1.9 captacion satelital

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    03-Jul-2015

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1.9 sistemas de recepcion. Captacin de seal satelitalobjetivos Al finalizar esta unidad formativa sers capaz de: Conocer los conceptos generales en los que se basan las transmisiones de seal mediante satlites. Sabrs donde se encuentran los satlites, y las referencias utilizadas para indicar su posicin. Conocer los parmetros que expresan la zona de cobertura de un satlite, en concreto la PIRE. Conocer las bandas de transmisin. Conocer el concepto de polarizacin de seal. Conocer como se comporta un reflector parablico y un LNB. Saber como dimensionar una estacin receptora. Conocer como captar mas de un satlite con un solo receptor parablico.

Estos Conceptos te van a facilitar el trabajo con los dispositivos de captacin / recepcin de seal satlite. CONCEPTOS GENERALES ACERCA DE LAS SEALES PROCEDENTES DE SATLITE Como se ha visto en el caso de la TV terrestre, la seal de televisin llega a los receptores domsticos una vez captada por las antenas, generalmente de tipo Yagi, que reciben la seal de los transmisores, repetidores o reemisores terrestres. En el caso de la TV satlite, el repetidor es un satlite artificial situado en el espacio a una determinada altura sobre la superficie terrestre. Dada la distancia entre el satlite y el lugar de recepcin, las antenas encargadas de captar la seal ha de ser muy directivas as como otras caractersticas especficas que se vern ms adelante. Bsicamente, un sistema de captacin / recepcin se compone de tres elementos fundamentales (Figura 1):

La estacin terrestre emisora. La programacin a transmitir se enva desde un centro emisor al satlite (Haz ascendente 14 GHz). El satlite. Acta como repetidor, recibe la seal desde la estacin terrestre y la enva a la zona de recepcin. La estacin terrena receptora. Es la encargada de captar y tratar la seal procedente del satlite (Haz descendente 12 GHz).

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Los parmetros del satlite que determinan el tipo de estacin receptora son: Posicin orbital del satlite Banda de frecuencias de las seales a recibir Polarizacin de la seal a recibir Potencia emitida (PIRE) en la zona de recepcin Programacin y codificacin

Estos parmetros indicarn si es posible recibir el satlite desde una determinada posicin geogrfica y que tipo de instalacin (estacin terrestre) deber instalarse. Posicin orbital. La posicin orbital nos indicar la ubicacin del satlite, Un satlite de comunicaciones es un sistema receptor/transmisor de seales radioelctricas, que esta situado en una rbita alrededor de nuestro planeta. Cuando se iniciaron las comunicaciones por satlite, debido a que los cohetes lanzadores no tenan suficiente potencia, el satlite realizaba rbitas elpticas que obligaban a utilizar en tierra, equipos de seguimiento mviles muy complejos y costosos, esto, era un gran inconveniente para acercar este tipo de comunicaciones al gran publico. Gracias al cientfico y escritor Arthur C. Clarke que en octubre de 1945 determin la rbita geosncrona para los satlites, se logr la comunicacin directa con antenas fijas. La rbita geoestacionaria es donde estn colocados todos los satlites geosncronos de comunicaciones, describe un crculo alrededor de la tierra a nivel del ecuador, girando en el mismo sentido y a la misma velocidad angular que la tierra en su movimiento de rotacin (Figura 2).

De esta forma, para un observador situado en la superficie terrestre, un satlite determinado se mantiene siempre sobre la misma vertical de un punto dado. Para poder mantener esta posicin sin apenas consumo de energa, el satlite debe estar a una altura sobre el ecuador de unos 35.806 Km. A esta distancia la fuerza de atraccin gravitatoria y la fuerza centrifuga del satlite en su movimiento de traslacin alrededor de la tierra, se igualan: Fuerza gravitatoria= (GMm)/d2 Fuerza centrfuga= mdw2 Siendo: G = cte. de gravitacin universal

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M = masa de la tierra m = masa del satlite d = distancia entre los centros de gravedad de la tierra y el satlite w = velocidad angular del satlite = 2 /T siendo T el periodo de rotacin de la tierra (23h 56') Igualando ambas fuerzas: (GMm)/d2= mdw2 d=3(GM/w2) Como d es la distancia al centro de la Tierra y el radio medio de la misma es de 6.366 Km. la distancia del satlite a la superficie del planeta ser la diferencia de ambas, es decir, 35.806 Km (Figura 3).

Posicin de un satlite. Como el satlite se mantiene en la misma posicin con respecto un punto de la tierra, podemos definir su posicin orbital como el ngulo formado por una lnea imaginaria que une el satlite con el centro de la tierra con respecto a un punto de referencia en el ecuador. Este ngulo se mide como la diferencia de longitud entre el punto de referencia (meridiano Greenwich) y el punto donde la lnea recta que une el centro de la tierra y el satlite corta al ecuador. Observando la Figura 4, los satlites situados a la derecha del meridiano de Greenwich tendrn una longitud Este (positiva) y los situados a la izquierda una longitud Oeste (negativa).

Existen cientos de satlites orbitando alrededor de la tierra distribuidos a lo largo de la rbita de Clarke. Se define la zona de cobertura de un satlite como la zona de la superficie terrestre delimitada por un contorno de densidad de flujo de potencia constante, que permite obtener la calidad deseada de recepcin en ausencia de interferencias. Viene determinada por la configuracin de la antena emisora del satlite. Configuracin de los satlites. Bsicamente los satlites geoestacionarios estn compuestos por dos partes o mdulos:

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Modulo de servicio: Aloja los depsitos de combustible y los reactores que permiten posicionar al satlite. Tambin contiene las bateras que se cargan con la energa elctrica generada en los paneles fotovoltaicos. Modulo de comunicaciones, que bsicamente se compone de: Antena parablica de recepcin que recibe la seal procedente de la emisora terrestre

Transpondedores que procesan y convierten a frecuencias ms bajas las seales de TV y radio recibidas de la estacin terrestre para su transmisin a la zona de cobertura. Antena parablica de emisin que enva la seal a una zona determinada denominada zona de cobertura. Actualmente las antenas transmisora y receptora tienden a compartir el mismo reflector parablico. Bandas de frecuencias. Aunque los primeros satlites de comunicaciones que se utilizaron en EE.UU para transmitir seales de TV emplearon la banda C (3,7GHz a 4,2 GHz y 5,9 GHz a 6,4 GHz), hoy da el enlace descendente de los satlites con cobertura Europea utilizan la banda Ku. En este contexto se pueden dividir las bandas utilizadas por los satlites para la distribucin de seales de TV de la siguiente manera: Banda DBS (Direct Board Satellite): 11, 7 GHz a 12, 5 GHz Banda FSS (Fixed Satellite Service): Semibanda alta: 12,5 GHz a 12,75 GHz Semibanda baja: 10,7 GHz a 11,7 GHz Las bandas dedicadas al servicio FSS como tales no estaban pensadas para difusin de TV, pero actualmente transmiten canales de TV. Polarizacin. Para ampliar la cantidad de canales que se pueden transmitir por cada una de las bandas, se recurre al concepto de polarizacin. La polarizacin es una caracterstica intrnseca de las ondas electromagnticas. Puede definirse de una manera simple como la trayectoria descrita por el vector campo elctrico asociado a una onda electromagntica en propagacin. Los tipos de polarizacin utilizados en las transmisiones de seales de TV por satlite son: En DBS (SRS): Polarizacin Circular: a derechas o a izquierdas En FSS: Polarizacin Lineal: horizontal o vertical En el primer caso, el campo elctrico asociado a la onda electromagntica incidente en la antena avanza girando sobre su eje de la misma forma que un proyectil disparado por un fusil. Si el giro se produce en el sentido de las agujas de un reloj, se denomina polarizacin a derechas o destrgira, y, si se realiza en sentido contrario, a izquierdas o levgira (Figura 5).

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En el caso de polarizacin lineal, el campo elctrico describe una trayectoria lineal. El concepto de vertical y horizontal se aplica a un par de ondas con polarizacin lineal cuyos vectores de campo elctrico son ortogonales, es decir, forman 90 (Figura 6).

Un dispositivo denominado polarizador situado en el foco de la antena es el encargado de rechazar en cada caso a la polarizacin no deseada. Potencia Emitida (PIRE). Para calcular las prdidas que sufre la seal en el trayecto satlite - antena, y por tanto calcular el nivel de seal terico que llega a nuestro sistema de recepcin hay que tener en cuenta los siguientes factores: La potencia emitida por el satlite La ganancia de su antena Las prdidas introducidas en la propagacin de la onda en su recorrido desde el satlite a la estacin receptora La ganancia de la antena de recepcin y el ruido introducido por antena y conversor. Veamos los dos primeros factores a tener en cuenta, la potencia emitida y la ganancia de la antena transmisora: Pt y Gt Ambos trminos se engloban en la PIRE o potencia isotrpica radiada efectiva. La PIRE representa la potencia que debera radiar la antena isotrpica para obtener en un punto determinado del espacio, la misma excitacin que conseguimos con la antena del satlite. El valor de la PIRE ser el producto de la potencia transmitida por la ganancia de la antena: PlRE = Pt x Gt Una vez que la onda es emitida por la antena del satlite, debe recorrer un largo camino hasta llegar a la antena receptora. A lo largo del mismo aparecen atenuaciones debidas tanto a la enorme distancia que debe atravesar como a los agentes atmosfricos. Estas prdidas debidas al espacio libre, se calculan en funcin de la distancia y de la frecuencia: Perdidas = 20 log [4pDf / l] dBA Siendo: D la distancia entre la estacin receptora de tierra y el satlite.

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l = es la longitud de onda, que puede calcularse fcilmente a partir de la frecuencia de la seal l=30/F; l en cm y F en GHz La antena transmisora es una fuente puntual de ondas