Comunicații prin Satelit

1.NOŢIUNI GENERALE DE COMUNICAŢII PRIN SATELIT

1.1.DESCRIEREA SATELITULUI

1.1.1. Introducere

În aceasta secţiune se va descrie un satelit de comunicaţii plasat pe orbită geostaţionară. Pentru a păstra antenele de satelit orientate spre o anumită zonă de pe Pămînt, sateliţi trebue stabilizaţi în orbită.

Sateliţii stabilizaţi sînt de două tipuri: sateliţii stabilizaţi prin rotaţie şi sateliţi stabilizaţi după trei axe. Sateliţii stabilizaţi prin rotaţie au rigiditate giroscopică ca urmare a rotaţiei în jurul propriei axe, iar antenele sînt permanent orientate spre Pămînt.

Satelitii stabilizaţi după trei axe sînt controlaţi după cele trei axe numite yaw, pitch şi roll (vezi figura de sus) pentru a furniza rigiditatea giroscopică.

Corpul satelitului este aliniat cu verticala locală şi cu normala orbitei. Antenele sînt montate pe suprafaţa dinspre Pămînt.

În figura de sus este prezintat un satelit stabilizat după trei axe.

Subsistemele de bază ale unui satelit de comunicaţii sînt următoarele:

-subsistemul de comunicaţii

-subsistemul de telemetrie

-comandă şi ajustare

-subsistemul de poziţionare

-subsistemul de putere electrică

-subsistemul de reacţie şi un motor de poziţionare la apogeu.

1.1.2 Subsistemul de comunicaţii

Acest subsistem asigură partea de transmisie şi recepţie a satelitului. El constă într-o antenă şi un receptor. Antena de comunicaţii are rol de interfaţa între staţia de sol şi diferite subsisteme ale sateitului. Principalul rol al antenei este acela de a asigura căi de transmisie şi recepţie a semnalelor de comunicaţie în benzile de frecvenţă corespunzătoare (benzilor C sau Ku). În plus, antena poate fi folosită pentru a asigura o legătură de semnal pentru subsistemul de telemetrie, comandă şi ajustarea care împreună cu subsistemul de poziţionare furnizează semnale necesare pentru orientare precisă a antenei către zonele de pe Pămînt ce trebue acoperite.

Pentru a creşte capacitatea de comunicaţie a satelitului are loc o realocare (refolosire) a frecvenţelor prin folosirea perechilor polarizate ortogonal. În acest caz antena de comunicaţii necesită două reflectoare, cîte unul pentru fiecare polarizare.

Acestea pot fi plasate în aceaşi structură fizică;ele pot fi amplasate unul în spatele celuilalt, facilitînd astfel împărţirea aperturii (folosirea aceleiaşi suprafeţe reflectorezonante pentru focalizarea fascicolului). În aceasta configuraţie, cele două reflectoare sînt alimentate de doua arii multihorn independente care nu interferă una cu cealaltă. Selectivitatea polarizării fiecărui reflector este asigurată folsind panglici conductoare paralele prin care se transmit semnale cu polarizare dorită către o suprafaţă parabolică. Orientarea polarizării este aleasă astfel încît planul polarizării verticale este definit de axa nord-sud a satelitului şi de centrul Pămîntului.

Polarizarea orizontală este ortogonală cu cea verticală. Izolaţia între semnale copolarizate şi cele polarizate încrucişat, care sînt incidente pe antenă este de 33dB. Pentru a asigura un cîştig mare în ariile de acoperire, dacă aceste arii sînt plasate la o distanţă relativ mare una de alta, antena de comunicaţii poate avea mai multe spoturi. Acest lucru se poate realiza folosind arii de alimentare multihorn.

A doua parte a subsistemului de comunicaţii este repetorul, care reprezintă o interconectare a mai multor transpondere canalizate. Repetorul de comunicaţii conţine următoarile module:

-un receptorul/downconverter de bandă largă

-un multiplexor de intrare

-TWTA-uricanalizate

-multiplexor de ieşire

receptorul/downconverter-ul de bandă largă este proectat pentru lucru cu semnale uplink în banda de frecvenţe tipică de 500MHz alocată pentru banda C (de la 5,9 la 6,4 GHz) şi pentru banda Ku (de la 14 la 14,5 GHz). Pentru banda uplink semnalele sînt prezentate schematic în figura de jos. Semnale uplink sînt mai întîi filtrate de un filtru trece bandă ghid de undă cu lărgimea de bandă aproximativ 600MHz; apoi sînt amplificate cu ajutorul unui amplificator de zgomot redus cu tranzistorGaAsFET (tranzistor cu efect de cîmp cu arsenura de galiu în starea solidă), amplificator car3 are o valoare a zgmotolui de 2 pînă la 4dB. Semnalele amplificate sînt după aduse în banda 11,7-12,2 GHz (în banda Ku downlink) sau 3,7-4,2 GHz (pentru banda C downlink).

Acest lucru se realizează cu ajutorul unui downconvertor cu circuit integrat de microunde. După această conversie semnalele sînt din nou amplificate de un amplificator GaAsFET de 11,7 pînă la 12,2 GHz. Apoi sînt trecute la multiplexorul de intrare printr-un izolator de firită.