Sesión 10

 

Sesión 10 Sistema de Radiocomunicaciones

 

P RÁMETROS RÁMETROS DEL SISTEM S T TELIT ELIT L

17/10/2020

Comunicaciones por Satélite

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Parámetros del sistema de satélites •

Pérdida por reducción. Los ampl Los ampliifi ficcado dorres de alta lta pot potencia ncia que que se usa usan en las las estaci cion ones es transmisoras terrestres y los tubos de ondas viajeras TWT que se usan en los satélites transpondedores transpondedores son dispositivos no n o lineales.

Su ganancia depende del nivel de la señal de d e entrada. Si se reduce la potencia de entrada en 4 dB, la potencia de salida solo se reduce 1 dB. Para reducir la cantidad de distorsión por intermodulación causada por la amplificación no lineal del HPA, se debe reducir la potencia de entrada en varios dB. Esto permite que el HPA funcione en una región mas lineal. La cantidad de reducción del nivel de salida respecto a los niveles nominales equivale a una pérdida, y se llama pérdida por reducción  17/10/2020

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POTENCI DE TR NSMISIÓN Y ENERGÍ DE BIT  La potencia de salida de un transmisor de estación terrestre a satélite es much mu cho o may mayor que que la de sali salida da de un ampli mplifi ficcador dor de po potten enccia de transmisor terrestre de microondas.  En consecuencia cuando se manejan sistemas satelitales, la     se expresa generalmente generalment e en dBW y no en dBm. •

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  Lmodulación os si sisstemas emas sa sattelit elital ale es FM. usa usan modu modula laci ció ón PSK PSK ó QAM, AM, mas mas que que la convencional   En cons consec ecue uenc ncia ia,, un par parámet ámetro ro mas mas indic indicat ativ ivo o qu que e la po pote tenc ncia ia de la portadora es la energía por bit,   E   E =   (Joule/bit); es la energía de bit   o Joule/seg), es la potencia total de salida     (watts    (seg), tiempo de un solo bit

     =

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 



, siendo    la frecuencia de bits (bit/s) Comunicaciones por Satélite

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Ejemplo 1.- Calcular la energía por bit   E , para una frecuencia de transmisión de 50 Mbps y una potencia de transmisión total de 1000

watts. Expresarlo además como logaritmo con referencia de 1 Joule.  Rpta: 20  , -47 dBJ

•

 Solución:

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  E =  ;

   =   =0.02 s 

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  E =1000(0.02  s)=

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  E (dBJ)=10log

•

  E (dBJ)=10log  +

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20 

(20  )=10log(20x10− ) = 47

10 0  

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POTENCI EFECTIV IRR DI D ISOTRÓPIC •

 EIRP= 

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   , es la ganancia de antena de transmisión

•

   ; potencia de entrada a la antena en watts

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 En forma logarítmica: logarítmica:

•

 EIRP(dBW)=     +  (dB)

•

   =  - -   , en unidades dBW

•

    es la potencia total de transmisión, dBW

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     es la pérdida total en cables y alimentador, alimentador, dB

•

HPA ( back-off), en dB     es la pérdida por reducción de HPA



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Ejemp Ejem plo 2. Para un transmisor de estación terrena con una potencia de salida de 40 dBW (10000 W), pérdida por reducción de 3 dB,

pérdidas en los cables y en alimentador de de antenatotales de transmisión de 40 dB el . Calcular la EIRP. EIRP . 3 dB, y ganancia •

 Rpta: 74 dBW

•

 EIRP(dBW)=

•

•

    +  (dB)

    =  - -   ,



en unidades dBW

   =40-3-3=34dBW

•

34   + 40 40 =74dBW  EIRP(dBW)=34

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TEMPERATURA EQUIVALENTE DE RUIDO •

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 En los sistemas de microondas, ruido que introduce en receptor o en unterrestres componente dentro de unelreceptor se se especificaba porun el índice de ruido. En los sistemas satelitales de comunicaciones es necesario di differen erenci ciar ar o medir medir el ru ruido ido en incr increm emen ento toss tan tan pe pequ queñ eños os co como mo una centésima de dB, en tales casos el índice de ruido es inadecuado para esos cálculos tan precisos.   En co cons nsec ecue uenc ncia ia,, se usa usa la temp temper erat atur ura a am ambi bien ente te T y la temp temper erat atur ura a equiva equ ivalen lente te de ruido ruido      al ev eval alua uarr el func funcio iona nami mien ento to de un si sist stem ema a satelital.  N=KTB; T =

  

  N es la potencia total de ruido (watts) (watts)   T es la temperatura temperatura ambiente en grados kelvin   B es el ancho de banda en hertz   K es la constante de Boltzman (Joule/°K)=1.38x10− Joule/°K

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 Se tiene además que, el factor de ruido F (adimensional): 

(  1)  F=1+ ;     = ( 

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(6.1)



temperatura equivalente de ruido (Kelvin)     es la temperatura   Las Las temp temper erat atur uras as equi equiv val alen ente tess de ruid ruido o carac aracte terí ríssti tica cass de los los receptores que se usan en los transpondedores de satélite son de unos 1000°K. Para los receptores de estación terrestre, los valores de   son de 20°K a 1000°K.  La temperatura equivalente de ruido es mas útil en general cuando se expresa en forma logarítmica, referida referida a 1K, en unidades dBK.   ()  = 10   Para ara una una temp temper erat atur ura a equiv equival alen ente te de ruid ruido o de 100K 100K,,   ()   =

10 l o g 100 = 2 20 0  17/10/2020

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  La tempe emperratur atura a equi equiv val alen ente te de ruid ruido o es un valo valorr que que se pu pued ede e calcular pero que no se puede medir. medir.  Con frecuencia se usa la     y no el índice de ruido por ser un método mas exacto para expresar el ruido aportado por un dispositivo o un receptor al evaluar su funcionamiento.  La      representa la potencia de ruido presente en la entrada a un dispositivo, mas el ruido agregado internamente por ese dispositivo.  Esto permite analizar las características de ruido de un dispositivo tan solo con evaluar una temperatura temperatura equivalente de ruido.     es un parámetro muy útil al evaluar el desempeño de un sistema  satelital.  El factor de ruido, el índice de ruido, la temperatura equivalente de ruido y los dBK se resumen en la siguiente tabla:

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Comparación de unidades de ruido Factor or de ruido F Fact (adimensional)

Indice de ruido NF (dB)

Temperatura equivalente  °K

dBK

1. 2

0.79

60

17.78

1. 3

1.14

90

19.54

1. 4 2. 5

1.46 4

120 450

20.79 26.53

10

10

2700

34.31

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onvert ertir las las figuras de ruido ido de 4 dB y 4.1 dB en Ejemplo 3. Conv temperaturas equivalentes de ruido. Usar 300 °K como temperatura ambiente.  Rpta:453.6K y 471K (  1)=300(2.51-1)=453.6K     = (  La diferencia diferencia en la figura de ruido es 1dB, sin embargo en la   la diferencia es 17.4K  NF índice de ruido o figura de ruido. En dB  F factor de ruido, no tiene dimensión  NF=10logF  4=10logF1; logF1=0.4; F1=10. =2.51  4.1=10logF2; F2=10. = 2.57

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 Solución: 

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  = 4  = 10 10 ; ;  = 2. 2.51 512 2

•

  = 4.1  = 10 10  ;  = 2. 2.5 57

•

 Reemplazando en la ecuación (6.1)

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     = 300 2.512  1 = 453.6

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•

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      =

300 2.57  1 = 471

 Se puede ver, que una diferencia de 0.1 dB en los dos índices de ruido equivale a una diferencia de 17.4° en las dos    Por lo anterior, la      es un método más exacto de comparar las eficiencias de dos receptores o dispositivos respecto al ruido.