DOI:

https://doi.org/10.14483/23448393.2749

Publicado:

1997-11-30

Número:

No 1 (1998)

Sección:

Investigación y ciencia

Temperatura de Ruido en Antenas Parabólicas para Sistemas Satelitales de Recepción

Autores/as

  • Jorge Matos Gómez Universidad Central de las Villas-Cuba

Referencias

W.L. Morgan, G.D. Gordon, "Communication Satellite Hand Book", Wiley & Suns, 1989, Cap. 3, P 313.

G.Maral and M. Bonsquet, "Satellite Communication Systems", Wiley & Suns, (2/c) 1993.

Baylin, Home Satelli TV installation and trouble Shooting manual, Baylin publications, 1994.

Johannsen and U. Mathur, "TURO antenna size, Ku - Band vs. C- Band", IEEE trans. On Broadcasting, vol. BC-33, no. 3, sept 1987.

A. W. Rudge, A.D. Olver, K Milne, P. Knight, "The Handbook of Antena Desing", Peter Peregrinus, Ltd, 1982.

Nokia, "Satellite TV Receiver Antenna Manual", Nokia consumer Electronics, 1992.

D. Veitía, J. Garcia y J. Matos, "Sistemas de TV por Satélite", Trabajo de Diploma, Fac. Ing. Eléc trica, UCLV, 1994.

M. Long, 1993/94, "The World Satellite Annud", Mle, 1993 (apéndice B, p. 428).

Cómo citar

APA

Matos Gómez, J. (1997). Temperatura de Ruido en Antenas Parabólicas para Sistemas Satelitales de Recepción. Ingeniería, (1), 18–21. https://doi.org/10.14483/23448393.2749

ACM

[1]
Matos Gómez, J. 1997. Temperatura de Ruido en Antenas Parabólicas para Sistemas Satelitales de Recepción. Ingeniería. 1 (nov. 1997), 18–21. DOI:https://doi.org/10.14483/23448393.2749.

ACS

(1)
Matos Gómez, J. Temperatura de Ruido en Antenas Parabólicas para Sistemas Satelitales de Recepción. Ing. 1997, 18-21.

ABNT

MATOS GÓMEZ, J. Temperatura de Ruido en Antenas Parabólicas para Sistemas Satelitales de Recepción. Ingeniería, [S. l.], n. 1, p. 18–21, 1997. DOI: 10.14483/23448393.2749. Disponível em: https://revistas.udistrital.edu.co/index.php/reving/article/view/2749. Acesso em: 5 dic. 2021.

Chicago

Matos Gómez, Jorge. 1997. «Temperatura de Ruido en Antenas Parabólicas para Sistemas Satelitales de Recepción». Ingeniería, n.º 1 (noviembre):18-21. https://doi.org/10.14483/23448393.2749.

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Matos Gómez, J. (1997) «Temperatura de Ruido en Antenas Parabólicas para Sistemas Satelitales de Recepción», Ingeniería, (1), pp. 18–21. doi: 10.14483/23448393.2749.

IEEE

[1]
J. Matos Gómez, «Temperatura de Ruido en Antenas Parabólicas para Sistemas Satelitales de Recepción», Ing., n.º 1, pp. 18–21, nov. 1997.

MLA

Matos Gómez, J. «Temperatura de Ruido en Antenas Parabólicas para Sistemas Satelitales de Recepción». Ingeniería, n.º 1, noviembre de 1997, pp. 18-21, doi:10.14483/23448393.2749.

Turabian

Matos Gómez, Jorge. «Temperatura de Ruido en Antenas Parabólicas para Sistemas Satelitales de Recepción». Ingeniería, no. 1 (noviembre 30, 1997): 18–21. Accedido diciembre 5, 2021. https://revistas.udistrital.edu.co/index.php/reving/article/view/2749.

Vancouver

1.
Matos Gómez J. Temperatura de Ruido en Antenas Parabólicas para Sistemas Satelitales de Recepción. Ing. [Internet]. 30 de noviembre de 1997 [citado 5 de diciembre de 2021];(1):18-21. Disponible en: https://revistas.udistrital.edu.co/index.php/reving/article/view/2749

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Investigación y Ciencia

Ingeniería, 1998-00-00 nro:1 pág:18-21

Temperatura de ruido en antenas parabólicas para sistemas satelitales de recepción

Jorge Matos Gómez
Profesor titular Facultad de Ingeniería Universidad Central de las Villas - Cuba.

Resumen

Uno de los problemas más difíciles en el análisis y diseño de enlaces radio - eléctricos es la estimación de la temperatura de ruido en la antena en el extremo receptor del enlace. Particularmente significativo resulta la estimación de este parámetro en las estaciones terrenas de recepción para señales de TV provenientes de satélites geoestacionarios dedicados a la radiodifusión. En el presente artículo se presentan algunos resultados preliminares que pueden ser utilizados para estimar temperatura de ruido de antenas parabólicas, en banda C (4GHz) y banda Ku (12 GHz), correspondientes a sistemas satelitales de recepción. Estos resultados están orientados para su aplicación en el análisis y diseño de estos sistemas. Los resultados presentados en /8/, no resultan convenientes por eludir el defecto del patrón de radicación de la antena en la temperatura de ruido de ésta.


TEMPERATURA DE RUIDO DE ANTENA

Teóricamente, la temperatura de ruido de la antena (ruido externo captado por la estación terrena receptora) puede ser calculado por la siguiente expresión /1/, /2/ :

donde:

Tb(θ, ℑ): Temperatura en brillo de las fuentes de ruido externo, expresadas en K

G (θ,ℑ) : ganacia directiva de la antena receptora en función de la dirección θ,ℑ (la antena esté situada en el origen de coordenadas).

La utilización de la expresión anterior no resulta práctica para propósitos de ingeniería ya que resulta difícil conocer con exactitud el valor de Tb (θ,ℑ) y llevar a cabo la operación de integración planteada.

Cada banda de frecuencias utilizada en radiodifusión por satélite, presenta sus características para la estimación de este parámetro.

ESTIMACIÓN PARA LA TEMPERATURA DE RUIDO EN BANDA C (4GHz)

En /8/ se muestra un conjunto de curvas de temperatura de ruido de la antena en función del diámetro (D) y del ángulo de elevación (EL0). Estas curvas han sido el resultado de un conjunto de mediaciones, en antenas receptoras típicas. Suponiendo que este comportamiento de TA es general, entonces se propone el siguiente estimado para TA.

Donde D esté en metros y EL O en grados sexagesimales las constantes a toman los siguientes valores:

y αo= 77α1= 454

como un resultado del ajuste óptimo del estimador a los valores medidos de TA.

Ajuste óptimo de TA a partir de resultados experimentales en la temperatura de ruido de la antena en Banda C (4GHz)

Sea TA (i, j) los valores experimentales de la temperatura de ruido de la antena para un ángulo de elevación ELO i y un diámetro Dj (ver figura 1), donde:

El error medio cuadrático E2 es:

Donde:

Tomando las derivadas se obtienen las ecuaciones:

Los valores de ao y a1 se obtienen sustituyendo los valores numéricos correspondientes para TA (I, J), EL01 y Dj y resolviendo las ecuaciones lineales simultáneas que resultan.

ESTIMACIÓN DE LA TEMPERATURA DE RUIDO DE LA ANTENA EN BANDA Ku (12 QHz)

Existen datos muy variables sobre la temperatura de ruido de la antena en banda Ku, por lo que el método seguido para banda C no resulta adecuado. No obstante, para condiciones de cielo despejado la dependencia funcional entre TA, D y ELO sigue siendo la misma ya que son los mismos procesos físicos que intervienen en el ruido captado por la antena.

En la práctica, para las antenas parabólicas off set y diámetros menores o iguales a 1 metro la TA no sobrepasa el valor de 50K. Por ejemplo, para ELO= 30O un valor típico de TA = 35 K (141, 151, 161)

Veamos ahora como evaluarlo mejor, estimado el incremento de la temperatura de ruido de la antena debido a la lluvia.

Consideremos el siguiente modelo 171, representado en la figura 1:

Manipulando algebraicamente la ecuación anterior se obtiene:

donde:

Bajo condiciones de cielo despejado (AR= 0) la temperatura de ruido TA será :

El incremento ΔTA será :

Utilizando aproximaciones analíticas de Tc,

Valida entre 11 y 12 GHz y ángulo de elevación mayores de 50 .

Haciendo las sustituciones pertinentes y utilizando los valores numéricos típicos para

α1, Lg Tm, se obtiene:

Como el factor EL es muy cercano a la unidad, se puede sustituir por un valor promedio de 0,96. Así finalmente, se obtiene:

La ecuación anterior puede ser utilizada para evaluar la degradación del enlace satelital debido al incremento de ruido por lluvia [(ΔT). Si selecciona un valor de 50 K para TA (En condiciones de cielo despejado)] y la temperatura de ruido del receptor es TLNB, dado por:

entonces:

CONCLUSIONES

En el presente trabajo se proponen estimadores de temperatura de ruido de antena para sistemas satelitales que operan en banda C y en banda Ku. Los estimadores previos presentados en la literatura (ver referencia 8) no resultan adecuados ya que no toman en cuenta el efecto del patrón de radicación de la antena sobre la temperatura del ruido de ésta. El método presentado en banda Ku puede ser perfeccionado en la medida que se obtengan resultados experimentales específicos para encontrar regularidades entre los parámetros mas importantes en esta banda.

REFERENCIAS

[1] W.L. Morgan, G.D. Gordon, "Communication Satellite Hand Book", Wiley & Suns, 1989, Cap.3, P 313.

[2] G.Maral and M. Bonsquet, "Satellite Communication Systems", Wiley & Suns, (2/c) 1993.

[3] Baylin, Home Satelli TV installation and trouble Shooting manual, Baylin publications, 1994.

[4] Johannsen and U. Mathur, "TURO antenna size, Ku - Band vs. C- Band", IEEE trans. On Broadcasting, vol. BC-33, no. 3, sept 1987.

[5] A. W. Rudge, A.D. Olver, K Milne, P. Knight, "The Handbook of Antena Desing", Peter Peregrinus, Ltd, 1982.

[6] Nokia, "Satellite TV Receiver Antenna Manual", Nokia consumer Electronics, 1992.

[7] D. Veitía, J. Garcia y J. Matos, "Sistemas de TV por Satélite", Trabajo de Diploma, Fac. Ing. Eléctrica, UCLV, 1994.

[8] M. Long, 1993/94, "The World Satellite Annud", Mle, 1993 (apéndice B, p. 428).


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