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ANÁLISIS Y CÁLCULO DE 
ENLACES SATELITALES 
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COMUNICACIÓN POR SATÉLITES 
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SERVICIOS POR SATÉLITE 
Televisión, internet, servicios militares, 
investigación, GPS y otros.
ESTACIÓN TERRENA 
Una estación terrena se compone 
básicamente de cuatro etapas: 
• Modulador de frecuencia 
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SATÉLITES 
Un satélite en general puede contar con 4 módulos que hacen necesarios para su estancia 
en la órbita y para cu...
GEOMETRÍA DE ENLACE 
Se calcula la distancia y los ángulos de acimut y 
elevación.
MODELO DE PÉRDIDAS 
El balance de las pérdidas incluyen las de espacio libre, desapuntamiento, 
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POTENCIA ISOTRÓPICA RADIADA 
EQUIVALENTE (PIRE) 
La potencia suministrada para la transmisión se denomina 
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FIGURA DE MÉRITO 
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Relación portadora a 
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OBJETIVO GENERAL 
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CARACTERÍSTICAS GENERALES 
• 25 archivos de GUI de MATLAB .fig 
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• Más de 8000 líneas de...
MÓDULOS 
Facilidad y usabilidad para el 
usuario.
GRÁFICOS E IMÁGENES 
Permiten un mejor acercamiento al modelamiento 
teórico.
GRÁFICAS DE DATOS 
Atenuación por absorción atmosférica, perdidas 
de espacio libre y más
MANEJO DE VARIAS INTERFACES 
DE USUARIO 
Permite ejecutar varios cálculos al mismo tiempo y traerlas 
a la interfaz princi...
IMPRESIÓN DE INFORMES 
Utiliza el bloc de notas para generar un documento final del 
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HERRAMIENTAS Y AYUDAS 
Función de interpolación, ecuación de Friis, 
documentación web y pdf.
FÁCIL INSTALACIÓN 
Utiliza el MCR (Matlab Compile Runtime) y una 
instalador compilado con INTALLSHIELD
OBJETIVO ESPECIFICO 
Consultar diferentes fuentes bibliográficas para 
referenciar la teoría de enlace satelitales. 
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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
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Potencia de HPA sat 20w 
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EJEMPLO DE ENLACE DE BAJADA 
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ENLACE TOTAL 
COMPARACIÓN DE LA RELACIÓN PORTADORA A DENSIDAD DE RUIDO 
SOFTWARE AUTOR 
76.4407 dBHz 76.42 dBHz
OBJETIVO ESPECIFICO 
Diseñar un software en Matlab® con interfaz gráfica que 
permita el análisis de condiciones que inter...
DIAGRAMA GENERAL 
9 menús principales y alrededor de 20 sub-menús
ENTRADA DE DATOS 
Los datos pueden ser ingresados por el usuario u 
obtenidos de bases de datos
OBJETIVO ESPECIFICO 
Implementar la aplicación para que permita tener en 
cuenta parámetros como lluvia, ubicación, gases ...
API DE GOOGLE MAPS 
Permite ubicar las coordenadas en los mapas de 
Google Maps.
RECOMENDACIÓN DE LA UIT-R P.838-3 
Calcula las pérdidas de lluvia según la recomendación 
UIT-R P.838-3 y Recomendación UI...
Recomendación UIT-R P.676-8 
El modelo 
considera pérdidas 
en relación de la 
frecuencia y el 
ángulo de 
elevación, con ...
OBJETIVO ESPECIFICO 
Desarrollar un contenido académico para el apoyo de la 
asignatura de comunicaciones avanzadas del pr...
Archivo web de recursos sobre comunicaciones por 
satélites.
CONCLUSIONES
CONCLUSIONES 
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desarrolladas en lenguaje m, con una interfaz gráfica de 
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CONCLUSIONES 
• La herramienta cuenta con adquisición de datos con el uso 
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CONCLUSIONES 
• Al tener la facilidad de modificar el código de cada módulo 
del programa se podrán añadir nuevas funciona...
CONCLUSIONES 
• Al tener la facilidad de modificar el código de cada módulo 
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CONCLUSIONES 
• El SAT-UTS puede considerarse en alrededor de un 
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  1. 1. SOFTWARE PARA EL ANÁLISIS Y CÁLCULO DE ENLACES SATELITALES UTILIZANDO MATLAB® Eder Fernando Bolaño Rocha Asesor: Alberto Serrano A Ingeniería de telecomunicaciones-Unidades tecnológicas de Santander
  2. 2. PRINCIPIOS BÁSICOS DE LA COMUNICACIÓN POR SATÉLITES La comunicación por satélite permite ofrecer servicios en grandes áreas, o donde no hay LOS entre dos estaciones.
  3. 3. SERVICIOS POR SATÉLITE Televisión, internet, servicios militares, investigación, GPS y otros.
  4. 4. ESTACIÓN TERRENA Una estación terrena se compone básicamente de cuatro etapas: • Modulador de frecuencia intermedia IF. • Convertidor a radiofrecuencias RF. • Amplificador de alta potencia HPA. • Antena. Es el punto de acceso de los usuarios al servicio, es clave para la distribución de servicios.
  5. 5. SATÉLITES Un satélite en general puede contar con 4 módulos que hacen necesarios para su estancia en la órbita y para cumplir su función destinada, los módulos son el de energía, comunicación, navegación y estructural
  6. 6. GEOMETRÍA DE ENLACE Se calcula la distancia y los ángulos de acimut y elevación.
  7. 7. MODELO DE PÉRDIDAS El balance de las pérdidas incluyen las de espacio libre, desapuntamiento, conectores, por gases atmosféricos, lluvia, efectos ionosféricos, polarización, etc.
  8. 8. POTENCIA ISOTRÓPICA RADIADA EQUIVALENTE (PIRE) La potencia suministrada para la transmisión se denomina potencia isotrópica radiada equivalente o PIRE, es la relación de potencias, ganancias y pérdidas en los elementos de transmisión de la estación terrena o el satélite.
  9. 9. FIGURA DE MÉRITO Es un factor de calidad de las ganancias en el sistema y las pérdidas del mismo, de manera que las pérdidas son asociadas al ruido que pueden inducir a la señal, refleja la capacidad para conseguir un alto valor de la relación señal a densidad espectral de potencia.
  10. 10. Relación portadora a densidad de potencia Se considera como la relación de potencia de la portadora y la densidad de ruido para un ancho de banda de 1 Hz, es el parámetro más importante de un enlace ya que permite realizar ajustes de la potencia y los elementos utilizados en la estación terrena para la transmisión y recepción.
  11. 11. RESULTADOS POR OBJETIVOS
  12. 12. OBJETIVO GENERAL Desarrollar un software para analizar el comportamiento de enlaces satelitales a través de una interfaz gráfica en Matlab® que permita los cálculos de presupuesto (potencia de recepción) de un enlace satelital, de manera que pueda ser utilizada como una herramienta didáctica en el aprendizaje de las comunicaciones satelitales. VER RESULTADOS
  13. 13. CARACTERÍSTICAS GENERALES • 25 archivos de GUI de MATLAB .fig • 35 archivos de código MATLAB .m • Más de 8000 líneas de código • Manejo de variables globales. • Fuente de datos reales (Google Maps, SatBeam, UIT, fabricantes…)
  14. 14. MÓDULOS Facilidad y usabilidad para el usuario.
  15. 15. GRÁFICOS E IMÁGENES Permiten un mejor acercamiento al modelamiento teórico.
  16. 16. GRÁFICAS DE DATOS Atenuación por absorción atmosférica, perdidas de espacio libre y más
  17. 17. MANEJO DE VARIAS INTERFACES DE USUARIO Permite ejecutar varios cálculos al mismo tiempo y traerlas a la interfaz principal con el manejo de variables globales.
  18. 18. IMPRESIÓN DE INFORMES Utiliza el bloc de notas para generar un documento final del enlace
  19. 19. HERRAMIENTAS Y AYUDAS Función de interpolación, ecuación de Friis, documentación web y pdf.
  20. 20. FÁCIL INSTALACIÓN Utiliza el MCR (Matlab Compile Runtime) y una instalador compilado con INTALLSHIELD
  21. 21. OBJETIVO ESPECIFICO Consultar diferentes fuentes bibliográficas para referenciar la teoría de enlace satelitales. VER RESULTADOS
  22. 22. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS • CARDAMA A. ANTENAS. Universidad Politécnica de Cataluña. Ediciones UPC 2002. • FREEMAN, R.L. Reference Manual For Telecommunications Engineering. John Wiley & Sons, Inc. second edition. • GERARD MARAL AND MICHEL BOUSQUET. Satellite Communication Systems. 5th edition, John Wiley. 2002 • HOLLY MOORE. MATLAB PARA INGENIEROS. Primera edición. Pearson Education. 2001. • INTERNATIONAL TELECOMMUNICATIONS UNION. Handbook on satellite communications. Third edition. 2002. • NERI VELA R. COMUNICACIONES POR SATELITE. Thompson editores. 2003. • RAPPAPORT, T.S. Wireless communications principles and practice. Prentice Hall, Inc. first edition. • RODDY DENNIS. Satellite Comunication. McGraw Hill. Third edition. 2001 • TRI T. HA, MACMILLAN. Digital satellite communications. McGraw-Hill.
  23. 23. OBJETIVO ESPECIFICO Realizar el análisis matemático del presupuesto de los enlaces satelitales teniendo en cuenta las principales condiciones que afectan a un sistema de comunicaciones por satélite. VER RESULTADOS
  24. 24. EJEMPLO ENLACE DE SUBIDA DATOS DEL SISTEMA DE SUBIDA Potencia de HPA 400w Pérdidas de conectores en ET 1 dB Ganancia máxima de antena ET 45 dBi Back-off de HPA 3 dB Pérdidas por lluvia 6 dB Ángulo de elevación ET 62.3° Distancia al satélite 36414 Km Ganancia máxima de antena de satélite 30 dBi Pérdidas por desapuntamiento 0.2 dB Pérdidas de conectores en satélite 1 dB Temperatura de LNA 500K
  25. 25. EJEMPLO ENLACE DE SUBIDA VARIABLES RESULTADOS DEL AUTOR RESULTADOS DEL SOFTWARE Pérdidas de espacio libre 206.6 dB 206.588 dB Pérdidas por atmosféricas 0.08 dB 0.0772393 dB Total de pérdidas 212.7 dB 212.665 dB PIRE 67 dBW 67.0206 dBW G/T de satélite -0.176 dB/K -0.17621 dB/K Temperatura del sistema 790 K 790 k C/No de subida 82.7 dBHz 82.7803 dBHz
  26. 26. EJEMPLO DE ENLACE DE BAJADA DATOS DEL SISTEMA DE BAJADA Potencia de HPA sat 20w Pérdidas de conectores en sat 1 dB Ganancia máxima de antena sat 28 dBi Back-off de HPA sat 6 dB Pérdidas por lluvia 0 dB Ángulo de elevación ET 50.4° Distancia al satélite 37051 Km Ganancia máxima de antena ET 48 dBi Temperatura de la antena ET 30 K Pérdidas por desapuntamiento 0.2 dB Pérdidas de conectores ET 1 dB Temperatura de LNA ET 100K
  27. 27. EJEMPLO DE ENLACE DE BAJADA VARIABLES RESULTADOS DEL AUTOR RESULTADOS DEL SOFTWARE Pérdidas de espacio libre 205.4 dB 205.4 dB Pérdidas por atmosféricas 0.0778 dB 0.0725835 dB Total de pérdidas 205.5 dB 205.473 dB PIRE 34 dBW 34.0103 dBW G/T de satélite 24.16 dB/K 24.1572 dB/K Temperatura del sistema 23.639 K 22.6428 K C/No de subida 81.3 dBHz 81.2949 dBHz
  28. 28. ENLACE TOTAL COMPARACIÓN DE LA RELACIÓN PORTADORA A DENSIDAD DE RUIDO SOFTWARE AUTOR 76.4407 dBHz 76.42 dBHz
  29. 29. OBJETIVO ESPECIFICO Diseñar un software en Matlab® con interfaz gráfica que permita el análisis de condiciones que intervienen en un enlace satelital. Teniendo en cuenta aspectos generales como la polarización y ganancias de las antenas, para el apoyo de los estudiantes en la preparación académica del programa. VER RESULTADOS
  30. 30. DIAGRAMA GENERAL 9 menús principales y alrededor de 20 sub-menús
  31. 31. ENTRADA DE DATOS Los datos pueden ser ingresados por el usuario u obtenidos de bases de datos
  32. 32. OBJETIVO ESPECIFICO Implementar la aplicación para que permita tener en cuenta parámetros como lluvia, ubicación, gases atmosféricos a través de mapas y curvas de datos. VER RESULTADOS
  33. 33. API DE GOOGLE MAPS Permite ubicar las coordenadas en los mapas de Google Maps.
  34. 34. RECOMENDACIÓN DE LA UIT-R P.838-3 Calcula las pérdidas de lluvia según la recomendación UIT-R P.838-3 y Recomendación UIT-R P.837-6
  35. 35. Recomendación UIT-R P.676-8 El modelo considera pérdidas en relación de la frecuencia y el ángulo de elevación, con factores atmosféricos como el oxigeno, dióxido de carbono y el vapor de agua.
  36. 36. OBJETIVO ESPECIFICO Desarrollar un contenido académico para el apoyo de la asignatura de comunicaciones avanzadas del programa de ingeniería en telecomunicaciones de las Unidades Tecnológicas de Santander. VER RESULTADOS
  37. 37. Archivo web de recursos sobre comunicaciones por satélites.
  38. 38. CONCLUSIONES
  39. 39. CONCLUSIONES • El software SAT-UTS incluye diversas ventanas desarrolladas en lenguaje m, con una interfaz gráfica de usuario con imágenes que ilustran el cálculo de cada parámetro del enlace satelital facilitando la asimilación de la teoría y la práctica, para el usuario esta herramienta supone una gran ayuda en los márgenes de errores que se puedan presentar al incluir una metodología que evita la confusión al ingresarlos datos.
  40. 40. CONCLUSIONES • La herramienta cuenta con adquisición de datos con el uso de curvas de datos, mapas y otras referencias de información para los enlaces satelitales. Aunque el software fue desarrollado para la región de Colombia puede ser implementado a cualquier región del planeta cambiando la información de las bases de datos incluidas como son las poblaciones y la lista de satélites con huella en la región de América.
  41. 41. CONCLUSIONES • Al tener la facilidad de modificar el código de cada módulo del programa se podrán añadir nuevas funcionalidades lo que permite a su vez un reto para los estudiantes que usen el software ya que facilita las operaciones matemáticas pero plantean nuevos desafíos para resolver otras inquietudes de diseño en enlaces de satélites en trayectoria de subida o bajada.
  42. 42. CONCLUSIONES • Al tener la facilidad de modificar el código de cada módulo del programa se podrán añadir nuevas funcionalidades lo que permite a su vez un reto para los estudiantes que usen el software ya que facilita las operaciones matemáticas pero plantean nuevos desafíos para resolver otras inquietudes de diseño en enlaces de satélites en trayectoria de subida o bajada.
  43. 43. CONCLUSIONES • El SAT-UTS puede considerarse en alrededor de un 90% como un código realizado por el autor e incluso las imágenes utilizadas fueron diseñadas con herramientas como Corel Draw. Tanto como otros códigos e imágenes tienen sus respectivos derechos de autor y fueron usados bajo las condiciones de sus licencias respectivas.
  44. 44. CONCLUSIONES • El uso de esta aplicación ayudará a los estudiantes a comprender los conceptos de los enlaces satelitales en ambos trayectos y permitirá tener una herramienta para su uso fuera y dentro de las aulas de clases.
  45. 45. ¿PREGUNTAS?

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