Sat

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Satélites de comunicaciones

• Carlos B.
• ETSI de Telecomunicación

• Material didáctico en
• http//www.dat.etsit.upm.es/cbousono

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Introducción

• El siglo XX es el siglo de las comunicaciones.
  Primero fueron el telégrafo, el teléfono, la
  radio, la televisión. Con la llegada de los
  satélites, las comunicaciones se han globalizado
  definitivamente, ganando en eficiencia y
  personalización, dos de las claves del mundo del
  que seremos testigos dentro de unas décadas.
• Los satélites de comunicaciones son artefactos
  que orbitan nuestro planeta. Reciben una señal de
  una estación terrena, la amplifican y la reenvían
  a la Tierra, con la ventaja de que cubren enormes
  superficies del globo terráqueo. Existen dos
  grandes tipos estabilización por giro
  (cilíndricos) o triaxial (con paneles extendidos).

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Breve historia de los satélites (I)

• Aristóteles Los planetas y el Sol giran en
  círculos alrededor de la Tierra.
• Galileo Todos los planetas giran alrededor del
  Sol siguiendo trayectorias circulares.
• Kepler y Brahe Los planetas giran en
  trayectorias elípticas y el Sol está en uno de
  sus focos.
• Newton Los cuerpos se atraen con la inversa del
  cuadrado de la distancia.
• Einstein Todo cuerpo celeste presenta efectos
  relativistas.

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Breve historia de los satélites (II)

• Konstantin Tsiolkovsky Diseñó el cohete de
  varias etapas.
• Edward Everett Hale Propuso la idea de los
  satélites artificiales.
• Arthur C. Clarke Describió en 1945 la órbita
  geoestacionaria señalando su aplicación para
  distribuir señales de TV.
• Rusia Lanza en 1957 el Sputnik con una grabación
  en la que proclamaba la superioridad tecnológica
  soviética.
• EE.UU. En 1965 pone en órbita el primer satélite
  comercial de comunicaciones, el Early Bird.

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Tipos de órbita de los satélites (I)

• Órbita baja (LEO) Están situados a una altitud
  de 2000 a 4000 km y poseen un periodo de 90
  minutos. Existen dos tipos de órbitas LEO
  polares y elípticas. Ventajas el tiempo de
  propagación de la señal es bajo y proporciona
  cobertura mundial. Inconvenientes Es necesario
  corregir continuamente la órbita debido al efecto
  de la atmósfera y son necesarios muchos satélites
  para cubrir el globo.
• Órbita media (MEO) Situados a una altitud de
  10000 km. Su periodo es de 6 horas. Un sistema de
  comunicación que los utilizase sólo necesitaría 3
  ó 4 satélites, pero el tiempo de propagación es
  alto.

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Tipos de órbitas de los satélites (II)

• Órbita muy elíptica (HEO) Tienen el perigeo a
  unos 500 km y el apogeo a 50000. Las órbitas
  están inclinadas 63,5 grados para poder dotar de
  servicios de comunicación a las zonas más al
  norte. El período varía de las 8 a las 24 horas.
  Debido a la gran excentricidad de la órbita pasa
  mucho tiempo en el apogeo, por lo que parece
  estacionario desde la Tierra. La potencia de
  recepción es baja y el tiempo de propagación
  elevado, por lo que se utilizan para redifusión
  directa.
• Órbita geoestacionaria (GEO) Son de tipo
  circular con periodo igual al de la Tierra (24
  horas). Su altura es de 35786 km (se deduce de la
  condición de que el satélite ha de permanecer
  quieto con respecto a la Tierra). Su área de
  servicio es de 1/3 la superifice del globo, por
  lo que se necesitan pocas unidades para cubrir el
  globo. Su desventaja es el enorme tiempo de
  propagación.

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Efectos perturbadores

• Los satélites cuesta mucho mantenerlos en órbita.
  Por qué? Hay muchos tipos de fuerzas que actúan
  sobre ellos alejándolos de su órbita teórica.
  Esbocemos algunos de los problemas.
• El campo gravitatorio de la Tierra al no ser
  esféricamente uniforme dado que la masa del
  planeta no lo es se produce un par gravitatorio,
  que desplaza el centro de gravedad y por tanto
  hace variar la velocidad del satélite y su radio
  vector. También afectan el Sol y la Luna, pero
  mucho menos.
• La presión de la radiación solar, que acelera al
  satélite. Afecta más a los que tienen paneles
  solares que a los cilíndricos.
• Efectos menores campo magnético de la Tierra,
  micrometeoritos, radiación de las antenas,...

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Dentro del cascarón...

• Un satélite es un sistema muy complejo
  constituido por varios subsistemas igualmente
  importantes. Éstos son
• Antenas reciben y envían la información.
• Comunicaciones amplifica la señal en varias
  fases.
• Potencia eléctrica suministra la energía
  necesaria para el funcionamiento del satélite.
• Control térmico mantiene la temperatura.
• Posicionamiento y orientación estabiliza el
  satélite frente a elementos perturbadores.
• Propulsión permite el movimiento expulsando
  materia por unas toberas.
• Seguimiento y telemetría permite conocer la
  operación y posición del satélite así como
  enviarle órdenes para alterar su estado de
  funcionamiento.
• Estructural es el caparazón que cubre y proteje
  al resto de subsistemas.

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Subsistema de comunicaciones

• Disponen de varios transpondedores (repetidores
  que tratan infividualmente las señales de
  información).
• En cada transpondedor se amplifica la señal de la
  siguiente manera. La señal llega de la Tierra
  muy debilitada a un amplificador de bajo ruido
  que la amplifica sin deformarla. Despúés pasa por
  un convertidor de frecuencia, que es un oscilador
  que desplaza la frecuencia para poder tratar la
  señal adecuadamente. Más tarde un demultiplexor
  separa la señal en bloques de idéntico ancho de
  banda. A continuación cada bloque se pasa por una
  etapa muy fuerte de amplificación, y después se
  unen nuevamente los bloques en un multiplexor.
  Finalmente la señal se reenvía a la Tierra.
• Las señales distintas que llegan simultáneamente
  al satélite podrían causar conflictos. Para
  evitarlo se utiliza una técnica llamada de acceso
  múltiple, de la cual la más popular es la de
  divisíón en frecuencia, por la cual en un mismo
  transpondedor se introducen distintas señales
  separadas en el espectro de la frecuencia.

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IRIDIUM un ejemplo

• IRIDIUM es una red de comunicación que permite
  las comunicaciones personales mundiales. Admite
  todo tipo de sistemas de comunicación voz,
  datos, fax, mensajería,... Suministra un sistema
  portátil y universal. Está enfocado a mercados
  emergentes donde la densidad de tráfico es baja.
• La constelación está formada por 66 satélites de
  órbita baja que pueden comunicarse entre sí
  utilizando el principio de diversidad celular
  para proporcionar cobertura continua a cualquier
  punto del planeta que esté a una altura inferior
  a los 185 km, tanto en emisión como en recepción.
  Incluye pasarelas tierra-espacio que sirven de
  interfaz con la RTPC. Las comunicaciones podrán
  involucrar varios satélites y pasarelas
  terrestres que irán buscando al abanado hasta que
  den con él.

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Unas palabras finales

• Gracias a los satélites de comunicaciones estamos
  convirtiendo el mundo en la tan citada "aldea
  global" en donde las barreras físicas no impiden
  el pleno intercambio de ideas e información. Los
  satélites nos permiten ver la TV china o
  norteamericana en España, Laponia y la Antártida.
  Nos permiten hablar desde la India con un abonado
  que se encuentre en las Islas Mauricio, o con un
  guerrillero nicaragüense. Nos habilitan asimismo
  a mandar un fax a cualquier barco o avión del
  mundo. Incluso nos proporciona los elementos para
  construir una verdadera multimalla mundial (WWW)
  de la que extraer todo tipo de información. Los
  satélites de comunicaciones hacen real una de las
  mayores luchas del hombre en los últimos
  cincuenta años la no discriminación por sexo,
  raza, religión o lugar de origen.