1.0 Introducción:
La demanda de velocidades de datos más altas es lo que marca hoy en día la evolución de los sistemas de comunicación por satélite. Muchos sistemas de comunicación por satélite funcionan con frecuencias de microondas, como las bandas X, Ku y Ka, lo que contribuye a admitir un ancho de banda de modulación más amplio y mayor capacidad.

Asimismo, permite emplear antenas más pequeñas. El aumento del ancho de banda unido a unas frecuencias operativas más altas acarrea grandes dificultades para los ingenieros de RF a la hora de probar los sistemas, los módulos y los componentes de los satélites.
Este artículo describe, por una parte, las aplicaciones de satélite en las que suele ser necesario realizar medidas de potencia y, por otra parte, los factores importantes que deben tenerse en cuenta al seleccionar soluciones de medidores y sensores de potencia. Asimismo, explica cómo contribuyen estas soluciones a simplificar su trabajo y mejorar la precisión, la fiabilidad y la cobertura de pruebas.
2.0 Aplicaciones de satélite:
Al abordar pruebas relacionadas con satélites es imprescindible realizar medidas de potencia. Como ejemplo, en los apartados siguientes se describen tres aplicaciones principales en las que es necesario obtener medidas de potencia.
•    Supervisión continua de la potencia recibida en una torre de antena de satélite. A causa de la gran distancia que separa los satélites de las estaciones terrestres, la señal recibida en las estaciones terrestres suele ser muy débil (inferior a -100 dBm). Esto puede empeorar con determinadas condiciones meteorológicas, como la cobertura de las nubes, la humedad o unos rangos de temperaturas extremos, que provocan una elevada atenuación atmosférica. La desalineación de las antenas también puede traducirse en degradación de la potencia. La supervisión continua de las señales remotas es importante para garantizar que la relación señal-ruido recibida es lo suficientemente alta para que el enlace de comunicaciones funcione correctamente. Para garantizar que se obtienen unas medidas precisas, se puede emplear un analizador de espectros combinado con un sensor de potencia.
 
•    Prueba de fabricación de satélites. Antes de lanzar un satélite al espacio, hay que someterlo a pruebas meticulosas en una cámara de vacío térmica con el fin de simular las diversas condiciones ambientales extremas propias del espacio. Las pruebas, que duran varios meses, se realizan las 24 horas del día, los siete días de la semana. Durante ese tiempo, las cámaras alternan cíclicamente temperaturas altas y bajas y otras condiciones ambientales. Los puertos situados en el lateral de la cámara permiten conectar al satélite del interior de la cámara diversos equipos de prueba en varios bastidores. La medida de la potencia es muy importante durante la fase de pruebas, porque supervisa la potencia de salida de los transmisores y detecta inestabilidades, picos de potencia y glitches. Se pueden conectar simultáneamente al satélite hasta 20 medidores y sensores de potencia para llevar a cabo pruebas exhaustivas relacionadas con las bandas Ku y Ka. Se sondean las medidas de potencia alrededor de una vez por segundo para garantizar la estabilidad. Se conecta un registrador de gráficos en banda continua a la salida de registrador del medidor de potencia para registrar los datos. Si la potencia transmitida empieza a variar, el software de pruebas apaga el satélite para evitar que se produzcan daños. Teniendo en cuenta que los costes de las pruebas son de alrededor de 1 millón de dólares al día, resulta fundamental garantizar que las medidas se realizan de forma correcta y precisa.
•    Prueba de componentes de satélites. Los amplificadores de tubo de onda progresiva (TWTA) y los repetidores son componentes esenciales de los sistemas de comunicación por satélite, y necesitan medidas de potencia precisas. Los TWTA se utilizan como amplificadores en los transpondedores de los satélites cuando la señal de entrada es muy débil y es necesario que la señal de salida tenga una potencia más elevada. Los TWTA suelen utilizarse en los satélites por su amplia cobertura de frecuencias y su capacidad de alta potencia. Para garantizar que los TWTA sean capaces de generar una potencia de salida suficiente para que el transpondedor del satélite funcione correctamente, es necesario probar su potencia de salida. Por su parte, los repetidores se emplean para amplificar y retransmitir la señal a otra frecuencia. Los repetidores actúan como receptores, traductores de frecuencia y transmisores. Los repetidores, que a veces reciben el nombre de “transpondedores”, suelen estar compuestos por un amplificador de ruido bajo, un mezclador u oscilador local, y un amplificador de alta potencia, como un TWTA. Puesto que el receptor y el transmisor de los repetidores funcionan al mismo tiempo y muy cerca el uno del otro, es necesario realizar pruebas minuciosas para garantizar que el transmisor no interfiere con el receptor.
3.0 Factores importantes a la hora de seleccionar medidores y sensores de potencia
A causa de la amplia variedad de requisitos presentados más arriba, es necesario estudiar cuidadosamente todos los factores pertinentes con el fin de seleccionar el medidor y el sensor de potencia adecuados. A continuación se describen algunos de los factores más importantes:
•    Rango de frecuencias. Muchos sistemas de comunicación por satélite funcionan a frecuencias de microondas, como las bandas X (de 8 a 12 GHz), Ku (de 11 a 15 GHz) y Ka (de 18 a 40 GHz). Es importante elegir un sensor de potencia capaz de cubrir esas frecuencias altas.
•    Supervisión remota a largo plazo. En las aplicaciones de satélite en las que es necesario realizar una supervisión remota de una torre de antena de satélite o probar un satélite en una cámara de vacío, la distancia entre la sala de control y el punto real en el que se realiza la medida pueden estar separados por varias decenas de metros. Las soluciones convencionales de medidores y sensores de potencia están limitadas por una longitud de cable máxima de unos 60 metros. En el caso de los sensores de potencia USB, su límite de longitud específico es de cinco metros. Sin embargo, se puede emplear un concentrador o un extensor de USB de red comerciales para ampliar la longitud máxima del cable hasta 90 metros (en función de las especificaciones del concentrador o el extensor). Además, el sensor elegido debe ofrecer registro de datos a largo plazo de hasta un año y ser capaz de informar al usuario cuando se superan los límites de potencia. Los amplificadores de RF del satélite generan varias décimas de kilovatios de potencia de RF, por lo que, para evitar averías o daños irreparables, es importante apagar los amplificadores cuando se detectan niveles de potencia que superan el límite.
 
Figura 2. La longitud máxima del cable de un sensor de potencia USB se puede ampliar hasta 90 metros utilizando un concentrador o un extensor de USB de red.
•    Puesta a cero y calibración. Durante la supervisión remota de una torre de antena de satélite o las pruebas en una cámara de vacío, no siempre se puede acceder al sensor. Por tanto, el sensor debe ser capaz de realizar pruebas precisas a largo plazo sin intervención humana. A la hora de seleccionar el sensor de potencia adecuado, se deben tener en cuenta características como la puesta a cero y la calibración internas y unas excelentes prestaciones de desincronización a largo plazo. Los sensores con puesta a cero y calibración internas integran una fuente de referencia DC y un circuito de conmutación, por lo que permiten a los usuarios realizar puestas a cero y calibraciones con el sensor conectado a un dispositivo sometido a prueba (DUT). Gracias a esta característica, ya no es necesario conectar el sensor a una fuente de calibración externa y desconectarlo, lo que reduce la duración de las pruebas, la incertidumbre de medida y el desgaste de los conectores. El sensor se puede dejar conectado a los terminales del satélite durante meses sin intervención humana.
•    Operaciones multicanal. Por su factor de formato compacto sin panel frontal, los sensores de potencia USB suelen incorporar software propio. Es importante elegir un sensor de potencia USB capaz de controlar y mostrar medidas de diversos sensores (hasta 20) de forma simultánea. De este modo, los usuarios pueden supervisar de forma continua numerosos transmisores de satélite al mismo tiempo y realizar operaciones matemáticas entre canales, como el cálculo de relaciones y de delta. Con esta solución ya no es necesario dedicar ni esfuerzo ni tiempo al desarrollo de software propio para supervisar varias salidas de transmisor.
•    Prestaciones a distintas temperaturas. Durante las pruebas exhaustivas en la cámara de vacío, el satélite se someterá a pruebas a temperaturas extremas. Es crucial que el sensor de potencia lleve integrados factores de calibración compensados según la temperatura para garantizar la precisión de las medidas en un amplio rango de temperaturas. Los factores de corrección se almacenan en la memoria del sensor para corregir variaciones debidas a las frecuencias, los niveles de potencia y la temperatura. El termistor integrado del sensor detecta los cambios en la temperatura ambiente, de modo que se aplique el factor de corrección adecuado para compensar cualquier desincronización relacionada con la temperatura. Esto garantizará que el sensor de potencia USB sea capaz de mantener una precisión elevada en un variado rango de temperaturas.
•    Tipo de medidas. Para llevar a cabo la supervisión habitual del rendimiento de un satélite, basta con las sencillas medidas de potencia media disponibles en la mayoría de los medidores o los sensores de potencia. Sin embargo, una salida de registrador integrada puede resultar muy útil para archivar los resultados de las medidas. Se puede activar la salida de registrador para obtener una tensión proporcional a la potencia media medida en un rango de 0 a 1 V. De este modo, el usuario puede conectar un trazador de gráficos o un registrador de gráficos en banda continua para imprimir un historial de las medidas. Esta función resulta muy útil para abordar la solución de problemas.

 
Figura 3. El formato de visualización multilista del software Power Analysis Manager N1918A de Agilent admite más de 20 sensores de potencia USB simultáneos.

4.0 Conclusión
Las pruebas de satélites, ya sean de los componentes, los módulos o el sistema completo, son cada vez más complejas y exigen gran precisión y fiabilidad. Los defectos y el incumplimiento de las especificaciones pueden traducirse en graves consecuencias y, en algunos casos, poner vidas en peligro. Por consiguiente, los fabricantes deben ofrecer productos de alta calidad con la máxima fiabilidad. Las pruebas de satélites eficaces exigen combinar equipos de pruebas de altas prestaciones con pruebas exhaustivas para satisfacer las exigentes expectativas de los clientes. Agilent, gracias a sus 50 años de experiencia en la fabricación de herramientas de medida de potencia de alta calidad, ofrece un amplio abanico de equipos de medida de potencia idóneos para realizar pruebas de satélite precisas y fiables. Para obtener más información sobre las soluciones de medida de potencia recomendadas de Agilent para las pruebas de satélites, lea la nota de aplicación al respecto en la página de consejos y sugerencias sobre medidas de potencia (www.agilent.com/find/rfpowertips).

Sook Hua Wong (Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.)
Planificador de productos, Agilent Technologies, Inc.

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