TVsat (Version Final) - Universidad Simón Bolívar

UNIVERSIDAD S IMÓN BOLÍVAR
DEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICA Y CIRCUITOS
FUNDAMENTOS DE RADIOCOMUNICACIONES (EC -4434)
TV SATELITAL
Realizado por:
Elie Moreno # 9932056
Carlos Landaeta # 9931925
Alejandro Guaina # 9931847
José Manuel Sánchez # 9932320
Introducción
Para
nadie
es
una
noticia,
que
el
mercado
de
las
telecomunicaciones, busca ofrecer servicios de “infoentretenimiento”
y que cada vez se intenta transmitir más información por los canales
existentes, con el fin de ofrecer un servic io de televisión que incluya
opciones de compra, juegos, además de los servicios de canales de
televisión globalizados.
Esta integración de servicios, se ve cada vez más cerca gracias a
los sistemas de televisión satelital.
La entrada a la era satelital i mplicó una reconversión de la
televisión terrestre que fue hecha mirando los límites geográficos y
fronterizos, para transformarse en una televisión transnacional de
emisión satelital, inicialmente distribuida de manera local por la red
coaxial, pero actua lmente de recepción directa en los hogares. Con
ello se produjo un debilitamiento del modelo de televisión pública de
control estatal, para dar paso a una televisión dominada por un
conjunto de fuerzas que pugnan por establecer un modelo de
televisión comercial y publicitaria.
La
Televisión
Satelital
es
un
servicio
que
ha
crecido
rápidamente en los últimos años. Es muy común conseguir en los
techos de las casas y edificios, antenas de recepción de este servicio.
En Venezuela, la empresa dedicada a prestar este servicio es DirecTV.
Esta empresa a través del satélite GALAXY VIII -i proporciona el
servicio para Latinoamérica.
En el presente trabajo, se mencionaran aspectos básicos de los
sistemas de Televisión Satelital, incluyendo una breve descripción del
servicio, las frecuencias de trabajo, los tipos de antenas utilizadas ,
entre otros.
Sistema de Televisión Satelital
Un sistema de televisión vía satélite está formada básicamente
por tres partes: la estación emisora, el satélite y la estación receptora.
En la Figura 1, se muestra el proceso que ocurre desde la
producción de los programas, pasando a través de las estaciones
emisoras y el satélite, hasta llegar por diversas maneras al receptor
final o suscriptor.
Figura 1.
Estación emisora:
En esta estación se encuentra la antena de emisión y el
transmisor. La potencia que se emite desde la estación de tierra es
alta, del orden de los k W; así, la señal c aptada por el satélite, será lo
suficientemente buena como para que no se introduzca ni distorsión
ni ruido en esta parte del trayecto donde la señal es ascendente. La
antena de emisión es una parabólica cuyas dimensi ones dependen de
la potencia emitida . Esta antena también tiene que recibir las señales
que le envía el satélite para su posicionamiento y seguimiento, que
son señales bastante débiles. Estas señales sólo son captadas por la
estación emisora y no por la estación receptora. Con ellas, la antena
parabólica de emisión se puede orientar hacia el satélite con una
mayor precisión.
Las señales que se emiten se generan en un estudio de
televisión. La estación emisora puede encontrarse junto al estudio de
televisión o no. Si se encuentran juntos, van a e star conectados por
cable ya que las distancias son muy cortas. La señal compuesta por
vídeo y audio va a pasar directamente al modulador y después al
transmisor para, posteriormente, ser radiada por la antena hacia el
satélite. Pero, normalmente, no se en cuentran en el mismo sitio, ya
que los estudios de televisión suelen estar en las grandes ciudades
mientras que las estaciones emisoras se suelen situar en sitios
tranquilos donde no puedan perturbarse las emisiones y recepciones
con ruidos exteriores. En este caso, al estar a una distancia de incluso
kilómetros, ya no se pueden conectar por cable por lo que se utiliza
un enlace radio eléctrico entre la estación emisora y los estudios.
Suelen emplearse las frecuencias de microondas para este tipo de
enlaces
ya
que
usando
las
frecuencias
de
microondas
a
estas
distancias, se obtendrá una calidad alta debido al gran ancho de
banda de transmisión.
En
la
estación
emisora
se
necesitan
instalaciones
complementarias, como estaciones de telemando y telemedida, para
poder enviar comandos desde la Tierra y situar al satélite en su órbita
adecuada.
Cuando se realiza una comunicación por satélite, normalmente,
se pueden enviar hasta cuatro canales de vídeo con un ancho
aproximado por canal de 27 MHz. Una forma que se utiliza para
enviar un mayor número de canales sin salirnos de la banda
permitida es polarizando las señales, con una diferencia entre los
ángulos de ambas ondas de 90 grados , como se muestra en la Figura
2, para poder emitir dos canales en un mismo ancho de b anda, sin que
haya ningún tipo de problema a la hora de demodular las señales. La
única condición es que el receptor sea capaz de discriminar la
polarización vertical de la horizontal.
Figura 2. Polarización producida en la señal enviada por un sistema
de televisión por satélite .
En estos moduladores, la señal que les llega va a ser utilizada
para modular en frecuencia a una portadora cuyo valor su ele estar
alrededor de 70 MHz. Las señales moduladas sobre estas portadoras
son las que luego se transmitirán. Todas las señales moduladas van a
pasar por un "limitador" para eliminar las variaciones en amplitud
que se hayan podido producir.
Figura 3. Espectro de los diferentes canales .
Como nos podemos imaginar, si mezclásemos todos estos
canales antes de enviarlos sería casi imposible su demodula ción y la
obtención correcta de la información que queremos transmitir, por eso
es necesario multiplexarlos en frecuencia (MDF) antes de que salgan
de la estación emisora.
Multiplexar en frecuencia consiste en dar a cada canal una
banda determinada, que s e caracteriza por la frecuencia central y el
ancho de banda que tiene. Cada canal va a estar separado del
siguiente, dejando una banda libre para que no puedan solaparse los
espectros de los diferentes canales. A la hora de demultiplexarlo, es
suficiente con poner un filtro pasa -banda para poder separar cada
canal.
Figura 4. Esquema de un multiplexor en frecuencia .
Para poder emitir la señal que sa le del multiplexor al satélite
hay que mezclar esta señal con una generada por un oscilador. Al
sumar estas dos señales, todo el espectro se va a trasladar a una
banda de frecuencias mucho más alta y que ya puede ser trasmitida
hasta el satélite. Después d e mezclar, las ondas van sobre "guía ondas", pasan por ecualizadores preparados para corregir las señales
y luego por dos amplificadores cuya salida está conectada al control
de polarización de la antena parabólica.
Dentro de las antenas que van a emiti r la señal podemos hacer
una diferenciación según el número de reflectores parabólicos que
tengan. Pueden tener uno o dos. En el primer tipo tenemos un
reflector parabólico, en cuyo foco se sitúa una antena de bocina
enfocada hacia el reflector. En este ti po de antenas se pueden
producir atenuaciones debido a que la señal tiene que llegar a la
bocina por medio de una guía, y, si las dimensiones de ésta son muy
grandes, va a perderse parte de la señal produciendo las citadas
atenuaciones. En el segundo tipo, formado por dos reflectores, se
soluciona el problema de las atenuaciones sustituyendo la guía por un
segundo reflector.
Satélite:
El satélite puede considerarse como un repetidor activo. Se
diferencia en varias cosas de los repetidores convencionales y , sobre
todo, en su posición, ya que no está en un lugar fijo sino que se
encuentra en una órbita geoestacionaria en el espacio. Para encontrar
dicha órbita se busca un punto en el espacio en el que la fuerza de
atracción de la tierra y la fuerza centrífug a del satélite sean iguales.
La órbita del satélite debe ser circular y además debe conseguir que el
satélite sea visto en una posición fija desde la tierra para poder
mantener la recepción de los programas y poder establecer el enlace
constantemente con u n ángulo fijo. Los satélites se encuentran en una
órbita a 36.000 kilómetros de la tierra. Las pequeñas variaciones en la
posición del satélite pueden ser corregidas desde la estación emisora,
asegurando así que el satélite va a tener una posición estable en el
espacio.
Dentro del satélite se encuentran los equipos necesarios para
que éste pueda actuar como repetidor. En el exterior vamos a
encontrar las antenas y los paneles solares. Con las antenas vamos a
cubrir la recepción y emisión de las distintas s eñales y con los paneles
solares vamos a proporcionar alimentación a todas las partes del
satélite así como a las baterías auxiliares que funcionan cuando no se
recibe energía del sol.
Figura 5. Diagrama en bloques del transmisor de un satélite .
Los
satélites
tienen
incluidos
varios
subsistemas
que
desempeñan diferentes funciones. Uno de estos subsistemas es el de
telemando. Parte de las maniobras que realiza un satélite están
dirigidas automáticamente por las órdenes que lleva en la memoria
del ordenador de a bordo pero otras muchas son mandadas desde
tierra por medio del sistema de telemando. Por ejemplo, se puede
modificar la órbita del satélite, poner en funcionamiento algunos
equipos de medida, etc.
Otro
subsistema importante es el de
telemedida gracias al cual es posible saber en tierra todo lo que está
ocurriendo a bordo. Se puede saber el estado de funcionamiento de
los distintos equipos y si stemas, recibir la información que va
recogiendo el satélite como, por ejemplo fotografías, etc.
El subsistema o módulo de comunicaciones realiza las mismas
funciones que un repetidor terrestre ya que regenera la señal y la
cambia modulándola en otra port adora de frecuencia diferente a la
modulación con la que entra en el satélite. Cuando hablamos de
regenerar la onda que llega al satélite nos referimos a que aquí se
trata de eliminar las distorsiones que se han producido en el camino
ascendente desde que salió la señal de la estación emisora; así,
cuando llegue a la estación receptora, sólo tendrá la distorsión
producida en el camino descendente desde el satélite.
Figura 6. Diferentes ondas que emite y recibe un satélite .
La frecuencia de las ondas que llegan al satélite y la de las que
salen no son iguales, por lo que d entro del satélite hay que realizar
una conversión de frecuencias para evitar interferencia entre el canal
de subida y de bajada. Otro problema que hay que controlar es que la
potencia de las ondas emitidas por el satélite es bastante pequeña.
Esto trae consigo que el rayo ascendente debe tener una frecuencia
que se atenúe más que la del rayo descendente porque, la segunda,
parte con menos potencia.
Estación Receptora:
Las estaciones receptoras están formadas por : la antena, la
unidad exterior, la unidad interior y el televisor.
Figura 7. Sistema de recepción de TV vía satélite .
Para poder recibir una señal de satélite en un televisor, el
usuario necesita un equipo auxiliar que convierta las señales de vídeo
y audio separadas. Este equipo, que es la estación receptora, consta
de una antena, de un equipo exterior, situado junto a la antena
parabólica, y de otro equipo que debe colocarse junto al televisor
(equipo interior). El equipo exterior consta de un amplificador de
bajo ruido, un oscilador, un mezclador y otro amplificador de
frecuencia intermedia. Este equipo tiene como función el adaptar las
frecuencias, es decir, trasladar la banda de frecuencias recibida a otra
más baja pero que siga manteniendo las mismas caracterí sticas de
modulación, es decir, la misma frecuencia y el mismo ancho de banda
de
27Mhz.
Otra
de
las
funciones
del
equipo
exterior
es
la
amplificación de la señal. Cuando se realiza el proceso de conversión
de la señal de satélite a los estándares de la tel evisión, es necesario
amplificar, filtrar, corregir distorsiones, etc. En el equipo interior se
encuentra un segundo amplificador de frecuencia intermedia, un
segundo oscilador que es variable y un amplificador para la segunda
frecuencia intermedia. Actuan do sobre el oscilador variable podemos
conseguir sintonizar el canal deseado.
Existen diferentes tipos de receptores, basándose sus diferencias
en su comportamiento frente a las siguientes características: el
número de conversiones de frecuencia que haya que realizar, el
procedimiento que se utilice para la demodulación, el número de
canales que pueda recibir simultáneamente, la anchura de banda de la
recepción, etc.
La banda total de RF asignada a la radiodifusión directa de
televisión por satélite es de 800 MHz, aproximadamente va desde los
11,7 a los 12,5 GHz (banda Ku). Un receptor universal que pudiera
recibir la señal procedente desde cualquier país debe ser capaz de
recibir toda la banda.
La Antena no solo debe tener la ganancia necesaria para
permitir una adecuada transmisión y recepción, sino que también
debe contar con las características de radiación que discriminen
señales indeseadas y minimicen interferencias sobre otros satélites o
sistemas
terrenales.
También
debe
permitir
discriminar
la
polarización deseada.
La
mayoría
de
las
antenas
que
cumplen
funciones
exclusivamente de recepción de TV vía satélite para uso de canales de
televisión de circuito abierto o cerrado, son del tipo simétrico, de un
solo
reflector,
debido
a
su
simplicidad
de
constr ucción
funcionamiento, y al bajo costo en relación con otros tipos.
y
Figura 8. Antena de recepción Terrena.
Ventajas de la Televisión Directa por Satélite :

Cobertura inmediata. La puesta en operación de un sistema de
difusión directa por satélite per mite la operación del sistema
apenas el satélite entra en operación, ya que no requiere
infraestructura terrestre.

Costo menor que la implementación de una red terrenal de la
misma cobertura. Como hemos visto, un haz de la antena
transmisora del satélite p uede cubrir íntegramente un país.
Lograr la misma cobertura con un sistema terrenal de televisión
tiene un costo mucho mayor.

Permite la transmisión de Televisión de Alta Definición (TVAD).
En el mismo ancho de banda de un canal analógico se puede
introducir, con compresión digital, un canal de TVAD.

Permite
la
transmisión
de
Televisión
Multiprograma
de
televisión convencional. En el mismo ancho de banda de un
canal analógico, se puede transmitir de cuatro a seis canales
convencionales.
Con
ello
se
puede
co nseguir
un
número
significativo de coberturas nacionales y descargar las actuales
redes de cobertura nacional, proporcionando mayor espectro a
las estaciones locales o regionales.

Posibilidad de llega r a lugares muy remotos, económicamente
difíciles de alcanzar con otros medios de comunicación.
Desventajas de la Difusión Directa por Satélite:

Costo adicional en los receptores. Estos requieren de una
pequeña antena parabólica (60 a 80 cm) y un convertidor. Estos
accesorios no son necesarios para la tele visión terrenal.

Imposibilidad de coberturas locales o regionales. Por su propia
característica de radiación, este sistema es para cobertura
nacional. Para cobertura local o regional tienen que usarse
sistemas terrenales.

Carencia de una norma mundial de d ecodificadores para la
televisión digital multiprograma. Los sistemas multiprogramas
en actual funcionamiento, operan con diferentes sistemas de
códigos, por lo cual se necesitan diferentes decodificadores
según
sea
el
sistema
utilizado.
La
UIT
ya
ha
aprob ado
recomendaciones para normalizar un único decodificador a
nivel mundial, tal como se ha logrado para la televisión digital,
con lo cual se conseguiría reducir los costos del equipo receptor.
Anexos
Especificaciones del satélite GALAXY VIII -i:
Fabricante:
PanAmSat Corp.
Nave de lanzamiento:
Hughes 601HP
Fecha de lanzamiento:
8 de diciembre 1997
Vehículo:
Atlas IIAS
Lugar de lanzamiento: Cabo Cañaveral, Fla.
Posición Orbital:
95° W
Vida Contractual:
15 años.
Ku-band 32 active (8 spare)
118-w TWTAs
for DTH
1 active (2 spare)
50-w TWTA
for telecommunications network
Liquid apogee
motor
Stationkeeping- N-S -6(ion
6
thrusters
propulsion)
E-W
(bipropellent)
N-S
(bipropellent)
110 lbf LAM
Solar
Beginning of
life
End of life
Panels
Batteries
9.9 kw
8.6 kw
2 solar wings, each w/4 panels
of dual-junction gallium
arsenide cells
29-cell NiH
In orbit
L, solar arrays: 86 ft (26
m)
W, antennas: 23 ft (7 m)
Stowed
H: 13 ft 3 in (4 m)
W: 8 ft 10 in x 11 ft 9 in
(2.7 m x 3.6 m)
4 x 10-3 lbf
4 x 2 lbf
8 x 5 lbf
2 107"-diam shaped Gregorian transmit antennas
2 50"-diam shaped receive antennas
Weights
Launch
In orbit
(beginning of life)
7800 lb (3537 kg)
4326 lb (1962 kg)
Bandas de operación para satélites:
Las frecuencias distribuidas por WARC ( Conferencia de Radio
Administrativa Mundial), se resumen en la siguiente figura:
Banda
Tierra-Espacio
Espacio-Tierra
C
5,850 - 6,425 MHz
3,625 - 4200 MHz
Ku
13.45 - 14.50 GHz
10.7 - 11.2 GHz
11.45 - 12.20 GHz
X
7,965 - 8,025 MHz
7,315 - 7,357 MHz
Ka
29.5 - 30.0 GHz
19.7 - 20.2 GHz
L
1,626.5 - 1,645.5 MHz
1,646.5 - 1,652.5 MHz
1,525 - 1,544 MHz
1,545 - 1,551 MHz
1,574.4 - 1,576.6 MHz
Bilbliografia
-
http://www.nakamachi.com/sociedad/tv.htm Nakamachi.com
-
http://www.boeing.com Boeing.
-
http://www.panamsat.com PamAmSat.
-
http://www.teleco.com.br/en/en_sat.asp Teleco.
-
http://www.imagine.com.ar/perspectivas/pdf/tvsatelital.PDF
-
http://www.angelfire.com/al2/Comunicaciones/Sistemas/tv32
.html “La Television por Satelite ”.