3. LOS SATELITES METEOROLOGICOS: SISTEMAS Y DESCRIPCION

 

Los principales resultados salidos de los citados programas espaciales son los satélites de órbita polar de las series TIROS (USA), Meteor (Rusia), Feng-Yun (=nubes y viento, China), y los satélites geoestacionarios, figura 2, de las series GOES (USA), Meteosat (Europa), y GMS (Japon). Ultimamente Ukrania ha puesto en órbita polar dos satélites para estudios oceanográficos: Okean-1/7 y Sich-1.

 

Figura 2: los 5 satélites exteriores están situados sobre el llamado cinturón de Clarke, que está sobre el Ecuador. Los satélites interiores, de los que solo se han dibujado 2, están en órbitas llamadas polares, por razones bastante claras.

 

 

Utilizando técnicas sofisticadas, los satélites meteorológicos miden de modo remoto algunas magnitudes como la temperatura, la cantidad de vapor de agua, etc., cuyo conocimiento permite comprender mejor el complejísimo proceso de evolución de la atmósfera. Todos estos satélites cumplen su misión transmitiendo la información, de modo digital, en imágenes de alta resolución a estaciones terrestres especialmente preparadas para ello. Aunque no es imposible que un aficionado pueda recibirlas, los equipos necesarios son costosos. Pero afortunadamente estos satélites transmiten tambien imágenes analógicas en baja resolución que no son difíciles de recibir y de presentar.

 

Frecuencias de APT de algunos satelites meteorológicos (se listan los satélites que se pueden recibir desde la Península Ibérica):

NOAA 12 : 137.500 Mhz. en FM, (baliza en 136.770 Mhz.).

NOAA 14 : 137.620 Mhz. en FM, (baliza en 137.770 Mhz.).

Meteor 3/5 : 137.850 Mhz. en FM.

Okean 1/7, Sich 1 : 137.400 Mhz. en FM.

Meteosat 6 : 1691 Mhz. (Canal A) y 1694.5 Mhz. (Canal B) en FM.

 

De todos estos satélites los 5 primeros, es decir, todos menos el Meteosat, estan en órbitas polares, véase la figura 2, y a una altura sobre la Tierra que es de unos 800 Km. para los NOAA, de 1.200 Km. para los Meteor y, de unos 600 Km. para los Okean y Sich, se mueven deprisa por el cielo, y cada pase puede durar unos 12 minutos en media. Todos ellos envían a Tierra la información en dos chorros. El primero es digital (BPSK) y las imágenes son de alta resolución. El segundo, llamado analógico (FAX), contiene parte de la información del primero, y las imágenes esta rebajadas en resolución, y es a éstas a las que hay acceso más o menos sencillo, y de las que vamos a tratar aqui. El proceso de extracción de la información analógica de la digital o primaria, tiene lugar en el satélite.

 

El Meteosat en cambio, responde a otro concepto totalmente diferente: está en una órbita geoestacionaria. Aparentemente no se mueve o se mueve muy poco, pero lo que ocurre realmente es que está encima del Ecuador y se mueve con la misma velocidad angular con la que la Tierra gira alrededor de su eje. Por eso su aparente inmobilidad. La distancia es de unos 36.000 Km. que es la distancia a la que tiene que estar el satélite para que su fuerza centrífuga sea igual a la de atracción de la Tierra, con lo que el satélite "ni se escapa ni se cae". (Naturalmente, los satélites que estan en órbitas bajas, como los polares, se acaban cayendo, y en los periódicos viene de vez en cuando la noticia).

 

Es fácil comprender, entonces, que es mucho más costoso colocar un satélite en órbita geoestacionaria (36.000 Km.) que en una órbita polar (1.000 Km.). De ahí, que los satélites geoestacionarios sean pocos en comparación con la nube de sátelites de órbita baja, y que los radioaficionados no hayan colocado ningún satélite en una órbita geoestacionaria. (Por ejemplo, para el FASE 3D se ha elegido una órbita de tipo intermedio, (llamada de tipo Molniya), en la que aunque el satélite se mueve, aparentemente está quieto o se mueve muy poco, durante un largo período del día. Además, describe 2 órbitas completas en 3 días, y el satélite está en el mismo sitio del cielo en el que estaba 3 días antes a la misma hora, es decir tiene propiedades que se cumplen de modo periódico). Tambien esto explica en parte porqué algunos proyectos modernos de comunicaciones por teléfono (por ejemplo, el Iridium) se basan en una red amplia de (24) pequeños satélites en órbitas más o menos polares en vez de una pequeña red de (6) satélites geoestacionarios.

 

El hecho de que el Meteosat esté aparentemente quieto permite hacer muchas operaciones que no son posibles con los que se mueven en órbitas polares. Por ejemplo, el procesado de la información se puede hacer en tierra para reenviarla despues al satélite, usando así el satélite como repetidor. Así el Meteosat envia los datos "crudos" con toda la información a Tierra en modo digital. Allí se procesa esta información que se reenvía al satélite en forma de los dos chorros: el primario, digital, de alta resolución, y que está codificado, y, el secundario, analógico, de baja resolución y muy accesible. La estación de control que lleva a cabo todas estas operaciones está en Darmstadt (Alemania), y es la que se encarga entre otras cosas de incorporar a las imágenes las líneas de costa de los continentes, las cabeceras digitales, etc. La resolución en tierra de las imágenes de estos satélites es la siguiente:

NOAA :unos 4 Km. en APT y 1.1 Km. en HRPT.

Meteor :0.7 Km.

Sich-1 :entre 1 y 1.7 Km.

Meteosat-6 :unos 5 Km. para las imágenes infrarrojas y hasta 2.5 Km. para las visibles.

 

Es decir, que un pixel (punto luminoso, que se supone cuadrado,) en la pantalla del ordenador representa, (más o menos) la superficie de un cuadrado de 4 Km. de lado, (en el punto subsatélite, que es el punto de la Tierra que está justo debajo del satélite), si la imagen es del APT de un satélite NOAA, etc.

 

El modo de retransmisión a Tierra de la información analógica, que es de la única de la que se va a hablar aquí, que tienen estos satélites, se llama AM-FAX. Como es sabido el FAX se inventó para transmitir, sobre todo en HF, texto o imágenes en dos tonos: blanco y negro. Haciendo un barrido por líneas del texto o imagen que se quiere retransmitir, resulta que una linea es una sucesión de puntos que solo pueden ser B. o N. Es decir, que solo pueden tomar dos valores. Asignando a cada uno de estos valores un tono de dos preestablecidos y transmitiendo por radio esta sucesión de tonos se tiene el llamado FAX. El cual es un modo rápido y fiable de enviar textos, huellas digitales, esquemas, mapas, etc. Este tipo de modulación (llamado FM-FAX) tiene una desviación (=diferencia de frecuencia entre los dos tonos) muy pequeña, normalmente de 800 Hz., y por eso puede demodularse con un receptor normal de banda lateral.

 

Los satélites meteorológicos usan una variante de esta idea para enviar la información, cuando lo hacen en su modo analógico, APT. La idea consiste en transmitir una portadora de FM modulada por un tono (la subportadora) de frecuencia constante (2.400 Hz) y con una desviación de +/- 17 Khz. Dicho tono está modulado en amplitud (es decir, en volumen) por una señal de video de las que reciben los radiómetros del satélite. Por ello la señal que se escucha en el receptor si bien es constante en frecuencia, parece temblorosa e inestable. Además, este tono de 2.400 Hz., tiene un máximo de amplitud, que corresponde al blanco. Y, aunque la amplitud (volumen) no llega nunca a cero, puede caer hasta el 5% del máximo, lo que corresponde al negro. Los valores intermedios entre los límites negro y blanco, (5% y 100% de la amplitud, respectivamente) representan los diversos tonos de gris que aparecen en la linea que el satélite está transmitiendo.

 

El hecho de que el nivel de modulación no llegue nunca a 0 es muy conveniente para que el receptor distinga el negro de la inexistencia de portadora y con ello que el PLL no pierda su enganche. Tambien esto es conveniente para poder compensar el desplazamiento Doppler, por ejemplo, si se está demodulando la señal con una tarjeta de sonido, lo que resultaría en una velocidad de muestreo incorrecta.

 

 

EL FORMATO APT DE LOS NOAA.

 

La transmisión de los satélites de la NOAA, en el modo analógico y de baja resolucion (APT) se compone de dos medias líneas, cada una con un contenido informativo diferente (canales A y B), cada uno de los cuales tiene su propia sincronización. 7 pulsos de 1040 Hz. para el canal A y, 7 pulsos de 832 Hz. para el canal B. Las dos medias líneas corresponden a diferentes regiones del espectro. La frecuencia con la que se transmiten las líneas es de 120 por minuto, es decir, de 2 líneas por segundo o de 1 línea cada medio segundo. Es decir que cada media línea dura 1/4 de segundo. Véase la figura 3.

 

Los satélites de la NOAA llevan entre otros instrumentos un radiómetro de barrido (AVHRR) que recibe en 5 canales simultaneamente. La imagen completa y con plena resolución de estas "cámaras" se trasmite en modo digital y en el formato de alta resolución (HRPT) en 1.7 Ghz. Para el modo analógico en 137 Mhz. se seleccionan 2 de los 5 canales, y se retransmiten rebajados en resolución y uno a continuación del otro (lo que se llama multiplexado en tiempo). Son los canales A y B antes citados. Los canales del radiómetro son:

Canal 1:0.58 a 0.68 micrómetros, que corresponde a la luz visible.

Canal 2:0.725 a 1.1 micrómetros, que corresponde al rojo visible y cercano infrarrojo.

Canal 3: 3.55 a 3.93 micrómetros, que corresponde al infrarrojo medio.

Canal 4: 10.3 a 11.3 micrómetros, que corresponde al lejano infrarrojo.

Canal 5: 11.5 a 12.5 micrómetros, que corresponde al lejano infrarrojo.

 

 

Fig 3: Esquema del formato APT de los satélites NOAA

 

Figura 4 (hacer click para ver a pantalla completa 39 KB). Imagen del NOAA-12 recibida el 23 de Mayo de 1997, a las 19h25 UTC, es decir, las 9 y media de la noche hora local. El pase era ascendente, es decir, del Sur hacia el Norte. A esa hora ya es de noche sobre el ecuador pero de día en latitudes superiores; en el Polo Norte, por ejemplo, es de día todo el día en esas fechas. Por eso el satélite aparece enviando (parte de abajo) dos imágenes infrarrojas. El pase duró 9 minutos entrando por el Sur. Al cabo de unos 4 minutos aproximadamente el satélite pasa a una zona donde todavía es de día y conmuta para pasar a enviar una imagen visible y otra infrarroja. El momento de la conmutación se ve claramente. Aunque para el satélite es de día, justamente debajo todavía es de noche, por eso es oscura la parte baja derecha de la imagen del lado izquierdo. Obsérvense las franjas que llevan los marcadores de minutos; al principio (parte inferior) es blanca, es decir infrarroja, mientras que despues pasa ser negra, es decir en espectro visible. El contraste es excesivo para la reproducción gráfica. Por eso para poder obtener la información que hay en la imagen visible hay que editar la parte de la imagen que se quiere analizar y ecualizarla con las herramientas del Jvfax, o con otro editor de imágenes. La imagen tiene bastante ruido.

 

Los canales 1 y 2 son sensibles a la radiación solar (6.000 ºC), y por tanto recogen la luz solar reflejada por la Tierra. Son utiles para observar las nubes, los contornos de costa, la nieve en las cumbres, etc. Los canales 4 y 5, en cambio, son sensibles a la radiación propia de la Tierra (0 ºC). Por eso estos canales son utiles para la evaluación de temperaturas (por ejemplo, del mar) y para la observación de nubes especialmente de noche. El canal 3 está entre medias y es sensible a temperaturas terrestres muy altas como pueden ser los fuegos, emisiónes de calor de industrías, etc. Normalmente los canales 2 (VIS) y 4 (IR) son los que se recanalizan a través de los canales A y B del APT, durante el día, mientras que los canales 3 (IR medio) y 4 son los que se retransmiten durante la noche.

En algunos pases al anochecer o al amanecer se capturan imágenes en las que se puede ver claramente la comutación de un modo a otro, véase la figura 4. Puede ocurrir tambien alguna vez, cuando se hace mantenimiento de los sensores infrarrojos, que el satélite transmita dos imágenes visibles iguales una al lado de la otra. ¡Si además es de noche entonces las dos imágenes son totalmente negras!

 

EL FORMATO APT DE LOS OTROS SATELITES POLARES.

 

Los satélites de las series Meteor transmiten un tono de sincronización en cada línea de 250 Hz., a una velocidad 120 LPM, es decir una linea cada medio segundo. Véase la figura 5.

 

Figura 5: (digitalizada por EB1FWJ). El formato de la imagen de los satélites de la serie Meteor es muy simple en comparación con el de los NOAA. La velocidad de trans misión es de 120 líneas por minuto, así que cada línea tiene una duración de 500 milisegundos. Cada línea comienza con 13 transiciones del blanco (W) al negro (B) que componen impulso de sincronismo. En una imagen correcta, esto se aparece como una serie de barras, blancas y negras, verticales en el lado izquierdo de la imagen. El resto de la línea son los datos de imagen, de luz visible, propiamente dicha.

 

Figura 6 (hacer click para ver a pantalla completa 108 KB): imagen del Sich-1 tomada sobre el Golfo Pérsico. La segunda y tercera franja desde la derecha, son imágenes tomadas por el radar del satélite. La telemetría que puede verse en la banda del borde izquierdo, parecida al teclado de un piano es típica de este satélite. Este es el único satélite de Ukrania hasta la fecha. Lanzado en Septiembre de 1995, el Sich-1 es muy parecido a los satélites de la serie Okean que ha lanzado Rusia durante los últimos 10 años. Esto no es extraño ya que Ukrania fabricó y mantuvo los Okean para la antigua Unión Soviética. La información de la telemetría en "teclado de piano" es la hora en tiempo local de Moscú, es decir, GMT-3. Medido en minutos a partir de la medianoche. Con estos datos y un pequeño cálculo se puede saber, usando además el Instantrak, donde estaba el satélite cuando tomó la imagen. Con ello se puede identificar lo que se ve en la imagen.Se puede encontrar información adicional, sobre el Sich-1, en internet en:

http://www.castrp-rauxel.netsurf.de/homepages/markus.brylka/wxsat/sich.htm

 

El satélite SICH-1 ha sido diseñado y construido en Ucrania. Los radares y otros sistemas del satélite consumen gran cantidad de energía, por lo que el satélite está siempre apagado cuando está lejos de las zonas de interés para los paises a los que da servicio primario.

 

En este caso es Ucrania la nación que da el servicio a algunos de los paises que configuraban la antigua Union Soviética, sobre todo a Rusia.

 

Por otro lado, el satélite vuelca los datos almacenados, siguiendo las instrucciones de la estación de control, cuando está "a la vista" de dicha estación. Por eso, solo se recibe el satelite durante algunas órbitas, y solo cuando está, más o menos, sobre la Península de Crimea , es decir durante algunos pases bajos o muy bajos por el ESTE! Para recibir este satélite aconsejaría usar las antenas direccionales para VHF y mucha paciencia, ya que además no transmite durante todo el pase. Los satélites Sich y Okean transmiten a veces varios canales multiplexados en una misma línea y a una velocidad de 240 LPM, es decir, una línea cada 1/4 de segundo. El radiómetro de barrido del Sich-1 tiene 4 canales, un radar de apertura sintética en banda X (9.52 Ghz.), y un radiómetro de microondas (36.5 y 36.8 Ghz.). La telemetría tiene una configuración completamente distinta a la de los NOAA o Meteor. Es en formato "teclado de piano" como los de las antiguas series Cosmos de la URSS, ver figura 6. Por lo demás no sé cuales son las diferencias (Jabi me dice, a la hora de revisar esto para su publicación, que no las hay) entre el Okean-1/7 y el Sich-1, ni he conseguido nunca ninguna imagen del Okean-1/7, pero se puede afirmar que el Sich-1 está entre los satélites, de su tipo, más interesantes del momento.

 

EL FORMATO APT DE LOS SATELITES GEOESTACIONARIOS.

 

Las imágenes de los satélites de órbita polar no tienen comienzo ni final porque el satélite está transmitiendo siempre. Sin embargo, como ya se ha explicado antes, el principio de cada linea se marca con un corto chorro de modulación. Los satélites geoestacionarios tienen, en cambio, un principio y un final de imagen claramente definidos.

 

El Meteosat-6 transmite una imagen cada 4 minutos. Lo que es propiamente la imagen, tiene una duración de 200 segundos. Véase la fig 7

 

Formato WEFAX del meteosat-6

Tono de arranque de transmisión de 300 Hz

5 segundos

Señal de sincronismo

5 segundos

Imagen propiamente dicha, de 800 líneas con 800 pixel por línea. Cada línea comienza con la señal de arranque de línea.

Duración 200 segundos

Tono de parada de 400 Hz

5 segundos

Plataforma de recolección de datos (DCP)

27 segundos

Figura 7.

 

Después viene una cabecera digital que la identifica, todo ello haciendo un total de 800 líneas por imagen. La transmisión de una imagen comienza con un tono de arranque de 300 Hz. durante 3 segundos, (lo que se puede comprobar con el JVFAX en modo fax, usando el comando F, que da la frecuencia del tono que se está demodulando en vez de la hora...).Vease la fig 7a.

 

Figura 7a

 

Los demoduladores y los programas de demodulación detectan dicho tono de arranque con lo que la imagen puede ser analizada línea a línea. A continuación viene una señal de sincronismo, es decir, de enganche en fase, durante 5 segundos. Vease la fig 7b.

Figura 7b

 

 

Despues, cada línea incluye al comienzo una barra negra de 12.4 milisegundos de duración.

Esta barra constituye el borde de la imagen. Despues vienen 800 pixels de imagen propiamente dicha, por línea. Terminada la imagen, la transmisión acaba con un tono de parada de 450 Hz. durante 5 segundos (misma manera de comprobarlo). Los restantes 27 segundos hasta hacer 4 minutos pueden incluir algunos ruidos irregulares: lo que se llama la "plataforma de colección de datos" (DCP), (ignoro si esta señal es demodulable y como se haría si lo fuese). Véase figura 7c.

 

Figura 7c

 

Para la diseminación de los datos secundarios, el disco de la Tierra, visible desde el satélite esta dividido en sectores. Además, desde la estación de control se añade la línea del contorno de costa, lo que sirve para identificar los continentes cuando estos están cubiertos por formaciones nubosas. Las imágenes que corresponden al espectro visible se identifican por la letra C, seguida de un número que va desde el 1 hasta el 24, aunque no todas estas imágenes se transmitan de hecho.

Las correspondientes al espectro infrarrojo se identifican con la letra D, mientras que las correspondientes al espectro del vapor de agua tienen la letra E. En estos dos últimos casos, la letra D o E va seguida de un número que va de 1 a 9. Los sectores interesantes para quien vive en España son el C02 que cubre la Península Ibérica y las Islas Británicas, el sector C03 que cubre Centro Europa, el sector C2D que siendo visible sigue el formato D, y naturalmente los sectores D2 y E2. Véase la figura 8.

 

Fig 8: Esquemas de los sectores del Meteosat-6

 

 

ANALISIS DE LOS ENLACES.

 

La información de esta sección es de los libros [4] y [5]. Proviene de la NOAA (Agencia Atmosférica y Oceanográfica Nacional. USA) y de EUMETSAT (Organización Europea que gestiona los Meteosat, entre otros). Los datos del enlace con el NOAA-14 son los siguientes:

Estabilidad de la emisión: +/- 3 Khz.

Desplazamiento Doppler máximo: +/- 3 Khz.

Ancho de banda de la emisión: +/- 17 Khz.

Potencia EIRP: 36.7 dBm.

Polarización de la antena del satélite: circular derecha.

Pérdida de enlace en el vacío: -141.3 dB. (a 2.000 Km.).

Ancho de banda del receptor terrestre: 50 Khz.

 

Para que una señal sea decodificable es preciso que el nivel de la señal sea por lo menos de 10 dB. por encima del nivel del ruido, pudiendo este valor llegar a 16 dB. o más en el futuro. Jabi (EA2ARU) me hace la siguiente precisión: si se usa un demodulador con componentes analógicos, como puede ser el Harifax u otros que se comentan más abajo, el mejor caso requiere 13 dB. de desnivel de la señal sobre el ruido, mientras que si se usa un demodulador digital, es decir, un DSP entonces basta con un desnivel de 10 dB. para el mejor caso.

 

Vamos a hacer la cuenta de qué ganancia necesita nuestro sistema de recepción, es decir, una estación terrestre para lograr al menos estos 13 dB. necesarios para obtener una imagen limpia. La señal que llega del satélite a la antena es de 36.7 dBm. (decibelios sobre un milivatio) que emite el transmisor del satélite, menos los 141.3 dB. de la pérdida del enlace = -104.6 dBm. El nivel (potencia) del ruido en la frecuencia 137 Mhz. en un receptor de 50 Khz. de ancho de banda es de -120.6 dBm. (No es difícil detallar el cálculo, pero quiero reducir las matemáticas al mínimo). Con lo que la relación señal/ruido es de -104.6 + ganancia de la estación - (-120.6) = 16.0 dB + ganacia de la estación. Quitando los 13 dB. necesarios para que la señal sea decodificable quedan 3.0 dB de reserva por encima de la ganancia de la estación. Todo ello suponiendo que no existe QRM ciudadano (lo cual, según el sitio, es mucho suponer). Se puede concluir, por tanto, que una antena omnidireccional, un previo para 145 Mhz. que podría no tener ganancia en 137, y un receptor normalito, de manera que sumado todo tuviera 0 dB. de ganancia, serviría para recibir el NOAA-14, SIEMPRE QUE EL ANCHO DE BANDA DEL RECEPTOR SEA DE 50 Khz.

 

A la vista de las especificaciones de más arriba resulta que el ancho de banda de la emisión es de 34 Khz., y sin embargo se insiste en la conveniencia de 50 Khz. para el receptor. La razón de la diferencia está en que hay que sumar el desplazamiento Doppler máximo, que es sugún la tabla de 6 Khz., dejando 5 Khz. a cada lado por lo que pueda ocurrir. Es fácil ver en el Instantrack que, lo que puede ocurrir ocurre, y que el Doppler puede superar, y de hecho a menudo es así, los 3 Khz.

 

Siel ancho de banda es menor, la relación señal/ruido mejora, pero la señal está recortada y distorsionada y la imagen resulta sucia y fea. Si el ancho de banda es mayor, por ejemplo, 250 Khz. (que es la que tienen los receptores musiqueros para la banda de FM comercial), entonces la relación señal/ruido está por debajo de los 0 dB. con lo que la señal no es decodificable. Así pues, la FM ancha es demasiado ancha y la FM estrecha de nuestros receptores es demasiado estrecha. Es necesario, por tanto, un receptor que tenga un ancho de banda de 50 Khz.

 

Veamos la cuenta para el Meteosat-6. Los datos del enlace con el Meteosat son:

Estabilidad de la emisión :+/- 1 Khz.

Desplazamiento Doppler máximo :0.0 Khz.

Ancho de banda de la emisión :+/- 9 Khz.

Potencia EIRP :52 dBm.(según Jabi 48.1dBm.)

Polarización de la antena del satélite :lineal horizontal.

Pérdida de enlace en el vacío :-189.5 dB. (a 36.000 Km.).

Ancho de banda del receptor terrestre :30 Khz.

 

Antes se ha dicho que para que la señal dé como resultado una imagen limpia , es decir, libre de ruido, ésta debe estar por lo menos 13 dB. por encima del umbral de ruido, pudiendo llegar este valor hasta los 16 dB. La razón está en que cuando comenzó el programa de Wefax del Meteosat las emisiones de APT y de alta resolución (PDUS) nunca eran simultáneas, con lo que la potencia de salida de la emisión del satélite siempre era la máxima. El satélite en la actualidad está trabajando a máximo rendimiento, es decir, está mucho más ocupado, tiene sistemas adicionales, lleva a cabo operaciones de investigación, y está constantemente haciendo barridos en alta resolución, lo que arroja un resultado neto de una menor potencia de salida. Es decir que se requiere una relación señal/ruido superior.

 

La señal que emite el Meteosat-6 es de 52 dBm. (bastante mejor que la del NOAA, pero veamos...). Restando los 189.5 dB. de pérdida del enlace en el vacío son -137.5 dBm. que llegan a nuestra antena, (antes de contar las ganancias de la antena, del previo, etc.). (Ya estamos 33 dB. por debajo de la situación del NOAA-14, que deben ser compensados en la estación).

 

Si se quitan los 13 dB. necesarios para que la señal sea decodificable, estamos en -150.5 dBm.

 

Nivel térmico (=umbral de escucha) del receptor: el nivel (potencia) del ruido en la frecuencia de 1.7 Ghz. con un receptor de 30 Khz. es de -125.4 dBm. (como se ve hay menos ruido en 1.7 Ghz. que en 137 Mhz.).

 

Calculando una figura de ruido de 2 dB. en nuestro sistema de recepción para el Meteosat (lo que sería una muy buena estación para 1.7), se tiene un resultado de -150.5 + ganancia de la estación para el Meteosat -(-125.4), es decir, -25.1 dB. + ganancia de la estación.

 

Se podría pensar, ahora, que no hay más que compensar compensar los -25.1 dB. con ganancia, pero la cuestión es que amplificando la señal tambien se amplifica el ruido.

 

El problema es, pues, lograr más de 30 dB. de ganancia en el sistema de recepción (para tener más de 30-25.1 = 4.9 dB. de reserva), con una figura de ruido de 2 dB. en la frecuencia de 1.7 Ghz. ¡No es imposible, pero tampoco es trivial, ni barato!

 

Hay que pensar, además, que todas estas cuentas se basan en datos nominales, y que la cruda realidad introduce muchos imponderables que pueden, y de hecho, alteran las cuentas. Por eso conviene hacer un poco más de análisis.

 

LA DEGRADACION.

 

Desgraciadamente, la situación que se presenta en la realidad no puede ser nunca mejor que la prevista en la teoria, ¡ya que es impensable una causa que mejore algo que se ha hecho lo mejor posible! Ni siquiera la suerte es un factor a tener en cuenta. En cambio hay infinitas posibilidades para que la situación degenere y el resultado sea peor que el previsto.

 

Por ejemplo, los transponders del Meteosat son lineales, así que una disminución de potencia en el enlace ascendente de la Estación de Control se traduce en una menor señal en el enlace descendente, lo que puede ocurrir, por ejemplo, por una pequeña desviación en el apuntamiento de las antenas, por pérdida de potencia en el transmisor por la razón que sea, por efecto de la absorción atmoférica por una nevada intensa, etc. En dos palabras, por mala adquisición de señal en la estación de control.

 

El propio transmisor del satélite envejece (y más rapidamente que lo que se piensa), lo que se traduce en otra pérdida de señal.

 

Por otra parte ¿quien garantiza que nuestra estación esta en la zona de máxima señal del satélite?. Este problema se presenta con los satélites de televisión: las antenas necesarias dependen del sitio donde se quieren ubicar. No son iguales las antenas necesarias en Canarias, que en Málaga, que en Navarra, o que en Alemania.

 

Sin tocar nada en mi estación he medido variaciones en la señal del Meteosat-5 de hasta 6 dB.

 

Nuestra antena puede tambien estar desviada, y si el procedimiento de apuntar la antena es "de oido" una diferencia de hasta 3 dB. es imperceptible. Con un miliamperímetro en la salida del AGC, del receptor, se apunta con más precisón pero ¿quien lo hace así?.

 

Los inevitables conectores, el coaxial, que además de lo que todos sabemos, produce pequeñas pérdidas por desadaptaciones de impedancia, y las soldaduras imperfectas, que haberlas haylas, incrementan el ruido.

 

La fuente de alimentación puede tener un poco de rizo, que produce zumbido, que tambien puede ser imperceptible al oido, pero que aparece en la imagen en forma de ruido.

 

Todas estas causas podrían dar cuenta de otros 3 dB.

 

Total, la degradación puede llegar a ser de -12 dB. y si a esto se añaden otros 6 dB. por los problemas antes señalados en el Meteosat resulta una cifra de -18 dB.

 

Suponiendo, entonces, que este es el caso peor (lo cual es contrario a la segunda ley de Murphy), habría que restar estos 18 dB. del resultado de la cuenta anterior. Se tendría, entonces, -25.1 dB. + la ganancia de la estación -18 dB. debidos a la degradación = -43.1 dB. + la ganancia de la estación (con una figura de ruido de 2 dB. para el sistema de recepción).

 

El problema es pues producir los 43 dB. sin incrementar el ruido. Los entendidos en esto dicen que eso solo es posible mejorando la ganancia en el primer estadio del sistema, es decir en la antena, véase [13].

 

Imagen C2D del Meteosat-6 (hacer click para ver a pantalla completa 92 KB) recibida el 1 de Septiembre de 1997. Tomada a las 9:30 UTC y retransmitida por el satélite a las 9:50 (como puede observarse en los sellos horarios en la parte derecha). Corresponde al sector C2D en espectro visible del canal 2 del radiómetro. La raya que se observa en la parte superior de la imagen encima de la cabecera digital es la representación gráfica del tono de parada.

 

 

 

Capítulo Anterior

Página Principal AMSAT-EA

Capítulo Siguiente