Apostila Satélites de Telecomunicações 2019_2-2

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Sistemas de Comunicação 
por Satélite 
 
 
Características dos Sistemas de Telecomunicações via 
Satélite e Parâmetros do Serviço Brasileiro de 
Telecomunicações por Satélite 
 
 
2019 / 2 
 
 
Manoel Gibson M. Diniz Navas 
 
 
Sistemas de Comunicações por Satélite – 2019/2 2 / 144 
 
Manoel Gibson Maria Diniz Navas 
Sumário 
1. Sistemas de Telecomunicações por Satélite ........................................................................................................ 4 
Introdução ...................................................................................................................................................................... 4 
1.1 Porque precisamos de satélites? ......................................................................................................................... 4 
1.2 Nem tudo são flores... .......................................................................................................................................... 6 
1.3 O que é um satélite? ............................................................................................................................................ 7 
1.4 Quais os serviços? ................................................................................................................................................ 8 
1.4.1 DTH ................................................................................................................................................ 8 
1.4.2 VSAT ............................................................................................................................................... 9 
1.5 Os enlaces de subida e descida .......................................................................................................................... 12 
1.6 Transponder ....................................................................................................................................................... 14 
1.7 Porque os satélites não caem do céu? ............................................................................................................... 19 
1.8 Quais as equações do movimento de satélites? ................................................................................................ 20 
1.9 Qual a forma da órbita dos satélites? ................................................................................................................ 23 
1.10 Quais os tipos de órbitas de um satélite? ....................................................................................................... 24 
1.11 Como se classificam os satélites quanto à altitude? ....................................................................................... 26 
1.12 Quais os tipos de satélite quanto à estabilização? ......................................................................................... 27 
1.13 O que é a posição orbital de um satélite? ...................................................................................................... 28 
1.14 Quem estabelece as posições de órbitas e frequências dos satélites? ........................................................... 30 
1.15 Como se controlam os satélites? .................................................................................................................... 31 
1.16 Retardo de propagação .................................................................................................................................. 34 
1.17 Faixas de frequências ..................................................................................................................................... 36 
1.18 Propagação em SHF ........................................................................................................................................ 39 
1.19 EIRP ................................................................................................................................................................ 40 
1.20 Foot – print ..................................................................................................................................................... 43 
1.21 Perda por percurso ......................................................................................................................................... 44 
1.22 Interferência solar .......................................................................................................................................... 46 
1.23 Como calcular o ganho de uma antena parabólica com seção circular? ........................................................ 47 
1.24 Ângulo de abertura ........................................................................................................................................ 51 
1.25 Atenuação por chuva ..................................................................................................................................... 52 
1.26 Densidade de potência ................................................................................................................................... 55 
1.27 Equação do equilíbrio de potência ................................................................................................................. 59 
1.28 Largura de banda de transmissão................................................................................................................... 62 
1.29 Relação sinal ruído ......................................................................................................................................... 63 
1.30 Intensidade e Qualidade................................................................................................................................. 65 
Sistemas de Comunicações por Satélite – 2019/2 3 / 144 
 
Manoel Gibson Maria Diniz Navas 
1.31 Figura de ruído e Fator de ruído ..................................................................................................................... 66 
1.32 Potência de ruído térmico .............................................................................................................................. 67 
1.33 Temperatura de ruído .................................................................................................................................... 68 
1.34 Amplificadores em cascata ............................................................................................................................. 71 
1.35 G/T ................................................................................................................................................................. 77 
1.36 Equação do enlace de satélite ........................................................................................................................ 77 
1.37 Sinal mínimo de operação .............................................................................................................................. 84 
1.38 SFD e FCA ....................................................................................................................................................... 87 
1.39 Back off de satélite ......................................................................................................................................... 89 
1.40 Sinal recebido ................................................................................................................................................. 92 
1.41 Receptor super heterodino ............................................................................................................................ 92 
1.42 Para onde aponto esta antena? .....................................................................................................................95 
1.42.1 Equações de apontamento .......................................................................................................... 95 
1.42.2 Instalação e apontamento de antena parabólica......................................................................... 96 
1.42.3 Azimute ........................................................................................................................................ 97 
1.42.4 Elevação ....................................................................................................................................... 99 
1.43 Técnicas de Múltiplo Acesso Em Comunicações via Satélite ........................................................................ 101 
1.43.1 PDMA ......................................................................................................................................... 101 
1.43.2 SDMA ......................................................................................................................................... 103 
1.43.3 FDMA ......................................................................................................................................... 103 
1.43.4 TDMA ......................................................................................................................................... 104 
1.43.5 CDMA ......................................................................................................................................... 106 
1.43.6 Alocação sob demanda .............................................................................................................. 106 
1.43.7 SCPC ........................................................................................................................................... 108 
1.43.8 MCPC ......................................................................................................................................... 108 
2. Serviço Brasileiro de Comunicações por Satélite ............................................................................................. 109 
2.1 Star One C2 ...................................................................................................................................................... 109 
2.2 Star One D1 ...................................................................................................................................................... 113 
3. Glossário ................................................................................................................................................................. 117 
4. Exercícios ................................................................................................................................................................ 120 
Bibliografia .................................................................................................................................................................. 144 
 
 
Sistemas de Comunicações por Satélite – 2019/2 4 / 144 
 
Manoel Gibson Maria Diniz Navas 
1. Sistemas de Telecomunicações 
por Satélite 
 
Introdução 
Seja bem-vindo ao estudo dos satélites de 
telecomunicações! Circulando ao redor da Terra e 
retransmitindo sinais de dados, voz, vídeo e 
televisão. Interligando cidades, países e continentes 
e levando as comunicações a todo o planeta, das 
maiores cidades aos mais remotos povoados. 
O primeiro satélite artificial lançado foi o Sputnik 
1, em 1957, pela União Soviética. A função básica 
deste satélite era a transmissão de um sinal de rádio, 
nas frequências entre 20,005 MHz e 40,002 MHz. 
Seu tempo de vida foi de 22 dias, devido ao 
esgotamento de suas baterias. Orbitou a Terra por 
seis meses. 
Indicadores do ano de 2017 reportam que 
existiam na época mais de 4.600 satélites em órbita 
terrestre, dos quais mais de 740 para 
telecomunicações e uma centena para navegação e 
posicionamento global. 
 
Aplicações móveis de satélite parecem ser a nova 
mola propulsora desta tecnologia. Manter-se 
atualizado na profissão não é apenas uma 
necessidade, mas uma imposição do mercado. 
Bons estudos e vamos aos satélites! 
 
1.1 Porque precisamos de satélites? 
Considere que você vai fazer a interligação entre 
dois pontos afastados de algumas dezenas de 
quilômetros. Se você der sorte pode ser que 
aconteça a situação mostrada a seguir. 
 
 
Figura 1: Enlace com visibilidade rádio 
 
Neste caso, o enlace é dito “com visibilidade” – 
LOS – Line Of Sight. O enlace é confiável e sem 
obstruções. Problema resolvido. Ou não? 
 
Na prática, geralmente elevações naturais ou 
edificações, árvores, ou mesmo a curvatura da terra 
interrompem a visibilidade, conforme mostrado na 
figura a seguir. Temos agora uma atenuação 
adicional, que poderá ser tão elevada que degradará 
o enlace a um ponto que torna inviável a 
comunicação entre as estações. 
 
 
Figura 2: Enlace obstruído 
 
Uma possível solução é a utilização de torres mais 
altas nas estações, de modo a liberar a visibilidade 
do enlace, como pode ser visto na próxima figura. 
Sistemas de Comunicações por Satélite – 2019/2 5 / 144 
 
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Figura 3: Torres elevadas 
 
Esta solução apresenta algumas desvantagens: 
• O custo de uma torre não é linear com a altura. 
• Antenas elevadas requerem alguma forma de 
estabilização da estrutura, o que requer grandes 
áreas reservadas ou serem auto suportadas, o que 
limita a altura da torre. 
• Dependendo da distância entre as estações ou da 
altura dos obstáculos essa não é uma solução viável. 
 
 Uma alternativa é a instalação de uma estação 
repetidora ao longo do enlace, conforme mostrado 
na próxima figura. 
 
 
Figura 4: Repetidor de micro ondas 
 
Esta solução também apresenta algumas 
desvantagens. 
• O local designado pela área técnica pode 
apresentar dificuldades de acesso e instalação, o que 
vai dificultar a manutenção e a operação. 
• Requer o aluguel ou compra do terreno para 
instalação dos equipamentos. 
• Requer suprimento de energia. 
• Não é realizável quando a distância entre as 
estações é muito grande. 
 
Qual a solução? Exato, um satélite, agindo como 
um repetidor, como mostra a próxima figura. 
 
Figura 5: Enlace satélite 
 
Utilizando satélites podemos transpor rios, 
oceanos, desertos, florestas e levar serviços de 
telecomunicações de voz, dados e vídeos aos mais 
remotos locais do planeta. 
 
Na maior parte dos enlaces via satélite a 
atenuação do enlace é dada pela Equação da 
Atenuação por Espaço Livre, ou Perda Básica por 
Percurso acrescida das atenuações adicionais que 
incluem: perda ou atenuação por chuva, acima de 
cerca de 10 GHz e despolarização. 
 
Quais as vantagens e desvantagens na utilização 
de satélites para telecomunicações? É o que 
veremos em seguida. 
Sistemas de Comunicações por Satélite – 2019/2 6 / 144 
 
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1.2 Nem tudo são flores... 
Já vimos que o satélite de telecomunicações age 
como um repetidor, recebendo sinais de terra e 
reenviando para a terra, para uma determinada 
área geográfica. 
As vantagens na utilização de satélites de 
telecomunicações são: 
• Adaptação à diferentes clientes e usuários; 
• Taxa de transmissão variáveis; 
• Mobilidade; 
• Custos vantajosos para o atendimento de 
pequenas populações distantes de centros e 
infraestruturas de telecomunicações; 
• Versatilidade para a utilização de voz, dados, 
vídeo, internet; 
• Sem restrições geográficas que impedem a 
instalação de linhas e cabos; 
• Rápida instalação,o que é adequado para 
situações de emergência ou de notícias; 
• Permite rotas alternativas e redundância caso 
requerido; 
• O custo independe da distância; 
• Adequado a eventos limitados no tempo, como, 
por exemplo, esportes. 
 
Bem, e quais são as desvantagens da utilização de 
satélites para telecomunicações? 
A primeira pergunta que podemos fazer é: 
Os satélites são um meio de baixo custo para 
telecomunicações? 
A resposta é um sonoro NÃO! 
A operação de um satélite envolve: 
• Custo do desenvolvimento e construção do 
satélite, que pode chegar a US$300 Milhões; 
• Lançamento do satélite, incluindo seguro, que 
alcança valores entre US$10 Milhões e US$400 
Milhões; 
• Custo de operação e controle; 
• Vida útil limitada de 5 a 15 anos; 
• Obsolescência da tecnologia; 
• Número limitadíssimo de posições orbitais nas 
regiões mais populosas do planeta; 
• Espectro de frequências limitado e compartilhado 
com os enlaces de micro-ondas terrestres, 
ocasionando interferências. 
 
Lembre-se da vida útil, digamos 10 anos. Todos os 
custos devem ser pagos, mais o lucro, nesse período 
de tempo. 
 
Sim, cabos e linhas metálicos e cabos ópticos são 
muito mais baratos, muito mais confiáveis, 
fornecem maiores larguras de banda e taxas de 
dados e tecnologia de mais baixo custo e maior 
número de fornecedores. 
 
Ligação na floresta Amazônica? Regiões de 
emergência? Áreas não atendidas por circuitos 
convencionais? Nestes casos o satélite é a solução. 
 
Mas, o que é um satélite afinal? É o que veremos 
em seguida. 
 
Sistemas de Comunicações por Satélite – 2019/2 7 / 144 
 
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1.3 O que é um satélite? 
Um satélite é um corpo celeste que gravita ou 
gira, em uma órbita, em torno de outro corpo 
celeste, denominado principal. 
 
A figura a seguir é um satélite geoestacionário de 
telecomunicações posicionado em órbita. Observe 
as antenas para recepção e retransmissão de sinais e 
os painéis de energia solar, como complemento ao 
conjunto de baterias. 
 
 
Figura 6: Satélite de telecomunicações 
Referência: 
https://www.universetoday.com/93077/how-
satellites-stay-in-orbit/. Acessado em agosto, 2019. 
 
O satélite de telecomunicações é um repetidor 
ativo. Recebe sinais de radiofrequência, em torno de 
uma frequência portadora, de uma ou mais estações 
terrenas, e devolve esses sinais à terra, em 
radiofrequência, em torno de uma frequência 
portadora, a uma ou mais estações terrenas. Podem 
estar localizados em órbitas geoestacionárias ou 
não. 
O enlace ou ligação da terra para o satélite é 
denominado enlace de subida ou “uplink”. O enlace 
do satélite para a terra é denominado enlace de 
descida ou “downlink”. A frequência do uplink é 
sempre superior à frequência do downlink. 
 
A figura a seguir mostra o diagrama em blocos 
simplificado das principais operações de um satélite 
de telecomunicações. 
 
 
Figura 7: Diagrama em blocos - satélite 
 
A antena de recepção capta os sinais vindos de 
terra, entrega ao receptor que filtra e amplifica estes 
sinais. Em seguida ocorre um processo de conversão 
e a faixa recebida é deslocada para uma região mais 
baixa no espectro de frequências. Essa faixa, com a 
informação recebida é entregue ao transmissor que 
amplifica e entrega a antena de transmissão. A 
antena de transmissão direciona essa energia para a 
região de interesse, ou de cobertura, do satélite. 
 
Quais são os serviços oferecidos pelos sistemas 
de telecomunicações via satélite? É o que veremos 
em seguida. 
 
Sistemas de Comunicações por Satélite – 2019/2 8 / 144 
 
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1.4 Quais os serviços? 
Os satélites comerciais de telecomunicações 
podem oferecer três tipos de serviços: Fixos, Móveis 
e Radiodifusão. 
 
• Serviços Fixos de Satélite (Fixed Satellite Services 
- FSS): utilizam equipamento terrestre nas 
localidades de cobertura para receber e transmitir 
sinais de satélite. Os satélites FSS fornecem a maioria 
dos serviços domésticos e internacionais, desde 
conectividade internacional de Internet até redes 
comerciais privadas. Exemplos: as redes e estações 
VSAT e grandes estações terrenas. 
• Serviços Móveis de Satélite (Mobile Satellite 
Services – MSS): utilizam um tipo de receptor – 
transmissor transportável a fim de fornecer serviços 
para clientes móveis, terrestres e marítimos. Uma 
aplicação é o serviço de voz, dados e sinais de TV em 
plataformas marítimas ou embarcações, desde 
pessoais até embarcações de grande porte. Podem 
ser fornecidos serviços de voz e VoIP. 
• Serviços de Satélite de Radiodifusão (Broadcast 
Satellite Services – BSS): oferecem alta potência de 
transmissão para a recepção utilizando 
equipamentos terrestres com antenas de reduzidas 
dimensões. O BSS é mais conhecido pelo acesso 
direto de televisão e aplicações de radiodifusão. 
Aquela pequena antena instaladas em nossas casas, 
em banda Ku, no serviço pago de TV, é um exemplo 
deste serviço. 
 
1.4.1 DTH 
Um exemplo de serviço fixo de satélite é o DTH – 
Direct to Home, direto ao assinante para recepção de 
sinais de TV digital, mediante a assinatura do serviço. 
O equipamento utilizado é uma antena parabólica, 
geralmente off-set, de pequenas dimensões, em 
torno de 1,2 metros, cabo coaxial e uma caixa 
decodificadora que alimenta um aparelho de 
televisão convencional. Para regiões mais afastadas 
do feixe de cobertura principal do satélite (região 
com maior EIRP), as antenas (refletor) começam a 
aumentar de diâmetro. 
 
Esta forma de serviço é mais utilizada por pessoas 
físicas, em residências, mas encontra-se em declínio, 
particularmente nos grandes centros, onde o 
atendimento pela radiodifusão ou TV a cabo 
apresentam, geralmente, menor custo e maior 
confiabilidade. 
 
Um sistema de satélite descendente do DTH é o 
DBS – Direct Broadcast System, no qual os usuários 
recebem os sinais de TV diretamente de satélites 
geoestacionários. Uma aplicação é a recepção de 
sinais de TV em embarcações marítimas, desde 
recreação até grandes embarcações e graneleiros 
para recreação da tripulação. 
O DBS é uma alternativa aos usuários que 
desejam uma programação maior e mais variada do 
que a oferecida, por exemplo, pelo sistema de TV a 
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cabo. A figura a seguir apresenta um equipamento 
para serviços marítimos de TV via satélite. 
 
Figura 8: Serviço marítimo de TV via satélite 
Referência: www.mareste.com.br. 
 
Este equipamento permite a recepção de canais 
digitais de TV em embarcações marítimas ao redor 
do globo. A figura a seguir apresenta as ligações dos 
receptores. 
 
 
Figura 9: Interligação dos dispositivos 
 
A antena é controlada por servos que a mantém 
em posição de apontamento para o satélite mesmo 
em condições de movimento do navio ou 
embarcação, dentro de certos limites. 
 
1.4.2 VSAT 
Um serviço muito utilizado por pessoas jurídicas é 
o VSAT – abreviatura de Very Small Aperture 
Terminal, ou terminal com abertura de pequenas 
dimensões. As VSAT’s são estações terrenas, 
bidirecionais, com antenas variando de cerca de 1,0 
metro a pouco mais de 2,0 metros de diâmetro, cuja 
finalidade é a comunicação com locais remotos. Uma 
VSAT é composta por duas unidades: uma externa – 
ODU – Outdoor Unit, e uma interna – IDO – Indoor 
Unit. Na ODU temos a antena, o alimentador e o 
transceptor em alta frequência. Na IDU temos omodem (banda básica). A interligação da VSAT com 
o sistema de satélite é realizada por meio de 
contratos e formas de acesso específicas. 
A figura a seguir mostra uma instalação para o 
fornecimento de Internet via satélite. 
 
 
Figura 10: Internet via satélite 
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Uma rede VSAT é constituída a partir de três 
dispositivos básicos: 
• Uma estação HUB (ou master) cuja finalidade é 
realizar o gerenciamento da rede e realizar o 
controle do acesso pelo provedor do serviço 
utilizado; 
• O satélite, que realiza a retransmissão dos dados 
e as estações remotas, as VSAT. 
• Os terminais ou clientes VSATs, que podem ser 
numerosos, variando de um a milhares os quais 
utilizam um único transponder, fazendo parte do 
mesmo sistema. 
 
A recepção dos sinais de um satélite é fraca e 
necessita ser amplificada sem a inserção de ruídos, 
para isso utiliza-se o módulo LNB (Low Noise Block). 
A amplificação e conversão para a frequência 
apropriada no uplink são realizadas pelo BUC (Block 
Up Converter), também denominado ODU (Outdoor 
Unit). 
A figura a seguir apresenta uma rede VSAT 
simplificada, mostrando os elementos básicos. 
 
 
Figura 11: rede VSAT 
 
 
O Hub difere dos dispositivos concentradores 
comuns, pois não é apenas um concentrador 
representado por um simples dispositivo, é uma 
estrutura de grande complexidade, localizada em 
dada parte do globo terrestre. É uma estação 
organizada, com equipamentos que gerenciam, 
controlam e tratam os sinais transmitidos. Ele 
necessita de um canal de comunicação 
de broadcasting (que é o tratamento da forma de 
transmissão de um dado sinal de comunicação de 
uma rede definida a todos os seus pontos sem a 
diferenciação dessa transmissão entre os pontos de 
recepção), com demasiada velocidade para várias 
estações a fim de realizar transmissões múltiplas e 
simultâneas de informações a todo conjunto 
estrutural e dispositivo da rede. 
 
O Hub possui, integrado ao seu sistema, uma cota 
de outbound (que é a taxa de dados transmitidos na 
direção de saída de um definido ponto localizado na 
estrutura da rede), de dados transmitidos na direção 
do Hub ao satélite, de 1 a 72Mbps. 
 
A figura a seguir apresenta o funcionamento de 
um Hub via satélite. O sentido do sinal vem do 
satélite para o Hub que é analógico, tem sua 
transmissão do satélite para a antena de 
comunicação do Hub, esse sinal é tratado e 
transformado tendo sua potência diminuída, mas 
continua sendo analógico. 
Sistemas de Comunicações por Satélite – 2019/2 11 / 144 
 
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Figura 12: O Hub 
 
O dispositivo Low Noise Block (LNB) tem a 
finalidade de receber o sinal do satélite e transmitir 
(com sua banda de frequência reduzida) para 
o Multiple Receiver Terminal (MRT) tem a função de 
realizar a conversão para digital, que é o sinal com o 
qual trabalha a rede de computadores. 
 
Após convertido, o sinal digital é emitido 
ao Switch que, por sua vez, tem a funcionalidade de 
realizar a distribuição deste sinal afim de que o 
mesmo receba o devido tratamento. Sobre o sinal 
digital existem três formas de que sua ação seja 
obtida: 
• Ação da Network Management System: concede 
as ações de gerenciamento de redes da associação 
do Hub à Estação Remota; 
• Utilização do Optional Multicast Server: é 
opcional e possui a finalidade de gerir a transmissão 
de um único sinal ou dados para um conjunto de 
estações concomitantes; 
• Encaminhamento para a Internet: percorre um 
roteador, direcionando o caminho desejado, o qual 
necessitará de um provedor de internet ao qual 
procederá como um backbone (mais conhecido com 
espinha dorsal da internet, podendo ser uma rede 
em fibra óptica que, em conjunção com 
equipamentos terminais adequados, permitem a 
disponibilização de canais de comunicação para 
serviços de transmissão de dados, voz e imagem). 
 
Contudo, nesse terceiro caminho tem-se a 
possibilidade de que o sinal digital poderá deslocar-
se através de dispositivos opcionais de controle 
direcionados para a navegação na Web, nomeado 
por Optional QoS (que definirá a qualidade de 
serviço aos terminais que tiverem cadastro no 
sistema de banco de dados desse dispositivo) e 
o Optional TCP Optimizations, que tem a finalidade 
de aprimorar o uso dos protocolos compreendidos 
na internet. 
 
Depois de direcionado e de ter recebido o devido 
tratamento, o sinal digital volta ao switch que o 
enviou para que o mesmo tome os rumos de 
respostas à solicitação, isto é, volte ao satélite para 
que o mesmo o reenvie ao Terminal (estação 
remota), que é a outra extremidade da 
comunicação. 
 
Um ponto de operação é o Teleporto. Onde tem 
um? Bem em frente à sua sala, do outro lado da 
Avenida Presidente Vargas. 
 
Mas, afinal, como o sinal sobe para o satélite e 
volta? 
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1.5 Os enlaces de subida e descida 
A figura a seguir mostra o enlace de subida, 
uplink, a partir da estação terrena, do ponto de vista 
dos módulos de telecomunicações, direcionando o 
sinal para a antena do satélite. 
 
 
Figura 13: Enlace de subida 
 
Os sinais de entrada, em banda base, são 
oriundos das empresas geradoras de conteúdo, 
como radiodifusão (rádio e TV), telefonia, Internet, 
dados e outros serviços. Este sinal é aplicado ao 
modulador e passa por um filtro passa faixa para 
limitar a emissão de harmônicos e espúrios fora da 
faixa. 
 
Dois sinais são então aplicados ao misturador: a 
sequência modulada de símbolos, vindos do 
modulador e o sinal senoidal do oscilador local para 
criar a frequência de saída. 
 
A frequência da portadora resultante na saída do 
misturador é 6 GHz para a banda C (uplink), ou 14 
GHz para a banda Ku (uplink). 
 
O sinal é amplificado em um TWTA – Traveling 
Wave Tube Amplifier, ou um SSPA – Solid State 
Power Amplifier, e daí aplicado à antena para a 
transmissão ao satélite. Na figura tem-se o HPA – 
High Power Amplifier. 
 
A antena transmissora da estação terrena 
aponta para o satélite de interesse do serviço. 
 
A estação terrena pode ser de uma grande 
operadora do serviço de satélite ou uma estação de 
pequeno porte (VSAT). 
 
A figura a seguir mostra o enlace de descida, o 
downlink, do satélite para a estação terrena. 
 
 
Figura 14: Enlace de descida, satélite – estação 
terrena 
 
O sinal é recebido pela estação terrena e percorre 
um caminho oposto ao da transmissão. O sinal de 
saída é então distribuído aos respectivos usuários do 
serviço: telefonia, dados, Internet, vídeo. 
 
Os sinais de rádio que o satélite recebe e 
retransmite são divididos em duas faixas de 
Sistemas de Comunicações por Satélite – 2019/2 13 / 144 
 
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frequência. Atualmente no Brasil, os sistemas de 
televisão domésticos via satélite operam na Banda C 
e na banda Ku. 
 
A ligação da estação terrena com o satélite é 
chamada de enlace de subida ou up-link. Nesta 
ligação são enviados da terra para o satélite os sinais 
que se deseja redistribuir. A figura a seguir mostra o 
enlace ou lance de subida, o up-link. 
 
 
Figura 15: Enlace de subida ou up-link 
 
A figura anterior pode sugerir que o sinal só atinge 
um satélite. Isto não é verdade. O sinal se espalha 
assim como a luz do farol do automóvel, podendo 
atingir satélites vizinhos,o que pode provocar 
problemas de coordenação de frequências. Daí a 
importância de um correto apontamento e do 
gerenciamento de frequências. 
 
As frequências do up-link em banda C estão ao 
redor de 6 GHz. 
O up-link da banda Ku é em torno de 14 GHz. 
A figura a seguir mostra o enlace de descida, o 
down-link. 
 
Figura 16: Enlace de descida ou down-link 
 
A estação terrena e os demais sistemas 
envolvidos formam o segmento terrestre, o satélite 
é o segmento espacial e as ligações são estabelecidas 
pelos enlaces de subida e de descida, conforme 
mostrado na figura a seguir. 
 
 
 
Figura 17: Enlaces de ligação 
 
O down–link em banda C é em torno de 4 GHz. 
O down–link em banda Ku é em torno de 12 GHz. 
 
E o transponder? O que é um transponder? 
 
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1.6 Transponder 
O dispositivo do satélite responsável pela 
retransmissão dos sinais é o transponder. O termo 
transponder – transmitter responder, também é 
conhecido como TP. Cada TP opera em uma 
frequência específica, com uma determinada largura 
de banda. 
 
O transponder em um satélite de 
telecomunicações é constituído por uma série de 
dispositivos interconectados que formam um canal 
de comunicações entre as antenas receptora e 
transmissora. 
 
Um transponder é tipicamente constituído por: 
• Um dispositivo limitador de banda, um filtro 
passa faixa de entrada; 
• Um amplificador de baixo ruído, LNA – Low Noise 
Amplifier, projetado para receber os sinais da 
estação terrena, de baixa amplitude, devido às 
longas distâncias envolvidas; 
• Um conversor de frequência, geralmente 
composto por um misturador e um oscilador local, 
que por meio de uma heterodinagem convertem o 
sinal recebido na frequência de transmissão; 
• Um filtro passa faixa para limitar o espectro 
dentro da banda de operação especificada e limitar 
a interferência em canais adjacentes; 
• Um amplificador de potência, para amplificar os 
sinais para a transmissão para a estação terrena. 
 
A figura a seguir apresenta o diagrama em blocos 
de um transponder. 
 
 
Figura 18: Transponder 
Referência:https://www.tutorialspoint.com/satellit
e_communication/satellite_communication_transp
onders.htm. Acessado em agosto de 2019. 
 
Na figura anterior observa-se: 
• Duplexador (Duplexer): é um dispositivo de 
micro-ondas bidirecional. Recebe o sinal do uplink 
da antena de recepção do satélite e transmite para 
o downlink via antena do satélite. 
• Amplificador de Baixo Ruído (Low Noise 
Amplifier - LNA): amplifica os sinais recebidos de 
baixa amplitude, devido a atenuação por percurso 
e outras atenuações. 
• Processador da Portadora ou Conversor de 
Frequência: realiza a função de conversão da faixa 
de frequência recebida para uma faixa de 
frequência mais baixa no espectro de frequências, 
por meio da técnica de heterodinagem. Este bloco 
determina o tipo de transponder. 
• Amplificador de Potência (Power Amplifier): 
Amplifica o nível de potência do sinal para o 
Sistemas de Comunicações por Satélite – 2019/2 15 / 144 
 
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downlink no nível especificado para a operação do 
sistema. 
Os satélites podem operar como simples 
repetidores, com dezenas de transponders, cada um 
com alguns MHz de largura de banda. Mas também 
podem processar o sinal, quando então o sinal é 
demodulado, decodificado, re-codificado e 
modulado no satélite. Isto exige mais 
processamento e custo no satélite. Isto leva a dois 
tipos de transponders: “bent pipe” e “regenerative”. 
 
• transponders do tipo “bent pipe” recebem o sinal 
de micro-ondas, o converte para uma frequência 
mais baixa e em seguida amplifica esse sinal. Este 
tipo de transponder é também conhecido como 
“transponder convencional”, sendo adequado para 
o processamento tanto de sinais analógicos quanto 
digitais. 
 
• transponder do tipo “regenerative” realiza as 
mesmas funções do convencional e mais três 
funções adicionais. A demodulação do sinal de RF da 
portadora para banda base, a regeneração dos sinais 
e a modulação. Este transponder também é 
denominado “Processing transponder”. Como 
vantagens citam-se a melhoria da relação sinal ruído 
e a maior flexibilidade na implementação. No 
entanto, só pode ser utilizado com sinais digitais. O 
custo e a complexidade destes equipamentos são 
superiores aos do tipo bent pipe. 
 
Na figura a seguir são apresentados alguns 
valores típicos de transponders comerciais de um 
satélite de telecomunicações. 
 
 
Figura 19: Valores típicos - transponders 
 
• Parâmetros básicos em Banda C 
• O satélite dispõe de 24 transponders, cada um 
deles com uma largura de banda de 36 MHz. Qual a 
taxa de dados em uma largura de banda de 36 MHz? 
Mais à frente veremos essa resposta. 
• O satélite opera com polarização linear, 
horizontal e vertical. Uma parte da informação total 
é transmitida em polarização horizontal e outra 
parte em polarização vertical. É muito importante 
que na instalação da estação terrena seja respeitada 
essa polarização pela antena receptora. Não basta 
apenas o correto apontamento da antena. O ajuste 
correto da polarização é fundamental. Qualquer erro 
de polarização ou variação de polarização do sinal 
com o percurso resulta em interferência entre os 
Sistemas de Comunicações por Satélite – 2019/2 16 / 144 
 
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canais que ocupam a mesma faixa de frequência e 
são separados apenas pela polarização. 
• A banda de frequências de operação utilizada no 
enlace de descida (downlink) vai de 3,7 GHz até 4,2 
GHz, o que caracteriza um enlace em banda C 
(“desce em 4”). Essa largura de banda é então de 500 
MHz. 
 Você deve estar pensando: “Deve haver algum 
erro. Se existem 24 transponders com 36 MHz de 
banda, a largura de banda mínima deveria ser de 24 
 36 MHz = 864 MHz e não 500 MHz!” 
Sim, isso estaria correto se não fosse a mágica da 
discriminação por polarização. Veja a figura a seguir. 
 
 
Figura 20: Polarização horizontal e vertical 
 
Pela faixa de operação, 4,2 GHz a 4,28 GHz, 
observa-se que este é um satélite operando em 
banda C, no downlink. A largura de operação deste 
exemplo é igual a 4.280 MHz – 4.200 MHz = 80 MHz. 
 
Caso simplesmente calculássemos o número de 
transponders de 36 MHz obteríamos 80 MHz / 36 
MHz = 2 transponders de 36 MHz e uma banda 
sobrando de 8 MHz. Mas não é isso que ocorre. 
Graças à mágica da discriminação por 
polarização, temos dois transponders de 36 MHz em 
polarização horizontal (H) e um transponder 
operando em polarização vertical (V). Nos satélites 
temos duas antenas colocadas a 90º entre si, o que 
permite que sejam separados os sinais. 
 
A antena de polarização horizontal capta os sinais 
recebidos polarizados horizontalmente e a antena 
de polarização vertical capta os sinais recebidos com 
polarização vertical. 
 
Assim temos três canais de 36 MHz em uma 
banda de 80 MHz. Caso os canais fossem dispostos 
na mesma polarização necessitaríamos de uma 
largura de banda de 108 MHz! Veja a economia. Mais 
transponders, mais canais, mais serviços. 
 
Observe agora que em polarização horizontal 
temos duas bandas de 2 MHz, no início e no fim da 
faixa de 80 MHz. Essas bandas são denominadas 
“bandas de guarda”, e tem como finalidade proteger 
os canais dos transponders de interferências por 
canais adjacentes de outros serviços, abaixo e acima 
da faixa de operação.Outra banda de guarda, 4 MHz, é encontrada 
entre os dois canais de polarização horizontal. Esta 
banda de guarda reduz a interferência entre os dois 
canais. A interferência entre canais do mesmo 
serviço ou não provoca aumento na taxa de erros e 
pode mesmo inviabilizar a operação. 
Sistemas de Comunicações por Satélite – 2019/2 17 / 144 
 
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Observe que para a polarização vertical temos 
apenas um canal e a banda de guarda é de  22 MHz, 
significando 22 MHz acima e 22 MHz abaixo da faixa 
de operação do transponder de polarização vertical. 
 
Outro detalhe a observar é a sobreposição 
(“overlap”) do canal vertical com os dois canais de 
polarização horizontal. O recobrimento sobre cada 
canal é de 16 MHz. 
 
Ora, se os canais se sobrepõem, ou seja, ocupam 
a mesma faixa de frequência, porque não ocorre 
interferência? 
 
A resposta é: ocorre sim, mas a níveis muito 
pequenos, graças à discriminação de polarização das 
antenas receptoras. Isto ocorre no uplink e no 
downlink. Condições de propagação podem 
provocar a rotação do sinal e produzir componentes 
na polaridade incorreta e, portanto, interferência. 
Esta é mais uma razão para você, além do correto 
apontamento, preocupar-se com o correto ajuste da 
polarização da antena. 
 
Um parâmetro muito importante do transponder 
é a sua frequência portadora, localizada no meio da 
faixa de 36 MHz, no presente exemplo. Vamos agora 
calcular a frequência portadora a partir do diagrama 
de canalização. 
A frequência portadora de mais baixa frequência 
de polarização horizontal é obtida de: 
fc1,H = 4.200 MHz + 2 MHz + 18 MHz = 4.220 MHz 
ou 4,22 GHz, onde 4.200 MHz é o início da faixa, 2 
MHz é a banda de guarda inferior e 18 MHz é metade 
da faixa de 36 MHz. 
 
A frequência portadora do transponder de 
polarização horizontal de frequência mais alta é 
obtida de: 
fc2,H = fc1,H + 18 MHz + 4 MHz + 18 MHz = 4.220 
MHz + 40 MHz = 4.260 MHz. 
 
O limite superior da faixa de operação é dado por: 
fc2,H + 18 MHz + 2 MHz = 4.260 MHz + 20 MHz = 
4.280 MHz, confirmando o valor dado na figura. 
 
O valor da frequência portadora do canal de 
polarização vertical é dado por: 
fc1,V = 4.200 MHz + 22 MHz + 18 MHz = 4.240 MHz. 
 
Exercício 1 
Observe a próxima figura. 
 
 
Figura 21: Canalização 
 
Determine: 
a) A frequência limite inferior da banda de 
operação; 
Sistemas de Comunicações por Satélite – 2019/2 18 / 144 
 
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b) A frequência limite superior da banda de 
operação; 
c) O número de transponders de polarização 
horizontal; 
d) O número de transponders de polarização 
vertical; 
e) A banda de guarda do início da banda de 
operação; 
f) A banda de guarda do fim da banda de operação; 
g) A banda de guarda entre os transponders; 
h) A faixa de sobreposição (“overlap”), entre os 
transponders de polarização horizontal e vertical; 
i) As respectivas frequências portadoras dos 
transponders de polarização horizontal; 
j) As respectivas frequências portadoras dos 
transponders de polarização vertical; 
k) A frequência central da faixa de operação. 
 
Respostas 
a) 4,3 GHz ou 4.300 MHz. 
b) 4,46 GHz ou 4.460 MHz. 
c) Quatro. 
d) Três. 
e) 2,0 MHz. 
f) 2,0 MHz. 
g) 4,0 MHz. 
h) 16 MHz para o primeiro e último transponder de 
polarização horizontal e 16 MHz + 16 MHz = 32 MHz, 
para os transponders 2 e 3. E 16 MHz + 16 MHz = 32 
MHz, para os transponders de polarização vertical. 
i) 4.320 MHz, 4.360 MHz, 4.400 MHz e 4.440 MHz. 
j) 4.340 MHz , 4.380 MHz e 4.420 MHz. 
k) A frequência central da faixa de operação é 4.300 
MHz + 80 MHz = 4.30 MHz. Por coincidência apenas, 
a faixa da portadora do canal fc2,V. 
 
Como acontece a mágica da diversidade de 
operação? Veja a figura a seguir. 
 
Figura 22: Polarização horizontal 
 
Uma antena com polarização vertical irradia uma 
onda eletromagnética com polarização vertical. A 
máxima captação na recepção se dará, caso não haja 
ocorrido alteração na polarização da onda, por uma 
antena com, também, polarização vertical. 
 
Se a antena estiver instalada de modo a captar 
polarização horizontal, a energia captada oriunda de 
uma onda eletromagnética com polarização vertical 
será mínima, conforme mostrado na figura a seguir. 
 
 
Figura 23: Discriminação de polarização 
 
Sistemas de Comunicações por Satélite – 2019/2 19 / 144 
 
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• EIRP: é a abreviação de Potência Efetivamente 
Irradiada em Relação a Isotrópica. Este parâmetro 
será comentado mais adiante neste trabalho. 
 
Uplink frequency: é a faixa de frequências de subida, 
da estação terrena para o satélite. No jargão diz-se: 
“sobe em 6 desce em 4”, banda C ou “sobe em 14 
desce em 12”, banda Ku. 
 
• G/T: é um parâmetro que indica a relação entre o 
ganho da antena receptora e a temperatura de 
ruído. Será abordado mais adiante. 
 
• SFD: densidade de fluxo de saturação. Será 
abordado mais adiante. 
 
E quanto custa alugar um transponder? 
Os preços tem caído ao longo dos anos, devido 
aos avanços tecnológicos e a maior confiabilidade do 
sistema, lançamento, operação e tempo de vida do 
satélite. Na presente data, 2019, um transponder 
tem um custo médio de US$200,00 por Mbps por 
mês. 
 
Para encontrar o satélite você pode gastar entre 
US$75 em um medidor de nível de sinal genérico ou 
US$15.000, ou mais, em um analisador de espectro 
para identificar corretamente o satélite desejado. 
 
Mas como os satélites ficam no espaço? Afinal, os 
satélites estão em constante queda ou não? 
 
1.7 Porque os satélites não caem do céu? 
Na verdade, caem sim. Estão sempre caindo... 
Se a queda, no entanto, ocorre na mesma taxa 
que a curvatura da Terra se afasta deles, e caso 
estejam na velocidade certa, ao invés de espiralarem 
em direção à Terra ou se projetarem para o espaço 
profundo eles se mantém em órbita. 
 
Devido à ação gravitacional de outros planetas, e 
até mesmo da Lua, e a não “esfericidade” da Terra 
correções são sempre necessárias para manter o 
satélite adequadamente posicionado. Esta é uma 
das principais razões para o limite da vida útil de um 
satélite. A figura a seguir mostra o equilíbrio de 
forças. 
 
Figura 24: Força centrípeta versus velocidade 
 
O que mantém o satélite no espaço é um delicado 
equilíbrio entre a velocidade do satélite e a atração 
gravitacional da Terra. Um satélite mais próximo da 
Terra requer mais velocidade para manter-se em 
órbita e resistir a maior força gravitacional da Terra. 
 
Como calcular tais parâmetros? É o que veremos 
em seguida. 
Sistemas de Comunicações por Satélite – 2019/2 20 / 144 
 
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1.8 Quais as equações do movimento de 
satélites? 
A força centrípeta líquida sobre o satélite é dada 
por: 
 
𝐹𝑐,𝑙 =
𝑀𝑠𝑎𝑡é𝑙𝑖𝑡𝑒×𝑣
2
𝑅
 (1) 
Onde: 
Fc,l: força centrípeta líquida sobre o satélite, em N; 
Msatélite: massa do satélite, em kg; 
v: velocidade do satélite, em m.s–1; 
R: raio da trajetória, em metros. 
 
A força gravitacional exercida pela Terra sobre o 
satélite é dada por: 
 
𝐹𝑔 = 𝑚 × 𝑎 =
𝐺×𝑀𝑠𝑎𝑡é𝑙𝑖𝑡𝑒×𝑀𝑇
𝑅2
 (2) 
Onde: 
Fg: força de atração exercida pelo campo 
gravitacional da Terra, em N; 
G: constante de gravitação, 6,67 10–11 N.m2.kg–2; 
R: raio da órbita, em metros. 
Msatélite: massa do satélite, em kg; 
MT: massa da Terra, 5,98  1024 kg. 
 
Das equações anterioresobtemos a velocidade 
orbital do satélite na órbita considerada, dada por: 
 
𝑣 = √
𝐺 × 𝑀𝑇
𝑅
 (3) 
Onde: 
G: constante de gravitação, 6,67 10–11 N.m2.kg–2; 
R: raio da órbita, em metros. 
MT: massa da Terra, 5,98  1024 kg. 
 
Observe que a velocidade orbital do satélite na 
órbita independe da massa do satélite. Sabe quando 
a massa do satélite importa, e muito? Para o cálculo 
da potência do foguete e do combustível consumido 
para o posicionamento do satélite. 
 
A aceleração do satélite é dada por: 
 
𝑎 =
𝐺 × 𝑀𝑇
𝑅2
 (4) 
Onde: 
G: constante de gravitação, 6,67 10–11 N.m2.kg–2; 
R: raio da órbita, em metros. 
MT: massa da Terra, 5,98  1024 kg. 
 
A equação que relaciona o período da órbita, T, 
com o raio da órbita do satélite, R, é: 
 
𝑇2
𝑅3
=
4 × 𝜋2
𝐺 × 𝑀𝑇
 (5) 
Onde: 
T: período da órbita, segundos; 
R: raio da órbita, metros; 
G: constante de gravitação, 6,673 10–11 N.m2.kg–2; 
MT: massa da Terra, 5,98  1024 kg. 
 
Sistemas de Comunicações por Satélite – 2019/2 21 / 144 
 
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Podemos reescrever a Equação (5) para satélites 
ao redor da Terra em unidades mais usuais: 
 
𝑇ℎ
2
𝑅𝑘𝑚
3 = 7,637086635 × 10
−12
 
 (6) 
Onde: 
Th: período da órbita, em hora; 
Rkm: raio da órbita, em km. 
 
Podemos colocar o período orbital em evidência 
e obter: 
𝑇ℎ = √7,637086635 × 10−12 × 𝑅𝑘𝑚
32 
(7) 
 
Podemos colocar o raio orbital em evidência e 
obter: 
𝑅𝑘𝑚 = √
𝑇ℎ
2
7,637086635 × 10−12
3
 
(8) 
 
A distância zenital é a menor distância de um 
satélite para a superfície da Terra, quando a linha 
que liga a superfície da Terra ao satélite é 
perpendicular à superfície da Terra. Os satélites que 
cobrem o território brasileiro estão localizados à 
oeste do território nacional, mais sobre a Colômbia, 
por razões que serão explicadas mais à frente. A 
distância zenital também é referida como “altitude 
do satélite”. 
Ao aplicar as equações de (1) a (7), devemos 
utilizar para R o valor do raio da órbita, que vai do 
centro geométrico da Terra até a posição do satélite. 
 
A altitude do satélite, ou distância zenital, é dada 
pela diferença entre o raio da órbita e o raio da 
Terra. A figura a seguir apresenta tais distâncias. 
 
 
Figura 25: Distâncias ao satélite 
 
Assim, temos que: 
 
Raio da órbita do satélite, km = raio da Terra, km + 
 + Distância zenital do satélite, km (9) 
 
 Onde o raio da Terra é considerado com o valor 
médio de 6.400 km. 
Para satélites geoestacionários, a distância do 
centro da Terra até a posição zenital do satélite é 
dada pela soma do raio da Terra, cerca de 6.400 km, 
com o valor da distância zenital Terra – satélite 
Sistemas de Comunicações por Satélite – 2019/2 22 / 144 
 
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geoestacionário, cerca de 36.000 km, totalizando 
42.400 km, aproximadamente. Lembre-se, a Terra 
NÃO é perfeitamente esférica. 
 
 Observe que, na prática, como os satélites estão 
“mais para o oeste”, a distância entre uma estação 
terrena localizada no Brasil e um satélite 
geoestacionário é geralmente maior do que o valor 
de 42.400 km. 
 
 
Exercício 2 
Um satélite encontra-se localizado em uma órbita 
100 km acima da superfície da Terra. Determine: 
a) Velocidade do satélite; 
b) Aceleração do satélite; 
c) Período orbital do satélite. 
 
Solução: 
a) Rsat = Rterra + Rórbita = 100 km + 6.370 km = 6,47106 
metros. A velocidade orbital do satélite é dada pela 
Equação 3: v = (G  Mterra / R)1/2 = (6,673  10–11  
5,98  1024 / 6,47106)1/2 = 7,85  103 m.s–1. 
b) A aceleração do satélite é dada pela Equação (4): 
a = G  MTerra / R2 = 6,673  10–11  5,98  1024 / 
(6,47106)2 = 9,53 m.s–2. 
c) O período orbital do satélite é dado pela Equação 
(5): T = [4  2  Rsat3 / (G  Mterra)]1/2 = [4  2  (6,47 
 106)3 / (6,673  10–11  5,98  1024)]1/2 = 5176,37 
segundos = 1 hora 26 minutos e 16,4 segundos. 
Ou seja, o satélite dá uma volta completa em torno 
da Terra em menos de uma hora e meia (90 
minutos). 
 
Sugestão: refaça o item “c” anterior utilizando a 
Equação (7), e compare com o resultado obtido pela 
Equação (5). 
Resposta: 1,4382 horas ou 1h 26’ 17,52”. Uma 
diferença de pouco mais de UM segundo. 
Seja bem-vindo ao erro de arredondamento! 
Cuidado com ele! 
 
 
Exercício 3 
O período da Lua é de 27,2 dias ou 2,35  106 
segundos. Determine: 
a) O raio da órbita da Lua; 
b) A distância Terra – Lua; 
c) A velocidade orbital da Lua. 
 
Solução: 
a) O raio da órbita lunar é dado pela Equação (5): 
R = (T2  G  Mterra / (4  2)1/3 = 3,82  108 metros, 
ou cerca de 382.178,4 km. 
b) DTerra-Lua = raio da órbita da Lua – raio da Terra = 
3,82  108 m – 6,4  106 m = 3,756  108 m = 375.600 
km. 
c) A velocidade orbital da Lua é dada pela Equação 
(3): v = (G  Mterra / R)1/2 = (6,673  10–11  5,98  1024 
/ 3,82  108)1/2 = 1,022103 m.s–1 ou 3.679,2 km.h–1. 
Sistemas de Comunicações por Satélite – 2019/2 23 / 144 
 
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Sugestão: refaça o item “a” anterior utilizando a 
Equação (8), e compare com os resultados obtidos 
pela Equação (5). 
Resposta: O período em horas é dado por 27,2  24 
= 652,8. Aplicando este valor na Equação (8), 
obtemos um raio orbital de 382.129,76 km. Cerca de 
50 km de diferença. 
 
 
Exercício 4 
Determine a distância zenital de um satélite 
geoestacionário. 
 
Solução: 
Inicialmente calcularemos o raio da órbita de um 
satélite geoestacionário, para o qual o período da 
órbita é 24 horas ou 86.400 segundos. O raio da 
órbita é dado pela Equação (5): R = [(T2  G  Mterra) 
/ (4  2)]1/3 = 42,257  106 metros ou 42.257 km. 
A distância ou altura zenital é dada por: hzenital = Rórbita 
– RTerra = 42,257  106 m – 6,4  106 m = 35,857  106 
metros ou cerca de 35.857 km de distância. 
 
Sugestão: refaça o Exercício 3 anterior utilizando a 
Equação (6). Compare os resultados. 
Resposta: O raio da órbita obtido da Equação (8) é 
42.250,47 km, resultando em uma altitude de 
35.850,47 km. Menos de 7 km de diferença. 
 
 Mas todas as órbitas são iguais? Afinal, quais os 
tipos de órbitas? É o que veremos em seguida. 
1.9 Qual a forma da órbita dos satélites? 
As órbitas dos satélites apresentam uma forma 
elíptica. No caso específico dos satélites 
geoestacionários, SE a Terra fosse perfeitamente 
esférica e homogênea, o que NÃO é verdade, a 
órbita seria circular, na forma de um círculo. Assim, 
na prática, todos os satélites apresentam órbitas 
elípticas. O que varia é a excentricidade da elipse. 
 
Na figura a seguir, tem-se uma elipse, onde os 
pontos A e B são os focos da elipse. Uma das 
propriedades geométricas desta figura geométrica é 
que o comprimento ACB é igual ao comprimento 
ADB, para qualquer trecho que ligue os focos e tenha 
um ponto sobre a elipse. 
 
 
Figura 26: Elipse 
 
A figura a seguir, representa o formato da órbita 
de um satélite em torno da Terra. Um dos focos da 
elipse é exatamente a Terra. No entanto, a elipse 
apresenta uma excentricidade que é a “forma” da 
elipse. Esta figura apresenta uma elipse com baixa 
excentricidade. O observe que a forma começa a se 
assemelhar à um círculo. 
Sistemas de Comunicações por Satélite – 2019/2 24 / 144 
 
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Figura 27: Elipse com baixa excentricidade 
 
A figura a seguir,mostra a órbita de um satélite 
de telecomunicações, com a excentricidade 
exageradamente elevada. 
 
Figura 28: Afélio e periélio 
 
Dois pontos de destaque da órbita elíptica são o 
ponto no qual o satélite está mais perto da Terra, 
denominado periélio, e o ponto de maior 
afastamento do satélite em relação à Terra, o afélio. 
Você também vai ouvir os termos perigeu e apogeu 
no posicionamento de satélites geoestacionários. 
 
Satélites de telecomunicações seguem uma 
órbita elíptica de baixa excentricidade, por isso às 
vezes você vai ver o desenho da órbita como se fosse 
um círculo. Na prática não é um círculo, é uma elipse 
com baixa excentricidade. Que parece muito com 
um círculo. Mas não é um círculo... 
 
1.10 Quais os tipos de órbitas de um 
satélite? 
Podemos classificar as órbitas em relação ao 
percurso do satélite em torno da Terra ou com a 
distância ou altitude do satélite. 
Com relação ao percurso do satélite em relação à 
Terra tem-se quatro tipos de órbitas: 
• Órbita Polar 
• Órbita Inclinada Elíptica 
• Órbita Equatorial Circular 
• Órbita Inclinada 
 
a) Órbita polar 
Permite a cobertura de TODO o planeta com 
apenas UM satélite, mas precisa de um grande 
número de órbitas para isso. É a solução para as 
comunicações com os polos, mas não é adequada 
para telecomunicações instantâneas. 
 
A figura a seguir mostra a órbita polar. 
 
 
Figura 29: Órbita Polar 
 
b) Órbita inclinada elíptica 
É típica dos satélites GPS – Sistema de 
Posicionamento Global, que fornecem dados de 
Sistemas de Comunicações por Satélite – 2019/2 25 / 144 
 
Manoel Gibson Maria Diniz Navas 
posição tais como latitude e longitude, altura e 
velocidade. Um exemplo é a órbita com 63º de 
inclinação e período orbital de 12 horas. 
Período orbital é o tempo que o satélite leva para 
completar uma volta completa em torno da Terra. 
A figura a seguir mostra a órbita inclinada. 
 
 
Figura 30: Órbita inclinada elíptica 
 
c) Órbita equatorial circular 
É também denominada órbita geoestacionária ou 
geossíncrona. Neste tipo de órbita o satélite localiza-
se a cerca de 35.800 km de distância da Terra na 
posição zenital, no plano do Equador terrestre e 
aparece imóvel a um observador na Terra. 
O satélite acompanha a rotação da Terra e na 
altura que se encontra possui uma velocidade de 
cerca de 11.000 km.h–1! Nesta velocidade o satélite 
completa uma volta a cada 24 horas, em sincronia 
com o planeta. 
Os satélites de telecomunicações estão situados 
nesta órbita e por isso as antenas deste serviço são 
instaladas em posição fixa. Assim, visto de um ponto 
na superfície da Terra, parece que o satélite está 
imóvel em um determinado ponto do espaço. É só 
apontar a antena nessa direção, e pronto: lá estará o 
nosso satélite! 
A figura a seguir mostra um satélite em uma 
órbita geoestacionária ou geossíncrona. 
 
 
Figura 31: Órbita geoestacionária ou geossíncrona 
 
Os satélites geoestacionários, utilizados nos 
sistemas de telecomunicações ocupam a posição 
orbital conhecida como cinturão de satélites. 
Imagine um gigantesco bambolê ao redor da terra. 
Aí está o problema. O comprimento do bambolê é 
finito. Mas queremos colocar o máximo possível de 
satélites. Esse valor máximo é limitado pela distância 
mínima que os satélites podem ser estacionados no 
bambolê. Caso estejam muito próximos ocorrerá 
interferência de um sinal do satélite para os seus 
vizinhos. 
 
d) Órbita inclinada 
É uma órbita aproximadamente circular, em 
torno da Terra, com uma pequena inclinação em 
relação à órbita circular geoestacionária. A 
inclinação de ±3º aumenta a vida útil do satélite. A 
tendência é o satélite ir para uma posição de 15º o 
que requer acompanhamento – tracking – e por 
isso, maior custo. 
 
Sistemas de Comunicações por Satélite – 2019/2 26 / 144 
 
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1.11 Como se classificam os satélites 
quanto à altitude? 
Quanto à altitude, ou distância da superfície da 
Terra, os satélites podem estar posicionados em três 
tipos de órbitas: 
• LEO 
• MEO 
• GEO. 
 
a) Órbita LEO – Low Earth Orbit 
Também denominada órbita de baixa altitude. É 
caracterizada por uma altitude de cerca de 160 km, 
com período orbital de 88 minutos, até uma altitude 
de cerca de 2.000 km, com período orbital de 
aproximadamente 127 minutos. Os satélites de 
telecomunicações LEO são mais simples e de menor 
custo para posicionamento em órbita. Devido à 
relativa proximidade com a Terra fornecem elevada 
largura de banda e baixo atraso de comunicação, a 
latência, não sendo visíveis, porém, de um dado 
ponto da Terra de forma contínua e permanente. 
Requerem amplificadores de menor potência e 
uma constelação para cobertura contínua da área 
pretendida de cobertura. Um exemplo é a Estação 
Espacial Internacional, International Space Station – 
ISS, mostrada na figura a seguir, localizada em uma 
órbita entre 340 km e 353 km, orbitando a Terra à 
uma velocidade de 27.700 km.h–1, com 15,77 órbitas 
por dia. Um outro exemplo? O sistema Iridium. 
Outras aplicações além de comunicações incluem o 
sensoriamento remoto. 
 
Figura 32: Estação Espacial Internacional 
(Fonte: Wikipedia – acessado em 5 de julho de 
2017) 
 
b) Órbita MEO – Medium Earth Orbit 
Também denominada órbita circular media ou 
intermediária. É a região do espaço ao redor da Terra 
entre os satélites LEO, aproximadamente 2.000 km, 
e abaixo da GEO, cerca de 36.000 km. O período 
orbital dos satélites nesta órbita varia de 2 horas a 
até cerca de 24 horas. O GPS – Global Positioning 
System – com órbita em 20.200 km e período orbital 
de 12 horas é um exemplo. Outro exemplo é o 
Glonass, a 19.100 km, e o Galileo, a 23.222 km. 
Outras aplicações incluem navegação, 
comunicações e geodesia. 
 
c) Órbita geoestacionária ou GEO 
Nesta órbita são comumente encontrados os 
satélites utilizados em sistemas de 
telecomunicações comerciais. Uma órbita 
geoestacionária ou terrestre geoestacionária, ou 
equatorial geossíncrona, é uma órbita circular com 
cerca de 42.000 km de raio em relação ao centro 
Sistemas de Comunicações por Satélite – 2019/2 27 / 144 
 
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geométrico da Terra, sobre o plano do Equador 
terrestre, seguindo a rotação da Terra. O período 
orbital do satélite em órbita geoestacionária é igual 
ao período de rotação da Terra, ou seja, 24 horas em 
torno do próprio eixo para uma volta completa. A 
comunicação com os satélites GEO não requer 
acompanhamento por parte das antenas terrestres 
já que estes satélites parecem imóveis no espaço. Na 
verdade, os satélites geoestacionários deslocam-se, 
no espaço, à uma velocidade de cerca de 11.000 
km.h–1, mas em sincronia com a Terra, por isso 
parecem imóveis quando vistos da superfície da 
Terra. 
Uma das limitações da utilização de tais satélites 
é que em elevadas latitudes, o ângulo de elevação da 
antena para o satélite é extremamente reduzido, 
sendo obstruído até mesmo por baixas edificações 
ou relevo. Já para a região equatorial, o 
apontamento pode alcançar valores zenitais, de 
aproximadamente 90 graus, dificultando a 
instalação próxima a paredes. A vida útil do satélite, 
além da fonte de energia e outros circuitos, é 
também fortemente definida pela quantidade de 
combustível disponível para correção de posição ao 
longo da vida útil do satélite. 
 
Na prática, os satélites geoestacionários são 
posicionados um pouco fora da órbita do equador 
terrestre, devidoa não esfericidade da Terra e a 
consequente assimetria na distribuição das massas 
entre os hemisférios. 
 
1.12 Quais os tipos de satélite quanto à 
estabilização? 
Quanto à forma de estabilização os satélites 
podem ser classificados em estabilizados por três 
eixos ou por rotação. Na estabilização por três eixos 
giroscópios mantém o satélite estabilizado em três 
eixos. Isso mantém o apontamento para a Terra 
correto e facilita para orientar os painéis solares. A 
figura a seguir mostra um satélite estabilizado por 
três eixos, a técnica adotada para a série Star One C. 
 
 
Figura 33: Estabilização tri-axial 
 
Outra forma de estabilização é por rotação – spin. 
Neste caso a inércia mantém o satélite na posição 
correta e um mecanismo de rotação em sentido 
oposto e sincronizado mantém a antena 
corretamente apontada. A figura a seguir mostra um 
satélite estabilizado por rotação. 
 
 
Figura 34: Estabilização por spin 
Sistemas de Comunicações por Satélite – 2019/2 28 / 144 
 
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Satélites com estabilização tri-axial ou “body 
stabilized” apresentam as seguintes características: 
• Todas as células solares faceiam o sol, o que 
permite um maior nível de potência absorvida; 
• O controle térmico apresenta maiores 
dificuldades. A dissipação térmica no espaço é um 
grande limitador do desempenho de dispositivos 
eletrônicos; 
• Requer maior controle de estabilização; 
• Requer maior número de células solares 
comparativamente com os satélites de estabilização 
por spin; 
• Melhor projeto para satélites de maiores 
dimensões. 
 
Satélites estabilizados por rotação apresentam 
as seguintes características: 
• O corpo do satélite é estabilizado por rotação 
(60 a 100 rpm); 
• Estabilidade obtida por giroscópios; 
• A rotação minimiza os efeitos térmicos; 
• Metade dos painéis solares está direcionado ao 
sol a cada instante de tempo; 
• A antena precisa de um mecanismo de anti- 
rotação para permanecer apontada para a região 
estabelecida; 
• Mais eficiente para satélites menores. 
 
E a posição orbital de um satélite? O que é? 
1.13 O que é a posição orbital de um 
satélite GEO? 
Imagine um bambolê ao redor da Terra, pelo 
plano do equador terrestre, com um raio de cerca de 
42.000 km. É nesse círculo que os satélites GEO são 
posicionados. Mas agora pegue um globo do mundo. 
Observe que no Pacífico temos a maior parte do 
planeta coberto por água. Já entre as Américas e 
Europa temos praticamente quase todo o tráfego 
mundial de telecomunicações. Muitos países 
requerendo posições de satélites é o mesmo 
problema de vaga de garagem em um edifício. O 
número é limitado e ponto final. Não cabe mais um 
carro espremendo duas vagas. 
 
Na figura a seguir temos dois satélites GEO em 
suas respectivas posições orbitais. 
 
 
Figura 35: Abertura do feixe 
 
Observe na figura anterior que a energia que “sai” 
da antena é parecida com a luz que sai de uma 
lanterna. 
Sistemas de Comunicações por Satélite – 2019/2 29 / 144 
 
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A energia se “abre” ou se espalha, conforme 
aumenta a distância. Na verdade, as antenas de 
satélites seriam melhor comparadas com aqueles 
apontadores laser, o feixe é bem mais concentrado 
e focado. Mas mesmo assim, na prática, sempre 
teremos um transbordamento da energia oriunda da 
estação terrena em satélites adjacentes. Os valores 
devem atender estritamente à normas e regulações 
em vigor. 
 
 A separação mínima teórica de longitude entre 
satélites GEO é, na media, de 0.87° (ou 52'10") o que 
na distância de 42,164 km do centro da Terra 
equivale à uma distância media de 440 km. Para fins 
de regulamentação a separação é de 2 graus. 
 
Se ocorrer que uma estação terrena passe a 
operar com taxas elevadas de erros o simples 
aumento da potência de transmissão pode acarretar 
mais problemas, ao invés da solução pretendida. 
Interferir em satélites pode trazer consequências, 
inclusive legais, ao operador do sistema 
interferente. 
 
Ocasionalmente podem ocorrer falhas na 
transmissão de dados resultando em aumento da 
taxa de erros. Uma solução imediatista é aumentar-
se o nível de potência de saída da estação. Afinal, 
quanto maior a potência de transmissão melhor a 
relação sinal ruído de recepção e, portanto, menor a 
taxa de erros certo? ERRADÍSSIMO!!!!!! O enlace foi 
projetado para uma determinada EIRP para não 
interferir acima de níveis aceitáveis satélites vizinhos 
de órbita. 
Para um observador na superfície da terra um 
satélite geoestacionário parece estar imóvel em uma 
determinada posição sobre um plano equatorial, 
distante cerca de 36.000 km da superfície da terra. A 
influência de outros campos gravitacionais, como a 
Lua, faz com que na verdade o satélite se desloque 
dentro de um volume, como um presente dentro de 
uma caixa um pouco maior do que o necessário. 
Devido à atração da Terra, é necessário reposicionar-
se o satélite em determinados períodos. É este gasto 
de combustível uma das principais limitações da vida 
útil do satélite, além do posicionamento inicial. 
 
Observe na figura a seguir a caixa, ou “box” do 
satélite GEO. A variação angular do box é 0,1 graus 
de longitude, cerca de 70 km. 
 
Figura 36: "Box" do satélite 
 
Sistemas de Comunicações por Satélite – 2019/2 30 / 144 
 
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A posição orbital de um satélite requer a 
especificação de dois parâmetros: estabilização e 
posicionamento. 
 
A estabilização é necessária já que a Terra não é 
perfeitamente esférica. O movimento das marés, a 
Lua e o Sol exercem efeitos gravitacionais sobre o 
satélite, que o deslocam de sua posição correta. 
 
O posicionamento deve ser mantido durante a 
vida útil do satélite, cerca de 10 a 15 anos. O 
posicionamento é regularmente corrigido em ± 0, 1º. 
Caso deixado sem correção o satélite tende a 
deslocar-se de sua posição para uma posição natural 
(inclinação) de 15º de sua órbita geoestacionária. 
Algumas operadoras aceitam inclinações de até 3º, 
estendendo a vida útil do satélite no que é 
denominado de órbita “inclinada”. 
 
O apontamento correto da antena do satélite 
para a área de cobertura pretendida na superfície 
terrestre é denominado de “atitude” do satélite. O 
controle de atitude do satélite tem como finalidade 
manter o correto “apontamento” do satélite para a 
Terra. 
 
Quem estabelece as posições orbitais dos 
satélites comerciais? É o que veremos em seguida. 
 
1.14 Quem estabelece as posições de 
órbitas e frequências dos satélites? 
A ITU – União Internacional de Telecomunicações, 
é uma agência especializada da ONU, responsável 
por assuntos relacionados a tecnologias de 
informação e comunicação. Tem como finalidade 
coordenar a utilização global do espectro rádio, 
promover a cooperação internacional na designação 
de órbitas de satélites, melhorar a infraestrutura de 
comunicações nos países em desenvolvimento e 
fornecer assistência no desenvolvimento e 
coordenação de padrões técnicos em nível mundial. 
 
Devido às características de área de cobertura, 
foot – print e diagrama de irradiação, os satélites 
domésticos tendem a estar localizados mais a oeste, 
em relação ao território brasileiro. 
 
Imagine que você está com uma lanterna acesa 
apontada para o chão, bem na vertical. A área 
iluminada não é muito grande, certo? 
 
Agora incline a lanterna e aponte o feixe afastado 
de você. A área iluminada aumentou muito. Sim, o 
preço a pagaré que agora a iluminação distante não 
é tão intensa quando bem na vertical. Essa é a 
técnica utilizada com satélites para maiores áreas de 
cobertura. 
 
 
 
Sistemas de Comunicações por Satélite – 2019/2 31 / 144 
 
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1.15 Como se controlam os satélites? 
Os satélites de telecomunicações são 
constituídos, basicamente, por dois sistemas: 
Comunicações e Navegação. 
 
O Sistema de Comunicações estabelece os 
enlaces do satélite, por meio dos transponders, 
recebendo os sinais de radio uplink das estações 
terrenas e retransmitindo pelo downlink para 
estações terrenas. 
 
O Sistema de Navegação é responsável pelos 
controles de posição orbital e atitude do satélite. 
Também é responsável pelo controle e fornecimento 
de energia, além das funções de comando, controle 
e telemetria. 
 
Os Sub sistemas de um satélite de comunicações 
são: 
• Atitude e Controle de Órbita; 
• Telemetria, Acompanhamento (Tracking), 
Comando e Monitoramento (TTCM); 
• Alimentação; 
• Comunicações. 
 
A função do Subsistema de Atitude e Controle de 
Órbita é manter o correto apontamento da antena 
do satélite para a terra, segundo as especificações de 
projeto do sistema. 
 
As funções do Subsistema de Controle são: 
• Controlar a órbita e atitude do satélite; 
• Monitorar o estado dos sensores do satélite; 
• Ligar e desligar seções do sistema de 
comunicações; 
• Re apontamento individual da antena do 
satélite. 
 
Os sensores do Subsistema de Telemetria e 
Monitoração são utilizados para monitorar: 
• Pressão dos tanques de combustível; 
• Tensão e corrente da unidade de potência 
(alimentação); 
• Tensão e correntes críticas; 
• Subsistemas de temperatura; 
• Situação dos subsistemas; 
• Posição dos comutadores; 
• Dispositivos de visualização para controle de 
altitude. 
 
Na estação terrena, o Sistema de Comando atua 
no período de lançamento e operação. 
Durante o lançamento controla o motor de 
apogeu e a extensão dos painéis solares. 
Durante a operação do satélite o Sistema de 
Tracking controla: 
• Posição e altitude do satélite; 
• Posicionamento da antena; 
• Configuração dos sistemas de comunicações; 
• Estado dos comutadores. 
 
Sistemas de Comunicações por Satélite – 2019/2 32 / 144 
 
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Na estação terrena, o Subsistema de 
Acompanhamento (Tracking) envia informações 
sobre: 
• Distância e ângulos de elevação e azimute; 
• Mudança na órbita; 
• O desvio Doppler observado na estação terrena 
fornece informações sobre a taxa de variação da 
distância; 
• Pulsos são transmitidos para o satélite pela 
estação terrena a fim de medir-se o tempo de ida e 
volta, o “round-trip delay”. 
 
Os enlaces de comando e controle são 
independentes dos enlaces de comunicações. As 
técnicas de modulação para estes sinais incluem PSK 
ou FSK, baixa potência com técnicas de TDM. 
 
Na figura a seguir o diagrama em blocos do 
Subsistema de Comando e Controle. 
 
 
Figura 37: Comando e Controle 
Observe na figura anterior que o sistema de 
comando e controle é separado do sistema de 
telecomunicações. Comandos de terra em função de 
parâmetros do satélite mantém o satélite operando 
dentro das condições especificadas. 
 
O sistema de Comando e Controle para satélites 
com spin é constituído por oito subsistemas, a seguir 
apresentados: 
• Estrutura 
• Atitude 
• Telemetria 
• Comando e rastreio 
• Propulsão 
• Motor de Apogeu 
• Energia 
• Controle Térmico 
 
 Os subsistemas apresentam as seguintes funções: 
 
a) Estrutura: é constituído basicamente pela seção 
giratória e a plataforma estacionária. 
 
b) Subsistemas de Atitude: controla a 
compensação do eixo de rotação do satélite, ou seja, 
o controle de estabilidade, controla o apontamento 
da antena e o posicionamento do painel solar. Uma 
das formas de manter o satélite numa dada 
orientação consiste em fazê-lo girar ao redor de um 
eixo. Assim como um pião permanece de pé quando 
posto para girar, um satélite tende a manter-se 
Sistemas de Comunicações por Satélite – 2019/2 33 / 144 
 
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apontado para uma mesma direção quando estiver 
em rotação. Este procedimento é denominado de 
estabilização por rotação ou estabilização 
giroscópica. A orientação de um satélite, isto é, a 
direção para a qual o satélite aponta é denominada 
de “atitude”. 
 
c) Subsistema de Comando e Rastreio: o satélite é 
controlado por estações terrenas, denominadas 
Centro de Controle do Segmento Espacial ou MCS – 
Master Control Station. Os comandos utilizados são 
para ligar ou desligar as unidades de correção de 
órbita do satélite, por meio de jatos. 
 
d) Subsistema de propulsão: tem como objetivo a 
correção da órbita do satélite, realizando alterações 
na altitude 
 
e) Subsistema de Motor de Apogeu: após o 
lançamento o satélite é colocado em órbita de 
transferência, cujo apogeu ocorre próximo à órbita 
geoestacionária. O subsistema de motor de apogeu 
é então utilizado para deslocar o satélite da órbita de 
transferência para a órbita de operação, 
geoestacionária. 
 
f) Subsistema de Energia: tem como objetivo 
fornecer aos demais subsistemas a energia elétrica 
para a devida operação. É constituído pelos painéis 
solares e pelos circuitos reguladores de energia. 
 
g) Subsistema de Controle Térmico: tem como 
objetivo manter a temperatura dos componentes do 
satélite dentro dos limites especificados. 
 
 A figura a seguir apresenta a composição dos 
subsistemas de Telecomunicações e TTCM do 
satélite. 
 
 
Figura 38: Sistemas do satélite 
 
 Observe na figura anterior a distinção entre a 
carga de comunicações (telecomunicações) e os 
demais subsistemas do satélite. Todas as funções do 
satélite são controladas de terra pela(s) estação(ões) 
controladora(s). 
 
E o retardo de propagação? O que é o “round-trip 
delay”? 
 
 
Sistemas de Comunicações por Satélite – 2019/2 34 / 144 
 
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1.16 Retardo de propagação 
A diferença básica entre um enlace terrestre e um 
enlace via satélite é o retardo de transmissão. A 
figura a seguir apresenta o problema do retardo de 
percurso. 
 
 
Figura 39: Retardo de propagação 
 
Considerando-se a distância entre o satélite e a 
velocidade de propagação dos sinais de radio, cerca 
de 3 × 108 m.s-1, temos então um retardo entre o 
instante de transmissão e o instante que a 
informação chega na outra ponta do enlace. Esse 
retardo total (round-trip-delay) é dado pela soma do 
tempo de propagação da estação terrena 
transmissora até o satélite e do satélite até a estação 
terrena de recepção. Este retardo é dado por: 
 
Retardo total, ms = Distância, km / 150 
 (10) 
Exercício 5 
Determine o retardo de propagação de ida e volta 
para um enlace satélite cuja distância entre a 
estação terrena e o satélite é de 36.300 km. O 
problema pode ser visualizado na Figura 29. Estamos 
interessados em determinar o tempo de propagação 
da estação VSAT1 para o satélite e daí de volta para 
a estação VSAT1. 
 
Solução: 
Da Equação (10) o retardo de ida e volta é igual a 
36.300 / 150 = 242 ms. 
 
Exercício 6 
Determine o retardo de propagação de ida e volta 
para um enlace satélite, entre duas estações, cujas 
distâncias entre a estação terrena e o satélite são de, 
respectivamente 36.300 km e 37.100 km. O 
problema pode ser visualizado na Figura 22. Estamos