REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA
“ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”
VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ
Departamento de Ingeniería Electrónica
Especialización en
Telecomunicaciones
Digitales
Cohorte Nro 4 / Febrero 2011
TEMA I
Bases Teóricas de
Comunicaciones por
Satélite
Facilitador: Ing. Charlo González
Sumario
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Comunicaciones de grandes distancias.
Comunicación vía satélite.
Reseña de las comunicaciones por satélite.
Tipos de satélites.
Leyes de Kepler.
Clasificacion orbital de los satelites.
Ventajas de algunas orbitas.
Comparacion de parametros en tipos de orbitas.
Limitaciones de los Sistemas de Comunicaciones
Tradicionales
¿Qué limitaciones cree que tienen los
sistemas de comunicaciones que usted
conoce?
Sistema
de
Grabación
Televisión
Comunicaciones en
Banda Base
Sistema
Radio
Difusión
de
Vozlibre
de Señal
Sistema
Telefónicos
AM
Yde
FM
Sistemas
Radar
Sistema
Sistema
de
de
Comunicación
Radios
Sistema de Transmisión
Dos Vías
PordeDigitales
Fibra
Óptica
Limitaciones de los Sistemas de Comunicaciones
Tradicionales
Las comunicaciones a grandes
distancias vía cables (cobre o fibra
óptica), sistemas de microondas, o
Radio
de
HF,
tienen
fuertes
limitantes técnicas y económicas
para su implementación.
Limitaciones de los Sistemas de Comunicaciones
Tradicionales
Es innegable que existe la necesidad de
comunicación a grandes distancias,
entre países, continentes o áreas
geográficas muy extensas.
Surge una interrogante …
¿Que estrategia se puede emplear para
resolver éste requerimiento?
Una alternativa: Comunicación vía Satélite
Analizaremos
esta alternativa
durante el
desarrollo del
curso…..
Una alternativa: Comunicación vía Satélite
ESTRATEGIA:
Los conceptos en los que se fundamenta la
Las señalespor
emitidas
al
transmisión
satélite
se enunciaron en
espacio por una antena
Octubre de
por Arthur C. Clarke, en
ascendente,
son1945
recibidas,
un artículo
de avanzada en la revista
procesadas
electrónicamente,
reemitidas
tierra por una
WirelessaWorld.
antena
descendente,
y
captadas por una estación
terrestre ubicada dentro de
la "pisada" del satélite.
Una alternativa: Comunicación vía Satélite
Un satélite es un repetidor de radio en el cielo
(transponder). Un sistema de satélite consiste
de un transponder, una estación para su control
en tierra y una red de usuarios de las estaciones
terrestres, que proporciona las facilidades para
transmisión y recepción de tráfico de
comunicaciones a través del sistema de satélite.
Una alternativa: Comunicación vía Satélite
La señal es enviada desde la
estación terrena hasta el
satélite.
El Satélite procesa la señal
recibida (filtrado, traslado en
frecuencia, amplificación) y
luego la envía hasta tierra
nuevamente, hacia un área que
puede ser muy distante del
área geográfica origen o hasta
zonas geográficas dentro del
mismo país.
Las comunicaciones
vía satélite posibilitan
la comunicación entre
dos lugares remotos
del planeta.
Pueden o no tener
línea de vista entre sí.
Una alternativa: Comunicación vía Satélite
Las potencialidades de las comunicaciones por satélite son
muchas, y cada día se amplían más al tener sistemas más rápidos
y posibilidad de alta capacidad de procesamiento digital.
RESEÑA HISTORICA DE LAS
COMUNICACIONES POR SATÉLITE
1. La primera idea de utilizar satélites artificiales ubicados en
órbitas estacionarias se debe a Arthur Clarke, en el año 1945.
2. Clarke planteaba la posibilidad de retransmitir información
por dichos satélites hacia otros sitios de la tierra, a donde por
otros medios sería imposible llegar, en forma permanente,
confiable y claro.
3. Posteriormente J. R. Pierce describió los satélites pasivos y
activos para la transmisión de señales.
4. Las comunicaciones por satélite dieron un gran paso el 4 de
Octubre de 1957 con el lanzamiento del satélite SPUTNIK I
por la URSS. Más tarde, el 1 de Enero de 1958, EEUU lanza el
satélite EXPLORER I.
RESEÑA HISTORICA DE LAS
COMUNICACIONES POR SATÉLITE
5. En 1959 se lanzó el PIONER I, que permitió recibir datos de
la luna.
6. En ese mismo año, los norteamericanos colocaron en órbita
el primer satélite de comunicaciones. Fue el SCORE. Se
utilizó para la retransmisión de mensajes hasta 5.000 Km de
distancia, y difundió al mundo un mensaje de navidad
grabado en cinta magnética por el presidente Eisenhower de
los Estados Unidos.
7. El primero de abril de 1960, los Estados Unidos lanzaron el
TIROS I, satélite meteorológico que transmitió gran cantidad
de fotografías.
RESEÑA HISTORICA DE LAS
COMUNICACIONES POR SATÉLITE
8. El 12 de Agosto de 1960, el proyecto ECHO dió por resultado
el lanzamiento de un globo metalizado de 30 metros de
diámetro, con un período orbital de aproximadamente dos
horas. Este reflector pasivo podía retransmitir señales desde
un punto a otro, solamente cuando se encontraba en línea
vista común.
9. En 1961 el RANGER I hizo sondeos en el espacio lejano.
10. El 10 de julio 1962 el satélite TELSTAR I repetidor activo,
es puesto en órbita para realizar la primera transmisión de
televisión internacional en vivo y directo, telefonía y
telefotografías por microondas.
11. El 18 de septiembre de 1962 fue lanzado el TIROS VI,
satélite meteorológico que llevaba dos cámaras de televisión.
RESEÑA HISTORICA DE LAS
COMUNICACIONES POR SATÉLITE
12. El 1 de noviembre de 1962 la Unión Soviética lanzó la
estación interplanetaria MARS I en dirección a Marte.
13. El 13 de diciembre de 1962 se lanzó el satélite RELAY I,
semejante en los principios fundamentales del Telstar. Se
utilizó para transmisiones de televisión entre Europa,
Sudamérica, Japón y EE.UU.
14. El SYNCOM I fue lanzado a órbita el 14 de Febrero de
1963, pero por fallas técnicas no alcanzó la órbita. Sin
embargo el 26 de Julio de 1963, cinco meses más tarde, fue
lanzado y puesto en órbita casi sincrónica, el satélite
SYNCOM II.
RESEÑA HISTORICA DE LAS
COMUNICACIONES POR SATÉLITE
15. El 7 de mayo de 1963 se lanzó el satélite TELSTAR II.
Funcionó satisfactoriamente hasta el 16 de julio de 1963, en
que una avería
no identificada interrumpió su
funcionamiento. Volvió a funcionar el 12 de agosto de ese
mismo año. Realizó experimentos sobre radiaciones y daños
producidos por partículas.
16. El 21 de diciembre de 1963 se lanzó al espacio el TIROS
VIII, que realizó diversas observaciones meteorológicas.
17. El 25 de enero de 1964 se lanzó el ECHO II. Con él se
realizaron experimentos científicos participando EE.UU.,
Gran Bretaña y la Unión Soviética.
RESEÑA HISTORICA DE LAS
COMUNICACIONES POR SATÉLITE
18. El 19 de Agosto de 1963 es lanzado el SYNCOM III, el cual
ocupa una órbita geoestacionaria, lo cual permitió transmitir
con éxito total las XVIII Olimpiadas de Tokio hacia
Norteamérica. Ese mismo año se lanzó el RELAY II, que
contribuyó a aumentar la capacidad de los canales de
transmisión de datos.
19. En 1965 la Unión Soviética lanzó los satélites de la serie
MOLNYA para transmisión de señales telegráficas, telefónica
y de televisión en color. También permitieron tomar datos
meteorológicos.
20. El INTELSAT I ( anteriormente EARLY BIRD), lanzado a
órbita el 28 de junio de 1965, demostró la viabilidad de un
sistema de satélites geo-estacionarios con fines comerciales.
RESEÑA HISTORICA DE LAS
COMUNICACIONES POR SATÉLITE
21. INTELSAT ( International Telecomunications Satellites).
22. En octubre de 1966 se iniciaron los lanzamientos de los
INTELSAT II. El primero no entró en órbita por un fallo en el
motor de apogeo. El segundo entro en órbita sobre el océano
pacífico, el tercero lo hizo sobre el Atlántico y el cuarto
también sobre el Pacífico. Se proyectaron con una capacidad
de 240 canales.
23. En 1968 comenzaron los lanzamientos de los INTELSAT
III. Tenían una capacidad cinco veces mayor que los
anteriores. Se alimentan con energía solar y tenían una
potencia de 130 Watt cada uno, pudiendo cursar a la vez
1.200 conversaciones telefónicas bidireccionales o cuatro
canales de televisión. Parte del ancho de banda de estos
satélites fue asignado a televisión y el resto a telegrafía,
telefonía, facsímil y datos.
RESEÑA HISTORICA DE LAS
COMUNICACIONES POR SATÉLITE
24. Para 1969 habían en órbita ocho satélites de la serie
INTELSAT III.
25. Durante 1971 se puso en órbita el satélite INTELSAT IV.
Posee baterías solares que proporcionan 500 Watt. Tiene
doce transceptores para abarcar la tierra que puede conmutar
en órbita a fin de abarcar la zona geográfica deseada.
26. En los años posteriores se han llevado a órbita un gran
número de satélites con fines comerciales, con lo cual se abrió
definitivamente las puertas a las comunicaciones de televisión
por satélite para servicios domésticos, comunicación punto a
punto, aplicaciones meteorológicas, internet, sistemas de
telefonía celular satelital, sistemas de radio ayudas para la
navegación marítima y aérea, sistemas de posicionamiento,
entre otros.
RESEÑA HISTORICA DE LAS
COMUNICACIONES POR SATÉLITE
27. En los últimos veinticinco años los satélites estacionarios
han sufrido una rápida evolución en cuanto al tiempo de vida,
que se ha duplicado por diez. Además, se ha avanzado
considerablemente en los equipos conversores de energía. Pero
delante de todos estos avances se podría mencionar el
creciente aumento de la potencia de los cohetes lanzadores,
que permiten la puesta en órbita de masas muy grandes.
28. El 29 de Octubre de 2008 es puesto en orbita el primer
satélite Venezolano con el apoyo de China. Se llamó “Simón
Bolívar” en honor al libertador de 5 naciones americanas.
TIPOS DE SATÉLITES
SATÉLITES PASIVOS: son satélites que no
agregan potencia a la señal, ni la modifican
sustancialmente en sus características y solo son
utilizados para que la señal “rebote en ellos”.
SATÉLITES ACTIVOS: son aquellos satélites que
pueden agregar potencia a las señales recibidas,
filtrarlas, amplificarlas, trasladarlas en frecuencia
y luego reenviarlas hasta un área geográfica en la
tierra que esté en su línea de vista.
LEYES DE KEPLER
Las leyes de Kepler fueron enunciadas por Johannes
Kepler para explicar el movimiento de los planetas en
sus órbitas alrededor del Sol.
Primera Ley (1609): Todos los planetas se desplazan
alrededor del Sol describiendo órbitas elípticas,
estando el Sol situado en uno de los focos.
LEYES DE KEPLER
Segunda Ley (1609): El radio vector que une el
planeta y el Sol barre áreas iguales en tiempos iguales.
La ley de las áreas es equivalente a la constancia del
momento angular, es decir, cuando el planeta está más
alejado del Sol (afelio) su velocidad es menor que
cuando está más cercano al Sol (perihelio). En el afelio
y en el perihelio, el momento angular L es el producto
de la masa del planeta, su velocidad y su distancia al
centro del Sol.
L  mv 1 r1  mv 2 r2
LEYES DE KEPLER
Segunda Ley (1609): El radio vector que une el
planeta y el Sol barre áreas iguales en tiempos iguales.
LEYES DE KEPLER
Tercera Ley (1618): Para cualquier planeta, el
cuadrado de su período orbital (tiempo que tarda en
dar una vuelta alrededor del Sol) es directamente
proporcional al cubo de la distancia media con el Sol.
P
2
r
3
 K  constante
donde, P es el período orbital, r la distancia media del
planeta con el Sol y K
la constante de
proporcionalidad.
CLASIFICACION ORBITAL DE
LOS SATÉLITES
Los satélites se pueden clasificar según:
1. Su
Distancia
de
la
Tierra
(Geoestacionaria, Geosíncrona, de Baja
Altura, de Media Altura y Excéntricas).
2. Su Plano Orbital con respecto al
Ecuador (Ecuatorial, Inclinada y
Polar).
3. La Trayectoria Orbital que describen
(Circular y Elíptica).
CLASIFICACION ORBITAL DE
LOS SATÉLITES Y SUS USOS
CLASIFICACION ORBITAL DE
LOS SATÉLITES Y SUS USOS
Los cinturones de radiación
de Van Allen son áreas de la
alta atmósfera que rodean
la Tierra por encima de la
ionosfera, a una altura de
3.000 y de 22.000 km.
respectivamente. Se sitúan
sobre la zona ecuatorial, y
el
más
externa,
se
prolongan
prácticamente
hasta
la
magnetopausa,
límite entre el espacio
terrestre
y
el
espacio
interplanetario.
Ventajas de las Orbitas Geosíncronas
1. El satélite permanece casi estacionario, con
respecto a una estación terrestre específica.
Consecuentemente, no se requiere equipo costoso
de rastreo en las estaciones terrestres.
2. Las antenas se enfocan al satélite al instalarlas y se
fijan para largos períodos de funcionamiento.
3. No hay necesidad de cambiar de un satélite a otro,
cuando giran por encima. Consecuentemente, no
hay rupturas en la transmisión por los tiempos de
conmutación.
Ventajas de las Orbitas Geosíncronas
4. Los satélites geosíncronos de alta altitud pueden
cubrir un área de la Tierra mucho más grande, que
sus contrapartes orbítales de baja altitud.
5. Los efectos del cambio de posición Doppler son
insignificantes.
6. Con tres satélites se tiene un enlace de cobertura
total del planeta (excepto los polos).
Desventajas de las Orbitas Geosíncronas
1. Las altitudes superiores de los satélites geosíncronos
introducen tiempos de propagación más largos. El
retardo de propagación del viaje redondo entre dos
estaciones terrenas, por medio de un satélite
geosíncrono, es de 500 a 600 ms.
Estación
“A”
Estación
“B”
Desventajas de las Orbitas Geosíncronas
2. Los satélites geosíncronos requieren de alta potencia
de transmisión y receptores más sensibles debido a
las distancias más grandes y mayores pérdidas de
trayectoria.
3. Se requieren maniobras espaciales de alta precisión
para colocar un satélite geosíncrono en órbita y
mantenerlo en ella.
4. Se requieren los motores de propulsión, a bordo de
los satélites, para mantenerlos en sus órbitas
respectivas.
COMPARACION ENTRE
SATELITES DE VARIAS ORBITAS
Elemento a Comparar
Orbita Geo Orbita Meo
Orbita Leo
Altura (km)
36.000
6.000-12.000
200-3000
Período Orbital (Hr)
24
5-12
1.5
Velocidad (Km/hr)
11.000
19.000
27.000
Retraso (ida y vuelta)
(ms)
250
80
10
Período de Visibilidad
Siempre
2-4 Hr
<15 min
Satélites necesarios
para cobertura global
3
10-12
50-70
La nueva estrella en el cielo
venezolano….
El Satélite Simón Bolívar
Venesat 1
Gracias
SATELITE SPUTNIK
SATELITE EXPLORER I
SATELITE SCORE I
SATELITE ECHO
SATELITE TELSTAR I
SATELITE INTELSAT I
TIPOS DE ÓRBITAS SATELITALES
SEGUN SU DISTANCA A LA TIERRA
Órbita
Geoestacionaria
(GEO)
Este
tipode
órbita
posee
Órbita
dede
Baja
Altura
(LEO)las
Órbitas
Media
Altura
Órbita
Geosíncrona
mismas
propiedades
que la
(MEO)
Estas órbitas
se encuentran
Es
una órbitapero
circular
un
geosíncrona,
debecon
tener
Son
las
que
van
desde
9,600
en el rango
km a 1,600
período
de undedía640
sideral.
una
inclinación
de
cero
grados
km
hasta
la
altura
de
losde
km entre
llamadas
región
respecto
allas
ecuador
y viajar
en
Para
tener
este
período
la órbita
satélites
geosíncronos.
densidad
la
misma
dirección
enconstante
la cual
debe
teneratmosférica
un radio de
42,164.2
Los
satélites
media
y la la
región
dede
cinturones
rota
tierra.
km.
(desde
ellosórbita
centro
de de
la
son
usados también
en las
Vanmuy
Allen.
tierra).
Un
satélite
geoestacionario
comunicaciones
aparenta
estar móviles.
en órbita
la misma
Los satélites
de
baja
posición
a algún
punto
circular relativa
son muy
usados
en
sobre
la superficie
de la Tierra,
sistemas
de comunicaciones
lo
que lo hace muy atractivo
móviles.
para las comunicaciones a gran
distancia.
TIPOS DE ÓRBITAS SATELITALES
SEGUN EL PLANO CON EL ECUADOR

Órbita Ecuatorial: En esta órbita la trayectoria
del satélite sigue un plano paralelo al
ecuador, es decir tiene una inclinación de 0º.

Órbitas Inclinada: La trayectoria del satélite
sigue un plano con un cierto ángulo de
inclinación respecto al ecuador.

Órbitas Polar: El satélite sigue un plano
paralelo al eje de rotación de la tierra
pasando sobre los polos y perpendicular al
ecuador.
PATRONES ORBITALES
Eje Polar
Eje Polar
Satélite
Orbita
Satélite
Satélite
Orbita Ecuatorial
Satélite
Orbita
Eje Polar
Orbita Inclinada
Orbita
Orbita Polar
TIPOS DE ÓRBITAS SATELITALES
SEGUN LA TRAYECTORIA ORBITAL QUE DESCRIBE
Para mantener un satélite en orbita es necesario que la
fuerza centrifuga, causada por su rotación alrededor
de la tierra, sea contrabalanceada por la atracción
gravitacional de la tierra.
Fuerza Centrifuga
Atracción
Gravitacional
TIPOS DE ÓRBITAS SATELITALES
SEGUN LA TRAYECTORIA ORBITAL QUE DESCRIBE
Órbitas circulares
Se dice que un satélite posee una órbita circular si su
movimiento alrededor de la tierra es precisamente
una trayectoria circular. Este tipo de órbita es la que
usan los satélites geosíncronos.

Órbitas elípticas (Monlniya)
Se dice que un satélite posee una órbita elíptica si su
movimiento alrededor de la tierra es precisamente
una trayectoria elíptica. Este tipo de órbita poseen
un perigeo y un apogeo.

TIPOS DE ÓRBITAS SATELITALES
SEGUN LA TRAYECTORIA ORBITAL QUE DESCRIBE
 Si el satélite está girando en la misma dirección que
la rotación de la Tierra y a una velocidad angular
superior que la de la Tierra, la órbita se llama órbita
prógrado.
 Si el satélite está girando en la dirección opuesta a la
rotación de la Tierra o en la misma dirección, pero a
una velocidad angular menor a la de la Tierra, la
órbita se llama órbita retrógrada.
SATÉLITES ORBÍTALES
Características
1. Los satélites no síncronos están alejándose
continuamente o cayendo a tierra y no permanecen
estacionarios en relación a ningún punto en
particular de la Tierra.
2. Se tienen que usar cuando están disponibles, lo cual
puede ser un corto período de tiempo, como 15
minutos por órbita.
3. Tienen la necesidad de equipo complicado y costoso
para rastreo en las estaciones terrestres.
SATÉLITES ORBÍTALES
Características
4. Cada estación terrestre debe localizar el satélite
conforme está disponible en cada órbita y después
unir su antena al satélite y localizarlo cuando pasa
por arriba.
5. Una gran ventaja de los satélites orbítales es que los
motores de propulsión no se requieren a bordo de los
satélites para mantenerlos en sus órbitas respectivas.
ELEMENTOS CONSTITUTIVOS
DE UN SATELITE
Subsistema de potencia
Éste genera y distribuye potencia eléctrica de
corriente directa para soportar las operaciones del
satélite durante todas las fases de la misión.
La potencia primaria es proporcionada por radiación
solar a través de las celdas solares de alta
densidad hasta el fin de su vida; la potencia
secundaria es proporcionada durante el lanzamiento
y los eclipses por un sistema de baterías de níquelhidrógeno.
ELEMENTOS CONSTITUTIVOS
DE UN SATELITE
Subsistema de propulsión
Se trata de un sistema integral bipropelante que
permite la inserción en órbita, el control de
orientación y las funciones de mantenimiento en su
órbita geosíncrona.
BIPROPELANTE: Combustible hecho a partir de propano que sirve
para alimentar al sistema de propulsión del satélite, el cual es
capaz de mover a éste dentro de un cubo imaginario para mantener
las comunicaciones con la Tierra sin interrupciones.
ELEMENTOS CONSTITUTIVOS
DE UN SATELITE
Subsistema de telemetría y comando
Éste proporciona la recepción y demodulación de
comandos en la banda C para su alineación en el
cubo imaginario de operación, y de comandos
durante todas las fases de la misión.
ELEMENTOS CONSTITUTIVOS
DE UN SATELITE
Subsistema de comunicaciones
Este permite ampliar y diversificar los servicios de
comunicación satelital que actualmente existen, así
como óptimizar el uso del segmento espacial al
permitir nuevas técnicas de explotación; también
permite manejar las regiones de cobertura para la
comunicación en diferentes bandas, como la banda
C, Ku y L.
RECURSOS ESTRATEGICOS
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Diapositiva 1 - Sistemas de Comunicaciones Electrónicas y sus