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Transcrição

Comunicações Via Satélite
Aspectos principais
• Os satélites de comunicação vem se firmando cada vez mais como um
eficiente meio de transmissão entre dois pontos afastados geograficamente
para transmissão de dados pura e simples à área de entretenimento,
passando pela transmissão de voz e, mais recentemente, pela Internet.
• Várias tecnologias foram criadas de modo a adequar as redes via satélite
aos diferentes perfis de tráfego.
• Até o presente momento, nenhum outro meio de transmissão permite uma
comunicação entre dois pontos quaisquer na superfície da terra.
• Ao contrário do que alguns possam imaginar, o satélite de comunicação
não se oferece como uma alternativa às comunicações ópticas em qualquer
circunstância, mas apenas como uma opção de complemento. Um meio
óptico possui capacidade de canais muitas vezes superior ao satélite,
porém não consegue ter a mesma abrangência.
c k
Meios de transmissão
•PARES METÁLICOS / REDE EXISTENTE
•CABOS COAXIAIS
•FIBRAS ÓTICAS
•RÁDIO TERRESTRE
•SATÉLITE
•COMBINAÇÕES
bassat03.ppt
Meios de transmissão
• Todo o percurso do sinal transmitido de um ponto A para um ponto B é
denominado “Meio de Transmissão”.
• O meio de transmissão, juntamente com os juntores de uma central telefônica,
constituem o que se chama de “tronco”.
• A rigor, até mesmo uma central telefônica ou um computador existente entre A e
B fazem parte do meio de transmissão.
• Cabos de pares, cabos coaxiais e cabos ópticos são geralmente chamados de
“meio físicos” ou “meios confinados”.
• Rádio-enlaces (terrestres ou via satélite) são também chamados”de “meios
radio-elétricos” ou “meios não confinados”.
Exercício: O meio de transmissão entre um telefone móvel celular e uma estação
rádio-base é um meio confinado ou não confinado? Justifique.
c k
Meios confinados
PARES METÁLICOS
CABOS COAXIAIS
FIBRAS ÓTICAS
COMBINACÕES
bassat04.ppt
Meios confinados
• Pares metálicos utilizam cobre (material de preço elevado e importado em
grande parte). Por utilizarem bitolas reduzidas, visando menor custo, possuem
baixa capacidade de transmissão. Modernas técnicas de modulação vem
permitindo a fabricação de “modens” como HDSL, ADSL VDSL etc., que
possibilitarão usar a rede metálica ainda por algum tempo, até que seja
economicamente viável a implantação de fibra óptica nas residências.
• Cabos coaxiais também utilizam cobre, porém sua geometria possibilita uma
capacidade de transmissão bem maior que a dos pares metálicos, só que inferior
ao da fibra óptica.
• As fibras ópticas representam o que há de mais recente em tecnologia de
transmissão em meio confinado. Além de utilizar sinais ópticos, imunes a
interferências eletromagnéticas, possuem altíssima capacidade. Infelizmente
apresentam problema similar ao dos demais meios físicos: grandes transtornos
no caso de acidentes de rede.
• Exercício: O meio óptico é confinado ou não confinado? Justifique.
c k
Vantagens da comunicação via satélite
•Grande área de cobertura
•Largura de faixa considerável
•Independe de infra-estrutura terrestre complexa
•Implantação rápida
•Baixo custo por localidade acrescentada
•Topologia simples
bassat15.ppt
Vantagens da comunicação via satélite
• As vantagens de uma rede de comunicação via satélite convergem, em
síntese, para uma única:
Abrangência geográfica.
• Nenhum outro meio de transmissão consegue ser tão eficiente quando
se trata de atender vários pontos simultaneamente em uma grande área
geográfica.
Tipos de cobertura
17,4o
COBERTURA HEMISFÉRICA (42,5%)
5o
2o
COBERTURA REGIONAL
COBERTURA LOCAL
trans076.ppt
Tipos de cobertura
• As área de cobertura de um satélite dependem basicamente de dois
fatores:
• Distância do satélite até a superfície da terra;
• Frequência de operação.
• Quanto maior a distância maior será a área de cobertura, de tal forma
que com apenas 3 satélites geoestacionários é possível cobrir toda a
superfície terrestre (proposto e demonstrado por Arthur Clarke).
• Quanto maior a frequência, menos será a área de cobertura, uma vez
que as antenas tem sua diretividade diretamente proporcional à
frequência.
Coberturas locais
• É possível proporcionar
várias coberturas locais em
regiões como a Europa,
onde existem vários países
com interesses diferentes
em horários diferentes.
• A cobertura local só é
viável em freqüências da
banda Ku ou acima.
• Exercício: Por quê a banda
C não é indicada em
coberturas locais?
Diferenças em relação aos sistemas terrestres
c k
•Antenas de grande porte
•Estações terrenas com alta potência
•Potência limitada nos satélites
bassat14.ppt
Diferenças em relação a um sistema terrestre
• Antenas e transmissores de grande porte são necessárias para
compensar a perda devida à grande distância da terra ao satélite.
• Os satélites tem potência de transmissão e diâmetro de antena
limitados devido ao elevado custo necessário para lançar um objeto de
grandes dimensões.
• Assim, a maior parte da potência necessária deve ser aplicada às
estações terrenas.
c k
O caso do retardo
Enlaces via satélite
•Limitações para voz devido a eco e “cortes”
durante a conversação nos dois sentidos
•Atraso em transações de dados quando
ocorrem erros e retransmissões frequentes
•Não há limitações significativas para áudio
e vídeo
Enlaces terrestres
•Atrasos na transmissão geralmente não apresentam
problema
•Sérios atrasos ocorrem durante a instalação e o
reparo
bassat16.ppt
O caso do retardo
• O tempo de propagação de ida e volta ao satélite é da ordem de 270 milissegundos.
• Na prática, esse tempo se eleva, dependendo dos tempos de processamentos da
informação que ocorrem nos diversos equipamentos.
• Ocorrem ecos audíveis devido à grande distância.
• Cortes existem devido à presença de supressores e canceladores de eco nos
circuitos. Existem cortes ainda devido à redução da faixa da voz digitalizada.
• Transmissões de dados apresentam maior tempo de resposta. Algumas técnicas são
usadas para minimizar o retardo, como “cache” e “spoofing”.
•Para algumas aplicações, há necessidade de ajustar o “time-out” do equipamento do
usuário.
• Existem protocolos inadequados à transmissão por satélite, independentemente dos
ajustes que possam ser feitos.
• Não existem problemas relevantes para transmissões de programações de áudio e
vídeo.
Retardo na propagação
em enlace simples...
Retardo na propagação
(ms)
Longitude relativa L
280
80o
70o
270
60o
260
50o
40o
250
30o
20o
0o
240
81,3o
230
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Latitude (graus)
55
60
65
70
75
80
85
Espectro eletromagnético
c
trans072.ppt
k
Espectro Eletromagnético
• A exemplo do que ocorre com sistemas terrestres, o espectro
eletromagnético para satélite já começa a dar sinais de saturação,
exigindo coordenação cada vez mais rigorosa.
• Mais cedo ou mais tarde deverão ser utilizadas freqüências mais
elevadas.
• Dentro de cada banda, reserva-se uma faixa superior para os lances de
subida e uma faixa inferior para os lances de descida.
• Exercício: Porque o lance de subida utilizada a faixa de frequência
superior?
c k
.
Faixas de freqüência
BANDA L -Subida (Up-Link) :1,6 GHz
-Descida (Down-Link) :1,5 GHz
BANDA S -Subida (Up-Link) :2,6 GHz
-Descida (Down-Link) :2,5 GHz
BANDA C -Subida (Up-Link) :6 GHz
-Descida (Down-Link) :4 GHz
bassat09.ppt
Faixas de frequência
• As bandas L e S são utilizadas principalmente em serviços móveis,
enquanto a banda C em serviços fixos.
• A banda C é predominantemente usada em satélites geo-estacionários.
É a banda mais usada, juntamente com a banda Ku. Requer rígida
coordenação com sistemas terrestres de micro-ondas. A faixa de 6GHz
ainda é bastante usada nos sistemas terrestres da EMBRATEL.
• Exercício: Qual a principal vantagem em utilizar uma frequência mais
baixa para serviços móveis?
c k
BANDA X - Subida(Up-Link) : 8 GHz
- Descida(Down-Link) : 7 GHz
Obs: Exclusivo de uso militar
.
BANDA Ku - Subida(Up-Link) : 14 GHz
Obs: Problemas de atenuação devido a chuvas
BANDA Ka - Subida(Up-Link) : 30 GHz
Obs:Grandes problemas de atenuação devido a chuvas
bassat10.ppt
• A banda X é usada exclusivamente para fins militares.
• A banda Ku não necessita de coordenação com sistemas terrestres, já
que é de uso exclusivo para comunicações via satélite. Porém apresenta
atenuação elevada devido a chuvas.
• A banda Ka proporcionará maior capacidade de transmissão, porém as
perdas devido a chuvas são severas, além de exigir processamento a
bordo.
• Exercício: O Brasil, ao implantar a primeira rede via satélite própria
optou pela banda “C”. Qual, na sua opinião, teria sido o principal
motivo?
Faixas de freqüência para Serviço Fixo
C-band
WW
WW
3,4 GHz
4,2 GHz
4,8 GHz
WW
R1
5,725
GHz
4,5 GHz
5,850
GHz
7,075
GHz
Ku-band
Locação primária e exclusiva
Locação primária e compartilhada
uplink
downlink
WW
R2
10,7
GHz
R1: Região 1 (Europa, África e CIS)
12,5
GHz
R2: Região 2 (as Américas)
R3: Região 3 (Índia, Ásia, Austrália, Pacífico)
WW: o mundo inteiro
11,7
GHz
12,75
GHz
R1 R3
12,1 12,2
GHz GHz
WW
R1
WW
13,25
GHz
13,75
GHz
12,2
GHz
R2
R3
R1
12,7 12,75
GHz GHz
R1
R2R3 WW
14,3 14,4 14,5
GHz GHz GHz
Ka-band
R1 R2
R3
WW
17,7
GHz
19,7
GHz
R2 R3
27
GHz
R2
WW
27,5
GHz
WW
20,1
GHz
21,2
GHz
R2 R1
R3
29,5
GHz
29,9
GHz
WW
31
GHz
bassat115.ppt
Faixas de freqüência para Serviço Fixo
• Os serviços fixos abrangem as comunicações entre estações terrenas em
operação em um ponto fixo.
• A esta categoria também pertencem as estações “transportáveis”, uma vez
que operaram em pontos fixos após os deslocamentos, ou seja, não
funcionam enquanto se deslocam.
• Na figura, as setas para cima indicam os lances de subida, enquanto as
setas para baixa indicam os lances de descida.
• As setas se referem a alocação exclusiva, isto é, não existe risco de
interferência com outros sistemas. As setas hachuradas se referem a
alocação compartilhada, ou seja, as freqüências podem ser utilizadas por
outros sistemas, havendo necessidade de coordenação.
• Exercício: Qual a grande desvantagem em se usar freqüências nas bandas
C e K para comunicações móveis?
Reutilização de freqüências para a banda Ku
Obs.: Os números se referem às freqüências centrais dos transponderes
14.030 14.091 14.152 14.213 14.274 14.335 14.396 14.457
Polarização vertical
do lance de subida
1V
3V
2V
5V
4V
6V
7V
8V
14.044 14.150 14.166 14.227 14.288 14.349 14.410 14.471
Polarização horizontal
do lance de subida
1H
11.730
Polarização horizontal
do lance de descida
1H
3H
2H
5H
4H
6H
7H
3H
5H
4H
6H
7H
1V
2V
3V
4V
5V
6V
MHz
8H
11.744 11.805 11.866 11.927 11.988 12.049 12.110 12.171
Polarização vertical
do lance de descida
MHz
8H
11.791 11.852 11.913 11.974 12.035 12.096 12.157
2H
MHz
7V
MHz
8V
sat114.ppt
Reutilização de freqüências
• A reutilização de freqüências permite dobrar a capacidade de transmissão. Este método consiste
em transmitir dois sinais na mesma freqüência, porém em polarizações diferentes. No caso de
polarização linear, teremos dois sinais sendo transmitidos nas polarizações vertical e horizontal,
ocupando a mesma faixa de freqüência. No caso de polarização circular, teremos dois sinais sendo
transmitidos nas polarizações direita e esquerda.
• Seja um sinal sendo transmitido na polarização horizontal. Sempre haverá sinal sendo transmitido
também na polarização vertical. Por mais elaborada que seja a antena, não significa que a diferença
entre os dois sinais será infinita. Este fator deverá ser levado em conta ao se definir as freqüências
de operação de uma estação terrena.
• O valor mínimo recomendado para isolação entre as polarizações ortogonais é da ordem de 26 dB.
Isto quer dizer que se um sinal está sendo transmitido na polarização vertical, a transmissão do
mesmo sinal na polarização vertical deverá estar 26 dB abaixo do sinal de polarização horizontal, de
forma a permitir reutilizar a mesma freqüência na polarização vertical, sabendo que o outro sinal na
mesma polarização estará 26 dB abaixo.
• O valor acima não é obrigatório, mas apenas uma recomendação mínima. Normalmente as
operadoras são mais rígidas, chegando a exigir uma isolação de polarização de 30 dB para antenas
de pequeno diâmetro e 33 dB para grandes diâmetros.
• Exercício: Suponha que desejamos transmitir 60 canais de voz com banda plena, porém dispomos
apenas de uma faixa disponível suficiente apenas para 30 canais em cada polarização. Faça um
diagrama indicando de que forma seria possível transmitir os 60 canais com reutilização de
freqüência.
Reutilização de freqüências
fD
Satélite
B
fU
B
Satélite
f
B = faixa alocada
fD = frequência de descida
fU = frequência de subida
X Pol
fD fU
Y Pol
Por polarização ortogonal
fD
fD fU
f
f
fU
f
Por separação angular dos feixes em um satélite com feixes múltiplos
c k
Segmentos espacial e terrestre
- SEGMENTO ESPACIAL:
Satélite + Estações de Controle
- SEGMENTO TERRESTRE:
Estações terrenas de comunicações
bassat21.ppt
• O acesso ao segmento espacial pelas estações do segmento terrestre é
rigidamente controlado pelas operadoras do satélite, não só a nível nacional
(para o caso de interferências com sistemas terrestres) como internacional
(para o caso de interferência em outros satélites e entre os próprios
satélites.
• No Brasil, a Anatel é responsável por toda a coordenação a níveis nacional
e internacional.
• Todo acesso ao segmento espacial no Brasil deve ser precedido de
autorização prévia da Star One. Esta autorização envolve estudo de
interferência eletromagnética, alocação de freqüências e testes de avaliação
de vários parâmetros das estações terrenas
• Exercício: Os receptores residenciais de TV por assinatura não são
controlados pela Anatel. Por que?
Segmento espacial
SATÉLITE
Lance de
subida
Lance de
descida
ESTAÇÃO DE
CONTROLE
(TT&C)
ESTAÇÃO
TRANSMISSORA
TERRENA
ESTAÇÃO
RECEPTORA
TERRENA
Segmento terrestre
sat116.ppt
c k
Principais fornecedores de SE
•
•
•
•
•
Hughes (Boeing)
Space Systems/Loral
Lockheed Martin
Spar
Matra (Alcatel)
bassat23.ppt
Principais fornecedores de SE
• Boeing, Space Systems/Loral e Lockheed Martin são empresas
estadunidenses e se destacaram durante anos na indústria bélica. Ainda
detém a maior fatia do mercado mundial.
• A SS/Loral venceu a licitação da Anatel para ocupar a posição orbital
63ºW, com previsão de lançamento para junho de 2001.
• A Spar é uma indústria aeroespacial canadense.
• A Matra é uma indústria aeroespacial francesa, recentemente incorporada
pela Alcatel, também francesa.
• Existem outras empresas, européias e asiáticas, porém com menor
participação no mercado mundial.
• Exercício: Expresse sua opinião sobre o fato de não existir fabricante de
segmento espacial no Brasil.
c
k
Classificação dos satélites quanto à estabilização
Tri-axial
Antena
Estrutura
central
Painéis
solares
Giro-estabilizado
trans077.ppt
Classificação dos satélite quanto à estabilização
• Satélites giro-estabilizados são cilíndricos a o giro em torno do próprio
eixo já proporciona estabilização no eixo de rotação, restando, assim,
criar apenas mais dois mecanismos. São mais simples, portanto.
Todavia, a luz só consegue atingir cerca de um terço dos painéis
solares. Com efeito, possuem menor capacidade de fornecimento de
energia.
• Satélites tri-axiais possuem 3 mecanismos de estabilização (daí sua
forma cúbica), sendo, assim, mais complexos. Entretanto, apresentam
vida útil geralmente superior e conseguem, graças à sua construção,
expor todos os painéis solares à luz.
• Exercício: Tente associar, por meio de um desenho, a forma cúbica do
satélite tri-axial com os mecanismos de estabilização em 3 eixos.
Satélite giro-estabilizado (Brasilsat B)
c k
Altura: 8,3 m
Diâmetro: 3.65 m
Peso: 1052 kg
Altura: 3,43 m
Satélite giro-estabilizado
• Os satélites giro-estabilizados são mais baratos e de construção mais
simples, porém são limitados no que diz respeito ao aproveitamento de
energia solar, já que apenas um terço do seu corpo consegue receber a
luz do sol, ficando os dois terços restantes à sombra.
• Os atuais satélites da Star One (Embratel) são giro-estabilizados nas
gerações A e B. Porém os da geração C serão tri-axiais
c k
Satélite tri-axial
bassat31.ppt
Satélite tri-axial
• Os satélites tri-axiais são de tecnologia mais moderna. Devido à sua
maior complexidade e vida útil, são mais caros.
• Seus painéis solares são giratórios, possibilitando sua exposição total
ao sol, o que não ocorre som os giro-estabilizados.
• Exercício: Sua avó deve ter-lhe ensinado a andar de bicicleta. O que ela
talvez não tenha dito é que o pneu da bicicleta é um exemplo de um
dispositivo chamado giroscópio. Partindo do que acontece com uma
bicicleta quando a velocidade está maior, tente fazer uma comparação
com o sistema de estabilização de um satélite tri-axial.
Estabilização tri-axial
Painel solar
Refletor
Eixo tangencial
Trajetória
na órbita
Eixo radial
Para a Terra
Eixo perpendicular
P1-pg29
Estabilização tri-axial
• A estabilização do corpo do satélite (controle de atitude), consiste em
implementar 3 sistemas giroscópicos, cada um controlando um dos 3
eixos perpendiculares entre si, conforme mostra a figura.
• As principais funções desse sistema são:
- Manter a antena permanentemente apontada na direção desejada;
- Controlar as manobras do satélite durante o lançamento;
• A correção da atitude é feita através do acionamento de retrofoguetes
instalados ao redor do corpo do satélite. A periodicidade do
acionamento dos retrofoguetes dependerá da precisão desejada no
apontamento da antena.
• Exercício: Por que os satélites giro-estabilizados tem o controle de
atitude mais simples?.
c k
Principais subsistemas do satélite
bassat50.ppt
Subsistemas de:
• comunicações
• telemetria, telecomando e posição orbital
• controle de atitude
• energia
• controle de reação
• motor de apogeu
• Exercício: Apenas como preparativo para as próximas aulas e, mais
uma vez lembrando-se das aulas de geografia, defina o que é APOGEU e
o que é PERIGEU.
• O subsistema de comunicações tem a função de converter a frequência do sinal
de subida para a frequência do sinal de descida.
• O subsistema de telemetria, telecomando e controle de posição orbital
proporcionam a monitoração das condições do satélite, acionamento de retrofoguetes, manutenção do apontamento das antenas e medição da distância entre
o satélite e a estação de controle.
• O controle de atitude permite manter a orientação dos eixos do satélite em
relação à sua órbita em torno da terra.
• O subsistema de energia é responsável pela geração de eletricidade para o
satélite, a partir dos painéis solares que carregam as baterias.
• O subsistema de reação, ou de propulsão, formado por retro-foguetes e tanques
de combustível, possibilita a correção norte-sul/leste-oeste na órbita, bem como a
correção de atitude.
• O motor de apogeu é utilizado para conduzir o satélite até sua posição orbital.
Vista explodida de um satélite
giro-estabilizado
Despun
forward
thermal
barrier
Spinning
forward
thermal
radiator
4 / 6, 11 / 14 GHz
telemetry and
command bicone
antennas
Transmit / receive
feed horn and
assembly
Forward
solar
panel
Solar panel
extension drive (3)
Primary
thermal
radiator
Despun
playload
compartment
Spun / Despun lock (4)
BAPTA
Earth sensor (2)
Spun electronics
Radial thruster (2)
Solar panel
extension rack (3)
Antenna
deployment
and positioning
mechanism
Antenna
support beam
AFT thermal
barrier
AFT
solar
panel
14 / 11 GHz
shared aperture
reflectors
Spinning section
Propulsion tank (4)
Axial thruster (2)
Apogee motor
Vista explodida de um satélite tri-axial
Refletor da antena
Solid state
multiplexers
Torre da antena
Battery packs
Transponder panels
Sensor terreno
East panel
South solar
array boom
Battery packs
Attitude processing electronics
Hydrazine tanks
Transponder control electronics
West panel
Structure central core
Apogee kick motor
Command logic
decoder
Central logic processor
Momentum
wheels
Três diferentes gerações
Estações de controle
• As estações de controle do segmento espacial, embora terrestres, fazem
parte do segmento espacial, já que são responsáveis pelo controle e pelo
rastreamento do satélite.
•As estações de controle de comunicações fazem a supervisão de todas as
estações terrenas que transmitem para o respectivo satélite.
• No caso do Brasilsat, o controle é feito pela Star One, através das estações
de Guaratiba e Tanguá (RJ), e Mosqueiro (PA).
• A estação de Guaratiba é a mais importante de todas. Suas principais
atividades são:
• Controle das estações terrenas pelo COCC (Centro de Operações e
Controle de Comunicações;
• Telemetria e telecomando pelo CCSE (Centro de Controle do Segmento
Espacial.
Estações de controle
•A estação de Tanguá é mais antiga e foi implantada na época em que o
Brasil não possuía satélite próprio. Sua principal atividade é servir como
contingência em caso de falha na estação de controle de Guaratiba, com
a qual está permanentemente interligada.
• A estação de Mosqueiro é utilizada para medir a distância do satélite
até o Centro de Controle, através do tempo de propagação de ida e
volta.
• Exercício: Na sua opinião, a Estação de Controle de Guaratiba poderia
ter sido implantada em outro estado do Brasil?
Segmento terrestre
• O segmento terrestre abrange todas as estações de comunicação uni e
bi-direcionais que se utilizam do satélite como repetidor.
• Até maio de 2000 existiam cerca de 3 mil estações terrenas licenciadas,
cada uma delas integrando ou não uma determinada rede.
• Exercício: Dentro do conceito de segmentos terrestre e espacial, como
estariam classificadas as estações de recepção de sinal de TV por
assinatura (DirecTV, SkyNet etc)?
Enlaces de RF e de banda-básica
Satélite
Lance de
subida
Lance de
descida
Enlace de RF
Fonte
da
mensagem
Destino
da
mensagem
Enlace de banda-básica
terminal do usuário
terminal do usuário
Diagrama em blocos de um transponder
AP
Faixa de Faixa de
freqüências freqüências
de subida de descida
RX no
Satélite
D
I
V
I
S
O
R
D
E
Freqüência do
oscilador local (fixa)
R
F
AP
AP
AP
AP
AP
AP
C
O
M
B
I
N
A
D
O
R
D
E
R
F
TX do
Satélite
EIRPD
Diagrama em blocos de um transponder
• Como já foi dito, salvo no caso dos satélites com processamento a
bordo, o satélite de comunicações é bem simples do ponto de vista
funcional.
• Pouco há o que acrescentar, quando comparado a um repetidor
terrestre comum.
• O sinal que chega da terra em uma dada faixa de frequência é
amplificado, convertido com auxílio de um oscilador local e retransmitido para a terra em outra faixa de frequência.
• Exercício: Com base no diagrama a seguir e na tabela de
transponderes, calcular a frequência de um satélite em banda C.
Satélite com regeneração a bordo com
transmissão multiplexada na descida
DEMULTIPLEXER
FDMA
LNA
LO
f2
DEM
DEM
DEM
fM
TDM
MULTIPLEXER
DEM
M
BASEBAND SWITCHING
MATRIX
f1
TWT
DEM
freqüência
freqüência
f
1
M
FDMA uplink
f
M
TDM
MOD
tempo
2
M
TDM downlink
tempo
c k
Transponderes do Brasilsat, geração B
Subida vertical-Descida horizontal
TPDR
1AE
.
2AE
1A
2A
3A
4A
5A
6A
7A
8A
9A
10A
11A
12A
Freq. Central
Subida
Descida
5866.5
3644.5
5905
3680
5945
3720
5985
3760
6025
3800
6065
3840
6105
3880
6145
3920
6185
3960
6225
4000
6265
4040
6305
4080
6345
4120
6385
4160
Larg. faixa
33 MHz
36 MHz
Subida horizontal-Descida vertical
TPDR
1BE
2BE
1B
2B
3B
4B
5B
6B
7B
8B
9B
10B
11B
12B
Freq. Central
Subida
Descida
5885
3660
5925
3700
5965
3740
6005
3780
6045
3820
6085
3860
6125
3900
6165
3940
6205
3980
6245
4020
6285
4060
6325
4100
6365
4140
6405
4180
Larg. faixa
36 MHz
trans011.ppt
Transponderes do Brasilsat B2 e B3
• A grande complexidade de um satélite está mais associada ao seu controle orbital do
que na parte destinada às comunicações, a não ser no caso dos satélites com
processamento a bordo.
• Do ponto de vista de telecomunicações, o satélite é geralmente um repetidor no
espaço, onde o elemento básico é o “transponder”.
• Transponder é um equipamento instalado a bordo do satélite, consistindo de
amplificador de recepção, conversor de frequência e amplificador de transmissão.
• O Brasilsat B2 e B3 possuem 28 transponderes, sendo 14 em cada polarização. Cada
transponder, exceto um, possui uma largura de faixa de 36 MHz. Apenas um deles
possui 33 MHz de faixa. Além da faixa útil, existe uma banda de guarda de 2 MHz de
cada lado, de modo a evitar interferência entre dois transponderes adjacentes.
• A largura de faixa total dos satélites B2 e B3 é de 575 MHz cada um.
• Exercício: Tente explicar como é possível caberem 28 transponderes de 36 MHz em
apenas 575 MHz de faixa.
Exemplo de reutilização
de freqüências
Divisores Multiplexadores
de saída
de potência
Multiplexadores
de entrada
Reg A, ímpar H
H
ímpar
Cadeia de
alimentadores
TWTA
Reg B, ímpar H
Recepção H
H
Receptores/
conversores de
descida
redundantes 4:2
V
ímpar
TWTA
TWTA
Matriz de redundância
H
par
Matriz de redundância
Reg A, par
H
Reg B, par
Reg C, par
Reg D, par
V
Cadeia de
alimentadores
V
Recepção V
V
par
H = horizontal
V = vertical
Reg C, ímpar
V
V
TWTA
Reg D, ímpar
H
V
Refletor
gradeado
c
Diagrama em blocos de uma estação terrena
SAT
USUÁRIOS
D ADOS
AN TEN A
TELEFONI A
A LIM
TELEGRAFI A
TELEVISÃ O
MT
MU X
TX
MO D
CON V
C OMB
AP
C OMB
S UB
C OMB
DI F USÃ O
FACSI MILE
O UTROS
OU TRO S
MO D
OU TRO S
CON V SUB
OU TRO S
AP
AN TEN A
A LIM
OUTR OS
DEM
LN A
D ADOS
TELEFONI A
OUTR OS
C ONV DE SC.
TELEGRAF I A
TELEVISÃ O
MT
MU X
RX
DEM
DI V
OUTR OS
L NA
DI V
CON V
D ESC
DI FUSÃ O
FAC SI MILE
O UTROS
trans070.ppt
k
Diagrama em blocos-Estação Terrena
• Do ponto de vista de “hardware”, uma estação terrena tem muita
semelhança com um equipamento de micro-ondas terrestres. A grande
diferença reside na parte de “software”, principalmente quando se trata
de transmissão digital. Junto com o sinal de banda básica, outras
informações são inseridas para garantir sigilo e qualidade.
• Como se pode ver pelo diagrama, uma única estação pode ser
aproveitada para atender vários usuários simultaneamente.
• Exercício: O diagrama da página seguinte é um dos mais importantes
do curso. Após a explicação do instrutor, descrever com suas palavras
o diagrama em blocos de uma estação terrena.
c
Diagrama em blocos de uma estação terrena
trans071.ppt
k
Diagrama em blocos (RF)-Estação Terrena
• O diagrama a seguir representa um subsistema de RF na configuração
(1+1), ou seja, um dos sistemas transmite constantemente enquanto o
outro é ativado automaticamente em caso de falha do primeiro.
• A comutação para o sistema reserva é independente em relação à
transmissão e à recepção, isto é, se houver falha em um dos receptores,
o transmissor associado não será comutado.
• A letra “C” no diagrama indica “Monitoramento e Controle”.
• Exercício: Após a explicação do instrutor, descrever com suas
palavras o diagrama em blocos do sub-sistema de RF de uma estação
terrena.
Estação de pequeno porte (1)
Cabo de FI
tipo 950-1450 MHz ou
140 MHz ou 70 MHz
UNIDADE
EXTERNA
(ODU)
UNIDADE
INTERNA
(IDU)
Portas de
entrada e
saída
Estação de pequeno porte (2)
Conversor
de subida
Amplificador de
potência
Alimentador
Duplexado
r
UNIDADE INTERNA (IDU)
Sintetizador de
freqüência remota
Amplificador de
baixo ruído
Cabo de FI
Conversor
de descida
Demodulador
Fonte de energia
UNIDADE EXTERNA (ODU)
F
o
n
t
e
Sintetizador
de
Freqüências
Decodificador
FEC
Modulador
codificador
FEC
Interface de
banda básica
Portas de entrada e saída
c
Amplificadores de Baixo Ruído - LNA
trans074.ppt
k
• O LNA é o principal elemento do sistema de recepção, tanto do satélite
quanto da estação terrena. Preferencialmente é instalado diretamente
acoplado ao alimentador da antena, pois além de operar com níveis bastante
reduzidos, deve captar a menor potência de ruído possível e prover a
primeira amplificação do sinal. Sua faixa de passagem deve ser equivalente
a toda a banda de recepção do satélite e seu ganho típico é da ordem de 55
dB.
•O amplificador maior na figura é utilizado na banda C, enquanto que os
outros dois são utilizados nas bandas Ku e Ka. Observar as diferenças de
tamanho. Pode-se concluir que os receptores em banda “V” serão ainda
menores.
• Os parâmetros dos LNA utilizados nos cálculos de enlace são o ganho e a
temperatura de ruído (medida em Kelvins). A temperatura em Kelvin é
tomada em relação ao zero absoluto
(- 273 oC).
Quanto maior a frequência de operação do LNA, maior será a temperatura
de ruído.
• É bastante comum o LNA ser construído com o primeiro estágio de
conversão, formando um bloco apenas, denominado LNB (Low Noise Blockdownconverter) e que converte o sinal de recepção em banda C em um sinal
em banda L, com a mesma largura de faixa.
• Uma outra forma de conversão consiste em utilizar um LNC (Low Noise
Converter). Neste componente ocorrem duas conversões, sendo uma igual à
do LNB e a seguinte limitando a faixa do sinal em apenas um ou dois
transponderes.
• Exercício: Tente explicar (mesmo que intuitivamente) se uma temperatura
de ruído maior representa uma vantagem ou uma desvantagem para o
cálculo de enlace.
LNB – Diagrama simplificado
Conversor de Baixo Ruído
Irradiador
Alimentador
Transição
ou
polarizador
Ganho: 50 dB

satélite - clovisalmeida.xpg.com.br

Transcrição

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