View
228
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
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
7/28/2019 Comunicatii Prin Satelit - Statia de Sol
http://slidepdf.com/reader/full/comunicatii-prin-satelit-statia-de-sol 2/35
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
7/28/2019 Comunicatii Prin Satelit - Statia de Sol
http://slidepdf.com/reader/full/comunicatii-prin-satelit-statia-de-sol 3/35
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
7/28/2019 Comunicatii Prin Satelit - Statia de Sol
http://slidepdf.com/reader/full/comunicatii-prin-satelit-statia-de-sol 4/35
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
7/28/2019 Comunicatii Prin Satelit - Statia de Sol
http://slidepdf.com/reader/full/comunicatii-prin-satelit-statia-de-sol 5/35
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
7/28/2019 Comunicatii Prin Satelit - Statia de Sol
http://slidepdf.com/reader/full/comunicatii-prin-satelit-statia-de-sol 6/35
• 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
7/28/2019 Comunicatii Prin Satelit - Statia de Sol
http://slidepdf.com/reader/full/comunicatii-prin-satelit-statia-de-sol 7/35
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
7/28/2019 Comunicatii Prin Satelit - Statia de Sol
http://slidepdf.com/reader/full/comunicatii-prin-satelit-statia-de-sol 8/35
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
7/28/2019 Comunicatii Prin Satelit - Statia de Sol
http://slidepdf.com/reader/full/comunicatii-prin-satelit-statia-de-sol 9/35
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
7/28/2019 Comunicatii Prin Satelit - Statia de Sol
http://slidepdf.com/reader/full/comunicatii-prin-satelit-statia-de-sol 10/35
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
7/28/2019 Comunicatii Prin Satelit - Statia de Sol
http://slidepdf.com/reader/full/comunicatii-prin-satelit-statia-de-sol 11/35
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
7/28/2019 Comunicatii Prin Satelit - Statia de Sol
http://slidepdf.com/reader/full/comunicatii-prin-satelit-statia-de-sol 12/35
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
7/28/2019 Comunicatii Prin Satelit - Statia de Sol
http://slidepdf.com/reader/full/comunicatii-prin-satelit-statia-de-sol 13/35
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
7/28/2019 Comunicatii Prin Satelit - Statia de Sol
http://slidepdf.com/reader/full/comunicatii-prin-satelit-statia-de-sol 14/35
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
7/28/2019 Comunicatii Prin Satelit - Statia de Sol
http://slidepdf.com/reader/full/comunicatii-prin-satelit-statia-de-sol 15/35
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
7/28/2019 Comunicatii Prin Satelit - Statia de Sol
http://slidepdf.com/reader/full/comunicatii-prin-satelit-statia-de-sol 16/35
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
7/28/2019 Comunicatii Prin Satelit - Statia de Sol
http://slidepdf.com/reader/full/comunicatii-prin-satelit-statia-de-sol 17/35
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
7/28/2019 Comunicatii Prin Satelit - Statia de Sol
http://slidepdf.com/reader/full/comunicatii-prin-satelit-statia-de-sol 18/35
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
7/28/2019 Comunicatii Prin Satelit - Statia de Sol
http://slidepdf.com/reader/full/comunicatii-prin-satelit-statia-de-sol 19/35
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
7/28/2019 Comunicatii Prin Satelit - Statia de Sol
http://slidepdf.com/reader/full/comunicatii-prin-satelit-statia-de-sol 20/35
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)
7/28/2019 Comunicatii Prin Satelit - Statia de Sol
http://slidepdf.com/reader/full/comunicatii-prin-satelit-statia-de-sol 21/35
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
7/28/2019 Comunicatii Prin Satelit - Statia de Sol
http://slidepdf.com/reader/full/comunicatii-prin-satelit-statia-de-sol 22/35
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)
7/28/2019 Comunicatii Prin Satelit - Statia de Sol
http://slidepdf.com/reader/full/comunicatii-prin-satelit-statia-de-sol 23/35
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
7/28/2019 Comunicatii Prin Satelit - Statia de Sol
http://slidepdf.com/reader/full/comunicatii-prin-satelit-statia-de-sol 24/35
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
7/28/2019 Comunicatii Prin Satelit - Statia de Sol
http://slidepdf.com/reader/full/comunicatii-prin-satelit-statia-de-sol 25/35
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
7/28/2019 Comunicatii Prin Satelit - Statia de Sol
http://slidepdf.com/reader/full/comunicatii-prin-satelit-statia-de-sol 26/35
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
7/28/2019 Comunicatii Prin Satelit - Statia de Sol
http://slidepdf.com/reader/full/comunicatii-prin-satelit-statia-de-sol 27/35
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
7/28/2019 Comunicatii Prin Satelit - Statia de Sol
http://slidepdf.com/reader/full/comunicatii-prin-satelit-statia-de-sol 28/35
Figura 20 Upconverter cu selectie a oscilatorului local
CAPITOLUL IV
28
7/28/2019 Comunicatii Prin Satelit - Statia de Sol
http://slidepdf.com/reader/full/comunicatii-prin-satelit-statia-de-sol 29/35
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
7/28/2019 Comunicatii Prin Satelit - Statia de Sol
http://slidepdf.com/reader/full/comunicatii-prin-satelit-statia-de-sol 30/35
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
7/28/2019 Comunicatii Prin Satelit - Statia de Sol
http://slidepdf.com/reader/full/comunicatii-prin-satelit-statia-de-sol 31/35
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
7/28/2019 Comunicatii Prin Satelit - Statia de Sol
http://slidepdf.com/reader/full/comunicatii-prin-satelit-statia-de-sol 32/35
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
7/28/2019 Comunicatii Prin Satelit - Statia de Sol
http://slidepdf.com/reader/full/comunicatii-prin-satelit-statia-de-sol 33/35
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
7/28/2019 Comunicatii Prin Satelit - Statia de Sol
http://slidepdf.com/reader/full/comunicatii-prin-satelit-statia-de-sol 34/35
- 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
7/28/2019 Comunicatii Prin Satelit - Statia de Sol
http://slidepdf.com/reader/full/comunicatii-prin-satelit-statia-de-sol 35/35
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.
Recommended