Tema 6. Seminario de Electrónica Instalaciones de Telecomunicaciones. Antenas y Líneas L Satélite de RTV. Infraestructuras

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1 Seminario de Electrónica 1º GM Técnico T Instalaciones de Telecomunicaciones Infraestructuras Comunes de Telecomunicación n en Viviendas y Edificios Satélite de RTV

2 Generalidades La emisión y recepción por satélite recibe el nombre de TVSAT. Un satélite de comunicaciones es un sistema receptor-emisor (transceptor) de señales radioeléctricas situado en una órbita alrededor de la Tierra. Esta órbita describe una circunferencia concéntrica a la circunferencia de la Tierra en el Ecuador. A esta órbita se le llama Órbita Geoestacionaria y a los satélites situados en ella, Satélites Geoestacionarios. 2

3 Generalidades Los satélites giran a la velocidad de la Tierra y en su mismo sentido, lo que permite fijar la dirección de las antenas hacia ellos. Para un observador en la superficie de la Tierra, el satélite está inmóvil y conserva siempre su vertical. 3

4 Generalidades Para que esto sea posible, el satélite ha de estar a Km de distancia. En este punto se anulan la fuerza gravitacional de la Tierra y la fuerza centrífuga del satélite, quedando solo la fuerza de impulsión y control. Todos los satélites se encuentran aproximadamente a la misma distancia de la Tierra, en un ancho de pocos Kms, formando una zona llamada el cinturón de Clarke. 4

5 Generalidades. Cinturón de Clarke Antenas y Líneas 5

6 Composición El satélite actúa de repetidor de la señal. Está formado por: Antena receptora. Antena emisora. Transpondedor. Paneles solares. Propulsor. 6

7 Funcionamiento El satélite es un transceptor de frecuencias que funciona de la forma siguiente. Funcionamiento a) El satélite recibe la señal a través de un canal, llamado haz ascendente. b) Reemite la misma señal a las estaciones receptoras a través de otro canal, llamado haz descendente. c) Se comunica con otros satélites en posiciones orbitales distintas para cubrir una zona más amplia. Cada satélite dispone de unos emisores de canales de transmisión, llamados transpondedores, que determinan el número máximo de programas que puede recibir y emitir con una potencia de transmisión determinada, llamada PIRE. 7

8 Enlaces ascendente y descendente Las señales llegan al satélite por un canal llamado HAZ ASCENDENTE y vuelven por otro, HAZ DESCENDENTE. Para evitar interferencias entre los dos canales, las frecuencias son distintas, 14 Ghz para el ascendente y entre 10 y 13 Ghz para el descendente. 8

9 Cobertura La emisión y difusión terrestre necesita de una red de reemisores o repetidores para cubrir un territorio. La emisión y difusión por satélite solo necesita un solo emisor para cubrir el mismo territorio. No tiene red de difusión. 9

10 Cobertura La zona de cobertura es la superficie de la Tierra delimitada por un contorno de potencia constante con óptima calidad de recepción sin interferencias y se llama HUELLA del satélite. La huella está definida por la anchura del haz de la antena emisora del propio satélite. Tipos de Haz: - Haz puntual. - Haz de zona. - Haz hemisférico. - Haz global. 10

11 Cobertura 11

12 Frecuencias y bandas características. Las frecuencias utilizadas por los satélites están comprendidas en los valores de frecuencias de la bandas Ku del espectro electromagnético. Esta banda de frecuencia recibe el nombre de FSS 12

13 Polarización n de las señales. Se llama polarización a la técnica de aumentar el número de canales por banda de transmisión mediante el aporte de señales de control externas. Consiste en variar de posición, horizontal o vertical, el campo eléctrico de la onda electromagnética emitida o propagada desde el satélite. 13

14 Estación n Receptora Es la última parte del enlace descendente y consta de: Antena Elementos Unidad exterior Conversor LNB Unidad interior Receptores de satélite y sus accesorios 14

15 Estación n Receptora La antena parabólica se encarga de captar las señales que envían los satélites. Estas señales inciden sobre el Reflector y se reflejan y concentran en un punto llamado FOCO, que es donde se encuentra la Unidad exterior. La unidad exterior convierte la alta frecuencia de las señales recibidas en otra de menor frecuencia llamada FRECUENCIA INTERMEDIA, FI. La unidad interior se sitúa en el interior de las viviendas y prepara la señal para ser reproducida por un receptor de TV. 15

16 Antena Parabólica La señal se capta con una antena en forma de parábola con alta ganancia que compensa la atenuación que sufre la señal en su recorrido desde el satélite hasta su recepción en la Tierra. Este elemento se compone de: Reflector parabólico. Soporte del reflector. Soporte de la unidad exterior. 16

17 Reflector Debido a que las señales que emiten los satélites llegan muy atenuadas, se hace necesario captar la mayor parte de energía y concentrarla en un punto, FOCO. En ese punto se colocará la antena propiamente dicha, es decir el receptor o dipolo. 17

18 Reflector Este fenómeno tiene lugar en la figura geométrica llamada PARÁBOLA, cuya particular característica hace que toda línea que incida en ella y sea paralela a su eje X, se desvía hacia un punto llamado FOCO. Por tanto, si el eje de la parábola se dirige hacia un punto del espacio, todas las radiaciones que procedan de ese punto y sean paralelas a su eje se concentrarán en él, consiguiendo una captación de señal de máxima potencia. 18

19 Tipos de Reflectores Antena parabólica de foco centrado Su rendimiento alcanza el 65 %. Poco sensibles a errores en el ajuste. Se usan en instalaciones colectivas. La sombra que produce las varillas de soporte y el alimentador resta rendimiento. La ganancia aumenta con el diámetro del reflector. 19

20 Tipos de Reflectores Antena parabólica OFF-SET El reflector es una sección transversal de una antena parabólica de foco centrado. Su rendimiento alcanza el 80 %. Más sensibles a errores en el ajuste. Se usan en instalaciones individuales. El foco de la parábola está fuera de la zona útil del reflector. El soporte y el alimentador no producen sombras sobre el reflector 20

21 Sección n transversal de offset 21

22 Características técnicast Diámetro del reflector. Dependerá de su ubicación geográfica y de la huella del satélite. A mayor diámetro, mayor potencia recibida. Se fabrican desde 30 a 280 cm. Ganancia. Expresa la cantidad de señal captada en el alimentador. Se expresa en db. Rendimiento. Es el cociente entre la cantidad de energía incidente en el reflector y la concentrada en el foco. A mayor superficie, mayor energía captada. Se considera un buen valor un 65 a 80 %. 22

23 Características técnicast Relación D/f y f/d. Es un valor de construcción, relaciona el diámetro de la parábola, el foco y la profundidad del disco. Ángulo de radiación. Es el ángulo que puede desplazarse la antena con respecto a la dirección exacta hasta que la señal sufre una atenuación de 3 db. Ancho de banda. Indica el ancho de banda en frecuencias para la que está diseñada la antena, es decir, las frecuencias que capta dicha antena. 23

24 Características técnicast Lóbulos principal y secundarios. Es la relación entre la ganancia de la antena y el ángulo que forma el eje de esta con el punto emisor. El lóbulo principal no tiene atenuación. Su eje coincide con el de la antena. Contiene el ángulo de radiación. Aparecen lóbulos secundarios. 24

25 Características técnicast Relación n señal ruido, S/N. Una antena parabólica capta el ruido del medio ambiente y del espacio exterior. Un origen de ruido es el suelo; a mayor inclinación, n, mayor ruido. Factor de ruido, F. Es la potencia mínima m que ha de tener la señal captada para que quede tapada por el ruido de la propia antena. 25

26 Unidad exterior Es el dispositivo que se instala en el foco del reflector y tiene la misión de recoger la señal reflejada y convertirla a una frecuencia de valor más bajo, llamada FRECUENCIA INTERMEDIA (FI) desde 950 a 2150 Mhz. Elementos Alimentador Conversor de frecuencia 26

27 Alimentador Recoge la señal para conducirla hacia el LNB. Bocina Elementos Guía de ondas Polarizador Sonda o dipolo 27

28 La bocina Es la parte del alimentador por donde entran las ondas electromagnéticas. Son de forma circular, para las parábolas de foco centrado, y cónicas para las de offset. El ángulo de abertura de la bocina debe cubrir toda la superficie del reflector para recoger el máximo de señal. La entrada de la bocina debe estar protegida de la intemperie por un material adecuado, pero que no impida el paso de las señales. 28

29 Guía a de onda Es un tubo metálico con forma de cilindro o rectángulo en cuyo interior se propagan las ondas electromagnéticas. Es el encargado de conducir la señal hasta la sonda o dipolo. A mayor frecuencia, menor longitud del tubo. El guía onda debe situarse en la dirección del campo eléctrico que indica el sentido de la polarización. 29

30 El polarizador Es una continuación del guía onda. Se sitúa entre el iluminador y el conversor. Se encarga de adecuar la sonda a la polaridad de la señal. Existen dos tipos: Ortomodo. Dispone de una entrada de señal y dos salidas, una para cada polaridad, V/H. Obliga a instalar dos LNB y dos cables de bajada de señal. Polarotor. Consiste en cambiar de posición el polarizador según la polaridad de la señal recibida. 30

31 La sonda Es una antena dipolo en el interior del guía onda. Es la encargada de transformar las señales electromagnéticas que recibe en una corriente eléctrica de alta frecuencia. Consiste en un conductor que está separado del guía onda por un aislante. Es de un tamaño reducido debido a la pequeña longitud de onda con la que trabaja. Su posición, horizontal o vertical, depende de la polarización de la señal que se desea recibir. 31

32 El Conversor de Frecuencia. El LNB El LNB (Low Noise Block) o bloque de bajo ruido, es un circuito que realiza la conversión y amplificación a una frecuencia más baja de la señal captada. Tienen ganancia superior a 50 db y Figura de Ruido F inferior a 1,5 db. Su entrada se conecta al polarizador o guía onda y su salida a la unidad interior con un conector tipo F y cable coaxial de baja atenuación. 32

33 Estructura interna del LNB. 33

34 Estructura interna del LNB. Genera la frecuencia para realizar la conversión en función de la presencia de la señal de 22 KHz (banda alta) o no (banda baja). Antenas En el interior del guía onda están los dipolos para captar las polaridades horizontal y vertical del satélite Conmutador de polaridad Las ordenes de configuración llegan a través del cable coaxial de salida. La polarización y la banda de recepción depende de las señales de control generados desde la unidad interior. Oscilador local Bloque de control Selecciona la polarización que será procesada. Se controla a partir de la tensión de alimentación de 14 ó 18 v. 34

35 Estructura interna del LNB. Selecciona la banda Ku del satélite y deja pasar solo las señales comprendidas entre 10,7 y 12,75 GHz. Filtro de entrada Amplifica las señales recibidas con una ganancia G mayor de 50 db y figura de ruido F muy baja de entre 0,2 a 0,8 db. Amplificador Este bloque mezcla (resta) las frecuencias captadas con las del oscilador local para dar como resultado la FI. Mezclador de frecuencias El lnb o conversor puede tener 1, 2 ó 4 salidas dependiendo de las necesidades de la instalación. Salidas Filtro de salida Elimina las frecuencias no deseadas después de la mezcla y deja pasar los valores comprendidos entre 950 y 2150 MHz de la FI creada. 35

36 Tipos de LNB. 36

37 Tipos de LNB. 37

38 Unidad Interior. Es el equipo capaz de recibir las señales de FI, sintonizar un canal de entrada y procesarlo para obtener la información deseada. Recibe las señales del satélite Funciones Genera la tensión de alimentación del conversor LNB Control del LNB y de la posición de la antena Transforma la señal antes de llevarla hasta el receptor de TV. Los receptores individuales se conectan al receptor de televisión mediante conexiones de audio y vídeo. 38

39 Orientación n de Parabólicas La orientación de antenas parabólicas permite calcular los ángulos necesarios para apuntar las antenas receptoras hacia un satélite determinado. Para lograr la buena orientación hay que tener en cuenta la situación geográfica del lugar de recepción y la situación del satélite. La línea del Ecuador divide a la Tierra en Hemisferio Norte y Sur y el meridiano de Greenwich en zona Este y Oeste. 39

40 Orientación n de Parabólicas Las divisiones de circunferencias paralelas al Ecuador se llaman Paralelos y el ángulo contado entre éste y el lugar señalado es la Latitud, Norte o Sur. Las divisiones alrededor del meridiano de Greenwich se llaman Meridianos y el ángulo contado entre éste y el lugar señalado es la Longitud, Este u Oeste. N S Así, la posición del punto P de la figura, es: Latitud de 40º Norte (N) Longitud de 20º Oeste (W). W E 40

41 Ángulos de Orientación Para orientar una antena se debe tener en cuenta su desplazamiento horizontal con respecto al horizonte y su elevación con respecto al nivel del suelo, que son las dos coordenadas para localizar el satélite. Además, tener en cuenta la correcta incidencia de la polarización sobre el conversor. 41

42 Acimut Es el ángulo horizontal al que hay que girar la antena hasta encontrar el satélite. La referencia será el Polo Sur si se encuentra en el hemisferio Norte, o el Polo Norte si es al contrario. La antena girará hacia el Este (izquierda) o hacia el Oeste (derecha) desde el punto Sur. 42

43 Elevación Es el ángulo al que hay que elevar la antena desde el horizonte para localizar el satélite. Es el ángulo que forma el eje de la parábola con respecto al suelo. Está formado por los lados del triángulo satélite-antena y antena-suelo. Una vez que se ha elevado la antena hacia la órbita geoestacionaria, hay que localizar el satélite ajustando la antena a izquierda (Este) o derecha (Oeste). 43

44 Acimut - Elevación 44

45 Polarización Es el ángulo al que hay que girar el conversor o LNB para que la polarización horizontal o vertical del satélite incidan perfectamente sobre el mismo. Girar a la derecha son ángulos positivos y hacia la izquierda son ángulos negativos. 45

46 Declinación n magnética. El Polo Norte magnético no coincide con el Polo Norte geográfico, por esta razón, se ha de tener en cuenta para el cálculo del ángulo de Acimut. Esta diferencia es distinta para cada lugar de la Tierra. 46

47 Declinación n magnética. En España, hay que corregirlo girando hacia la derecha el ángulo de acimut, sumándolo a su valor calculado. 47

48 Localización n de las coordenadas. Los parámetros de ajuste dependen de las coordenadas del lugar donde se quiere ubicar la antena y del emplazamiento del satélite elegido en la órbita geoestacionaria. Para las parábolas de foco centrado, los valores de acimut, elevación y polarización necesarios para apuntar correctamente la antena hacia el satélite, se obtienen a partir de tablas de coordenadas o consultando páginas de Internet. Para las parábolas offset habrá que modificar los ángulos de elevación y de polarización, restando 25º a la elevación y 14º a la polarización a los de una parábola de foco centrado. 48

49 Tabla de coordenadas de España 49

50 Localización n de coordenadas por web. www 50

51 Orientación n de satélites. Ejemplos www 51

52 Orientación n de satélites. Ejemplos www 52

53 Orientación n de satélites. Ejemplos www 53

54 Apuntamiento de antenas. Elevación El valor del ángulo calculado se mide con un instrumento que da los ángulos de inclinación llamado Inclinómetro. Este puede situarse en el eje de la parábola o sobre el plano del reflector. Se coloca una regla rígida o superficie plana en el reflector y sobre él se sitúa un inclinómetro y se varia la elevación de la antena desde el 0º hasta que la lectura del aparato sea la correcta, según la expresión: Ángulo inclinómetro = 90º - Ángulo elevación Las antenas incorporan una escala, que facilita un primer ajuste aproximado. 54

55 Apuntamiento de antenas. Acimut Se busca el Sur Magnético con la ayuda de una brújula alejada de cualquier elemento metálico. A continuación, se localiza el ángulo de Acimut calculado, con la declinación magnética incluida, a partir del Norte Magnético o cero grados en la escala de la brújula. Por último, se gira la parábola hasta que su eje quede paralelo a la línea de posición marcada en la brújula. 55

56 Apuntamiento de antenas. Polarización Cuando la parábola esté en la mejor posición posible de acimut y elevación, se procede a ajustar la polarización, con el fin de obtener la mejor calidad de recepción y el mayor nivel de señal. Este ajuste final es muy importante, puesto que la posición óptima del conversor LNB depende de la zona del cinturón de Clarke en que se encuentre. 56

57 Apuntamiento de antenas. Ajuste final Se utiliza un medidor de campo de señales de satélite en el modo analizador de espectro y se configura para recibir el satélite elegido. Se barre la zona del apuntamiento con mucho cuidado, moviendo la antena horizontalmente y verticalmente de un lado a otro, en torno a los puntos localizados con anterioridad en el acimut y la elevación, observando el nivel de la señal e intentando encontrar el punto óptimo de mayor y mejor potencia recibida. Durante la manipulación y fijación, se deben evitar desplazamientos bruscos de la antena que provocarían una disminución de la cantidad de señal recibida. 57

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