Con la colocación en los últimos
años de los diferentes satélites en órbita se ha producido un
espectacular avance de la televisión por satélite. Cada día es más común
la imagen de las antenas parabólicas en los tejados de las casas siendo
su misión recoger la señal que les envían los satélites desde el
espacio.
La televisión directa por satélite (TDS) ha
experimentado un gran avance en la última década. Cada sistema nacional
de televisión por satélite llega a telespectadores que viven fuera de
las fronteras del país emisor. Para producir una emisión por satélite
tenemos que situar la estación de tierra de emisión en un lugar
accesible para la señal procedente del centro de producción de
programas. Dicha estación está equipada con una antena de grandes
dimensiones y que establece el enlace ascendente con el satélite.
Después, la señal que recibe el satélite se retransmite hacia el país
por una antena adecuada y con unas características, frecuencia y
potencia, que han sido previamente planificadas. Esta es la señal que
después van a recibir los receptores situados en tierra bien sea un
usuario individual o una comunidad.
Un sistema de televisión vía
satélite está formada básicamente por tres partes: la estación emisora,
el satélite y la estación receptora.
En esta estación se encuentra la antena de emisión y
el transmisor. La potencia que se emite desde la estación de tierra es
alta, del orden de los Kw; así, la señal captada por la parábola del
satélite, será lo suficientemente buena como para que no se introduzca
ni distorsión ni ruido en esta parte del trayecto donde la señal es
ascendente. La antena de emisión es una parabólica cuyas dimensiones
dependen de la potencia que queremos emitir. Esta antena también tiene
que recibir las señales que le envía el satélite para su posicionamiento
y seguimiento que son señales bastante débiles. Estas señales sólo son
captadas por la estación emisora y no por la estación receptora. Con
ellas la antena parabólica de emisión se puede orientar hacia el
satélite con una mayor precisión.
Las señales que vamos a emitir se generan en un
estudio de televisión. La estación emisora puede encontrarse junto al
estudio de televisión o no. Si se encuentran juntos van a estar
conectados por cable ya que las distancias son muy cortas. La señal
compuesta por vídeo y audio va a pasar directamente al modulador y
después al transmisor para, posteriormente, ser radiado por la antena
hacia el satélite. Pero, normalmente, no se encuentran en el mismo sitio
ya que los estudios de televisión suelen estar en las grandes ciudades
mientras que las estaciones emisoras se suelen situar en sitios
tranquilos donde no puedan perturbarse las emisiones y recepciones con
ruidos exteriores. En este caso ya no se pueden conectar por cable al
estar a una distancia de incluso kilómetros por lo que se utiliza un
enlace radioeléctrico entre la estación emisora y los estudios. Suelen
emplearse las frecuencias de microondas para este tipo de enlaces ya que
a estas distancias usando las frecuencias de microondas vamos a obtener
una calidad alta debido al gran ancho de banda de transmisión.
En la estación emisora se necesitan instalaciones
complementarias, como estaciones de telemando y telemedida, para poder
enviar comandos desde la tierra y situar al satélite en su órbita
adecuada.
Cuando realizamos una comunicación por satélite,
normalmente, se pueden enviar hasta cuatro canales de vídeo con una
ancho aproximado por canal de 27 MHz. Una forma que tenemos para enviar
un mayor número de canales sin salirnos de la banda permitida es
polarizando las señales, es decir, podemos darles una orientación
adecuada a las ondas. Para que no se mezclen las ondas las direcciones
que les demos al polarizarlas deben ser lo más opuestas posibles, siendo
lo mejor una diferencia entre los ángulos de ambas ondas de 90 grados.
Lo que supone que una de las ondas va a tener una polarización
horizontal (90º) y la otra una polarización vertical (0º). Al haber
polarizado de esta forma las ondas vamos a poder emitir dos canales en
un mismo ancho de banda, sin que haya ningún tipo de problema a la hora
de demodular las señales. Por lo tanto, hemos conseguido pasar de cuatro
canales a ocho sin mucho esfuerzo, la única condición es que el
receptor sea capaz de discriminar la polarización vertical de la
horizontal.
Polarización producida en la señal enviada por un sistema de televisión por satélite
Como hemos dicho, la estación emisora está unida a
los estudios de televisión que proporcionan la información que deseamos
transmitir bien físicamente con un cable o, si la distancia no lo
permite, a través de un enlace radioeléctrico usando la frecuencia de
las microondas. La información llega a la estación emisora por uno de
los dos medios antes citados, y a la salida del enlace vamos a tener la
información de vídeo y audio ya moduladas y preparadas para formar la
señal que deseamos transmitir. Vamos a tener dos tipos de cadena de
modulación, ya que, como hemos dicho antes, los tipos de polarización
van a ser dos. En el satélite se van a transmitir diferentes emisoras, y
cada una de ellas va a entrar en un modulador independiente. En estos
moduladores la señal que les llega va a ser utilizada para modular en
frecuencia a una portadora cuya valor suele estar alrededor de 70 MHz.
Las señales moduladas sobre estas portadoras son las que luego se van a
mandar. Todas las señales moduladas van a pasar por un "limitador" para
eliminar las variaciones en amplitud que se hayan podido producir.
Expectro de los diferentes canales
Como nos podemos imaginar, si mezclásemos todos estos
canales antes de enviarlos sería casi imposible su demodulación y la
obtención correcta de la información que queremos transmitir, por eso es
necesario multiplexarlos en frecuencia (MDF) antes de que salgan de la
estación emisora.
Multiplexar en frecuencia consiste en separar cada
canal en el espectro de frecuencias de forma que luego al
demultiplexarlo sea fácil separar y recuperar cada uno de los canales
independientes. La multiplexación por frecuencia es la más usada debido a
la facilidad en la demultiplexación que ofrece. Consiste en dar a cada
canal una banda determinada, que se caracteriza por la frecuencia
central y el ancho de banda que tiene. Cada canal va a estar separado
del siguiente, dejando una banda libre para que no puedan solaparse los
espectros de los diferentes canales. A la hora de demultiplexarlo es
suficiente con poner un filtro pasa - banda para poder separar cada
canal.
Esquema de un multiplexor en frecuencia
Cuando la señal sale del multiplexador tiene una
frecuencia inferior a 3GHz. Para poder emitirla al satélite hay que
mezclar esta señal con una generada por un oscilador. Al sumar estas dos
señales todo el espectro se va a trasladar a una banda de frecuencias
mucho más alta y que ya puede ser trasmitida hasta el satélite. Después
de mezclar las ondas van a ir sobre "guía-ondas". Nos vamos a encontrar
con ecualizadores preparados para corregir las señales. Después se
encuentran dos amplificadores cuya salida está conectada al control de
polarización de la antena que es parabólica.
Dentro de las antenas que van a emitir la señal
podemos hacer una diferenciación según el número de reflectores
parabólicos que tengan. Pueden tener uno o dos. En el primer tipo
tenemos un reflector parabólico y en su foco se sitúa una antena de
bocina enfocada hacia el reflector. En este tipo de antenas se pueden
producir atenuaciones debido a que la señal tiene que llegar a la bocina
por medio de una guía, y si las dimensiones de ésta son muy grandes va a
perderse parte de la señal produciendo las citadas atenuaciones. En el
segundo tipo formado por dos reflectores se soluciona el problema de las
atenuaciones sustituyendo la guía por un segundo reflector.
Partes del sistema de comunicación de un satélite
El satélite puede considerarse como un repetidor que
recibe una señal y la vuelve a enviar con la misma o distinta frecuencia
de la onda portadora. Se diferencia en varias cosas de los repetidores
convencionales y, sobre todo, en su posición, ya que no está en un lugar
fijo sino que se encuentra en una órbita geoestacionaria en el espacio.
Para encontrar dicha órbita se busca un punto en el espacio en el que
la fuerza de atracción de la tierra y la fuerza centrífuga del satélite
sean iguales. La órbita del satélite debe ser circular y además debe
conseguir que el satélite sea visto en una posición fija desde la tierra
para poder mantener la recepción de los programas y poder establecer el
enlace constantemente con un ángulo fijo. Por todo esto se utilizan
ondas geoestacionarias ya que son órbitas circulares y ecuatoriales. Los
satélites se encuentran en una órbita a 36.000 kilómetros de la tierra.
Las pequeñas variaciones en la posición del satélite pueden ser
corregidas desde la estación emisora, asegurando así que el satélite va a
tener una posición estable en el espacio.
Para colocar un satélite en órbita se suelen utilizar
vehículos de lanzamiento. Dependiendo del vehículo que se vaya a
utilizar se realizará un método u otro de colocación. Normalmente se
coloca el satélite en una órbita auxiliar que es elíptica y está muy
inclinada. Se la denomina órbita de transferencia. Otro método para
colocar un satélite en órbita es utilizar un lanzadera espacial que está
tripulada y puede recuperarse, siendo capaz de colocar grandes cargas
en órbitas terrestres de baja altura. El satélite está dotado de una
etapa propulsora que lo va a colocar en órbita.
Debido a todas las operaciones asociadas con la
colocación de un satélite en órbita, como son la fase de lanzamiento, el
posicionamiento y mantenimiento en una órbita, los satélites deben
llevar incorporados unos sistemas de apoyo que se encuentran en el
denominado módulo de servicio. Este módulo también sirve de apoyo al
módulo de comunicaciones que es el encargado de gestionar las señales.
Dentro del satélite se encuentran los equipos
necesarios para que éste puede actuar como repetidor. En el exterior
vamos a encontrar las antenas y los paneles solares. Con las antenas
vamos a cubrir la recepción y emisión de las distintas señales y con los
paneles solares vamos a proporcionar alimentación a todas las partes
del satélite así como a las baterías auxiliares que funcionan cuando no
se recibe energía del sol.
Diagrama en bloques del transmisor de un satélite
Los satélites tienen incluidos varios subsistemas que
desempeñan diferentes funciones. Uno de estos subsistemas es el de
telemando. Parte de las maniobras que realiza un satélite están
dirigidas automáticamente por las órdenes que lleva en la memoria del
ordenador de a bordo pero otras muchas son mandadas desde tierra por
medio del sistema de telemando. Por ejemplo, se puede modificar la
órbita del satélite, poner en funcionamiento algunos equipos de medida,
etc. Otro subsistema importante es el de telemedida gracias al cual es
posible saber en tierra todo lo que está ocurriendo a bordo. Se puede
saber el estado de funcionamiento de los distintos equipos y sistemas,
recibir la información que va recogiendo el satélite como, por ejemplo
fotografías, etc.
El subsistema o módulo de comunicaciones realiza las
mismas funciones que un repetidor terrestre ya que regenera la señal y
la cambia modulándola en otra portadora de frecuencia diferente a la
modulación con la que entra en el satélite. Cuando hablamos de regenerar
la onda que llega al satélite nos referimos a que aquí se trata de
eliminar las distorsiones que se han producido en el camino ascendente
desde que salió la señal de la estación emisora; así, cuando llegue a la
estación receptora, sólo tendrá la distorsión producida en el camino
descendente desde el satélite.
Diferentes ondas que emite y recibe un satélite
La frecuencia de las ondas que llegan al satélite y
la de las que salen no son iguales. Dentro del satélite hay que realizar
una conversión de frecuencias. Si las antenas transmisoras y receptoras
tuvieran una directividad muy grande, es decir, se pudieran girar 180º
no sería necesario realizar la conversión de frecuencias. Pero esto no
es posible ya que si las antenas están colocadas de forma opuesta, es
decir, formando 180º entre ellas se produce un fenómeno de
realimentación, que consiste en que parte de la señal emitida por la
antena transmisora sería captada por la receptora, que puede producir un
eco indeseado e incluso una autooscilación del satélite. Otro problema
que hay que controlar es que la potencia de las ondas emitidas por el
satélite es bastante pequeña. Esto trae consigo que el rayo ascendente
debe tener una frecuencia que se atenúe más que la del rayo descendente
porque, la segunda, parte con menos potencia.
Es la parte que más conocemos ya que se trata de los
receptores que puede tener cualquier usuario en su casa. Las estaciones
receptoras están formadas por tres partes: la antena, la unidad de
sintonía y el aparato de televisión.
La función de la televisión es traducir las señales
radioeléctricas que llegan a su toma de antena en imágenes y sonido. La
antena está formada por un reflector parabólico y un cabezal de
microondas, y es conocida por todos como "antena parabólica". Las
débiles señales que llegan a la antena desde el satélite son
concentradas por el reflector en el foco de la parábola, donde se
encuentra el cabezal de microondas. Así, se produce un mayor
aprovechamiento de la energía recibida siendo ésta mayor cuanto mayor es
el tamaño de la parábola, aunque por otro lado la parábola no debe ser
muy grande por problemas con los grandes vientos y la tecnología de
fabricación.
El cabezal de microondas tiene dos funciones. La
primera consiste en amplificar la señal que le llega para que luego
pueda ser tratada en los circuitos posteriores. La otra función es la de
mezcla. El primer motivo por el que es necesaria la mezcla es por la
bajada de la antena a la unidad de sintonía ya que, si no mezclamos,
tendríamos la señal recibida por el satélite y se producirían
atenuaciones en la línea. El otro motivo por el que es necesario mezclar
es porque el televisor no puede recibir señales de microondas. Con la
unidad de sintonía podemos recibir diferentes señales de distintas
unidades emisoras.
Sistema de recepción de TV vía satélite
El servicio de radiodifusión de televisión por
satélite tiene asignada una banda de frecuencias comprendida entre
11.700 y 12.500 MHz, estando modulada en frecuencia la portadora de RF.
Para poder recibir una señal de satélite en un televisor el usuario
necesita un equipo auxiliar que convierta las señales de vídeo y audio
separadas. Este equipo, que es la estación receptora, consta de una
antena, de un equipo exterior, situado junto a la antena parabólica, y
de otro equipo que debe colocarse junto al televisor (equipo interior).
El equipo exterior consta de un amplificador de bajo ruido, un
oscilador, un mezclador y otro amplificador de frecuencia intermedia.
Este equipo tiene como función el adaptar las frecuencias, es decir,
trasladar la banda de frecuencias recibida a otra más baja pero que siga
manteniendo las mismas características de modulación. Estas
características son que la modulación sea en frecuencia y que tenga un
ancho de banda de 27 MHz. Otra de las funciones del equipo exterior es
la amplificación de la señal. Cuando se realiza el proceso de conversión
de la señal de satélite a los estándares de la televisión es necesario
amplificar, filtrar, corregir distorsiones, etc. En el equipo interior
se encuentra un segundo amplificador de frecuencia intermedia, un
segundo oscilador que es variable y un amplificador para la segunda
frecuencia intermedia. Actuando sobre el oscilador variable podemos
conseguir sintonizar el canal deseado.
Existen diferentes tipos de receptores basándose sus
diferencias en su comportamiento frente a las siguientes
características. El número de conversiones de frecuencia que haya que
realizar, el procedimiento que se utilice para la demodulación, el
número de canales que pueda recibir simultáneamente, la anchura de banda
de la recepción, etc.
La banda total de RF asignada a la radiodifusión
directa de televisión por satélite es de 800 MHZ, aproximadamente va
desde los 11,7 a los 12,5 GHz. Con un receptor universal que pudiera
recibir la señal procedente desde cualquier país debe ser capaz de
recibir toda la banda. Aunque realmente con la mitad de la banda, 400
MHz, sería suficiente al cubrir una de las dos semibandas o bien la de
11,7 a 12,1 ó bien de 12,1 a 12,5 GHz.
