Dpto. de Electrónica 2º GM E. Imagen. Tema 7 Antenas Parabólicas Conceptos y Componentes

Transcripción

1 Dpto. de Electrónica 2º GM E. Imagen Tema 7 Antenas Parabólicas Conceptos y Componentes

2 Generalidades La emisión y recepción por satélite recibe el nombre de TVSAT. Un satélite de comunicaciones es un sistema receptor-emisor de señales radioeléctricas situado en una órbita alrededor de la Tierra. Esta órbita describe un circulo a nivel del Ecuador, girando a la misma velocidad y sentido de la Tierra. Se llama Órbita Geoestacionaria y los satélites en ella, Satélites Geoestacionarios. Tema 7 - Antenas Parabólicas 2

3 Generalidades Para un observador en la superficie de la Tierra, el satélite conserva siempre su vertical. Para que esto sea posible, el satélite ha de estar a Km de distancia, en este punto se anulan las fuerzas gravitacional de la Tierra y la centrífuga del satélite. Tema 7 - Antenas Parabólicas 3

4 Generalidades Tema 7 - Antenas Parabólicas 4

5 Generalidades Un satélite es un repetidor de una señal lanzada desde la Tierra. Está formado por: Antena receptora. Antena emisora. Transpondedor. Paneles solares. Propulsor. Tema 7 - Antenas Parabólicas 5

6 Generalidades. Puesta en órbita Tema 7 - Antenas Parabólicas 6

7 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 haces, las frecuencias son distintas, 14 Ghz para el ascendente y entre 10 y 13 Ghz para el descendente. Tema 7 - Antenas Parabólicas 7

8 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. Tema 7 - Antenas Parabólicas 8

9 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. Esta zona 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. Tema 7 - Antenas Parabólicas 9

10 Cobertura Tema 7 - Antenas Parabólicas 10

11 Cobertura Tema 7 - Antenas Parabólicas 11

12 Características Las frecuencias utilizadas por los satélites están comprendidas en la gama de frecuencias de la bandas Ku de microondas del espectro electromagnético Esta banda de frecuencia recibe el nombre de: FSS, dividida a su vez en semibanda baja con valor de 10,7 a 11,7 Ghz y en semibanda alta con valor de 11,7 a 12,75 Ghz. Se llama polarización a la técnica de aumentar el número de canales por banda de transmisión mediante el aporte de datos externos. Puede ser Horizontal y Vertical. Tema 7 - Antenas Parabólicas 12

13 Características Tema 7 - Antenas Parabólicas 13

14 Características Tema 7 - Antenas Parabólicas 14

15 Características Tema 7 - Antenas Parabólicas 15

16 Estación n Receptora Es la última parte del enlace descendente, consta de: Antena parabólica. Unidad externa. Unidad interna. Tema 7 - Antenas Parabólicas 16

17 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 externa convierte la alta frecuencia de las señales recibidas en otra de menor valor llamada FRECUENCIA INTERMEDIA, FI. La unidad interna se sitúa en el interior de las viviendas y prepara la señal para ser reproducida por un receptor de TV. Tema 7 - Antenas Parabólicas 17

18 Antena Parabólica La señal se capta con una antena en forma de parábola con alta ganancia que compensa la atenuación de la señal. Este elemento se compone de: Reflector parabólico. Soporte del reflector. Soporte de la unidad exterior. Tema 7 - Antenas Parabólicas 18

19 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. En ese punto se colocaría la antena propiamente dicha, es decir el receptor. Tema 7 - Antenas Parabólicas 19

20 Reflector Este fenómeno tiene lugar en la figura geométrica llamada PARABOLA, 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 máxima potencia. Tema 7 - Antenas Parabólicas 20

21 Tipos de Reflectores Antena parabólica de foco centrado El receptor o ALIMENTADOR se encuentra situado en el foco del reflector. Son fáciles de construir. Su rendimiento alcanza el 65 %. Poco sensibles a errores en el ajuste. Se usan en instalaciones colectivas. Buena atenuación en lóbulos secundarios. La sombra que produce las varillas de soporte y el alimentador resta rendimiento. Tema 7 - Antenas Parabólicas 21

22 Tipos de Reflectores Antena parabólica OFF-SET - El reflector es una sección transversal de una parabólica. - El foco está fuera de la vertical del reflector, de esta forma toda la señal reflejada llega al alimentador. Son fáciles de construir. Su rendimiento alcanza el 65 %. Más sensibles a errores en el ajuste. Se usan en instalaciones individuales. Buena atenuación en lóbulos secundarios. El soporte y el alimentador no producen sombras sobre el reflector. Tema 7 - Antenas Parabólicas 22

23 Tipos de Reflectores Tema 7 - Antenas Parabólicas 23

24 Características técnicast Diámetro del reflector. Dependerá de su ubicación geográfica y de la huella del satélite. A mayor frecuencia, menor diámetro. 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 entre el 55 y 65 %. Tema 7 - Antenas Parabólicas 24

25 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. Mejor relación, mayor rendimiento. Valores entre 2,3 y 2,7. Algunos fabricantes dan su inversa. 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. Tema 7 - Antenas Parabólicas 25

26 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. Una buena antena tiene el lóbulo secundario 20 db por debajo del principal. Tema 7 - Antenas Parabólicas 26

27 Características técnicast Relación 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, mayor ruido. A mayor distancia del Ecuador, mayor ruido al ser la inclinación de la antena mayor. Factor de ruido, F. Es la potencia mínima que ha de tener la señal captada para que quede tapada por el ruido de la propia antena. Tema 7 - Antenas Parabólicas 27

28 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 más baja, llamada FI (950 a 2150 Mhz). Partes de la unidad: Alimentador o iluminador. El LNB o conversor. Tema 7 - Antenas Parabólicas 28

29 Alimentador Recoge la señal para conducirla hacia el LNB. Debe ser adecuado a la relación D/f de la parábola. Los elementos que lo componen son: La bocina. El guía de ondas. El polarizador. La sonda. Tema 7 - Antenas Parabólicas 29

30 La bocina Es la parte del alimentador por donde entran las ondas radioeléctricas. 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. Tema 7 - Antenas Parabólicas 30

31 Guía a de onda Es la encargada de conducir la señal hasta la sonda o antena. Es un tubo metálico con forma de cilindro o rectángulo. En función de su construcción existe una frecuencia de corte inferior. 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. Tema 7 - Antenas Parabólicas 31

32 La sonda Es una antena dipolo de un tamaño reducido debido a la pequeña longitud de onda con la que trabaja. 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. Está situada en el interior del guía onda y su posición, horizontal o vertical, depende de la polarización de la señal que se desea recibir. Tema 7 - Antenas Parabólicas 32

33 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. Consiste en un guía onda con 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. Los hay de tipo mecánico y magnético. Tema 7 - Antenas Parabólicas 33

34 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 F inferior a 1,5 db. Su entrada se conecta al polarizador y su salida a la unidad interior con un conector tipo F y cable coaxial de baja atenuación. Los elementos que lo forman son: El LNA o preamplificador de bajo ruido. El CONVERSOR propiamente dicho. El Amplificador de FI. Tema 7 - Antenas Parabólicas 34

35 El LNB El LNA. Amplifica la débil señal captada por la antena. Tiene ganancia de 10 db y factor de ruido inferior a 2 db. El Conversor. Convierte la alta frecuencia de la señal en otra más baja, FI. Reduce de los Ghz de la banda Ku a 950 y 2050 Mhz. El Amplificador de FI. Es la última etapa de la unidad exterior. Amplifica la FI obtenida. G = 30 ó 40 db y F = 2 db. El Cable coaxial. Ha de elegirse un cable de muy bajas pérdidas para llevar la señal hasta la unidad interior, a fin de no perder la amplificación obtenida. Tema 7 - Antenas Parabólicas 35

36 El LNB. Esquema bloque Tema 7 - Antenas Parabólicas 36

37 El LNB. Tipos Tema 7 - Antenas Parabólicas 37

38 Unidad Interior Es el dispositivo instalado en el interior que procesa las señales de FI obtenidas para dar una señal de radiofrecuencia en la banda de UHF y ser aplicada a los receptores de TV. El ancho de banda de esta FI va de 950 a 2150 Mhz. En este margen están incluidos todos los canales del satélite sintonizado. Su funcionamiento consiste en mezclar todas las señales del satélite con una frecuencia de un circuito oscilador local, de forma que la resta de ambas dé siempre una frecuencia fija que es convertida a la correspondiente de un canal libre de UHF o VHF. Han de tener un nivel de entrada entre 60 y 20 dbm para las señales de TV y entre 25 a 15 dbm para la radio FM. El nivel de salida ha de ser de 75 dbuv para las unidades individuales y de 60 a 129 dbuv para las colectivas. Tema 7 - Antenas Parabólicas 38

39 Unidad Interior. Tipos Individuales. Colectivas. Tema 7 - Antenas Parabólicas 39

40 Unidad Interior Diferencias: En la individual, permite sintonizar todos los canales y uno será seleccionado y llevado al receptor. En la colectiva, habrá una unidad por cada canal elegido. En la individual, permite el cambio de posición del polarotor para elegir la polaridad requerida por el canal deseado. En la colectiva, no es posible, al tener que estar siempre presentes las dos polaridades, V y H (ortomodo). En la individual, permite el uso de un motor para cambiar la orientación de la parábola y así elegir un nuevo satélite. En la colectiva no es posible por el número de usuarios. Tema 7 - Antenas Parabólicas 40