Procedimiento de generación de un diagrama de emisión o de recepción de una antena de un satélite.

Procedimiento de medida de ganancias de antenas (R1, E2) de un satélite para ayudar en la generación de al menos un diagrama de radiación, que comprende:

• una configuración que comprende:

• una definición de una señal útil

(Su) de referencia;

• una definición de un primer canal de emisión para el establecimiento de comunicaciones:

• por una parte, entre un primer emisor (E1) de una primera estación terrestre (ST1) y un primer receptor (R1) de un primer satélite (SAT) y;

• por otra, entre un segundo emisor (E2) del primer satélite (SAT) y un segundo receptor (R2) de una segunda estación terrestre (ST2);

• una definición de una primera modulación (Mod1) de la señal útil mediante espectro ensanchado ocupando una banda de frecuencias adaptadas al primer canal;

• la configuración de una primera orientación (θi) de la primera antena (ANT1),

• un establecimiento de una transmisión que comprende:

• un enlace ascendente que comprende una emisión de la señal útil (Su) modulada según la primera modulación (Mod1) mediante el primer emisor (E1) que genera una señal útil modulada (SMu) hacia el primer receptor (R1) que tiene una cadena de recepción que recibe una primera señal (SM1), comprendiendo la primera señal (SM1) interferencias (J1) y la señal útil modulada (SMu), estando acoplada dicha cadena de recepción al segundo emisor del primer satélite (E2);

• una amplificación de la primera señal total (SM1) mediante una cadena de amplificación (ALC, TWT) de ganancia variable (Gx) que permite mantener un nivel de una primera potencia (P0) de una segunda señal (SM2) a la salida del segundo emisor (E2) en un valor predefinido y constante, siendo conocida en cada instante la potencia de entrada de la primera señal total (SM1) o la ganancia variable (Gx);

• un enlace descendente que comprende una emisión, por parte del segundo emisor (E2), de la segunda señal (SM2) hacia el segundo receptor (R2) de la segunda estación terrestre (ST2), comprendiendo el segundo receptor una cadena de recepción de una tercera señal (SM3) que permite una primera demodulación (Demod1) correspondiente a un desensanche espectral que permite obtener una tercera señal demodulada (S3);

• medidas de potencias realizadas por un computador que comprenden:

• una primera medida de la potencia de la señal (PR2(SM3)) recibida por el segundo receptor (R2) de la segunda estación terrestre antes de la demodulación por desensanche espectral;

• una segunda medida de la potencia de la tercera señal útil demodulada (PR2(S3)) tras el desensanche del espectro de la tercera señal recibida (SM3);

• un cálculo de factores (Rx(θi), (Tx(αi)) de pérdidas de potencia, entre ellos:

• un primer factor (Rx(θi)) que representa las pérdidas de potencia ligadas a la primera orientación (θi) en el enlace ascendente, calculándose el primer factor a partir de una primera relación invariante (K1) a partir de las medidas de potencias;

• un segundo factor (Tx(αi)) que representa las pérdidas de potencia ligadas a la segunda orientación (αi) en el enlace descendente.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E13155208.

Solicitante: EUTELSAT S.A..

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 70, rue Balard 75015 Paris FRANCIA.

Inventor/es: LE PERA,ALESSANDRO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS > TRANSMISION > H04B17/00 (Seguimiento; Pruebas (de sistemas de líneas de transmisión H04B 3/46; disposiciones para el seguimiento o prueba de los sistemas de transmisión empleando ondas electromagnéticas diferentes de las ondas de radio H04B 10/07))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > ANTENAS (elementos radiantes o antenas para calentamiento... > Detalles de dispositivos asociados a las antenas... > H01Q1/28 (Adaptación para la utilización en o sobre aviones, misiles, satélites o globos)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > ANTENAS (elementos radiantes o antenas para calentamiento... > H01Q3/00 (Dispositivos para cambiar o hacer variar la orientación o la forma del diagrama direccional de las ondas radiadas por una antena o por un sistema de antenas)

PDF original: ES-2538463_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento de generación de un diagrama de emisión o de recepción de una antena de un satélite Campo El campo de la invención concierne a los procedimientos de mediciones de potencia y de diagramas de emisión de una antena. En especial, el campo de la invención concierne a las pruebas de emisiones y recepciones de una antena de un satélite para el establecimiento de una cartografía que representa un área de cobertura terrestre para la difusión de datos. Más en particular, la invención se refiere a los procedimientos de pruebas de los niveles de amplificación de las antenas de satélites en orden a validar una calidad de servicio en un área de cobertura cuando el satélite está operativo.

Estado de la técnica anterior

En las pruebas de antenas de satélites, tales como las pruebas que permiten comprobar los diagramas de radiación y los niveles de emisión, se plantea una problemática a partir del momento en que las medidas deben llevarse a cabo en una configuración operativa, es decir, cuando el satélite está en órbita.

Cuando los satélites alcanzan una órbita operativa, es preciso evaluar sus prestaciones, especialmente tras las fases de lanzamiento, de vuelo y de inserción en órbita. Y es que estas últimas fases pueden inducir degradaciones de sistema y de prestaciones en los equipos que permiten cubrir las comunicaciones del satélite.

Por lo tanto, es importante llevar a cabo una serie de pruebas sobre los aspectos operativos y de prestaciones de los equipos de telecomunicaciones del satélite antes de su puesta en funcionamiento.

Una de las pruebas importantes consiste en validar el área de cobertura terrestre de las emisiones y recepciones vía satélite. En efecto, se propone un servicio a un conjunto de países y, consiguientemente, el satélite debe permitir asegurar la difusión y la recepción de datos dentro de esa cobertura con una adecuada calidad de servicio.

A día de hoy existen numerosos procedimientos. En cambio, algunos procedimientos comprenden pruebas que definen altos niveles de potencia que emitir en dirección al satélite, otras pruebas precisan de la emisión de altas potencias por parte del satélite. Las señales de pruebas recibidas por una estación terrestre permiten en especial calificar la calidad de las señales emitidas y/o recibidas por el satélite, la directividad de la antena, la cobertura de la antena, los niveles admisibles, las saturaciones, etc.

Las pruebas que permiten comprobar los diagramas de radiación de antenas se pueden realizar de diferentes maneras.

En general, para una orientación de antena dada, se efectúa una prueba de potencia en un punto fijo de la tierra. Seguidamente se modifica la orientación de la antena sometida a prueba y se vuelve a llevar a cabo una nueva prueba para esa nueva orientación de la antena. Así se realiza el diagrama de una antena. Por lo tanto, la prueba completa de la realización de un diagrama de antena puede prolongarse por espacio de tiempo relativamente importante para explorar la totalidad de un sector muestreado.

Algunos procedimientos permiten establecer en primera instancia el diagrama de la antena de recepción de un satélite y, en segunda instancia, el diagrama de la antena de transmisión del mismo satélite. Por lo tanto, las pruebas pueden prolongarse durante un tiempo bastante largo.

Se pasa a describir dos procedimientos de la técnica anterior, permitiendo cada uno de estos procedimientos calcular el diagrama de la antena de recepción y de emisión del satélite en un enlace de extremo a extremo en el que una señal emitida de una estación de tierra hacia el satélite es reemitida hacia la estación de tierra desde el satélite, desempeñando el satélite la función de un transpondedor o de un repetidor.

Consiste un primer procedimiento en definir una ganancia fija en la cadena de amplificación del satélite y en pilotar desde una estación terrestre la potencia de la señal emitida hacia el satélite.

En lo referente al camino ascendente, este procedimiento permite supeditar la ganancia del emisor de la estación de tierra en orden a mantener una potencia en saturación a la salida del emisor del satélite.

Este primer procedimiento utiliza un modo de la cadena de amplificación llamado "FGM", que significa "Fixed Gain Mode" en la terminología anglosajona.

Por cada orientación de la antena de recepción y la antena de emisión del satélite, se realiza una prueba de potencia. Desde una estación terrestre se emite una señal cuya amplificación está pilotada para obtener en el emisor del satélite una potencia de salida en saturación.

La figura 1 representa la potencia 23 de la señal a la salida del emisor del satélite en un referencial en el que: en ordenadas 20 se representa el nivel de potencia de la señal y en abscisas 21 se representa la ganancia de la 2 10

cadena de amplificación de la señal recibida por el satélite.

Este procedimiento permite definir como punto de referencia, en el enlace de extremo a extremo sometido a prueba, una señal en saturación a la salida de la antena de emisión del emisor. Una ventaja de este procedimiento está en que permite encontrar fácilmente el punto de saturación 22, toda vez que la pendiente 24 del nivel de potencia es positiva antes del punto de saturación y la pendiente 25 es negativa después. El punto de saturación puede ser calculado mediante la estimación de un valor mediano de sendos cálculos a uno y otro lado del punto de saturación cuando son hallados dos valores idénticos de potencia.

La potencia de la señal emitida por el emisor de una estación de tierra se pilota para obtener el punto de saturación a la salida del emisor del satélite. Para cada una de las orientaciones de la antena de recepción del satélite sometido a prueba, se adapta la potencia de la señal emitida del emisor de tierra para encontrar el punto de saturación a la salida de la cadena de amplificación del satélite.

El procedimiento permite deducir el diagrama de la antena de recepción para un conjunto de orientaciones predefinidas efectuando las medidas de la desviación de potencia en transmisión del enlace ascendente hacia el satélite.

La antena, al estar orientada en una primera orientación, emite una señal a su máximo nivel de potencia, esto es, para una PIRE máxima; la PIRE es denominada asimismo, en la terminología anglosajona, EIRP, reseñándose su definición a continuación.

En un sistema de comunicación vía radio, la potencia isotrópica radiada equivalente, denotada por PIRE, o EIRP en inglés, se define en la dirección de la antena donde es máxima la potencia emitida. Es la potencia que habría que aplicar a una antena isotrópica para obtener el mismo campo en esa dirección. Para una antena directamente conectada al emisor:

PIRE [dBm] = Potencia eléctrica aplicada a la antena [dBm] + Ganancia de la antena [dBi]

PIRE [W] = Potencia eléctrica aplicada a la antena [W] * Ganancia de la antena.

Por lo tanto, la cadena de amplificación es gobernada de tal modo que sea ajustada en saturación del nivel de amplificación por una ganancia fija.

En lo referente al camino descendente, por cada orientación de la antena del satélite, la estación terrestre recibe y analiza entonces las variaciones de la EIRP. El análisis de las variaciones de potencias en tierra permite establecer, para cada una de las orientaciones dadas de la antena de emisión del satélite, un diagrama de la antena en transmisión correspondiente a un área de cobertura.

Los movimientos de la antena, en balance y en guiñada, se pueden definir según un plan de pruebas correspondiente a un área que va a recibir cobertura.

Al llevarse... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de medida de ganancias de antenas (R1, E2) de un satélite para ayudar en la generación de al menos un diagrama de radiación, que comprende:

una configuración que comprende:

una definición de una señal útil (Su) de referencia;

una definición de un primer canal de emisión para el establecimiento de comunicaciones:

por una parte, entre un primer emisor (E1) de una primera estación terrestre (ST1) y un primer receptor (R1) de un primer satélite (SAT) y;

por otra, entre un segundo emisor (E2) del primer satélite (SAT) y un segundo receptor 10 (R2) de una segunda estación terrestre (ST2) ;

una definición de una primera modulación (Mod1) de la señal útil mediante espectro ensanchado ocupando una banda de frecuencias adaptadas al primer canal;

la configuración de una primera orientación (i) de la primera antena (ANT1) ,

un establecimiento de una transmisión que comprende:

un enlace ascendente que comprende una emisión de la señal útil (Su) modulada según la primera modulación (Mod1) mediante el primer emisor (E1) que genera una señal útil modulada (SMu) hacia el primer receptor (R1) que tiene una cadena de recepción que recibe una primera señal (SM1) , comprendiendo la primera señal (SM1) interferencias (J1) y la señal útil modulada (SMu) , estando acoplada dicha cadena de recepción al segundo emisor del primer satélite (E2) ;

una amplificación de la primera señal total (SM1) mediante una cadena de amplificación (ALC, TWT) de ganancia variable (Gx) que permite mantener un nivel de una primera potencia (P0) de una segunda señal (SM2) a la salida del segundo emisor (E2) en un valor predefinido y constante, siendo conocida en cada instante la potencia de entrada de la primera señal total (SM1) o la ganancia variable (Gx) ;

un enlace descendente que comprende una emisión, por parte del segundo emisor (E2) , de la segunda señal (SM2) hacia el segundo receptor (R2) de la segunda estación terrestre (ST2) , comprendiendo el segundo receptor una cadena de recepción de una tercera señal (SM3) que permite una primera demodulación (Demod1) correspondiente a un desensanche espectral que permite obtener una tercera señal demodulada (S3) ;

medidas de potencias realizadas por un computador que comprenden:

una primera medida de la potencia de la señal (PR2 (SM3) ) recibida por el segundo receptor (R2) de la segunda estación terrestre antes de la demodulación por desensanche espectral;

una segunda medida de la potencia de la tercera señal útil demodulada (PR2 (S3) ) tras el desensanche del espectro de la tercera señal recibida (SM3) ;

un cálculo de factores (Rx (i) , (Tx (i) ) de pérdidas de potencia, entre ellos:

un primer factor (Rx (i) ) que representa las pérdidas de potencia ligadas a la primera orientación (i) en el enlace ascendente, calculándose el primer factor a partir de una primera relación invariante (K1) a partir de las medidas de potencias;

un segundo factor (Tx (i) ) que representa las pérdidas de potencia ligadas a la segunda 40 orientación (i) en el enlace descendente.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que el segundo factor (Tx (i) ) se obtiene calculando la relación entre la potencia emitida (P0) por una segunda antena de emisión (ANT2) del segundo emisor (E2) del satélite (SAT) y la potencia total (PR2 (SM2) ) de la señal emitida (SM2) por el satélite (SAT) y recibida en el segundo receptor (R2) de la segunda estación terrestre (ST2) .

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado por que el primer factor (Rx (i) ) se calcula en función de la primera relación (K1) , siendo dicha primera relación (K1) la relación entre la potencia de la señal útil (PR1 (SMu) ) y la potencia de las interferencias (PR1 (J1) ) recibidas en la primera antena (ANT1) del primer receptor (R1) del satélite (SAT) .

4. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado por que la primera relación (K1) es invariante durante un tiempo predeterminado y la primera relación (K1) es igual a la relación entre la potencia de la señal útil (PR2 (SMu) ) calculada en el segundo receptor (R2) y la potencia de las interferencias (PR2 (J1) ) recibidas en la antena (11) del segundo receptor de la segunda estación terrestre (ST2) .

5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado por que el primer factor (Rx (i) ) se calcula en función de la primera relación (K1) , de la primera potencia (P0) y de la potencia de la señal útil emitida (PE1 (SMu) ) calculada en el primer emisor (E1) de la antena de emisión (10) de la segunda estación de tierra (ST2) .

6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado por que la primera relación (K1) se realiza a partir de las siguientes medidas:

una primera medida de la potencia de la señal (PR2 (SM3) ) recibida por la antena (11) del segundo receptor (R2) antes de la demodulación por desensanche espectral;

una segunda medida de la potencia de la tercera señal útil demodulada (PR2 (S3) ) tras el desensanche del espectro de la tercera señal recibida (SM3) ;

una tercera medida de la potencia de las interferencias (PR2 (J1) ) recibidas por la antena (11) del segundo receptor (R2) tras la recepción de la tercera señal (SM3) ;

una cuarta medida del primer factor (K1) correspondiente a la cuantificación de la relación entre la potencia de la señal útil modulada (PR1 (SMu) ) y la potencia de las interferencias (PR1 (J1) ) recibidas por el primer receptor (R1) del satélite.

7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que la emisión por parte del primer emisor (E1) y la recepción por parte del segundo receptor (R2) se efectúan en las mismas coordenadas geográficas en el seno de una misma estación terrestre (ST1, ST2) .

8. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que la señal útil de referencia es un tren de bits transmitidos a una velocidad entre 200 bps y 10 kbps.

9. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que los canales de emisión primero y segundo tienen un ancho de banda comprendido entre 20 y 120 MHz y la frecuencia central de los canales primero y segundo está comprendida entre 1 GHz y 40 GHz.

10. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que la primera modulación por espectro ensanchado comprende una velocidad de codificación comprendida entre 10 y 60 MHz.

11. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por que la modulación por espectro ensanchado se realiza mediante la utilización de secuencia de seudorruido.

12. Procedimiento de generación de un conjunto de medidas para el establecimiento de la cartografía de un diagrama de emisión de la segunda antena de emisión (ANT2) del satélite según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado por que:

la etapa de configuración comprende:

una definición de un área de cobertura (Z) de una antena que define una superficie terrestre;

la definición de una secuencia de orientaciones ({i}i[1; N]) de la segunda antena del segundo emisor del satélite (ANT2) que define un muestreo de puntos del área de cobertura (Z) , estando definida cada orientación (i) mediante una consigna de balance y una consigna de guiñada respecto a una orientación de referencia;

la etapa de medición del segundo factor (Tx (i) ) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 se reitera para cada orientación de la secuencia.

13. Procedimiento de generación de un conjunto de medidas para el establecimiento de la cartografía de un diagrama de recepción de la primera antena de recepción (R1) del satélite según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por que:

la etapa de configuración comprende:

una definición de un área de cobertura (Z) de una antena que define una superficie terrestre;

la definición de una secuencia de orientaciones ({i}i[1; N]) de la primera antena (ANT1) del primer receptor (R1) del satélite que define un muestreo de puntos del área de cobertura (Z) , estando

definida cada orientación (i) mediante una consigna de balance y una consigna de guiñada respecto a una orientación de referencia;

la etapa de medición del primer factor (Rx (i) ) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 se reitera para cada orientación de la secuencia.