Satélites de Comunicación: Fundamentos, Componentes y Estación Receptora

Generalidades de la Comunicación Vía Satélite

1. La emisión y recepción por satélite recibe el nombre de TVSAT.

2. Un satélite de comunicaciones es un sistema receptor-emisor de señales radioeléctricas situado en una órbita alrededor de la Tierra.

3. Esta órbita describe un círculo a nivel del ecuador, girando a la misma velocidad y sentido de la Tierra.

4. Se llama órbita geoestacionaria y los satélites en ella, satélites geoestacionarios.

5. Para un observador en la superficie de la Tierra, el satélite conserva siempre su vertical.

6. Para que esto sea posible, el satélite ha de estar a 36000 km de distancia. En este punto se anulan las fuerzas gravitacional de la Tierra y la centrífuga del satélite.

7. Un satélite es un receptor de una señal lanzada desde la Tierra y está formada por: antena receptora, antena emisora, transpondedor, paneles solares, propulsor.

Enlaces Ascendente y Descendente

1. Las señales llegan al satélite por un canal llamado haz ascendente y vuelven por otro, haz descendente.

Cobertura

1. La emisión y difusión terrestre necesita de una red de reemisores o repetidores para cubrir un territorio.

2. La emisión y difusión por satélite solo necesita un solo emisor para cubrir el mismo territorio, no tiene red de difusión.

3. La zona de cobertura es la superficie de la Tierra delimitada por un contorno de potencia constante con óptima calidad de recepción sin interferencias.

4. Esta zona se llama huella del satélite.

5. La huella está definida por la anchura del haz de la antena emisora del propio satélite. Tipos de haz: haz puntual, haz de zona, haz hemisférico, haz global.

Características

1. Las frecuencias utilizadas por los satélites están comprendidas en la gama de frecuencias de la banda Ku de microondas del espectro electromagnético.

2. Esta banda de frecuencia recibe el nombre de:

1. FSS dividida a su vez en semibanda baja con valor de 10,7 a 11,7 GHz y en semibanda alta con valor de 11,7 a 12,75 GHz.

3. Se llama polarización a la técnica de aumentar el nº de canales por banda de transmisión mediante el aporte de datos externos. Puede ser vertical y horizontal.

Estación Receptora

1. Es la última parte del enlace descendente y consta de:

1. Antena parabólica: se encarga de captar las señales que envían los satélites. Estas señales inciden sobre el reflector y se reflejan y concentran en un punto llamado foco, que es donde se encuentra la unidad exterior.

2. Unidad externa: convierte la alta frecuencia de las señales recibidas en otra de menor valor llamada frecuencia intermedia, FI.

3. Unidad interna: se sitúa en el interior de las viviendas y prepara la señal para ser reproducida por un receptor de TV.

Antena Parabólica

1. La señal se capta con una antena en forma de parábola con alta ganancia que compensa la atenuación de la señal.

2. Este elemento se compone de: reflector parabólico, soporte del reflector y soporte de la unidad exterior.

Reflector

1. Debido a que las señales que emiten los satélites llegan muy atenuadas, se hace necesario captar la mayor parte de energía y concentrarla en un punto.

2. En ese punto se colocaría la antena propiamente dicha, es decir, el receptor.

Tipos de Reflectores

Antena Parabólica de Foco Centrado

El receptor o alimentador se encuentra situado en el foco reflector.

1. Son fáciles de construir.
2. Su rendimiento alcanza el 65%.
3. Poco sensibles a errores en el ajuste.
4. Se usan en instalaciones colectivas.
5. Buena atenuación en lóbulos secundarios.
6. La sombra que producen las varillas de soporte y el alimentador resta rendimiento.

Antena Parabólica OFF-SET

El reflector es una sección transversal de una parabólica, el foco está fuera de la vertical del reflector, de esta forma toda la señal reflejada llega al alimentador.

1. Son fáciles de construir.
2. Su rendimiento alcanza el 65%.
3. Más sensibles a errores en el ajuste.
4. Se usan en instalaciones individuales.
5. Buena atenuación en lóbulos secundarios.
6. El soporte y el alimentador no producen sombras sobre el reflector.

Características Técnicas

1. Diámetro del Reflector

1. Dependerá de su ubicación geográfica y de la huella del satélite.
2. A mayor frecuencia, menor diámetro.
3. Se fabrican desde 30 a 280 cm.

2. Ganancia

1. Expresa la cantidad de señal captada en el alimentador.
2. Se expresa en dB.

3. Rendimiento

1. Es el cociente entre la cantidad de energía incidente en el reflector y la concentrada en el foco.
2. A mayor superficie, mayor energía captada.
3. Se considera un buen valor entre el 55 y 65%.

4. Relación D/f y f/D

1. Es un valor de construcción, relaciona el diámetro de la parábola, el foco y la profundidad del disco.
2. Mejor relación, mayor rendimiento.
3. Valores entre 2,3 y 2,7.

5. Ángulo de Radiación

1. Es el ángulo que puede desplazarse la antena con respecto a la dirección exacta hasta que la señal sufre una atenuación de 3dB.

6. Ancho de Banda

1. Indica el ancho de banda de frecuencias para la que está diseñada la antena, es decir, las frecuencias que capta dicha antena.

7. Lóbulos Principal y Secundarios

1. Es la relación entre la ganancia de la antena y el ángulo que forma el eje de esta con el punto emisor: el lóbulo principal no tiene atenuación, su eje coincide con el de la antena, contiene el ángulo de radiación, aparecen lóbulos secundarios.

8. Relación Señal Ruido, S/N

1. Una antena parabólica capta el ruido del medio ambiente y del espacio exterior.

2. Un origen de ruido es el suelo, a mayor inclinación, mayor ruido.

3. A mayor distancia del ecuador, mayor ruido al ser la inclinación de la antena mayor.

9. Factor de Ruido, F

1. Es la potencia mínima que ha de tener la señal captada para que quede tapada por el ruido de la propia antena.

Unidad Exterior

1. Es el dispositivo que se instala en el foco del reflector y tiene la misión de recoger la señal reflejada y convertirla a una frecuencia más baja, llamada FI.

2. Partes de la unidad: alimentador o iluminador y el LNB o conversor.

Alimentador

1. Recoge la señal para conducirla hacia el LNB.

2. Debe ser adecuado a la relación D/f de la parábola.

3. Los elementos que lo componen son: la bocina, la guía de ondas, el polarizador y la sonda.

La Bocina

1. Es la parte del alimentador por donde entran las ondas radioeléctricas.

2. Son de forma circular para las parábolas de foco centrado y cónicas para las de offset.

3. El ángulo de abertura de la bocina debe cubrir toda la superficie del reflector para recoger el máximo de señal.

4. La entrada de la bocina debe estar protegida de la intemperie por un material adecuado pero que no impida el paso de las señales.

Guía de Onda

1. Es la encargada de conducir la señal hasta la sonda o antena.

2. Es un tubo metálico con forma de cilindro o rectángulo.

3. En función de su construcción existe una frecuencia de corte inferior.

4. A mayor frecuencia, menor longitud del tubo.

5. La guía onda debe situarse en la dirección del campo eléctrico que indica el sentido de la polarización.

La Sonda

1. Es una antena dipolo de un tamaño reducido debido a la pequeña longitud de onda con la que trabaja.

2. Es la encargada de transformar las señales electromagnéticas que recibe en una corriente eléctrica de alta frecuencia.

3. Consiste en un conductor que está separado de la guía onda por un aislante.

El Polarizador

1. Es una continuación de la guía onda.

2. Se sitúa entre el iluminador y el conversor.

3. Se encarga de adecuar la sonda a la polaridad de la señal.

4. Existen dos tipos:

• Ortomodo: que consiste en una guía onda con una entrada de señal y dos salidas, una para cada polaridad.
• Polarotor: que consiste en cambiar de posición el polarizador según la polaridad de la señal recibida.

LNB

El Polarizador

1. Es una continuación de la guía onda.

2. Se sitúa entre el iluminador y el conversor.

3. Se encarga de adecuar la sonda a la polaridad de la señal.

4. Existen dos tipos:

• Ortomodo: que consiste en una guía onda con una entrada de señal y dos salidas, una para cada polaridad.
• Polarotor: que consiste en cambiar de posición el polarizador según la polaridad de la señal recibida.

LNB

1. (Low Noise Block) o bloque de bajo ruido, es un circuito que realiza la conversión y amplificación a una frecuencia más baja de la señal captada.

2. Tienen ganancia superior a 50dB y F inferior a 1.5 dB.

3. Su entrada se conecta al polarizador y su salida a la unidad interior con un conector tipo F y cable coaxial de baja atenuación. Los elementos que lo forman son:

LNA o Preamplificador de Bajo Ruido

1. Amplifica la débil señal captada por la antena.

2. Tiene ganancia de 10dB y factor de ruido inferior a 2dB.

Conversor

1. Convierte la alta frecuencia de la señal en otra más baja FI.

2. Reduce de los 10-12GHz de la banda Ku a 950 y 2050MHz.

Amplificador de FI

1. Es la última etapa de la unidad exterior.

2. Amplifica la FI obtenida. G=30 ó 40 dB y F=2dB.

Unidad Interior

1. Es el dispositivo instalado que procesa las señales de FI obtenidas para dar una señal de radiofrecuencia en la banda de UHF y ser aplicada a los receptores de TV.

2. Ancho de banda de esta FI va de 950 a 2150MHz.

3. Su funcionamiento consiste en mezclar todas las señales del satélite con una frecuencia de un circuito oscilador local de forma que la resta de ambas dé siempre una frecuencia fija que es convertida a la correspondiente de un canal libre UHF o VHF.

4. Han de tener un nivel de entrada entre -60 y -20dBm para las señales de TV y entre -25 a -15 dBm para la radio FM.

5. El nivel de salida ha de ser de 75dBµV para las unidades individuales y de 60 a 129 dBµV para las colectivas. Hay dos tipos: colectivas e individuales.

Diferencias

1. En la individual permite sonorizar todos los canales y uno será seleccionado y llevado al receptor, y en la colectiva habrá una unidad por cada canal elegido.

2. En la individual permite el cambio de posición del polarotor para elegir la polaridad requerida por el canal deseado, y en la colectiva no es posible al tener que estar siempre presentes las dos polaridades VyH.

3. En la individual permite el uso de un motor para cambiar la orientación de la parábola y así elegir un nuevo satélite, y en la colectiva no es posible por el número de usuarios.