Comunicaciones por Satélite (5º curso) Dpto. de Señales, Sistemas y Radiocomunicaciones

ETSI de Telecomunicación. Universidad Politécnica de Madrid

Comunicaciones por Saté Satélite Curso 20082008-09

Balance de enlace Segunda parte Miguel Calvo Ramón Ramón Martínez Rodríguez-Osorio

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CSAT 1

Índice • Cadena del radioenlace Tierra-Satélite-Tierra • Cálculo de la potencia recibida (fórmula de Friis) • Modelos de atenuación atmosférica y de lluvia • Cálculo de la potencia de ruido. • Temperatura de ruido de antena • Combinación de enlace ascendente y descendente • Calidad de estaciones terrenas • Objetivos de calidad y disponibilidad. Ejemplos de cálculo de balances de enlace • Amplificación no-lineal. Intermodulación. Optimización del punto de trabajo • Coordinación • Ejemplos Comunicaciones por Satélite. Curso 2008-09. ©Ramón Martínez, Miguel Calvo

CSAT 2

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1

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Ruido Blanco El ruido blanco es un proceso aleatorio Gaussiano de media cero y varianza:

σ 2 = N0

La densidad espectral de potencia de ruido blanco en doble banda entregada a una carga adaptada por una fuente de ruido a temperatura Ts es:

N 0 kTs = 2 2 Siendo k la cte de Boltzman (10 log10 k = -228.6 dBW/K). La potencia entregada a una carga adaptada a través de un filtro ideal de banda B es:

N = N 0 B = kTs B Watios CSAT 3

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Temperatura de Ruido Fuente de Ruido Potencia disponible (W):

N = kT s B Temperatura física Ts N0(f) N0/2

N 0 =

N B

B

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300 GHz

Frecuencia (Hz) CSAT 4

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2

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Ruido de un Cuadripolo Cuadripolo con ruido

Fuente de ruido externa

Fuente de ruido externa

G, Nn

Ts

Fuente equivalente de ruido Cuadripolo sin ruido Te G

Ts

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CSAT 5

Ruido de un cuadripolo Si el cuadripolo no es ideal tendrá una ganancia G (o pérdidas L=1/G) y generará ruido propio. El ruido a la salida será:

N = G ( kT s B ) + N n La ecuación anterior puede reescribirse como:

Nn ) GkB = GkB ( T s + T e )

N = GkB ( T s +

La potencia de ruido generada puede considerarse como producida por un generador ficticio de ruido a la entrada con temperatura equivalente de ruido:

Te =

Nn GkB

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CSAT 6

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3

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Figura de Ruido Se define como la relación entre la potencia de ruido a la salida del cuadripolo (sistema) y la potencia de ruido que habría si el sistema no generara ruido y las fuentes de ruido estuviesen a la entrada a una temperatura de referencia T0 de 290 ºK:

F=

GkT0 B + N n T = 1+ e GkT0 B T0

Por tanto la temperatura equivalente de ruido puede obtenerse de la figura de ruido como:

Te = ( F − 1 )T0 Para un atenuador con pérdidas L su figura de ruido es F=L. CSAT 7

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Temperatura Ruido LNAs Temp. Equiv. Ruido LNAs 1200 1000 Mezclador 800

Bipolar

600

FET Param

400

Param enfriado

200 0 1

2

4

6

10

20

40

Fre cue ncia (GH z)

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CSAT 8

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4

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Figura de Ruido de LNAs Figura de ruido de LNAs 7 6

Mezclador

5

Bipolar FET

4

Param

3

Param enfriado

2 1 0 1

2

4

6

10

20

40

Fre cue ncia (GH z)

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CSAT 9

Amplificadores paramétricos • Varactor: condensador de capacidad controlable por tensión • Tres señales: bombeo (diodo Gunn), señal RF a amplificar y la combinación de ambas • Al variar la capacidad bruscamente (bombeo), aumenta el voltaje para mantener constante la carga (Q=CV) • A cada paso de bombeo se obtiene una pequeña amplificación de la tensión proporcional a la variación de la capacidad

Fuente:

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CSAT 10

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LNAs comerciales Fabricante

Banda (GHz) NF (dB)

Wraase MX-137

137 MHz

Paradise RF-3000 1750 $

3.4-4.8

30 - 45

50, 65, 70

SPC 490 $

3.4-4.2

45

> 45 dB

3.4-4.2 3.625-4.2 4.5-4.8

30, 35, 40, 45

50, 60

Comtech KLNA 1520 $

10-95-12.75

65, 75, 80, 85

50, 60

Maxtech UC-1200 995 $

11.7-12.2

110 - 65

60, 63, 66 50, 53, 56

EDO Corp.

2.0-2.15

BW−3dB ⎧Tn 2 ⎪ =⎨ ⎛ α ⎞ ⎜ ⎟⎟ si α < BW−3dB ⎪Tn ⋅ ⎜ BW −3 dB ⎠ ⎩ ⎝

Tn,Sol=12000f -0.75 K, α=0.5º Tn,Luna=200 a 300 K, α=0.5º

Si ARAIN es la atenuación de la lluvia en dB, el incremento de temperatura de antena producido es de:

TFR ,RAIN =

TFR ARAIN

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CSAT 35

Paraboloide Centrado

Tsk

Alimentador

Spillover del alimentador

Reflector

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CSAT 36

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Paraboloide Offset

Tsk Alimentador

Spillover del alimentador

Reflector

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CSAT 37

Configuración Cassegrain

Subreflector hiperbólico

Tsk Reflector parabólico

Spillover del alimentador

Alimentador

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CSAT 38

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