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LA TELEVISIÓN POR SATÉLITE

 

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.

 

Estación emisora

 

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.

 

El satélite

 

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.

 

 

La estación receptora

 

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.

 

 

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