Los pilares de una comunicación satelital

Los pilares de una comunicación satelital

Quilumba Ushiña Vinicio Rafael

Departamento de Ingeniería Electrónica Telecomunicaciones

Universidad Politécnica Salesiana

Quito, Ecuador

vquilumba@est.ups.edu.ec

Resumen—Este documento presenta la opinión de los tipos de antenas empleadas para realizar una comunicación satelital, esta clasificación dependerá de varios factores, como son el ancho de banda de trabajo, tipo de material empelado en su construcción y frecuencia a la que la antena debe trabajar, además se tomara en cuenta si el elemento de propagación es utilizado en la transmisión o recepción de señales radioeléctricas.

Palabras clave—antena, ancho de banda, microstrip, sistema comunicaciones satelitales, patrón de radiación, transmisor, receptor.

1. Introducción

Hoy en día, los sistemas satelitales están siendo utilizados por todo el mundo en cada aspecto de la comunicación por radio, desde la banda estrecha hasta banda ancha incluyendo telecomunicaciones, posicionamiento y radiodifusión [8]. La llegada y creación de estas tecnologías comerciales de comunicaciones mediante satélite han sido la principal fuerza impulsora detrás del desarrollo de distintos tipos de antenas.

Las propiedades de la antena tienen un efecto decisivo sobre el rendimiento y calidad de todo el sistema de comunicación, debido a que no se cuenta con un espacio libre de interferencias o perturbaciones, el sistema de comunicación nunca llegara a ser el ideal, es por esto que la construccion y diseño de las antenas que van a ser utilizadas en las estaciones ya sea receptora o transmisora deben cumplir varios parámetros para poder recibir o emitir señales de radiofrecuencia con la máxima eficiencia que pueda ofrecer la antena.  

Los requisitos que debe cumplir una antena para ser implementada conlleva al desarrollo y creación de nuevas tacnologías dirigidas para su fabricación, como punto de partida se identifico algunos tipos de antenas como: helicoidales, de matriz, de ranura, microstrip entre otras, mediante la investigación se ha logrado unir varias caracteristicas principales para el desarrollo de nuevas antenas que presenten grandes mejorias ya sea en transmición o recpeción.

La antena helicoidal es la más aceptada para aplicaciones satelitales debido a sus características de banda ancha y polarización circular. Existen varias formas modificadas tales como monofilar, bifilar, cuadrifilar y octofilar[4]. Que este tipo de antena sea la mas aceptada no quiere decir que los otros tipos existentes no sean implementados; con el proceso de modificación se han ido creando distintos tipos de antenas que pueden sustituir a una antena helicoidal este es el caso de la antena parche de anillo circular o talves una de matriz aerotransportada entre otras.

1. antena helicoidal Bifilar

Las antenas helicoidales bifilares se usan ampliamente en el espacio en satélites de comunicación debido a sus propiedades tales como haz cónico, bajo peso, tamaño, patrón de radiación y polarización circular [4].

[pic 1]

Ilustración 1 Aspecto físico antena helicoidal bifilar

     Estas antenas tienen grandes aplicaciones dentro del campo de las comunicaciones satelitales ya que el tamaño de estas no es problema para la propagación de ondas, son muy usadas en comunicaciones submarinas, además son muy adecuadas para realizar mediciones y control de comunicación entre satélite y tierra.

La antena helicoidal bifilar produce un haz dirigido a lo largo de la estructura hacia el punto de alimentación o contrafuerte. El término contrafuerte se usa para describir la dirección de la radiación en contraste con el punto final que denota la radiación alejada del punto de alimentación.

    Para poder obtener un ancho de luz deseado en la antena se lo consigue aumentando a frecuencia de funcionamiento, con respecto a la polarización circular deseado se lo puede conseguir equilibrando la distribución actual en ambos brazos de la antena helicoidal bifilar.

La antena helicoidal bifilar de hélice tiene las siguientes ventajas:

• No se requiere plano de tierra, lo que hace que la antena sea atractivo para aplicaciones satelitales.
• La hélice bifilar no es resonante y no requiere circuito híbrido en cuadratura.
• La antena helicoidal bifilar de retorno también se puede utilizar como un mejor elemento de alimentación para el reflector parabólico[2].

1. antena de matriz escaneada

En los últimos tiempos la demanda para mejorar la telefonía móvil y acceso a internet para personas a bordo de aviones ha aumentado significativamente. Ahora muchas de las aerolíneas han comenzado a usar teléfonos celulares y servicios de acceso a internet con satélites haciendo el uso de antenas de matriz escaneada.

[pic 2]

Ilustración 2 Ubicacion de antena de matriz escaneada

 El uso efectivo de la frecuencia es indispensable para trabajar a alta velocidad ademas de tener en cuenta la capacidad del satelite de comunicacion. En general, es necesario aumentar el tamaño de la apertura de la antena para obtener un alto rendimiento de la antena de comunicación satelital.

Las antenas a bordo de banda Ku y Ka en desarrollo o existentes tienen múltiples cuernos o matrices de ranuras como método de alimentación para realizar una  formación de haz. En cuanto al sistema de control de haz de la antena, presentan un sistema de accionamiento mecánico. Sin embargo esta implementación es difícil de instalar. Para evitar el accionamiento mecánico se utiliza una antena de matriz escaneada, el uso de esta brinda  una ventaja para controlar el ángulo de formación de la viga flexible. Además, es posible reducir la altura del diámetro de rotación de la antena [6].

Tomando en cuenta múltipes factores como lo son las perturbaciones o interferencias que afectan directamente a la comunicación la antena de matriz escaneada debe ser diseñada para cumplir con ciertas condiciones tomando en cuenta las siguientes especificaciones:

• Se debe tener en consideración la modulación multinivel de alta velocidad, según el esquema que estemos utilizando.
• Siempre que sea posible podemos optar por reducir el tamaño de la antena asi directamente  el peso disminuira notablemente, y ademas con esto se aumenta el ahorro de potencia.
• Se debe considerar bajar la altura del sistema de montaje de la antena.
• Considere el rendimiento de montaje flexible en orden para responder a la diversificación de los dispositivos móviles que realizan su comunicación mediante satélites geoestacionarios.

Con la innovación tenológica proximamente se puede tener a nuestra disposición antenas para conexión movil aeroespacial de muy alta gama y de funcionalidad mas basta.

1. antena de parche de anillo semicircular

Una antena polarizada circularmente ofrece mas rendimiento frente a una antena de polarización lineal. Estas antenas tiene numerosas aplicaciones en varias tecnologías como GPS, RFID, WLAN y Wi-MAX.

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