REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA
“ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”
VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ
Departamento de Ingeniería Electrónica
Maestría en Ingeniería
Electrónica
Marzo 2014
TEMA III
Ángulos de Apuntamiento
SUMARIO
1. El planeta tierra y su representación
2. Satélites en la orbita geoestacionaria
3. Ángulos de apuntamiento o vista de una
antena receptora
4. Cálculo de los ángulos de apuntamiento
5. Errores que se presentan en los ángulos de
apuntamiento
6. Separación entre satélites.
7. Empleo de Herramientas computacionales
El planeta tierra y su representación
Es el tercer planeta del
Sistema Solar, considerando
su distancia al Sol, y el quinto
de ellos según su tamaño.
Es el único planeta del
universo que se conoce en el
que exista y se origine la vida.
La Tierra se formó al
mismo tiempo que el Sol y el
resto del Sistema Solar, hace
4.570 millones de años.
El planeta tierra y su representación
La Tierra gira alrededor del
Sol describiendo una órbita
elíptica a una velocidad media
de 29,8 km/s.
La distancia media
que la separa del
Sol
es
de
149.600.000 km.
El planeta tierra y su representación
La Tierra realiza, entre otros, los
siguientes movimientos de forma
simultánea:
a) Traslación alrededor del Sol
siguiendo su órbita que se
denomina Eclíptica.
b) Rotación sobre su propio
eje, que determina los días y
las
noches,
con
una
duración de 23 horas, 56
minutos y 3,5 segundos.
c) Precesión
d) Nutación.
Representación del Planeta Tierra
a) ESFERA TERRESTRE:
Es una representación
esférica, tridimensional.
En ella están claramente
definidos los paralelos y
meridianos (que son líneas
imaginarias que nos sirven para
medir la longitud y la latitud de
cualquier punto).
Las dos más importantes
son: la línea Equinoccial o
Ecuador (Paralelo 0) y el
Meridiano
de
Greenwinch
(Meridiano 0).
Representación del Planeta Tierra
b) MAPAMUNDI:
Es una representación bidimensional, un
grafico completo de la tierra dividida en dos
hemisferios.
Ubicación de una posición
en el Globo Terráqueo
Para ubicar un punto sobre la superficie
terrestre
se
emplean
sistemas
de
coordenadas, las cuales
se emplean como
sistema de referencia.
Se emplean como ejes el meridiano cero,
Greenwich y el paralelo cero, Ecuador.
Ubicación de una posición
en el Globo Terráqueo
Ubicación de un punto de
Coordenadas:
Latitud: 39° N
Longitud: 95° O
SATELITES
GEOESTACIONARIOS
A continuación se analizará el proceso de
orientación de las antenas transmisoras y
receptoras para un sistema de comunicación vía
satélite empleando orbita GEOESTACIONARIA.
ORBITA
GEOESTACIONARIA
Los satélites que se encuentran en la orbita
geoestacionaria rotan alrededor del planeta en una
circunferencia ubicada en el plano del ecuador, con
lo cual para un observador en tierra, el satélite
estará fijo en el cielo.
La antena de una estación terrena debe ser
orientada adecuadamente hacia el satélite para
poder establecer un intercambio de información
entre ambos. Se orientan según dos ángulos.
Estos ángulos son el AZIMUT y la ELEVACION.
ÁNGULOS DE VISTA
Considerando un satélite
Geoestacionario,
es
necesario
apuntar
la
antena tanto transmisora
como receptora hacia el
satélite, con el objeto de
poder
usarlo
como
repetidor.
Para
una
orbita
geoestacionaria,
el
satélite se mantendrá fijo
visto por un observador
en tierra.
Existen dos ángulos que
deben dársele a la antena
para
“enfocar”
un
satélite:
Inclinación
y
Azimut.
ÁNGULOS DE VISTA
Convenio para determinación de ángulos
_
0°
+
90°
270°
180°
ÁNGULOS DE VISTA
Los ángulos de vista, son los ángulos necesarios
para orientar una antena desde una estación
terrena hacia un satélite, estos son el ángulo de
elevación y azimut.
Azimut
Elevación
ÁNGULOS DE VISTA
ANGULO DE ELEVACIÓN
Satelite
El ángulo de elevación es el ángulo
formado entre la
dirección de viaje
de una onda radiada desde una
Eje Focal
antena de estación terrena y la horizontal, o el ángulo
de la antena de la estación terrena entre el satélite y la
horizontal.
Entre más pequeño sea el ángulo de elevación,
mayor será la distancia que una onda propagada
debe pasar por la atmósfera de la Tierra.
Angulo de
Desplazamiento vertical de
Elevación
la antena hasta hacer
coincidir su eje focal con el
cinturón de Clarke.
ANGULO DE ELEVACIÓN
El ángulo de elevación depende de la ubicación
de la estación terrena.
Una estación ubicada mas hacia el norte o hacia
el sur, tendrá ángulo de elevación muy pequeño.
Conforme se acerque el ecuador este ángulo irá
incrementándose hasta hacerse 90 grados en el
ecuador.
ANGULO DE ELEVACIÓN
Influencia del ángulo de ELEVACION en el ruido de la
antena.
Polo Norte
Φ1
Φ2
Φ3
Satélite
Polo Sur
Para ángulos de elevación pequeños, el ruido es
mayor dado que el haz esta en mayor contacto
con el entorno terrestre, por mayor tiempo.
ANGULO DE ELEVACIÓN
Ajustes en la antena para alinearla hacia el arco
geosincrónico o cinturón de Clarke.
ANGULO DE AZIMUT
Azimut se define como el ángulo de apuntamiento
horizontal de una antena. Normalmente se mide en una
dirección, según las manecillas del reloj, en grados del
norte verdadero (+ en sentido horario, - en sentido antihorario).
Orientación
horizontal
de la antena
respecto al
norte.
ANGULO DE AZIMUT
El ángulo de Azimut,
depende del satélite que se
desea captar.
Dicho ángulo depende
también de la ubicación de la
estación receptora.
Se mide en sentido
ESTE-OESTE.
Cada vez que se
cambie este ángulo se estará
cambiando
de satélite
emisor.
E
Polo Norte
W
ANGULO DE AZIMUT
AJUSTE DE LA ALINEACION EN
UNA ANTENA DE SOPORTE POLAR
Si el ángulo del
eje polar de un
soporte se fija en
un valor igual al
de la latitud, el
plato de la antena
apuntará
a
lo
largo de un plano
paralelo al plano
del ecuador.
En la figura, la
fijación
de
la
declinación baja el
campo visual hasta
el
arco
geosincrónico
satelital.
Posicionamiento de la Antena Receptora
Antenas Parabólica de mesa polar
Mesa Polar
Cadena de
Traslación
permite
cambiar de
satélite
Eje de
Pivoteo
Eje Polar
Reductor de
Velocidad
Tornillo de
Ajuste del
Angulo de
Elevación
Motor y
sensor de
velocidad
Cables de alimentación y
control
CALCULO DE AZIMUT Y ANGULO
DE ELEVACIÓN
El ángulo de elevación y el azimut, dependen ambos, de la latitud
y la longitud de la estación terrena como del satélite en órbita.
Para un satélite geosíncrono, en una órbita ecuatorial, el
procedimiento es el siguiente:
a) Determine la longitud y latitud de la estación terrestre.
b) Determine la longitud del satélite de interés.
c) Calcule la diferencia, en grados (L), entre la longitud del
satélite y la longitud de la estación terrena.
d) Determine el azimut y ángulo de elevación para la antena, en
la gráfica de la lámina siguiente.
CALCULO DE AZIMUT Y ANGULO
Elevación=15º
DE ELEVACIÓN
Azimut=50º
Dato
Conocido
Dato
Conocido,
y calculado
CALCULO DE AZIMUT Y ANGULO
DE ELEVACIÓN
Esquema de análisis para
la determinación de los
ángulos de apuntamiento.
Errores en el proceso apuntamiento
En el proceso de apuntamiento se pueden presentar
errores, los cuales se pueden caracterizar en el
siguiente esquema.
ESPACIAMIENTO ENTRE SATÉLITES
GEOESTACIONARIOS
Los satélites geosíncronos deben compartir
un espacio y espectro de frecuencia
limitados, dentro de un arco específico, en
una órbita geoestacionaria. A cada satélite de
comunicación se le asigna una longitud en el
arco geoestacionario.
La posición en la ranura depende de la
banda de frecuencia de comunicación
utilizada.
ESPACIAMIENTO ENTRE SATÉLITES
GEOESTACIONARIOS
Los satélites trabajando, en o casi en la
misma
frecuencia,
deben
estar
lo
suficientemente separados en el espacio para
evitar interferir uno con otro.
Hay un límite realista del número de
estructuras satelitales que pueden estar
estacionadas en un área específica en el
espacio.
ESPACIAMIENTO ENTRE SATÉLITES
GEOESTACIONARIOS
Radio Terrestre= 6.378 km
Altitud de Satélites= 36.000 km
Satélite 1
D=?
D=?
3°
3°~6º
Satélite 2
Por seguridad, interferencia,
eficiencia, etc., la separación entre
satélites está entre 3 y 6 grados.
ESPACIAMIENTO ENTRE SATÉLITES
GEOESTACIONARIOS
La separación espacial requerida depende de:
1. Ancho del haz y radiación del lóbulo
lateral de la estación terrena y antenas del
satélite.
2. Frecuencia de la portadora de RF.
3. Técnica de codificación o de modulación
usada.
4. Límites aceptables de interferencia.
5. Potencia de la portadora de transmisión.
Generalmente, se requieren de 3 a 6° de separación
espacial dependiendo de las variables establecidas
anteriormente.
SOFTWARE UTILES PARA DETERMINACION
DE ANGULOS DE ANTENAS
Existen varias herramientas computacionales
que se de mucha ayuda para conocer los
ángulos de azimut y elevación que deben tener
la antena receptora para recibir señales de un
satélite dado.
Adicionalmente, también es de ayuda la
herramienta google earth para determinar las
coordenadas de ubicación de la antena
receptora.
SOFTWARE´s UTILES PARA DETERMINACION
DE ANGULOS DE ANTENAS
Algunas herramientas de interés son:
a) http://www.dishpointer.com/
b) http://satellite-antennaalignment.softonic.com/
c) http://www.satbeams.com/satellites
SOFTWARE´s UTILES PARA DETERMINACION
DE ANGULOS DE ANTENAS
Algunas herramientas de interés son:
d) http://lyngsat.com/
e) http://www.satellite-calculations.com/
f) http://www.n2yo.com/
La nueva estrella en el cielo
venezolano….
El Satélite Simón Bolívar
Venesat 1
Gracias
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