Cómo funciona un satélite de comunicaciones?. ¿Cómo se desplazan las señales? ¿Cómo se eligen las bandas de frecuencia? ¿Qué es lo que tiene de especial una órbita geoestacionaria? ¿Cómo se regula el uso de las localizaciones orbitales de los satélites?
Un satélite de comunicaciones funciona como una estación repetidora: las antenas receptoras del satélite recogen las señales transmitidas por las estaciones de tierra; se filtran las señales, se cambia su frecuencia y se las amplifica, y luego se las distribuye de vuelta a la Tierra a través de las antenas transmisoras. En algunos casos primero se procesa la señal mediante ordenadores digitales a bordo del satélite, en misiones muy específicas, por ejemplo, como Inmarsat-4 o Skynet 5. La mayoría de los satélites, sin embargo, son “transparentes”, en el sentido de que retransmiten la señal sin modificarla: su función es simplemente suministrar la señal exactamente allí adonde se necesita.
¿Cómo se desplazan las señales?
Las señales las llevan las ondas portadoras, que se modulan mediante frecuencia, amplitud u otros métodos. Cada señal posee su propia frecuencia y ancho de banda. Cuanto mayor sea el ancho de banda, más información puede transportar la señal.
Cómo se eligen las bandas de frecuencias
Para transmitir una señal que contenga mucha información (por ejemplo, voz + imagen + datos) se debe usar una banda más amplia. Los medios modernos de telecomunicaciones utilizan principalmente seis bandas de frecuencia designadas mediante letras.
El índice de transmisión de datos depende directamente del ancho de banda utilizado para transportar la señales, con independencia de cuál sea la onda modulada portadora. Las frecuencias más elevadas, como la banda Ka, sin embargo, pueden albergar con más facilidad grandes anchos de banda, y por lo tanto, transmitir más información que la banda L, por ejemplo, en la cual hay disponible un ancho de banda menor y existe una mayor competencia entre usuarios.
La elección de la banda de frecuencia depende del tipo de aplicación y del ancho de banda preciso, las condiciones de propagación, la infraestructura terrena existente y qué equipo de tierra sea necesario.
A igualdad de tamaño de antena, cuanto mayor sea la frecuencia mejor se pueden orientar los haces generados. La energía se concentra más y se puede utilizar la misma banda de espectro para zonas no adyacentes (“células”).
Banda
Gama de frecuencias
Aplicaciones
L
de 1 a 2 GHz
Telefonía móvil y transmisión de datos
S
de 2 a 3 GHz
Telefonía móvil y transmisión de datos
C
de 3,4 a 7 GHz
Servicios de telefonía fija y ciertas aplicaciones de difusión de radio/TV, redes de negocios
X
de 7 a 8,4 GHz
Comunicaciones gubernamentales o militares, cifradas por razones de seguridad
Ku
de 10,7 a 18,1 GHz
Transmisión de señales de elevado caudal de datos: televisión, videoconferencias, transferencia de redes de negocios
Ka
de 18,1 a 31 GHz
Transmisión de señales de elevado caudal de datos: televisión, videoconferencias, transferencia de redes de negocios
A cada sistema usuario se le asigna una parte específica (slot, traducible como “intervalo”) de esta banda en general. Las bandas de frecuencia se asignan según directrices estándar fijadas por la Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU), dependiendo del servicio que se vaya a prestar, y los operadores deben mantenerse coordinados entre sí para evitar interferencia alguna entre satélites.
Al compás de la Tierra: órbita geoestacionaria
La mayoría de los satélites de comunicaciones están situados en órbita geoestacionaria.
La órbita geoestacionaria es una órbita circular directamente por encima del ecuador. Un satélite situado en órbita geoestacionaria gira en círculo en torno a nuestro planeta a la misma velocidad y en la misma dirección que gira la Tierra, lo que significa que se mantiene “fijo” con respecto a ésta. La órbita geoestacionaria se encuentra a una altitud de unos 36.000 kilómetros (de hecho, es exactamente 35.784 kilómetros), una distancia igual a seis veces el radio de la Tierra, con un período orbital de 23 horas y 56 minutos.
¿Y por qué no exactamente 24 horas? Por la pequeña diferencia entre en el lapso de tiempo que la Tierra tarda en girar en torno a su propio eje y la longitud de un día. El día es ligeramente más largo que el período de rotación de la Tierra porque al mismo tiempo nuestro planeta se desplaza trazando una órbita en torno al Sol. Un año dura 365 días, pero la Tierra completa 366 giros alrededor del sol, lo que causa la diferencia de unos cinco minutos entre el “día sideral” (o estelar) y el “día solar”.
Por estos motivos la órbita geoestacionaria resulta especialmente apropiada a las aplicaciones de comunicaciones, dado que las antenas terrenas, que en todo momento deben estar apuntando al satélite, no tienen que ir equipadas con un sistema que las haga ir girando para seguir éste. Un ejemplo de nuestra vida diaria son las parabólicas domésticas que se utilizan para recibir señales de televisión vía satélite, y que deben estar siempre apuntando con precisión al punto del cielo donde está situado el satélite.
Los satélites geoestacionarios de comunicaciones se utilizan como estaciones repetidoras fijas para retransmitir señales de voz, vídeo o datos: un único satélite es capaz de cubrir una extensa zona que alcanza a un 40% del planeta.
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