PROCEDIMIENTO DE OPTIMIZACION DE LA CARGA UTIL DE UN SATELITE DE TELECOMUNICACIONES MULTIHAZ.

Procedimiento de optimización de la carga útil de un satélite de telecomuni- caciones multihaz,

denominada carga útil optimizada (100, 200, 300, 400), a partir de una carga útil de referencia (10) para la formación de Ns haces sobre una conexión de bajada, siendo Ns un número entero natural estrictamente mayor que 1, en donde dicha carga útil de referencia (10) comprende medios de amplificación formados: - o bien por Ns primeras unidades de amplificación (16, 17, 18) que constan de una entrada y de una salida, estando cada una de las Ns primeras unidades de amplificación destinada a amplificar un haz, - o bien por un primer equipo de amplificación que consta de Ns entradas y de Ns salidas y que está destinado a amplificar los Ns haces, estando dicho procedimiento caracterizado por que dicha optimización se realiza respondiendo a uno de los dos criterios siguientes: - primer criterio: se conserva la capacidad C de dicha carga útil de referencia y el área de la zona de cobertura de dicha carga útil se divide por N, siendo N un número entero natural estrictamente mayor que 1 de manera que Ns es un múltiplo de N; - segundo criterio: se conserva el área de la zona de cobertura de dicha carga útil y dicha capacidad C es multiplicada por N; según dicho primer criterio, dicho procedimiento conlleva los pasos siguientes: - comparación de dicho número Ns de haces con un número umbral de haces Numbral o comparación de dicha capacidad con una capacidad umbral Cumbral; - si Ns es superior a Numbral o si la capacidad C es superior a Cumbral; - cuando dichos medios de amplificación están formados por dichas Ns primeras unidades de amplificación: sustitución en dicha carga útil optimizada de dichas Ns primeras unidades (16, 17, 18) por NS/N segundas unidades de amplificación (116, 117, 118, 216, 217, 218); estando cada una de las Ns/N segundas unidades de amplificación destinada a amplificar N haces; - cuando dichos medios de amplificación están formados por dicho primer equipo de amplificación: sustitución en dicha carga útil optimizada de dicho primer equipo por un segundo equipo de amplificación que consta de Ns /N entradas y de Ns/N salidas y que está destinado a amplificar los Ns haces repartidos en dichas Ns /N entradas; según dicho segundo criterio, dicho procedimiento conlleva los pasos siguientes: - cuando dichos medios de amplificación están formados por dichas Ns primeras unidades de amplificación: sustitución en dicha carga útil optimizada de dichas Ns primeras unidades (16, 17, 18) por Ns terceras unidades de amplificación (317, 318, 417, 418), estando cada una de dichas Ns terceras unidades de amplificación destinada a amplificar N haces; - cuando dichos medios de amplificación están formados por dicho primer equipo de amplificación: sustitución en dicha carga útil optimizada de dicho primer equipo por un tercer equipo de amplificación que consta de Ns entradas y de Ns salidas y que está destinado a amplificar NxNs haces repartidos en dichas Ns entradas

La presente invención se refiere a un procedimiento de optimización de la carga útil de un satélite de telecomunicaciones de varios haces, denominado satélite multihaz o "multispot". Este tipo de satélite permite el uso de varios haces de antenas a bordo del satélite para cubrir zonas geográficas contiguas, en lugar de un solo haz amplio.

Tales satélites multihaz permiten establecer varias conexiones por radiofrecuencia que ocupan una misma banda de frecuencia sobre haces distintos.

Un ejemplo de configuración multihaz se ilustra en la figura 1.

Se envían señales hacia un satélite 3 sobre una conexión de subida LM por una estación terrestre 2 tal como una puerta de enlace (en inglés "gateway") unida a una conexión troncal de Internet 5. Estas señales son tratadas a continuación al nivel del satélite 3 y después retransmitidas a través de una conexión de bajada LD bajo la forma de una pluralidad de haces o "spots" SP1 a SP8.

Algunos satélites multihaz permiten, por otra parte, emitir (y recibir) transmisiones polarizadas: la polarización puede ser lineal (en ese caso los dos sentidos de polarización son respectivamente horizontal y vertical) o circular (en ese caso los dos sentidos de polarización son respectivamente circular a izquierdas o circular a derechas).

Se observará que en el ejemplo de la figura 1, la conexión de subida que parte de la estación 2 utiliza dos polarizaciones con cuatro canales para cada polarización, respectivamente Ch1 hasta Ch4 para la primera polarización y Ch5 hasta Ch8 para la segunda polarización.

Los ocho canales Ch1 hasta Ch8, después del tratamiento por la carga útil del satélite 3 formarán los ocho haces SP1 hasta SP8 (en este ejemplo un canal está asociado a un haz).

La carga útil del satélite designa la parte que le permite cumplir la misión para la cual ha sido concebido, es decir, para un satélite de telecomunicaciones 3 tal como el representado en la figura 1, asegurar la recepción, el tratamiento (conversión de frecuencia, filtrado, amplificación) y la reemisión de señales de telecomunicación emitidas desde la estación terrestre 2. La carga útil comprende esencialmente las antenas del satélite y los repetidores (y no los equipos de control, de propulsión o de alimentación eléctrica que pertenecen a la plataforma del satélite).

La figura 2a representa de manera conocida un diagrama de bloques funcional de una arquitectura de carga útil 10 con emisión multihaz sobre la conexión descendiente.

Después de la recepción y selección de la polarización, la señal recibida de una puerta de enlace es amplificada por un amplificador de bajo ruido 12 LNA (en inglés "Low Noise Amplifier"). A continuación, la señal es separada en Ns canales de conexión de subida por un dispositivo divisor de señal 13. A continuación, los Ns canales de conexión de subida son trasladados en frecuencia por un circuito convertidor de frecuencia 14 formado generalmente por un oscilador local y son filtrados por un filtro de entrada 15 (del tipo filtro pasa banda) de manera que se forman Ns canales de acuerdo con el plan de frecuencias de la conexión de bajada. La mayoría de las veces, el oscilador local está constituido por un oscilador de cuarzo controlado por tensión VCO (en inglés "Voltage Controlled Oscillator") con bucle de enganche de fase. Los Ns canales de frecuencia trasladada son amplificados a través de un amplificador de potencia 16 HPA (en inglés "High Power Amplifier") formado generalmente por un amplificador de canal 17 CAMP (en inglés "Channel AMPlifier") y por un amplificador de tubo de ondas progresivas 18 TWTA (en inglés "Traveling Wave Tube Amplifier") formando Ns señales de haz de conexión de bajada. Generalmente, los amplificadores de canal 17 son amplificadores con control de ganancia que permiten regular el nivel de potencia de las señales a la entrada de los tubos de ondas progresivas 18. Los tubos 18 pueden ser reemplazados por amplificadores de potencia de estado sólido SSPA (en inglés "Solid State Power Amplifier"). También es posible usar arquitecturas más sofisticadas que comprenden dispositivos del tipo MPA (en inglés "Multiport Amplifier") que ofrecen más flexibilidad. Cada una de las Ns señales de haz es filtrada a continuación a través de un filtro pasa banda de salida 19 y después es enviada a una fuente 20 tal como una bocina que radia hacia un reflector para formar un haz. Según esta configuración, si se designa por NGW el número de puertas de enlace, la carga útil 10 comprende:

telecomunicaciones multihaz para la formación de una pluralidad de haces sobre una conexión de bajada.

Sin embargo, una configuración semejante es susceptible de plantear algunas dificultades.

En efecto, según la arquitectura de la figura 2a), el número de convertidores de frecuencia, de filtros de entrada, de amplificadores de canal y de tubos de ondas progresivas es igual al número de haces Ns de conexión de bajada.

Por tanto, para sistemas de tamaño importante, el elevado número de componentes que forma la carga útil llega a ser penalizador en términos de masa y de lanzamiento del vehículo espacial. Por supuesto, estos inconvenientes tienen igualmente un impacto en los costes asociados.

En este contexto, la presente invención tiene por objeto proporcionar un procedimiento de optimización de la carga útil de un satélite de telecomunicaciones multihaz que permita reducir la masa de la carga útil manteniendo al mismo tiempo las exigencias en cuanto a potencia isótropa radiada efectiva (PIRE o, en inglés, EIRP, "Effective Isotropic Radiated Power").

Para ello, la invención propone un procedimiento de optimización de la carga útil de un satélite de telecomunicaciones multihaz, llamada carga útil optimizada, a partir de una carga útil de referencia para la formación de Ns haces en una conexión de bajada, siendo Ns un número entero natural estrictamente mayor que 1, y comprendiendo dicha carga útil de referencia medios de amplificación formados:

estando dicho procedimiento caracterizado porque dicha optimización se realiza respondiendo a uno de los dos criterios siguientes: -primer criterio: se conserva la capacidad de dicha carga útil de referencia y el área

de la zona de cobertura de dicha carga útil se divide por N, siendo N un número entero natural estrictamente mayor que 1 de manera que Ns es un múltiplo de N; -segundo criterio: se conserva el área de la zona de cobertura de dicha carga útil y

dicha capacidad es multiplicada por N; según dicho primer criterio, dicho procedimiento conlleva los pasos siguientes: -comparación de dicho número Ns de haces con un número umbral de haces

Numbral o comparación de dicha capacidad con una capacidad umbral Cumbral; -si Ns es superior a Numbral o si dicha capacidad es superior a Cumbral;

º cuando dichos medios de amplificación están formados por dichas Ns primeras unidades de amplificación: sustitución en dicha carga útil optimizada de dichas Ns primeras unidades por Ns/N segundas unidades de amplificación, estando cada una de las Ns/N segundas unidades de amplificación destinada a amplificar N haces;

º cuando dichos medios de amplificación están formados por dicho primer equipo de amplificación: sustitución en dicha carga útil optimizada de dicho primer equipo por un segundo equipo de amplificación que consta de Ns/N entradas y Ns/N salidas y que está destinado a amplificar los Ns haces repartidos en dichas Ns/N entradas;

según dicho segundo criterio, dicho procedimiento conlleva los pasos siguientes:

- cuando dichos medios de amplificación están formados por dichas Ns primeras unidades de amplificación: sustitución en dicha...

1. Procedimiento de optimización de la carga útil de un satélite de telecomunicaciones multihaz, denominada carga útil optimizada (100, 200, 300, 400), a partir de una carga útil de referencia (10) para la formación de Ns haces sobre una conexión de bajada, siendo Ns un número entero natural estrictamente mayor que 1, en donde dicha carga útil de referencia (10) comprende medios de amplificación formados:

- o bien por Ns primeras unidades de amplificación (16, 17, 18) que constan de una entrada y de una salida, estando cada una de las Ns primeras unidades de amplificación destinada a amplificar un haz, -o bien por un primer equipo de amplificación que consta de Ns entradas y de Ns salidas y que está destinado a amplificar los Ns haces, estando dicho procedimiento caracterizado por que dicha optimización se realiza respondiendo a uno de los dos criterios siguientes:

- primer criterio: se conserva la capacidad C de dicha carga útil de referencia y el área de la zona de cobertura de dicha carga útil se divide por N, siendo N un número entero natural estrictamente mayor que 1 de manera que Ns es un múltiplo de N; -segundo criterio: se conserva el área de la zona de cobertura de dicha carga útil y dicha capacidad C es multiplicada por N;

según dicho primer criterio, dicho procedimiento conlleva los pasos siguientes: -comparación de dicho número Ns de haces con un número umbral de haces Numbral o comparación de dicha capacidad con una capacidad umbral Cumbral; -si Ns es superior a Numbral o si la capacidad C es superior a Cumbral;

º cuando dichos medios de amplificación están formados por dichas Ns primeras unidades de amplificación: sustitución en dicha carga útil optimizada de dichas Ns primeras unidades (16, 17, 18) por NS/N segundas unidades de amplificación (116, 117, 118, 216, 217, 218); estando cada una de las Ns/N segundas unidades de amplificación destinada a amplificar N haces;

º cuando dichos medios de amplificación están formados por dicho primer equipo de amplificación: sustitución en dicha carga útil optimizada de dicho primer equipo por un segundo equipo de amplificación que consta de Ns /N entradas y de Ns/N salidas y que está destinado a amplificar los Ns haces repartidos en dichas Ns /N entradas;

según dicho segundo criterio, dicho procedimiento conlleva los pasos siguientes: -cuando dichos medios de amplificación están formados por dichas Ns primeras unidades de amplificación: sustitución en dicha carga útil optimizada de dichas Ns primeras unidades (16, 17, 18) por Ns terceras unidades de amplificación (317, 318, 417, 418), estando cada una de dichas Ns terceras unidades de amplificación destinada a amplificar N haces; -cuando dichos medios de amplificación están formados por dicho primer equipo de amplificación: sustitución en dicha carga útil optimizada de dicho primer equipo por un tercer equipo de amplificación que consta de Ns entradas y de Ns salidas y que está destinado a amplificar NxNs haces repartidos en dichas Ns entradas.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que la

determinación de dicho número umbral de haces Numbral conlleva los pasos siguientes: -determinación de la masa de dicha carga útil de referencia en función del número de haces Ns; -determinación de la masa de la carga útil optimizada en función del número de haces Ns; -determinación de Numbral cuando las masas respectivas de dicha carga de referencia y de dicha carga optimizada son iguales.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el número entero natural N es igual a 2.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el número umbral de haces Numbral es mayor que 15 y preferiblemente mayor que 20.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que dichas unidades de amplificación están formadas por tubos de ondas progresivas TWTA.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que dichas unidades de amplificación están formadas por amplificadores de semiconductor SSPA.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que dichos equipos de amplificación están formados por amplificadores multipuerto MPA.

5 8. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que conlleva un paso de reducción en un factor N del número de convertidores de frecuencia comprendidos en dicha carga útil optimizada por reagrupamiento en grupos de N canales en el plan de frecuencias de la conexión de bajada.

10 9. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que dicha capacidad umbral Cumbral es mayor que o igual a 5 GHz.