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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ
Campus Praça XI
Curso de Engenharia Elétrica
Comunicações por Satélite
- Desmistificando Polarização Cruzada em Comunicações por Satélite -
Professor Júlio César de Oliveira Medeiros
Turma 3001 – Sala 105
Aluno: Teo Pires Marques Matrícula: 200602116859
Rio de Janeiro
Novembro 2010
Lista de Figuras:
Figura 1: Circuito XPICs....................................................................................................................... Figura 2: diagrama em bloco dos terminais de comunicação de um satélite................................
Figura 3: antenas.................................................................................................................................. Figura 4: Um LNB, presente nas ponteiras das antenas parabólicas............................................. Figura 5: 3 watt Ku band transmit BUC………………………………………………………………….... Figura 6:Transdutor de modo ortogonal França Portensigne OMC................................................ Figura 7: Transponder da General Dynamics e JPL......................................................................... Figura 8: Single TWTA radiation cooled TWT e Single TWTA conduction cooled TWT…….……. Figura 9: Dual TWTA radiation cooled TWT e Dual TWTA conduction cooled TWT………….…... Figura 10: microwave power modules............................................................................................... Figura 11: DUAL SSPA/ LCAMP/ DOWNCONVERTER/ UPCONVERTER/ LNA/ LIN...................... Figura 12: Multiplexadores................................................................................................................ Figura 13: Componentes passivos e Switches............................................................................... Figura 14: Moduladores.....................................................................................................................
ÍNDICE
i- Lista de Figuras.......................................................................................................
1. Polarização Cruzada (conceitos iniciais).............................................................
2. Equipamentos do transponder de Satélite envolvidos na transmissão e
recepção de RF...........................................................................................................
2.1. Antenas de recepção e de transmissão............................................................
2.1.1- LNB (Low-noise block converter)………………………………………………..
2.1.2- Conversor de Bloco (BUC)..............................................................................
2.1.3- Transdutor de modo ortogonal (OMC)...........................................................
2.2 - Transponder e seus Componentes..................................................................
2.2.1 - Componentes de um transponder para RF...................................................
2.2.1.1- Amplificadores de onda valvulados............................................................
2.2.1.2 - Módulo de potência para micro-ondas......................................................
2.2.1.3- SSPA / LIN / CAMP / MIC e equipamentos relacionados...........................
2.2.1.4 – Multiplexadores.........................................................................................
2.2.1.5 -Guia de Onda, Switches e Componentes Passivos.................................
2.2.1.6 - Subsistema de Módulos de RF..................................................................
3. Bibliografia............................................................................................................
1- Polarização Cruzada (conceitos iniciais):
Figura 2: diagrama em bloco dos terminais de comunicação de um satélite
Fonte: http://www.tesat.de
2.1 - Antenas de recepção e de transmissão
Figura 3: antenas
Fonte: http://www.teleco.com.br/imagens/sat1.GIF 2.1.1- LNB ( Low-noise block converter) Considerando que a antena dipolo é incapaz de se adaptar a várias polarizações sem ser girada, o LNB pode ser comutado eletronicamente entre polarização vertical e horizontal da recepção. O LNB é normalmente fixado na antena parabólica. O correspondente componente no uplink é chamado de upconverter Block (BUC).
Figura 4: Um LNB, presente nas ponteiras das antenas parabólicas Fonte: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e3/Universal-euro-sat-lnb.jpg/220px- Universal-euro-sat-lnb.jpg
2.1.2- Conversor de Bloco (BUC) Um bloco Up Converter (BUC) é um sistema utilizado para transmitir sinais de uplink de satélites. Ele converte uma faixa de freqüências (ou "blocos") de freqüências, de uma baixa freqüência para uma maior frequência. Sendo um transmissor do uplink, ele concorda "a transferência" com o OMC. Um sistema usando um BUC e um LNB é um sistema de VSAT.
Figura 5: 3 watt Ku band transmit BUC Fonte:http://www.satsig.net/tria/3-watt-ku-tria-buc-lnb.jpg
2.1.3- Transdutor de modo ortogonal (OMC) Usado para combinar ou separar os dois sinais ortogonais polaridade LHCP e polaridade RHCP. O OMC é parte de todos ODU (Out-Door Unit), ele se encaixa entre a LNB, o BUC e o alimentador Horn na frente do equipamento de antena VSAT o OMT fornece 40dB de isolamento entre cada uma das portas de rádio.
Figura 6:Transdutor de modo ortogonal França Portensigne OMC Fonte:http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/44/Orthogonal_Mode_Transduceur.jpg/ 300px-Orthogonal_Mode_Transduceur.jpg 2.2 - Transponder e seus Componentes
Um transponder é um sistema de comunicação instalado a bordo de um satélite de retransmissão, que recebe e retransmite o sinal, muitas vezes com diferentes freqüências de downlink e uplink. Existem transponder com terminais de telecomunicações espaciais de banda X e Ka com DSN. Fazendo uso extensivo da tecnologia MMIC (para multiplicadores e amplificadores), módulos multi-chip e um ASIC de processamento de sinal. São características do transponder: -Uplink de banda X com: 7,145-7,235 GHz -Downlink de banda X com: 8,400-8,500 GHz -Banda X TX / RX com razão de: 880/ -Downlink para banda ka com: 31,800-32,300 GHz -Banda Ka TX / RX com Razão: 3360/ O receptor de banda X mostra as seguintes características: -Figura de ruído de: <2,5 dB e 25 ° C -Alcance do sinal de controle: -70 a -156 dBm
-Transportador de loop de banda: 20 Hz nominal (expande para 200 Hz, o sinal forte). -Fator de amortecimento de loop: 0,5 a 0 dB S / N (Tipo 1, 2 ) -Seguindo a escala:> 200 kHz. -Tipos de filtro: Chebyshev de 3 pólos, outras opções tambem estão disponíveis. -Largura de banda do filtro(3dB): 1700 kHz nominal, outras opções estão disponíveis. -Estabilidade de temperatura: cerca de 3 ppm (-20 ° C a 60 ° C)
Figura 7: Transponder da General Dynamics e JPL Fonte: http://www.astrosurf.com/luxorion/Radio/mars-transponder.jpg 2.2.1 - Componentes de um transponder para RF
2.2.1.1- Amplificadores de onda valvulados (Travelling Wave Tube Amplifiers)
O TWTA é um elemento fundamental para transponders do satélite. Satisfazendo os requisitos para satélites da NASA, ESA Intelsat, Inmarsat, Europeus, asiáticos, comerciais dos EUA e programas militares. Começando nas freqüências de 1,5 GHz e chegando até 60 GHz com potência entre 10 W até 450 W. Alta eficiência necessária para otimizar a saída de RF e a dissipação de calor. O desempenho de RF possui: alto ganho, nivelamento de ganho, low fase distortion e alta linearidade. Tendo em vista a preocupação com a concepção mecânica o resultado é reduzida massa e dimensões do equipamento.
Figura 8: Single TWTA with radiation cooled TWT e Single TWTA with conduction cooled TWT
Fonte: http://www.tesat.de
O Condicionador de Energia (EPC) dual é capaz de operar dois TWTs de até 150W simultaneamente. Os dois TWTs podem ser operados como um único TWTA independente ou combinados em RF para fornecer 300 W de potência de saída de RF.
Figura 9: Dual TWTA Ku-band with radiation cooled TWT Dual TWTA C-band with conduction cooled TWT
Fonte: http://www.tesat.de
2.2.1.2 - Módulo de potência para microondas (Microwave Power Module - MPM) O Módulo de Potência de Microondas (MPM) é um compacto amplificador e condicionador de energia com integrado Canal Amplificador (CAMP) e linearizador (LIN) no mesmo módulo. Ele fornece muitas vantagens como: Economia de massa na área de montagem, simplificação na integração da carga útil, melhores características EMC e uma conexão exclusiva com o EPC para DC e todas as funções do TC/TM. Também disponível como MPM duplo com radiação para refrigeração ou na condução de refrigeração TWTs.
Características: Microondas Power Flexible Output Módulos de Potência em banda Ku e kA.
Características do Flex MPM Saída RF ajustável em Órbita. Alimentação através de telecomando. (3-4 dB) por mili segundo Compensação automática de fase e variação de amplitude Um TM/TC para MPE e CAMP
Características do FDOC MPM LCAMP e TWTA ajustáveis em órbita. Controle para upload entre solo e espaço através de imagens TM/TC interface óptica opcional para telecomando e telemetria.
Características: -Modelos disponíveis para banda L, X, Ku e Ka -Variedade de grau de filtragem e funções disponíveis. -Visualização de simulação desenvolvido para RF -Software de otimização completo de modelagem de onda incluindo a influência do ajuste. -Capacidade para até 32 canais. -Realização de 14 canais multiplexadores em Banda C e 18 canais em banda Ku. -Banda Full multiplex: 2 GHz, em banda Ku e 800 MHz em banda C. -Multiplexação com sequência não-monotônica (pode ganhar ou perder atributos ou associações à medida que muda de estado) de canais para simplificar roteamento do guia de ondas (Thinwall waveguide). -Filtro INVAR -Filtros de guia de onda -Subsistemas integrados disponíveis (incluindo isoladores e switches) para RF.
Figura 12: Multiplexadores
Fonte: http://www.tesat.de
2.2.1.5 -Guia de Onda, Switches e Componentes Passivos
Diplexers Permite que dois dispositivos diferentes compartilhem um canal de comunicação comum. As portas de um diplexer são seletivas em freqüência. Utilizados na recepção, transmissão e para separação de bandas. O equipamento é uma unidade integrada que inclui filtro passa alta e filtro passa baixa corrugado diretamente interligado com um guia de ondas de banda larga para: Seletividade em freqüência, baixa perda de inserção (<0,15 dB), boas propriedades de correspondência (<26 dB), alta transmissão e recepção de banda, isolamento, capacidade de manipulação de alta potência.
Componentes passivos para aplicações Espaciais Esses produtos incluem ferrite, dispositivos, engates, combinadores de potência e divisores, transições de baixa e alta potência para terminações em banda L, S, C, X, Ku e Ka.
Guias de Onda e Switches Guias de onda (estrutura física que guia ondas eletromagnéticas) operando na faixa de 4 a 40 GHz para o interruptor de redundância e matrizes de cargas via satélite.
As principais características dos switches (um switch age interrompendo a corrente ou a desviando de um condutor para outro) são: -Ótimo desempenho de RF Cobrindo bandas C, X, Ku, ka. -Sequenciais atuadores de acesso com margem de torque elevado magneticamente e trancando mecanicamente, design simples, com número mínimo de peças. -Teste de vida de até 280.000 atuando sob condições extremas. -Capacidade de manipulação da potência de RF (até 1400 W em banda Ku) -Resiste a altas vibrações e choque. -capacidade de carga (até 70 gr) -Telemetria Reed switch(interruptor elétrico operado por um campo magnético aplicado, detecta a abertura de uma porta, quando usado como sensor) -Conector TM/TC interface com 9 pinos Figura 13: Componentes passivos e Switches
Fonte: http://www.tesat.de
2.2.1.6 - Subsistema de Módulos de RF
Moduladores
Modulador de RF é um circuito eletrônico que realiza a modulação de uma portadora de rádio frequência (RF) e um sinal contendo uma informação (geralmente sinal de vídeo ou de áudio). Basicamente ele consiste de um circuito oscilador que gera o sinal da portadora (RF) e mais um circuito combinador/misturador (o modulador em si) podendo ainda haver uma etapa amplificadora. O sinal de saída resultante é encaminhado a uma antena ou cabo coaxial. Moduladores de RF podem ser em amplitude, freqüência, fase ou outro tipo. Moduladores para transponders regenerativos e sistema de transmissão de dados possuem como características: -Alta velocidade para banda X, Ku e kA. -Modulações em BPSK/QPSK/S-QPSK/8PSK -Taxas de dados até 700 Mbps (Capacidade do equipamento) -DVB-S Moduladores direto de Banda Ka: Modulação QPSK -Taxa de dados de 56 Mbit / s -Inclui formatador de dados ASIC -Inclui até 10 DVB-S -Inclui baixa potência de alimentação. -Swiches de redundância. -Desenho flexível e modular.
Demoduladores Demodulador QPSK (banda Ku) -Desenvolvido por IDR Ground Stations -Funções fundamentais em demux digital (várias patentes) -Capacidade interna ASIC Comprovado fluxo ASIC -Demultiplexador de freqüência, demodulador, decodificador. -128 canais multi-portadora -Forma de onda MF-TDMA, -128 canais de 500 kbps -Aplicação totalmente digital usando ASIC Rad-hard. -Projeto OBP (onboard processing) 1997-1999 desenvolvido pela ESA.
Figura 14: Moduladores
Fonte: http://www.tesat.de
LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS
ASIC – Application specific integrated circuit. BUC - upconverter Block. CAMP - Canal Amplificador DSN - Data Source Name DVB-S - Digital Video Broadcasting forward error coding and modulation standard EMC - Electromagnetic compatibility ESA - Space Engineering EPC - Electronic power conditioner LCAMP - Linearized Channel Amplifier LHCP - Left Hand Circular LNA - Low-noise amplifier LNB - Low-noise block converter MMIC - Monolithic microwave integrated circuit MF-TDMA - Multi-Frequency Time Division Multiple Access MPM - Microwave Power Module ODU - Out-Door Unit PLL - Phase-locked loop or phase lock loop OMC - Orthogonal multiple carrier Rad-hard - Radiation hardening RF - Radio Frequency RHCP - Right hand circular polarized SSPA - Solid-State Power Amplifier TWTA - Travelling Wave Tube Amplifiers TM/TC – Telemetry / Telecommand TDC - Tuneable dispersion compensator TX / RX – transmit / receive VSAT - Very Small Aperture Terminal
“6 - Eu vi os ventos que giram no céu, os quais ocasionam e determinam a órbita do sol e de todas as estrelas; e sobre a terra eu vi os ventos que mantêm as nuvens. 7 - Eu vi o caminho dos anjos.” Enoque
Texto extraído do capítulo 18 do Evangelho apócrifo - O livro de Enoque.
