Comunicación por satélite: presupuesto de enlace
En los sistemas de comunicación por satélite, existen dos tipos de cálculos de potencia. Estos son cálculos de potencia de transmisión y de recepción. En general, estos cálculos se denominanLink budget calculations. La unidad de poder esdecibel.
Primero, analicemos la terminología básica utilizada en Link Budget y luego pasaremos a explicar los cálculos de Link Budget.
Terminología básica
Un isotropic radiator(antena) irradia igualmente en todas las direcciones. Pero no existe prácticamente. Es solo una antena teórica. Podemos comparar el rendimiento de todas las antenas reales (prácticas) con respecto a esta antena.
Densidad de flujo de potencia
Suponga que un radiador isotrópico está situado en el centro de la esfera que tiene un radio r. Sabemos que la densidad de flujo de potencia es la relación entre el flujo de potencia y el área unitaria.
Power flux density, $ \ Psi_i $ de un radiador isotrópico es
$$ \ Psi_i = \ frac {p_s} {4 \ pi r ^ 2} $$
Donde, $ P_s $ es el flujo de energía. En general, la densidad de flujo de potencia de una antena práctica varía con la dirección. Pero esmaximum value estará en una dirección particular solamente.
Ganancia de la antena
los gain de antena práctica se define como la relación entre la densidad de flujo de potencia máxima de la antena práctica y la densidad de flujo de potencia de la antena isotrópica.
Por lo tanto, la ganancia de antena o Antenna gain, G es
$$ G = \ frac {\ Psi_m} {\ Psi_i} $$
Donde, $ \ Psi_m $ es la máxima densidad de flujo de potencia de una antena práctica. Y $ \ Psi_i $ es la densidad de flujo de potencia del radiador isotrópico (antena).
Potencia radiada isotrópica equivalente
La potencia radiada isotrópica equivalente (EIRP) es el parámetro principal que se utiliza en la medición del balance del enlace. Mathematically, se puede escribir como
$$ EIRP = G \: \: P_s $$
Podemos representar EIRP en decibels como
$$ \ left [EIRP \ right] = \ left [G \ right] + \ left [P_s \ right] dBW $$
Dónde, Ges la ganancia de la antena transmisora y $ P_s $ es la potencia del transmisor.
Pérdidas de transmisión
La diferencia entre la potencia enviada en un extremo y recibida en la estación receptora se conoce como Transmission losses. Las pérdidas se pueden clasificar en 2 tipos.
- Pérdidas constantes
- Pérdidas variables
Las pérdidas que son constantes, como las pérdidas del alimentador, se conocen como constant losses. Independientemente de las precauciones que hayamos tomado, es probable que estas pérdidas ocurran.
Otro tipo de pérdidas son variable loss. Las condiciones del cielo y el clima son un ejemplo de este tipo de pérdida. Significa que si el cielo no está despejado, la señal no llegará eficazmente al satélite o viceversa.
Por lo tanto, nuestro procedimiento incluye el cálculo de las pérdidas por tiempo claro o condición cielo despejado como 1 st debido a que estas pérdidas son constantes. No cambiarán con el tiempo. Luego, en 2 ª etapa, podemos calcular las pérdidas debidas a condiciones de mal tiempo.
Vincular cálculos de presupuesto
Hay dos tipos de cálculos de presupuesto de enlace, ya que hay dos enlaces, a saber, uplink y downlink.
Enlace ascendente de la estación terrestre
Es el proceso en el que la tierra transmite la señal al satélite y el satélite la recibe. Susmathematical equation Se puede escribir como
$$ \ left (\ frac {C} {N_0} \ right) _U = [EIRP] _U + \ left (\ frac {G} {T} \ right) _U - [PÉRDIDAS] _U -K $$
Dónde,
- $ \ left [\ frac {C} {N_0} \ right] $ es la relación entre la portadora y la densidad de ruido
- $ \ left [\ frac {G} {T} \ right] $ es la relación G / T del receptor de satélite y las unidades son dB / K
Aquí, las pérdidas representan las pérdidas del alimentador del receptor de satélite. Todas las pérdidas que dependen de la frecuencia se tienen en cuenta.
El valor de EIRP debe ser lo más bajo posible para un UPLINK efectivo. Y esto es posible cuando tenemos un cielo despejado.
Aquí hemos utilizado la notación (subíndice) "U", que representa los fenómenos de enlace ascendente.
Enlace descendente por satélite
En este proceso, el satélite envía la señal y la estación terrena la recibe. La ecuación es la misma que la del enlace ascendente del satélite con la diferencia de que usamos la abreviatura "D" en todas partes en lugar de "U" para indicar los fenómenos del enlace descendente.
Sus mathematical la ecuación se puede escribir como;
$$ \ left [\ frac {C} {N_0} \ right] _D = \ left [EIRP \ right] _D + \ left [\ frac {G} {T} \ right] _D - \ left [PÉRDIDAS \ derecha] _D - K $$
Dónde,
- $ \ left [\ frac {C} {N_0} \ right] $ es la relación entre la portadora y la densidad de ruido
- $ \ left [\ frac {G} {T} \ right] $ es la relación G / T del receptor de la estación terrena y las unidades son dB / K
Aquí, todas las pérdidas que están presentes alrededor de las estaciones terrenas.
En la ecuación anterior no hemos incluido el ancho de banda de la señal B. Sin embargo, si lo incluimos, la ecuación se modificará de la siguiente manera.
$$ \ left [\ frac {C} {N_0} \ right] _D = \ left [EIRP \ right] _D + \ left [\ frac {G} {T} \ right] _D - \ left [PÉRDIDAS \ derecha] _D-KB $$
Presupuesto de enlace
Si estamos teniendo en cuenta el satélite terrestre, también debería tenerse en cuenta la pérdida de propagación en el espacio libre (FSP).
Si la antena no está alineada correctamente, pueden producirse pérdidas. entonces tomamosAML(Pérdidas por desalineación de la antena) en cuenta. Del mismo modo, cuando la señal viene del satélite hacia la Tierra, choca con la superficie terrestre y algunas de ellas son absorbidas. Estos son atendidos por la pérdida de absorción atmosférica dada por“AA” y medido en db.
Ahora, podemos escribir la ecuación de pérdida para cielo libre como
$$ Pérdidas = FSL + RFL + AML + AA + PL $$
Dónde,
RFL significa pérdida de alimentador recibido y las unidades son db.
PL significa pérdida por desajuste de polarización.
Ahora el decibel equation para la potencia recibida se puede escribir como
$$ P_R = EIRP + G_R + Pérdidas $$
Dónde,
- $ P_R $ representa la potencia recibida, que se mide en dBW.
- $ G_r $ es la ganancia de la antena del receptor.
El diseño del enlace descendente es más crítico que el diseño del enlace ascendente. Debido a las limitaciones de potencia necesarias para la transmisión y la ganancia de la antena.