Sistema de carga útil para satélites.

Sistema de carga útil para satélites que comprende una pluralidad de dispositivos transpondedores,

comprendiendo cada uno una sección de entrada que incluye un medio (1) de antena de enlace ascendente, querecibe desde al menos un área de servicio de enlace ascendente, un medio (2) amplificador de bajo ruido, unmedio (3) de conversión, y una sección de salida que incluye un medio (4) de filtro de entrada, un medioamplificador de alta potencia, y un medio (9) de antena de enlace descendente que transmite a múltiples áreas deservicio de enlace descendente, compartiendo al menos una parte de los transpondedores su medio amplificadorde alta potencia en vista de que dicha parte de los transpondedores comprende un amplificador multipuerto (11)que incluye unos amplificadores (6) de canal, una matriz Butler (12) de entrada con una entrada para cada uno dedicha parte de transpondedores, aceptando cada entrada una señal, un banco de amplificadores (14) de altapotencia, cada uno para uno de dicha parte de transpondedores, teniendo los amplificadores de alta potencia decada uno de dicha parte de transpondedores una potencia máxima menor que la potencia total que puede sertransmitida por la carga útil, y una matriz Butler (15) de salida que reasigna los componentes de cada señal a unpuerto de salida dado de la matriz Butler de salida, estando cada señal de entrada de dicha parte detranspondedores en la matriz Butler (12) de entrada dividida en amplitud con el ajuste de fase apropiado, de talmodo que todos los amplificadores (14) amplifiquen una parte igual de la señal, caracterizado porque losamplificadores (6) de canal están situados en unas respectivas entradas del amplificador multipuerto (11), y losmedios (9) de antena de enlace descendente están situados en unas respectivas salidas del amplificadormultipuerto, por lo que cada salida del amplificador multipuerto está asociada con un área de servicio de enlacedescendente diferente, sin utilizar un multiplexador de salida o una red de selectividad de la salida intervinientespara seleccionar el área de servicio de enlace descendente.

Sistema de carga útil para satélites La invención se refiere a un sistema de carga útil para satélites que comprende una pluralidad de dispositivos transpondedores, comprendiendo cada uno una sección de entrada que incluye un medio de antena de enlace ascendente, un medio amplificador de bajo ruido, un medio de conversión, y una sección de salida que incluye un medio de filtro de entrada, un medio amplificador de alta potencia, un medio de filtro de salida y un medio de antena de enlace descendente.

Es conocido el asociar cada transpondedor con un amplificador de alta potencia de una potencia dada. Estos sistemas de carga útil conocidos tienen el inconveniente de que puede reducirse la potencia a transmitir por cada transpondedor si se requiere menos potencia, pero no puede aumentarse más allá de la potencia máxima del amplificador. Esto significa que el amplificador de alta potencia está dimensionado para la potencia máxima prevista. La potencia que no es utilizada por el amplificador de alta potencia de un transpondedor no puede ser asignada a otro que pueda requerir potencia extra. La capacidad de cada transpondedor está limitada por la potencia máxima de su amplificador de alta potencia.

Un objeto de la presente invención es eliminar este inconveniente.

Con este propósito el sistema de carga útil propuesto está caracterizado porque al menos una parte de los transpondedores comparten su medio de amplificador de alta potencia y porque los amplificadores de alta potencia de cada dicha parte de transpondedores tienen una potencia máxima menor que la potencia total que puede ser transmitida por la carga útil.

De acuerdo con otra característica de la invención, el sistema está caracterizado porque dicha parte de transpondedores comprende un amplificador multipuerto que incluye una matriz de entrada con una entrada para cada uno de dicha parte de transpondedores, un banco de amplificadores de alta potencia, cada uno para uno de dicha parte de transpondedores y una matriz de salida que tiene un puerto de salida para cada uno de dichos transpondedores.

De acuerdo con aún otra característica de la invención, el sistema está caracterizado porque la sección de entrada del sistema que comprende el medio de antena, el medio amplificador de bajo ruido y el medio conversor es común a todos los transpondedores, y porque la sección de salida que comprende el medio de filtro de entrada, el medio de cadena de amplificación y el medio de filtro de salida difiere para los transpondedores, y porque el medio de amplificador de alta potencia de estos transpondedores está compartido mediante la provisión de un amplificador multipuerto.

El documento US-A-5771 444 y US-A-3 917 998 dan a conocer la concentración de amplificadores de alta potencia por medio de una matriz Butler que precede y sigue a un conjunto de dispositivos amplificadores. Estos documentos se refieren al contexto de comunicaciones vía satélite.

A continuación se describirá la invención de manera más detallada con referencia a las figuras que muestran un ejemplo de realización de la presente invención. Estas figuras muestran:

- la figura 1, el diagrama de bloques funcional de un transpondedor de un sistema de carga útil para un satélite;

- las figuras 2 y 3, dos arquitecturas de carga útil en las cuales puede aplicarse la invención;

- las figuras 4 y 5, la estructura de las arquitecturas de carga útil de acuerdo con las figuras 2 y 3, respectivamente, tras la aplicación de la invención;

- la figura 6, el diagrama de un amplificador multipuerto (MPA) tal como el mostrado en las figuras 4 y 5.

Es sabido que los satélites incluyen dos subsistemas, la plataforma y la carga útil. La plataforma soporta la carga útil con las funciones para constituir la estructura que incluye los mecanismos de despliegue de las antenas y los paneles solares, el sistema de control a bordo para asegurar la autonomía del satélite, el sistema de energía eléctrica, el sistema de telecomando, telemetría y gestión de datos, el sistema de control térmico y el sistema de control de la altitud y de la órbita que incluye el subsistema de propulsión. La carga útil es dependiente de la misión, que en este caso será para un sistema de comunicaciones al cual está asociada. Normalmente una carga útil para comunicaciones consiste en un número de transpondedores, cuyo diagrama de bloques funcional se presenta en la figura 1.

De acuerdo con esta figura, un transpondedor comprende una antena 1 de enlace ascendente, un amplificador 2 de bajo ruido (LNA) , un conversor 3, un filtro de entrada o desmultiplexador 4, una cadena 5 de amplificación que incluye un amplificador 6 de canal y un amplificador 7 de alta potencia (HPA) , un filtro de salida o multiplexador 8 y una antena 9 de enlace descendente. No todas las funciones necesitan estar dedicadas a un único transpondedor y ciertas funciones pueden ser compartidas por un número de transpondedores.

Las figuras 2 y 3 muestran unas arquitecturas de carga útil a las cuales puede aplicarse específicamente la invención. En el caso de la figura 2, la antena 1 de enlace ascendente, el amplificador 2 de bajo ruido y el conversor 3 están compartidos por cuatro transpondedores. El filtro de entrada o desmultiplexador 4 divide la entrada en cuatro canales de transpondedor con un ancho de banda dedicado a cada canal, y cada uno de los mismos es procesado por una cadena 5 de amplificación que normalmente incluye el amplificador 6 de canal y el

amplificador 7 de alta potencia (HPA) . Cada canal tiene su propio filtro de salida y una antena 9 de enlace descendente. Por consiguiente, el área de servicio del enlace ascendente es común a todos los transpondedores, pero las áreas de servicio del enlace descendente difieren para los transpondedores.

En la arquitectura de carga útil mostrada en la figura 3 tanto el área de servicio del enlace ascendente como el área de servicio del enlace descendente difieren para los diferentes transpondedores. También podría incluir una matriz de conectividad para permitir interconexiones entre las diferentes coberturas.

En las comunicaciones vía satélite el amplificador 7 de alta potencia (HPA) representa un importante recurso que resulta pesado, disipa una considerable cantidad de calor y consume la mayor parte de la corriente continua de la carga útil. Es por consiguiente un factor de dimensionamiento del satélite. Es importante utilizar estos recursos eficientemente. Éste es el objeto de la presente invención. De hecho, dado que la potencia de un transpondedor no puede aumentarse más allá de la potencia máxima del amplificador de alta potencia, éste último está dimensionado para la máxima potencia (de pico) prevista. Adicionalmente la potencia no utilizada por el amplificador de alta potencia de un transpondedor no puede ser asignada a otro que pueda requerir potencia extra. Por consiguiente la capacidad de un transpondedor está limitada por la potencia máxima de los amplificadores de alta potencia lo que implica que, en general, la potencia total de los HPAs, como un todo, queda infrautilizada.

Un aspecto de la invención es eliminar esta desventaja para permitir una transmisión de potencia mayor que la potencia máxima de un amplificador de alta potencia de un transpondedor, y para utilizar al completo los recursos de a bordo.

Las figuras 4 y 5 muestran las arquitecturas de carga útil propuestas para este propósito, particularmente adecuadas para las arquitecturas representadas en las figuras 2 y 3, respectivamente.

Para realizar este objeto, la carga útil comprende un amplificador multipuerto (MPA) 11 tal como el denominado amplificador Butler. Tal amplificador multipuerto 11 comprende, tal como se muestra en la figura 6, una matriz Butler 12 de entrada que comprende, de acuerdo con el ejemplo de las estructuras de carga útil de las figuras 4 y 5, cuatro entradas 13a, b, c, d, un banco de cuatro amplificadores 14 de alta potencia y una matriz Butler 15 de salida con cuatro salidas 16a, b, c, d. Por motivos de implementación, el número de amplificadores 14 de alta potencia empleado es 2n, siendo n un número entero, normalmente 2, 3 o incluso 4. Esto se muestra en la figura 6 para n = 2.

El principio del amplificador multipuerto 11 es que una señal en un puerto de entrada, por ejemplo 13a, será dividida en la matriz Butler 12 de entrada en amplitud y con la puesta en fase apropiada, de tal modo que todos los amplificadores 14 amplifiquen una parte igual de la señal. Luego se combinan las señales de todos los 40 amplificadores 14 de alta potencia mediante la matriz Butler 15 de salida, de tal modo que la suma vectorial de las señales produzca una salida, por ejemplo en el... [Seguir leyendo]

1. Sistema de carga útil para satélites que comprende una pluralidad de dispositivos transpondedores, comprendiendo cada uno una sección de entrada que incluye un medio (1) de antena de enlace ascendente, que recibe desde al menos un área de servicio de enlace ascendente, un medio (2) amplificador de bajo ruido, un 5 medio (3) de conversión, y una sección de salida que incluye un medio (4) de filtro de entrada, un medio amplificador de alta potencia, y un medio (9) de antena de enlace descendente que transmite a múltiples áreas de servicio de enlace descendente, compartiendo al menos una parte de los transpondedores su medio amplificador de alta potencia en vista de que dicha parte de los transpondedores comprende un amplificador multipuerto (11) que incluye unos amplificadores (6) de canal, una matriz Butler (12) de entrada con una entrada para cada uno de 10 dicha parte de transpondedores, aceptando cada entrada una señal, un banco de amplificadores (14) de alta potencia, cada uno para uno de dicha parte de transpondedores, teniendo los amplificadores de alta potencia de cada uno de dicha parte de transpondedores una potencia máxima menor que la potencia total que puede ser transmitida por la carga útil, y una matriz Butler (15) de salida que reasigna los componentes de cada señal a un puerto de salida dado de la matriz Butler de salida, estando cada señal de entrada de dicha parte de 15 transpondedores en la matriz Butler (12) de entrada dividida en amplitud con el ajuste de fase apropiado, de tal modo que todos los amplificadores (14) amplifiquen una parte igual de la señal, caracterizado porque los amplificadores (6) de canal están situados en unas respectivas entradas del amplificador multipuerto (11) , y los medios (9) de antena de enlace descendente están situados en unas respectivas salidas del amplificador multipuerto, por lo que cada salida del amplificador multipuerto está asociada con un área de servicio de enlace descendente diferente, sin utilizar un multiplexador de salida o una red de selectividad de la salida intervinientes para seleccionar el área de servicio de enlace descendente.

2. El sistema de carga útil de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la sección de entrada y la sección de salida difieren para los diferentes transpondedores.

3. El sistema de carga útil de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la sección de entrada y la sección de salida difieren para los diferentes transpondedores, y la potencia de salida puede dividirse de manera desigual entre los diferentes medios de antena de enlace descendente por medio de los amplificadores (6) de canal.

4. El sistema de carga útil de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la sección de entrada y la sección de salida difieren para los diferentes transpondedores, y la potencia de salida puede dividirse de manera 30 desigual entre las diferentes partes de los transpondedores por medio de los amplificadores (6) de canal.