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ANTENAS (Reflectores parabólicos)

Los reflectores parabólicos (comúnmente llamados por error o por costumbre antenas) han sido el símbolo de las estaciones terrenas para comunicaciones por satélite. Existen además de los reflectores paraboloides o Prime Focus [figura a] otros tipos de antenas muy ampliamente usados en campo de las comunicaciones, tales como los reflectores Fuera de foco (off-set) (figura c), Casssegrain (figura b) y los platos tipos Gregorianos.

Tipos básicos de antenas: figura a) Paraboloide figura b) Cassegrain figura c) off-set (fuera de foco)




Channel Master 0.75 cm Offset Receive Only


RCA 0.60 cm Offset Receive Only - DTH

Patriot 2.8 metros Receive Only C/Ku Prime Focus

Andrew 3.7 metros Tx/Rx Transportable


Vertex 11.1 metros Tx/Rx Cassegrain

Andrew 4.6 metros Tx/Rx Gregorian

Vertex 3.8 metros Dual Offset Banda C


Patriot 4.5 metros C/Ku Prime Focus

Antena Simulsat, recibe señal de 25 satélites simultaneamente

Fotos cortesia de Bitcentral.com





Enlace Satelital

Componentes:

  • Estación Terrena transmisora
  • Transpondedor satelital [Satélite]
  • Estación terrena receptora
  • Espacio (atmósfera)

La estación terrena transmisora se caracteriza por el P.I.R.E (Potencia Isotrópica Radiada Efectiva). Esto de hecho esta relacionado a la potencia del transmisor y la ganancia de la antena en la frecuencia de transmisión.

La estación terrena receptora se caracteriza por una figura de mérito (G/T) y la Frecuencia Intermedia (IF) de banda ancha.


Cada elemento en la cadena de recepción puede ser asignada a una temperatura de ruido, la cual es una medida de potencia de ruido contribuida por el elemento por unidad de ancho de banda. Esas contribuciones son combinadas para reflejar la potencia de ruido por la distribución de la ganancia a través de la cadena. En general, la temperatura de ruido de el sistema es determinado primariamente por la antena, al amplificador de bajo ruido (LNA) y los componentes de acople de esos elementos. La suma de pequeñas pérdidas, tales como la atenuación en el cable, entre el LNA y la antena puede resultar en degradación significante de la figura de mérito G/T.

El transponder también juega un papel bien importante en un enlace satelital, éste se encuentra dentro del satélite y cuyas funciones básicas son las siguientes:

  • Amplificación de la señal
  • Aislamiento de canales adyacentes
  • Traslación de frecuencias

Por último, también el ambiente determina en gran medida el éxito o el fracaso de un enlace satelital y es aquí donde se generan las mayores pérdidas, ocasionadas por el largo trayecto de la señal propagada desde un satélite en el caso más extremo 36,000 kms de distancia.

Los principales factores que ocasionan la degradación de la señal se encuentran la lluvia, la nieve, la absorción atmosférica, las pérdidas por el espacio libre, entre otras.



ENLACE SATELITAL
Para medir o cuantificar un buen enlace satelital se debe tomar muy en cuenta la relación Portadora a ruido (C/N, Carrier to Noise) que se genera al hacer unos cálculos con los parámetros del enlace.

Primero se debe calcular la relación portadora a ruido del enlace de subida (C/Nup), después se deberá calcular la relación portadora a ruido pero ahora del enlace de bajada (C/Ndown). La relación portadora total del enlace se determinara por la siguiente ecuación:

    • así por ejemplo si C/Nup = 10 dB y C/Ndown = 2 dB
      Entonces C/Ntotal = (10)(2)/(10+2) = 1.66 dB
      donde C/Nup = PIREET+ G/TSAT- k - Pel -Pll -Papun - Patm -Ppol
      PIREET = PIRE de la estación terrena transmisora (dB)

      G/TSAT=figura de mérito de la antena del satélite (dB)
      k = constante de Boltzman (228.6 dB)
      Pel= pérdidas pro espacio libre
      Pll = pérdidas por lluvia
      Papun= pérdidas por apuntamiento
      Patm = pérdidas atmosféricas
      Ppol = pérdidas por polarización
      donde C/Ndown = PIRESAT + G/TETR - k - Pel - Pll - Pmisc
      PIRESAT = PIRE en saturación del satélite (dB)
      G/TETR= G/T de la estación terrena receptora (dB)
      k = constante de Boltzman (228.6 dB)
      Pel= pérdidas pro espacio libre
      Pll = pérdidas por lluvia
      Pmisc= pérdidas misceláneas

  • C/Ntotal = 1 / ( (C/Nup)-1 + (C/Ndown)-1 ) = (C/Nup)(C/Ndown) / (C/Nup + C/Ndown) dB



MÉTODOS DE MÚLTIPLE ACCESO AL SATÉLITE

Múltiple acceso esta definido como una técnica donde más de un par de estaciones terrenas pueden simultáneamente usar un transponder del satélite.

La mayoría de las aplicaciones de comunicaciones por satélite involucran un número grande de estaciones terrenas comunicándose una con la otra a través de un canal satelital(de voz, datos o video). El concepto de múltiple acceso involucra sistemas que hacen posible que múltiples estaciones terrenas interconecten sus enlaces de comunicaciones a través de un simple transponder. Esas portadoras pueden ser moduladas por canales simples o múltiples que incluyen señales de voz, datos o video.

Existen muchas implementaciones específicas de sistemas de múltiple acceso, pero existen solo tres tipos de sistemas fundamentales:

  • Frecuency-division multiple access (FDMA): Acceso múltiple por división de frecuencias. Este tipo de sistemas canalizan el transpondedor usando múltiples portadoras, donde a cada portadora le asigna un par de frecuencias. El ancho de banda total utilizado dependerá del número total de portadoras. Existen dos variantes de esta técnica: SCPC (Single Channel Per Carrier) y MCPC (Multiple Channel Per Carrier)

  • Time-division multiple access (TDMA): El Acceso múltiple por división de tiempo esta caracterizado por el uso de ranuras de tiempo asignadas a cada portadora. Existen otras variantes a este método, el más conocido es DAMA (Demand Access Multiple Access, el cual asigna ranuras de tiempo de acuerdo a la demanda del canal.

  • Code-division multiple access (CDMA): El Acceso múltiple por división de código mejor conocido como Spread Spectrum (Espectro esparcido) es una técnica de modulación que convierten la señal en banda base en una señal modulada con un espectro de ancho de banda que cubre o se esparce sobre una banda de magnitud mas grande que la que normalmente se necesita para transmitir la señal en banda base por si misma. Es una técnica muy robusta en contra de la interferencia en el espectro común de radio y ha sido usado muy ampliamente en aplicaciones militares. Esta técnica se aplica en comunicaciones vía satélite particularmente para transmisión de datos a bajas velocidades.


COMPARACIÓN DE LOS MÉTODOS DE ACCESO MÚLTIPLE

MÉTODO DESCRIPCIÓN VENTAJAS DESVENTAJAS
FDMA Asignación de Frecuencias, acceso continuo y controlado del canal. Se recomienda cuando existen pocos nodos con mucho tráfico, con poco ancho de banda a velocidades bajas (menores que 128 Kbps).

SCPC/FDMA tiene una capacidad del 100% (cero retardos)

-Disponibilidad fija del canal
-No se requiere control centralizado
-Terminales de bajo costo.
-Usuarios con diferentes capacidades pueden ser acomodados.
-Requiere backoff de intermodulación(bandas de guarda), esto reduce el caudal eficaz del transponder.
-Sistema muy rígido, cambios en la red hace difícil el reasignamiento.
-El ancho de banda se incrementa conforme el numero de nodos aumenta.
TDMA Asignación de ranuras de tiempo. Cada portadora ocupa diferente ranura. Se recomienda para muchos nodos con trafico moderado. DAMA se recomienda para muchos nodos con poco tráfico. TDMA tiene una capacidad del 60% al 80%. -Optimización del ancho de banda
-La potencia y ancho de banda del transpondedor es totalmente utilizado.
-Tiempos de guarda y encabezados reducen el caudal eficaz.
-Requiere de sincronzación centralizada.

-Terminales de alto costo

CDMA Asignación de códigos a cada usuario. CDMA Capacidad del canal del 10%. -Se trasmite a baja potencia
-Control no centralizado, canales fijos.
-Inmune a la interferecia.
- Requiere de gran ancho de banda.
- Existe un número limitado de códigos ortogonales.
- Trabajan solo eficientemente con velocidades preseleccionadas.

 

Flujo de datos en un sistema SCPC>







Flujo de datos en un sistema TDMA>



USOS DEL SATÉLITE EN MÉXICO

Por sectores* *

  • Sector privado 35 %
  • Industria y comercio 30 %
  • Sector financiero 20 %
  • Gobierno 10 %
  • Sector educativo 5 %

Por Servicios

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