Sono stati mandati in orbita attorno alla terra, dall’inizio degli anni 60  fino ad oggi, qualche migliaio di satelliti artificiali.

Di questi, la maggior parte sono di tipo militare ed hanno lo scopo di rilevare la presenza di missili strategici avversari e di altre strutture militari disseminate sul globo.

Altri sono di tipo scientifico e servono per il rilievo delle caratteristiche dell’atmosfera, del suolo, del mare, dell’ozono, o di tipo astronomico, come il telescopio orbitante Hubble o la stazione orbitante attualmente attiva.

Esistono inoltre oggi anche diverse centinaia di satelliti per telecomunicazioni in orbita geostazionaria equatoriale che hanno lo scopo di fare da ripetitore fra due stazioni in ponte radio terrestri.

Secondo le leggi di Keplero, l’orbita di un satellite attorno ad un corpo celeste, applicata al caso della terra, può essere o una circonferenza con la terra al centro, oppure una ellissi con la terra in uno dei due fuochi.

I satelliti per telecomunicazioni si muovono in orbite circolari equatoriali, e compiendo un giro esattamente ogni 24 ore, ci appaiono come se fossero immobili nel cielo, come indicato schematicamente nell'animazione seguente:

In questo caso assumono il nome di geostazionari.

Questa loro caratteristica, volutamente studiata, ci consente di puntare su di loro le nostre antenne paraboliche fisse dei ponti radio satellitari.

Un satellite che gira attorno alla terra è soggetto alla forza di attrazione di gravità che cerca di farlo precipitare sulla terra, e alla forza  centrifuga che cerca di farlo allontanare indefinitamente.

Per rimanere a girare sempre nella stessa orbita le due forze devono essere esattamente eguali.

Poiché le espressioni matematiche di queste due forze sono:

Deve risultare:

Da cui, semplificando m tra il primo e il secondo membro, e risolvendo per r si ha:

Poiché risulta:

E poiché inoltre la velocità angolare deve risultare di un giro, cioè 2p radianti, ogni 24 ore, e quindi ogni 24 · 3600 sec, allora si ha:

e quindi, sostituendo questi valori:

Questa deve essere la distanza tra il satellite ed il centro della terra, ma poiché la terra ha un raggio di 6.370 Km, allora il satellite deve distare dalla superficie terrestre:

D = 35.830 Km

Se viene posto a questa distanza e su un’orbita equatoriale, noi da terra lo vedremo fermo in cielo, mentre in realtà compie un giro ogni 24 ore insieme alla terra.

A bordo del satellite GEOSTAZIONARIO per telecomunicazioni sono presenti apparecchiature di tipo diverso che svolgono varie funzioni.

Una parte di queste è costituita dai propulsori  che servono a rimettere in orbita, sia pure di poco, o anche di pochissimo, il satellite quando si spostasse, per motivi accidentali, come il vento solare, o prevedibili, come l’attrazione gravitazionale della luna, dall’orbita calcolata.

Esistono poi i pannelli solari che devono essere sempre rivolti verso il sole e che consentono l’alimentazione delle batterie di bordo.

Vi sono poi le antenne trasmittenti e riceventi che devono essere sempre puntate verso la terra per consentire la trasmissione e la ricezione dei segnali informativi.

Tutte le apparecchiature interne che svolgono la funzione specifica di ripetitore in ponte radio assumono poi il nome di trasponder.

Come per i ponti radio terrestri, anche per quelli satellitari le  frequenze in arrivo ed in partenza sono diverse e si è convenzionalmente stabilito di assumere quella maggiore in salita (UP LINK) e quella minore in discesa (DOWN LINK).

Per quanto detto finora, lo SCHEMA A BLOCCHI molto semplificato delle apparecchiature di bordo di un satellite per telecomunicazioni è il seguente:

I programmi televisivi via satellite vengono trasmessi da una stazione terrestre con grande antenna parabolica che trasmette al satellite geostazionario.

Il satellite poi li irradia su una grandissima superficie terrestre, su intere nazioni che li ricevono con una semplice e piccola antenna montata sul tetto o in un balcone e puntata in un punto fisso del cielo nella fascia equatoriale e verso sud nell'emisfero boreale, verso nord in quello australe.

Oggi i satelliti per telecomunicazioni portano a bordo numerosi trasponder che consentono la gestione di parecchie migliaia di canali telefonici e di qualche decina di canali televisivi.

Le frequenze impegnate sono comprese nella gamma dei gigahertz ed i valori standard sono:

2,  4-6;  7-8;  12-14;  20-30;  40-50.

Per consentire l’utilizzo ottimale dei trasponder dei satelliti vengono usate delle tecniche di multiplexaggio analoghe a quelle FDM e TDM impiegate a terra.

Queste tecniche di accesso al trasponder ed al suo utilizzo sono essenzialmente di quattro tipi:

• FDMA  frequency division multiple access
• TDMA  time division multiple access
• SDMA  space division multiple access
• CDMA  code division multiple access

Nella FDMA la banda di frequenza del trasponder viene suddivisa in varie sottobande ed ognuna di questa è assegnata ad una specifica stazione a terra che la gestisce indipendentemente da tutte le altre.

Nella TDMA, analogamente a quanto avviene a terra per il PCM, viene prodotta una trama costituita da una sequenza di burst ognuno dei quali è indirizzato ad una precisa stazione a terra indipendentemente da tutte le altre.

Nella SDMA il multiplexaggio avviene per aree geografiche diverse che vengono identificate da antenne paraboliche molto direttive che identificano precise zone della terra escludendo le altre.

La CDMA è la tecnica più moderna e più complessa perché, essendo in linea di principio la fusione della divisione di tempo e della divisione di frequenza, assegna a ogni singola stazione terrestre una frequenza precisa ed un preciso intervallo di tempo.

Per poter accedere a questa frequenza e a questo intervallo di tempo bisogna utilizzare un particolare codice, donde il nome del tipo di accesso.