Sveriges Radiofrekvensallokering
Logga in
Varukorg Beställ plansch
Kunskapsbanken i bilder

Satellit, radar och vetenskap i bilder

45 bilder och diagram ur områdets 10 artiklar, i läsordning. Under varje bild står vad den visar, och länken går till artikeln där den förklaras.

Välj en bild i listan nedan.

Bild 1 av 45

Läs mer i artikeln:

Piltangenterna vänster och höger bläddrar också.

Alla 45 bilder

  1. Satellitbanor: LEO, MEO och GEO

    1. 1Banhöjder i skalaBanhöjder i rätt skala. De låga banorna (LEO) syns knappt utanför jordytan. Navigeringssatelliterna i MEO ligger ungefär tre jordradier ut och den geostationära banan nästan sex jordradier ut.
    2. 2Omloppstid mot höjdOmloppstiden som funktion av banhöjden, beräknad med Keplers tredje lag. Observera den logaritmiska höjdskalan. Hela LEO-området (skuggat) ger omloppstider under två timmar.
    3. 3Elevationsvinkel mot geostationär satellitBeräknad elevationsvinkel mot en geostationär satellit. Heldragen linje: satelliten ligger rakt söderut. Streckad linje: satelliten ligger 30° öster eller väster om mottagarens longitud och står då ännu lägre. Norr om ca 81° N syns inga geostationära satelliter alls.
    4. 4BantyperVänster: banans lutning mot ekvatorn avgör vilka breddgrader satelliten passerar. Höger: en Molniyabana. Punkterna visar läget varje timme. Satelliten rusar förbi nära jorden och dröjer sig kvar högt över norra halvklotet, enligt Keplers andra lag.

  2. Satellitkommunikation

    1. 5Transponder och upp- och nedlänkEn böjd rörtransponder: upplänken tas emot, förstärks, flyttas ned i frekvens, filtreras och förstärks igen innan den sänds som nedlänk. Satelliten ändrar inte innehållet i signalen.
    2. 6Satellitband på frekvensaxelnTypiska satellitband från L- till V-band (ungefärliga gränser i ITU region 1). Nedlänken ligger nästan alltid lägre i frekvens än upplänken. Kontrollera exakta band och villkor i frekvensplanen.
    3. 7Länkbudget för satellit-tvLänkbudget för satellit-tv i Stockholm som vattenfall. Fri rymd-dämpningen på drygt 200 dB äter upp nästan allt, och parabolens antennvinst behövs för att signalen ska komma upp över bruset.
    4. 8Regnets väg genom signalenVid låg elevationsvinkel, som i norra Sverige, går signalen en längre väg genom regnet under smältnivån och dämpas mer. Därför behöver länkar i norr större marginal.

  3. Satellitnavigering: GPS, Galileo, GLONASS och BeiDou

    1. 9Gångtid och avståndGångtiden översätts till avstånd med ljusets hastighet. Eftersom 1 ns motsvarar 30 cm måste både satellitens och mottagarens klocka vara mycket noggranna.
    2. 10Positionsbestämning med avståndscirklarFörenklad tvådimensionell bild. Med rätt klocka möts cirklarna i en punkt. Med ett klockfel blir alla avstånd för långa med lika mycket, och bara när klockfelet läggs in som en okänd går ekvationerna ihop. I tre dimensioner behövs fyra satelliter.
    3. 11GNSS-frekvensplanGNSS-signalernas frekvensplan. Flera system delar mittfrekvens, till exempel 1176,45 MHz och 1575,42 MHz, vilket gör det enkelt att bygga mottagare för flera system i samma kretsar. Skuggat: de band som Radioreglementet avsätter för RNSS. Kurvformerna är schematiska och axeln har ett avbrott.
    4. 12Satellitgeometri och osäkerhetsområdeVarje avståndsmätning begränsar läget till ett smalt band vinkelrätt mot riktningen till satelliten. Skärningen av banden är mottagarens osäkerhetsområde, i verkligheten tredimensionellt. Ytan är proportionell mot 1/sin(vinkeln).
    5. 13Nätverks-RTKNätverks-RTK: referensstationerna mäter satelliterna, driftcentralen räknar ut korrektioner och skickar dem via mobilnätet till den rörliga mottagaren. Mottagaren når centimeternivå, men beror på ett fungerande mobilnät.

  4. GNSS-störningar: störsändning och vilseledning

    1. 14Fri rymd-dämpning vid 1575,42 MHzFri rymd-dämpning vid 1575,42 MHz. En källa på 10 km avstånd dämpas 66 dB mindre än satelliten, vilket är en faktor ca 4 miljoner i effekt. Avståndet ger alltså marknära signaler ett enormt försprång, och det är grunden till att GNSS är lätt att störa.
    2. 15Normal mottagning, störning och vilseledningStörning och vilseledning på konceptnivå. Vid störning förlorar mottagaren satelliterna och vet att något är fel. Vid vilseledning tror mottagaren på en falsk signal och levererar ett fel som ser ut som ett riktigt resultat.
    3. 16Öppna rapporter om GNSS-störningar 2023–2026Öppna källor om GNSS-störningar i Östersjöområdet, 2023–2026. Galileo OSNMA, som gör vilseledning svårare, blev operativt mitt i förloppet.
    4. 17Vem är beroende av GNSS?Vem är beroende av GNSS? Vissa behöver position, andra tid, och många båda. Ett bortfall eller en felaktig signal sprids därför till system som användaren inte tänker på som satellitberoende.
    5. 18Skydd mot GNSS-störning i lagerSkydd i lager. Varje lager fångar en del av hoten, och inget lager är tillräckligt ensamt. Längst till höger finns de åtgärder som gör att verksamheten kan fortsätta även när GNSS inte går att lita på.

  5. Radar: grunder

    1. 19Radarns ekoprincipRadarns grundprincip. Tiden mellan sändpuls och eko, gångtiden Δt, motsvarar pulsens väg fram och tillbaka. Avståndet är därför bara hälften av c·Δt.
    2. 20Från antennens riktning till radarbildFrån verklighet till radarbild. Antennens riktning ger vinkeln, gångtiden ger avståndet. I bilden till höger har strålen just passerat fartyget, och sveplinjens efterglöd visar var den nyss varit.
    3. 21Radarbandens bokstäver och användningRadarbanden och några typiska användningar. Axeln är logaritmisk, så varje bokstavsband ser ungefär lika brett ut trots att W-bandet rymmer 35 GHz och L-bandet 1 GHz.
    4. 22Primär och sekundär radarPrimär radar tar emot ekot från målet. Sekundär radar får ett aktivt svar från en transponder, vilket ger identitet och höjd men kräver att målet samarbetar.

  6. Radarteknik: puls, doppler, FMCW och SAR

    1. 23Signal-brusförhållande mot avståndSignal-brusförhållandet för exemplets marina X-bandsradar. Räckvidden ges av skärningen mellan kurvan och 13 dB-tröskeln. För ett litet mål på 2 m höjd är radarhorisonten (21,8 km) lika begränsande som effekten.
    2. 24Pulskompression med matat filterPulskompression. En lång puls med frekvenssvep (överst) komprimeras av ett matat filter till en spets med bredden 1/B (underst). Utan viktning blir första sidloben −13 dB. En Hamming-vikt sänker sidlobarna till under −40 dB mot en något bredare huvudlob.
    3. 25MTI-filtrets amplitudsvarMTI-filtrets amplitudsvar. Nollan vid 0 tar bort fasta ekon. Nollorna vid hela multipler av PRF är blinda hastigheter. Hastigheterna under axeln gäller en 2,8 GHz-radar med PRF 1 kHz.
    4. 26FMCW-principenFMCW-principen. Sänd och mottagen ramp skiljer sig med fördröjningen τ, vilket ger en konstant frekvensskillnad f_b = S·τ. En FFT av beat-signalen ger ett avståndsspektrum. Siffrorna gäller exemplet B = 1 GHz och T = 50 µs.
    5. 27SAR-geometriSAR-geometri. Målet belyses från första till sista läget längs en sträcka L_s = λR/D, lika med strålens fotavtryck på marken. Ekon från hela sträckan kombineras, och upplösningen i färdriktningen blir D/2.

  7. Väderradar och vädersatelliter

    1. 28Reflektivitet och regnintensitetMarshall–Palmers samband Z = 200·R^1,6. Varje steg på 10 dBZ ger ca fyra gånger högre regnintensitet. Hagel och mycket stora droppar ger högre Z än vad sambandet förutsätter och överskattas därför.
    2. 29Strålhöjd mot avstånd med 4/3-jordradieStrålens höjd över radarn som funktion av avståndet för fem elevationsvinklar, beräknat med 4/3-jordradie. Det skuggade bandet är det lägsta strålknippet, ±0,5° kring mitten. Den streckade linjen är samma stråle om atmosfären inte böjde den.
    3. 30DopplerdilemmatDopplerdilemmat. För varje våglängd är produkten av entydigt avstånd och entydig hastighet konstant, c·λ/8. Långa våglängder ger mer utrymme, men kräver större antenn för samma strålbredd.
    4. 31Radiometerkanaler och skyddade bandMikrovågsradiometrarnas kanaler ligger vid absorptionslinjer i atmosfären, och flera av dem sammanfaller med de band som Radioreglementet skyddar mot all sändning. Kurvan är schematisk och visar principen.

  8. Radioastronomi

    1. 32RadiofönstretRadiofönstret, schematiskt. Kurvan är en förenklad modell av atmosfärens genomsläpplighet i zenit och visar principen, inte exakta värden. Mellan dalarna vid millimetervåg finns fönster som utnyttjas från torra platser på hög höjd.
    2. 33Vätelinjen på 21 centimeterVätelinjen. Till vänster uppkommer linjen när elektronens och protonens spinn vänder från parallella till antiparallella. Till höger syns hur Dopplereffekten flyttar linjen: gas som rör sig bort med 100 km/s ger en förskjutning på 474 kHz.
    3. 34Principen för en interferometerPrincipen för en interferometer. Vågen når teleskopen vid olika tidpunkter, och skillnaden τ = B sin θ / c är det som korrelatorn utnyttjar. Ju längre baslinje, desto finare detaljer.
    4. 35Vinkelupplösning mot antennstorlekUpplösning ≈ λ/D som funktion av antennens diameter eller baslinjen. Varje våglängd ger en rät linje i dubbellogaritmisk skala. Med VLBI vid millimetervåg blir upplösningen bättre än 0,0001 bågsekunder.

  9. Jordobservation och rymdforskning med radio

    1. 36Aktiv och passiv fjärranalys samt jonosfärsradarTre sätt att mäta med radio. Aktiv: instrumentet sänder och mäter ekot. Passiv: instrumentet lyssnar på naturlig strålning. Markbunden jonosfärsradar: en kraftfull sändare på marken och en känslig mottagare mäter den svaga spridningen från fria elektroner.
    2. 37Sentinel-1: geometri och täckningGeometri och täckning. Överst: en SAR blickar åt sidan, och svepbredden är 250 km. Underst: efter 175 omlopp ligger spåren 229 km från varandra vid ekvatorn, mindre än svepbredden, så hela jorden täcks på en 12-dagarscykel. Bilden är inte skalenlig i höjd.
    3. 38EISCAT 3D och inkoherent spridningPrincipen för EISCAT 3D, schematiskt och inte skalenligt. Tre stationer ser samma volym, vilket gör att hastighetens riktning kan bestämmas. Det mottagna spektrumet innehåller elektrontäthet (area), temperaturer (bredd) och hastighet (förskjutning).
    4. 39Markspår för en solsynkron satellit och antal överflygningarVarför en station långt norrut passar polära satelliter. Spåren gäller ett dygn för en bana på 693 km och 98,18° lutning, beräknade med enkel banmodell. Fetare spårdelar ligger inom synradien 21° kring Esrange. Staplarna visar överflygningar per dygn i en förenklad simulering.
    5. 40Fri rymd-dämpning vid 8 GHz för olika avståndFri rymd-dämpning vid 8 GHz (X-band) för olika avstånd. En astronomisk enhet (AU) är avståndet jord–sol, ca 150 miljoner km. Dämpningen mellan 693 km och 1 AU är över 100 dB. Den streckade linjen visar GNSS-signalen vid 1,575 GHz (182,5 dB).

  10. Tidssignaler och frekvensnormaler

    1. 41Tidsfel som funktion av tid för olika frekvensfelTidsfel = frekvensfel × tid. Linjerna visar hur lång tid det tar innan en klocka med ett givet relativt frekvensfel har glidit en viss sträcka. Hur bra klocka som behövs beror på vad tiden ska användas till.
    2. 42TAI minus UTC 1972–2040Skillnaden mellan atomtid (TAI) och UTC har vuxit från 10 s till 37 s genom 27 skottsekunder. Sedan 2017 har inga lagts till.
    3. 43Hur tiden förs ut från UTC till användarnaSpårbarhetskedjan i Sverige. Varje steg jämförs mot steget ovanför, så att alla klockor kan spåras tillbaka till UTC. Siffrorna är storleksordningar.
    4. 44DCF77: amplitudmodulation per sekundAmplitudmodulationen hos DCF77. Varje sekund börjar med en sänkning av bärvågens amplitud till ca 15 %. Längden, 0,1 s eller 0,2 s, bär biten. Den saknade sänkningen i sekund 59 markerar minutskiftet.
    5. 45DCF77-telegrammet med exempelDCF77-telegrammet med exempel: lördag 24 oktober 2026, 14.37 sommartid. Rutorna visar bitvärdet i varje sekund, och talen under rutorna är bitens vikt. Paritetsbitarna P1, P2 och P3 gör att antalet ettor i respektive grupp alltid är jämnt.

Fler områden i bilder

Alla artiklar i Satellit, radar och vetenskap