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FUNDAMENTOS DE LA TV VÍA SATÉLITE

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Fundamentos de la TV vía satélite.

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ÍNDICE

OBJETIVOS

INTRODUCCIÓN

15.-FUNDAMENTOS DE LA TV VÍA SATÉLITE.

15.1.- Los satélites.

15.2.- Estructura de una estación receptora.

15.3.- Partes de una antena parabólica.

15.4.- Reflector.

15.5.- Características técnicas de una antena para-bólica.

15.5.1.- Diámetro del reflector.

15.5.2.- Ganancia.

15.5.3.- Rendimiento.

15.5.4.- Relaciones D/f y f/D.

15.5.5.- Ángulo de radiación.

15.5.6.- Lóbulos principal y secundario.

15.5.7.- Ancho de banda.

15.5.8.- Relación señal/ruido.

15.6.- Tipos de reflectores

15.6.1.- Antena de foco centrado.

15.6.2.- Antena off-set.

15.6.3.- Antena plana.

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15.7.- Bases y soportes.

15.7.1.- Tipos de bases.

15.7.2.- Características mecánicas de las bases.

15.7.3.- Montaje de las bases.

15.7.4.- Tipos de soportes.

15.8.- Soportes para los alimentadores.

15.9.- Montaje final del reflector parabólico

RESUMEN.

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OBJETIVOS.

El propósito de este tema es:

El alumno conocerá los fundamentos básicos de la TV vía satélite, aprendiendo a identificar y manejar los criterios usados en esta materia, sin ahondar demasiado en teorías físicas o electrónicas que nos desvíen de la línea eminentemente práctica que seguimos.

Realizaremos un repaso a los distintos elementos mecánicos necesarios en una instalación de antena parabólica, tal y como se hizo para las de mástil. Con ello podemos adelantar que el alumno estará preparado para dar los primeros pasos en este campo.

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INTRODUCCIÓN.

Estamos acostumbrados a ver con cada vez más frecuencia las antenas parabólicas en los tejados de las casas. No podía faltar una mención especial en este curso al tema, pues se trata del avance en las comunicaciones más importante del presente siglo y un buen instalador de antenas debe poseer una serie de conocimientos básicos para llevar con éxito una instalación de estas características. Sin querer desanimar, solamente decir que la colocación de antenas parabólicas comporta una serie de peculiaridades inexistentes en las de mástil ya vistas que pueden complicar el trabajo, por lo que conviene prestar atención a lo expuesto a continuación.

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15.-FUNDAMENTOS DE LA TV VÍA SATÉLITE.

15.1.- LOS SATÉLITES

Conviene, antes de introducirnos en esta materia, conocer el significado de la palabra satélite. Dejando a un lado las varias acepciones que el lenguaje popular ha dado a esa palabra, un satélite es un cuerpo celeste opaco que gira alrededor de un planeta primario y no brilla con luz propia. Enseguida recordamos el satélite más cercano a nosotros, la Luna.

No obstante, desde el año 1957 la humanidad dispone de satélites artificiales, complicados aparatos girando alrededor de la Tierra y otros planetas, construidos por el hombre.

La primera pregunta que se plantea es el por qué de los satélites. Ya hemos estudiado que se puede realizar una propagación de ondas radioeléctricas desde una antena a otra, siempre ambas encontrándose dentro de la visual, es decir, las dos antenas deben de “verse”, razón por la cual las antenas se colocan en sitios altos (edificios, montes) e incluso se montan grandes torres para aumentar la mencionada línea visual, eliminando obstáculos. Podemos aumentar la distancia entre dos antenas tanto como se quiera (elevando sus alturas), con una salvedad obvia: la curvatura de la Tierra hará que se pierda la visual entre ellas. En la Figura 1 puede verse un ejemplo. Las estaciones A y B consiguen establecer comunicación, pero la C queda fuera de la visual y las señales se perderán en el espacio.

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Figura 1

Para ampliar la distancia de emisión se recurre a conexiones en cadena mediante centros reemisores o utilizando el reflejo de las ondas radioeléctricas en las capas altas de la atmósfera, aunque estos sistemas son poco rentables por problemas económicos el primero y técnicos el segundo (el reflejo es muy pequeño y difícil de reproducir).

La Figura 2 muestra la solución a los problemas. Un satélite establecido en el espacio se encarga de “repetir” las señales, amplificarlas y devolverlas a la Tierra.

Figura 2

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No obstante, observar que, aunque los puntos A, B y C consiguen establecer comunicación, el D queda nuevamente fuera de la configuración. Es el problema de la propagación rectilínea de las ondas en el espacio. Esta dificultad se supera utilizando más de un satélite. Así, en la Figura 3 puede verse cómo la señal de A llega a D en dos saltos, utilizando sendos satélites.

Figura 3

Según se muestra en la Figura 4, solamente se necesitan tres satélites separados 120º para conseguir una cobertura total en la superficie del planeta.

Hasta aquí se ha visto la necesidad de las comunicaciones vía satélite. Podemos quedarnos con la idea de las limitaciones que tienen las señales de radio que utiliza la televisión , muy susceptibles de ser

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absorbidas por la Tierra y otros objetos sólidos conforme se alejan de la antena emisora.

Figura 4.

Después de recorrer unas decenas de kilómetros, éstas se encuentran muy debilitadas para realizar su cometido, necesitándose muchas estaciones reemisoras, máxime si se trata de un país montañoso como España. Estas estaciones necesitan de un mantenimiento elevado en costes, por lo que cada día se utilizan más las emisiones vía satélite.

Ahora que ya conocemos la necesidad de los satélites de comunicaciones, veremos cómo es posible colocar uno de esos ingenios en el espacio y los problemas que conlleva.

Los primeros satélites se ponían en órbitas cercanas a la Tierra. Una órbita es la trayectoria que llevan los planetas y demás cuerpos celestes alrededor de otros

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(como la Tierra alrededor del Sol). Estas suelen ser elípticas, aunque pueden ser de otros tipos (parabólicas, circulares, etc). La Figura 5 muestra la órbita que describe la Tierra alrededor del Sol.

Figura 5.

Pero ¿no están situados los satélites a elevadísima altura de la superficie de la Tierra? ¿Cómo pueden llegar hasta allí los satélites? Todo el mundo ha podido ver el lanzamiento de un cohete espacial. Estos ingenios, utilizando la fuerza de reacción de un combustible, son capaces de transportar nuestros satélites a miles de kilómetros de la Tierra. No vamos a entrar en detalles de las técnicas espaciales ni en el funcionamiento de estas máquinas. Solamente nos quedaremos con la idea de que gracias a los avances en el campo de la astronáutica se han conseguido colocar cada vez más satélites artificiales, hasta el punto de quedar muchos de ellos inservibles y crearse una especie de “basurero espacial” del que tanto se habla.

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Uno de los primeros satélites experimentales fue puesto en órbita por Estados Unidos en 1958. Este daba vueltas alrededor de la Tierra y para captar su eco radioeléctrico era necesario disponer de una antena direccionable e ir constantemente apuntando a su situación en el espacio. De lo dicho puede desprenderse la dificultad que conlleva el sistema. Apuntar a un objeto situado a miles de kilómetros (sin verlo) es una empresa harto difícil, además si es necesario hacerlo continuamente. Por ello se abandonó el proyecto

La forma de resolver el apartado anterior se ha conseguido mediante el empleo de las denominadas órbitas geoestacionarias.

El término proviene del griego y significa “Tierra”, por lo que se trata de un satélite que permanece en una posición fija con respecto a la Tierra. Seguro que se ha planteado la siguiente pregunta: siendo la Tierra uno planeta que gira alrededor de su propio eje y además alrededor del Sol, ¿cómo puede haber un objeto que se encuentre siempre en un mismo punto sobre la corteza terrestre, siendo así geoestacionario?

En la Figura 6 puede verse cómo se consigue. El satélite no está realmente quieto, sino que viaja a una velocidad muy grande, unos 11.000 Km/h, y a una distancia de la corteza Terrestre de 36.000 Km. A esta velocidad y distancia, el satélite circunda nuestro planeta describiendo una circunferencia (su órbita) una vez cada 24 horas, es decir, el mismo tiempo que emplea la Tierra en girar sobre su propio eje, por lo que para un observador situado en un punto de la corteza

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terrestre, parece como si el satélite se encontrara quieto y siempre sobre él.

Figura 6.

Este principio se basa en el principio físico de la velocidad angular y lineal, y lo vamos a entender con un sencillo ejemplo.

Figura 7.

En la Figura 7, puede verse un dibujo de una rueda y, en ella, hemos dibujado dos puntos, uno en el eje (T) y otro en la llanta S. Ambos están unidos por uno de los radios. Al girar la rueda, los dos puntos girarán al unísono, y uno siempre estará encima del otro. No

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obstante, existe una diferencia: el punto S, por estar en un punto más alejado del eje, llevará una velocidad lineal más elevada que el punto T, por la sencilla razón de que necesita recorrer un mayor espacio. Podemos demostrarlo en un cálculo sencillo, suponiendo el radio del eje de 5 cm y el de la llanta de 50 cm.

La longitud recorrida por el punto S:

LS = 2 r = 2 50 = 314 cm

LT = 2 r = 2 5 = 31,4 cm

Puede comprobarse que, para una mayor distancia, el punto S desarrollará más velocidad (10 veces más):

Para velocidad: 1 vuelta por segundo.

VS = 314 cm/s

VT = 31,4 cm/s

En el caso que nos interesa, el punto S simularía la posición de los satélites y el punto T del observador sobre la superficie terrestre. Se desprende de esto que, el satélite se encontrará “siempre” en la vertical del observador.

Además, conviene realizar una aclaración adicional: todos los satélites geoestacionarios deben situarse sobre la línea del ecuador. En caso contrario, (órbitas verticales o inclinadas), siempre existirían sitios del globo en los que sería imposible su “visión”.

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Así pues, la señales provenientes de la Tierra se proyectan hacia el espacio, siendo recogidas por el satélite, que las remite de nuevo hacia la Tierra, gracias a las antenas de que dispone.

Como podrá adivinar, estas emisiones no podrían ser recogidas en toda la superficie terrestre, sino que cada satélite dispone de su área de cobertura, denominada huella, que podríamos definir como “la superficie terrestre cubierta por las emisiones radioeléctricas del satélite”.

Vamos a explicar esto con un ejemplo:

Si alumbramos la superficie del suelo con una linterna de forma perpendicular, a éste (Figura 8), se proyectará un círculo de luz, que será más intenso en el centro y perderá luminosidad conforme nos alejamos de él.

Figura 8.

De la misma manera, un satélite hace incidir las señales radioeléctricas sobre la superficie terrestre, sólo que el reflejo tendrá forma ovalada y no circular, debido a la curvatura terrestre.(Figura 9).

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Figura 9.

Por tanto, es posible dirigir el haz sobre un determinado grupo de países o país, con solo girar las antenas del satélite, teniendo en cuenta que siempre se conseguirá la máxima potencia en el centro de la huella, para ir disminuyendo conforme nos alejamos de él.

Después de aclarado el tema de los satélites, podemos pasar a hablar de la “estación receptora”, definida como los equipos, sistemas y aparatos necesarios para realizar la recepción de las señales provenientes de los satélites, materias más interesantes desde el punto de vista práctico.

RECUERDE

Un satélite artificial es un aparato que se encuentra en el espacio y es capaz de recibir señales radioeléctricas provenientes de la Tierra para su amplificación y reenvío.

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15.2. ESTRUCTURA DE UNA ESTACIÓN RECEPTORA.

Una instalación receptora de señales vía satélite, se compone de tres partes:

Antena parabólica. Unidad externa. Unidad interna.

Ver Figura 10.

Figura 10.

La antena parabólica es la encargada de captar las señales procedentes del satélite.

Estas se reflejan en el reflector parabólico de la antena y se concentran en un punto llamado foco, donde se encuentra la unidad externa. Esta se encarga de convertir las altas frecuencias recepcionadas (del orden de 10,75 GHz a 12,75 GHz) en otra de valor más bajo denominada frecuencia intermedia (FI).

Estas conversión queda justificada porque las frecuencias recibidas acusan una atenuación muy

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elevada al ser transportadas por los cables coaxiales, cosa que ya sabemos. Sin la unidad externa sería imposible realizar la unión antena-receptor.

La unidad interna se encarga de preparar la señal para ser asimilada por el aparato de televisión, y generalmente, se encuentra en el interior de las viviendas.

Siempre podemos hablar de dos modos de configuración de sistemas receptores de TV vía satélite:

De 4 GHz, utilizado en la antigua Unión Soviética y el continente americano. El diámetro de la antena es mayor y la frecuencia intermedia es del orden de 70 MHz.

De 11 GHz, utilizado en Europa. El diámetro es menor y la frecuencia de salida de 1 a 2 GHz.

15.3. PARTES DE UNA ANTENA.

En la Figura 11 pueden verse las partes constituyentes de una antena parabólica.

El reflector parabólico o plato es la más importante.

Se orienta hacia el satélite mediante los ajustes mecánicos que incorpora el soporte.

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Figura 11.

El reflector dispone de dos o tres varillas montadas sobre él para alojar la unidad externa. Este punto también se suele denominar foco.

Todo el conjunto es soportado por un mástil con unas características mecánicas buenas, para evitar movimientos por efecto del viento.

15.4. REFLECTOR.

Usted se habrá preguntado muchas veces el porqué de esa curiosa forma de las antenas parabólicas y, más concretamente del reflector. En esta pregunta se lo vamos a explicar.

Como ya sabe, los satélites se encuentra a una gran distancia del lugar donde se coloca la antena (36.000 Km). Esto unido a que la potencia de emisión es de unas decenas de watios (aproximadamente 200 W), nos llevan a la necesidad de “recoger” o intentar disponer

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de la máxima radiación posible, cosa a la que nos ayuda la forma geométrica del reflector parabólico, representado en la Figura 12. Estúdiela con detenimiento:

Primeramente puede observar que la distancia entre cualquier punto P formando parte de la parábola y otro D, de una línea paralela al eje (directriz) y situado en la perpendicular del punto P a esa línea, es igual a la distancia entre el punto F (foco), situado en el eje Y y el punto P:

Figura 12.

Distancia PD = Distancia PF.

Lo bueno de todo esto es, que todas las líneas paralelas al eje x que incidan sobre la parábola, se desvían con un ángulo, que es igual a ’ por las leyes de la geometría, hacia el punto F.

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En la Figura 13 podemos ver un haz de líneas, (nuestras radiaciones electromagnéticas provenientes del satélite), las cuales se desvían hacia el foco, concentrando en él toda la energía. Podemos variar el diámetro del

reflector para aumentar la cantidad de líneas recibidas, y variar la distancia del foco a la parábola, condición que implicaría en el cambio de forma geométrica de la parábola, abriéndose o cerrándose.

Figura 13.

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15.5. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE UNA ANTENA PARABÓLICA.

Las más importantes son:

Diámetro del reflector.

Ganancia.

Rendimiento.

Relaciones D/F y F/D.

Ángulo de radiación.

Lóbulos principal y secundario.

Ancho de banda.

Relación señal/ruido.

Factor de ruido.

15.5.1. DIÁMETRO DEL REFLECTOR.

El diámetro más adecuado del reflector depende de la cantidad de energía que deseemos captar y del emplazamiento geográfico.

Todo satélite tiene una zona determinada de recepción, es decir, dispone de una zona sobre la corteza terrestre donde las señales por él emitidas son fácilmente recepcionadas por las antenas. Esa zona recibe el nombre de huella.

Justo en el centro de la huella, se recibe la máxima señal, disminuyendo esta cantidad conforme nos

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alejamos del mismo, lógicamente, haciendo la recepción más difícil.

Podemos decir que con el aumento del diámetro del reflector aumenta la energía electromagnética recibida, por lo que en zonas alejadas del centro de la huella conviene la utilización de antenas con cada vez más diámetro.

No obstante, esto es relativo, pues el jugar con esta variable en exceso, haciendo antenas enormes, puede llevarnos a tener otros problemas, como su elevado precio y la influencia del viento, que puede producir desajustes importantes de orientación.

Lo ideal es conseguir un mapa de la huella del satélite al que deseamos dirigir la antena, y elegir el diámetro en función de la potencia radioeléctrica disponible en ese punto geográfico.

Los diámetros de reflectores para antenas parabólicas más empleados son de 60, 80, 90, 120, 150, 180, 220 y 280 cm de diámetro, suficientes para cubrir todas las necesidades de instalaciones.

15.5.2. Ganancia.

La ganancia de una antena parabólica se define como la cantidad de señal captada concentrada en el alimentador.

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Los factores que influyen en esta magnitud son tres:

El diámetro del reflector.

La perfección mecánica del mismo.

La frecuencia de recepción.

Del diámetro del reflector ya hemos hablado en la pregunta anterior. La ganancia será mayor cuanto mayor sea el diámetro del mismo, pues ya sabemos que aumenta la cantidad de líneas de fuerza reflejadas sobre el foco.

La perfección mecánica hace referencia al hecho de que es importante disponer de un reflector lo más parabólico posible, es decir, que siga la forma teórica sin desviaciones ni irregularidades, además de evitar bollos, grietas y abultamientos, pues es lógico que las ondas incidentes sobre ellas no serán reflejadas sobre el foco.

En cuanto a las frecuencias, saber que, una antena parabólica trabajando en la banda Ku (de 11 GHz) necesita un reflector de menor tamaño que otra de la banda (de 4 GHz) para tener igual ganancia.

15.5.3. Rendimiento.

Se define como la relación entre la energía incidente en el reflector y la incidente en el foco.

Se puede imaginar que hay muchos parámetros influyendo en esta magnitud: irregularidades en el reflector que hacen disminuir la cantidad de energía

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concentrada en el foco, errores de localización del foco con respecto al reflector (1mm o 2 mm ya puede ser notado), tamaño excesivo de las varillas de inyección del foco que pueden hacer sombra, etc.

Puede considerarse como bueno un rendimiento del 50% ó 60%, ya son suficientemente aceptables para tener una buena instalación.

15.5.4. Relaciones D/f y f/D.

El rendimiento de la antena también está relacionado con el diámetro del reflector, el foco y la profundidad del reflector en las denominadas relaciones D/f y f/D (figura 14).

Figura 14.

Para que la antena tenga un rendimiento alto, el cociente entre D y f (ver figura), debe estar comprendido entre 2, 3 y 2,7 o lo que es lo mismo, el cociente f/D debe estar entre 0,37 o 0,43.

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D/f = 1 1

2 30 43

f D/ ,,

D/f = 1 1

2 70 37

f D/ ,,

Las razones de estas cantidades no las vamos a explicar, para evitarnos engañosos cálculos matemáticos, simplemente quedarse con estas magnitudes.

15.5.5. Ángulo de radiación.

Recibe el nombre de ángulo de radiación el ángulo dentro del cual la señal de la antena se mantiene dentro de un 50 a 100% de la potencia recibida, o dicho de otra manera, el ángulo que puede desplazarse la antena con respecto a la dirección exacta del satélite hasta que la señal sufra una atenuación de 3dB. Este ángulo, por pequeño que sea, influye de manera decisiva en la recepción, por lo que conviene tenerlo muy en cuenta.(Ver Figura 15).

Figura 15.

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De esto se deduce la importancia de tener una buena orientación de la antena, y que el soporte de una antena parabólica esté sujeto en, al menos, tres puntos al reflector, disminuyendo así la posibilidad de movimiento en el mismo.

5.5.6. Lóbulos principal y secundario.

Hemos definido anteriormente el concepto de ganancia en una antena parabólica, además de enumerar unos factores que influyen sobremanera en ella, entre los que destacábamos al ángulo de radiación.

Si representamos en un sistema de coordenadas polares estas ganancia, se obtiene la Figura 16, donde pueden verse una serie de lóbulos:

Figura 16.

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Llamamos su atención en los siguientes puntos:

Definimos “lóbulo principal” como el de mayor tamaño que además tiene la peculiaridad de alcanzar el círculo de 0 dB, indicando la obtención de la máxima potencia.

Observe que el eje de ese lóbulo coincide con el eje de la antena parabólica.

El ángulo de radiación entra dentro del lóbulo principal hasta los -3dB.

Aparecen otros lóbulos más pequeños que representan la ganancia presentada para la antena ante señales provenientes en esas direcciones, incluso se observa un lóbulo de ganancia para los provenientes con un ángulo de 180º con respecto al lóbulo principal.

Cuando adquiera una antena parabólica, el fabricante le facilitará estos datos. Podrá llegar a las conclusiones siguientes:

1. Es necesario que el lóbulo principal sea lo más grande posible, para tener una buena ganancia a señales provenientes dentro del ángulo de radiación.

2. Sería ideal que los lóbulos secundarios fueran lo más pequeños posibles, pues esto se traduciría en un rechazo a las radiaciones que provengan de una dirección fuera del ángulo de radiación, las cuales deben ser ignoradas a favor de la proveniente de la dirección en que está orientada la antena.

15.5.7. Ancho de banda.

Esta magnitud indica la banda de frecuencias para las que está diseñada una antena.

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Dos valores típicos pueden ser 10,85 GHz a 12,75 GHz, aunque existen variedades dependiendo del fabricante.

15.5.8. Relación señal/ruido.

Usted probablemente se preguntará la relación existente entre la palabra “ruido” y la señal radioeléctrica. Definimos “ruido eléctrico” como una serie de parásitos radioeléctricos que se superponen a las señales emitidas en estado “limpio” hasta el punto de taparlas por completo.

Como puede apreciarse, es un fenómeno no deseado que es necesario eliminar. Productores de ruido pueden ser desde fenómenos atmosféricos como relámpagos o tormentas, hasta el proveniente del espacio, siendo mucho más activo y preocupante el primero, por lo que se deduce que una antena parabólica con un ángulo de orientación pequeño captará más ruido que una con mayor ángulo. (Ver figura 17).

MAYOR RUIDO AMENOR INCLINACION

AMAYOR INCLINACIONMENOR RUIDO A

RUIDO

Figura 17.

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15.6. TIPOS DE REFLECTORES.

Los reflectores y su forma parabólica dan el nombre a las antenas tratadas en este tema. No obstante, existen otras geométricas que incluso mejoran las características. Así, clasificándolas de esta manera, obtenemos los siguientes tipos:

Antenas parabólicas de foco centrado.

Antenas off-set.

Antenas planas.

15.6.1. Antena de foco centrado.

La antena parabólica de foco centrada se caracteriza porque el alimentador (unidad externa) se encuentra en el foco (Ver figura 18) .

SOMBRA

Figura 18.

Es una de las más utilizadas en sistemas colectivos, con un buen rendimiento ( 60%) y una buena atenuación de los lóbulos secundarios.

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Como inconveniente podemos citar la “sombra” que tanto las varillas de sujeción como el propio alimentador hacen sobre el reflector, lo que conduce a una pequeña pérdida de rendimiento. Si observa la figura 18 puede comprender el significado de lo dicho: la zona rayada representa la energía electromagnética captada por el reflector. La zona de sombra impide a la antena recibir el 100% de señal.

15.6.2. Antena de off-set.

Una antena de este tipo está constituida por una sección transversal de una parábola (Figura 19).

Figura 19.

En la figura 19 vemos la sección y como la energía incidente se desvía hacia el foco, el cual no se encuentra centrado, por la peculiar constitución geométrica.

A diámetro de reflector iguales entre una antena parabólica y otra de off-set, la ganancia de esta última alcanza el 65%, porque ni el alimentador externo ni los brazos que lo sujetan hacen sombra alguna sobre la superficie del reflector, como puede verse en la figura 20, donde la totalidad de radiación electromagnética proveniente del espacio incide sobre el receptor.

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Figura 20.

La peculiar forma geométrica nos lleva a tener una orientación nueva inclinada (puede comparar las figuras).

Igual que la anterior, las antenas en off-set disponen de una muy buena atenuación de lóbulos secundarios, utilizándose mucho en instalaciones individuales con diámetros de reflector inferiores a 90 cm.

15.6.3. Antena plana

Es un tipo más complejo de fabricación. En las antenas planas, se producen un agrupamiento de pequeñas antenas individuales que suman las señales recibidas para obtener el máximo rendimiento que puede llegar al 80%.

También incluyen el conversor, por lo que resultan más compactas y ocupan muy poco espacio.

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Como inconvenientes podemos citar su poco rechazo a las señales provenientes de otros satélites diferentes al elegido, o lo que es lo mismo, una atenuación menor de los lóbulos secundarios. Por otra parte, la relación mayor superficie mayor ganancia, deja de cumplirse de forma proporcional, siendo necesarios aumentos muy grandes de superficie para poca más ganancia.

Sus reducidas dimensiones las hacen aptas para colocarlas en interiores de viviendas siempre guardando línea visual directa con el satélite.

RECUERDE

Los distintos tipos de antena parabólica en el mercado son: de eje centrado, de off-set y planas.

15.7. BASES Y SOPORTES.

Conviene que usted sepa distinguir entre bases y soportes de una antena parabólica.

Base es todo sistema mecánico, (mástil o tetaedro) que sujeta al soporte y a la antena. El soporte es el sistema que permite la orientación de la antena. La diferencia es necesaria por el hecho de que veremos antenas parabólicas con solamente base fija, sin soportes que permitan la orientación selectiva. (Ver figura 21).

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Figura 21.

Tanto la base como el soporte deben ser mecánicamente resistentes y deben estar correctamente montados, pues ya conocemos los efectos de pequeñas variaciones del ángulo de radiación producidas por golpes de viento o incluso por el propio peso de la antena.

15.7.1. Tipos de bases.

Los tres tipos de bases para antenas parabólicas más extendidos, podemos verlos en las siguientes figuras, 22, 23 y 24.

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Figura 22.

Figura 23.

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Figura 24.

La primera representa una de tipo mástil, con su soporte, una de las más utilizadas. La figura 23, una de forma tetraédrica fija, muy utilizada en situaciones en las que se desee una orientación fija a un satélite. Por último, un la figura 24, base de tipo “U” invertida, para pequeñas antenas individuales, susceptible de colocación en paredes, ventanas, etc.

15.7.2. Características mecánicas de las bases.

En el montaje de una antena parabólica de cualquier tipo de soporte, hay que tener muy presente la idea de la resistencia de los materiales. Los amplios diámetros de las mismas, unido al peso, hacen que en zonas especialmente ventosas la operación de montaje y orientación sea delicada. Los fabricantes facilitan tablas y cuadros con datos sobre zonas ventosas y resistencia de los elementos. Entre ellos, podemos citar la velocidad del viento operativa y la resistencia al viento.

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Velocidad del viento operativa.

Se define como aquella velocidad del viento a la que la antena sufre una desviación de 0,2º respecto a su situación correcta.

Resistencia del viento.

Es la velocidad del viento que provocaría en la antena deformaciones irreversibles. Esta es una magnitud a tener menos en cuenta que la velocidad del viento operativa, pues, este valor se sitúa entre 150 y 200 Km/h, velocidades de viento muy elevadas.

15.7.3. Montaje de las bases.

El montaje de una antena parabólica tiene un componente de obra civil que debe realizarse por personal preparado, máximo cuando se trata de tejados y azoteas, donde una instalación de este tipo debe hacerse siguiendo las prescripciones de un experto. Esta actuación se realiza para sujetar la base de forma segura, al terreno, que por lo general va a ser una terraza, azotea o tejado y en general, zonas sin sombra.

Como se puede imaginar, la mejor manera de hacer esto es integrar en la obra, mediante trabajo de albañilería, el elemento a sujetar. Existen dos formas de instalar antenas parabólicas:

A la vez que se edifica.

Posteriormente a la edificación.

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La última será posiblemente la que más se va a encontrar en la práctica, si bien es más complicado de realizar que la primera.

El procedimiento es realizar una “zapata” de hormigón armado y “embeber” en ella la base, ya sea tetraédrica o de mástil. Una zapata de hormigón armado consiste en una perforación en forma de cubo realizada en el terreno en la cual se introduce una armadura de varillas de acero corrugadas (de forma helicoidal o de tirabuzón). Después se rellena de hormigón de cemento (mezcla de grava, cemento y agua), colocando en su interior la base de la antena antes de que haya fraguado. El conjunto presenta unas características de resistencia extraordinarias.

Es necesario prestar una atención especial a este apartado, siendo preferible encargar el trabajo a un especialista cualificado, siendo usted el que suministre las indicaciones necesarias para el nivelado y funcionamiento de la antena.

La Figura 25 muestra una configuración de instalaciones para una antena de base tetraédrica.

Figura 25.

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Las zapatas pueden colocarse siguiendo dos configuraciones:

Varias zapatas (25a).

Una única zapata (25b).

Las dimensiones de las mismas se adjuntan con los catálogos suministrados por los fabricantes. Solamente señalan que la elección de una u otra forma de colocación viene determinada por varios factores, como pueden ser:

Consistencia del terreno: es mejor de cara a menor obra realizar tres pequeñas zapatas y colocarlas en las esquinas.

Resistencia: si se busca mayor resistencia es mejor una única zapata de más consistencia.

Otras características que usted considere oportunas.

En la Figura 26 puede ver la forma de zapata para una base tipo mástil. En este caso sólo podemos realizar una zapata. Pueden verse los agarres, consistentes en unos tornillos con ganchos que anclan en el hormigón. Cuando éste fragüe, quedan perfectamente sujetos, procediendo a colocar la base y la antena apretando los tornillos.

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Figura 26.

Las armaduras de varillas se realizan anteriormente a su colocación. Los diámetros y cantidad de ellas que se introducen en la zapata depende del grado de resistencia deseado, lógicamente en proporción directa al número y a la sección. Usted se preguntará cuál es el método para elegir cuántas y qué varillas colocar. Depende de la resistencia deseada y ésta es función principalmente de la fuerza del viento predominante en la zona.

En la Figura 27 se pueden ver las dimensiones de las zapatas y la cantidad y calibre de las varillas para unas velocidades de viento de 120, 150 y 200 Km/h, y para las zapatas de base tetraédrica colocadas en las esquinas (Figura 25a). En la Figura 28 aparecen las configuraciones de zapatas para las bases de tipo mástil (Figura 22) para las mismas velocidades de viento.

Destacar que estas características corresponden a un determinado tipo de antena (en concreto para una de 2,20 cm de diámetro). Para otros tipos de antenas, de las zapatas sobre todo más grandes, las dimensiones de las zapatas pueden variar ligeramente. Simplemente observar en la documentación que se acompaña al

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adquirir una antena parabólica las necesidades dimensionales de la obra civil.

Terminaremos esta cuestión hablando de los montajes de antenas parabólicas de pequeño tamaño en paredes o muros. Es una solución muy adoptada sobre todo en instalaciones individuales, siendo el que más ocasión tendrá de realizar.

Con estas antenas se adjunta la documentación necesaria, incluyendo un plano que muestra las dimensiones de las actuaciones a realizar.

Figura 27.

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La forma de sujeción es taladro en la pared e introducción de tirafondos para tornillo, normalmente de rosca M8.

Figura 28.

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15.7.4. Tipos de soportes.

Cuando una antena esté diseñada para poder cambiar la orientación del satélite para poder obtener la señas emitidas por otro, es necesario incluir otra pieza más entre la base y el reflector. Esa es el soporte, el cual debe rendir, al igual que la base, de unas buenas características técnicas de resistencia. Además, la orientación de una antena parabólica para un mismo satélite cambia según la posición geográfica donde se instale la antena, por lo que toda antena parabólica debe tener un adecuado sistema de orientación, que se traduce en poder variar la dirección de la antena de izquierda a derecha (movimiento llamado de acimut) y de abajo a arriba (elevación).

Soporte de acimut-elevación.

Es el más utilizado para antenas parabólicas con base tetraédrica, pues la realización de dos movimientos (acimut y elevación) para el ajuste, uno después de otro, hace más trabajosa la operación que en otros sistemas que veremos próximamente, localizando la posición de un satélite en el momento de su colocación y fijándola así.

La dirección correcta (acimut) se consigue orientando el soporte de izquierda a derecha, en su primera instalación, en la zapata terminándolo con un tornillo de tuerca-contratuerca en fino (Figura 29a).

La elevación se consigue ajustando un tornillo sin fin que tiene la antena en sus patas posteriores, haciéndose más largo o corto para bascular la antena de arriba a abajo. (Ver figura 29b).

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Figura 29a

Figura 29b.

En sistemas con mástil, solamente hay que girar la pieza del soporte y apretar los tornillos cuando lleguemos a la posición deseada. (Ver figura 30).

Figura 30.

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Soporte Polar.

Este sistema es muy adecuado para instalaciones en las que sea necesaria la localización de varios satélites en la órbita geostacionaria, pues con un sólo movimiento giratorio somos capaces de orientar tanto en elevación como en desviación la antena.

El montaje mecánico que consigue esto, está basado en dos ejes perpendiculares, de los cuales gira uno de ellos. Este, llamado eje polar, es paralelo al eje de la antena y apunta a la estrella polar (de ahí su nombre).

El ángulo que forman el eje polar con la horizontal coincide con la latitud geográfica del lugar donde se coloca la antena. (Ver Figura 31).

Figura 31.

Así pues, el movimiento de la antena parabólica se convierte en una operación muy sencilla. Además, si se dota al eje polar de un motor, la orientación puede realizarse a distancia sin necesidad de acercarse a la antena. En la Figura

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32 se puede ver una instalación dotada de un soporte de estas características.

Figura 32.

El actuador (también llamado tracker) consiste en un motor eléctrico (1), accionando un bazo telescópico, fijado al soporte transversal (2), mediante la sujeción (6). Al girar el motor y alargarse la longitud del brazo telescópico se consigue el movimiento de izquierda a derecha. Como quiera que el soporte transversal gira solidariamente con la barra (3), unida a la parabólica (7) y (4), ésta hace girar al tornillo (8) dentro de la pieza roscada acortando su longitud y consiguiendo el movimiento de elevación.

Gracias a este ingenioso procedimiento es fácil orientar antenas parabólicas a distintos satélites, sin necesidad de desplazarse hasta el emplazamiento de la antena.

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15.8. SOPORTES PARA LOS ALIMENTADORES.

Usted ya sabe que las antenas parabólicas reflejan las señales radioeléctricas de los satélites hacia un determinado punto llamado foco. En el mismo se coloca el alimentador, “conversor” de frecuencias elevadas recibidas a otras menores. Esta localización hace necesaria la utilización de unos elementos mecánicos para mantener la posición del alimentador justamente en el foco. Son los soportes de los alimentadores.

La elevada precisión necesaria en la situación del foco y alimentador nos obliga a prestar atención a este punto, asimismo colocaremos soportes para alimentadores con una gran calidad mecánica (material) y acabado.

Soporte para el alimentador de una antena de foco centrada.

Son dos los elementos necesarios para realizar esta sujeción:

Las varillas portasoporte.

El soporte del alimentador o feeder.

En la Figura 33 puede verse un soporte para una antena parabólica de foco centrado. Las varillas, formando un trípode, se colocarán atornilladas a la parábola, (Figura 34).

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Figura 33.

Figura 34.

y ajustando un posicionamiento lo más estable posible. El soporte del alimentador entrará por los pequeños agujeros de que dispone en el otro extremo de las varillas, consiguiéndose con los tornillos una horizontalidad máxima con respecto a la superficie de la parábola.(Figura 35).

Figura 35.

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Soporte para el alimentador de una antena en off-set.

El hecho de poseer un bazo simplifica las tareas de montaje en este tipo de antenas eliminando la necesidad de colocar varillas adicionales.

En la Figura 36 puede verse el croquis de un montaje típico: el alimentador (6), es sujetado por unas abrazaderas atornilladoras (2, 4, y 5) al bazo (1), a través de otros tornillos (5). Es necesario tener precaución en la elección de las abrazaderas pues deben tener el mismo calibre que el alimentador sujetado.

Figura 36.

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RESUMEN.

Los puntos más importantes tratados en el Capítulo los podemos condensar en las siguientes ideas elementales:

Gracias a los llamados satélites artificiales podemos recibir señales radioeléctricas en cualquier parte del globo terráqueo, independientemente del punto de emisión.

Los satelites se encuentran en órbita estacionaria, recibiendo las señales provenientes de la Tierra, amplificándolas y remitiéndolas de nuevo a la Tierra.

Las antenas parabólicas son dispositivos capaces de recibir la débil señal proveniente de los satélites para convertirla y acondicionarla mediante procedimientos electrónicos.

Podemos citar como características principales de las antenas parabólicas su diámetro, ganancia y rendimiento. Sus tipos más importantes son la antena de foco centrado, de off-set y la plana.

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12 TV Satéliteprofesores.sanvalero.net/~arnadillo/Documentos/Apuntes/Radiofre…El propósito de este tema es: El alumno conocerá los fundamentos básicos de la TV vía satélite,