Modelos de cintilação na banda Ka em trajectória terra-satélite

Abstract

Com o constante aumento da frequência e da largura de banda usada nas comunicações via satélite, é essencial ter um bom conhecimento do comportamento do sinal que atravessa a atmosfera. O principal objectivo deste trabalho foi o estudo do fenómeno de cintilação na troposfera e a criação de uma base de dados de cintilação , tendo em vista a verificação dos modelos de previsão existentes. Esta motivação resulta do défice de dados de cintilação com a requerida diversidade geográfica e, em particular, nesta região da Europa, caracterizada por um ambiente marítimo temperado. Nos dois primeiros capítulos, é efectuada uma introdução genérica à propagação de microondas na atmosfera descrevendo os principais fenómenos de propagação: atenuação, despolarização e cintilação. Após os capítulos introdutórios, é feito um estudo mais aprofundado sobre o fenómeno de cintilação. São ainda apresentados modelos de previsão da variância do fenómeno e respectivas distribuições de amplitude. É também descrito o sistema experimental implementado na Universidade de Aveiro (40.5ºN, 8ºW) que, entre Janeiro e Dezembro de 2005, adquiriu de uma forma contínua dados meteorológicos e de propagação da baliza de 19.701GHz do satélite HotBird-6 da EutelSat. São ainda descritas as aplicações de software necessárias à análise dos dados destacando-se a aquisição de dados, pré-processamento e processamento estatístico. Este trabalho é finalizado com a apresentação dos dados estatísticos do fenómeno de cintilação e os resultados comparados com alguns dos modelos apresentados no terceiro capítulo.

The use of higher and higher frequencies for Earth-Satellite communication requires a detailed characterization of the tropospheric propagation channel. The main purpose of this work was the preparation and study of a new scintillation experimental database towards the verification of available propagation models. Scintillation database is relatively scarce worldwide and mainly in this maritime European region. The first two chapters present an overview of microwave propagation in the atmosphere with emphasis in attenuation, depolarization and scintillation. After the first introductory chapters the scintillation phenomena is detailed. The most well-known statistical models concerning variance and signal level distributions are presented. The experiment, in the University of Aveiro (40.5 ºN, 8 ºW), that provided one year of data between January and December 2005 by collecting 19.701GHz HotBird-6 Eutelsat beacon is also described. The software developed and used for data processing is, as well, briefly explained. The applications envisaged are acquisition, time series preprocessing and statistical processing. The statistical scintillation data is presented and compared against the models described in the third chapter.