Análise da potência de recepção do beacon do SGDC em banda Ka na presença de chuva

Abstract

Os sistemas de comunicação via satélite têm tido um crescimento vertiginoso nos últimos anos devido ao surgimentos e expansão de novas tecnologias que demandam cada vez mais banda. Essa constante evolução tem impulsionado a indústria no sentido de desenvolver tecnologias de comunicação com maior capilaridade, eficiência e inteligência. Pautado nesta constatação, este trabalho realiza a análise dos efeitos da atenuação devido à chuva em banda Ka no enlace de recepção da antena gateway de Brasília. Inicialmente, descreve-se a penetrabilidade do acesso à internet nas regiões do Brasil e o atual cenário das comunicações via satélite no país. É realizada a contextualização histórica dos sistemas espaciais, a descrição das órbitas e aplicações e a explanação sobre os sistemas espacial, de controle, usuário e a arquitetura do Satélite Geoestacionário de Defesa e Comunicações, SGDC, incluindo a cadeia de rastreamento e os recursos utilizados para extração e tratamento dos dados manipulados. Medidas do sinal do beacon foram obtidas por meio da gateway de Brasilia durante todo o ano de 2021 e tais medidas embasaram o desenvolvimento deste trabalho. Volumes pluviométricos mensais foram obtidos entre os anos de 2010 e 2020 e foram confrontados com os volumes verificados no ano de 2021 a fim de constatar a representatividade dos dados de potência recebida do beacon obtidos para a elaboração deste trabalho. Por meio dos dados obtidos, propôs-se o valor de clear sky a partir do qual foi construída uma tabela descrevendo tempos de atenuação, número de eventos e porcentagem de tempo anual para a faixa de atenuação de 1 a 30 dB. Estuda-se ainda a correlação entre a quantidade de eventos de chuva e a porcentagem de tempo em que o sinal do beacon é atenuado abaixo do nível de clear sky durante as estações do ano. Por fim, obtém-se uma tabela que considera os intervalos de tempo de 30-60, 60-120, 120-300 e 300-1200 segundos, por nível de atenuação considerado. Utilizando-se desses dados, é demonstrado o comportamento temporal anual de atenuação do sinal de beacon por faixa de atenuação e é proposto um modelo matemático capaz de representar, com uma boa precisão, o intervalo de referência considerado, que é o intervalo de 30-60 segundos. Além disso, são propostos fatores de escalonamento capazes de reduzir os demais intervalos estudados, ao intervalo de referência considerado. A presente investigação propõe dois modelos estatísticos capazes de representar fidedignamente o comportamento anual do sinal de beacon na presença de chuva, na região de Brasilia. Os resultados comprovam a aplicabilidade e precisão dos modelos propostos no dimensionamento de sistemas de radiofrequência que operam em banda Ka.