ระบบสายอากาศ ของ เครือข่ายอวกาศห้วงลึก

ปัจจุบันจานสายอากาศทั้งหมดที่เครือข่ายอวกาศห้วงลึกใช้งานจะเป็นจานสายอากาศแบบแคสสิเกรน (Cassigrain)[12] ทั้งหมด ซึ่งทำให้ได้เกณฑ์ขยายที่สูง โดยสามารถจำแนกประเภทจากขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง รูปแบบการติดตั้ง ความถี่ที่ใช้ นอกจากนี้ยังจำแนกจากเทคโนโลยีที่ใช้ซึ่งทำให้ได้เกณฑ์ขยายที่ต่างกัน และอุณหภูมิสัญญาณรบกวน (noice temperature)

ประสิทธิภาพของจานสายอากาศ[13][14][15][16][17]
ขนาดเส้น ผ่านศูนย์กลาง	ชนิด	ย่านความถี่	กำลังส่ง	เกณฑ์ขยาย (ภาคส่ง)	เกณฑ์ขยาย (ภาครับ)	อัตราส่วน G/T (ภาครับ)
26 เมตร	พื้นฐาน	S-Band	200 W – 20 kW	51.4 ±0.5 dBi	52.5 ±0.5 dBi	31.8 dBi [1 / K]
34 เมตร	HEF	S-Band	ไม่มี	55.40 ±0.2 dBi	56.07 ±0.25 dBi	40.2 dBi [1 / K]
34 เมตร	HEF	X-Band	200 W – 20 kW	67.05 ±0.2 dBi	68.41 ±0.2 dBi	54.0 dBi [1 / K]
34 เมตร	BWG	S-Band	200 W – 20 kW	56.25 +0.2/-0.3 dBi	56.84 +0.1/-0.2 dBi	41.2 dBi [1 / K]
34 เมตร	BWG	X-Band	200 W – 20 kW	67.09 +0.2/-0.3 dBi	68.24 +0.1/-0.2 dBi	53.2 dBi [1 / K]
34 เมตร	BWG	Ka-Band	50 W – 800 W (เฉพาะ DSS-25)	79.52 +0.2/-0.3 dBi	77.2 +0.0/-0.2 dBi	64.4 dBi [1 / K]
70 เมตร	พื้นฐาน	S-Band	200 W – 400 kW	62.95 ±0.2 dBi	63.59 ±0.1 dBi	51.0 dBi [1 / K]
70 เมตร	พื้นฐาน	X-Band	200 W – 20 kW	73.23 ±0.2 dBi	74.55 ± 0.1dBi	62.9 dBi [1 / K]

ค่าที่แสดงในตารางเป็นเพียงค่าของจานสายอากาศที่สถานีโกลด์สโตน ค่าของจานสายอากาศที่สถานีอื่นจะแตกต่างบ้างเล็กน้อย
ค่าเกณฑ์ขยายที่แสดงยังไม่รวมปัจจัยของผลกระทบจากชั้นบรรยากาศ ค่าประสิทธิภาพ G/T คืออัตราส่วนระหว่างเกณฑ์ขยายต่ออุณหภูมิสัญญาณรบกวนของภาครับสัญญาณ ทำการวัดที่มุม 45 องศาในวันที่สภาพอากาศปลอดโปร่ง

จานสายอากาศขนาด 26 เมตร

สถานีของเครือข่ายอวกาศห้วงลึกแต่ละแห่งจะประกอบไปด้วยจานสายอากาศขนาด 26 เมตร เป้าหมายหลักเพื่อใช้สำหรับติดตามยานอวกาศที่กำลังโคจรรอบโลกที่ระดับความสูงระหว่าง 160 ถึง 1,000 กิโลเมตร มีการติดตั้งตัวยีดจับแบบพิเศษทั้งแกน X และแกน Y ช่วยให้สามารถปรับมุมของจานสายอากาศที่มุมเกือบขนานกับพื้นโลกเพื่อสามารถจับสัญญาณให้รวดเร็วที่สุดเมื่อยานอวกาศเคลื่อนเข้ามาในระยะ นอกจากนี้ยังสามารถเปลี่ยนมุมของจานได้อย่างรวดเร็ว (3 องศาทุก 2 นาที) เพื่อติดตั้งยานอวกาศที่โคจรรอบโลกอย่างรวดเร็ว

แต่เดิมมีการใช้จานสายอากาศขนาด 26 เมตรเพื่อใช้สนับสนุนภารกิจโครงการอะพอลโล ในการส่งมนุษย์ไปสำราวจดวงจันทร์ ระหว่างปี 1967 ถึงปี 1972[18]

จานสายอากาศขนาด 34 เมตรแบบประสิทธิภาพสูง (HEF)

จานสายอากาศขนาด 34 เมตรแบบประสิทธิภาพสูง (High Efficiency, HEF) ถูกใช้งานมาตั้งแต่ช่วงกลางทศวรรษ 1980 โดยสามารถทำการรับและส่งสัญญาณผ่านที่ความถี่ย่าน S-Band และ X-Band ย้อนไปตั้งแต่ปี 1986 ที่มีการใช้เพื่อสนับสนุนภารกิจการสำรวจดาวเสาร์ของยานสำรวจวอยเอจเจอร์ 2 แม้ว่าปัจจุบันประสิทธิภาพของจานสายอากาศประเภทนี้จะไม่ต่างกับจานสายอากาศแบบอื่นๆ แต่เนื่องจากในอดีตถือว่ามีประสิทธิสูงสุดเมื่อเทียบกับยุคนั้น ทำให้ยังคงมีการเรียกชื่อแบบเดิมอยู่ จานสายอากาศใช้การติดตั้งแบบมุมเงยและมุมกวาด (elevation and azimuth) ทำงานโดยอาศัยการหมุนด้วยอัตราเร็ว 0.4 องศาต่อวินาที โดยออกแบบให้จุดรับสัญญาณหรือฟีดฮอร์น (feed horn) รองรับสองย่านความถี่ ทำให้ไม่ต้องมีการใช้กระจกสะท้อนซึ่งช่วยลดทอนสัญญาณรบกวน มีการปรับปรุงวัสดุที่ใช้และกระบวนการในการสร้างพิ้นผิวของจานสายอากาศเพื่อช่วยเพิ่มประสิทธิภาพให้มากยิ่งขึ้น

รูปร่างของตัวสะท้อนสัญญาณตัวที่สองเป็บแบบไฮเพอร์โบลอยด์ที่ไม่สมบูรณ์ กล่าวคือ มีการปรับรูปร่างให้มีความบิดเบี้ยวเพื่อให้สัญญาณสะท้อนสม่ำเสมอมากขึ้น นอกจากนี้ยังมีการปรับแต่งพื้นผิวของจานพาราโบลาเพื่อให้ค่าสัญญาณที่ได้มีการประจายตัวอย่างสม่ำเสมอทั้งแอมพลิจูดและเฟส จานสายอากาศแบบประสิทธิภาพสูงถือเป็นจานสายอากาศแบบแรกที่มีการปรับรูปร่างพื้นผิว ทำให้ค่าดำเนินการในการใช้งานความถี่ย่าน X-Band ไม่ต่างจากย่าน X-Band มีการปรับแต่งโดยเพิ่มตัวดูเพลกเซอร์ (duplexer) เข้ามาซึ่งมีค่าอุณหภูมิสัญญาณรบกวนสูงขึ้น ต่อมามีการติดตั้งเครื่องขยายสัญญาณรบกวนต่ำ (low-noise amplifier) สองตัว ตัวแรกเป็นแบบเมเซอร์ (MASER) อีกตัวเป็บแบบทรานซิสเตอร์สนามไฟฟ้าหรือเฟต (Field Effect Transistor, FET)

จานสายอากาศขนาด 34 เมตรแบบท่อนำคลื่น (BWG)

จานสายอากาศขนาด 34 เมตรแบบท่อนำคลื่น (BWG) ที่สถานีสื่อสารอวกาศห้วงลึกมาดริด

จานสายอากาศขนาด 34 เมตรแบบท่อนำคลื่น (Beam Waveguide, BWG) เป็นจานสายอากาศแบบล่าสุดของเครือข่ายห้วงอวกาศลึก มีคุณสมบัติเช่นเดียวกับจานสายอากาศแบบประสิทธิภาพสูง แต่มีการย้ายตำแหน่งของฟีดฮอร์นจากจุดโฟกัสไฮเพอร์โบลอยด์ด้านบนจานไปยังห้องที่อยู่ใต้ดินแทน คลื่นจะถูกนำทางโดยกระจกสะท้อนซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 2.5 เมตร ข้อดีคือไม่ต้องมีการคิดตั้งระบบหล่อเย็นไครโอเจนขนาดใหญ่ไว้บนตัวจานอีกต่อไป อีกประการคือด้านการบำรุงรักษา นอกจากนี้น้ำฝนจะไม่ไหลมารวมกันที่ฟีดฮอร์นซึ่งจะทำให้ประสิทธิภาพลดลง สถาปัตยากรรมแบบใหม่นี้ทำให้สามารถทำการติดตั้งตัวรับส่งสัญญาณที่ย่านความถี่ Ka-Band เพิ่มเข้าไปได้[12]

จานสายอากาศขนาด 70 เมตร

จานสายอากาศขนาด 70 เมตรถือเป็นจานสายอากาศที่มีขนาดใหญ่ที่สุด และมีความไวมากที่สุด มีความสามารถในการติดตามยานอวกาศที่เคลื่อนที่ห่างจากโลกอยู่หลายพันล้านกิโลเมตร ตัวสะท้อนสัญญาณจะคอยควบรวมสัญญาณให้อยู่ไม่เกิน 1 เซนติเมตร จากพื้นที่ของจานทั้งหมด 3,850 ตารางเมตร ซึ่งหากมีการเปลี่ยนแปลงทางรูปร่างเพียงเล็กน้อย อาจส่งผลต่อการทำงานของจานสายอากาศนี้ทั้งหมดได้

แบริ่งแบบไฮโดรสแตติกส์ช่วยรองรับน้ำหนักตัวจานอันมหาศาลไปยังฐานทั้งสามจุด ซึ่งเคลื่อนที่ผ่านวงแหวนเหล็กกล้าบนชั้นน้ำมันที่มีความบางเท่าแผ่นกระดาษ

นาซาสร้างจานสายอากาศขนาด 70 เมตรขึ้นมาเพื่อใช้ในภารกิจการสำรวจอวกาศที่ไปไกลกว่าวงโคจรของโลกซึ่งต้องการระบบสื่อสารที่มีศักยภาพสูง จานสายอากาศขนาด 70 เมตรที่สถานีโกลด์สโตนมีชื่อเรียกว่า "Mars antenna" (DSS 14) เป็นจานสายอากาศขนาด 70 เมตรแห่งแรก ซึ่งออกแบบเพื่อใช้รับสัญญาณอันแผ่วเบาและทำการส่งสัญญาณแรงสูงออกไปยังห้วงอวกาศ โดดเด่นด้วยขนาดความกว่างกว่า 64 เมตร ถูกใช้งานครั้งแรกในปี 1966 ก่อนจะมีการปรับเป็นขนาด 70 เมตรในปี 1988 เพื่อใช้สำหรับภารกิจยานสำรวจวอยเอจเจอร์ 2 เมื่อครั้งที่เคลื่อนที่ผ่านดาวเนปจูน

ชือของจานสายอากาศ "Mars antenna" ได้มาจากภารกิจการสำรวจดาวอังคารครั้งแรกของยานสำรวจมาริเนอร์ 4 และยังให้การสนับสนุนภารกิจไพโอเนียร์, แคสซินี และมาร์เอกซ์พลอเรชันโรเวอร์ส นอกจากนี้ยังทำหน้าที่รับสัญญาณอันโด่งดังจากนีล อาร์มสตรองขณะลงจอดบนดวงจันทร์ด้วยยานอะพอลโล 11 อีกด้วย[19]