Atenuações nos enlaces via satélite

Atenuações nos enlaces via satélite

No apontamento de antenas, muitos acreditam que basta instalaresta, e apontar para um determinado satélite, que terá seu objetivo alcançado. Na prática, existe uma certa veracidade, pois instalações cotidianas na Banda C e Ku, não necessitam obrigatoriamente de um profissional. Mas se analisarmos alguns detalhes mais técnicos, chegamos a uma conclusão que o apontamento de antenas não é tão simples como pensamos. Um exemplo são as atenuações nos enlaces via satélite, onde se você compreender sobre a atenuação que uma chuva pode causar, você pode escolher o material correto em sua instalação, e fazer com que não tenha dores de cabeças durante diversas situações climáticas.

Assim, o conhecimento que será transmitido abaixo, é voltado principalmente para instalações profissionais, mas se atentarmos em alguns trechos, poderemos obter diversas informações que irão nos ajudar em apontamentos corriqueiros.

O primeiro ponto que destaco, é a atenuação por espaço livre, onde:

No apontamento de antenas via satélite, não existe obstrução por obstáculos, contando sempre com visada direta entre os pontos de transmissão e recepção. Assim, a atenuação por espaço livre deve-se ao fato de o sinal sofrer dispersão ao longo do percurso de propagação, pela própria natureza de radiação dos elementos utilizados na transmissão. Além disso, na recepção, a área efetiva das antenas é finita, captando apenas parte da energia da frente de onda. Sendo assim, o nível de recepção será muito menor que o de transmissão e a relação entre os mesmos caracterizará a atenuação em espaço livre.

Atenuação atmosférica:

A Terra é rodeada por diferentes tipos de substâncias, tais como gases, átomos livres, água na forma de vapor etc. Essas substâncias, capturadas pelo campo gravitacional terrestre, espalham-se até uma altitude em torno de 650 quilômetros, constituindo a Atmosfera Terrestre.

A densidade dessas partículas diminui com a altitude. As partículas superiores da atmosfera (ionosfera) absorvem e refletem grande quantidade de energia proveniente do sol. Quando absorvida, essa energia é re-irradiada em todas as direções pela ionosfera, ionizando os átomos atmosféricos, gerando assim, em sua parte superior, uma banda de elétrons livres ao redor da Terra, os quais interagem diretamente com algum campo eletromagnético passante (Gagliard, 1984).

O efeito desse tipo de atenuação na potência recebida pode ser caracterizado pela adição de uma perda suplementar.

Atenuação por desapontamento de antenas:

Nos enlaces de subida e descida, sempre existem duas antenas, sendo uma delas da estação terrena e a outra da estação orbital. Estas antenas podem ficar desapontadas, pois o satélite está sujeito a pequenas variações orbitais.

Todo e qualquer desapontamento é acompanhado de atenuação devido à redução de ganho da antena, na radial deslocada da direção de máximo.

Quando as antenas terrestres são de pequeno porte, a variação da posição orbital do satélite não resulta em variações tão elevadas de ganho. No entanto, quando se trabalha com antenas de grande porte, é extremamente importante a utilização de sistemas de rastreamento, para que a comunicação seja mantida em toda e qualquer condição de operação.

Atenuação por erros de polarização:

Vários fatores podem ocasionar essa perda, tais como alterações na onda decorrentes de sua propagação na atmosfera ou imperfeições nas antenas transmissora e receptora.

A perda por erro entre a polarização da onda e o posicionamento da antena, deve ser levada em consideração, pois afeta, principalmente, as estações que trabalham com transmissão e recepção simultâneas.

Ao trafegar pela ionosfera, a onda eletromagnética sofre uma rotação nos vetores de campo elétrico e magnético, chamada de Rotação de Faraday, alterando a polarização da onda.

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A 3 Ghz, a rotação é de 12º, e a 10 Ghz,  a rotação é de 1.1º. Percebe-se que, para frequências em Banda C e Banda Ku, as perdas por polarização devido à Rotação de Faraday, irão variar de 0,2dB a 0,0016dB. Para as bandas mais elevadas este efeito pode ser desconsiderado.

Nos casos onde a onda eletromagnética possui polarização circular e é recebida por uma antena de polarização linear, ou vice-versa, a perda por erro de polarização deve ser considerada igual a 3dB.

Atenuação por chuva:

Para comunicação via satélite, um dos fatores de grande importância é o cálculo de atenuação por chuva, para bandas de frequência que ultrapassam 10GHz. A atenuação por chuva é influenciada por vários fatores e, dentre eles, cabe destacar:

  • A frequência de operação do enlace;
  • q A taxa pluviométrica da localidade onde está instalada a estação;
  • q A polarização da onda eletromagnética;
  • q A posição geográfica da estação terrena;
  • q A posição geográfica do satélite.

No caso de chuva, as transmissões em faixas maiores do que 10 GHz ficam muito prejudicadas. Chega-se a perder, por exemplo, cerca de 2 dB/Km para uma frequência de 12 Ghz e intensidade de chuva igual a 50 mm/h.

Tabela de atenuação
Tabela de atenuação

Os cálculos das atenuações por chuva nas bandas Ku e Ka são de grande importância para os enlaces de comunicação via satélite. No entanto, em banda C as atenuações em função da chuva não assumem valores significativos. Por este motivo, é bastante comum os feixes dos satélites que cobrem as regiões tropicais e equatoriais operarem, preferencialmente, em banda C, principalmente quando o diagrama de cobertura é por zona ou global.

Atenuação de componentes passivos da estação terrena de recepção:

Entre o transmissor e a antena, em função de cabos e outros elementos de conexão, temos outro fator de perdas ôhmicas. Analogamente, a perda encontra-se entre a antena e o receptor.

Conclusão

Podemos concluir que no enlace via satélites, existem diversos fatores de atenuações. Alguns desses devem ser analisados, principalmente por não profissionais, para a realização de uma boa instalação. Mas isto será temas para novas postagens no blog.

Referências:

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