U N E X P O.

Presentación del tema: "U N E X P O."— Transcripción de la presentación:

1 U N E X P O

2 Parámetros de los Sistemas de Comunicaciones por S a t é l i t e
TEMA II Parámetros de los Sistemas de Comunicaciones por S a t é l i t e

3 SUMARIO Modelo del sistema de comunicación satelital
Parámetros del sistema de comunicación satelital Aplicaciones de las comunicaciones vía satélite: Televisión

4 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.

5 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.

6 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 Bajada

7 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

8 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)

9 PARAMETROS DEL SISTEMA SATELITAL
POTENCIA RADIADA ISOTROPICA EFECTIVA: PIRE; Cont…. Se puede expresar en logaritmo: Si se considera la salida del transmisor: Continua …

10 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)

11 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:

12 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)

13 PARAMETROS DEL SISTEMA SATELITAL
DENSIDAD DE RUIDO Si se expresa en logaritmos, se tiene:

14 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:

15 PARAMETROS DEL SISTEMA SATELITAL
RELACION DE DENSIDAD DE PORTADORA A RUIDO Expresada en logaritmos se tiene:

16 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.

17 PARAMETROS DEL SISTEMA SATELITAL
RELACION DE LA DENSIDAD DE ENERGIA DE BIT A RUIDO Expresada como logaritmo se tiene:

18 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:

19 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.

20 ECUACIONES DE ENLACE DEL SISTEMA SATELITAL

21 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.

22 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

23 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

24 APLICACIONES DE LAS COMUNICACIONES POR SATELITE
Sistema de Televisión por Satélite CARACTERISTICAS

25 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.

26 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.

27 ¿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.

28 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.

29 Satélites de 24 canales de televisión Designación 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

30 Satélites de 24 canales de televisión Estructura 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.

31 Satélites de 24 canales de televisión Estructura de canales pares e impares

32 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

33 Gracias

34 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.

35 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

36 Componentes de un Sistema de Recepción por Satélite
Antena Parabólica: PARAMETROS DE INTERES Eficiencia Abertura del haz y lóbulos secundarios Relación del largo focal al diámetro de la antena Ruido de antena (temperatura de ruido)

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

38 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

39 Componentes de un Sistema de Recepción por Satélite
Antena Parabólica: PARAMETROS DE INTERES Ruido de antena (temperatura de ruido) ?

40 Componentes de un Sistema de Recepción por Satélite
Antenas Parabólicas: De un Foco y Cassegrain. Eje Focal Rayo Paralelo al Eje Focal Rayo NO Paralelo al Eje Focal

41 Componentes de un Sistema de Recepción por Satélite
Antena Parabólica: Descripción de los elementos. Alimentador LNA Reflector Antena de Superficie reflectora sólida Base

42 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

43 Componentes de un Sistema de Recepción por Satélite
Ejemplos de Antenas Parabólicas

44 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

45 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.

46 Componentes de un Sistema de Recepción por Satélite
Alimentador: Diagrama esquemático de partes que componen el alimentador.

47 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.

48 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

49 Componentes de un Sistema de Recepción por Satélite
Amplificador de Bajo Ruido:

50 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.

51 Componentes de un Sistema de Recepción por Satélite
Conversor de Frecuencia de Bajada Frecuencia de Entrada MHz IF MHz o MHz 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.

52 Componentes de un Sistema de Recepción por Satélite
Conversor de Frecuencia de Bajada Integración de LNA´s y Conversor de bajada en una sola unidad. Sistema mas compacto, económico y con mejores prestaciones.

53 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.

54 Componentes de un Sistema de Recepción por Satélite
Características de Cable: Tabla comparativa Tipo de Cable Pérdida de señal (dB/100 pies) Impedancia en Ohms 100 MHz 1450 MHz 4 GHz RG-59 3.40 11 N/D 75 RG-6A 2.70 8.7 RG-11 2.30 7.0 RG-8A 1.90 23.0 50 RG-213 21.5 RG-214 9913 11.0 9914 13.0

55 Componentes de un Sistema de Recepción por Satélite
Características de Cable: Tabla comparativa

56 Componentes de un Sistema de Recepción por Satélite
Características de Cable: Tabla comparativa

57 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

58 Componentes de un Sistema de Recepción por Satélite
Receptores

59 MODELO DE SUBIDA DEL SATÉLITE
El modelo de subida de un satélite puede ser representado por los bloques que se muestran a continuación.

60 MODELO DE TRANSPONDER DEL SATÉLITE
Para el modelo de Transponder del satélite, se puede emplear el diagrama de bloques que se muestran a continuación.

61 MODELO DE BAJADA DEL SATÉLITE
Finalmente, para el modelo de bajada del satélite se puede emplear el diagrama de bloques siguiente:

62 Componentes de un Sistema de Recepción por Satélite
Antena Parabólica: Influencia del ángulo de inclinación en el ruido de la antena. Polo Norte Polo Sur Φ1 Φ2 Φ3 Satelite 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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