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Sistemas de Telecomunicações | 2007-2008

COMUNICAÇÕES POR SATÉLITE -II

Engenharia Electrica e Electrónica - TIT

Rui Marcelino

Maio 2008

Sumário

1. Sistema de controlo

2. Boeing 702 Telesat – Anik F2

3. Orbita Geoestacionária

4. Referências

2 | Sistemas de Telecomunicações | 2008

1Sistema de Controlo


1

Necessário para colocar e manter o satélite em orbita

Inserção em orbita

Manutenção em orbita

Ajuste fino (Fine pointing)

Principais componentes

Sistema de controlo de orientação

Controlo orientação (attitude) e orbita

Sistema de controlo de orientação

Sistema de controlo de orbita

attitude: The position in space of a spacecraft or aircraft. A satellite's attitude can be measured by the angle the satellite makes with the object it is orbiting, usually the Earth. Attitude determines the direction a satellite's instruments face. The attitude of a satellite must be constantly maintained; this is known as attitude control.


Lançamento e Colocação em Orbita


Lançamento e colocação em orbita do satélite Amazonas


Orbita Geoestacionária


Controlo do posicionamento em orbita

Satélites em orbitas diferentes tem problema de controlo diferentes

Manutenção de Orbita


Estabilização do satélite

Corpo estabilizado (SPIN)

3- eixos estabilizado (GPS,…)

Estabilização do satélite - Ajuste Fino


ROLL AXIS

Rotação em volta do eixo tangente ao plano orbital (E-O na Terra)

PITCH AXIS

Rotação pelo eixo perpendicular ao plano orbital perpendicular to theorbital plane (N-S na Terra)

YAW AXIS

Definição de eixos

YAW AXIS

Rotação pelo eixo do ponto subsatélite


Earth

Equators

o

Definição de eixos

Roll Axis

Pitch Axis

Yaw Axis

s


Monitorizar vários parâmetros

Temperatura

Tensões

correntes

Sensores

Telemetria

Sensores

Enviar dados para a estação terrestre

Registo dos dados


São necessárias baterias

Durante a fase de lançamento

Durante o eclipse (<70 minutos)

Limites das baterias

NiCd 50% (DOD=depth of discharge)

NiH2 70% DOD

Sistema de Alimentação

NiH2 70% DOD

A estação espacial internacional usa barramentos de 110V e precisa de 110kwW; 30 minutos de eclipse por dia obrigam a 55 kW das baterias

Solução: utilização de células de combustível


HORN

Efficient, Low Gain, Wide Beam

REFLECTOR

High Gain, Narrow Beam, May have to be deployed in space

Tipos de antenas

PHASED ARRAY

Complex

Electronically steered


A Boeing é o maior fabricante de satélites. Na sua pagina podem ser consultados os diferentes tipos de satélites bem como as suas características

http://www.boeing.com/satellite/

Especificações de satélites


2Boeing 702

Telesat – Anik F2


2 Telesat – Anik F2

Telesat é um operador de satélites Norte-Americano (Canadá). Foram os primeiros a implementar serviços comerciais em satélites Geoestacionários. O seu primeiro satélite foi lançado em 1972 Anik A1. A Telesat possuí uma frota de 8 satélites e disponibilizam serviços de televisão, voz e Internet para América do Norte.

Um novo satélite encontra-se em construção (Nimiq 4), estando prevista a sua coloção em serviço.

Anik F2 Banda C - Telesat


prevista a sua coloção em serviço. O Nimiq 4 fornecerá serviços de televisão de alta definição.

Um novo satélite Nimiq 5 foi já anunciado.

Customer Telesat CanadaOttawa, Ontario

Spacecraft Boeing 702

LaunchDateVehicleSite

2004ArianeKourou, French Guiana

Orbital slot 111.1° W Longitude

Contract 15 years


ContractLife

15 years

Anik F2 is a Boeing 702 model and will operate at the orbital slot of 111.1 degrees West longitude. The satellite will provide one of the first Ka-band services across North America bringing broadband Internet, distance learning and telemedicine to rural areas of the United States and Canada.

Anik F2 Banda C – Envergadura


In Orbit L, solar arrays: 47.9 m (157 ft)W, antennas: 8.2 m (27 ft)

Stowed H: 7.3 m (24 ft) W: 3.8 m x 3.4 m (12.5 ft x 11.2 ft)

MassLaunch In orbit(beginning of life)

5,950 kg (13,118 lbs)3,805 kg (8,390 lbs)

Anik F2 Banda C – Frequências

C-band 24 active 30-w TWTAs

Ku-band 32 active ( 8 spare) 127-w TWTAs


Ka-band 38 Active (12 spare) 90-w TWTAs

Anik F2 Banda C – Mapa de cobertura


Anik F2 Banda Ku – Mapa de cobertura


Anik F2 Banda C – Fonte de Alimentação e propulsão

Solar

Beginning of lifeEnd of lifePanels

16 kw15 kw2 wings each w/6 panels of improved triple-junction gallium arsenide solar cells


Batteries 58 cell NiH, 328 Ahr

Liquid apogee engine 110 lbf 445 N

XIPS thrusters N-S Four 25 cm

3Orbita Geoestacionária


3

Um satélite numa orbita geoestacionária parece estacionário em relação à terra, daí o nome geoestacionário.

Três condições para uma orbita ser geoestacionária:

1. O satélite deve viajar O-E com a mesma velocidade de rotação da Terra (velocidade angular igual).



Terra (velocidade angular igual).

2. A orbita deve ser circular.

3. A inclinação da orbita deve ser zero.



Ângulos de Vista

Referente à orientação da estação terrestre para o satélite

Azimute – de Norte para Leste até à projecção horizontal do satélite no plano local

Elevação – desde a horizontal local até ao satélite



λE – latitude da estação terrestre

S – Satélite

SS- Subsistema do satélite

R – Raio da Terra

σ – Ângulo a calcular



Geometria para o cálculo do ângulo de vista

λE – latitude da estação terrestre

ФE – longitude da estação terrestre

ФSS – longitude do ponto subsatelite

ou longitude do satélite

S – Satélite


S – Satélite

SS- Subsistema do satélite



latitudes a Norte são positivas e

Latitudes a Sul são negativas

Longitudes a Este de Greenwich são

Positivas e a Oeste são negativas

ESTE (+)


Positivas e a Oeste são negativas

OESTE (-)


Triangulo esférico cujos lados são arcos de círculos : a, b e c

Lado a =90 o

Lado c= 90 o – λE

Ângulo B = ФE - ФSS


Pelas regras de Napier’s obtemos:

b= cos-1 (cos B . cos λE)

A=sin-1 ((sin|B|)/sin b)

O valor de A pode ser: A ou (180º- A)

Ângulo de vista – Azimute (Az)


Az=A Az=360º - A

Ângulo de vista – Azimute (Az)


Az=Ac=180º-AAz= Ad =180º + A

Aplicando a regra dos triângulos

Planos, temos:

Ângulo de vista – Elevação (El)


A elevação é dada por:

Eclipse do satélite pela Terra


Posição relativa da estação terrestre ao satélite


Um satélite a Oeste da estação terrestre entra em eclipse durante o dia (horas de ocupação) na estação terrestre. Um satélite a Oeste da estação terrestre entra entre em eclipse durante a noite e manhã cedo (horas de não ocupação)

3Referências


3

Referências

- Boeing: Integrated Defense Systems - Satellite Development Center Home

http:// www.boeing.com/satellite

- NASA - Science@NASA Satellite Tracking

http:// www.boeing.com/satellitehttp:// www.boeing.com/satellite

- Michael O. Kolawole, “Satellite Communication Engineering”, (2002)

[Cap.1, 2, 3 e 4]


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