Par

1
Parámetros de los Sistemas de Comunicacionespor
S a t é l i t e

• Satélite Simón Bolívar,
• al Alcance de Todos!

Taller de Formación
Parte II
2
MODELOS DEL ENLACE DE COMUNICACIONES POR SATELITE
Todo sistema de comunicación vía satélite, al
igual que los sistemas terrestres, posee un grupo
de ecuaciones que lo rigen, a través de las
cuales podemos determinar los niveles de señales
que deben manejarse para garantizar una
comunicación confiable según parámetros de
calidad de servicio.
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MODELOS DEL ENLACE DE COMUNICACIONES POR SATELITE
Para realizar los cálculos del Sistema de
Comunicaciones por Satélite, se emplean los
denominados MODELOS, con lo cual se establecen
los valores característicos que deben tener las
señales en las diferentes etapas, características
de las etapas Potencia, Ancho de Banda, Canales,
Relación S/N (C/N), entre otras.
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MODELOS DEL ENLACE DE COMUNICACIONES POR SATELITE

• Un sistema de comunicaciones vía satélite puede
  ser representado por tres bloques
• Modelo de Subida
• Modelo del Transponder
• Modelo de Subida

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PARAMETROS DEL SISTEMA SATELITAL
POTENCIA DE TRANSMISION Y ENERGIA DE BIT
Donde Eb energía de un bit sencillo (joules
por bit) Pt potencia total de la portadora Tb
tiempo de un bit sencillo (seg.)
Considerando
Entonces
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PARAMETROS DEL SISTEMA SATELITAL
POTENCIA RADIADA ISOTROPICA EFECTIVA PIRE
Se define como una potencia de transmisión
equivalente y matemáticamente se determina por la
ecuación.
En donde PIRE potencia radiada isotropita
efectiva (watts) Pr potencia total radiada de
una antena (watts) At ganancia de la antena
transmisora (relación sin unidades)
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PARAMETROS DEL SISTEMA SATELITAL
POTENCIA RADIADA ISOTROPICA EFECTIVA PIRE
Cont.
Se puede expresar en logaritmo
Si se considera la salida del transmisor
Continua
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PARAMETROS DEL SISTEMA SATELITAL
POTENCIA RADIADA ISOTROPICA EFECTIVA PIRE
Cont.
Por lo tanto, se tiene
Considerando que Pt potencia de salida real
del transmisor (dBW) Lbo perdidas por respaldo
del HPA (dB) Lbf ramificación total y perdida
de alimentador (dB) At ganancia transmisora de
la antena (dB)
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PARAMETROS DEL SISTEMA SATELITAL
TEMPERATURA DE RUIDO EQUIVALENTE
La temperatura de ruido equivalente Tc,
representa la potencia de ruido presente a la
entrada de un dispositivo más el ruido agregado
internamente por ese dispositivo, y se determina
por
Expresada en decibelios se tiene
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PARAMETROS DEL SISTEMA SATELITAL
DENSIDAD DE RUIDO
Es la potencia de ruido total normalizado a un
ancho de banda de 1 Hz, o la potencia de ruido
presente en un ancho de banda de 1 Hz, y se puede
estimar con la ecuación
Donde se tiene que No densidad de ruido (W/Hz)
(No generalmente se expresa como
simplemente watts el Hertz es implicado en la
definición de No) N potencia de ruido total
(watts) B ancho de banda (Hertz) K constante de
Boltzmann (joule por grados Kelvin) Te
temperatura de ruido equivalente (grados Kelvin)
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PARAMETROS DEL SISTEMA SATELITAL
DENSIDAD DE RUIDO
Si se expresa en logaritmos, se tiene
12
PARAMETROS DEL SISTEMA SATELITAL
RELACION DE DENSIDAD DE PORTADORA A RUIDO
C/No es el promedio de la relación de densidad de
potencia a ruido de la portadora de banda ancha.
La potencia de la portadora de banda ancha es la
potencia combinada del conducto y sus bandas
laterales asociadas. Se puede calcular como
Expresada en logaritmos se tiene
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PARAMETROS DEL SISTEMA SATELITAL
RELACION DE DENSIDAD DE PORTADORA A RUIDO
Expresada en logaritmos se tiene
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PARAMETROS DEL SISTEMA SATELITAL
RELACION DE LA DENSIDAD DE ENERGIA DE BIT A RUIDO
Esta relación es una manera conveniente de
comparar los sistemas digitales que utilizan
diferentes tasas de transmisión, esquemas de
modulación o técnicas de codificación.
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PARAMETROS DEL SISTEMA SATELITAL
RELACION DE LA DENSIDAD DE ENERGIA DE BIT A RUIDO
Expresada como logaritmo se tiene
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PARAMETROS DEL SISTEMA SATELITAL
RELACION DE LA GANANCIA A TEMPERATURA DE RUIDO
EQUIVALENTE, G/Te
Es una figura de merito usada para representar la
calidad de un satélite en un receptor de una
estación terrena. Puede ser estimada por
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PARAMETROS DEL SISTEMA SATELITAL
RELACION DE LA GANANCIA A TEMPERATURA DE RUIDO
EQUIVALENTE, G/Te
Si se expresara en forma de logaritmo
G/Te es esencialmente el único parámetro
requerido en un satélite o un receptor de
estación terrena, cuando se completa un cálculo
de enlace.
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ECUACIONES DE ENLACE DEL SISTEMA SATELITAL
19
ECUACIONES DE ENLACE DEL SISTEMA SATELITAL
Los parámetros de la ecuación de enlace de
sistema satelital son Ar ganancia de la antena
receptora At ganancia de la antena
transmisora C/N relación de portadora a
ruido. C/No relación de la densidad de portadora
a ruido C/Te relación de portadora a ruido
equivalente Eb/No relación de la energía de bit
a ruido EIRP potencia radiada isotrópica
efectiva PtAt G/T relación de ganancia a
ruido equivalente HPA amplificador de alta
potencia. Lb pérdida de ramificación Lbo
pérdida por respaldo. Ld pérdidas de bajada,
adicionales debido a la atmósfera Lf pérdida del
alimentador LNA amplificador de bajo ruido Lp
pérdida de trayectoria Lu pérdidas de subida
adicionales debido a la atmósfera Pr potencia
total radiada Pt Lbo Lb Lf Pt potencia
de salida del HPA.
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ECUACIONES DE ENLACE
Ecuación de Subida
Donde Lu son las pérdidas atmosféricas de
subida y bajada. LP son las pérdidas de
trayectoria. G/Te ganancia a temperatura de
ruido equivalente. At ganancia de la antena
transmisora Pr potencia total radiada de la
antena
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ECUACIONES DE ENLACE
Ecuación de Bajada
Donde Ld son las perdidas atmosféricas de
subida y bajada. LP son las perdidas de
trayectoria. G/Te ganancia a temperatura de
ruido equivalente. At ganancia de la antena
transmisora Pr potencia total radiada de la
antena
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APLICACIONES DE LAS COMUNICACIONES POR SATELITE
Sistema de Televisión por SatéliteCARACTERISTICA
S
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SATÉLITES PARA CANALES DE TELEVISIÓN
Una de las más amplias aplicaciones que han
encontrado las comunicaciones por satélite, es la
televisión doméstica. Esto se debe, al amplio
margen de cobertura que pueden tener los sistemas
de televisión vía satélite, brindando además, una
gama de canales que logran satisfacer el gusto de
los clientes más exigentes. Los costos son hoy
en día tan bajos, que pueden estar al alcance de
muchas clases sociales.
24
Satélites de 24 canales de televisión Formatos
de los Canales de Televisión
El número de canales de televisión, de
conversaciones telefónicas, o la cantidad de
datos transmitidos, depende del diseño
electrónico del satélite. Los primeros vehículos
de la Western Union, como el Westar I y II,
podían transmitir hasta 12 programas de
televisión simultáneamente. La serie Satcom de la
RCA, así como la mayoría de los satélites
modernos en la banda C manejan 24 canales.
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Cómo se determina el número de canales?
La banda de microondas de 500 MHz puede dividirse
en 12 segmentos de 40 MHz cada uno, con un saldo
de 20 MHz. Ya que basta con 36 MHz para
transmitir una imagen de TV de alta calidad, la
Western Union diseñó sus primeros satélites para
12 canales, con bandas de 36 MHz y espacios
protectores de 4 MHz entre ellas, para evitar la
posibilidad de entrecruzamiento. En el
satélite, cada canal era manejado separadamente
por un dispositivo llamado transmisor-respondedor.
26
Satélites de 24 canales de televisión
Mediante la técnica de la reutilización de
frecuencias, se logra duplicar el número de
canales que se pueden transmitir en esta banda de
amplitud total de 500 MHz. Todos los canales
PARES se transmiten a tierra con POLARIZACIÓN
HORIZONTAL y todos los IMPARES con POLARIZACIÓN
VERTICAL además, para mayor seguridad contra
cruzamientos, los centros de frecuencia de estos
canales se desplazan 20 MHz entre sí. Ya que
las estaciones terrestres individuales están
equipadas para captar sólo un tipo de
polarización (vertical u horizontal) a la vez,
puede existir traslapamiento en las frecuencias
usadas para los canales pares e impares sin que
haya interferencia entre los canales.
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Satélites de 24 canales de televisiónDesignación
de frecuencias
Banda Bajada 3.7 a 4.2 GHz Ancho de Banda 500
MHz Numero de canales 24 Ancho de Banda de
Canal 40 MHz Polarización Canal Par
Horizontal Polarización Canal Impar Vertical
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Satélites de 24 canales de televisiónEstructura
de cada canal

• La señal de video ocupa entre 0 y 4,6 MHz.
• El espacio restante puede ser usado para canales
  de audio, parte de los cuales puede ser el sonido
  que acompaña a las imágenes de televisión y el
  resto puede ser completamente independiente.
• Estas señales de audio son llevadas por
  "subportadoras de audio".
• La mayoría de los canales transmiten el sonido
  en una subportadora de 6,8 MHz y ocasionalmente,
  en subportadoras de 6,2 y de 6,8 Mhz.

El sonido estéreo a menudo se transmite en
subportadoras de 5,58 y 5,76 MHz.
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Satélites de 24 canales de televisiónEstructura
de canales pares e impares
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Componentes de un Sistema de Recepción por
Satélite

• Los elementos básicos de un sistema receptor de
  comunicaciones por satélite son
• Antena Parabólica
• Alimentador
• Amplificador de Bajo Ruido LNA (uno para cada
  polarización o un sistema dual).
• Conversor de Frecuencia de Bajada
• Cable Coaxial
• Receptor

31
Gracias
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Componentes de un Sistema de Recepción por
Satélite
Antena Parabólica Interfase que permite capturar
las señales de microondas provenientes del
satélite o desde tierra. Existe una amplia
variedad de antenas parabólicas, de utilidad
según sea el requerimiento que se posea, por
ejemplo niveles de señales, resistencia al
viento, fijas o moviles, Transmisoras,
Receptoras, duales, etc.
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Componentes de un Sistema de Recepción por
Satélite

• Antena Parabólica los elementos constructivos
  pueden ser
• Repujado
• Estampado o hidroformado
• Fibra de vidrio
• Malla de alambre o metal expandido

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Componentes de un Sistema de Recepción por
Satélite
Antena Parabólica PARAMETROS DE INTERES

1. Eficiencia
2. Abertura del haz y lóbulos secundarios
3. Relación del largo focal al diámetro de la
   antena
4. Ruido de antena (temperatura de ruido)

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Componentes de un Sistema de Recepción por
Satélite
Antena Parabólica PARAMETROS DE INTERES
Abertura del haz y lóbulos secundarios
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Componentes de un Sistema de Recepción por
Satélite
Antena Parabólica PARAMETROS DE INTERES

• Ruido de antena (temperatura de ruido)
• Pueden considerarse los siguientes elementos
• Fuentes artificiales (luz fluorescente)
• Terreno circundante
• Inversamente proporcional a la elevación
• Inversamente proporcional al diámetro del plato

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Componentes de un Sistema de Recepción por
Satélite
Antena Parabólica PARAMETROS DE INTERES
Ruido de antena (temperatura de ruido)
?
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Componentes de un Sistema de Recepción por
Satélite
Antenas Parabólicas De un Foco y Cassegrain.
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Componentes de un Sistema de Recepción por
Satélite
Antena Parabólica Descripción de los elementos.
Alimentador
LNA
Reflector
Antena de Superficie reflectora sólida
Base
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Componentes de un Sistema de Recepción por
Satélite
Antena Parabólica con Actuador, el cual permite
posicionar la antena manualmente en un satélite
específico y dejarla fija en él.
Actuador
Antena con Superficie reflectora de malla
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Componentes de un Sistema de Recepción por
Satélite
Ejemplos de Antenas Parabólicas
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Componentes de un Sistema de Recepción por
Satélite
Alimentador permite captar las señales de
microondas polarizadas verticalmente u
horizontalmente y llevarlas hasta el LNA. Puede
ir conectado a UN LNA (Sistema Simple) o a DOS
LNA (Sistema Dual).
Alimentador con Polarrotor
Alimentador Dual
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Componentes de un Sistema de Recepción por
Satélite
Alimentador con Polarrotor La polaridad de la
señal a detectar proveniente del satélite, puede
ser ajustada posicionando una sonda en forma
adecuada a la polarización que se desea recibir.
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Componentes de un Sistema de Recepción por
Satélite
Alimentador Diagrama esquemático de partes que
componen el alimentador.
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Componentes de un Sistema de Recepción por
Satélite
Amplificador de Bajo Ruido LNA (uno para cada
polarización o un sistema dual).
Se caracterizan por la temperatura de ruido a la
cual operan. Estos componentes toman las señales
de microondas y la amplifican para poder ser
procesadas por el convertidor de bajada. El rango
de temperatura va desde 35ºK a 120 ºK, los
mejores son los de menor valor de temperatura.
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Componentes de un Sistema de Recepción por
Satélite
Amplificador de Bajo Ruido Tabla comparativa de
temperatura de ruido y cifra de ruido.
Temperatura de ruido (K) Cifra de ruido (dB)
60 0.819
65 0.881
70 0.942
75 1.002
80 1.061
85 1.120
90 1.177
95 1.234
100 1.291
110 1.401
120 1.508
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Componentes de un Sistema de Recepción por
Satélite
Amplificador de Bajo Ruido
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Componentes de un Sistema de Recepción por
Satélite
Conversor de Frecuencia de Bajada Tiene como
finalidad bajar la información del rango de
microondas hasta frecuencia intermedia IF (70
MHz) para trasladarla desde la antena parabólica
hasta el receptor.
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Componentes de un Sistema de Recepción por
Satélite
Conversor de Frecuencia de Bajada

• Frecuencia de Entrada 2400 - 2404 MHz
• IF 144 - 148MHz o 432 - 438MHz
• Ruido muy bajo. 0.7 dB
• Amplificación de 32dB
• Excelente selectividad con los filtros helix
• Diodos Schottky mezclador doble balanceado
• Estable, crystal oscilador de bajo ruido
• PCB de sustrato de fibra cerámica/cristal
• N jacks (hembra)
• DC por el coaxial o directo 13.8V
• Resistente al agua para montaje en mástil
• Tornillos de acero inoxidable, abrazaderas
  plateadas cinc caliente.

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Componentes de un Sistema de Recepción por
Satélite
Conversor de Frecuencia de Bajada
Integración de LNAs y Conversor de bajada en una
sola unidad. Sistema mas compacto, económico y
con mejores prestaciones.
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Componentes de un Sistema de Recepción por
Satélite
Características de Cable coaxial Bajas
pérdidas Amplio ancho de banda Buena
cubierta Impedancia de 75 Ohm Flexible Etc.
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Componentes de un Sistema de Recepción por
Satélite
Características de Cable Tabla comparativa
Tipo de Cable Pérdida de señal (dB/100 pies) Pérdida de señal (dB/100 pies) Pérdida de señal (dB/100 pies) Impedancia en Ohms
Tipo de Cable 100 MHz 1450 MHz 4 GHz Impedancia en Ohms
RG-59 3.40 11 N/D 75
RG-6A 2.70 8.7 N/D 75
RG-11 2.30 7.0 N/D 75
RG-8A 1.90 23.0 50
RG-213 1.90 21.5 50
RG-214 2.30 21.5 50
9913 N/D 11.0 50
9914 N/D 13.0 50
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Componentes de un Sistema de Recepción por
Satélite
Características de Cable Tabla comparativa
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Componentes de un Sistema de Recepción por
Satélite
Características de Cable Tabla comparativa
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Componentes de un Sistema de Recepción por
Satélite
Receptores Satelitales

• Se emplean para cumplir entre otras funciones,
  las más comunes
• POSICIONAR LA ANTENA
• DEMODULAR LA SEÑAL DE IF HASTA BANDA BASE
• DECODIFICAR LA SEÑAL

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Componentes de un Sistema de Recepción por
Satélite
Receptores
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MODELO DE SUBIDA DEL SATÉLITE
El modelo de subida de un satélite puede ser
representado por los bloques que se muestran a
continuación.
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MODELO DE TRANSPONDER DEL SATÉLITE
Para el modelo de Transponder del satélite, se
puede emplear el diagrama de bloques que se
muestran a continuación.
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MODELO DE BAJADA DEL SATÉLITE
Finalmente, para el modelo de bajada del satélite
se puede emplear el diagrama de bloques siguiente
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Componentes de un Sistema de Recepción por
Satélite
Antena Parabólica Influencia del ángulo de
inclinación en el ruido de la antena.
Para ángulos de elevación pequeños, el ruido es
mayor dado que el haz esta en mayor contacto con
el entorno terrestre, por mayor tiempo.
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(No Transcript)