Via satélite Historia Frecuencias Orbitas Estaciones Terrenas

Parent Category: curso

HISTORIA

En 1945 el escritor británico de ciencia ficción Arthur C. Clark en octubre de 1945 publicó en la revista británica Wireless World el articulo titulado "Extra-Terrestrial Relays", en el cual incluía la propuesta de un sistema de comunicación global utilizando estaciones espaciales hechas por el hombre.

"Un satélite artificial a la distancia apropiada de la tierra puede hacer una revolución cada 24 horas, esto es, podría parecer estacionario sobre un punto de la superficie de la Tierra, y tendría un rango óptico de casi la mitad de la superficie terrestre. Tres estaciones repetidoras, con una separación de 20% entre sí, pueden dar cobertura de señales de radio y microondas a todo el planeta".

Este sueño comenzó a transformarse en realidad con el desarrollo del primer satélite artificial: el SPUTNIK (satélite o compañero de viaje en ruso), el cual fue lanzado en octubre de 1957 en una órbita elíptica de baja altura. Este satélite sólo emitía un tono intermitente, y estuvo en funcionamiento durante 21 días, marcando así el inicio de la era de las comunicaciones vía satélite.

Probablemente el primer satélite repetidor totalmente activo fue el COURIER, lanzado por el Departamento de Defensa de los E.U. en octubre de 1960. Este transmitía conversaciones y telegrafía, y aunque solo duró 70 días fue el primer satélite que usó celdas solares.

El SYNCOM 3 fue el primer satélite de órbita geostacionaria, lanzado por la NASA en febrero de 1963 desde los E.U. Entre otras aplicaciones, se utilizó para transmitir los Juegos Olímpicos de 1964.

El INTELSAT I mejor conocido Pájaro madrugador o Early Bird fue el primer satélite internacional de órbita geosíncrona, lanzado por el consorcio internacional INTELSAT desde los E.U. en abril de 1965, y colocado sobre el Océano Atlántico.

El sistema MOLNIYA relámpago en ruso fue la primera red satelital domestica, y fue lanzado en 1967 por la Unión Soviética, consistía en una serie de 4 satélites en órbitas elípticas con una cobertura de 6 horas por satélite.

Eso fue solo el principio....






 

BANDAS DE FRECUENCIAS DE SATÉLITE    

Banda
Rango de Frecuencias (GHz)
Servicio

Usos
VHF 30-50% MHz Fijo Telemetría
UHF 50%-1000 MHz Móvil Navegación, Militar
L 1 - 2 Móvil Emisión de audio, radiolocalización.
S 2 - 4 Móvil Navegación
C 4 - 8 Fijo Voz, datos, video, Emisión de video
X 8 - 12 Fijo Militar
Ku 12 - 18 Fijo Voz, datos , video, Emisión de video
K 18 - 27 Fijo Emisión de video, com. intersatélite
Ka 27 - 40 Fijo Emisión de video, com. intersatélite




 

BANDAS DE FRECUENCIAS DE LOS SATÉLITES MEXICANOS (Solidaridad I y II)
BANDA Rango de Frecuencias Tx (GHz) Rango de Frecuencias Rx (GHz)
L 1.6265 - 1.6605 1.525 - 1.559
C 5.925 - 6.425 3.700 - 4.50%
Ku 14.00 - 14.50 11.70 - 12.2


ÓRBITAS


Aproximadamente tres cuartas partes del costo de un satélite está asociado a su lanzamiento y a su mantenimiento en órbita.

La mecánica orbital, es aplicada a los satélites artificiales, la cual está basada en la mecánica celeste, una rama de la física clásica, la cual comenzó con dos gigantes de la física: Kepler y Newton durante el siglo diecisiete.

Lagrange, Laplace, Gauss, Hamilton, y muchos otros, también contribuyeron al refinamiento matemático de la teoría, empezando con las nociones básicas de la gravitación universal, las leyes de Newton del movimiento, y los principios de conservación de la energía y el momentum.

Las 3 leyes de Kepler y las leyes de gravitación universal y del movimiento se describen brevemente a continuación:

Leyes de Kepler


Las propiedades fundamentales de las órbitas son resumidas por las tres leyes del movimiento planetario de Kepler. Kepler descubrió esas tres leyes empíricamente, basadas en conclusiones de notas de extensas observaciones de Marte por Tycho Brahe. A través de estas leyes se estableció el movimiento planetario con respecto al sol; éstas son igualmente aplicables a los satélites con respecto a la tierra y son un buen punto de partida.

  1. La órbita de cada planeta (satélite) es una elipse con el sol (tierra) en uno de sus focos. El punto de la órbita en el cual el planeta está mas cerca del sol se denomina perigeo, y el punto donde está más lejos del sol se le denomina apogeo.
  2. La línea que une al sol (tierra) a el planeta (satélite) barre áreas iguales en tiempos iguales.
  3. El cuadrado del periodo de revolución es proporcional al cubo de su eje mayor.

Las primeras dos leyes fueron publicadas en 1609 y la tercera en 1619.

Apogeo y perigeo de una trayectoria orbital celeste

Leyes de Newton

Las leyes fundamentales de la física de la teoría de la mecánica orbital esta basada en la Ley de la gravitación universal y la segunda ley del movimiento de Newton. La ley de la gravitación universal establece que la fuerza de atracción entre dos cuerpos varia de acuerdo al producto de sus masas M y m e inversamente al cuadrado de la distancia r entre ellas y es dirigida a lo largo de una línea que conecta sus centros. Así:

F = - GMm/r2

Donde G es la constante de gravitación universal. La segunda ley de Newton nos dice que la aceleración de un cuerpo es proporcional a la fuerza que actúa en ella e inversamente proporcional a sus masas,

F = ma = m dv/dt

  • Donde a = dv/dt es la aceleración, v es la velocidad, y t es el tiempo. Estas leyes fueron publicadas en 1687.

Dos satélites en la misma órbita no pueden tener diferentes velocidades. Para las órbitas circulares, la velocidad es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de su radio. Si un satélite, inicialmente en una órbita circular sobre la tierra, se le es incrementada su velocidad por un impulso, no podrá moverse mas rápido en esa órbita. En vez de eso, la órbita se convertirá en elíptica, con el perigeo en el punto donde ocurra el impulso.

TIPOS DE ÓRBITAS SATELITALES

Existen varios tipos de órbitas de los satélites artificiales los cuales se clasifican de acuerdo a:

  • Su distancia de la Tierra (geostacionaria, geosíncrona, de baja altura, de media altura y excéntricas).
  • Su plano orbital con respecto al Ecuador (ecuatorial, inclinada y polar).
  • La trayectoria orbital que describen ( circular y elíptica).

  • Órbita Geosincrona: Es una órbita circular con un periodo de un día sideral. Para tener este periodo la órbita debe tener un radio de 42,164.2 km. (desde el centro de la tierra).
  • Órbita Geoestacionaria (GEO): Este tipo de órbita posee las mismas propiedades que la geosíncrona, pero debe de tener una inclinación de cero grados respecto al ecuador y viajar en la misma dirección en la cual rota la tierra. Un satélite geoestacionario aparenta estar en la misma posición relativa a algún punto sobre la superficie de la Tierra, lo que lo hace muy atractivo para las comunicaciones a gran distancia.
  • Órbita de Baja Altura (LEO) :Estas órbitas se encuentran en el rango de 640 km a 1,50% km entre las llamadas región de densidad atmosférica constante y la región de los cinturones de Van Allen. Los satélites de órbita baja circular son muy usados en sistemas de comunicaciones móviles.
  • Órbitas de Media Altura: Son las que van desde 9,50% km hasta la altura de los satélites geosíncronos. Los satélites de órbita media son muy usados también en las comunicaciones móviles.
  • Órbita Ecuatorial: En este tipo de órbita la trayectoria del satélite sigue un plano paralelo al ecuador, es decir tiene una inclinación de 0.
  • Órbitas Inclinada: En este curso la trayectoria del satélite sigue un plano con un cierto ángulo de inclinación respecto al ecuador.
  • Órbitas Polar: En esta órbita el satélite sigue un plano paralelo al eje de rotación de la tierra pasando sobre los polos y perpendicular la ecuador.
  • Órbitas circulares: Se dice que un satélite posee una órbita circular si su movimiento alrededor de la tierra es precisamente una trayectoria circular. Este tipo de órbita es la que usan los satélites geosíncronos.
  • Órbitas elípticas (Monlniya): Se dice que un satélite posee una órbita elíptica si su movimiento alrededor de la tierra es precisamente una trayectoria elíptica. Este tipo de órbita poseen un perigeo y un apogeo.


PARÁMETROS DE UNA ÓRBITA GEOESTACIONARIA IDEAL
Periodo del satélite (T) 23 hr, 56 min, 4 seg
Radio de la Tierra (r) 6,377 Km
Altitud del satélite (h) 35,779 Km
Radio de la Órbita (d = r+h) 42,157 Km
Inclinación (respecto al ecuador) 0
Velocidad tangencial del satélite (v) 3.074 km/seg
Excentricidad de la órbita 0


PRINCIPALES PERTURBACIONES DE UNA ÓRBITA GEOESTACIONARIA  
CAUSA EFECTO
Atracciones de la luna y el sol. Cambio en la inclinación de la órbita (0.75 a 0.95)
Asimetría del campo gravitacional terrestre (triaxialidad) Cambios en la posición de longitud del satélite ("deriva", movimiento este-oeste), al alterar su velocidad.
Presión de la radiación solar Acelera al satélite, cambio en la excentricidad de la órbita (la cual se manifiesta como una variación en longitud), ocasiona giros si la resultante no incide en el centro de la masa.
Estructura no homogénea Giros alrededor de su centro de masa.
Campo magnético terrestre Giros, pero menos significativos.
Impacto de meteoritos Modificación de posición y orientación, posibles daños a la estructura.
Movimientos internos del satélites, (antenas, arreglos solares, combustible), etc. Pares mecánicos variación del centro de masa





ESTACIONES TERRENAS

Una estación terrena satelital es un conjunto de equipo de comunicaciones y de cómputo que puede ser terrestre (fijo y móvil), marítimo o aeronáutico. Las estaciones terrenas pueden ser usadas en forma general para transmitir y recibir del satélite. Pero en aplicaciones especiales solo pueden recibir o solo pueden transmitir. A continuación se enumeran cada uno de los subsistemas básicos que integran una estación terrena satelital.

  • Plato Reflector (antena):
  • Amplificador de Potencia [HPA, High Power Amplifier]

  • Al Amplificador de Alta Potencia [HPA] tambien se le conoce como Transmisor o Transceptor [Transceiver] ya que está en la parte Transmisora. Existen varias versiones de HPAs, dependiendo de la potencia radiada y de otros factores. Los hay de estado sólido, los SSPA (Solid State Power Amplifier) o SSHPA, los hay analógicos de de Tubos de Vacio, los TWTs (Travelling Wave Tube), los KPA (Klystron Power Amplifiers) . Los SSPAs generalmente se usan para potencias bajas, los TWTs y los Klystron se utilizan para potencias muy altas.
  • Amplificador de Bajo Ruido (Receptor), LNA: Low Noise Amplifier:
  • Conversor de subida/bajada (Up/down converter):

  • Un conversor de subida y bajada, se puede conseguir a parte, y generalmente convierten frecuencias de IF (Frecuencia Intermedia) a RF (Radio Frecuencia) cuando es UpConverter y de RF a If cuando es DownConverter. La frecuencias de IF son generalmente de 70 MHz, 140 MHz y la mas comun es la Banda L (950-1550 MHz aprox). La RF puede ser Banda C, Ku, Ka, etc.
    El conversor de subida/bajada tambien puede estar integrado junto con el LNA. Cuando es asi, se le conoce como LNB (Low Noise Block): entonces un LNB = LNA + Up/Down Converter
  • Modem satelital (modulador, demodulador):
  • Multicanalizador:

Diagrama genérico de una estación terrena transmisora/receptora




 


Alimentador, LNB y HPA

Alimentador, LNB y HPA

Estación terrena VSAT



sistema VSAT marca NEC: incluye plato reflector, HPA, LNB, cables y modem satelital

 


Vsat prodelin de 95 cm banda Ku Tx/Rx




LNB marca NORSAT modelo 4506A Banda Ku

LNA marca California Amplifier Banda C, 40 K

LNB marca California Amplifier Banda Ku, 1.1 dB

Downconverter marca California Amplifier, Banda C a Banda L

Transceiver (HPA) marca ANASAT hasta 23 Watts

HPA SSPA marca TGR Banda C 5 Watts


 

Modem Satelital marca Comtech EFData modelo SDM-50%

   

 

Hits: 31937

Licencia

Creative Commons License El contenido de la web está bajo licencia Creative Commons. Eres libre de copiar, distribuir y comunicar públicamente la obra. No puedes utilizar esta obra para fines comerciales. Si alteras, transformas o creas una obra a partir de esta obra, solo podrás distribuir la obra resultante bajo una licencia igual a ésta. Debes reconocer la autoría de la obra en los términos especificados por el propio autor o licenciante mediante un enlace a este Sitio. 

<a href="http://www.eveliux.com/mx/"> Eveliux.com </a>