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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
Comunicaciones por Satélite. Curso 2008-09. ©Ramón Martínez, Miguel Calvo
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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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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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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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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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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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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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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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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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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