Telecomunicações Ltda. Quarta parte. Clovis Almeida

Transcrição

1 c k Telecomunicações Ltda. Quarta parte Clovis Almeida

2 c k Estações de Controle Controle do Satélite Telemetria Telecomando Controle das Comunicações trans022.ppt

3 Estações de controle O controle do satélite tem por finalidade manter o satélite na sua posição orbital em torno dos eixos de estabilização. A telemetria permite monitorar os parâmetros do satélite que possam influir no seu desempenho e na sua posição orbital. O telecomando permite que sejam feitas comutações a bordo do satélite, bem como sejam feitos acionamentos dos retro-foguetes que corrigem qualquer tendência do satélite a sair de órbita. O controle das comunicações permite ao operador do satélite monitorar os parâmetros das estações terrenas de modo a não haver interferência em elas ou que alguma delas possa interferir em outro satélite. Exercício: Você reparou que os satélites possuem uma antena telescópica (semelhante a uma haste)? Qual a principal função daquela antena?

4 c k Perturbações na Órbita Atrações gravitacionais Ventos solares Não homogeneidade da massa trans026.ppt

5 Perturbações na órbita A principal perturbação na órbita é a gravitacional, devido à atração dos demais corpos celestes, principalmente da lua. Basta dizer que 50% do combustível dos retro-foguetes são consumidos nas correções das perturbações causadas pela atração lunar. Outra perturbação importante são os ventos solares, embora de menor intensidade que a gravitacional. São decorrentes das emissões de prótons e elétrons que emanam do sol e atingem o satélite a uma velocidade de cerca de 400 quilômetros por segundo, de modo semelhante a uma rajada de vento. A não homogeneidade da massa faz com que o satélite tenha rotações irregulares em torno dos eixos de estabilização, mesmo no caso dos satélites giro-estabilizados (cilíndricos). Todas as perturbações acima tendem a alterar a atitude do satélite, isto é, fazem com que o satélite se desloque na direção norte/sul e leste/oeste.

6 Perturbações na órbita Pelo que foi descrito acima, conclui-se que mesmo um satélite geo-estacionário não está estático em sua posição orbital. As estações de controle se encarregam de limitar seus movimentos dentro de uma região do espaço que não cause problemas nas comunicações. Esta região é conhecida como box (sua forma pode ser representada como um cubo), cujo tamanho dependerá do comprimento de onda, já que o apontamento da antena também dele depende. Portanto, para antenas mais diretivas, o box deve ser menor para evitar perdas por desapontamento. Exercício: Como você imagina que o movimento do satélite é mantido sob controle dentro do box?

7 Movimento aparente de um satélite numa órbita inclinada e síncrona N Latitude W Longitude E S

8 c k Perturbações nas Comunicações Perda de apontamento das antenas Efeito Doppler Cintilações Interferências solares trans027.ppt

9 Perturbações nas comunicações A perda de apontamento das antenas é conseqüência do fato de que o satélite não permanece imóvel em sua posição, mesmo no caso dos geo-estacionários. O efeito Doppler ocorre devido à variação da distância entre o satélite e as estações terrenas. Vale lembrar que os satélite geo-estacionários têm órbita elíptica (fato demonstrado pelas leis de Kepler). Portanto, a distância não é constante, mesmo considerando que a órbita geo-estacionária é considerada aproximadamente circular para efeito de alguns cálculos de projeto. As cintilações provocam variações no campo elétrico do sinal ao longo do percurso entre o satélite e a terra.

10 Perturbações nas comunicações As interferências solares se constituem na perturbação mais severa uma vez que interrompem toda a comunicação. Elas ocorrem durante os equinócios do outono e da primavera, ocasião em que o sol, ao cruzar a linha do equador, fica alinhado com o satélite, interferindo no sinal de recepção da estação terrena. Felizmente ocorrem apenas em dois períodos do ano e durante cerca de uma semana, com interrupções de aproximadamente 10 minutos por dia. Tais interferências provocam interrupção nas comunicações e todos os clientes devem ser informados. A tabela com os dias e os horários de interferência podem ser obtidos na Internet, no endereço Exercício: Faça um diagrama representando como ocorrem as interferências solares.

11 Erro de apontamento da antena Vetor de apontamento da antena Erro de apontamento Vetor da posição do satélite Perda de apontamento

12 Efeito da atmosfera c k Topo da atmosfera trans104.ppt

13 Efeito da atmosfera A atmosfera causa vários efeitos indesejáveis no sinal: Absorção do sinal, reduzindo o nível da portadora; Despolarização parcial do sinal, provocando mais uma pequena atenuação; Gera ruído por si só, degradando o sinal; Apresenta vários fenômenos que atenuam ainda mais o sinal, tais como: - Chuva - Constitui o problema mais sério, principalmente para sinais acima de 10 GHz; para a banda C não chega a ser um grande problema; - Saraiva - Não apresenta problema por si só, porém começa na forma de chuva em grandes altitudes. - Neve - Pode acumular-se no refletor, desfocando o sinal. Em grande quantidade pode causar danos mecânicos ao refletor. - Granizo - Indica presença de água na alta atmosfera e pode danificar o refletor ao atingi-lo na forma de gelo. - Nuvens e nevoeiro - Pode causar problemas para sinais acima de 20 GHz. Exercício: No que diz respeito a chuva, qual a vantagem e qual a desvantagem em usar antenas com grande elevação.

14 Movimento aparente do sol Solstício de verão N Equinócios de outono e primavera 23,4 o 23,4 o Plano equatorial S Solstício de inverno

15 Variação senoidal do ângulo de inclinação da eclítica 23,4 o I e (t) t A t W t S t SU t -23,4 o

16 Interferência solar c k trans099.ppt

17 Interferência Solar N Antena receptora Satélite S Sol Φ (cm) Dir. 3 db ( o ) 4,5 3,6 3,0 2,5 2,2 2,0 1,8 Dias afetados Duração (min)

18 Interferência solar Durante cerca de cinco dias nas duas épocas de eclipse, com vista da terra, o sol passa por trás do satélite em certo horário do dia, conforme a localização da estação. Apesar do satélite estar funcionando normalmente, a energia irradiada pelo sol atinge a antena juntamente com o sinal do satélite, provocando interferência por ruído. Tal ruído faz com que a relação C/N atinja valores muito baixos, inviabilizando as comunicações durante cerca de 10 minutos. A interferência ocorrerá antes do meio-dia se o satélite estiver a leste da longitude de referência, e após o meio-dia, se estiver a oeste. Exercício: Que soluções poderiam ser utilizadas para evitar o problema da interferência solar?

19 Eclipse do satélite geoestacionário c k trans097.ppt

20 Eclipse do satélite geoestacionário Durante duas temporadas de eclipse (cada uma com cerca de 6 semanas de duração em torno dos equinócios do outono e da primavera), por um breve período em cada órbita o satélite passa pela sombra da Terra. Durante o eclipse o satélite não consegue converter energia da luz solar, dependendo, assim da energia das baterias de níquel-cádmio. As comunicações poderão ser interrompidas ou não, a depender do projeto do satélite. Satélites não geo-estacionários passam por período de eclipse em cada órbita. Exercício: Por que os satélites não geo-estacionários passam por eclipse em cada órbita?

21 Eclipse quando o sol está no equinócio Órbita do satélite Sol 17,4 o Eclipse

22 Eclipse do Satélite N Verão Área sombreada no equinócio 21 de março e 21 de setembro Sol Satélite geostático S Inverno Distância (dias) Duração (min) Duração do eclipse em função da distância do equinócio (antes e depois).

23 Horário do dia do eclipse c k Satélite a oeste da longitude de referência Satélite a leste da longitude de referência Longitude de referência trans098.ppt

24 Horário do dia do eclipse Quando o satélite está localizado a oeste da longitude de referência, o eclipse ocorre após meia-noite. Quando o satélite está localizado a leste da longitude de referência, o eclipse ocorre antes da meia-noite. Quando o satélite está localizado na longitude de referência, o eclipse ocorre à meia-noite. Exercício: Qual a vantagem que existe na localização do Brasilsat, no que diz respeito ao eclipse?

25 Fim da quarta parte Clovis Almeida