4.2 INTERFERÊNCIAS ENTRE CANAIS ADJACENTES

Como será mostrado na figura 4.5 abaixo, a largura de banda do canal está ocupada por várias portadoras nas diferentes freqüências. O canal transmite essas para todas as estações terrestres situadas na área de cobertura da antena do satélite. As portadoras devem ser filtradas pelo receptor em cada estação terrestre e essa filtração é mais fácil quando o espectro das portadoras é separado um dos outros por uma largura de banda guarda. Entretanto o uso de uma largura de banda guarda conduz ao uso ineficiente da largura de banda do canal (transponder) e um altíssimo custo operacional, por portadora, do segmento espacial. Existe então, um compromisso técnico e econômico a se fazer. A figura 4.5 mostra um exemplo de interferência entre canais adjacentes.

Figura 4.5- O espectro de um transponder FDMA e a interferência entre canais adjacentes [15].

4.3 - INTERMODULAÇÃO

4.3.1 - Definição de produtos de intermodulação

Para definirmos Produtos de Intermodulação é preciso antes saber que o canal repetidor do satélite possui uma característica de transferência não-linear. Pela natureza do acesso múltiplo por divisão de freqüência, esse amplificador amplifica simultaneamente várias portadoras em diferentes freqüências. A estação terrestre tem em si uma amplificação de

potência não-linear, e esse amplificador pode ser alimentado com várias portadoras em diferentes freqüências. Em geral, quando ‘N’ sinais sinuosos em freqüências F1, F2,..., FN passam através de um amplificador não-linear, na saída tem-se não somente os ‘N’ sinais nas freqüências originais, mas também, sinais indesejáveis chamados “Produtos de Intermodulação”. Esses aparecem nas freqüências ‘ FIM ‘, portanto, Produtos de Intermodulação são combinações lineares das freqüências de entrada. Portanto:

1 1 2 2 ...

FIM =m f +m f + +mnfn (Hz) (4.1) Onde: m1, m2, ..., mn são inteiros positivos ou negativos. A quantidade ‘X’ é chamada de ‘A ordem de um Produto de Intermodulação’:

1 2 ...

X =Im I+Im I+ +ImnI (4.2) Quando a freqüência central da banda passante do amplificador é larga comparada com a largura de banda, a qual é caso para um transponder do satélite repetidor, somente os produtos de intermodulação de ordem ímpar caem dentro da largura de banda do

transponder. Além disso, a amplitude dos produtos de intermodulação diminui com a

ordem do produto. Então na prática, somente produtos de 3a Ordem, e para uma pequena extensão até 5a Ordem são significantes.

A figura 4.6 abaixo mostra a geração de produtos de intermodulação de duas portadoras não moduladas nas freqüências f1 e f2. Pode ser visto que no caso de portadoras não moduladas de amplitudes desiguais, os produtos de intermodulação são muito maiores nas altas freqüências se a portadora de maior amplitude é aquela que foi a mais alta freqüência e nas baixas freqüências se a portadora de mais alta amplitude é aquela que foi a freqüência mais baixa. Isso mostra a vantagem de alocar as portadoras mais potentes nas extremidades da largura de banda do canal.

Figura 4.6 - Produtos de intermodulação para o caso de 2 sinais sinuosos (portadoras não- moduladas). (a) Amplitudes iguais, (b) e (c) Amplitudes desiguais [15].

4.3.2 - Característica de transferência de um amplificador não linear em operação com multi-portadoras

A figura 4.6 (b) mostra as características de transferência de potência de um transponder do satélite repetidor em operação com uma única portadora. Em geral, a forma dessa característica é válida para cada amplificador não linear. Isto é agora necessário para estender este modelo para o caso de multi-portadoras em operação. Para isso, as seguintes notações serão usadas:

(Pi¹) = Potência da Portadora na entrada do amplificador (i = entrada) em operação com uma única portadora.

(Pi n) = Potência de uma portadora (de ‘n’) na entrada do amplificador em operação multi- portadora.

(Po¹) = Potência da Portadora na saída do amplificador (o = saída) em operação com uma única portadora.

(Po n) = Potência de uma portadora (de ‘n’) na saída do amplificador em operação multi- portadora.

(Po IMX) = Potência do produto de intermodulação de ordem ‘X’ na saída do amplificador em operação multi-portadora.

As expressões de entrada e saída ‘Back-off’’ para o caso de operação multi-portadora é mostrado abaixo:

( ) /( ¹)

IBO= Pin Pi sat (4.3)

( ) /( ¹)

OBO= Pon Po sat (4.4)

Nas equações acima, o subscrito ‘sat’ indica o valor de quantidade considerado na saturação. A figura 4.7 mostra a forma de variação de OBO como uma função de IBO juntos com a variação da razão: (Po IMX) / (Po¹)sat .

Figura 4.7- Características de transferência de um amplificador não-linear em operação multi-portadora [15].

4.3.3 - Ruído de intermodulação

O surgimento do ruído de intermodulação deve-se ao fato de que quando as portadoras são moduladas, os produtos de intermodulação não são linhas espectrais longas, visto que a potência delas é um espectro demasiadamente dispersado o qual se estende além de uma banda de freqüências. Se o número de portadoras é suficientemente alto, superposições do espectro dos produtos de intermodulação conduzem para uma densidade espectral a qual é perceptivelmente constante na amplificação total da largura de banda, e isto justifica o tratamento dos produtos de intermodulação como ruído branco. A figura 4.8 abaixo mostra um exemplo do espectro do ruído de intermodulação em um canal carregando 10 portadoras FDM / FM / FDMA.

Figura 4.8 - Espectro do ruído de intermodulação gerado por várias portadoras FDM/FM/FDMA [15].

4.3.4 - A razão entre a potência da portadora e a densidade espectral da potência do ruído de intermodulação (C/N0)IM

A densidade espectral da potência do ruído de intermodulação é denotado por (N0)IM. O valor dela depende da característica de transferência do amplificador e o número e tipo de

portadoras amplificadas. A razão da potência da portadora e a densidade espectral da potência do ruído de intermodulação (C/N0)IM pode ser associado com cada portadora na saída do amplificador. Essa razão pode ser deduzida da característica do amplificador do tipo dado na figura 4.8 acima, estimando, por exemplo, (N0)IM como (Po IMX) / B, onde B é a largura espectral da portadora modulada. Portanto (C/N0)IM = (Po IMX) / B .

Na figura 4.9 abaixo, mostramos a forma da variação de (C/N0)IM como uma função de

back-off e o número de portadoras.

Figura 4.9 - Variação de (C/No) IM como uma função de back-off e o número de portadoras [15].

Nela pode ser visto que a razão (C/N0)IM torna-se pequena quando é aproximada à saturação (a característica não-linear é mais severa) sendo o número de portadoras adicionadas (uma adicionada da potência total dos produtos de intermodulação).

4.4 - A RAZÃO ENTRE A POTÊNCIA DA PORTADORA E A DENSIDADE