Proyecto enlace satelital

eNLACE SATELITAL COTOCA

DOCENTE:

Ing. María Elena Fiol

INTEGRANTES:

Calle Espinoza Saúl

Flores Cristian

Torrez Norman Alexander

COM

UN

ICA

CIÓ

N I

II

PROYECTO RED SATELITAL COTOCA

DESARROLLO PROYECTO ENLACE SATELITAL COTOCA

1. QUE ES UN SATELITE

Un satélite es una nave espacial que se desplaza en una órbita terrestre. Las órbitas

son las trayectorias que describen los satélites alrededor del planeta tierra. Hay

satélites artificiales y naturales. Ambos tienen una masa menor con respecto a la

masa de la tierra.

Los satélites también se clasifican de acuerdo con la altura de la órbita respecto de la

superficie terrestre. De esta forma, se ubican en órbitas bajas, medias y en órbita

geoestacionarias. La órbita geoestacionaria está ubicada sobre el plano ecuatorial,

es decir, a latitud 0º y a una altura de aproximadamente 36.000 km sobre la

superficie de la tierra. Los satélites en esa órbita describen un movimiento que es

sincrónico al movimiento de rotación de la tierra. En otras palabras, su posición

relativa se mantiene fija con respecto a algún punto de la tierra. El satélite estará

ubicado en la órbita geoestacionaria en la posición 78º longitud oeste

2. SATÉLITE SIMON BOLIVAR

- Países beneficiados:

En relación con la cobertura es importante manifestar que el satélite ilumina a El

Caribe y Suramérica en banda C que se usa para transmisión en TV y radio. Desde

esta banda cubre a Cuba, Jamaica, Haití, Salvador, Guatemala, Honduras, Panamá,

Colombia, Perú, Ecuador, Bolivia, Chile, Argentina, Paraguay, Uruguay, Brasil.

Ilumina casi toda Suramérica, excepto la Patagonia al sur porque allí no hay mucha

probabilidad de implementar programas sociales. No ilumina Estados Unidos ni

México. En todo caso, el satélite es una herramienta de integración regional muy

importante que permite la incorporación de programas en la región.

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- Características del satélite Simón Bolívar

a) Paneles Solares: Consiste de dos secciones idénticas extendidas

simétricamente en las direcciones norte y sur del satélite. Cada sección está

compuesta por tres grupos de celdas solares, las cuales por el proceso

fotovoltaico convierten la energía solar en energía eléctrica. La energía

eléctrica producida por los paneles solares, se almacena en un conjunto de

baterías ubicadas en la plataforma del satélite.

b) Plataforma y Carga Útil: La plataforma provee todas las funciones necesarias

para realizar la misión espacial, Está dividida en el módulo de propulsión y el

módulo de servicio.

c) Antena en la banda de radiofrecuencia Ku orientada hacia el Caribe: Es una

antena de forma elipsoidal de 3 x 2,2 m con un mecanismo de despliegue, la

cual está montada en el lado este del satélite. Esta antena emite un haz que

cubre en dirección norte los siguientes países: Venezuela, Haití, Cuba,

República Dominicana y países del Caribe Oriental.

d) Antena en la banda de radiofrecuencia Ku orientada hacia parte del Cono Sur:

Es una antena de forma elipsoidal de 2,8 x 2 m con un mecanismo de

despliegue, la cual está montada en el lado oeste del satélite. Esta antena

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emite un haz que cubre en dirección sur los siguientes países: Bolivia,

Paraguay y Uruguay.

e) Antena en la banda de radiofrecuencia C: Es una antena de rejilla doble

excéntrica de 1,6 m de diámetro, la cual está montada en la cubierta del

satélite que está orientada hacia la Tierra. La forma del reflector es parabólica,

el cual emite un haz que cubre Venezuela, Cuba, República Dominicana, Haití,

Jamaica, Centroamérica, toda Sudamérica sin los extremos más al sur de

Chile y Argentina.

f) Pedestal para las antenas de Telemetría, Tracking y Control: Es la estructura

de apoyo de la antena C, sobre la cual están ensambladas los alimentadores

de señales radioeléctricas de la antena en banda C y las antenas de TT&C.

g) Antena en la banda de radiofrecuencia Ka: Es una antena de forma elipsoidal

de 1 m de diámetro, la cual está montada en la cubierta del satélite que está

orientada hacia la Tierra. La forma del reflector principal es parabólica. Su

cobertura es exclusivamente para Venezuela.

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3. DATOS TÉCNICOS DEL SATELITE

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Atenuación por lluvia

Se realizaron los cálculos para porcentajes estadísticos de 0,01%, 0,1% y 1% del

tiempo, para frecuencias de 19 y 29Ghz. Se pudo determinar que la atenuación

producida para 0,01% del tiempo es muy elevada, llegando en 19Ghz hasta 33dB y

en 29 Ghz hasta los 68 dB; Para un porcentaje del 0,1%, de igual manera se

obtuvieron atenuaciones bastante elevadas; 17dB en 19Ghz y 37dB en 29Ghz.

Con estos resultados, se puede afirmar que el enlace sería altamente inestable y

muy dependiente de estos efectos en particular.

Atenuación por centelleo troposférico, gases atmosféricos y nubes

Se pudo observar que estos tipos de atenuaciones, no afectan de forma importante

el enlace satelital a estas frecuencias, debido a la posición geográfica de Bolivia con

respecto al satélite Simón Bolívar, lo que permite trabajar con ángulos de inclinación

de las antenas por encima de los 66º. Esto representa una gran ventaja ya que

mientras menor sea el ángulo de inclinación, mayor será la atenuación que

producirán estos efectos en el enlace.

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4. UBICACIÓN DEL PUNTO TERRESTRE

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5. CÁLCULOS

A continuación se presenta un resumen de los cálculos realizados en la banda C,

únicamente para una sola velocidad de transmisión 512 Kbps.

Cálculo de la distancia desde el satélite geoestacionario hasta la estación

terrena

P.I.R.E: Potencia Isotrópica Equivalente Radiada

La PIRE se define como la cantidad de potencia que tendría que ser emitida por una

antena isotrópica, para producir la máxima densidad de potencia en la dirección de

máxima ganancia.

La PIRE se usa para estimar el área de servicio de un transmisor y para evitar que se

solapen áreas de cobertura de varios transmisores, que estén trabajando a la misma

frecuencia.

La ganancia directiva de una antena resulta en un uso más económico de la potencia

RF proporcionada por el generador.

Ahora la potencia recibida por la antena (Prx), puede expresarse como se muestra

en la ecuación 2.3.7:

Prx = PIRE + Grx – Lo (dBw)

La ecuación representa un caso ideal en el cual no existen pérdidas adicionales en

el enlace. En la práctica se deben tomar en cuenta ciertos factores que ocasionan

pérdidas a la señal y que serán debidamente explicados más adelante.

PIREest = SDFnom + Lo + Lr + Lg +Ld - G1m2 (dBw) (Ec. 2.3.8)

Donde:

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SDFnom: Densidad de flujo de saturación nominal (dBw/m2)

Lo: Pérdidas por atenuación en el espacio libre (dB)

Lr: Pérdidas causadas por lluvia (dB)

Lg: Pérdidas causadas por gases atmosféricos (dB)

Ld: Pérdidas por desalineamiento y seguimiento de la antena

Consideraciones a tomar en cuenta en el uso del transpondedor

El satélite Simón Bolívar posee varios haces de cobertura, correspondientes a cada

una de las bandas de frecuencia en las cuales se va a trabajar. Para realizar los

cálculos se usará el PIRE en el borde más alejado de cada uno de los haces, esto

para trabajar con los casos donde la PIRE sea menor y así asegurar el mejor

desempeño en la totalidad de la cobertura.

El ancho de banda en los transpondedores será distribuido entre los distintos

servicios que se prestarán. En los cálculos es necesario determinar este ancho de

banda requerido para un enlace en particular (ya sea para telefonía, internet, video,

televisión, servicios privados, etc..); así como también tener en cuanta el tipo de

portadora que se utilizará.

En este satélite se usarán solo portadoras digitales.

En la estación terrena, una misma antena puede ser utilizada para transmitir y recibir

más de una portadora a la vez, pero se debe tener en cuenta que cada portadora usa

un ancho de banda especialmente asignado para ella dentro del transpondedor.

El ancho de banda total del transpondedor puede ser utilizado por diferentes

portadoras, pero cada una tiene su ancho de banda asignado sin posibilidad de

traslado; además cada transpondedor tiene su propio amplificador de potencia.

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Cálculo del HPA en la estación terrena en Tx

El valor del HPA que se va a usar en la estación terrena es de suma importancia, ya

que se debe garantizar que la potencia transmitida desde las estaciones terrenas,

sea suficientemente alta para poder ser recibida por el satélite. El cálculo de este

parámetro para una velocidad de transmisión y una portadora dada.

Para obtener el valor del HPA en watts, para una portadora, se debe aplicar la

Ecuación

Ahora, para determinar la PHPA total en Watts, que se deberá utilizar en la estación

terrena, para transmitir todo el tráfico requerido, se deben tomar en cuenta el número

de portadoras utilizadas por cada velocidad de transmisión. Esto se muestra en la

ecuación

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7. SELECCIÓN DE EQUIPOS

- LNB

El LNB es nada más que la verdadera antena del sistema. Y detrás de esa antena

viene el amplificador. Es el primero de la cadena y también el más importante porque

el nivel de señal es muy débil. Dicho amplificador tiene que introducir el mínimo de

ruido, como todos los circuitos electrónicos que le siguen. El caso es que el ruido

nunca se atenuará, al contrario, cuando más se amplifique, más presente estará.

(Esto es importante para los que usan los amplificadores de línea que no resuelven

nada). Cuando usted introduce uno de esos amplificadores de línea, amplifica la

señal...y el ruido que viene con la misma. Eso es otro tema, pero sigamos con este

punto...

Es este principio el que nos obliga a no emplear en las instalaciones actuales

amplificadores complementarios entre la LNB y el receptor digital a no ser que

existan enormes distancias de cable pero aun así, tambien aumenta la señal...y el

ruido.

Si seguimos la distribución de la señal, (si pudiéramos ver el LNB por dentro)

veremos después del amplificador dentro del LNB, el Band Pass Filter o Filtro de

Banda de Paso (BPF), que permite deshacerse de las frecuencias indeseables. Este

filtro viene seguido de un mezclador (MIX), que realiza la función frecuencia

BIS=frecuencia recibida, menos frecuencia del Oscilador Local (OL), además de otro

filtro, el Low Pass Filter o Filtro de Bajo Paso (LPF) y de las dos etapas de

amplificación final. Esta sucesión de circuitos dedicados a funciones bien definidas

son otras tantas fuentes de degradación de la señal; todos ellos deben responder a

dos imperativos: ruido mínimo y distorsión por ruido de fase, también mínima.

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LNA

Es un amplificador electrónico para amplificar señales posiblemente muy débiles (por

ejemplo, capturado por una antena ). Por lo general se encuentra muy cerca del

dispositivo de detección para reducir las pérdidas en la línea de

alimentación . Esta antena activa disposición se utiliza frecuentemente

en microondas sistemas como el GPS , porque coaxial cable línea de transmisión es

muy pérdidas a frecuencias de microondas, por ejemplo, una pérdida de 10%

procedente de unos pocos metros de cable podría causar una degradación de 10%

de la relación de señal-a-ruido(SNR).

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http://en.wikipedia.org/wiki/Signal-to-noise_ratio

http://en.wikipedia.org/wiki/Coaxial_cable

http://en.wikipedia.org/wiki/Global_Positioning_System

http://en.wikipedia.org/wiki/Microwave

http://en.wikipedia.org/wiki/Active_antenna

http://en.wikipedia.org/wiki/Feedline

http://en.wikipedia.org/wiki/Feedline

http://en.wikipedia.org/wiki/Antenna_(electronics)

http://en.wikipedia.org/wiki/Electronic_amplifier


- Amplificador de alta potencia

Para lograr una comunicación adecuada entre satélite y estación terrena, es

necesario amplificar la potencia. En el caso de estaciones VSAT, la potencia de

radiación recomendada está usualmente comprendida entre 1W y 2W.

Los amplificadores más usados en este tipo de sistemas son aquellos denominados

SSPA, o amplificadores de estado sólido, y logran ser los más comunes debido a su

tamaño, a la gama de potencias soportadas, y a sus características de linealidad y

factor de ruido. Este tipo de amplificador es el más económico y su vida útil bordea

las 100.000 horas.

En los sistemas actuales, es común hallar el bloque convertidor/elevador y el bloque

de amplificación, integrados en un solo elemento que se adapta físicamente al

alimentador tal como se puede ver en la Figura

Figura Ejemplo de equipamiento externo de transmisión y recepción. (Fotografía real

proporcionada por el ISP)

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8. SELECCIÓN DE LAS ANTENAS

“El mayor objetivo en el diseño de una antena, es alcanzar una alta eficiencia y una

alta ganancia en dirección del satélite; pero con bajos niveles de radiación en otras

direcciones. Esto se traduce en un haz principal con una gran concentración de

potencia, en comparación a los lóbulos laterales.”

El subsistema de la antena abarca un reflector y un alimentador (feedhorn) y puede

operar en las bandas C, Ku y Ka. El reflector es una superficie metálica formada por

un paraboloide de revolución, generalmente truncado dentro de un borde circular que

determina el diámetro de la antena. Este paraboloide posee un punto focal distintivo,

en donde una fuente puntual de luz en este foco, produce un rayo de luz paralelo y

alineado con el eje de revolución; esto ocurre gracias a las propiedades reflectoras

de las parábolas. Por su parte, el alimentador está sujeto al marco de la antena,

mediante soportes que lo mantienen en el punto focal de la

misma y se encarga tanto de dirigir la potencia de transmisión hacia el plato de la

antena, como de recoger la potencia recibida, igualmente a través del plato. El

alimentador funciona en conjunto con los siguientes elementos:

LNA, HPA, Down converter y Low converter.

- Componentes de la cadena satelital

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Figura. Componentes de una antena

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9. IMPLEMENTACIÓN DE UNA ESTACIÓN TERRENA

En el proceso de implementación física de la estación remota intervienen varios

componentes:

- Herrajes

- Antena

- Feed

- LNB

- Unidad de Radio

- Cables

El primer paso es buscar un terreno plano y regular, en el que se pueda asentar la

base de la antena.

Figura Base, herrajes y parante (Imagen real proporcionada por el ISP).

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Una vez que la base está estable, procedemos a montar la antena, y con ello

también se colocan los herrajes de soporte.

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Con la antena en su lugar, ubicamos la ODU, compuesta por el feed y la unidad deradio.

Para la ubicación de estos elementos, debe tomarse en cuenta la polaridad en la que

se va a trabajar, en este caso tanto transmisión como recepción están en polaridad

horizontal.

La polaridad de la transmisión está determinada en este caso por la unidad de radio,

y está debe ser colocada de forma horizontal como se ve en la Figura

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Para determinar la polaridad de la sección de recepción, se debe colocar el LNB

horizontalmente, en este caso, tal como se muestra en la siguiente

En este punto, los elementos están en su lugar y se procede a ajustar la antena de

acuerdo a los cálculos realizados para su orientación.

Para esto se usan los pernos de deslizamiento horizontal y vertical, que regulan el

azimut y la elevación respectivamente.

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Figura. Ampliación de indicador de elevación.

Es momento de conectar los cables y llevarlos hacia el módem.

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10. CONCLUSIONES

Se eligió este transponder que se utiliza la banda Ku ya que éste tiene una gran

cobertura geográfica, radia en menor proporción campo electromagnético, además

de incrementar en 6 dB la densidad de potencia con el fin de incrementar la

disponibilidad de enlaces y de reducir el diámetro de las antenas de las estaciones

terrenas, mejora la distribución de potencia en el territorio de cobertura con el

propósito de optimizar la comunicación en Bolivia y por último reduce el ancho de

banda de los transponder´s para mejorar la calidad de la transmisión de los enlaces.

La antena propuesta debe tener un diámetro de 89 cm , foco primario y alimentador

tipo offset, este tipo de antenas proporcionan gran funcionalidad y características

particulares convenientes para la radiodifusión de televisión por satélite además de

ser compacta, ésta se puede orientar manualmente; sin embargo por lo regular se

cuenta con un localizador satelital y de manera automática se dan las coordenadas

que se requiere para un perfecto enlace; además de que son las que se disponen

para el tipo de banda Ku que se maneja.

Para el Subsistema de convertidores de bajada se deben usar equipos para que

sean usados para propósitos de monitoreo, además que la frecuencia en el primer

oscilador local es sintonizable en incrementos de 1 MHz, para agilizar la recepción en

todo el rango de banda.

El MODEM es otro de los equipos importantes dentro del subsistema de banda base

ya que debe tener las siguientes características para el funcionamiento que se

requiere para esta aplicación:

o MODEM QPSK digital de alta funcionalidad usado en aplicaciones de

comunicación por satélite que requieren de un transmisión y recepción

continua.

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o Debe usar un switch de protección para confiabilidad de circuito; éste

debe cambiar automáticamente del MODEM primario la una

redundancia 1+1 al MODEM de espera en caso de falla.

o Debe ser configurado en forma bidireccional.

o Debe usar una velocidad de datos de 4.8 Kbps a 2.2 Mbps.

o Debe contar con un sintetizador de TX/RX programable, con resolución

de 100 Hz.

o Modulación QPSK y BPSK.

o FEC de ½, ¾. y operación sin FEC.

o Codificador/Decodificador diferencial

o Microcontroladores de monitoreo y control, esto debidamente integrado

para el control remoto y control local.

El Subsistema de energía debe ser constituido por un generador a gasolina

contenido dentro del contenedor o cabina de la estación capaz de soportar la

carga de los equipos transceptores, el sistema de aire acondicionado para el

enfriamiento de los mismos, así como la iluminación interna y externa de la

cabina

Dentro de las técnicas de acceso al satélite se recomienda que la transmisión sea

organizada, en el tiempo o en la frecuencia, de modo que el acceso al canal por

parte de un usuario no es aleatorio, sino que debe atenerse a la asignación que le

corresponde; para el acceso múltiple por división en frecuencia (FDMA); representa

el sistema de acceso más simple y consiste en la transmisión simultánea de un

número diverso de portadoras a diferentes frecuencias con anchos de banda no

traslapados.

Además se deben tomar en cuenta las pérdidas que se tendrán en los equipos y

durante el trayecto de la transmisión (debido a condiciones atmosféricas o

climatológicas); desde luego que las condiciones en la realidad nunca son ideales y

siempre hay desvíos en cuanto a los resultados obtenidos mediante los cálculos por

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ello se da un rango de + 5% de lo obtenido con el fin de tener un rango de tolerancia

en el desempeño del equipo.

Como se observó en los resultados de los cálculos, se deben elegir equipos que

tengan un buen desempeño en su funcionalidad y desde luego que se tenga un

rango permitido para su ajuste más exacto posible.

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