1) PIRE /EIRP

PUESTO
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Febrero de 2003
Miramón, año 2.031....Desde la estación terrena Ibaeta se controla una misión espacial de dos naves gemelas con destino a Marte. En un
momento del viaje, la nave exploradora (Tecnun) se encuentra a 322.000 Km de Ibaeta y la nave de apoyo(Skywalker) a
73.000 km. La distancia entre ambas naves es de 298.000km.
Tecnun
298.000km
Skywalker
322.000km
45º
73.000km
5º
Ibaeta I
Tierra
Las antenas a bordo así como el de la estación base están dotadas de sistema de tracking, para orientarlas en la
dirección que más convenga en cada caso, empleándose en cada punto la misma antena para transmisión y recepción.
Tecnun desea transmitir datos a la Tierra pero, dada su mala observación desde Ibaeta, (5ºde elevación) decide hacerlo
utilizando Skywalker como repetidora, es decir, enlazando con doble salto
La C/N mínima requerida para el enlace es de 9dB.
CARACTERÍSTICAS DEL EQUIPO EMBARCADO A BORDO ( Tecnun y Skywalker)
Frecuencia de trabajo
Ganancia isotrópica de las antenas ( Incluidas pérdidas de acoplo)
Potencia del transmisor
Factor de ruido de la LNB (tiene, además, ganancia muy alta)
Temperatura térmica de la antena y LNB, en el espacio exterior
Temperatura equivalente de ruido del espacio profundo (ausencia de atmósfera)
Ancho de banda para ruido del canal de comunicación
15.320 MHz
37 dBi
250 W
0,5 dB
-253ºC
4ºK
20 MHz
CARACTERÍSTICAS DEL EQUIPO DE LA ESTACIÓN BASE Ibaeta I
Ganancia isotrópica de la antena (Incluidas pérdidas de acoplo)
Potencia del transmisor
Factor de ruido de la LNB receptora
Ganancia de la LNB (front-end)
Temperatura térmica del equipo de recepción, en Tierra
Factor de ruido del receptor (unidad interna)
Angulo de elevación de observación de Tecnun
Angulo de elevación de observación de Skywalker
Seguridad exigida a la comunicación
40 dBi
500W
0,7 dB
30 dB
40ºC
12dB
5º
45º
99,9% del tiempo
PREGUNTAS
1) Averiguar, en dBw, el EIRP de la nave Tecnun para Skywalker. el PIRE de Ibaeta para Skywalker.
2) Averiguar las pérdidas totales para el enlace directo, incluyendo atmosf´ricas Tecnun- Ibaeta
3) Pérdidas en el enlace de doble salto Tecnun-Ibaeta a través de Skywalker. Considerar la absorción atmosférica
similar a la de 12 GHz
4) 4) Factor de ruido global del conjunto de la LNB + receptor terrestre
5) – Suponiendo que los gráficos son los mismos que para 12GHz y que incluyen todo el ruido captado por la antena ,
calcular la temperatura equivalente de ruido del conjunto antena+ LNB+ Receptor terreno cuando se apunta a
Skywalker.
6) Calcule la C/N del downlink de Skywalker a partir del factor de ruido del sistema
7) Averiguar la relación C/N a) a la salida del receptor terreno en el downlink directo Tecnun-Ibaeta,
8) Lo mismo en el downlink indirecto Tecnun-Skywalker- Ibaeta ¿Los resultados le sugieren algún comentario?
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Parte1 Planteamiento y resolución
1) PIRE /EIRP
EIRP  PIRE  WT  G
WTI  500w  10log500  27dBw

GT I  40dBi
W TT  250w  10log 250  24dBw

GTT  33dBi
 EIRPT  24  37  61dBw

 PIRE I  27  40  67 dBw
2) PÉRDIDAS EN EL ENLACE DIRECTO
Pérdidas en el espacio libre
PD  92,45  20log15,32  20log322.000  PD  226,3dB
Absorción atmosférica a 5º de elevación (99,9%) A1= 14 dB:
Pérdidas del enlace:
PDT  226,3  14dB  240,3dB
3) PÉRDIDAS ENLACE INDIRECTO
Primer tramo: Tecnun-Skywalker
P1  92,45  20log15,32  20log 298.000  225,6dB
Segundo tramo : Skywalker- Ibaeta
P2  92,45  20log15,32  20log73.000  213,4dB
Atenuación atmosférica en el 2º tramo, para   45º /(99,9%)
A2 = 4,8 dB
P2T  213,4  4,8  218,2dB
Pérdidas totales en el enlace
PT  225,6  218´2  443,86dB
4) FACTOR DE RUIDO
 f LNB  100,7 / 2  1.1749

30 / 10
 1000
 g LNB  10

12 / 10
 15,8
 frec  10
f T  1,1749 
15,8  1
 1,19
1000
F  10log1,1879  0,75dB
5) - TEMPERATURA EQUIVALENTE DE RUIDO
Temperatura de ruido de la antena para 45º de elevación a 15,3 GHZ (aprox )
T=30K (Ver gráficos)
Temperatura de ruido equivalente de la figura de ruido de la (LNB+receptor)l
Te  T0 ( f  1)
Te  290 (1,19  1)  55,1º K
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Sumando temperaturas trasladadas a la entrada de la LNB:
TE  55,1  30  85,1K
6) - RELACIÓN C /N DEL DOWNLINK SKYWALKER-IBAETA
Factor de ruido de sistema
TS
85,1
 1  1,19 
 1  0,4834
T0
290
 10log0,483  3,16dB
f SYS  f 
FSYS
Señal recibida: C 2  61dBw 218,2  40  117,2dBw
Potencia de ruido a la entrada del sistema:
( N ) 2  10log(1,381023  290 2 107 )  141dBw
Relación señal a ruido a la salida del sistema
C
   117,2dBw  (141dBw)  (3,16dB)  20,64dB
 N 2
7) -RELACIÓN C/N. ENLACE DIRECTO TECNUN-IBAETA
  5º : 100K
Temperatura de ruido equivalente para
Temperatura d la LNB+Receptor
Te=55,1ºK
Total
155,1K
C / N  EIRP PD  G  10log kTE B
C / N  61 240,31 40  10log1,381023.155,1 2 107  5,62dB
(C / N ) D  5,62dB
Recepción imposible (por debajo del ruido)
8) - RELACIÓN C/N.EN EL ENLACE INDIRECTO
C/N del primer salto: Tecnun-Skywalker.
. TE  290 (10
0, 5
10
 1)  4º  39,39K
C / N 1  61 225,6  37  10log1,381023.39.39 2 107  12,04dB
C/N del segundo salto: Skywalker Ibaeta:
Señal recibida en Ibaeta
C 2  117,2dBw (ver 6-)
Ruido del enlace N 2  10log1,381023.85,1 2 107  136.3dBw
Ruido retransmitido ( N ' ) 2  117,2dBm  12,04dB  129,2dBm
Relación C/N
(C / N )  117,2dBw  (129,2dBw)  12,04dB (C / N ) I  12,04dB
Comunicación indirecta perfecta y directa imposible
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PUESTO
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Enlace Ibaeta Miramón
La salida del receptor de la estación espacial proporciona una señal, que se transmite desde
Ibaeta a Miramón, junto con otros 8 canales similares adicionales.
CARACTERÍSTICAS DEL SALIDA DE LA CABECERA:
Nivel de salida
Relación S/N
Distancia de intermodulación ( 2 portadoras)
-20dBm
24 dB
60 dB
CARACTERÍSTICAS DEL ENLACE IBAETA MIRAMÓN
Frecuencias de trabajo de la red
Número de canales
Ancho de banda de cada canal ( para ruido)
Nivel de salida en Miramón a)
Distancia Miramón - Ibaeta
Atenuación del cable de la línea de enlace
Distancia entre repetidores
Factor de ruido de cada amplificador
Intermodulación de 3º orden de cada amplificador
Temperatura térmica del receptor y amplificadores
de 500 a 725 MHz
9 canales
20 MHz
-20dBm
3.600 m
6dB/100m
600 m
8 dB
IP3=20dBm
50ºC
PREGUNTAS
1) Calcular la relación S/N recibida en Miramón y comprobar que cumple el mínimo exigido de 20dB
2) Calcular el punto de intersección (IP3) del sistema completo (Cabecera + enlace)
3) Determinar el nivel óptimo de trabajo, si el índice de modulación cruzada permitido es del 5%. (las señales son
incoherentes)
4) ¿ Necesitaríamos más datos para conocer si los batidos de 2º orden producen distorsiones inaceptables en nuestro
enlace?. Razone la respuesta.
PARTE 2Planteamiento y resolución
n
Número de amplificadores:
3600
6
600
Con salida a –20dBm. (Ver caso de –50 dBm al final (*))
Atenuación por tramo
A1  3.600 
6 1 216
 
 36 dB
100 6
6
Factor de ruido del enlace de amplificadores:
FT  36  8  10log6  51,8dB
Relación C/N propia del enlace
C / N o  C / N i  FT
(C / N ) 0   20dBm 30dBw 10log1,38 1023  290 2 107  51,8  29,17dB
Combinando c/N:
C
  C 
  
N

N
  10 1

24dB  29,17dB  10log10
 10 10 2   21,82dB




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8) - PUNTO DE INTERSECCIÓN IP3
Intermodulación de un solo amplificador a –20dBm
I 2T 1  2  ( IP3  NT )
I 2T 1  2  (20  20)  80dB
Intermodulación de la cadena
I 2TC  80  20log6  64,4dB
Intermodulación combinada con la cabecera
60

 6420, 4

I T  20 log10
 10 20   55,9dB


Que corresponde a una IP3
IP 3  20 
55,92
 8dBm
2
9) – NIVEL ÓPTIMO DE TRABAJO
Distancia de IX correspondiente al 5%
I X  20log m  20log0,05  26dB
Distancia de intermodulación IC, que corresponde a esta IX
I 2T  I X  12dB  26  12  38dB
Empeoramiento de I2T por la 9 portadoras
 I 2T  10log(9  1)  9dB
La distancia I2T que debe exigirse es pues;:
38dB  9dB  47 dB
La distancia actual es 55,9dB
La holgura en distorsión es de 55,9dB  47dB  8,92dB
Que en nivel de señal se reduce a la mitad:
8,92
 4,5dB
2
El nivel máximo de trabajo, pues:
N Máxt  20dBm  4,5  15,5dBm
El nivel mínimo de trabajo, fijado por la C/N es
N M int  20dBm  (21,82dB  20dB)  21,82dBm
Y el nivel centrado de trabajo
N Topt 
 21,82 dBm  15,5dBm
 18,66 dBm
2
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