1、 Rec. UIT-R BO.1506 1 RECOMENDACIN UIT-R BO.1506 Metodologa para evaluar la repercusin de la interferencia solar en la calidad de funcionamiento de los enlaces del servicio de radiodifusin por satlite (SRS) geoestacionarios (OSG) (Cuestin UIT-R 220/11) (2000) La Asamblea de Radiocomunicaciones de la
2、 UIT, considerando a) que los enlaces OSG pueden optimizarse para regiones ridas con mrgenes de enlace muy pequeos, y por lo tanto, sensibles a la interferencia; b) que tales enlaces OSG sensibles a la interferencia presentan niveles de calidad de funcionamiento que vienen determinados por otras fue
3、ntes de desvanecimiento y degradacin distintas a la lluvia; c) que una de estas degradaciones est provocada por los trnsitos solares a travs del haz principal de las antenas de recepcin y que estas degradaciones pueden ser muy intensas en enlaces con pequeos mrgenes o antenas de gran dimetro; d) que
4、 la calidad de funcionamiento de los enlaces OSG se utiliza en algunas metodologas para determinar los niveles de interferencia aceptable entre sistemas, recomienda 1 que al disear los enlaces del SRS OSG, se utilice la metodologa adjunta indicada en el Anexo 1 a esta Recomendacin para evaluar el ni
5、vel de degradacin de la calidad de funcionamiento de los enlaces del SRS OSG causada por el trnsito solar. NOTA 1 Cabe sealar que algunos sistemas OSG pueden incorporar medidas operativas (tales como diversidad de emplazamiento o de satlites) para disminuir la influencia del trnsito solar sobre el c
6、omportamiento del sistema. ANEXO 1 Metodologa para evaluar la repercusin de la interferencia solar en la calidad de funcionamiento de los enlaces del SRS OSG 1 Mtodo general El trnsito solar en el receptor OSG es un fenmeno que puede evaluarse fcilmente puesto que se conoce muy bien su geometra. Se
7、propone utilizar el siguiente mtodo para describir completamente el efecto del trnsito solar sobre los balances de los enlaces OSG permitiendo de esa forma la evaluacin adecuada de la calidad de funcionamiento de algunos enlaces que no necesitan mrgenes para compensar los desvanecimientos debidos a
8、la lluvia. La influencia del trnsito solar no se traduce en un desvanecimiento sino en un aumento de la temperatura de ruido del sistema que puede ser muy significativo en algunos enlaces OSG de margen reducido y bajo nivel de ruido. 2 Rec. UIT-R BO.1506 El mtodo propuesto se basa en la geometra bie
9、n conocida de la posicin del Sol con respecto a un punto especificado sobre la superficie de la Tierra: el Sol ocupa aproximadamente un disco de 0,53 de dimetro visto desde un punto de la Tierra. El efecto del trnsito solar es significativo cuando el disco corta el haz principal de la antena recepto
10、ra del SRS. Puede calibrarse la repercusin de este efecto utilizando un mtodo detallado o un mtodo simplificado. El mtodo detallado hace variar la ganancia de la antena a lo largo del disco ptico del Sol de acuerdo con un diagrama de ganancia de antena supuesto. El mtodo simplificado supone una gana
11、ncia de antena constante a lo largo del disco ptico del Sol correspondiente a la ganancia dirigida hacia el centro del disco solar. En la Fig. 1 se describe la geometra. El Sol puede considerarse como una fuente de ruido que se desplaza a lo largo de una trayectoria perfectamente definida a travs de
12、l cielo. Durante los equinoccios de primavera y de otoo, el Sol est situado en la intercepcin de los planos ecuatorial y eclptico o prximo a dicho punto. Durante estos instantes, el Sol se encuentra en lnea con la antena receptora del SRS y el satlite del SRS OSG. Ello supone un aumento de la temper
13、atura de ruido de la antena que afecta al factor de calidad (G/T) del receptor del SRS en el enlace y, por consiguiente, degrada la relacin portadora/ruido (C/N). Dependiendo del margen de cielo despejado del enlace esta degradacin puede dar lugar a una interrupcin del enlace durante un breve period
14、o de tiempo. 1506-01FIGURA 1rbita solarrbita del satlite2 Metodologa La metodologa se basa en el clculo de la posicin relativa del Sol con respecto al eje de puntera de la antena receptora y, por consiguiente, en la estimacin del incremento de la temperatura de ruido de la antena debido a la interfe
15、rencia solar. Paso 1: Se selecciona el periodo de tiempo a lo largo del cual se van a realizar los clculos basndose en las fechas de inicio y fin. Se selecciona el intervalo de tiempo en funcin del tamao de la antena para la que se realizan los clculos. Paso 2: Para cada intervalo de tiempo consider
16、ado, se determinan los parmetros orbitales del Sol: w = 282,9404 e = 0,016709 M = 356,0470 + 0,98560 T Rec. UIT-R BO.1506 3 siendo: w : argumento del perihelio (grados) e : excentricidad M : anomala media (grados) T : periodo de tiempo (das). Paso 3: Se convierten estos elementos orbitales en coorde
17、nadas ecuatoriales, rectangulares y geocntricas (XSol, YSol, ZSol). La anomala excntrica E se define de la forma siguiente: E = M + e sen(M) (1,0 + e cos(M) por lo tanto: X1 = DSol(cos(E) e) )sen(1Y12EeDSolGf7Gf8Gf6Ge7Ge8Ge6= y V = A tg 2 (Y1, X1) 1Y1X22+=R siendo: DSol: distancia entre los centros
18、de la Tierra y del Sol A tg 2() : funcin que relaciona un par de coordenadas x, y con el ngulo correcto. La longitud del Sol, lonSol, viene determinada por: lonSol = V + w y por ltimo: XSol= R cos(lonSol) YSol= R sen(lonSol) cos(ecl) ZSol= R sen(lonSol) sen(ecl) siendo ecl la oblicuidad de la eclpti
19、ca con un valor estimado de ecl = 23,4393. Paso 4: Se determinan las coordenadas ecuatoriales, rectangulares y geocntricas (XET, YET, ZET) para la estacin terrena (ET) y el satlite geoestacionario (SAT): XET= RTierracos(latET) cos(lonET+ (TierraT) YET= RTierracos(latET) sen(lonET+ (TierraT) ZET= RTi
20、errasen(latET) 4 Rec. UIT-R BO.1506 siendo: RTierra: radio de la Tierra (6 378 km) latET, lonET: latitud y longitud de la estacin terrena Tierra: velocidad angular de la Tierra (rad/das) (2 = 6,2831) T : intervalo de tiempo considerado (das) y para el satlite geoestacionario: XSAT= (RTierra+ H) cos(
21、latSAT) cos(lonSAT+ (TierraT) = (RTierra+ H) cos(lonSAT+ (TierraT) YSAT= (RTierra+ H) cos(latSAT) sen(lonSAT+ (TierraT) = (RTierra+ H) sen(lonSAT+ (TierraT) ZSAT= (RTierra+ H) sen(latSAT) = 0 siendo: latSAT= 0 H : altitud del satlite OSG (35 786 km). Paso 5: El ngulo entre el Sol, S, la estacin terr
22、ena, E, y el satlite OSG, G, puede obtenerse mediante la expresin: )cos(| = EGESEGES de forma que: ()( )()()()()()()()()()()GefGefGefGfeGefGefGefGfdGfcGefGefGefGeeGefGefGefGedGec+=222222ZZYXXZZ+YYXXZZZZYYYYXXXXcosETSATETSATETSATETSolETSolETSolETSATETSolETSATETSolETSATETSolYAEste ngulo es el ngulo co
23、n respecto al eje del Sol observado desde la antena. Paso 6: Se determina el valor de la ganancia de antena a lo largo del disco solar: Gf2Gf2Sol,G d)( siendo el ngulo con respecto al eje y el ngulo acimutal. Rec. UIT-R BO.1506 5 a) Mtodo detallado El Sol se simula mediante un disco situado en una e
24、sfera centrada en la estacin terrena receptora. La esfera representa el espacio observado por la antena utilizando los ngulos esfricos y . 1506-02zyxP2P1FIGURA 2Disco solarEsfera en la que seencuentra el Sol : ngulo del azimut: ngulo fuera del eje de puntera (el eje de puntera est definido por el ej
25、e z): ngulo de elevacin entre el centro del Sol y el eje zeje z: direccin del eje de puntera de una estacin receptoraP1: centro del SolP2: cualquier punto del disco solarDireccin del eje de puntera de una antena de recepcinEl eje z es el eje de orientacin de la antena receptora. El clculo puede apro
26、vechar la simetra axial de la geometra: los puntos con la misma ganancia forman arcos. Ello se deriva de la interseccin de un plano perpendicular al eje de antena z con la parte de esfera que contiene el Sol. El valor de la integral se determina mediante la adicin de las diferentes longitudes de los
27、 arcos de isoganancia, multiplicadas por el valor de la ganancia para el arco. 6 Rec. UIT-R BO.1506 Si es el ngulo mitad de observacin del Sol (0,266), se presentan dos casos: Caso 1: Si : 1506-03yxR: proyeccin del disco solarcentrado en la direccinde orientacinS: proyeccin deldisco solarFIGURA 3Pro
28、yeccin del Sol sobre el plano xy* A efectos de simplificacin, la Figura muestra una proyeccin del disco solar circular,aunque en realidad no es as. El disco R es la proyeccin del Sol cuando est centrado en el eje z. Cuando el Sol no se encuentra en dicho eje, los clculos de la ganancia de la antena
29、receptora en direccin del Sol se realizan mediante la integracin a lo largo de los arcos de isoganancia que tiene una apertura mitad que puede variar de 0 a . Para determinar la ganancia total en direccin del disco solar, Gf2Gf2Sol,G d)(, se utiliza la siguiente frmula cuando es ms pequeo que . =Ge5
30、Gf2Gf2+=)()(sen2d)( G,GSoldonde: GfeGfdGfcGeeGedGec=)(sen)(sen)cos()cos()cos(cosA Rec. UIT-R BO.1506 7 Caso 2: Si : 1506-04yxRSTFIGURA 4El clculo anterior es vlido para todos los arcos que corresponden a las lneas iso- de menos de ( ) (representadas por el crculo de puntos, T, de la Fig. 4). Para va
31、lores ms bajos de , el clculo de la ganancia a lo largo de la porcin del disco solar se simplifica aprovechando la simetra axial de la geometra con respecto al eje z: =Ge5Gf2Gf2=)()(sen2d)(0G,G siendo: G() : ganancia de la antena istropa lineal (funcin del ngulo con respecto al eje) : incremento ang
32、ular. b) Mtodo simplificado El Sol nicamente subtiende un ngulo de aproximadamente 0,53 (Sol) visto desde la Tierra y si se supone que fuera de Solla ganancia de antena normalizada (Gn) se promediar para que sea Gndirigida hacia el centro del Sol (GnSol), la integral :d)Gf2Gf2Sol,G( puede aproximars
33、e de la forma siguiente: GfaGfbGf9GeaGebGe9Gf7Gf8Gf6Ge7Ge8Ge6 =Gf2Gf22cos12d),(SolSolnSolGG Paso 7: Se determina el valor de la ganancia a lo largo de todo el espacio: Gf2Gf2EspacioG d),( 8 Rec. UIT-R BO.1506 Debido al eje z de los diagramas de antena de las Recomendaciones UIT-R, los clculos son di
34、rectos: =Ge5Gf2Gf2=)()(sen2d),(0GGEspaciosiendo: G() : ganancia de la antena istropa lineal que depende nicamente del ngulo con respecto al eje : incremento angular. Paso 8: Se determina la temperatura del Sol: 75,0000120= fTSolsiendo f la frecuencia y el factor de polarizacin, fijado en este caso a
35、 un valor de 0,5, debido a la polarizacin fija de la antena y la polarizacin aleatoria del sol. Paso 9: Se determina el incremento de temperatura en la antena de recepcin: Gf2Gf2Gf2Gf2Gf2Gf2Gf2Gf2=EspacioSolSolEspacioSolSolGGTGGTTd),(d),(d),(d),(Paso 10: Se determina la degradacin de la relacin C/N
36、del receptor de la forma siguiente: Gf7Gf7Gf8Gf6Ge7Ge7Ge8Ge6 +=00log10)/(TTTNC siendo T0la temperatura de ruido del sistema inicial. 3 Algoritmo para tener en cuenta los trnsitos solares en los balances del enlace En el anlisis que utiliza balances del enlace dinmico para el anlisis de interferencia
37、 tales como los casos no OSG/OSG, puede insertarse la interferencia solar en los balances del enlace de acuerdo con el siguiente algoritmo, a partir del cual puede determinarse la influencia solar sobre la calidad de funcionamiento (porcentaje de tiempo durante el cual se satisface un valor determin
38、ado del nivel C/N) de los enlaces analizados. Tambin puede utilizarse para calcular la duracin de las degradaciones as como su frecuencia de aparicin. Rec. UIT-R BO.1506 9 1506-05Datos de entrada:Frecuencia de intersDimetro de la antenaLatitud de la estacin terrenaLongitud de la estacin terrenaLongi
39、tud del satliteFecha de inicioFecha de finalizacinIncremento de tiempoT = T + incrementoDeterminacin de ladegradacinDeterminacin delincremento de temperaturaClculo de la ganancia alo largo del disco pticoTSol= 120 000 f 0,75Gf2Gf2 G(, ) dT: fecha de inicioSi T fecha de finalizacinClculo de los eleme
40、ntos orbitales del Solw, e, MClculo de XSol, YSol, ZSolClculo de XSAT, YSAT, ZSATClculo del ngulo FIGURA 5FinNoSClculo de XET, YET, ZETEspacio4 Aplicacin de la metodologa para diferentes tamaos de antena El mtodo detallado descrito en los puntos anteriores se ha aplicado para distintos tamaos de ant
41、ena. En todos los casos la temperatura de ruido inicial utilizada fue de 155 K a 12,5 GHz y los diagramas de antena empleados son los que aparecen en la Fig. 8 del Anexo 5 al Apndice S30 del RR. 10 Rec. UIT-R BO.1506 Para antenas de 3 m de dimetro: 1506-05a0100200300400500600700135791131517192123252
42、729012345678135791131517192123252729(Das)Incrementodelatemperaturadelruido en grados(K)Degradacin de larelacin(C/N)enelenlace descendente (dB)(Das)Rec. UIT-R BO.1506 11 Para antenas de 1,8 m de dimetro: 1506-05b012345670501001502002503003504004505001 3 5 7 9 11131517192123252 4 6 8 10 12 14 16 18 20
43、 22 241 3 5 7 9 11131517192123252 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24(Das)Incrementodelatemperaturadelruido en grados(K)Degradacin de larelacin(C/N)enelenlace descendente (dB)(Das)12 Rec. UIT-R BO.1506 Para antenas de 0,6 m de dimetro: 1506-05c01231 3 5 7 9 111315171921232527290204060801001201401601 3 5 7
44、 9 11131517192123252729Degradacin de larelacin(C/N)enelenlace descendente (dB)Incrementodelatemperaturadelruido en grados(K)(Das)0,51,52,53,5(Das)Como caba esperar, los resultados demuestran que la profundidad de la degradacin de la relacin C/N es funcin del tamao de la antena y que la duracin del t
45、rnsito solar aumenta a medida que disminuye el dimetro de la antena. 5 Variacin durante un da Se han realizado clculos basndose en el mtodo detallado para mostrar un perfil de tiempo de la degradacin de la relacin C/N en funcin de la hora de un da prximo al periodo equinoccial. El incremento de tiem
46、po se ha fijado a 1 s. Rec. UIT-R BO.1506 13 Para antenas de 3 m de dimetro: 1506-05d01002003004005006007001 501 1 001 1 501 2 001 2 501 3 001 3 501(s)Incrementodelatemperaturadel ruidoengrados(K)Para antenas de 0,6 m de dimetro: 1506-05e2002040608010012014012104196288371 0461 2551 4641 6731 8822 09
47、12 3002 5092 7182 9271603 1363 3453 554(s)Incrementodelatemperaturadelruido en grados(K)6 Comparacin de los dos mtodos para distintos tamaos de antena Los ejemplos que aparecen a continuacin muestran los resultados obtenidos utilizando los dos mtodos para evaluar la interferencia del Sol en los enla
48、ces del SRS OSG. El Cuadro 1 muestra los incrementos estimados en la temperatura de ruido de la antena obtenidos utilizando los dos mtodos. En el mtodo simplificado, la ganancia de la antena a lo largo del disco ptico del Sol se ha supuesto constante y corresponde a la ganancia dirigida hacia el centro del disco solar. Ello se traduce generalmente en que la temperatura mxima estimada aumenta y es superior a la obtenida utilizando el mtod
