Intercept satellite communications: & signal contact (parte. X)


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Captura 1: La NASA dio a conocer una nueva foto de los Pilares de la Creación (1995), nube de gas en que nacen estrellas y parte de la Nebulosa del Águila (AFP). La fotografía fué tomada por el telescopio Hubble :)
Captura 1: La NASA dio a conocer una nueva foto de los Pilares de la Creación (1995), nube de gas en que nacen estrellas y parte de la Nebulosa del Águila (AFP). La fotografía fue tomada por el telescopio Hubble 🙂
-) Revisión para con los "anteriores artículos" }:D

/- * I * - * II * - * III * - * IV * - * V * - * VI * -\

\- * VII * -/VIII\- * -/IX\- * }:D

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Captura 2: Contact (cartel oficial de la película) 😉
-) 4.3.3 (Estudio eléctrico - Alimentador):

-) Las "bocinas" son los elementos más comúnmente utilizados como "alimentadores".

Signal Contact, ISC (X), BLOG - 8-) También existen reflectores alimentados por "dipolos, arrays o guías abiertas".

-) Es útil recurrir a modelos aproximados de "alimentador" para estudiar las "características de los reflectores".

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4.3.3 (Reflexión del campo incidente):

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-) 4.3.3 (Campo en la apertura):

Signal Contact, ISC (X), BLOG - 12-) En reflectores "offset", la "asimetría de la geometría" provoca la aparición de "polarización cruzada" sobre la apertura, aun en el caso de que el "alimentador" presente una - polarización pura -.

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-) 4.3.3 (Ejemplo con alimentador con polarización dura):

Signal Contact, ISC (X), BLOG - 14-) La "fase y polarización" son constantes, y la amplitud es de la forma;

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-) 4.3.3 (Ejemplo con alimentador tipo "cos-q" y polarización pura):

-) Reflector parabólico centrado con un alimentador de polarización pura según Y, y diagrama de tipo "coseno".

Signal Contact, ISC (X), BLOG - 17-) Taper de la iluminación en la apertura;

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-) 4.3.3 (Ejemplo con alimentador tipo "cos-q" y polarización pura):

-) Potencia radiada por la apertura;

Signal Contact, ISC (X), BLOG - 20-) Potencia total "radiada" por el alimentador;

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-) 4.3.3 (Conservación de "potencia"):

-) Conservación de potencia en el tubo de flujo diferencial;

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-) 4.3.3 (Campo de "radiación"):

-) Se puede obtener a partir del campo en al apertura del reflector. Por ejemplo, si se utiliza el segundo principio de "equivalencia";

Signal Contact, ISC (X), BLOG - 27-) Para polarización dominante según "Y" (predomina "fy");

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-) 4.3.3 (Campo de "radiación"):

-) Ejemplo de diagramas de radiación de un reflector;

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-) 4.3.3 (Campo de "radiación"):

-) Para el caso del reflector centrado con "alimentador ideal";

Signal Contact, ISC (X), BLOG - 32-) La "integral de radiación" sobre la apertura circular no es inmediata:

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-) 4.3.3 (Campo de "radiación"):

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Signal Contact, ISC (X), BLOG - 36-) La integral resulta;

Signal Contact, ISC (X), BLOG - 37-) La integral debería resolverse de forma numérica. Resulta interesante aproximar la distribución de apertura por otra similar cuyo resultado sea "analítico" o resulte más fácil de manejar. Por ejemplo, en reflectores de apertura circular el modelo de distribución parabólica sobre pedestal es ampliamente utilizado, eligiendo un pedestal adecuado, que reproduzca los niveles de "taper" de la antena reflectora.

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-) 5.4.4 (Eficiencia del reflector):

-) La eficiencia del reflector es la combinación de "diversos factores" de pérdidas;

Signal Contact, ISC (X), BLOG - 39/- Pérdidas por bloqueo del alimentador.

/- Pérdidas por "spillover o radiación del alimentador" fuera del reflector.

/- Eficiencia de amplitud de la distribución. Depende fundamentalmente del "diagrama del alimentador" elegido.

Signal Contact, ISC (X), BLOG - 40/- Eficiencia de fase de la distribución. Es la combinación de "desalineamientos y deformaciones" de la antena.

/- Eficiencia de polarización. Viene condicionada por la "asimetría de la distribución de campo" sobre la apertura y por la presencia de "polarizaciones cruzadas" en la misma.

/- En reflectores dobles añade la pérdida por "difracción" del sub-reflector.

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-) 5.4.4 (Eficiencia del reflector):

-) La "ganancia" de la antena reflectora viene dada por la fórmula de "directividad" de una apertura plana;

Signal Contact, ISC (X), BLOG - 42-) Para reflectores de "apertura circular";

Signal Contact, ISC (X), BLOG - 43-) La eficiencia de la antena es:

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-) 5.4.4 (Bloqueo):

Signal Contact, ISC (X), BLOG - 46-) La "apertura bloqueada" es equivalente a la combinación de dos distribuciones: la ideal sin bloqueo y otra negativa de menor tamaño (con un lóbulo principal más ancho);

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-) 5.4.4 (Bloqueo):

-) El efecto observado es la "disminución de la ganancia", el aumento de algunos "lóbulos secundarios" y los posibles problemas de adaptación por reflexión de potencia sobre el alimentador.

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-) 5.4.4 (Bloqueo):

-) La "eficiencia por bloqueo" puede determinarse aproximadamente en función del área bloqueada;

Signal Contact, ISC (X), BLOG - 51-) Si la apertura es circular de "radio a", con distribución "rotacionalmente simétrica", y tiene un área de bloqueo centrada de "radio b";

Signal Contact, ISC (X), BLOG - 52-) Si además la distribución es "uniforme";

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-) 5.4.4 (Eficiencias de "Spillover y Amplitud"):

-) El “spillover” o desbordamiento consiste en la radiación del alimentador fuera del reflector principal. Sus efectos son una reducción de la ganancia y la aparición de lóbulos de "spillover" (o radiación directa del alimentador) en el diagrama;

Signal Contact, ISC (X), BLOG - 55-) A mayor "caída o taper" de la iluminación, las pérdidas por "spillover" serán menores, pero se produce una reducción en la eficiencia de amplitud por ser una distribución menos uniforme. Ambos efectos se contraponen entre sí, existiendo un nivel óptimo de "taper" que maximiza el producto de ambas eficiencias.

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-) 5.4.4 ("Spillover" - "Amplitud"):

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-) 5.4.4 ("Spillover" - "Amplitud"):

-) Para el ejemplo de reflector centrado e iluminado por un alimentador de tipo "coseno";

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-) 5.4.4 (Efecto del “taper”):

-) Distribución parabólica sobre pedestal. "Caso n=2";

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-) 5.4.4 (Pérdidas de fase por desenfoque "axial"):

-) Produce una aberración de fase de tipo "cuadrático". Un efecto similar ocurre si el alimentador tiene simetría, pero no posee un centro de fase perfectamente definido (la onda incidente no es perfectamente esférica);

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-) 5.4.4 (Pérdidas de fase por desenfoque "axial":

-) Típico efecto de relleno de nulos del diagrama con aberración "cuadrática";

Signal Contact, ISC (X), BLOG - 65-) Pérdidas de fase en "decibelios" en función del desenfoque "axial" en longitudes de onda y con la relación "f/D" como parámetro; 

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-) 5.4.4 (Pérdidas de fase por desenfoque lateral. Efecto de exploración):

-) Se produce una exploración del "haz", reducción de "ganancia y pérdida" de simetría del diagrama asociada con la aberración de "coma" (orden cúbico);

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-) 5.4.4 (Pérdidas de fase por desenfoque
lateral. Efecto de exploración):

-) Exploración y aberración de "coma";

Signal Contact, ISC (X), BLOG - 70-) Pérdidas de fase en decibelios en función del "ángulo" de exploración expresado en anchos de "HAZ" . Parámetro: relación "f/D";

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-) 5.4.4 (Pérdidas de fase por deformaciones de la superficie reflectora):

-) Las deformaciones del reflector producen diferentes aberraciones de fase según sea el carácter de la deformación superficial. Las deformaciones pueden ser defectos de fabricación o consecuencia de la operación de la antena en entorno "hostil";

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-) 5.4.4 (Pérdidas de fase por deformaciones de la superficie reflectora):

-) Eficiencia por deformaciones aleatorias. Modelo de "Ruze";

Signal Contact, ISC (X), BLOG - 75-) Pérdidas de fase en "decibelios por astigmatismo" en función de la distancia entre los centros de fase expresada en longitudes de "onda". Parámetro: relación "f/D";

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-) 5.4 (Resumen de aberraciones de fase):

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-) 5.4 (Polarización):

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-) 5.4 (Polarización):

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-) 5.4.4 (Comparación de distintas antenas reflectoras):

/- Las configuraciones centradas presentan mayor simetría que las "offset", por lo que tienen menos "polarización cruzada". Por el contrario, presentan mayores problemas de bloqueo de apertura y desadaptación por la onda reflejada hacia el "alimentador".

/- Los reflectores "offset" presentan alta "contrapolar" con "polarización lineal", y “beam squint” (ligera desviación del haz) con "polarización circular".

Signal Contact, ISC (X), BLOG - 84/- Los reflectores dobles "offset" pueden corregir los problemas de "polarización" si se diseñan con la condición de "Mizugutch".

/- Los reflectores dobles frente a los sencillos utilizan "alimentadores" más directivos y tienen menor "spillover". Además su temperatura de ruido suele ser menor. La alimentación es más sencilla al poder alimentarse desde la parte posterior.

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-) 6.5.5 (Métodos de análisis de antenas reflectoras):

./ Optica Geométrica (GO). Permite analizar el funcionamiento del reflector y encontrar el campo en la apertura. Se puede completar con Teoría Geométrica de la Difracción (GO+GTD) o con la teoría de radiación de aperturas (GO+AI) para tener el campo lejano.

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-) 6.5.5 (Métodos de análisis de antenas reflectoras):

./ Optica Física (PO). El campo radiado se obtiene por integración de las corrientes inducidas en la superficie reflectora. La aproximación de Optica Física de la corriente es;

Signal Contact, ISC (X), BLOG - 99./ Puede combinarse GO en el subreflector y PO en el reflector principal o tratar ambas superficies con PO.

Signal Contact, ISC (X), BLOG - 100./ El modelo de Optica Física puede completarse con Teoría Física de Difracción (PTD), que tiene en cuenta la contribución especial de los bordes de la antena.

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-) 6.5.5 (Métodos de análisis de antenas reflectoras):

./ El método de los momentos (MoM), o métodos similares de resolución de ecuaciones integro-diferenciales (EFIE, MFIE, CFIE), aunque su coste computacional se dispara en antenas eléctricamente grandes, ofrece resultados muy precisos.

Signal Contact, ISC (X), BLOG - 102./ Las técnicas de muestreo y reconstrucción de diagramas son también útiles en antenas reflectoras.

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-) 7.4.7 (Síntesis de reflectores):

./ Reflectores conformados;

- Síntesis por GO de distribuciones de apertura para control de ganancia y nivel de lóbulos secundarios.

- Síntesis de superficies que minimizan errores de fase en condiciones de exploración.

- Superficies controladas mediante técnicas de optimización para proporcionar áreas de cobertura (haces contorneados para aplicaciones vía satélite).

Signal Contact, ISC (X), BLOG - 106./ Reflectores multialimentados;

- Optimización de un array de alimentadores (y su red de alimentación o BFN) para obtención de haces contorneados.

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7.4.7 (Síntesis de reflectores):

./ Método directo;

Signal Contact, ISC (X), BLOG - 108Signal Contact, ISC (X), BLOG - 109-/ Método indirecto;

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Artículo Xtra, TonyHAT (blog) 2015

*/ Haz “clic” en la imagen para el artículoXTRA 🙂 \*

Salu2


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