ITU-R S 1512 SPANISH-2001 Measurement procedure for determining non-geostationary satellite orbit satellite equivalent isotropically radiated power and antenna discrimination《对非同步卫.pdf

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1、 Rec. UIT-R S.1512 1 RECOMENDACIN UIT-R S.1512 Procedimiento de medicin para determinar la potencia istropa radiada equivalente y la discriminacin de antena en satlites no geoestacionarios (Cuestiones UIT-R 231/4 y UIT-R 42-1/4) (2001) La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) qu

2、e algunas bandas de frecuencias estn atribuidas a las redes de satlites no geoestacionarios (no OSG); b) que el nmero de sistemas de satlites no OSG en funcionamiento y planificados ha aumentado significativamente durante los ltimos 10 aos; c) que la interferencia que experimentan dichos sistemas se

3、r cada vez ms significativa para otros usuarios que comparten las bandas de frecuencias a ttulo primario; d) que los operadores de redes de satlites no OSG y las administraciones pueden desear medir ciertas caractersticas de radiofrecuencia (RF) de los satlites no OSG; e) que las caractersticas de R

4、F de los satlites no OSG son ms difciles de medir que las de los satlites OSG pues los primeros se mueven respecto a la superficie de la Tierra, recomienda 1 que se utilice el procedimiento de prueba del Anexo 1 como gua para determinar la potencia istropa radiada equivalente (p.i.r.e.) y la discrim

5、inacin de la antena de los satlites no OSG. Pueden utilizarse los Anexos 2 y 3 formando parte del procedimiento de medicin para determinar los niveles de seal mximo y mnimo recibidos por la estacin de prueba. ANEXO 1 Procedimiento de medicin para determinar la p.i.r.e. y la discriminacin de antena d

6、e los satlites no OSG 1 Introduccin Con el procedimiento indicado a continuacin se pretende orientar a las administraciones que desean efectuar mediciones repetibles de la p.i.r.e. en el enlace descendente y del diagrama de ganancia en transmisin de satlites no OSG operacionales. 2 Requisitos en cua

7、nto a equipo El mtodo de prueba implica la utilizacin de una estacin terrena con antena grande, totalmente orientable, capaz de seguir un satlite, un analizador de espectro capaz de efectuar las mediciones necesarias y un computador que controle el funcionamiento automatizado de un programa de prueb

8、a con el que efectuar las mediciones y registrar los datos en un fichero. 2 Rec. UIT-R S.1512 3 Descripcin del equipo de prueba La Fig. 1 muestra un diagrama de bloques de la configuracin de prueba. Cada uno de los parmetros indicados en la Fig. 1 se define en el Cuadro 1. 1512-01TSATLGLTALpLcAntena

9、 de seguimientoEquipo de pruebaComputadorFactor de ruido: FSAControl de seguimiento(Posicionamiento enacimut y elevacin)Alimentador CableAnalizadorde espectroAntena grandede pruebasplenamente orientableFIGURA 1Diagrama de bloques de la disposicin de medicinEntrada RFABRAntena de prueba: La antena de

10、 prueba debe ser plenamente orientable a lo largo de la mayor parte posible del horizonte. El reflector de antena debe ser lo ms grande posible a fin de obtener una gran ganancia en recepcin que se traduzca en una gama dinmica elevada con la que efectuar las mediciones. No obstante, la velocidad de

11、cambio de puntera de la antena debe permitirle permanecer apuntada al satlite no OSG a medida que se desplace por el cielo. El amplificador de bajo nivel de ruido (ABR) debe tener una temperatura de ruido tan reducida como sea posible a fin de minimizar el umbral mnimo de ruido del equipo de prueba.

12、 El cable de conexin del ABR con el analizador de espectro debe ser lo ms corto posible y de buena calidad, a fin de minimizar el ruido que aporta a la configuracin de prueba. Analizador de espectro: Se precisa un analizador de espectro que tenga capacidad de control digital por un computador y de t

13、ransferencia a ste de los datos medidos. Normalmente se utiliza para este tipo de aplicaciones una conexin en barra bus de datos entre el computador y el analizador de espectro. Adems, el analizador de espectro debe tener un nivel de ruido que sea inferior al del Rec. UIT-R S.1512 3 ruido del equipo

14、, pues de otra manera el nivel de ruido del analizador de espectro limitar la gama dinmica en la que se pueden efectuar las mediciones. Este valor puede calcularse analticamente determinando la temperatura del equipo de pruebas (vase el Anexo 3) y comparndola con la del analizador. Un mtodo alternat

15、ivo para el clculo analtico es el de atenuar la seal 10 dB en el analizador de espectro y verificar que la relacin (I + N)/N ha variado en menos de 1 dB. Sistema de computador: El sistema informtico sirve para dos funciones. En primer lugar debe dirigir la antena hacia el satlite no OSG y en segundo

16、 lugar debe recopilar los datos necesarios. Para realizar la primera funcin se han de estudiar los datos orbitales del satlite no OSG (altitud del apogeo, altitud del perigeo, inclinacin, argumento del perigeo e instante del nodo ascendente), a fin de predecir cundo y dnde aparecer en el horizonte.

17、El satlite puede a continuacin seguir prediciendo su emplazamiento a lo largo del tiempo o utilizando un sistema de seguimiento en bucle cerrado que forma parte del subsistema de antena. La segunda funcin del computador es la de efectuar las mediciones en intervalos de tiempo regulares y registrar s

18、tas en un fichero informtico, junto con otros datos de la posicin, tales como el azimut y la elevacin de la antena de prueba. CUADRO 1 Parmetros fijos necesarios para las pruebas de caracterizacin de satlites no OSG Descripcin del parmetro Smbolo Unidades Valor Parmetros nominales de satlite no OSG

19、Potencia de transmisin aplicada a la antena PSdBW Altitud del satlite hskm Anchura de banda ocupada en el enlace descendente cuando hay modulacin BSocMHz p.i.r.e.s Ls(si es constante) p.i.r.e.s LsdB Diferencia (p.i.r.e.s Ls) (variable)(1)Dif. (p.i.r.e.s Ls) dB Frecuencia del enlace descendente fDGHz

20、 Anchura de banda de referencia BrefHz Coordenadas de la antena de prueba Latitud ftestgg:mm:ss.s Longitud ltestggg:mm:ss.s Altura de la antena (sobre el nivel medio del mar) htestm Caractersticas de la antena de prueba Dimetro Dtestm Ganancia en recepcin (en fD) GRX testdBi Temperatura de ruido TA

21、testK 4 Rec. UIT-R S.1512 CUADRO 1 (fin) 4 Realizacin de las pruebas Clculo de la potencia mxima: El primer paso de la preparacin del equipo consiste en asegurar que la configuracin no est sobrecargada por la potencia mxima recibida en toda la anchura de banda del ABR. Ajustando ganancias o aadiendo

22、 atenuacin a lo largo del trayecto de recepcin, es posible asegurar que el analizador de espectro no resulta sobrecargado. Puede utilizarse la expresin indicada a continuacin para calcular el nivel de la seal recibida de la portadora de prueba que se mide, a la entrada del analizador de espectro. se

23、ttesttestRXabsssstestRXGGLLGPP+Gf7Gf8Gf6Ge7Ge8Ge6+= (1) siendo: PRX test: potencia de la seal recibida en el analizador de espectro (dBW) Ps: potencia en el borde de la antena del satlite (dBW) Gs: ganancia de la antena del satlite en la direccin de la estacin de prueba (dBi) Ls: prdidas en el espac

24、io libre que se calculan utilizando la ecuacin: dB4log102Gf7Gf7Gf8Gf6Ge7Ge7Ge8Ge6=dLsDescripcin del parmetro Smbolo Unidades Valor Parmetros de la disposicin de pruebas Prdidas del alimentador de antena LFdB Ganancia del ABR GLdB Temperatura de ruido del ABR TLK Prdidas del cable LcdB Datos del anal

25、izador de espectro Marca y nmero del modelo Controles del analizador de espectro durante las mediciones Atenuacin de la entrada dB Nivel de referencia dBm Resolucin en amplitud dB/Div Frecuencia central FCGHz Elongacin de frecuencia SPAN kHz Anchura de banda de resolucin ResBW kHz Anchura de banda d

26、e vdeo VBW kHz Umbral de ruido normalizado(2)NoSAdBm (1) En el caso en que no se utilicen haces enganchados o una antena isoflux en el satlite no OSG, debe indicarse la diferencia entre la p.i.r.e. Lsen el eje y la p.i.r.e. Lsmnima en el extremo del haz para la zona de servicio pretendida. (2)El niv

27、el mnimo de ruido visualizado es el que se determina tras aplicar los factores de correccin para el amplificador logartmico, el detector de envolvente y la anchura de banda de resolucin normalizada.Rec. UIT-R S.1512 5 donde: d : distancia desde la antena de prueba al satlite (m) : longitud de onda d

28、e la seal (m) Labs: absorcin atmosfrica (dB) GRX test: ganancia de la antena de prueba, incluyendo las prdidas del alimentador (medida en el extremo de salida) (dBi) Gtest-set: ganancia del equipo de prueba que se calcula utilizando la ecuacin: cLsettestLGG =(2)donde: GL: ganancia del ABR (dB) Lc: p

29、rdidas del cable (dB). En el Anexo 2 figura un ejemplo de clculo de la potencia mxima recibida. Clculo de la potencia mnima: Ha de calcularse el nivel mnimo de ruido del analizador de espectro y del equipo de pruebas para determinar la gama dinmica en la que se puedan efectuar las mediciones. En el

30、Anexo 3 se indica el mtodo para determinar la potencia mnima prctica de la seal que puede medirse con el equipo de pruebas. Calibracin de la p.i.r.e.: El prximo paso consiste en calibrar el equipo de pruebas. La determinacin de la p.i.r.e. del satlite no OSG se efecta de la forma ms precisa midiendo

31、 el nivel de energa en una fuente con una p.i.r.e. conocida. El nivel medido se utiliza entonces como referencia de la densidad de flujo de potencia (dfp) que puede utilizarse para determinar la p.i.r.e. del satlite no OSG. Pueden utilizarse diversas fuentes estables de RF como referencia de calibra

32、cin, tales como una baliza de satlite OSG que transmita una p.i.r.e. conocida o determinadas estrellas radioelctricas. Si no se calibra el equipo de esta manera, las mediciones efectuadas darn informacin sobre la ganancia relativa del satlite no OSG en diversas direcciones, pero no permitirn determi

33、nar la potencia exacta radiada en una direccin determinada. En el proceso de calibracin, es importante medir la variacin de la ganancia en recepcin del equipo de pruebas en toda la banda de frecuencias que se utilizar para stas. Como no es raro encontrar variaciones de 2 a 3 dB en la banda de medici

34、n, es importante conocer la amplitud de la variacin de la ganancia entre la frecuencia utilizada para medir el nivel de la p.i.r.e. de referencia y la frecuencia a la que se efectuar la medida. Medicin de la seal de un satlite no OSG: En cada paso de un satlite no OSG determinado, la antena orientab

35、le sigue al satlite y se efectan mediciones de la energa procedente de l. En cada punto de medicin, es necesario registrar el acimut y la elevacin de la antena para el procesamiento posterior. Antes de cada nueva medicin, el programa encargar al analizador de espectro que libere la traza. Debe reali

36、zarse un promedio en tres barridos de toda la banda de frecuencias para minimizar el efecto de cualquier fluctuacin de corta duracin en el nivel de la potencia transmitida. Es necesario que el tiempo entre muestras de datos sea suficientemente corto a fin de obtener la forma de los lbulos laterales

37、de la antena del satlite. La complejidad del diagrama del haz de transmisin del satlite no OSG y la altitud del satlite son dos variables que es necesario considerar al establecer el intervalo de tiempo requerido entre mediciones. El tiempo mnimo de establecimiento necesario para los equipos se dete

38、rmina a partir del tiempo que necesita el 6 Rec. UIT-R S.1512 analizador de espectro para completar los tres barridos, efectuar la medicin, pasar la informacin al computador y que ste la almacene. El tiempo mnimo de barrido del analizador de espectro es funcin de la elongacin y de la anchura de band

39、a de resolucin y se obtiene de las especificaciones del fabricante. Cuando el satlite no OSG pasa por una zona prxima al arco OSG, ser necesario tener en cuenta la posible contribucin de la interferencia procedente de los satlites OSG. Ello puede limitar el volumen de datos que puede obtenerse cuand

40、o la antena de prueba atraviesa una regin estrecha alrededor del arco OSG. Puede ser til efectuar un anlisis inicial del arco OSG antes del inicio de las pruebas a fin de hallar una banda estrecha no utilizada a lo largo de un tramo significativo del arco OSG en el que pueda utilizarse una portadora

41、 de prueba en onda contina. Las pruebas deben efectuarse en condiciones de cielo despejado a fin de minimizar la variacin de los niveles de la seal medida a lo largo del ensayo. Preferentemente, el emplazamiento de la instalacin de pruebas debe tener un horizonte con un ngulo de elevacin prximo a 0

42、en todas las direcciones para obtener el mayor campo de visin posible. Si el satlite no OSG se desplaza por una traza en el suelo repetitiva, slo habr un grupo finito de secciones de medicin en el diagrama de antena. Puede ser necesario efectuar pruebas desde nuevos emplazamientos a fin de obtener d

43、atos suficientes para caracterizar el diagrama de la p.i.r.e. transmitida por el satlite no OSG. 5 Procesamiento de los datos recopilados Satlite no OSG con valores de la p.i.r.e. fijos en el tiempo: Si el satlite no OSG presenta valores de la p.i.r.e. que no varan respecto al punto subsatelital, ca

44、da paso por el emplazamiento de prueba constituye un corte del diagrama de antena. Con cortes suficientes es posible construir una representacin de la p.i.r.e. del satlite con sus ngulos de cabeceo y balanceo respecto al nadir. A fin de obtener dicha representacin partiendo de los datos recogidos, e

45、s necesario determinar los parmetros de la rbita no OSG junto con el acimut y la elevacin de la antena de prueba en cada punto de datos: d : distancia al satlite no OSG desde la estacin de prueba 1:ngulo de cabeceo de la estacin de prueba respecto al nadir del satlite 2:ngulo de balanceo de la estac

46、in de prueba respecto al nadir del satlite. Puede utilizarse la ecuacin siguiente para hallar la p.i.r.e. del satlite no OSG (p.i.r.e.s) en la direccin (1, 2):calleveldderiperipmesrefrefs+GfaGfaGfbGf9GeaGeaGebGe9+= log20 (3) siendo: p.i.r.e.ref: p.i.r.e. de la fuente de referencia (dBW) dref: distan

47、cia de la estacin terrena a la fuente de referencia (m) dmes: distancia desde la estacin terrena al satlite sometido a prueba (m) level : diferencia de potencia medida entre el nivel de la fuente de referencia y el satlite no OSG (dB) cal : variacin de la ganancia entre la frecuencia de referencia y

48、 la frecuencia medida (dB). Rec. UIT-R S.1512 7 Una vez convertidos todos los puntos de datos en valores de la p.i.r.e.s, 1 y 2, puede efectuarse una representacin de la p.i.r.e.sen funcin de 1 y 2. Pueden utilizarse programas informticos que dibujan contornos de los datos en tres dimensiones para simplificar la representacin de la informacin. La comparacin de estos grficos para los distintos satlites de la constelacin pondr de manifiesto si cada uno de los satlites funciona fuera de su envolvente especificada. Satlite no OSG con valores de la p.i.r.e. variables en el tiempo: En los casos en