Especialización en Telecomunicaciones Digitales

1. Especialización en Telecomunicaciones Digitales Sistemas Satelitales Cohorte Nro 4 / Febrero 2011

2. TEMA III Ángulos de Apuntamiento

3. SUMARIO El planeta tierra y su representación Satélites en la orbita geoestacionaria Ángulos de apuntamiento o vista de una antena receptora Cálculo de los ángulos de apuntamiento Errores que se presentan en los ángulos de apuntamiento Separación entre satélites. Empleo de Herramientas computacionales

4. El planeta tierra y su representación Es el tercer planeta del Sistema Solar, considerando su distancia al Sol, y el quinto de ellos según su tamaño. Es el único planeta del universo que se conoce en el que exista y se origine la vida. La Tierra se formó al mismo tiempo que el Sol y el resto del Sistema Solar, hace 4.570 millones de años.

5. El planeta tierra y su representación La Tierra gira alrededor del Sol describiendo una órbita elíptica a una velocidad media de 29,8 km/s. La distancia media que la separa del Sol es de 149.600.000 km.

6. El planeta tierra y su representación • La Tierra realiza, entre otros, los siguientes movimientos de forma simultánea: • a) Traslación alrededor del Sol siguiendo su órbita que se denomina Eclíptica. • b) Rotación sobre su propio eje, que determina los días y las noches, con una duración de 23 horas, 56 minutos y 3,5 segundos. • c) Precesión • d) Nutación.

7. Representación del Planeta Tierra a) ESFERA TERRESTRE: Es una representación esférica, tridimensional. En ella están claramente definidos los paralelos y meridianos (que son líneas imaginarias que nos sirven para medir la longitud y la latitud de cualquier punto). Las dos más importantes son: la línea Equinoccial o Ecuador (Paralelo 0) y el Meridiano de Greenwinch (Meridiano 0).

8. Representación del Planeta Tierra b) MAPAMUNDI: Es una representación bidimensional, un grafico completo de la tierra dividida en dos hemisferios.

9. Ubicación de una posición en el Globo Terráqueo Para ubicar un punto sobre la superficie terrestre se emplean sistemas de coordenadas, las cuales se emplean como sistema de referencia. Se emplean como ejes el meridiano cero, Greenwich y el paralelo cero, Ecuador.

10. Ubicación de una posición en el Globo Terráqueo

11. SATELITES GEOESTACIONARIOS A continuación se analizará el proceso de orientación de las antenas transmisoras y receptoras para un sistema de comunicación vía satélite empleando orbita GEOESTACIONARIA.

12. ORBITA GEOESTACIONARIA Los satélites que se encuentran en la orbita geoestacionaria rotan alrededor del planeta en una circunferencia ubicada en el plano del ecuador, con lo cual para un observador en tierra, el satélite estará fijo en el cielo. La antena de una estación terrena debe ser orientada adecuadamente hacia el satélite para poder establecer un intercambio de información entre ambos. Se orientan según dos ángulos. Estos ángulos son el AZIMUT y la ELEVACION.

13. ÁNGULOS DE VISTA Considerando un satélite Geoestacionario, es necesario apuntar la antena tanto transmisora como receptora hacia el satélite, con el objeto de poder usarlo como repetidor. Para una orbita geoestacionaria, el satélite se mantendrá fijo visto por un observador en tierra. Existen dos ángulos que deben dársele a la antena para “enfocar” un satélite: Inclinación y Azimut.

14. ÁNGULOS DE VISTA Convenio para determinación de ángulos _ 0° + 90° 270° 180°

15. ÁNGULOS DE VISTA Los ángulos de vista, son los ángulos necesarios para orientar una antena desde una estación terrena hacia un satélite, estos son el ángulo de elevación y azimut. Azimut Elevación

16. ÁNGULOS DE VISTA

17. Angulo de Elevación ANGULO DE ELEVACIÓN El ángulo de elevación es el ángulo formado entre la dirección de viaje de una onda radiada desde una antena de estación terrena y la horizontal, o el ángulo de la antena de la estación terrena entre el satélite y la horizontal. Entre más pequeño sea el ángulo de elevación, mayor será la distancia que una onda propagada debe pasar por la atmósfera de la Tierra. Satelite Eje Focal Desplazamiento vertical de la antena hasta hacer coincidir su eje focal con el cinturón de Clarke.

18. ANGULO DE ELEVACIÓN El ángulo de elevación depende de la ubicación de la estación terrena. Una estación ubicada mas hacia el norte o hacia el sur, tendrá ángulo de elevación muy pequeño. Conforme se acerque el ecuador este ángulo irá incrementándose hasta hacerse 90 grados en el ecuador.

19. Polo Norte Φ1 Φ2 Φ3 Satélite Polo Sur ANGULO DE ELEVACIÓN Influencia del ángulo de ELEVACION en el ruido de la antena. Para ángulos de elevación pequeños, el ruido es mayor dado que el haz esta en mayor contacto con el entorno terrestre, por mayor tiempo.

20. ANGULO DE ELEVACIÓN Ajustes en la antena para alinearla hacia el arco geosincrónico o cinturón de Clarke.

21. ANGULO DE AZIMUT Azimut se define como el ángulo de apuntamiento horizontal de una antena. Normalmente se mide en una dirección, según las manecillas del reloj, en grados del norte verdadero (+ en sentido horario, - en sentido anti-horario). Orientación horizontal de la antena respecto al norte.

22. ANGULO DE AZIMUT El ángulo de Azimut, depende del satélite que se desea captar. Dicho ángulo depende también de la ubicación de la estación receptora. Se mide en sentido ESTE-OESTE. Cada vez que se cambie este ángulo se estará cambiando de satélite emisor. E W Polo Norte

23. ANGULO DE AZIMUT

24. AJUSTE DE LA ALINEACION EN UNA ANTENA DE SOPORTE POLAR Si el ángulo del eje polar de un soporte se fija en un valor igual al de la latitud, el plato de la antena apuntará a lo largo de un plano paralelo al plano del ecuador. En la figura, la fijación de la declinación baja el campo visual hasta el arco geosincrónico satelital.

25. Posicionamiento de la Antena Receptora Antenas Parabólica de mesa polar Cadena de Traslación permite cambiar de satélite Mesa Polar Eje de Pivoteo Eje Polar Reductor de Velocidad Tornillo de Ajuste del Angulo de Elevación Motor y sensor de velocidad Cables de alimentación y control

26. CALCULO DE AZIMUT Y ANGULO DE ELEVACIÓN • El ángulo de elevación y el azimut, dependen ambos, de la latitud y la longitud de la estación terrena como del satélite en órbita. • Para un satélite geosíncrono, en una órbita ecuatorial, el procedimiento es el siguiente: • Determine la longitud y latitud de la estación terrestre. • Determine la longitud del satélite de interés. • Calcule la diferencia, en grados (L), entre la longitud del satélite y la longitud de la estación terrena. • Determine el azimut y ángulo de elevación para la antena, en la gráfica de la lámina siguiente.

27. CALCULO DE AZIMUT Y ANGULO DE ELEVACIÓN Elevación=15º Azimut=50º Dato Conocido Dato Conocido, y calculado

28. Errores en el proceso apuntamiento En el proceso de apuntamiento se pueden presentar errores, los cuales se pueden caracterizar en el siguiente esquema.

29. ESPACIAMIENTO ENTRE SATÉLITES GEOESTACIONARIOS Los satélites geosíncronos deben compartir un espacio y espectro de frecuencia limitados, dentro de un arco específico, en una órbita geoestacionaria. A cada satélite de comunicación se le asigna una longitud en el arco geoestacionario. La posición en la ranura depende de la banda de frecuencia de comunicación utilizada.

30. ESPACIAMIENTO ENTRE SATÉLITES GEOESTACIONARIOS Los satélites trabajando, en o casi en la misma frecuencia, deben estar lo suficientemente separados en el espacio para evitar interferir uno con otro. Hay un límite realista del número de estructuras satelitales que pueden estar estacionadas en un área específica en el espacio.

31. Radio Terrestre= 6.378 km Altitud de Satélites= 36.000 km D=? Satélite 1 D=? 3° 3°~6º Satélite 2 ESPACIAMIENTO ENTRE SATÉLITES GEOESTACIONARIOS Por seguridad, interferencia, eficiencia, etc., la separación entre satélites está entre 3 y 6 grados.

32. ESPACIAMIENTO ENTRE SATÉLITES GEOESTACIONARIOS • La separación espacial requerida depende de: • 1. Ancho del haz y radiación del lóbulo lateral de la estación terrena y antenas del satélite. • 2. Frecuencia de la portadora de RF. • 3. Técnica de codificación o de modulación usada. • 4. Límites aceptables de interferencia. • 5. Potencia de la portadora de transmisión. • Generalmente, se requieren de 3 a 6° de separación espacial dependiendo de las variables establecidas anteriormente.

33. SOFTWARE UTILES PARA DETERMINACION DE ANGULOS DE ANTENAS Existen varias herramientas computacionales que se de mucha ayuda para conocer los ángulos de azimut y elevación que deben tener la antena receptora para recibir señales de un satélite dado. Adicionalmente, también es de ayuda la herramienta googleearth para determinar las coordenadas de ubicación de la antena receptora.

34. SOFTWARE´s UTILES PARA DETERMINACION DE ANGULOS DE ANTENAS Algunas herramientas de interés son: http://www.dishpointer.com/ http://satellite-antenna-alignment.softonic.com/ http://www.satbeams.com/satellites http://lyngsat.com/ http://www.satellite-calculations.com/

35. La nueva estrella en el cielo venezolano…. El Satélite Simón Bolívar Venesat 1 Gracias