Hvordan regn påvirker satellit-signaler: Dæmpning, scintillation & moderering

Regn degraderer satellit-kommunikation – især ved Ku/Ka/V-bånd – gennem flere fysiske mekanismer:

1. Signal-dæmpning (Regn-fade)

Regndråber absorberer og spreder mikrobølge-fotoner. Dæmpning (dB) stiger med:

• Regn-intensitet (mm/t)
• Frekvens (højere = værre: Ka > Ku > C > L)
• Banen gennem regn (elevations-vinkel; lave vinkler = længere bane)
• Dråbe-størrelses-fordeling

Kan overstige 20 dB i tropiske skybrud ved Ka-bånd – link-fejl uden margin.

2. Fase-distorsion

Regndråber ændrer bølge-fase-hastighed (brydningsindeks-fluktuationer). Forårsager grup-forsinkelse-variation, degraderer fase-modulerede signaler (QPSK, APSK).

3. Polarisations-ændringer

Ikke-kugleformede dråber (oblater) forårsager differentiel dæmpning/fase-skift mellem H/V-polariseringer → krydspolarisations-støj (XPI). Kritisk for frekvens-genbrugssystemer.

4. Signal-scintillation

Hastige amplitud/fase-fluktuationer, mens regn-celler drifter over linket. Forårsager burst-fejl; udfordrer adaptiv kodning/modulering (ACM).

Modereringsteknikker

• Adaptiv strøm-kontrol (APC): Øg TX-effekt dynamisk (begrænset af regulatør/satellit).
• Adaptiv kodning & modulering (ACM): Lavere orden (QPSK→BPSK), stærkere FEC (LDPC) ved fade-detektion.
• Site-diversitet: Geografisk adskilte jordstationer; skift til klar site.
• Frekvens-diversitet: Samtidig Ku + Ka; regn påvirker forskelligt.
• Polarisations-diversitet: Cirkulær pol. eller dual-pol. med XPI-cancellation.
• Link-margin: Design for 99,9 % tilgængelighed (ITU-R P.618 regn-modeller).

Konklusion

Regn-fade er den dominante forstyrrelse over 10 GHz. Moderne VSAT/HTS-systemer håndterer det via ACM, site-diversitet og store marginer – men extreme begivenheder kan stadig forårsage udbrud.