Briskcom - CROSS-POL: IMPORTÂNCIA EM COMUNICAÇÃO SATELITAL

Quem trabalha com comunicações via satélite, ou se interessa pelo assunto, já deve ter ouvido falar sobre cross-pol. Cross-pol, cross-polarização, x-pol ou polarização cruzada é a polarização perpendicular à polarização que se deseja utilizar em uma determinada antena, no caso da polarização linear. Por exemplo, se as ondas de uma antena devem ser propagadas na polarização horizontal, a polarização cruzada neste caso é a polarização vertical.

Não ficou claro? Sem problemas. Continua comigo que vou te explicar melhor.

O que é polarização

Antes de mais nada, precisamos compreender o que é polarização. A polarização é a orientação de propagação do campo elétrico de uma onda eletromagnética. A polarização da antena se refere, assim, à orientação do vetor elétrico da onda eletromagnética por ela transmitida ou recebida.

A maioria das antenas possui uma polarização, isto é, a polarização na qual ela emite seus sinais de comunicação por meio das ondas eletromagnéticas. Vamos falar agora sobre os 3 principais tipos de polarização.

Tipos de polarização

A polarização das ondas eletromagnéticas é classificada com base na orientação do campo elétrico emitido. Os 3 tipos de polarização são:

1. Linear
2. Circular
3. Elíptica

1) Polarização Linear

Na polarização linear o campo elétrico da onda eletromagnética permanece “estático”, em uma única posição durante a sua propagação, conforme ilustrado abaixo. Dependendo do ângulo de propagação do campo elétrico, a polarização será horizontal ou vertical. Vale ressaltar que o ângulo de propagação é chamado de horizontal ou vertical em relação à polarização que se deseja utilizar em uma determinada antena. Quero dizer com isso que uma polarização horizontal não necessariamente tem ângulo de propagação paralelo ao solo. O ângulo de propagação pode ser transversal com relação ao solo, mas horizontal ou vertical com relação à polarização desejada. Os testes de Cross-Pol (ou CPI – Cross Polarisation Isolation), são realizados apenas para polarizações lineares.

2) Polarização Circular

Na polarização circular, por sua vez, o vetor elétrico se movimenta formando um padrão circular durante a propagação da onda. A polarização circular poderá se movimentar no sentido horário ou anti-horário e, com base nisso, é conhecida como right-hand circular polarization (RHCP) ou left-hand circular polarization (LHCP). Traduzindo para o português seria polarização horária ou polarização anti-horária.

3) Polarização Elíptica

Na polarização elíptica, assim como na circular, o vetor elétrico também se movimenta durante a propagação da onda, mas formando uma elipse. Isso acontece pois o vetor elétrico não se mantém constante ao longo da propagação. A polarização elíptica também poderá se movimentar no sentido horário ou anti-horário.

Cross-polarização vs. co-polarização

Voltamos agora ao cross-pol. Cross-polarização é propagação de ondas  polarizadas perpendicularmente à polarização desejada, ou seja, refere-se aos sinais ou ondas indesejadas. Em telecomunicações via satélite, refere-se a onda eletromagnética transmitida ou recebida por uma antena que tenha campo elétrico perpendicular (formando um ângulo de 90°) a polarização desejada desta mesma antena. Por exemplo, se uma antena tem polarização horizontal (orientação desejada), a cross-polarização refere-se às ondas com polarização vertical emitidas por esta mesma antena (orientação indesejada). Portanto, a potência utilizada de maneira indesejada (cross-pol), pode ser entendida como um fator que reduz a eficácia do enlace e também uma fonte de interferência no espectro de rádio frequência do sistema.

E quando o campo elétrico da onda propagada tem a polarização desejada? Aí temos o co-pol. Logo, a co-polarização é a polarização na orientação desejada da antena, ou seja, os sinais ou ondas úteis para o enlace. Deste modo, se uma antena tem polarização horizontal, co-polarização é a onda emitida com campo eletromagnético na horizontal e recebida em seu destino também na horizontal.

Resumidamente:

Cross-pol ou X-POL é quando os sinais rádio frequência de transmissão e recebimento são separados por 90 graus. Assim, quando a transmissão for vertical, o recebimento será horizontal e vice-versa. O cross-pol é considerado o sinal indesejado.

Co-pol é quando os sinais propagados são ambos na mesma polarização, onde transmitem e recebem ambos verticalmente ou ambos horizontalmente. O Co-pol é considerado o sinal desejado.

Veja a tabela abaixo:

Importante destacar que, dificilmente, uma antena ficará 100% polarizada em uma única direção de modo a obter o que chamamos de cross-pol nulo. Caso o cross-pol não seja completamente eliminado, pelo menos dois padrões de irradiação de onda eletromagnética estarão presentes. Um deles será o padrão de co-polarização e o outro de cross-polarização. O importante é que o nível de cross-pol esteja dentro de um padrão considerado aceitável.

Assim, o nível de cross-polarização representa a potência de transmissão desperdiçada e causadora de interferência, que reduz o valor máximo obtido na polarização desejada (co-polarização). Caso o cross-pol fosse 100% eliminado em um apontamento perfeito, seria obtida a melhor condição para o enlace.

Portanto, pode-se concluir que a qualidade de um enlace se dá pelo valor obtido no co-pol menos o valor do cross-pol. Desta relação, obtemos o valor de isolação.

Isolação = co-pol – cross-pol

A título de exemplo se um enlace tem co-polarização de 36 dB e cross-pol de 6 dB, isso significa que o valor da isolação seria de 30 dB (o que é normalmente o valor exigido pelas operadoras de satélite).

Isolação = 36 – 6

Isolação = 30 dB (valor OK)

No entanto, apenas atingir a isolação de 30 dB não é o ideal. Em um cenário onde o co-pol seja de 50 dB, mas o cross-pol seja de 20 dB, ainda teremos 30 dB de Isolação, no entanto, continuaríamos com 20 dB de cross-pol sendo irradiado, o que é um valor muito alto e poderia interferir em outros terminais. Por isso, manter o nível de cross-pol o mais baixo possível é um fator muito importante para o bom funcionamento do sistema.

Procedimento ou teste de cross-pol (CPI – Cross Polarisation Isolation)

Antenas de comunicação via satélite de polarização linear, quando vão ser instaladas, precisam passar por um procedimento de ajuste fino do apontamento, que se destina a alcançar a maior isolação possível e reduzir ao máximo o sinal interferente ou sinal de cross-pol. Este procedimento é chamado informalmente de procedimento ou teste de cross-pol. De forma simplificada, ele consiste em ajustar o ângulo de polarização e realizar o apontamento fino da antena, de modo a obter o melhor nível de sinal, a fim de permitir que haja um enlace de melhor qualidade, com maior estabilidade, disponibilidade, maiores taxas de dados, menor taxa de erros e com interferências mínimas causadas por sinais em polarização cruzada. Esse procedimento é importante, pois, se bem-feito, vai otimizar o funcionamento do link e evitar interferência em outros terminais.

Nos sistemas de comunicação via satélite, os satélites possuem transponders que recebem e retransmitem sinais em polarizações diferentes, mas na mesma faixa de frequência (os transponders são os repetidores dos sinais localizados nos satélites). Um satélite que utiliza a polarização linear para se comunicar com as estações terrestres tem, por exemplo, um transponder que utiliza a frequência 17.320 MHz na polarização horizontal e um outro transponder operando também na frequência 17.320 MHz, mas na polarização vertical. Assim, para uma mesma faixa de frequência o satélite terá um transponder com polarização horizontal e outro com polarização vertical, otimizando a capacidade do satélite pelo reuso da frequência.

Um terminal VSAT que transmite seu sinal até um transponder específico do satélite com polarização equivalente à sua tem suas ondas co-polarizadas. Já os sinais transmitidos por este mesmo terminal com polarização perpendicular a do transponder em questão, serão cross-polarizadas.

Quando o sinal cross-polarizado de uma antena estiver em níveis considerados elevados, esta antena poderá gerar interferência no sinal de outras estações VSAT que se comunicam com o transponder que opera na mesma faixa de frequência, mas com polarização cruzada.

Para deixar mais claro:

Uma antena com polarização vertical que se comunica com um transponder com polarização vertical na faixa de frequência de 17.320 MHz , se estiver com nível de cross-pol muito alto (ondas irradiadas com polarização horizontal, neste caso) vai afetar as antenas com polarização horizontal que se comunicam com transponders com polarização horizontal nessa mesma faixa de frequência, prejudicando a qualidade de seus enlaces ou até mesmo os derrubando.

Ou seja, os “testes de cross-pol” tem por objetivo medir o nível de cross-polarização para verificar se o mesmo se encontra dentro de padrões aceitáveis e, com isso, garantir que aquela estação não gere interferência em outros terminais e obtenha um nível de isolação ideal para sua operação.

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Conclusão

Agora que você já sabe o que é um procedimento de teste de cross-pol e a sua importância para o bom funcionamento da comunicação via satélite, certifique-se que os níveis de cross-polarização e isolação estejam dentro dos padrões aceitáveis. A interferência gerada por uma antena com apontamento ruim pode prejudicar outras antenas que se comunicam com o mesmo satélite, além de seu próprio link. Dependendo da gravidade da interferência gerada – quando a interferência é muito forte e/ou afeta algum canal de comunicação que atende a necessidades críticas – a empresa operadora do satélite pode bloquear o sinal da antena que está gerando a interferência. Para um apontamento bem-feito é essencial que o técnico instalador esteja devidamente capacitado e conheça os conceitos aqui apresentados, além de seguir as boas práticas para instalações de terminais de comunicação por satélite. Aqui na Briskcom atendemos os nossos clientes com equipe de técnicos própria, que são altamente capacitados e com experiência em atender setores onde as comunicações são críticas.