Estudo de desvanecimentos

Estudo de desvanecimentos Ligação por satélite 19-12-2003 Carlos Rocha e Rui Botelho 1

Desvanecimentos:variações de amplitude do sinal em torno do seu valor médio Tipos de desvanecimentos: quase constantes(ex:.absorção pelos gases atmosféricos) ) - incorporados no balanço de potência esporádicos mais ou menos lentos(ex:.atenuação pela precipitação) esporádicos rápidos(ex:.multipercursos devido a não homogeneidade do índice de refracção) 19-12-2003 Carlos Rocha e Rui Botelho 2

Atenuação pela precipitação A precipitação provoca absorção, dispersão e é a principal responsável pela alteração da polarização das ondas radioeléctricas. No entanto estes efeitos só apresentam importância prática para frequências superiores a alguns GHz e para situações em que a precipitação é significativa. Para além da atenuação e despolarização que causa, a precipitação degrada também a performance de um sistema de comunicações, isto porque a radiação da própria chuva provoca o aumento do ruído térmico. 19-12-2003 Carlos Rocha e Rui Botelho 3

Modelo de ruído da cadeia de recepção 19-12-2003 Carlos Rocha e Rui Botelho 4

Modelo de ruído do sub-sistema da antena 1 2 3 19-12-2003 Carlos Rocha e Rui Botelho 5

Atribuição de valores aos diferentes parâmetros da cadeia 19-12-2003 Carlos Rocha e Rui Botelho 6

Cálculo da potência de ruído quando a antena se encontra direccionada para a terra (B=10MHz) α=1=> =1=> T a =T 0 (aplicação da equação 2) 19-12-2003 Carlos Rocha e Rui Botelho 7

Cálculo da potência de ruído quando a antena se encontra direccionada para o céu (B=10MHz) α=0=> =0=> T a =T céu 10K 10K (aplicação da equação 2) =T céu 19-12-2003 Carlos Rocha e Rui Botelho 8

Confirmação dos parâmetros da cadeia 19-12-2003 Carlos Rocha e Rui Botelho 9

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L=0,8 Relação entre a atenuação total e a variação de ruído 5 4 delta_n (db) 3 2 1 0 0 10 20 Atenuação (db) 19-12-2003 Carlos Rocha e Rui Botelho 13

Temperatura de ruído do céu em função da atenuação 300 250 Temp. ruído do céu (k) 200 150 100 50 0 0 5 10 15 20 Atenuação (db) 19-12-2003 Carlos Rocha e Rui Botelho 14

L=0,8 L= 0,55 K= 0 Desvio padrão total: 0,32 db Erro total: 0,086 db Desvio padrão(1): 0,24 db Erro(1): 0,008 db Desvio padrão(2): 0.31 db Erro(2): 0.014 db 19-12-2003 Carlos Rocha e Rui Botelho 15

G= 55,48dB L= 0,68 Desvio padrão total: 33,6K Erro total: 0,9K 19-12-2003 Carlos Rocha e Rui Botelho 16

Pormenor do evento a analisar 19-12-2003 Carlos Rocha e Rui Botelho 18

L=0,7 19-12-2003 Carlos Rocha e Rui Botelho 19

L=0,734 K=-0,57 Desvio Padrão: 0,48 db Erro:0,012 db Desvio Padrão(1): 0,49 db Erro(1):0,012 db Desvio Padrão(2):0,16 db Erro(2):0,02 db 19-12-2003 Carlos Rocha e Rui Botelho 20

L=0,7 G=55,71 db K=-0,76 Desvio Padrão total: 22,9 K Erro total: 0,57 K Desvio Padrão(1): 23,2 K Erro(1): 0,6 K Desvio Padrão(2): 14,5 K Erro(2): 1,75 K 19-12-2003 Carlos Rocha e Rui Botelho 21

Balanço de potência: Ligação descendente a 11,77GHz Distância: 38000Km EIRP: 51dBW Perdas por absorção: -0,5dB Densidade de fluxo na terra: -162,6+51-0,5 = -112,1dBw/m2 Diâmetro da antena terrestre: 1,8m Eficiência da antena terrestre: 60% Área equivalente de recepção: +1,84dBm2 Perdas de polarização: -0,5dB Erro na pontaria da antena receptora: -1dB Perdas nas ligações: -1dB Potência à entrada do LNB:-112,1+1,84-0,5-1-1= -112,76dBW Potência do sinal IF:-112,76+55,7-16= -73,1dBW= -43,1dBm Ruído: K= -228,6 dbw Hz-1 K-1 Temperatura de ruído do sistema: Ts=Tr+Tant= Tant= 110K=20,41dBK Largura de banda do canal(if): 36MHz => 75,6dBHz Potência de ruído à entrada do LNB: [K+Ts Ts+B]dB=-228,6+20,41+75,6=-132,6dBW=-102,6dBm Potência de ruído à saída: [K+Ts Ts+B+G+ +B+G+Lb]dB= -228,6+20,41+75,6+55-16=-93,6dBW -63,59dBm Relação portadora-ruído em tempo-limpo: : -112,76+132,56=19,8dB Relação portadora-ruído mínima: 10dB Margem disponível: 9,8dB Experimentalmente: Potência de sinal medida: -71,9 dbw Potência de ruído: -91,6 dbw Relação sinal-ruído: : 19,7 db 19-12-2003 Carlos Rocha e Rui Botelho 22

Balanço de potência: 19-12-2003 Carlos Rocha e Rui Botelho 23

Estudo de desvanecimentos Ligação por feixes hertzianos 19-12-2003 Carlos Rocha e Rui Botelho 24

Ligação por feixes hertzianos Numa ligação deste tipo o balanço de potência tem em conta os seguintes factores 19-12-2003 Carlos Rocha e Rui Botelho 25

Ligação por feixes hertzianos Para se analisarem os efeitos de uma obstrução é necessário recorrer ao conceito de elipsóide de Fresnel.. Este é definido como se indica a seguir: 19-12-2003 Carlos Rocha e Rui Botelho 26

Ligação por feixes hertzianos Numa ligação por feixes hertzianos ocorre difração se houver obstrução parcial do pecurso entre o emissor e o receptor. 19-12-2003 Carlos Rocha e Rui Botelho 27

Ligação por feixes hertzianos Neste tipo de análise também é necessário ter em conta o efeito da sub- -refracção troposférica na elevação aparente do obstáculo. O modelo que contempla este efeito é baseado em raios rectilíneos e Terra fictícia com curvatura corrigida pela refracção 19-12-2003 Carlos Rocha e Rui Botelho 28

Ligação por feixes hertzianos O sistema de emissão é caracterizado por: 1. Um emissor que é baseado num módulo gunnplexer a operar na banda X (11 GHz); 2. Modulação FM com características compatíveis às dos receptores de satélite de televisão analógica; 3. Antena de emissão do tipo corneta com 30º de largura de feixe; 4. Câmara de vídeo. O sistema de recepção é constituído pelos seguintes elementos: 1. Antena parabólica com um LNB (Low( Noise Block converter) ) e 2º de largura de lóbulo; 2. Receptor de satélite analógico; 3. Analisador de espectros; 4. Televisor; 5. Vídeo-gravador. 19-12-2003 Carlos Rocha e Rui Botelho 29

Ligação por feixes hertzianos 19-12-2003 Carlos Rocha e Rui Botelho 30

Ligação por feixes hertzianos Cálculo do balanço de potência: 19-12-2003 Carlos Rocha e Rui Botelho 31

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Ligação por feixes hertzianos Balanço de potência: Quadro resumo 19-12-2003 Carlos Rocha e Rui Botelho 33

Ligação por feixes hertzianos Cálculo teórico da atenuação introduzida por um edifício obstáculo As posições UTM de cada elemento são: - receptor: (0534050, 4558976, 146) e (0534060, 4558976, 146) m; - obstáculo: (0534833, 4560000, 166) m; - emissor: (0546340, 4575150, 444) m. 19-12-2003 Carlos Rocha e Rui Botelho 34

Ligação por feixes hertzianos Diagrama ilustrativo do registo da posição espacial. 19-12-2003 Carlos Rocha e Rui Botelho 35

Ligação por feixes hertzianos Cálculo de alturas: 19-12-2003 Carlos Rocha e Rui Botelho 36

Ligação por feixes hertzianos Da análise no plano horizontal e vertical resulta a figura seguinte, para o caso da recepção mais favorável: 19-12-2003 Carlos Rocha e Rui Botelho 37

Ligação por feixes hertzianos No caso da posição de recepção menos favorável: 19-12-2003 Carlos Rocha e Rui Botelho 38

Ligação por feixes hertzianos No primeiro caso existe obstrução apesar do feixe principal não ser obstruído. Como a relação h/r1 é inferior a -0.2 a expressão utilizada para obter a atenuação não é válida. É óbvio que existe uma atenuação nesta situação mas não é possível quantificá-la. No segundo caso o feixe principal já está obstruído. Porém, devido ao obstáculo não obstruir completamente o elipsóide ao longo da horizontal, a atenuação calculada (19 db) ) é superior à efectivamente existente. 19-12-2003 Carlos Rocha e Rui Botelho 39

Ligação por feixes hertzianos Conclusões: A atenuação calculada aponta para um valor de 19 db, mas como foi dito este valor na realidade será menor. Experimentalmente este valor foi de 9.0 db. Existem várias razões para esta diferença: - não estamos a quantificar a atenuação da situação mais favorável, que pode ter um valor considerável; - a atenuação esperada na situação mais desfavorável será menor que a calculada; - as medidas das coordenadas dos pontos de recepção e do obstáculo (os mais críticos uma vez que estes se encontram muito próximos) foram registadas com um aparelho de GPS que tem uma incerteza que oscila entre 4 e 5 metros. 19-12-2003 Carlos Rocha e Rui Botelho 40