Este documento describe los sistemas de telecomunicaciones vía satélite. Explica la historia y desarrollo de los satélites, las diferentes órbitas satelitales como baja, media y alta altitud, y los factores que perturban las órbitas como las atracciones de la Luna y el Sol y la presión de radiación solar. También cubre aplicaciones de satélites como la navegación y telecomunicaciones.

1. FACULTAD DE INGENIERIA DE
SISTEMAS Y
TELECOMUNICACIONES
TEMA: SISTEMA DE
TELECOMUNICACIONES
VIA SATÉLITE
ING. CARLOS RODENAS REYNA

2. Satélites
Historia y desarrollo:
1954.-
La Luna 1er satélite Pasivo 1956 Servicio larga distancia entre
Washington D.C. y Hawai hasta 1962.
Satélite Pasivo 1956 Servicio larga distancia entre Washington D.C. y
Hawai hasta 1962.
1957.-
Sputnik I 1er satélite terrestre activo Info. Telemétrica por 21 días.
En el mismo año U.S.A. Explorer I, info. Telemétrica por 5 meses.
1958.-
Score 1er satélite artificial usado para retransmitir com. Terrestres.
Mensaje navideño del pres. Eisenhower. Satélite repetidor retardado.

3. 1960.-
NASA y Bell Telephone Labs. Y Jet propulsión Lab. Echo globo
plástico de 100 pies de diámetro, con una capa de aluminio.
Sencillo y confiable requería mucha potencia en tierra.
Courier 17 días, 3 W.
1962.-
Telstar I AT&T Txy Rx simultáneamente unas cuantas sem.
Radiación de cint. De Van Allen.
1963.-
Telstar II 1er transmisión trasatlántica (exitosa) de videos.

4. ORBITAS
SATELITALES
CLASIFICACION
INCLUYE
SEPARACION PERTURBACIONES
ESPACIAL
I II III

5. Patrones orbitales
Una vez lanzado, un satélite permanece en órbita debido a que la
fuerza centrifuga, causada por su rotación alrededor de la Tierra, es
contrabalanceada por la atracción gravitacional de la Tierra.
Entre mas cerca gire de la Tierra el satélite, más grande es la
atracción gravitacional y mayor será la velocidad requerida para
mantenerlo alejado de la Tierra.

6. Versiones de los
lanzadores Ariane
órbita elíptica de
transferencia
geosíncrona.
ahora sólo se
comercializa el
Ariane 4 en sus
diferentes versiones.

7. ÓRBITAS
• Aproximadamente tres cuartas partes del costo de un satélite está
asociado a su lanzamiento y a su mantenimiento en órbita.
• La mecánica orbital, es aplicada a los satélites artificiales, la cual
está basada en la mecánica celeste, Kepler y Newton, Lagrange,
Laplace, Gauss, Hamilton, y muchos otros.

8. Leyes de Kepler
1.La órbita de cada planeta (satélite) es una elipse con el sol (tierra) en uno
de sus focos. El punto de la órbita en el cual el planeta está mas cerca del
sol se denomina perigeo, y el punto donde está más lejos del sol se le
denomina apogeo.
2. La línea que une al sol (tierra) a el planeta (satélite) barre áreas iguales
en tiempos iguales.
3. El cuadrado del periodo de revolución es proporcional al cubo de su eje
mayor.

9. Leyes de Newton
Ley de la gravitación universal: F = - GMm/r2
Donde G es la constante de gravitación universal.
la segunda ley del movimiento de Newton. :
F = ma = m dv/dt
Donde a = dv/dt es la aceleración, v es la velocidad, y t es el tiempo.
1.Dos satélites en la misma órbita no pueden tener diferentes velocidades.
2.Para las órbitas circulares, la velocidad es inversamente proporcional a la
raíz cuadrada de su radio.
3.Si un satélite, inicialmente en una órbita circular sobre la tierra, se le es
incrementada su velocidad por un impulso, no podrá moverse mas rápido
en esa órbita. En vez de eso, la órbita se convertirá en elíptica, con el
perigeo en el punto donde ocurra el impulso.

10. CLASIFICACION
ABARCA
POR SU
POR LA ALTURA MOVIMIENTO
ORBITAS SATELITALES
APLICACIONES

11. Clasificación de las órbitas
1. De acuerdo a su altura
a) baja altitud (órbita circular, 160-480 Km.)
velocidad: 28160 km/h
T de órbita: 1 1/2 h.
t visibilidad: 1/4 h o menos por órbita.
b) media altitud (órbita elíptica, 9,600 a 19,200 Km.)
velocidad:
T de órbita: 5 a12 h .
t visibilidad: 2 a 4 h por órbita.
c) alta altitud (órbita geosíncrona, 30,400 a 40,000
Km.)
velocidad: 11070 km/h
T de órbita: 24 h.
t visibilidad: permanente.
ORBITAS SATELITALES

12. Clasificación de las órbitas
2. De acuerdo a su plano orbital con respecto al
Ecuador:
• ecuatorial,
• inclinada y
• polar.

13. Clasificación de las órbitas
3. De acuerdo a la trayectoria orbital que describen:
• circular
• elíptica.

14. APLICACIONES
TIPOS DE ORBITA SATELITES
MEDIA ALTURA MOLNIYA
SYNCOM II, INTELSAT, COMSAT,
ANIK, INMARSAT,
GEOESTACIONARIA
IRIDIUM, GLOBALSTAR,
SPUTNIK1, ECHO I, ECHO II,
TELSTAR (I y II)
BAJA ALTURA

15. Órbita Geosincrona:
• Orbita circular
• Periodo de un día sideral.
• Radio de 42,164.2 km. (desde el centro de la tierra).
Ventajas de las órbitas geosícronas
Permanece casi
estacionario, con respecto
a una estación terrestre.
No requiere equipo costoso de
rastreo en las estaciones
terrestres.
No hay necesidad de
cambiar un satélite a otro,
cuando giran por encima
no hay rupturas en la
transmisión por los tiempos de
conmutación.
Pueden cubrir un área de
la tierra mucho mas
grande, que los de baja
altitud.
Los efectos de cambio de
posición Doppler son
insignificantes.

16. Clarke indicó que con solamente tres satélites en órbita geoestacionaria,
sería posible cubrir todo el mundo habitado.

17. a) Vista lateral
b) Vista superior.

18. Desventajas de las órbitas geosincronicas
Introducen retardo de propagación de 500 a 600 ms.
Requieren de alta potencia de transmisión y receptores mas
sensibles.
Se requieren maniobras espaciales de alta precisión para
colocar un satélite geosincrono en órbita y mantenerlo.
Se requieren los motores de propulsión, a bordo de los
satélites, para mantenerlos en sus órbitas respectivas.

19. Transferencia de órbitas
Ariane de la Agencia Espacial Europea, colocan a los satélites geoestacionarios en dos
pasos. El satélite se pone primero en una órbita elíptica de transferencia geosíncrona y
después de varias vueltas, en uno de los apogeos se enciende un motor que circulariza la
órbita, quedando así el satélite en órbita geoestacionaria.

20. Transferencia de órbitas
Los orbitadores de la NASA colocan al satélite en una órbita circular baja. Para
que éste llegue a su posición geoestacionaria final deben seguirse otros dos pasos,
mediante el encendido de un motor de perigeo y después el de un motor de
apogeo.

21. Configuración de un satélite almacenado en el compartimiento de carga de un
orbitador.
Un satélite de mayores dimensiones iría en posición horizontal.

22. Movimientos del satélite
Siempre y cuando el satélite no se salga de esta gran caja imaginaria no hay
ningún problema.

23. APLICACIONES
PARAMETROS CARACTERISTICOS DE LA ORBITA
GEOESTACIONARIA
Periodo del satélite 23h 56min 4.1 seg.
Radio de la Tierra circular 6370 Km.
Radio de la órbita
geoestacionaria
42157 Km.
Velocidad tangencial del
satélite
3.07 Km./seg.
Altura del satélite sobre la
Tierra
35779 Km.

24. Satélites orbitales
Giran alrededor de la Tierra en un patrón elíptico o circular
de baja altitud.
Orbita progrado: Si el satélite esta girando en la misma dirección
que la rotación de la Tierra y a una velocidad angular superior que
la de la Tierra.
Orbita retrograda: Si el satélite esta girando en la dirección opuesta
a la rotación de la Tierra, o en la misma dirección, pero a una
velocidad angular menor a la de la Tierra.

25. •Los satélites orbitales se tiene que usar cuando están disponibles
(15´por órbita.)
Se requiere de equipo complicado y costoso para rastreo en las
estaciones terrestres.
No se requieren a bordo de los satélites los motores de propulsión,
para mantenerlos en sus órbitas respectivas.

26. SEPARACION
ESPACIAL
ABARCA
CONSIDERACIONES VARIABLES
GENERALES
ORBITAS SATELITALES
APLICACIONES

27. Separación espacial de satélites en una órbita
geosíncrona.
Consideraciones
Los satélites geosincronos deben
compartir un espacio y espectro de
frecuencia limitados
A cada satélite de comunicación se
asigna una longitud en el arco
geoestacionario, aproximadamente a
36000 Km., arriba del ecuador.
•Los satélites trabajando, en o casi la
misma frecuencia, deben estar lo
suficientemente separados en el
espacio para evitar interferir uno con
otro
• Generalmente se requieren 3 a 6º de
separación espacial.

28. Variables:
ORBITAS SATELITALES
• Ancho de haz y radiación del lóbulo lateral de la
estación terrena y antenas del satélite.
• Frecuencia de la portadora de RF.
• Técnica de codificación o de modulación usada.
• Limites aceptables de interferencia.
• Potencia de la portadora de transmisión.

29. APLICACIONES
POSICIÓN LONGITUDINAL DE VARIOS SATÉLITES SÍNCRONOS
ACTUALES ESTACIONADOS EN UN ARCO ECUATORIAL
SATÉLITE LONGITUD (ºoeste)
Satcom I
Satcom V
ANIK I
Westar I
Westar II
Westar III
Westar IV
Westar V
RCA
México
Galaxy
Telstar
135
143
104
99
123.5
91
98.5
119.5
126
116.5
74
96

30. PERTURBACIONES
AAttrraacccciioonneess ddee
llaa lluunnaa yy eell ssooll..
INCLUYE
AAssiimmeettrrííaa ddeell ccaammppoo RRaaddiiaacciióónn ssoollaarr
ggrraavviittaacc.. tteerrrreessttrree
EEssttrruuccttuurraa nnoo
hhoommooggéénneeaa
MMoovviimmiieennttooss
iinntteerrnnooss
IImmppaaccttoo ddee
mmeetteeoorriittooss
CCaammppoo mmaaggnnééttiiccoo
tteerrrreessttrree
ORBITAS SATELITALES

31. Fuerzas y otros factores que alteran la estabilidad del
funcionamiento de un satélite.
ORBITAS
SATELITALES

32. PRINCIPALES PERTURBACIONES DE UNA ÓRBITA GEOESTACIONARIA
CAUSA EFECTO
Atracciones de la luna y el sol. Cambio en la inclinación de la órbita (0.75 a
0.95)
Asimetría del campo gravitacional
terrestre (triaxialidad)
Cambios en la posición de longitud del satélite
("deriva", movimiento este-oeste), al alterar su
velocidad.
Presión de la radiación solar
Acelera al satélite, cambio en la excentricidad
de la órbita (la cual se manifiesta como una
variación en longitud), ocasiona giros si la
resultante no incide en el centro de la masa.
Estructura no homogénea Giros alrededor de su centro de masa.
Campo magnético terrestre Giros, pero menos significativos.
Impacto de meteoritos Modificación de posición y orientación,
posibles daños a la estructura.
Movimientos internos del satélites,
(antenas, arreglos solares,
combustible), etc.
Pares mecánicos variación del centro de masa
APLICACIONES

33. ORBITAS
SATELITALES
CLASIFICACION
INCLUYE
SEPARACION PERTURBACIONES
ESPACIAL
I II III

34. ¿ Para que nos es útil el conocimiento de las órbitas?
• Para determinar el tipo y dimensiones de antena de la Estación
Terrena
• Para determinar la potencia del transmisor de la Estación Terrena
• Para determinar el tipo de servicio

35. TIPOS DE ORBITA ANTENA/TIPO POTENCIA TX
(WATTS)
SATELITES
BAJA ALTURA
LATIGO, OMNI
20 cms. Pot < 5
IRIDIUM,
GLOBALSTAR,
SPUTNIK1, ECHO
I, ECHO II,
TELSTAR (I y II)
MEDIA ALTURA PARABOLICA
ROTATORIA
5 < Pot < 100 MOLNIYA
GEOESTACIONARIA PARABOLICA
FIJA
10 < Pot < 1000
SYNCOM II,
INTELSAT,
COMSAT, ANIK,
INMARSAT,
APLICACION

36. ANGULOS DE VISTA
Para orientar una antena desde una estación terrena hacia un satélite, es
necesario conocer el ángulo de elevación y azimut. Estos se llaman ángulos
de vista.
El ángulo de elevación y el azimuth dependen de la longitud y latitud de la
estación terrestre
Azimut y ángulo de elevación. "Ángulos de vista"

37. Representación gráfica de la elevación
Angulo de elevación El ángulo de elevación es el ángulo formado
entre la dirección de viaje de una onda radiada desde una antena de
estación terrena y la horizontal, o el ángulo de la antena de la
estación terrena entre el satélite y la horizontal

38. Azimut y ángulo de elevación. "Ángulos de vista"

39. Atenuación debida a la absorción atmosférica: (a) banda de 6/4 GHz; (b) banda
14/12 GHz.

40. Azimut: Se define como el ángulo de apuntamiento horizontal de una antena. Se toma
como referencia el Norte como cero grados, y si continuamos girando en el sentido de las
agujas del reloj, hacia el Este, llegaremos a los 90º de Azimut.
Hacia el Sur tendremos los 180º de Azimut, hacia el Oeste los 270º y por ultimo
llegaremos al punto inicial donde los 360º coinciden con los 0º del Norte.
Azimuth y ángulo de elevación para las estaciones terrenas situadas en el hemisferio norte
(referidas a 180º)

41. POSICIÓN LONGITUDINAL DE VARIOS SATÉLITES SÍNCRONOS
ACTUALES ESTACIONADOS EN UN ARCO ECUATORIAL
SATÉLITE LONGITUD (ºoeste)
Satcom I
Satcom V
ANIK I
Westar I
Westar II
Westar III
Westar IV
Westar V
RCA
México
Galaxy
Telstar
135
143
104
99
123.5
91
98.5
119.5
126
116.5
74
96

42. EJEMPLO:
Una estación terrena está situada en Houston, Texas, la cual tiene una
longitud de 95.5º oeste y una latitud de 29.5º norte. El satélite de interés en
Satcom I, de RCA, el cual tiene una longitud de 135º oeste. Determine el
azimut y ángulo de elevación para la antena de la estación terrena.
SOLUCIÓN
Primero determine la diferencia entre la longitud de la estación terrena y el
satélite.
ΔL = 135º- 95.5º = 39.5º
Localice la intersección de ΔL = 39.5º y la latitud de la estación terrena
( 29.5º N) en el ábaco de Azimut y ángulo de elevación. De la figura del ángulo
de elevación es de aproximadamente 35º, y el azimut es de aproximadamente
59º oeste del sur.