A comunicação por satélite é um dos aspectos mais impressionantes dos programas espaciais e tem dado um grande contributo para o padrão das comunicações internacionais. Um satélite de comunicação é basicamente um pacote de comunicação electrónica colocado em órbita cujo objectivo principal é iniciar ou auxiliar a transmissão de informação ou mensagem de um ponto para outro através do espaço. As informações transferidas na maioria das vezes correspondem a voz (telefone), vídeo (televisão) e dados digitais.

O sistema de comunicação por satélite inclui o segmento terrestre, o segmento espacial e a ligação ascendente / descendente entre o segmento espacial e o segmento terrestre. A estação terrestre consiste em um sistema de antena, com um sistema de rastreamento associado, uma secção de transmissão e uma secção de recepção. Também inclui equipamentos de interface com a rede terrestre, juntamente com vários sistemas de monitoramento e fornecimento de energia elétrica.

No presente artigo iremos apenas destacar o sistema de rastreamento na qual é o nosso objecto de estudo.

Rastreamento via satélite

O Rastreio refere-se à determinação da posição do satélite e sua órbita actual. È realizado por uma série de técnicas, geralmente envolvendo sinais de localização por satélite. O Centro de Controlo de Satélite monitora o funcionamento e o estado dos subsistemas do segmento espacial com a ajuda do downlink de telemetria. E, ele controla esses subsistemas usando uplink de comando. O sistema de rastreamento se concentra principalmente no alcance e nos ângulos de visão do satélite. As tarefas desempenhadas pelo sistema de rastreio de satélites da estação terrestre incluem:

1. Rastreamento automático

O rastreamento do satélite é obtido alinhando continuamente a direcção da antena com o sinal de beacon localizado no satélite. A precisão depende do método usado para determinar a direcção de chegada do sinal de beacon.

As técnicas de rastreio automático comummente utilizadas incluem o seguinte:

1. Técnica Step-by-step tracking: O apontamento da antena é obtido pesquisando o sinal máximo de beacon recebido. Isso ocorre por sucessivos deslocamentos (etapas) da antena em torno de cada um dos eixos de rotação. A direcção do deslocamento subsequente é determinada comparando o nível do sinal recebido antes e depois da etapa. Se o sinal aumenta, o deslocamento é feito na mesma direcção. Se o sinal diminuir, a direcção do deslocamento é invertida. O procedimento é realizado alternadamente em cada um dos dois eixos de rotação da antena.

1. Técnica Intelligent Tracking: Nesta técnica, a posição do satélite é obtida através da combinação óptima dos dados de estimativa da posição da antena obtidos a partir de um algoritmo de rastreamento de gradiente com os dados de previsão da posição do satélite obtidos a partir de um modelo de posição do satélite. No caso de flutuações de amplitude de sinal, a posição da antena pode ser actualizada usando dados de previsão do modelo de posição de satélite. No entanto, é susceptível a flutuações de amplitude durante a aquisição inicial. A precisão total é alcançada várias horas após a aquisição. A Técnica Intelligent Tracking pode ser usada em estações terrestres de pequeno, médio e grande porte, particularmente aquelas susceptível a cintilação e desvanecimento do sinal.

             2. Rastreamento programado

Com o rastreio programado, a orientação da antena é conseguida fornecendo o sistema de controlo de orientação da antena com os correspondentes valores de azimute e ângulos de elevação em cada instante. Estes ângulos de azimute e de elevação são calculados antecipadamente para instantes sucessivos, tendo em conta o movimento aparente previsto do satélite, e os valores são armazenados numa memória. O apontamento é então realizado em circuito aberto sem determinação do erro de apontamento entre a direcção real do satélite e a direcção de apontamento em cada instante

    3. Rastreamento manual

A opção de rastreamento manual é usada em caso de falha total dos sistemas de rastreamento acima descritos ou na fase de manutenção do sistema da antena da estação terrestre.

Diagrama de blocos do Sistema de rastreamento por satélite

A figura abaixo mostra a disposição esquemática generalizada do esquema de blocos do sistema de rastreamento por satélite.

Figura 1. Diagrama de blocos do Sistema de rastreamento por satélite. Fonte: ANIL MAINI, 2011

A antena da estação terrestre usa o sinal de beacon para se rastear até as posições desejadas, tanto em azimute como em elevação. O receptor de rastreio automático deriva os dados de correcção de rastreio ou, em alguns casos, a posição estimada do satélite. A posição estimada é comparada com a posição medida no subsistema de controlo cuja saída alimenta os motores de acionamento da antena tanto para o azimute como para a elevação. No caso dos modos de rastreio manual e de programado, as posições desejadas do satélite nos dois eixos ortogonais são respectivamente definidas pelo operador de satélite. A diferença nas posições reais e desejadas da antena constitui o sinal de erro que é utilizado para acionar a antena

O sistema de rastreamento consiste em manter a largura do feixe da antena na direcção do satélite, apesar do movimento do satélite ou da estação. Vários tipos de rastreio são possíveis e caracterizam-se pelo seu erro de rastreio.

REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA

• Maini, Anil Kumar and Agrawal, Varsha, “Satellite technology: Principles and applications”- 2nd ed, 2011.
• Maral, Gerard and Bousquet, Michel, “Satellite communications systems: Systems, Techniques and Technology” – 5th ed, 2009.
• Kolawole, Michael, “Satellite Communication Engineering”, 2002.

Autor: Luís e Silva

Especialista do Canal de Serviço do Centro do Controlo e Missão de Satélites

Licenciado em Engenharia Geográfica