Comunicatii Prin Satelit - Statia de Sol

7/28/2019 Comunicatii Prin Satelit - Statia de Sol

http://slidepdf.com/reader/full/comunicatii-prin-satelit-statia-de-sol 1/35

PROIECT

SPECIALITATEA: TEHNICIAN IN TELECOMUNICATII

TEMA:

COMUNICATII PRIN SATELIT- STATIA DE SOL

2005

Prof. Indrumator ing. FETELE VALERICA Elev:

1



CUPRINS

Pag.

I Argument………………………………………………………3Capitolul II Tipuri de antene…………………………………….5

2.1 Antena statiei de sol………………………………………5

2.1.1 Antena parabolica………………………………………...6

2.1.2 Antena Casegrain…………………………………………7

2.1.3 Antena Gregorian…………………………………………8

2.2 Castigul antenei…………………………………………...9

2.4 Pierderi datorate pozitionarii………………………………12

2.5 Puterea efectiva radiata isotropic (EIRP)………………….142.6 Raportul castig/temperatura de zgomot al antenei……… 15

2.7 Masurarea raportului G/T…………………………………18

Capitolul III Amplificatorul de mare putere…………………….20

3.1 Generalitati……………………………………………… 20

3.2 Configuratii de rezervare………………………………… 20

3.3 Sumatorul………………………………………………….23

3.4 Amplificatorul de zgomot redus…………………………..24

3.5 Upconvertor-ul…………………………………………….253.6 Selectia transponderului, selectia polarizaarii si configuratia

cu rezervare pentru upconverter…………………………..26

Capitolul IV. Protectia muncii si masuri de P.S.I. in exploatarea si

intretinerea instalatiilor electrice……………………………….28

Bibliografie…………………………………………………… 34

2



I. ARGUMENT

Este usor de imaginat ca tehnicile de transmisie care vor utiliza

echipamentele unui viitor nu prea indapartat vor oferi o serie de avantaje

dintre care mentionam:

• Instalare facila;

• Reglaj initial minimal;

• Eforturi reduse pentru intretinere;

• Functionare cu comanda la distanta.

Se apreciaza ca sistemele de transmitere vor folosii in perspectiva doua

procedee intrebuintate cu rezultate bune si in present: multiplexarea prin

3



repartitia in frecventa si multiplexarea prin repartitia in timp . Desigur ca

tehnicile numerice vor detine o pondere din ce in ce mai mare in structura

retelelor informationale. In aceasta privinta se are in vedere faptul ca tehnica

numerica – folosita deja in sistemele cu modulatie a impulsurilor in cod –

are numeroase avantaje: calitate mai buna a transmisiei, absenta zgomotului

in timpul conversatiei, fiabilitate crescuta si, adesea, posibilitatea de a

dispune de o linie numerica care nu depinde de felul serviciului de asigurat,

ci numai de viteza de transmisie.

Factorul care v-a modifica definitive structura echipamentelor de

transmisie este tehnologia circuitelor integrate. Asocierea transmisiei

numerice cu circuitele integrate constituie adevaratul punct de pornire pentru

evolutia telecomunicatiilor. In present se desfasoara studii si experimentari

intense in doua domenii considerate prioritare pentru cresterea eficacitatii

procesului informational: folosirea ghiseelor de unda milimetrice si,

respective a fibrelor optice.In primul caz, trebuie mentionat faptul ca in present se utilizeaza

ghidul de unda rectangulare pentru alimentarea antenelor cu fscicule

hertziene de mare frecventa.

Cercetarile actuale permit sa se considere ca se va putea transmite la

mare distanta cu ajutorul ghidurilor de unda cu sectiune circulara (diametru

5-6 cm), dispozitive care au inlocuit deja ghidurile cu sectiune rectangulara

(avand in interior forma unei elice). In aceste circumstante se produce

urmatorul fenomen:pe masura ce frecventa creste, atenuarea undelor

electromagnetice se diminueaza. Totusi, in practica necesitatea de a

transmite o banda larga de frecvente cu atenuare redusa este inca departe de

a fi realizata.

Cele mai importante probleme ce se cer solutionate in domeniul

realizarii ghidurilor de unda se refera la constructie si instalare, date fiind

extrema exactitate si corectitudinea executiei necesare pentru producerea

unor asemenea dispozitive.

In al doilea caz, se cunoaste ca deceniul VII al secolului nostru au

adus primele progrese ale sistemelor de comunicatie realizate pe baza de

fibra optica. Ca rezultat al activitatii de cercetare au fost inventate fibrele cu

pierderi scazute, surse si detectoare de lumina cu putere mare. Au fostobtinute progrese insemnate si in ceea ce priveste scaderea atenuarii fibrelor

optice. Daca acest important parametru avea valori de mii de dB in anii 60 el

a scazut substantial pana in 1970, ajungand la aproximativ 20 dB/Km.

Pentru λ = 6328 A.

4



CAPITOLUL II TIPURI DE ANTENE

O statie de sol este alcatuita din doua parti:

• Un terminal RF care consta intr-un upconvertor, un downconverter, un

amplificatory de mare putere, un amplificatory de zgomot redus si o

antenna.

5



• Un terminal in banda de baza care consta intr-un echipament in banda

de baza, un codor si un decodor, un modulator si un demodulator.

Terminalul RF si terminalul in banda de baza pot fi amplasate la o oarecare

distanta si conectate apoi prin linii IF corespunzatoare. In acest capitol sevor discuta terminalele RF.

2.1 Antena statiei de sol.

Antena este un subsistem important al terminalului RF. Ea ofera calea de

transmitere a semnalului la emitator si capteaza semnalele de RF modulate

la receptor.

Figura 1. Principiul de functionare al antenei.

Antenele trebuie sa indeplineasca urmatoarele cerinte:

a. sa aiba un castig directiv cat mai mare; de aceea ea trebuie sa

focalizeze energia radiata intr-o raza ingusta, Caracteristica de

directivitate trebuie sa aiba lobii laterali foarte mici pentru a

minimiza interferenta altor surse radiative .

b. sa aiba temperatura de zgomot mica. Temperatura de zgomot la

partea de receptie a statiei de sol, care este proportionala cu

temperatura antnei, trebuie sa fie mica pentru a reduce puterea

zgomotului. De asemenea, pierderile ohmice ale amntenei, care

contribuie direct la temperatura de zgomot trecuie minimizate.

6

uplink

dowalink

Pamant



Aceasta include pierderile ohmice ale ghidului de unda care

leaga amplificatorul de zgomot redus la alimentatorul antenei.

c. Sa poata fi usor directionate.

2.1.1 Antena parabolica

Antena parabolica consta intr-un reflector cu suprasfata formata dintr-o

parabola rotita in jurul propriei axe si un alimentator care este plasat in

focarul paraboloidului . Alimentatorul este conectat la un amplificatory de

putere si la un amplificatory de zgomot redus printr-un OMT (Orthogonal

Mode Transducer) care un triport. Izolarea OMT trebuie sa fie mai buna de

40 dB. La partea de emisie , energia semnalului de la iesirea amplificatorului

de mare putere este radiata catre punctual focal; ea v-a lumina refelectorul

care reflecta si focalizeaza energia semnalului intr-o raza ingusta . La parteade receptie, energia semnalului capturata de reflector converge in punctual

focal si este receptionata de feed-hom, apoi trimisa la intrarea

amplifiacatorului de zgomot redus.

Avantaje: aceste tip de antenna este usor de directionat, iar eficienta

castigului este de 50 pana la 60%.

Dezavantaj:in cazul satelitilor cu unghi de elevatie mare, radiatia care

trece de marginea reflectorului va ilumina Pamantul, a carui temperatura de

zgomot poate ajunge pana la 2900K; astfel va rezulta un zgomot mare al

antenei.

7

OMT

De la amplificatorul

de mare putere

Catre amplificatorulde zgomot redus

Reflectorul paraboloid

Feed-hom



Figura 2. Antena parabolica

2.1.2 Antena Casegrain

Antena Casegrain este o antenna cu reflector dual. Ea este alcatuiata

din trei elemente: un reflector principal de forma parabolica, un subreflector

hiperboloid si un feed-hom plasat in punctual focal real al subreflectorului.

La partea de emise, energia semnalului de la iesirea amplificatorului de

mare putere este radiata de catre feed-hom la focarul real. Ea ilumineaza

suprafata convexa a subreflectorului, care reflecta inapoi energia semnalului

ca si cand ar fi incidenta de la feed-hom. Energia este din nou reflectata dereflectorul principal pentru a focaliza energia intr-o raza ingusta. La partea

de receptie energia semnalului capturata de reflectorul principal este

directionata catre focarul acestuia. Subreflectorul reflecta energia semnalului

inapoi la focarul real. Feed-hom-ul receptioneaza energia ce soseste si o

dirijeaza catre intrarea amplificatorului de zgomot redus prin OMT.

Antena Cassegrain este mai scumpa decat antenna parabolica.

Avantaje:temperatura de zgomot redusa, acuratete a orientarii,

flexibilitatea proiectarii feed-hom-ului. Radiatia ce trece dincolo de reflector

va fi directionata catre cer, a carui temperatura este mai mica de 300

C; decicontributia la temperatura de zgomot a antenei este mica in comparatie cu

cea de la antenna parabolica. Antena Cassegrain are o sensibilitate mecanica

mai mare, ceea ce duce la o acuratete mai buna a orientarii.

Pentru minimizarea pierderilor in linii de transmisie ce conecteaza

amplificatorul de mare putere si cel de zgomot redus la feed-hom se

foloseste un system de alimentare cu raze (unde focalizate) cu ghid de unda.

Aceasta consta in patru oglinzi plasata précis fata de subreflector, feed, axa

de elevatie si azimut. Aceasta configuratie de oglinzi se comporta ca o palnie

de energie RF intre feed si subreflector. Oglinzile A, B, C, si D se misca

deodata cand platforma de azimut se roteste. Oglinda D, plasata pe axa de

elevatie se roteste si cand reflectorul principal este directionat in timpul

elevatiei. Astfel, energia de la si catre sistemul de ghifduri de unda a

fascicolului este directionata prin deschiderea plasata in focarul reflectorului

principal.

8



Figura 3. Antena Cassegrain

2.1.3 Antena Gregorian

Antena Gregorian: Un alt tip de antenna utilizata la comunicatiile

prin satelit este antenna Gregorian care are structura fizica in figura

Acest tip de antenna se foloseste deseori pentru polarizarea duala,

permitandu-se astfel transportul a doua purtatoare in aceeasi banda defrecventa. Astfel are loc o realocare a frecventei si se dubleaza capacitatea

de comnuicatie a satelitului.

9

OMT

De la amplificatorulde mare putere

Catre amplificatorul

de zgomot redus

Reflectorul paraboloid

principal

Structura de suport a

subreflectorului

Subreflectorul

hiperboloid

Focarul reflectorului principal si

focarul virtuale al subreflectorului

Focarul real al

subreflectorului

Reflector parabolic

Reflector secundar

Focus primar

Feed-hom (focus secundar)

OMT



Figura 4. Antena Gregorian

2.2 Castigul antenei

Castigul este parametrul cel mai important al antenei unei statii de sol,deoarece el influenteaza direct puterea uplink si downlink a purtatoarei.

Fie o antenna izotropica ce emite un semnal RF cu o purtatoare Pc. La

distanta d fata de antenna, densitatea de putere radiata este data de relatia:

24 d

P F c

⋅=

π

(1)

unde: F- fluxul de putere.

Un receptor R aflat la distanta d va captura doar o mica parte din puterea radiata, proportional cu aria efectiva a antenei de receptie.

24Pr

d

A P er c

⋅⋅

⋅=

π (2)

Figura 5. Castigul antenei

10



Presupunand ca antenna emitatorului are o anumita directivitate preferential

pe directia receptorului , se va definii coeficientul Ge, coeficientul de

amplificare in raport cu antena izotropica.

24 d

AG P P

ef ee

r ⋅

⋅⋅

=π

(3)

Aef este aria efectiva a unei antene de receptie

Castigul unei antene depinde de aria efectiva, Aef a suprafetei de captare ca

in formula:

2

2

2

44

c

f A AG

ef

ef

⋅⋅⋅=⋅

⋅=

π η

λ

π η (4)

unde:

λ- lungimea de unda a radiatiei

Aef – aria efectiv radiata a antenei

f – frecventa radiatiei

c – viteza luminii

η - randamentul antenei

Inlocuind Aef in relatia 3:2

4

⋅⋅⋅⋅⋅=

d GG P P r eer

π

λ (5)

Figura 6. Castigul antenei

In relatiile de mai sus s-a considerat cazul unei antene ideale fara

pierderi.In realitate, castigul unei antene este mai mic. Daca antenna se

considera ca fiind circulara, de diametru D, exprimand aria antenei in functie

de diametru se obtine:

2

⋅

=λ

π η

DG (6)

Unde η este randamentul antenei; η este mai mic decat 1 si se

calculeaza cu relatia:

11

PeGe

Aef

Gr

Pr



η=η1⋅η2⋅η3⋅η4⋅η5⋅η6 (7)

η1-eficienta iluminarii reflectorului principal. Este egala cu 1 daca

distributia campului este uniforma pe toata suprafata reflectorului principal.

η2- iluminarea laterala. Este iluminarea din afara reflectorului principla sau secundar. Pentru a minimiza pierderile laterale se folosesc

feed-horn-uri cu lobi laterali mici. Depinde si de forma reflectorului.

η3- eficienta de faza. Distornosionand forma subreflectorului se obtine

o iluminare uniforma a reflectorului principal. Acesta eroare se poate corecta

prin modificarea lobului principal. La o antenna Cassegrain proiectata

corespunzator valoarea lui η3 este de 0.95-0.99.

η4- eficienta subreflectorului si a structurii suportului

η5- pierderi dispative ale feed-horn-ului

η 6 -pierderi datorate erorilor mecanice, abaterilor de la dimensiuni si forme ideale.Aceste tolerante mecanice maresc pierderile odata cu cresterea

frecventei.

Toti acesti factorii de eficienta mentionati mai sus depind in primul

rand de geometria reflectorului principal si a subreflectorului si de structura

feed-horn-ului; ei nu depind de frecventa la care se lucreaza (in afara de η6).

In practica, reflectorul principal si subreflectorul au abateri de la forme

ideale, ceea ce duce la erori de faza. Acestea limiteaza castigul maximi care

se poate obtine, GM. Pentru o toleranta a erorilor mecanice si un diametru alantenei dat, crescand frecventa de operare se obtine cresterea castigului

antenei pana cand aceasta atinge valoarea GM. Daca frecventa de lucru este

marita peste acesta valoare castigul antenei se va micsora. Deci η 6 impune o

limita superioara a frecventei de lucru maxime si deci a castigului maxim al

antenei. Acest parametru este dat de relatia urmatoare:

⋅⋅⋅

−=

⋅

−=222

6

4exp

4exp c

D f

D

E E π

λ

π η (8)

unde E- abaterea medie patratica (in metri)

E/D – toleranta suprafetei antenei

12



Factorul (4⋅π⋅E/λ)2 este eroarea de faza introdusa de abaterea medie

patratica E. Toleranta suprafetei antenei depinde de tehnologia folosita.

10-3≤ E/D ≤ 10-4 D≤ 1,2 m

2⋅10-4

≤ E/D ≤ 5⋅10-5

2,5 ≤ D ≤ 6 m10-4 ≤ E/D ≤ 2⋅10-5 9m ≤ D ≤ 24 m

2.4 Pierderi datorate pozitionarii

In calculele anterioare s-a presupus antenna orientata exact spere sursa

de radiatie (in cazul de facta, satelitul). Daca vectorul de orientare a antenei

nu este in linie cu vectorulde pozitie al satelitului vor aparea pierderidatorate pozitionarii. Aceste pierderi pot fi evaluate cu ajotorul formulei

castigului, care este functie de unghiul de pierderi 0.

Pentru un reflectorul paraboloid cu diametrul deschiderii D si o

distribuite uniforma a aperturii, castigul normalizat este dat de formula

urmatoare:2

,

)(4)0(

u

u J G

l

un⋅= (9)

Unde

ϑ λ

π sin

Du

⋅= (10)

13

Vectorul de pozitie

al antenei

Eroarea deunghi α Vectorul de pozitie

al satelitului

Pierderea de

pozitiede pozitie



Figura 7 Pirderi prin pozitionare

Iar J1 este o functie Bessel de ordinul intai, de primul tip.

Daca distributia aperturii este parabolica (distributia campului de

apertura este de forma I-(2r/D)2, unde r este distanta radiala de la centrul

deschiderii circulare), atunci castigul normalizat este dat de formula:

2

2 )(64)0(,

u

u J pGn ⋅= (11)

Unde J 2 este o functie bessel de ordinul doi, de primul tip.

Half power beamwidth este de doua ori valoarea unghiului 0 pentru

care castigul Gn,p(0) se injumatateste.Datorita vantului ce actioneaza asupra antenei statiei de sol si a

alunecarilor (deplasarilor) satelitul pe orbita, pentru a reduce erorile de

pozitionare antenel de diametru mare au nevoie de un system de urmarire.

Aceste este un system de pozitionare cu bucla inchisa; astfel, vectorul de

pozitionare a antenei, care depinde de unghiurile de azimut si elevatie este

obtinut din semnalul receptionat.

Exemplu: Antena Cassegrain cu distributie uniforma este 0,0620 la

14,25 GHz iar la 0,020 deviatie, raportul de castig este de 0.75, adica

10log 100.75=1,2dB

2.5 Puterea efectiva radiata isotropic (EIRP)

14



Dupa cum s-a amintit anterior, fluxul de putere intr-un punct de spatiu

aflat la distanta R fata de un emitator ce emite cu putere P t este dat de:

24 R

P F

t

⋅⋅

=

π

w/m2 (12)

Daca se foloseste o antenna de emisie directionala cu castigul Gt:

24 R

G P F t t

⋅⋅

⋅=

π

w/m2 (13)

Atunci produsul Pt⋅Gt se numeste putere efectivga radiata isotropic (EIRP-

Effective Isotropical Radiated Power) si corespunde unui emitator care

emite isotropic cu o putere egala cu produsul P t⋅Gt. EIRP-ul unei statii de sol

este puterea generata de amplificatorul de mare putere inmultita cu castigul

statiei de sol, luand in considerare pierderea din linia de transmisiei (ghidulde unda care leaga iesirea amplificatorului de mare putere cu feed-horn-ul

antenei statiei de sol).

Exemplu: se considera un amplificatory de mare putere 2kW si o

antenna Casseingran. Stiind ca antenna are un castig de 66,83 dB la

frecventa de 14,25 GHz si ca pierderile ghidului de unda care conecteaza

ampificatorul de putere de feed-horn sunt de un decibel, atunci EIRP-ul

statiei de sol exprimat in dBW este :

EIRP= 10log 10 Pt+66,82-1dB=33+66,82-1=98,82dB

Puterea purtatoarei uplink (purtatoarea receptionata la satelit) este direct

proportionala cu EIRP-ul statiei de baza.

2.6 Raportul castig/temperatura de zgomot al antenei

Raportul castig/temperatura de zgomot al antenei este o valoare

folosita pentru a indica comportarea antenei statiei de sol si a

amplificatorului de zgomot redus in functie de senzitivitatea in

receptionarea purtatoarei downlink (de la satelit).

Parametrul G reperzinta castigul unei antene de receptie si se masoara

la intrarea in amplificatorului de zgomot redus. Daca intre feed-horm-ul

15



unei antene si amplificatorul de intrare avem intercalat un ghid de unda,

atunci pierderile introduse de acesta se scad din castigul de intrare al

antenei.

Parametrul T reperezinta temperatura de zgomot a statiei de sol si se

masoara tot la intrarea amplificatorului de zgomot redus.

In urma studiilor facute in sistemele de comunicatie, s-a stability ca

toate aceste sisteme sunt afectate de asa numitul zgomot alb, a carui

densitate spectrala de putere este N0/2; ea este distribuita uniform intr-o

gama larga de frecvente. Acest zgomot este caracterizat ca un process

aleator gaussin cu media 0 si care include zgomotul termic produs de

miscarea aleatoare a electronilor in mediilor conducatoare, zgomotul

solar si zgomotul cosmic. Zgomotul alb afecteaza semnalul receptionat in

mod aditiv; de aceea mai este numit si zgomot gaussian aditiv alb.

Desnsitatea spectrala de putere aZgomotului alb

N0/2

Frecventa

Densitatea spectrala de putere a zgomotului alb

Densitatea spectrala de putere a zgomotului alb livrat pe o sarcina

adaptive de la o sursa de zgomot este:

22

0 sT K N ⋅= [W/Hz] (14)

Unde : K-constanta lui Boltzman (1,38⋅10-23J/K= -228,6 dBW/kHz)

16



Ts-temperatura de zgomot sursei de zgomot (Kelvin)

Presupunand ca sursa de zgomot este conectata la intrarea unui filtru

trece banda ideal, cu banda B masurata in Hz, a carui impedanta de intrare

este adaptata la impedanta de iesire a sursei de zgomot, la iesire puterea

zgomotului va fi:

N = N0B = KTsB (15)

Fiecare element, activ sau pasiv, produce zgomot propriu si trebuie

tinut cont de acesta. Fie un diport cu castigul (amplificarea) G si o sursa de

zgomot cu temperatura Ts. Puterea zgomotului de la iesirea diportului in

banda B va fi:

Pn = K ⋅TS⋅B⋅G+Nn (16)

Unde : Nn- puterea zgomotului la iesire produs de sursele interne de

zgomot ale diportului

H(j(1)) 2

1

Figura 9 Filtru ideal de impedanta de intrare adaptata la impedanta de

iesire a surseiK Se poate scrie:

⋅⋅+⋅⋅⋅=

B K G

N T B K G N n s (17)

sau:( )e s T T B K G N +⋅⋅⋅= (18)

17

-ωc

+ωc

2πB 2πB



unde::

B K G

N T ne

⋅⋅= (19)

T=Te+Ts – temperatura de zgomot a sistemului

Un alt mod de a caracteriza zgomotul intern al unui driport este de a

da valoarea F a zgomotului , definite cu raportul dintre puterea zgomotului la

iesirea diportului si raportul real raportata la puterea zgomotului la iesire in

cazul in care diportul ar fi fara zgomot intern; in acest caz se presupune ca

sursele de zgomot de la intrare se afla la temperatura mediului ambient, T0.

Inlocuind Ts = T0 si GKT0B=N cand N0este zero se obtine:

n

en

T

T

BT K G

N BT K G F +=

⋅⋅⋅

⋅⋅⋅⋅= 1

0

0(20)

Tatunci:B

Te= (F-1)⋅T0 (21)

Se considera un system de 2 diporti M1 si M2 conectati in cascada,

caracterizati de castigurile G1 si G2 si temperaturile de zgomot Te1 si Te2.

Figura 10. Sistem de diporti

Puterea totala a zgomotului la iesire va fi:

⋅

++⋅⋅=+=

1

2

121212

G

T T T K GG N N N

e

e s (22)

iar temperatura echivalenta de zgomot va fi :

1

21

G

T T T eee +=

(23)

Temperatura de zgomot a statiei de sol va fi: K T 5,225=

Castigul antenei va fi:

18

G1, T

e1G

2, T

e2

M1 M

2Ts N

1 N2



dBG 23,65=

2.7 Masurarea raportului G/T

Una din cele mai precise metode de masurare a raportului castig/zgomot

este metoda stelei radio.

Se defineste factorul Y:

T

T T Y stea+

= (24)

unde: Tstea – temperatura efectiva a stelei

T- temperatura de zgomot a sistemului

( )2

81

Λ⋅

⋅⋅⋅−=S

K L LY

T

G sa

π

unde:

La- pierderea in atmosferaLs- factor de corectie datorat intinderii unghiulare a stelei.

Pierderea atmosferica sau atenuarea La se poate calcula cu formula:

( ) E

T C cm g bdB LdB L

r pa

asin

)21(/5,7)()(

003

0'

−⋅+−+=

ρ (25)

unde:

La’- atenuarea unidirectionala la zenit pentru o atmosfera de umiditate

moderata (7,5g/m3 vapori de apa) si temperatura de suprafata de 21 0C

b p,cT- coeficienti de corectie a densitatii vaporilor de apa si respective de

corectie a temperaturii

ρ0 – densitatea de vapori de apa la suprafata antenei (g/m3)

T0 – temperatura la suprafata antenei (0C)

Frecventa

(GHz)

Altitudinea (km)

0 0,5 1.0 2,0 4,0

10 0,053 0,047 0,042 0,033 0,0215 0,084 0,071 0,061 0,044 0,023

20 0,28 0,23 0,18 0,12 0,05

30 0,24 0,19 0.16 0,10 0,045

40 0,37 0,33 0,29 0,22 0,135

80 1,30 1,08 0,90 0,62 0,30

19



90 1,25 1,01 0,81 0,52 0,22

100 1,41 1,14 0,92 0,59 0,25

Tabel 1 Valorile atenuarii La

Factorul de coerectie La pentru extinderea unghiulara a stelei radio este

functie de distributie de stralucire a stelei si de forma de distributie a

castigului antenei. El este reprezentat in figura 11 pentru Taurus, Caisopeia

A si Cygnus A.

Fluxul la o data anume poate fi calculat dupa formula:

S= S0(1-β)y

Unde S-densitatea de flux la data masurarii

S0- densitatea fluxului de referinte( se considera 1086⋅10-26 W/m2/Hz)

β=0,011

y- numarul de ani din 1964,8 pna la data masurarii

CAPITOLIUL III AMPLIFICATORUL DE MARE PUTERE

3.1 Generalitati

20

Factorul de

corectie dB

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5Figura 11. Factorul de corectie functie de

extinderea unghiulara a stelei radio

0,3

0,2

0,1

Latimea lobului la ½ putere (grade)



Unul dintre cele mai folosite amplificatoare de mare putere din statiile

de sol este amplificatorul cu tub de unda progresiva, TWTA (Traveling

Wave Tube Amplifier). Tubul de unda progresiva foloseste principiul

modularii vitezei in forma undelor progressive. Semnalul Rf care trebuie

amplificat trece printr-un arc elicoidal. Electronii emisi de catodul tubului

sunt focalizati intr-o raza d-a lungul arcului elicoidal cu ajutorul unor cilindri

magnetici. La capatul arcului se gaseste un collector care colecteaza

electronii dupa ce a transmis energia acestora la campul Rf. Arcul elicoidal

micsoreaza viteza da propagare a semnalului RF (viteza lunminii) la cea a

razei de electroni, care este controlata de tensiunea continua de la catod.

Astfel va rezulta o intercatiune intre campul electric Indus de semnalul RF

si electroni; intre raza de electroni si semnalul RF are loc un transfel de

energie , semnalul RF fiind astfel amplificat. Amplificarea creste pe masura

ce semnlaul RF inainteaza in tub. Tubul cu unda progresiva poate asigura o

latime de banda de ordinul a 10 procente, deci poate acoperi intreaga gamade 500 MHz alocata comunicatilor prin satelit.

Alt amplificator de mare putere folosit este amplificatorul

Klystron.Acesta asigura un castig mai mare si o eficienta mai buna decat

amplificatorul cu tub de unda progresiv, dar si o latime de banda mult mai

mica (de ordinul a 2 procente). Pentru aplicatiile de putere jopasa (la

receptie) se folosesc diode lmpatt sau amplificatoare GaAsFET. Aceste

amplificatoare ofera o eficienta mult mai buna decat celelalte doua tipuri de

amplificatoare, dar se pot folosi doar la puteri mici.

3.2 Configuartii cu rezervare

Daca un satelit utilizeaza o singura cale de amplificare a semnalelor

receptionate, in cazul unei defectiuni satelitul devine inutilizabil. De aceea

se folosesc configuratii cu rezervare. Semnalul de la iesirea upconverter-ului

este divizat in daoua parti egale furnizand semnalul de la intrare pe cele doau

amplificatoare de putere. Amplificatorul 1 este legat direct la antenna, iar

amplificatorul 2 este legat la o impedanta de sarcina. Daca amplificatorul 1

se defecteaza are loc o comutare automata, astfel ca amplificatorul 2 va filegat la antenna, iar amplificatorul 1 va fi trecut pe impedanta de sarcina.

21

DIVIZOR DEPUTERE

AMPLIFICATOR 1

AMPLIFICATOR 2

Intrare de la

upconvertor Impedanta desarcina

Catre antena

Ghid de unda



Figura 12. Amplificator de mare putere in configuratie cu rezervare 1:1

In cazul iacre se transmit semnalele pe doua polaritati sunt necesare

cate doua amplificatoare pe fiecare polaritate, dar acest lucru incarca mult

sistemul in ce priveste costul, volumul si greutatea echipamentului.

Figura 13 Amplificator de mare putere in configuratie redundanta 1:1 pentru

polarizare dubla

22

divizor de putere

amplificator 1

amplificator 2

Intrare de la

upconvertor-ul 1 Impedanta de

sarcina

Catre antenna

( prima

polarizatie)

divizor de putere

amplificator 3

amplificator 4

Intrare de laupconvertor-ul 2 Impedanta de

sarcina

Catre antenna( a doua

polarizatie)



De aceea se foloseste o solutie intermediara cu trei amplificatoare.

Aceasta configuratie este folosita cand statia de sol transmite o purtatoare in

fiecare polarizatie. Cand se transmit doua purtatoare cu aceeasi polarizatie

simultan, se foloseste o configuratie cu rezervare 1:2 .

Figura 14. Amplificatoare de mare putere in configuratie cu rezervare

1:2 pentru polarizare dubla

Figura 15. Configuratia de rezervare 1:2 cu sumator

3.3 Sumatorul (combinarea purtatoarelor)

23

Purtatoarea 1

Amplificator 1

Amplificator 2

Amplificator 3

Intrare de laconvertorul 1

Intrare de la

convertorul 2

Spre antenna 1

Spre antenna 2

Amplificator 1

Amplificator 2

Amplificator 3

Purtatoarea 2Sumator



Cel mai simplu dispozitiv care realizeaza sumarea (combinarea) a

doua purtatoare este un cuplor directiona, coeficientul de cuplare al acestuia

determinand pierderea de putere a fiecarei purtatoare. De exemplu, un cuplor

de 3 dB introduce o pierdere de putere de 3 dB pentru fiecere purtatoare,

deci reduce puterea fiecarei purtatoare cu factorul 2. Un cuplor de 4,77 dB

introduce o pierdere de putere de 4,77 dB pentru o purtatoare (o intrare) si o

pierdere de 1,7 dB pentru cealalta. Coeficientul de cuplaj ala acestui cuplor

este α= (log-1(-4,77/10))1/2=0,577 este un port de intrare si β=(1-α2)1/2=0,816

pentru celalalt . Pierderea de putere este -10⋅logβ2=1,76 dB.

Pentru a suma N purtatoare se folosesc N-1 cuploare directionale. De

exemplu, pentru a suma trei purtatoare se foloseste un cuplor directional de 3

dB si un suplor directional de 4,77 dB. Cele doua cuploare introduc o

pierdere totala de putere de la 4,77 dB pentru fiecare purtatoare. Pentru N

purtatoare pierderea de putere se calculeaza cu formula:

L=10⋅logN , [dB]

Acesta este dezavantajul sumarii purtatoarelor folosind cuploare

directionale.

Figura 16. Sumator de trei purtatoare folosind doua cuploare

directionale.

Pentru reducerea pierderilor de putere se poate folosi un sumator dual cu

filtru si hybrid. Acesta lucreaza cu doua purtatoare . Doua filter identice

acordate pe frecventa primei purtatoare sunt conectate la doi hibrizi de 900.

Latimea de banda a filtrului este egala cu latimea de banda a purtatoarei.

24

Cuplor de

3 dBCuplor de

4,77 dBPurtatoarea 1

Purtatoarea 2

Purtatoarea 3

Purtatoarea 2

Purtatoarea 1

Purtatoarea 3



3.4 Amplificatorul de zgomot redus

Amplificatoarele de zgomot redus care sunt cel mai des folosite in statiile de

sol sunt amplificatoarele parametrice si cel GaAsFET.

Circuitul echivalent al amplificatorului parametric consta in doua circuiterezonante : unul cu frecventa semnalului ω1 si celalalt cu frecventa parazita

ω2. Cele doua circuite rezonante sunt cuplate intre ele printr-un condensator

variabil cu tensiunea adica o dioda de capacitate variabila (varactor). In acest

circuit capacitatea este o functie de frecventa injectata ω p= ω1 + ω2. Pntru

dirijarea semnalului de intrare se foloseste un circulator . Acesta trimite

semnalul de intrare de la portul 1 unde, este amplificat, la portul 2 la

circuitul resonant pentru a transfera semnalul reflectat amplificat si apoi de

la acesta la portul 3 la sarcina. Amplificarea este realizata datorita faptului ca

amplificatorul parametric functioneaza ca si amplificator cu rezistentanegativa.

Figura 17. Circuit echivalent al amplificatorului parametric

Temperatura echivalenta de zgomot a amplificatorului parametric este data

de relatia:

25

2

1

3

Semnalul de

intrare

Sarcina

Semnalul de

iesire

Circuit resonant

frecventa ω1

Circuit resonant

frecventa ω2

C sin ω2t



V

e

T T

2

1

ω

ω = (26)

In functie de temperatura de functionare amplificatoarele pot fi clasificate in

urmatoarele categorii:• fara racire : TV = temperatura ambianta +100 C ≈ 270C = 300K

• racit thermoelectric: TV = -500 C = 223K

• racit criogenic : TV = -2500 C = 23K

Etajul final al unui amplificator de zgomot redus de tip GaAsFET este

prezentat mai jos

Figura 18 Amplificator cu GaAsFET

Γ min- coeficientul de reflexie al sursei care produce valoarea minima a

zgomotului.

Γ s – coeficientul de reflexie al sursei.

3.5 Upconvertor-ulUpconvertor-ul (UC) accepta purtatoarea modulata IF de la

modulatorul purtator si translateaza frecventa IF ω0 pe o frecventa IF mai

mare ωu.

26

Retea de

adaptare laintrare

Retea de

adaptare la

iesire

Sursa

GaAsFETΓ

s

Γ min

FTBω0

ω1

ωu

FTB 1ω0

ω11

FTB 2

ω

ωu

Mixer 1Mixer 2



Figura 19 Schema bloc a unui upconvertor:

a. conversie unica; b. conversie dubla

3.6 Selectia transponder-ului, selectia polarizarii si

configuratia cu rezervare pentru upconverter

Statiile de sol digitale ce folosesc accesul multiplu cu diviziune de timp

trebuie sa transmita mai mult de o secventa de traffic pe durata unui cadru

TDMA. Acest burst de trafic este transmis la mai multe transpondere, in

functie de asignarea traficului de transmisie.

La iesirea upconvertorului se foloseste un comutator cu dioda pin pentru a

directiona purtatoarea RF uplink catre polarizarea adecvata. In figura de mai

jos este prezentat un upconvertor cu selectie a oscilatorului local , cu

rezervare 1:1. Datorita amplitudinii si a intarzierilor de grup la partea de

emisie a statiei de sol, datorita contributiei satelitului la distorsionarea

purtatoarei modulate si datorita distantelor diferite intre upconverter trebuie

folosite egalizatoare.

27

a

b

Divizor

de

putere

EQL

EQL

Swich

IFUC

Swich

de

polarizare

Swich OL

OL OL

Divizor

de

putere

EQL

EQL

SwichIF

UC Swichde

polari

zare

Swich OL

OLOL

Catre amplif.

de mare putere

1

Catre amplide mare put

2

De la

modu-latorul 2

Controlul selectiei

Controlul selectiei

De la

modu-

latorul 1



Figura 20 Upconverter cu selectie a oscilatorului local

CAPITOLUL IV

28



Protectia muncii si masuri de P.S.I. in exploatarea si

intretinerea instalatiilor electrice.

Efectele curentului electric asupra organismului uman.

Electrosocuri.

Cand intensitatea curentului electric este mai mica de 1 mA, socul

electric nu se simte.

La valori mai mari de 10 mA apar fibrilatii si se opreste respiratia.

La valori de 10 mA se produc comotii nervoase in membre si contractii

ale muschilor.Electrotraumatismele.

Provoaca arsuri, metalizarea pieli, leziuni etc.

Electrocutarea.

Ea are loc atunci cand omul atinge concomitent doua elemente bune

conducatoare de electricitate intre care exista o diferenta de potential.

Factorii de care depinde gravitatea electrocutarii sunt :

- rezistenta electrica a corpului omenesc ;

- frecventa curentului electric cu frecvente cuprinse intre 10 si 100 Hz

este cel mai periculos ;

- durata de actiune a curentului.

Protectia omului impotriva electrocutarii.

Clasificarea locurilor de munca :

1. Putin periculoase – se caracterizeaza prin incaoeri uscate si

incalzite, pardoseala izolatoare, iar

temperatura mediului ambiant de 30 0 C.

2. Periculoase – se caracterizeaza prin umiditate, 75-90%, variatii de

temperatura intre 30-35%, degajari de praf

29



conductor, pardoseala ocupata in proportie de 60%

cu obiecte metalice conductoare.

3. Foarte periculoase – se caracterizeaza prin umiditate

peste 97% mediu coroziv, temperatura peste 350

C,

iar obiectele metalice ocupa peste 60% din suprafata

incaperii.

Posibilitati de electrocutare.

- Atingere directa – atunci cand omul atinge parti bune

conducatoare de electricitate din instalatia electrica sau prin atingerea unei

faze a retelei cu neutrul legat la pamant.

- Atingere indirecta – atunci cand omul intra in contact cu parti

din instalatia electrica care sunt puse accidental sub tensiune datorita

unordefecte, avarii.

Metode de protectie.

a) Atingerea directa se realizeaza prin :

- utilizarea mijloacelor individuale de protectie.

- Respectarea normelor de protectie si tehnica securitatii

corespunzatoare instalatilorelectrice.

b) Atingerea indirecta se realizeaza prin :

- protejarea carcasei motoarelor electrice care se afla in contact cu una

din fazele retelei legata la pamant.

- Micsorarea tensiunii de atingere.

- Micsorarea duratei de trecere a curentului prin corpul omenesc.

Micsorarea tensiunii de atingere.

Valoarea curentului electric depinde de :

- tensiunea de atingere ;

- rezistenta electrica a corpului omenesc.

30



Pericolul de electrocutare depinde si de tipul echipamentului electric

utilizat :

echipament fix – pentru alimentarea corpurilor de iluminat al masini

unelte etc.

echipament mobil – se utilizeaza in diferite locuri in functie

denecesitatile procesului de productie. Acest

echipament este periculos deoarece in timpul

deplasarii se produc defecte de izolatie datorita

solicitarilor mecanice.

Din aceasta categorie fac parte:

1. convertizoare,

2. transformatoare de sudura,

3. echipament portabil – este cel mai periculos datorita

contactului direct cu omul.

In aceasta categorie intra :

a) uneltele de mana;

b) lampile electrice de control.

Metode de protectie de baza.

Protectia prin legare la pamant.

Se utilizeaza in cazul retelelor trifazate cu neutrul izolat fata de pamant.

Legarea la pamant se realizeaza printr-o priza montata in apropierea

constructiei si un conductor metalic intre priza de pamant si partea metalica

ce poate ajunge accidental sub tensiune.

Protectia prin legare la nulul de protectie.

31



Se aplica retelelor de joasa tensiune cu neutrul legat la pamant si consta

in legarea carcaselor metalice ale echipamentelor electrice ce urmeaza a fi

protejate la conductorul de nul.

Protectia prin folosirea tensiunii reduse.

Ofera maximum de siguranta impotriva tensiunilor de atingere

periculoase. Daca tensiunea de utilizare a receptorului este sub valoarea

admisibila nu exista pericol de electrocutare.

Cele mai utilizate tensiuni sunt :

-12 V pentru corpurile de iluminat portabile manevrate in locuri

periculoase.

-24 V pentru unelte portabile, masini de gaurit, polizoare.

-42 V pentru unelte portabile prevazute cu o izolatie suplimentara

manevrate in locuri periculoase.

Tensiuni reduse se obtin cu transformatoare specifice de protectie,

baterii de acumulatoare etc.

Metode de protectie suplimentare.

Au rolul de a dubla una din metodele de protectie de baza.

Acestea sunt :

1. Protectia automata la aparitia tensiunii – se utilizeaza impreuna cu

metoda de legare la pamant. Prin aceasta metoda se scoate de

sub tensiune receptorul in cazul in care intre carcasa lui si

pamant a aparut o tensiune periculoasa.

2. Izolarea amplasamentului – se intelege izolarea suplimentara de

protectie efectuata special oentru izolarea omului fata de

pamant, sau obiecte conductoare in contact cu pamantul si

32



aflate in zona in care se poate produce atingerea directa sau

indirecta.

3. Masuri organizatorice – organizarea locului de munca impune

ingradirea si semnalizarea prin placute avertizoare ca se

lucreaza. Pentru evitarea electrocutarii trebuie ca inainte de

inceperea oricarei lucrari sa se verifice daca sau luat toate

masurile de protectie posibile.

Masuri tehnico-organizatorice cu caracter general.

- precizarea conditiilor in care urmeaza sa se lucreze;

- pregatirea si admiterea la lucru;

- supravegherea in timpul lucrului;

- incheierea lucrarilor si repunerea in functiune a instalatiilor.

In functie de genul lucrarilor acestea pot fi precizate prin :

- printr-un act scris special pentru lucrarea respectiva;

- prin instructiuni tehnice interne;

- prin atributii de serviciu sau prin dispozitii verbale.

Oricare ar fi, metoda esentiala este respectarea unei discipline la modul

de pregatire si executie a lucrarilor.

Fazele principale sunt urmatoarele :

- scoaterea de sub tensiune si realizarea separatiilor vizibile a

instalatiilor la csre urmeaza sa se lucreze ;

- verificarea lipsei de tensiune obligatorie in orice conditii cu ajutorul

indicatoarelor electrice sau mecanice ;

- scurtcircuitarea instalatiilor si legarea lor la pamant, asigurandu-se

scurtcircuitarea pentru zona de lucru din toate directiile de unde ar

putea aparea in mod accidental tensiune ;

33



- delimitarea zonelor de lucru prin mijloace de protectie constand in

ingradiri, imprejmuiri, semnalizari;

- utilizarea mijloacelor de protectie electroizolante corespunzator

operatiilor ce trebuie efectuate.

Mijloace de protectie electroizolante.

- prajini izolante ;

- clesti electroizolanti ;

- cizme si sosoni electroizolanti ;

- platforme si covoare electroizolante ;

- manusi electroizolante ;

- scule cu manere electroizolante.

Mijloace de protectie contra actiunii arcului electric si a produselor de

arbore si a agentilor chimici.

- ochelari ;

- manusi ;

- cizme ;

- casti ;

- sorturi de protectie.

34



Bibliografie

1. Eugeniu Meciu Comunicatii prin satelit. Ed. Cedac Cluj 2000

2. T. Radulescu Telecomunicatii, Ed. Teora 1998

3. E. Sofron, I. Bogdan,

P. Pohoata

Radiocomunicatii speciale, Ed. Militara 1998

4. G. Held Comunicatii de date, Ed. Teora 1998

5. N.Munteanu,

S.Barbalau

Retele mobile de telecomunicatii, Ed. All

Educational, Bucuresti 1997

6. Constantin Cruceru Tehnica masurarilor in telecomunicatii – editura

Tehnica Bucuresti 1990.

7. Doicaru Elena note de curs.

8. Vladimir Doicaru Transmisii prin fibre optice – editura Militara

Bucuresti 1994.

9. Petrea Tabarela Tehnologii noi in telecomunicatii – editura

Militara Bucuresti 1989.

10. Traian Jurca Instrumente de masura, structuri si circuite – editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1996.

Date post:	03-Apr-2018
Category:	Documents
Upload:	igleo89
View:	228 times
Download:	0 times

Comunicatii Prin Satelit - Statia de Sol

Documents