Antenat

1. Antenat Leksion9 sateliti PhD candidate. Lediona NISHANI

2. Sateliti Sateliti ka një antenë marrësë dhe për cdo transmetues, një “përkthyes frekuencash” një matric fiksues “ndezës” një HPA dhe një antenë transmetuese. Matrica nëpërmjet një telekomande mund të kombinojë sinjale. Sateliti ,mbulon një sipërfaqe të limituar,për të dyja, lidhjen e sipërme dhe të poshtme, dhe operatori satelitor i përcakton këto para së të lancohet. .

3. Antena marrëse satelitore Pamje e thjeshtuar e satelitit ­ Figura 5.1 Pamje e thjeshtuar e sateliti Përkthyes Frekuencë Përkthyes Frekuencë Përkthyes frekuencë Përkthyes frekuencë Antena transmetuese satelitore Hyrja emultiplekserit Matrice komutimi HPA HPA HPA HPA Dalja e multiplekserit

4. Çdo transponder në satelit ka një plan frekuencash. Në fakt një transponder mund të ketë një numër planesh frekuencash dhe në varësi të llojit ose të tipit të shërbimit që do të ofrojë frekuencën e duhur,vendoset në operim. Në Përgjithësi planet e frekuencave nuk ndryshohen por operatori satelitor mund të zgjedhë të ketë një fleksibilitet për tu përgjigjur kërkesave të ndryshme

5. Një transponder tipik frekuencash tregon qëndren e frekuncave brenda transponderit, madhesinë e kanaleve. Ky informacion është i rëndësishëm për operatorin e lidhjes së sipërme dhe atë të poshtme, dhe të dyja “gjurmët” dhe planet e frekuencave të publikuar nga operatorët satelitore i referohen shpesh.

6. Satelitët Orbital • Orbitat e ulëta – më të lira për tu lëshuar. Ndjeshmëria e satelitit në distancë është tek rreth 800 km gjatësi (rreth 1/8 sipërfaqe tokësore). • Nuk është i përdorshëm gjatë gjithë kohës për lidhje komunikimi • Ideal për të mbledhur të dhëna – psh ndjeshmëri në distancë – transmetimi i të dhënave mbrapsht në mënyrë periodike tek stacioni fiks i tokës. Mbulimi tokësor përftohet nga rrotullimi i tokës nën satelitin. • Antenat marrëse duhet të kapin satelitin • Mbulim më të ulët se gjeostacionarët.

7. SatelitëtGjeostacionare • Pozicionifiksizenë “occupy”)ështësipastokës rrethekuatorit – nuk kërkohetgjurmueshmëri. • 3 satelitëarrijnëtëmbulojnëpjesën më tëmadhetëtokës • ( Sektorët jo polar ) • Të dhëna: • Orbita këndore : 42 000km ( rreth 7 here rrezetokësore) • Gjatësisa : 36 000km • Perioda e orbitës : 24ore

8. Lidhja e poshtmedixhitale Pasi u kryen disa matje në një marrës satelitor ku sateliti që përdorej ishte satelit Hotbird 13 º E east, polarizim horizontal, në bandën Ku të frekuencës u arrit të merreshin të dhënat e mëposhtme: Sateliti Hot bird13 º east, 18 V -> horizontal, sinjal dixhital Banda Ku, freq = 11449 MHz,U = 13 V C/N = 12.7 Power = 77dBµV MER = 11.3dB CBER = 6.2 E-3 LBER = < 1.0 E-8, 10 8 -> s’ka fare gabim, cilësia e sinjalit shumë e mirë (cilësia e gabimit)

9. 80 70 60 50 CH Forma e sinjalit në marrësin tokësor 200MHz

10. Sinjali që shfaqej në ekranin e marrësit tokësor karakterizohej nga këto parametra: Freq=11449 Level=77dBµV Symbol rate = 27500 Ksymol UPLINK Channel BW= 37.12MHz Modulation= 8PSK Polarizimi H (horizontal) = 13 V

11. Transmetuesi satelitor (komponentët përbërës të tij) UPLINK Video Mix V Band L ENKODER Modulator HPA Mix V Audio

12. Sfondi Funksioni i lidhjes së poshtme është të kapi mjaftueshëm sinjale të transmetuara nga sateliti aq sa për të tejkaluar “threshholdin” e operacionit për sistemet analoge ,ky quhet “threshholdin FN”. Një sistem marrës dixhital do të dështojë me një pamje të ngrirë kur sinjali hyrës dështon. Sistemi në lidhjen e poshtme është praktikisht e kundërta e lidhjes së sipërme dhe stacionet fikse të lidhjeve të poshtme janë përgjithësisht instalime të mëdha.

13. Një lidhje e poshtme tipike është e kompozuar nga antena, një LNA dhe një konvertues të poshtëm si edhe demoduluesin. Ashtusi edhe në lidhjen e sipërme për një sistem dixhital duhet të ketë edhe një dekodues. Një faktor i rëndësishëm në dizenjimin e lidhjes së poshtme është nevoja për të minimizuar “sistemin e zhurmave”sepse kjo do të minimizonte kualitetin e lidhjes.

14. Për një amplifikim të vazhdueshëm faktor tjetër i rëndësishëm është përqindja e kohës që lidhja në fjalë do të merret në shënjestër për këtë, psh.99. 99%. Me fjalë të tjera,lidhja do të dështojë për jo më shumë se 53 min në vit. Sidoqoftë kjo është më e praktikueshme në stacionet tokësore.Kështu që llogaritja për praninë e tyre është akademike.

15. Antena Në një stacion tokësor antenat marrësë janë zakonisht 4-30 m në diametër dhe ka zakonisht 10 deri 20 antena në një stacion tokësor. Antenat mund të montohen në një satelit të caktuar ose të jenë të lëvizshme nga një satelit në tjetrin. Mekanizmat e kontrollit për të arritur ketë janë komplekse. Sic kemi parë një antenë ka fuqi dhe kjo është e vertetë për të dyja drejtimet e sinjalit transmetues dhe marrës.

16. Fitimi i një antenë në pajisjen marrësë gjithashtu matët me dBi. Lidhjes së poshtme gjithashtu duhet ti matet performanca dhe kjo quhet “merit figurash”. Merita e figurave e një lidhjeje të poshtme varet nga fitimi i antenës,si dhe sinjalet e zhurmshme të marra që mund të shprehet ashtu si Temperatura në grade Kelvin (K). Merita e figurave quhet GIT dhe shprehet në dB/K.

17. Konvertuesi i Poshtëm Procesi i konvertuesit të poshtëm është i kundërt me atë të konvertuesit të sipërm në lidhjen e sipërme, dhe sinjalet mund të udhëtojnë të kryqëzuara në një stacion tokësor në valët –L 140 MHz ose 70 MHz ndërmjet akteve të konvertimit të poshtëm. Edhe konvertuesit e poshtëm shërbejnë për të ulur zhurmat.

18. Marrësi / Dekoduesi Stacionet tokësore fikse kanë një numër të madh marrësish që mund të vendosen në antena të ndryshme dhe kjo bën pjesë në sistemin e kontrollit. Marrësit ofrojnë një sër lehtësish që nuk janë të disponueshëm në satelitët “shtëpiak”.Procesi kryesor brenda marrësit është të filtrojë sinjalin për të eleminuar sinjalet e padëshiruara dhe të prodhojë një version të pastër të figurës së transmetuar dhe të tingullit.

19. Për sistemet analoge ky është një proces demodulimi FN kurse për sistemet dixhitale sinjali demodulohet dixhitalisht. Marrësit dixhital mund të kenë dekodues brenda tyre ose janë të lidhur direkt me dekodues të jashtëm. Dekoduesit marrin një rrymë informacionesh të marra nga sateliti dhe programojnë një sinjal video në forme dixhitale ose analoge sic mund të kërkohet. Një marrësi dixhital MPEG-2 i referohemi ndryshe edhe si marrës i integruar.

20. Sistemi i Performancës në Përgjithësi Bazat kryesore të cilat mund të vendosin në qoftë se një lidhje satelitore do të funksionojë apo jo është llogaritja e buxhetit të lidhjes.Kjo vendos në qoftë se niveli sinjalit do të arrihet dhe duke shpresuar se do të tejkaloje, të japë gradë më tepër të cilat nuk mund të përfshiheshin në kohën e llogaritjes së lidhjes.

21. Faktoret që duhet të merren në konsiderat Duhet të marrim në konsiderat cilat elemente, këto janë: ● Energjia e lidhjes së sipërme ● Lloji i modulimit ● Humbjet atmosferike (si në lidhjen e sipërme dhe në lidhjen e poshtme) ● Fitimi i satelitit ● Fitimi i lidhjes së poshtme ● Zhurmat dhe interferncat

22. Vonesat Rruga e sinjalit nga lidhja lart tek sateliti është afërsisht 35785 Km mbi tokë. Sinjali paraprakisht bën një udhëtim të rrumbullakët në një 71570 Km dhe si rruga e sinjaleve radiofonike me shpejetësinë e dritës kjo llogaritet të jetë 238 msek në të dyja lidhjet lart dhe poshtë mbi ekuador (pika e subsatelitit ). Si të dyja lëvizin nga ekuadori kjo vonesë mund të rritet në varesi të rritjes së rrugës. Maksimumi i vonësës mund të jetë 277 m sek,kështu që vonesa mesatare mund të jetë afersisht 250 m sek.

23. Çdo rrugë tokësore e satelitit tokësor është quajtur HOP,dhe kujdeset për të marrë lejen për vonesën shumë HOP nqs sinjali duhet të kalojë nëpërmjet disa lidhjeve satelitore nga një pikë origjinë deri tek destinacioni final. Kjo vonesë shkakton pushime (ndalesa) jonatyrale ose hezitime nqs bëhet drejtpërsëdrejti një bashkëbisedim dy rrugësh,dhe kjo vonesë mund të përkeqësohet nga një kodim dekodim dixhital i shkaktuar nga procesi i ngjeshjes në një lidhje dixhitale.

24. Buxheti i Linkut • Cfare është Buxheti i Linkut? • Është një llogaritje teorike e performancës pikë më pikë për një rrugë komunikimi nën një sër kushtesh specifike. • Ndonjëherë kushtet janë të caktuara ; shumë shpesh të paktën disa prej tyre janë të nënkuptuar ose të supozuar. • Cdo buxhet linku nënkupton që cdo gjë që nuk është e përfshirë është e pavend.

25. Pse është i rëndësishëm një buxhet linku? • Një buxhet linku është përdorur për të parashikuar performancën përpara së të vendoset linku. • Të tregoj në avancë nqs ajo do të jetë e pranueshme • Të tregoj nqs një zgjedhje është më e mirë së tjetra • Jep një kriter për të vlerësuar performancën aktuale

26. Komponentet e Buxhetit të linkut • Një buxhet linku satelitor duhet të përfshijë pjesët e mëposhtme : • Uplink • Downlink • Kombinimii 1 dhe 2 • Përcaktojëlimitet e performancës • Krahasojë performancën e llogaritur me atë të dëshiruar

27. Disa faktorë të rëndësishme • JolinearitetetSatellitore (NPR) • Fuqia e transmetimit të satelitit për sinjalin tuaj • Interferenca (duke përfshirë CDMA) • Tolerance përkushtetnëtëardhmen (më tëkeqija) • VlerësimiiKohëzgjatjessëjetëssësistemit • Sa afër do tëmundtëmbahenparametratnëkrahasim me parametrat e përdorurnëbuxhet

28. PR = PTGTAeff / 4πR² Aeff është fusha efektive e antenës marrësë. Ekuacioni i përgjithshëm i antenës: G = 4πAeff / λ² ; PR = PTGTGR(λ/4πR)² GR është amplifikimi i antenës Rx PT GT është Fuqia efektive e rrezatimit izotropik “Effective Isotropic Radiated Power” (EIRP).Ajo mat fluksin e fuqisë. Për cdo nga konstantet e kontureve të satelitit EIRP mund të hidhet në diagramë në sipërfaqen e tokës. Për cdo tip marrësi (psh DBS) kërkohet një vlerë minimale e EIRP. Zakonisht EIRP jepet me njësi të dBW - EIRP[dBW] = 10log(PT GT) .

29. Shuarja e linkut α në dB α = 10 log(PT/PR)= 10log(4πR/λ)² (1/GTGR) = 20 log(4πR/λ) - GT[dB] - GR[dB]

30. Llogaritja e buxhetit të linkut Llogarit fuqinë që duhet të transmetohet nga një satelit gjeostacionar për të dhënë një fuqi prej -116dBW (2.5 × 10-21 W) në një marrës në tokë. Supozojmë f = 10GHz, = 40dB GR , = 30dB GT dhe humbjet shtesë prej 5dB. R = gjatësia = 36000km

31. Zgjidhje PR[dBW]=PT[dBW]+GT[dB]+GR[dB]-20log(4πR/λ)-L[dB] -116[dBW] =PT[dBW]+30+40-203-5 PT[dBW] = 22dBW = 159W Dhe EIRP =22dBW + 30dB=52 dBW

32. Gjerësia e rrezatimit të antenës dhe Amplifikimi Gjerësia e rrezatimit të antenës satelitore duhet të korespondojë me sipërfaqen e tokës që do të ndricohet. Kjo përcakton amplifikimin e antenës. Antena e stacionit tokësor duhet te jetë e aftë të zgjedhi një satelit gjeostacionar të vecantë – ndarja satelitore në pjesët e plota të orbitës gjeostacionare është rreth 2°, mgjs mund të ketë diferencim frekuencë ndërmjet satelitëve fqinjë.

33. Rezultatet e përafërta të mëposhtme për një antenë të hapur në mënyrë rrethore mund të përdoret për të vlerësuar pëmasat e përshtatshme të antenës dhe amplifikimin. G = η(πD/λ)² η është eficenca e antenës, tipikisht 0.6 në 0.7, D është diametri i antenës Θ3dB = 70 λ/D Gjerësia e rrezatimit 3dB në gradë e antenës

34. Temperatura e zhurmës së sistemit Për veprime të kënaqëshme një link komunikimi duhet të ketë : 1. një sinjal shumë të madh për ndjeshmërinë e marrësit, 2. një raport S/N ose BER në daljen e marrësit për një cilësi komunikimi të mirë

35. Psh për marrje Televizive TV rregullat ndërkombëtare kërkojnë një raport S/N ≥ 47dB Informacioni është përcuar duke moduluar bartës frekuencë të lartë me një mesazh sinjali. Cilësia bazë e një linku shprehet në bazë të raportit të bartëses me zhurmën C/N ku C është fuqia për një bartëse të pamoduluar dhe N është fuqia e zhurmës, të dyja të matura në hyrjen e marrësit.

36. Sinjali është në propocion me zhurmën për një sinjal informacioni– psh një bartëse të moduluar – varet nga të dyja, raporti C/N për linkun dhe tipi i modulimit të përdorur - psh AM, FM, FSK, PSK etj. Fuqia e zhurmës së bashku me linkun specifikohet nga temperatura Zhurmë e sistemitTs. Kjo është nxjerr nga tre kontribute: 1. zhurma e antenës TA 2. lidhja antenë - marrës – një kabëll ose trajektore vale Tc 3.zhurma e marrësit TR kjo mund të përfshijë RF, mixer dhe kontributet e fazës IF Në cdo rast fuqia e zhurmës në Watt (kjo është fuqia e zhurmës së dobishme) llogaritet nga temperatura e zhurmës(e cila duhet të jetë në gradë K,psh temperatura absolute) duke përdorur marrëdhënien e përgjithshme

37. Fuqia e zhurmës së dobishme “available noise power” = kTB ku k është konstantia e Boltzmanit dhe B është gjerësia e brezit k = 1.38 × 10-23 J K-1 Një figurë e dobishme për tu kujtuar është që për 290K densiteti i fuqisë së zhurmës së dobishme është -174dBm/Hz

38. Temperatura zhurmë e antenës Temperatura zhurmë e antenës NA = KTAB Sateliti Burime të tjera RF si satelitët, burimet nga galaktika etj PR Vala tokësore Sipërfaqja Tokësore Temperatura zhurmë e antenës si rezultat i burimeve të tjera të zhurmës duke përfshirë edhe galaktikën dhe satelitët e tjerë.

39. Zhurma e antenës është për shkak të energjisë, e cila ushqehet tek antena me burime rrezatimi të padëshirueshme, si për shembull yjet galaxitë dhe sinjale të tjerë komunikimi. Atmosfera gjithashtu vetë sillet si një ambient rezistent, e cila furnizon fuqinë e zhurmës në antenë. Fuqia e zhurmës në dalje të antenës N A= kT A B do të varet nga pozicioni. Temperatura dhe rrezatueshmeritë “emissivities” e burimeve të zhurmës si dhe amplifikimi dhe faktori i rrezatimit polar të antenës

40. Tregimi i antenës në qiell ( stacioni tokësor i antenës ) Në ketë rast fuqia e zhurmës në dalje të antenës ka dy komponentë të cilat përfaqësohen nga temperatura e qiellit, Tsky , dhe temperatura e tokës TearthTsky është për shkak të lindjes së zhurmës në atmosferë. Ajo varion nga frekuenca dhe këndi i ngritjes “elevation angle” E së antenës. Temperatura e qiellit është më e lartë për E=0° (tregimi i antenës në horizont) për shkak të rrugës më të gjatë të rrezatimit përmes atmosferës. Këndet e ngritjes më të ulët se 10°zakonisht janë shmangur.

41. Temperatura zhurmë e antenës qiellore si funksion i frekuencës dhe këndit të ngritjes

42. Zhurma e qiellit për ajër të pastër dhe për koncentrim mjegulle uji 7.5 g/m3 (φ është këndi i ngritjes) Për E ≥ 10° dhe f ≤ 15GHz Tsky≤ 40K. Tearth del nga rrezatimi e cila ushqehet tek antena në sajë të lobeve të pasme të faktorit të rrezatimit të antenës.

43. Rrezatimi në lobet e pasme nga rrezatimet sipërfaqësore Për një antenë Cassegraine të madhe (≈5m) , Tearth≈ 10K Për një antenë të vogël (≈ 0.5m), Tearth≈ 100K Nqs një antenë tregon në drejtim të diellit temperatura efektive e zhurmës është rreth 10 000K. Kjo situatë duhet të shmanget .

44. Tregimi i antenës në tokë Zakonisht gjerësia e rrezatimit është më pak ose e barabartë me këndin e tendosur nga toka, kështu që toka mbush rrezen. Atëhere temperatura e zhurmës së antenës është rreth 290K, sa Temperatura fizike e tokës

45. Raporti C/N në dalje të marrësit GT Rx Tx GR PT C PR R C = fuqia e mbartëses C = (PT+GT) GR (λ/4πR) ² 1/L PR = (PTGT) GR (λ/4πR) ² 1/L

46. Nqs Temperatura e sistemit është TS (duke përfshirë zhurmën e antenës TA ,zhurmën e kabllit dhe të marrësit), fuqia e zhurmës në hyrje të marrësit është: N = kTSB C/N(link) = PR/kTSB = PTGT(GR/TS) (λ/4πR)² 1/L 1/kB Zakonisht down link është më kritiku për shkak të fuqisë se limituar e cila është në dispozicion në tënden e satelitit (PT ) dhe amplifikimi i antenës GT (i kufizuar nga përmasa e tij). Prandaj, marrësi me kritik është stacioni tokësor psh stacioni tokësor Intëlstat EIRP Humbjetnëboshllëk

47. Skema e rrugës se sinjalit në RF përgjatë uplink dhe downlink Cd në marres NV Transponderisatelitor Amplifikimi = G Ld = humbjetdielektrike Cu uplink

48. Fuqia marrëse e mbartëses në down-link C d=L uG L d Fuqiamarrësetotalenë down-link N = Nu G Ld + Nd Këtu Nu ështëzhurma e uplinkutnë transponder (satelitë). Ndështëzhurma e shtuarnë down link. Prandaj N/Cd = Nu G Ld + Nd / Cu G Ld = Nu / Cu+ Nd / Cd dhe kështu (C/N)totali = 1 / (C/N) ¯1uplink + (C/N) ¯1doWnlink

49. Për shkak të fuqisë së kufizuar të disponueshme në satelit për downlink raporti C/N për ketë link zakonisht është me i ulët se ai për uplinkun, dhe ky është faktori përcaktues kryesor per të gjithë raportin në tëresi C/N . Raporti total C/N është zvogeluar gjithashtu nga intërferenca në cdo link, dhe shtrembërimi nga ndërmodulimi (intërmodulation distortion) në transponder,kështu një shprehje e kompletuar është: (C/N)totali = 1 / (C/N) ¯1uplink + (C/N) ¯1downlink+(C/I) ¯1uplink + (C/I) ¯1downlink+(C/N) ¯1intërmods

50. Llogaritjet duke përdorurmarrëdhëniet e mësipërmezbatohennëkushteshpërhapjeje me ajërtëpastër, por tolerance duhettëbëhetpërshuarjeshtesëdhezhurmë e cilamundtëparaqitetnëçdo link përshkaktëshiutosekushtevetëtjerameteorologjiketëmundshme. Njësiaqëduhettëlejohetvaretngabesushmëria e kërkuar reliability (pshlidhjambahet per 99.99% tëkohës, mesatarishmbinjëvit) dhehapësira e kushteveklimatiketëcilatjanëparashikuarpërgjatëlidhjes. Njësitë e tepricesmarginsgjithashtuvarjojnë me frekuencëndhekëndin e ngritjes. Saktësisht vlerat e margin janë2dB (C band) dhe 8dB (Ku band).