-8 , SES-9 , Telkom-3S und Nusantara Satu .

_{Weitere Frequenzzuweisungen der ITU im Ku-} Band erfolgten für den Festfunkdienst (Mikrowellentürme), den Radioastronomiedienst, den Weltraumforschungsdienst, den Mobilfunkdienst, den mobilen Satellitenfunkdienst, den Funkortungsdienst (Radar), den Amateurfunkdienst und die Funknavigation. Allerdings nutzen nicht alle diese Dienste dieses Frequenzband tatsächlich, und einige sind nur geringfügige Nutzer.

Im Vergleich zum C-Band unterliegt das Ku _- Band keiner vergleichbaren Leistungsbegrenzung, um Interferenzen mit terrestrischen Mikrowellensystemen zu vermeiden. Dadurch kann die Leistung der Up- und Downlinks erhöht werden. Diese höhere Leistung ermöglicht kleinere Empfangsantennen und verdeutlicht den Zusammenhang zwischen der Sendeleistung eines Satelliten und der Größe der Antenne: Mit steigender Leistung verringert sich die Größe der Antennenschüssel. ^{[ 6 ]} Dies liegt daran, dass die Aufgabe der Antennenschüssel darin besteht, die einfallenden Wellen über einen Bereich zu bündeln und auf das eigentliche Empfangselement zu konzentrieren, das vor der Schüssel angebracht und nach hinten gerichtet ist. Sind die Wellen intensiver, müssen weniger Wellen gesammelt werden, um die gleiche Intensität am Empfangselement zu erreichen.

Ein wesentlicher Vorteil des Frequenzbandes gegenüber niederfrequenten Mikrowellenbändern liegt darin, dass die kürzeren Wellenlängen eine ausreichende Winkelauflösung ermöglichen, um die Signale verschiedener Kommunikationssatelliten mit kleineren terrestrischen Parabolantennen zu trennen . Gemäß dem Rayleigh-Kriterium ist der Durchmesser einer Parabolantenne, der für ein Strahlungsmuster mit einer gegebenen Winkelbreite ( Gewinn ) erforderlich ist, proportional zur Wellenlänge und somit umgekehrt proportional zur Frequenz. Bei 12 GHz kann eine 1-Meter-Antenne einen Satelliten fokussieren und gleichzeitig das Signal eines nur 2 Grad entfernten anderen Satelliten ausreichend ausblenden. Dies ist wichtig, da die Satelliten im FSS-Betrieb (11,7–12,2 GHz in den USA) nur 2 Grad voneinander entfernt sind. Bei 4 GHz (C-Band) ist eine 3-Meter-Antenne erforderlich, um diese geringe Winkelauflösung zu erreichen. Es besteht ein umgekehrt linearer Zusammenhang zwischen Antennengröße und Frequenz. Für Ku _- Satelliten im DBS-Dienst (Direct Broadcast Satellite, 12,2–12,7 GHz in den USA) können Antennen mit einem Durchmesser von deutlich unter einem Meter verwendet werden, da diese Satelliten einen Winkel von 9 Grad zueinander haben. Da die Sendeleistung sowohl im C- als auch im Ku _- Band über die Jahre gestiegen ist, ist die Strahlbreite der Antenne deutlich wichtiger geworden als der Gewinn.

Das Ku _- Band bietet Nutzern mehr Flexibilität. Kleinere Antennenabmessungen und die Unabhängigkeit von terrestrischen Verbindungen vereinfachen die Standortwahl. Für Endnutzer ist das Ku _{- Band} in der Regel kostengünstiger und ermöglicht kleinere Antennen (sowohl aufgrund der höheren Frequenz als auch des fokussierteren Strahls). ^{[ 7 ]} Zudem ist das Ku _- Band weniger anfällig für Regendämpfung als das K _- Band-Frequenzspektrum.

Das Ku-Band-System weist jedoch einige Nachteile auf _. Bei etwa 10 GHz liegt das Absorptionsmaximum aufgrund der Orientierungsrelaxation von Molekülen in flüssigem Wasser. ^{[ 8 ]} Oberhalb von 10 GHz dominiert die Mie-Streuung . Dies führt bei starkem Regen (100 mm/h) zu einer merklichen Verschlechterung der Empfangsqualität, die gemeinhin als Regenfade bekannt ist. ^{[ 9 ]} Dieses Problem lässt sich durch die Aussendung eines stärkeren Signals vom Satelliten kompensieren. Daher benötigen Ku _- Band-Satelliten typischerweise deutlich mehr Sendeleistung als C-Band-Satelliten.

Eine weitere witterungsbedingte Verschlechterung, die sogenannte „Schneefade“, ist nicht spezifisch für das Ku _- Band. Sie entsteht durch Schnee- oder Eisablagerungen auf einer Satellitenschüssel, die deren Brennpunkt erheblich verändern.

The satellite operator's Earth station antenna requires more accurate position control when operating at K_u band due to its much narrower beam focus compared to C band for a dish of a given size. Position feedback accuracies are higher and the antenna may require a closed loop control system to maintain position under wind loading of the dish surface.

• Multifunction Advanced Data Link

• Frequency allocation information, mostly for U.S.
• Spectrum allocation chart