I collegamenti satellitari usano bande di frequenza separate per uplink (terra→spazio) e downlink (spazio→terra) per impedire che il trasmettitore anneghi il proprio ricevitore. Questo è chiamato duplex a divisione di frequenza (FDD).
Il Problema Centrale: Auto-Interferenza
- Il transponder satellitare riceve un segnale uplink debole (–100 a –130 dBm).
- Lo stesso satellite trasmette un downlink ad alta potenza (+20 a +50 dBW EIRP).
- Se le frequenze si sovrapponessero, la perdita/rumore di fase del trasmettitore saturerebbe il ricevitore — accecando il satellite proprio ai segnali che sta cercando di ricevere.
Coppie di Bande Standard (FSS/BSS Commerciali)
| Banda | Uplink (GHz) | Downlink (GHz) | Separazione | Uso Tipico |
|---|
| L-band | 1.6265–1.6605 | 1.525–1.559 | ~65 MHz | MSS (Inmarsat, Iridium), GPS L1 |
| S-band | 1.98–2.02 | 2.17–2.20 | ~180 MHz | MSS, mobile satellitare |
| C-band | 5.925–6.425 | 3.7–4.2 | ~2,2 GHz | FSS (distribuzione TV, VSAT), regioni tropicali |
| X-band | 7.9–8.4 | 7.25–7.75 | ~150 MHz | Militare, governativo |
| Ku-band | 14.0–14.5 | 11.7–12.2 | ~2,3 GHz | FSS, BSS (TV diretta), VSAT, broadband |
| Ka-band | 27.5–31.0 | 17.7–21.2 | ~6–10 GHz | Alta capacità (HTS), backhaul 5G |
| V/Q-band | 47–51 | 37.5–42.5 | ~5–10 GHz | HTS futuro, collegamenti inter-satellite |
Perché una Separazione Così Ampia?
- Fattibilità Filtri: I filtri pratici necessitano larghezza di transizione. Separazione 2+ GHz consente duplexer realistici.
- Effetti Atmosferici: Lo sbiadimento per pioggia aumenta con la frequenza. Downlink più basso (C/Ku) = migliore disponibilità; uplink più alto = antenne di terra più piccole.
- Assegnazione Regolamentare: Il Regolamento Radiocomunicazioni ITU assegna bande non sovrapposte.
- Rumore Termico: Downlink a frequenza più bassa = rumore cielo più basso = miglior G/T.
Architettura Transponder
- Uplink ricevuto → LNA (Low Noise Amplifier)
- Filtro passa banda (seleziona banda uplink)
- Conversione di frequenza (mixer + LO) → sposta a banda downlink
- HPA (High Power Amplifier) — TWT o SSPA
- Filtro output (seleziona banda downlink)
- Downlink trasmesso
La conversione di frequenza (passo 3) è il motivo per cui uplink ≠ downlink. La frequenza LO = uplink - downlink (o viceversa).
Alternativa: Time Division Duplex (TDD)
Alcune costellazioni LEO (Starlink, OneWeb) usano stessa frequenza, slot temporali alternati per uplink/downlink. Richiede sincronizzazione precisa, tempi di guardia. Evita lo spettro accoppiato ma aggiunge latenza/complessità. I satelliti GEO usano quasi universalmente FDD.
Analogia
Due persone che parlano in una stanza: se entrambe parlano allo stesso tono simultaneamente, nessuna sente l'altra. Una parla basso (uplink), una parla alto (downlink) — o si alternano (TDD). Satellite FDD = separazione di tono.
Frequenze diverse per uplink/downlink non è una scelta—è una necessità fisica per la comunicazione bidirezionale simultanea attraverso un transponder condiviso.
