COMUNICAÇÕES POR SATÉLITE -II

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1 Sistemas de Telecomunicações COMUNICAÇÕES POR SATÉLITE -II Rui Marcelino Maio 2008 Engenharia Electrica e Electrónica - TIT

2 Sumário 1. Sistema de controlo 2. Boeing 702 Telesat Anik F2 3. Orbita Geoestacionária 4. Referências 2 Sistemas de Telecomunicações 2008

3 1 Sistema de Controlo 3 Sistemas de Telecomunicações 2008

4 Controlo orientação (attitude) e orbita Necessário para colocar e manter o satélite em orbita Inserção em orbita Manutenção em orbita Ajuste fino (Fine pointing) Principais componentes Sistema de controlo de orientação Sistema de controlo de orbita attitude: The position in space of a spacecraft or aircraft. A satellite's attitude can be measured by the angle the satellite makes with the object it is orbiting, usually the Earth. Attitude determines the direction a satellite's instruments face. The attitude of a satellite must be constantly maintained; this is known as attitude control. 4 Sistemas de Telecomunicações 2008

5 Lançamento e Colocação em Orbita 5 Sistemas de Telecomunicações 2008

6 Lançamento e colocação em orbita do satélite Amazonas 6 Sistemas de Telecomunicações 2008

7 Orbita Geoestacionária 7 Sistemas de Telecomunicações 2008

8 Manutenção de Orbita Controlo do posicionamento em orbita Satélites em orbitas diferentes tem problema de controlo diferentes 8 Sistemas de Telecomunicações 2008

9 Estabilização do satélite - Ajuste Fino Estabilização do satélite Corpo estabilizado (SPIN) 3- eixos estabilizado (GPS, ) 9 Sistemas de Telecomunicações 2008

10 Definição de eixos ROLL AXIS Rotação em volta do eixo tangente ao plano orbital (E-O na Terra) PITCH AXIS Rotação pelo eixo perpendicular ao plano orbital perpendicular to the orbital plane (N-S na Terra) YAW AXIS Rotação pelo eixo do ponto subsatélite 10 Sistemas de Telecomunicações 2008

11 Definição de eixos Earth Equator o s Yaw Axis Roll Axis Pitch Axis 11 Sistemas de Telecomunicações 2008

12 Telemetria Monitorizar vários parâmetros Temperatura Tensões correntes Sensores Enviar dados para a estação terrestre Registo dos dados 12 Sistemas de Telecomunicações 2008

13 Sistema de Alimentação São necessárias baterias Durante a fase de lançamento Durante o eclipse (<70 minutos) Limites das baterias NiCd 50% (DOD=depth of discharge) NiH2 70% DOD A estação espacial internacional usa barramentos de 110V e precisa de 110kwW; 30 minutos de eclipse por dia obrigam a 55 kw das baterias Solução: utilização de células de combustível 13 Sistemas de Telecomunicações 2008

14 Tipos de antenas HORN Efficient, Low Gain, Wide Beam REFLECTOR High Gain, Narrow Beam, May have to be deployed in space PHASED ARRAY Complex Electronically steered 14 Sistemas de Telecomunicações 2008

15 Especificações de satélites A Boeing é o maior fabricante de satélites. Na sua pagina podem ser consultados os diferentes tipos de satélites bem como as suas características 15 Sistemas de Telecomunicações 2008

16 2 Boeing Telesat 702 Telesat Anik F2 16 Sistemas de Telecomunicações 2008

17 Anik F2 Banda C - Telesat Telesat é um operador de satélites Norte-Americano (Canadá). Foram os primeiros a implementar serviços comerciais em satélites Geoestacionários. O seu primeiro satélite foi lançado em 1972 Anik A1. A Telesat possuí uma frota de 8 satélites e disponibilizam serviços de televisão, voz e Internet para América do Norte. Um novo satélite encontra-se em construção (Nimiq 4), estando prevista a sua coloção em serviço. O Nimiq 4 fornecerá serviços de televisão de alta definição. Um novo satélite Nimiq 5 foi já anunciado. 17 Sistemas de Telecomunicações 2008

18 Customer Telesat Canada Ottawa, Ontario Spacecraft Boeing 702 Launch Date Vehicle Site Orbital slot Contract Life 2004 Ariane Kourou, French Guiana W Longitude 15 years Anik F2 is a Boeing 702 model and will operate at the orbital slot of degrees West longitude. The satellite will provide one of the first Ka-band services across North America bringing broadband Internet, distance learning and telemedicine to rural 18 Sistemas de Telecomunicações 2008 areas of the United States and Canada.

19 Anik F2 Banda C Envergadura In Orbit Stowed Mass Launch In orbit (beginning of life) L, solar arrays: 47.9 m (157 ft) W, antennas: 8.2 m (27 ft) H: 7.3 m (24 ft) W: 3.8 m x 3.4 m (12.5 ft x 11.2 ft) 5,950 kg (13,118 lbs) 3,805 kg (8,390 lbs) 19 Sistemas de Telecomunicações 2008

20 Anik F2 Banda C Frequências C-band Ku-band Ka-band 24 active 30-w TWTAs 32 active ( 8 spare) 127-w TWTAs 38 Active (12 spare) 90-w TWTAs 20 Sistemas de Telecomunicações 2008

21 Anik F2 Banda C Mapa de cobertura 21 Sistemas de Telecomunicações 2008

22 Anik F2 Banda Ku Mapa de cobertura 22 Sistemas de Telecomunicações 2008

23 Anik F2 Banda C Fonte de Alimentação e propulsão Solar Beginning of life End of life Panels Batteries 16 kw 15 kw 2 wings each w/6 panels of improved triple-junction gallium arsenide solar cells 58 cell NiH, 328 Ahr Liquid apogee engine XIPS thrusters N-S 110 lbf 445 N Four 25 cm 23 Sistemas de Telecomunicações 2008

24 3 Orbita Geoestacionária 24 Sistemas de Telecomunicações 2008

25 Orbita Geoestacionária Um satélite numa orbita geoestacionária parece estacionário em relação à terra, daí o nome geoestacionário. Três condições para uma orbita ser geoestacionária: 1. O satélite deve viajar O-E com a mesma velocidade de rotação da Terra (velocidade angular igual). 2. A orbita deve ser circular. 3. A inclinação da orbita deve ser zero. 25 Sistemas de Telecomunicações 2008

26 Orbita Geoestacionária 26 Sistemas de Telecomunicações 2008

27 Ângulos de Vista Referente à orientação da estação terrestre para o satélite Azimute de Norte para Leste até à projecção horizontal do satélite no plano local Elevação desde a horizontal local até ao satélite 27 Sistemas de Telecomunicações 2008

28 Orbita Geoestacionária λ E latitude da estação terrestre S Satélite SS- Subsistema do satélite R Raio da Terra σ Ângulo a calcular 28 Sistemas de Telecomunicações 2008

29 Geometria para o cálculo do ângulo de vista λ E latitude da estação terrestre Ф E longitude da estação terrestre Ф SS longitude do ponto subsatelite ou longitude do satélite S Satélite SS- Subsistema do satélite σ Ângulo a calcular 29 Sistemas de Telecomunicações 2008

30 Geometria para o cálculo do ângulo de vista latitudes a Norte são positivas e Latitudes a Sul são negativas ESTE (+) Longitudes a Este de Greenwich são Positivas e a Oeste são negativas OESTE (-) 30 Sistemas de Telecomunicações 2008

31 Geometria para o cálculo do ângulo de vista Triangulo esférico cujos lados são arcos de círculos : a, b e c Lado a =90 o Lado c= 90 o λ E Ângulo B = Ф E - Ф SS Pelas regras de Napier s obtemos: b= cos -1 (cos B. cos λ E ) A=sin -1 ((sin B )/sin b) O valor de A pode ser: A ou (180º- A) 31 Sistemas de Telecomunicações 2008

32 Ângulo de vista Azimute (A z ) A z =A A z =360º - A 32 Sistemas de Telecomunicações 2008

33 Ângulo de vista Azimute (A z ) A z =A c =180º-A A z = A d =180º + A 33 Sistemas de Telecomunicações 2008

34 Ângulo de vista Elevação (El) Aplicando a regra dos triângulos Planos, temos: A elevação é dada por: 34 Sistemas de Telecomunicações 2008

35 Eclipse do satélite pela Terra 35 Sistemas de Telecomunicações 2008

36 Posição relativa da estação terrestre ao satélite Um satélite a Oeste da estação terrestre entra em eclipse durante o dia (horas de ocupação) na estação terrestre. Um satélite a Oeste da estação terrestre entra entre em eclipse durante a noite e manhã cedo (horas de não ocupação) 36 Sistemas de Telecomunicações 2008

37 3 Referências 37 Sistemas de Telecomunicações 2008

38 Referências - Boeing: Integrated Defense Systems - Satellite Development Center Home - NASA - Satellite Tracking - Michael O. Kolawole, Satellite Communication Engineering, (2002) [Cap.1, 2, 3 e 4] 38 Sistemas de Telecomunicações 2008

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