Οι δορυφόροι είναι στη βάση τους αναμεταδότες. Δηλαδή λειτουργούν σαν δέκτες, όταν λαμβάνουν το σήμα από τους επίγειους σταθμούς μετάδοσης (uplink), και σαν πομποί, όταν το στέλνουν πίσω στη Γη (downlink). Το μέσο επικοινωνίας είναι τα ραδιοκύματα. Όπως και στις επίγειες μεταδόσεις τηλεόρασης και ραδιοφώνου, έτσι κι εδώ η πληροφορία μεταδίδεται μας με τη βοήθεια ενός ηλεκτρομαγνητικού κύματος υψηλής συχνότητας, που ονομάζεται φέρον κύμα. (Η επίγεια μετάδοση τηλεόρασης γίνεται στις γνωστές μπάντες VHF και UHF που καλύπτουν ένα εύρος ζώνης μερικών δεκάδων MegaHertz ).

Φάσμα συχνοτήτων

Στις δορυφορικές μεταδόσεις, η πληροφορία (δηλαδή το οπτικοακουστικό σήμα) έχει και αυτή τη μορφή ηλεκτρομαγνητικού κύματος σημαντικά χαμηλότερης όμως συχνότητας, που για να μεταφερθεί χωρίς απώλειες είναι απαραίτητο να διαμορφωθεί, να «κρυφτεί» δηλαδή, μέσα στο υψίσυχνο φέρον κύμα που έχει και πολύ καλύτερα χαρακτηριστικά μετάδοσης. Ο διεθνής οργανισμός ITU (International Telecommunication Union), έχει καθορίσει ότι οι δορυφορικές μεταδόσεις θα γίνονται στο κομμάτι του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος από 2,5 GHz έως 220 GΗz. Πρόκειται για πολύ υψηλές συχνότητες της τάξης των δισεκατομμυρίων Ηz. Σε αυτές τις συχνότητες το μήκος κύματος των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων είναι πολύ μικρό και γι’ αυτό τα αποκαλούμε και μικροκύματα. Τα μεγέθη, συχνότητα και μήκος κύματος, είναι αντιστρόφως ανάλογα. Υψηλότερη συχνότητα σημαίνει μικρότερο μήκος κύματος. Μικρό μήκος κύματος με τη σειρά του σημαίνει μικρότερη κεραία λήψης, ένα εξαιρετικά σημαντικό στοιχείο στη δορυφορική λήψη.

Χαρακτηριστικά μικροκυμάτων

Τα μικροκύματα έχουν χαρακτηριστικά αρκετά όμοια με αυτά του ορατού φωτός, με κυριότερο χαρακτηριστικό το ότι δεν εμποδίζονται ούτε ανακλώνται από την ιονόσφαιρα, όπως για παράδειγμα τα βραχέα κύματα. Επιπλέον έχουν εξαιρετική κατευθυντικότητα, δηλαδή ταξιδεύουν σχεδόν σε ευθεία γραμμή με μικρές σχετικά αποκλίσεις. Η επιλογή αυτή είναι πρακτικά αναγκαία, αν θέλουμε να μεταφέρουμε πολλά τηλεοπτικά κανάλια σε μια εκπομπή, αφού κάθε δορυφορικό κανάλι χρειάζεται μια περιοχή γύρω στα 36 MHz οπότε, αν θέλουμε, π.χ., να μεταφέρουμε 100 κανάλια, το συνολικό απαιτούμενο φάσμα θα είναι 36 x100 = 3.6000 ΜΗz. Αν, λοιπόν, το «πρόγραμμα (η διαμόρφωση) είναι 3.6000 ΜΗz είναι επόμενο η βασική συχνότητα εκπομπής (φέρουσα) να είναι σημαντικά υψηλότερη. Η δυνατότητα κάλυψης μεγάλων περιοχών και η εκπομπή πολλών καναλιών από ένα δορυφόρο οδηγούν, στην ανάγκη ακόμη υψηλότερης συχνότητας εκπομπής.

Μπάντες μικροκυμάτων

Κατά τη διάρκεια του Β’ Παγκοσμίου Πολέμου που τα μικροκύματα χρησιμοποιήθηκαν σε συστήματα ραντάρ, οι μηχανικοί που τα εξέλιξαν, τα χώρισαν  σε μπάντες, στις οποίες και έδωσαν ονόματα από γράμματα του αλφάβητου. Έτσι από 2 έως 3 GΗz έχουμε την μπάντα S, από 3 έως 6 GHz την μπάντα C, από 7 έως 9 GΗz την μπάντα X, από 10 έως 17 GΗz την μπάντα Κu που είναι η δημοφιλέστερη, αφού εκεί εκπέμπονται σήμερα τα περισσότερα δορυφορικά τηλεοπτικά κανάλια και ραδιόφωνα, και τέλος από 18 έως 22 GΗz την μπάντα Κa.

Μετάδοση και λήψη

Η μετάδοση από τον επίγειο σταθμό προς το δορυφόρο (uplink) γίνεται σε διαφορετική συχνότητα από αυτήν της μετάδοσης από το δορυφόρο προς τη Γη. Αυτό γίνεται, για να αποφεύγονται οι παρεμβολές. Έτσι, αφού το σήμα σταλεί από τον επίγειο σταθμό προς το δορυφόρο, αυτός με τη βοήθεια των transponder του θα το λάβει και θα το στείλει πίσω στη Γη. Οι transponder των δορυφόρων είναι στην ουσία οι αναμεταδότες τους. Αυτοί ξεπερνάνε πολλές φορές ακόμα και τους 50 σε αριθμό και έργο τους είναι να λάβουν, με την κεραία λήψης και το δέκτη που διαθέτουν, το σήμα από τη Γη, να του αλλάξουν συχνότητα, να το ενισχύσουν και στη συνέχεια να το στείλουν πίσω στη Γη με τον πομπό και την κεραία εκπομπής.

Η πλειονότητα των τηλεοπτικών, δορυφορικών μεταδόσεων γίνεται σήμερα στις μπάντες Κu από 10,7 έως 12,750 Ηz και στην μπάντα C από 3,5 έως 4,20 Ηz. Ένας δορυφόρος διαθέτει συνήθως transponder που εκπέμπουν και στις δύο αυτές μπάντες. Η μπάντα C χρησιμοποιείται και σε επίγειες εφαρμογές, κάτι που υπαγορεύει τη δορυφορική εκπομπή όχι και τόσο ισχυρών σημάτων προς αποφυγή παρεμβολών. Αντίθετα οι transponder που χρησιμοποιούν την μπάντα Κu, δεν δεσμεύονται από τέτοιους περιορισμούς, κάτι που τους έχει κάνει ιδιαίτερα δημοφιλείς. Το αποτέλεσμα όμως είναι να γίνονται εξαιρετικά λίγες οι διαθέσιμες συχνότητες σε αυτή την μπάντα (Ku) αφού κάθε transponder χρειάζεται ένα συγκεκριμένο κομμάτι της μπάντας για τη μετάδοση του και το ίδιο κομμάτι της μπάντας δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί από άλλο transponder που εκπέμπει προς την ίδια κατεύθυνση ούτε στον ίδιο αλλά ούτε και σε γειτονικούς δορυφόρους.

Τεχνικές μετάδοσης

Αυτό έχει οδηγήσει στην εφαρμογή ορισμένων τεχνικών που επιτρέπουν την αποτελεσματική χρήση του κομματιού αυτού της μπάντας που διαθέτουμε. Δύο από αυτές είναι οι πιο γνωστές και χρησιμοποιούνται ευρέως σήμερα από πάρα πολλούς δορυφόρους. Στην πρώτη, δύο transponder χρησιμοποιούν την ίδια συχνότητα εκπομπής, αλλά στέλνουν το σήμα τους σε τελείως διαφορετικές κατευθύνσεις και έτσι δεν προκαλούνται παρεμβολές. Στην δεύτερη γίνεται πάλι η χρήση της ίδιας συχνότητας προς την ίδια κατεύθυνση αλλά με διαφορετική πολικότητα.  Με τον όρο πολικότητα εννοούμε τη διεύθυνση του σήματος εκπομπής, που μπορεί να είναι είτε οριζόντια είτε κάθετη, αν χρησιμοποιούμε γραμμική μετάδοση, ενώ αν η μετάδοση μας είναι κυκλική, τότε η πολικότητα μπορεί να είναι είτε δεξιόστροφη είτε αριστερόστροφη. Με αυτόν τον τρόπο διπλασιάζουμε στην πράξη το εύρος συχνοτήτων, χωρίς να αντιμετωπίζουμε προβλήματα παρεμβολών. Ειδικότερα για την κυκλική μετάδοση να πούμε ότι, επειδή αυτήν την συναντάμε στους ισχυρούς δορυφόρους DBS που ούτως ή άλλως δεν έχουν πρόβλημα συνωστισμού στην μπάντα, γιατί οι transponder είναι λίγοι, γινεται χρηση της της τεχνικής με τις διαφορετικές πολικότητες για εκπομπές από transponder γειτονικών δορυφόρων στην ίδια συχνότητα. Η εκπομπή σήματος με διαφορετική πολικότητα βεβαια μπορεί να λύνει εν μέρει το πρόβλημα, δημιουργεί όμως την ανάγκη, για πρόσθετο εξοπλισμό από την πλευρά του δέκτη που πρέπει να συντονιστεί κάθε φορά σε κάποια διαφορετική πολικότητα.

Το δεδομένο είναι πως ο αριθμός των transponder και μάλιστα σε γειτονικές θέσεις στην τροχιά Clark, συνεχώς αυξάνει εξαντλώντας τα περιθώρια της μπάντας Κυ, ακόμα και με τη χρήση των παραπάνω τεχνικών. Αυτό έχει βάλει στο τηλεοπτικό, δορυφορικό τοπίο και την μπάντα Κa, στην οποία και γίνονται δοκιμές εκπομπής και δορυφορικού τηλεοπτικού σήματος ώστε σύντομα να χρησιμοποιηθεί.