antenas tv y parabolicas
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Teoria radiofrecuencia y antenasTRANSCRIPT
1.-INTRODUCCIÓN
En toda comunicación necesitamos un emisor, un receptor y unos mecanismos o sistemas de emisión-recepción.
En la forma más antigua de comunicación el emisor piensa el mensaje en el cerebro, mediante la voz emite un sonido que se transmite por el aire hasta el receptor que lo recoge con el oído y lo decodifica en el cerebro. El primer problema surge cuando queremos transmitir a cierta distancia , una señal ya que el receptor no lo recibe. El primer problema se solucionaría con elementos adicionales (amplificadores , etc. .) , el segundo podría evitarse canalizando por distintas vías el sonido emitido y recibido
Sin embargo si además de enviar sonido podemos mandar imágenes habríamos mejorado la comunicación puesto que "una imagen vale mas que 100 palabras". Por eso nació la TV.
Para esto las señales de TV se graban con una cámara en unos estudios ,mediante sistemas electrónicos se convierte a señales de radiofrecuencia que se propagan en el espacio a la velocidad de la luz , y se envía mediante una antena al espacio .Posteriormente esta señal se recogerá por otra antena en el receptor y se invertirá el proceso.
El problema que podría darse es que cuando mandamos muchas señales interferiríamos unas con otras por eso hay que crear un sistema que salve este problema . A este sistema lo conocemos como "MODULACIÓN".
La modulación consiste básicamente en añadir una señal llamada "portadora" a la señal inicial. La modulación se puede hacer de dos formas en amplitud A.M. o en frecuencia F.M.
La modulación en amplitud A.M. consiste en modificar la amplitud de la portadora en función de la señal a transmitir.
En la modulación en F.M. lo que hacemos es variar la frecuencia de la portadora en función de la señal transmitida.
Una señal de T.V. se compone de señales de audio y vídeo. Estas señales se envían de forma conjunta y moduladas de distinta manera. La señal de audio se modula en F. M. Y la de vídeo en A.M. .Para que el rango de frecuencias no interfieran con otras se limita el campo de frecuencias en canales de los que hablaremos mas tarde.
Refiriéndonos a los dos tipos de modulación, diremos que la modulación A. M. se ve afectada mucho mas por el ruido que la F. M. Por lo que en la nueva T. V. Digital se modula audio y vídeo en F. M.
Para comprobar lo dicho anteriormente basta con interceptar un canal de T. V. Sin antena y veremos que aun recibiendo bien el audio no se ve la imagen (afectada por el ruido).
Como ya dijimos la señal después de modulada se radia al medio a través de la antena. Esta señal se trasmite por cualquier medio disponible es decir aire y tierra pero las señales de tierra están muy amortiguadas. Eso hace que nos centremos solo en la que se transmite por el aire. Como ya dijimos, necesitamos una antena para recibir la señal la cual se debería adaptar a la frecuencia y características de la señal a recibir.
Esta antena se debería colocar además a una altura determinada. Esto es a causa de que las señales de alta frecuencia se propagan en línea recta y por lo tanto debido a la curvatura de la tierra estas señales solo se pueden captar desde ciertos lugares.
CANALES: Como ya se dijo la señal de T.V. se transmite en canales ya que una señal de T.V. se transmite en canales ya que una señal de T.V. lleva señales de audio, vídeo, croma, etc. que ocupan unas frecuencias determinadas.Para evitar que haya problemas de interferencias estas señales se reparten en canales entre los 40 MHz y 860 MHz
BANDAS:A su vez estos canales se agrupan según el nivel de frecuencia por grupos denominados bandas.
En la fig. se puede observar la relación entre frecuencias, canales y bandas.
Para T.V. solo se utilizara la BI (canales 2-4) -BIII (canales 5-12) ambas de VHF (Very high frecuency=muy alta frecuencia) y las bandas BIV (canales 21-37) - BV (canales 38-68) ambos de UHF (ultra high frecuency=ultra alta frecuencia) canales 21 al 69.
Por lo tanto podríamos distribuir en cualquier canal o margen de frecuencias pero luego en la realidad veríamos que al recibir la señal interfieren unos canales en otros. Por esto hay que tener en cuenta que el ancho del canal es de 7MHz y 8MHz para UHF como puede verse en la fig anterior. Esta anchura del canal y la distribución de las portadoras dentro del mismo nos obliga a que se dejen 1 canal de separación en VHF y 2 canales para UHF porque a altas frecuencias se complica la cosa.
2.-QUE ES UNA ANTENA:
Una antena es el elemento final en toda telecomunicación de radiofrecuencia. Se puede utilizar tanto para emitir como para recibir aunque nosotros nos centraremos en las antenas receptoras. Podemos definir la antena receptora como el elemento que convierte energía electromagnética en energía eléctrica. Una antena receptora se puede representar mediante un generador con una impedancia interna
Como hay una norma de T. V. Que establece que las impedancias de entrada y salida de todos los elementos activos y pasivos sea de 300 W En el caso de elementos simétricos y de 75 W en los asimétricos o no balanceados
Esto quiere decir que una antena tiene una impedancia de 300 W sin embargo el cable de conexión (Cable coaxial) tiene 75 W de impedancia .La diferencia de impedancias obliga a utilizar un adaptador de impedancias llamado BALUM
3.-FUNCIONAMIENTO DE UNA ANTENA
Si tenemos un circuito oscilante LC como el de la fig. , el campo eléctrico esta concentrado en el pequeño espacio de separación entre las placas del condensador , mientras que el campo magnético abarca un pequeño espacio alrededor de la bobina del circuito.
En el caso dado, estando separados los campos, la obtención de ondas electromagnéticas es prácticamente imposible. En rigor , el circuito oscilante cerrado emite ondas de radio porque hay en él una corriente de desplazamiento, pero habitualmente dicha corriente no pasa del condensador al espacio, y entonces la radiación del circuito es insignificante.
Las condiciones de la radiación se cumplen en un circuito oscilante abierto, al que puede pasarse a partir del circuito cerrado separando las placas del condensador y aumentando al mismo tiempo su tamaño para conservar invariable la frecuencia propia del circuito como se indica en la fig.
La antena obtenida como resultado de esta conversación del circuito oscilante cerrado al abierto, se distingue por su simetría geométrica y por eso se llama DIPOLO poseen cierta inductancia distribuida a lo largo de los conductores, y cierta capacidad entre conductores.
La antena más simple de T.V. es el dipolo de media onda, que puede ser simple o plegado. Las características de esta antena no son suficientes para la mayoría de los casos, y habrá que recurrir a antenas con mejores cualidades.
Para mejorar este tipo de antenas utilizamos mejoras dando como resultado : Antenas Yagui, Antenas de panel, Antenas logarítmico- periódicas, etc.
4.-CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LAS ANTENAS:
Las características que mas nos interesan en una antena desde el punto de vista de su instalación como receptora de TV son: Ganancia, Directividad, Relación Delante/Atrás (D/A), Frecuencia o banda de trabajo, Impedancia, Carga al viento.
GANANCIA: La ganancia de una antena es la relación entre la tensión máxima captada por la antena y la tensión máxima captada por un dipolo
DIRECTIVIDAD: Es la capacidad que tiene una antena para recibir señales solo en ciertas direcciones y sentidos determinados.
La directividad es una característica que nos indica el ángulo en que una antena puede recibir. El ángulo de apertura nos indica los puntos en los que la ganancia de la antena disminuye en 3 dB respecto al valor máximo ver fig. En este Ángulo la señal captada por la antena es adecuada. Cada parte en el diagrama de radiación se denomina "lóbulo".
RELACIÓN DELANTE/ATRÁS (D/A): Por definición , es la relación, expresada en dB entre la ganancia máxima del lóbulo principal de la antena y la ganancia máxima de cualquier lóbulo comprendido entre 90º y 270º respecto al lóbulo principal. Sin embargo, los fabricantes suelen suministrar el dato respecto a 180º (por detrás) del lóbulo principal.
FRECUENCIA O BANDA DE TRABAJO: El margen de frecuencias sobre el que una antena puede trabajar se denomina "ancho de banda pasante" o banda de trabajo.
Las antenas podemos clasificarlas en banda estrecha (un solo canal) o banda ancha (para cubrir una gama de frecuencias UHF o todas las bandas de TV).
Como regla general, la ganancia de una antena de banda ancha es inferior en algunos de a la de una de banda estrecha.
La longitud de las varillas de una antena esta relacionada con la frecuencia central de trabajo. Para un dipolo resulta:
Para aumentar el ancho de banda de la antena se dispone de dos opciones:
a) Aumentar la superficie de los conductores que formen la antena.
b) Utilizar una red de compensación en frecuencia, que en TV se forma generalmen-te con una línea de transmisión en forma de tubo.
IMPEDANCIA: Como ya dijimos es la resistencia de la antena. Esta es de 300 W. Por lo tanto suelen llevar un adaptador de impedancias para 75 W como ya dijimos.
CARGA AL VIENTO: Es el efecto que tiene el viento sobre la antena. El fabricante la suele dar para 120 Km/h y dicha carga se suele calcular en Newton (N).
5.-UNIDADES DE MEDIDA EN SEÑALES DE T.V.:
Antiguamente se utilizaba el mV como unidades, para medir la señal. Con esta medida se sabía que 500 mV eran suficientes para ver la T.V. con nitidez en B/N. En la actualidad esta unidad se ha sustituido por el dB decibelio que es un submúltiplo del Belio que es una conversión logarítmica debida a Bell.
Para evitar entonces la mezcla de unidades se convirtieron los mV en dBmV que son los decibelios que existen por 1 mV. De esta forma podemos fácilmente sumar amplificaciones o restar atenuaciones en dB a la intensidad de la señal dBmV.
El mínimo legal para ver la televisión con nitidez según la norma UNE es de 60 dbmV aunque se recomienda 75 dB por si hay perdidas aunque 70 dBmV ya dan mucha nitidez. Por lo tanto siempre y cuando tengamos una señal comprendida entre 60-75 dBmV tendremos una calidad ideal y a partir de 85 dBmV empieza a existir distorsión.
Esto se puede apreciar a veces en la imagen:
Granulado Blanco ÞÞÞ Falta señal
Granulado Negro ÞÞÞ Falta de señal+Ruido
Además de esto la legislación vigente establece que :
46 dBmV es la señal para poder amplificar eliminando el ruido y tengo una buena calidad.
40 dBmV se puede ver bien la T.V.
36 dBmV puede ver la T.V. pero no de forma aceptable.
Por debajo de estos valores es imposible tener señal.
6.-RELACIÓN S/N:
También indicada como C/N debe ser como mínimo de 30 dB y expresa la relación señal-ruido. Esto quiere decir que la señal tiene que ser 30 dB mayor que el ruido. Hay que tener en cuenta además que la tierra introduce ya 3 dB de señal ruido debido a la temperatura de la tierra.
AMPLIFICADORES DE ANTENA PARA
TELEVISIÓN
1.-INTRODUCCIÓN:
La misión de un amplificador de antena, es elevar el nivel de señal lo suficiente para que la imagen en los receptores de TV sea perfecta.
En cualquier instalación de antena, lo primero es disponer de una buena antena, que capte un nivel de señal adecuado.
2.-TIPOS Y CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS AMPLIFICADORES:
Los amplificadores pueden ser monocanal o de banda ancha y han de tener muy buena relación señal/ruido S/N.
Ha de colocarse los mas cerca posible de la antena y si es posible bajo cubierto.
Las características básicas de un amplificador son:
A) Ganancia del amplificador es la relación entre el nivel de la señal de salida y el nivel de la señal de entrada en dB.
B) Factor de ruido o figura de ruido: Indica cuanto nivel de ruido introduce el amplificador a la señal de entrada. El factor de ruido es el ruido expresado en TºK o KTo, y la figura de ruido es el ruido expresado en dB. A mayor ruido, peor calidad de imagen. El paso de factor de ruido a figura de ruido se obtiene mediante:
Sabiendo la figura de ruido, podemos calcular la relación S/N y según esta, saber si la calidad de la imagen es perfecta.
La relación señal/ruido se calcula restando a la señal de entrada al amplificador la figura de ruido del mismo y el ruido generado por la antena, que se considera de 2dBV.
C) Banda de frecuencias pasante: 7 u 8 Mhz para amplificadores monocanal y 3 o más canales en amplificadores de banda ancha.
D) Impedancia de entrada y de salida: Están normalizadas a 75
E) Tensión máxima de entrada: Es el nivel de señal máximo que se permite a la entrada del amplificador para que no se produzca distorsión.
F) Tensión máxima de salida: Es el nivel de señal máximo a la salida del amplificador.
Existen diferentes tipos de amplificadores:
Preamplificadores para caja de antena
Amplificadores para mástil
Amplificadores de antenas colectivas:
_Amplificadores monocanal.
_Centrales amplificadoras.
3.-PREAMPLIFICADORES PARA CAJA DE ANTENA:
Se utilizan cuando el nivel de señal captada por la antena es bajo y no se puede colocar otra antena de mayor ganancia. Tienen bajo factor de ruido y suelen ser de banda ancha. Para conectarlos, se quita el adaptador de impedancias del interior de la caja de antena y se coloca la caja del preamplificador. Su impedancia de entrada es de 300 y la de salida 75.
Su constitución interna es un adaptador de impedancias a la entrada y a la salida y un amplificador de banda ancha.
Por el mismo cable de bajada se suministra la alimentación necesaria para su funcionamiento. Esto se consigue poniendo un filtro paso bajo y otro paso alto. El primero deja pasar la corriente al amplificador y el segundo deja pasar la señal del amplificador al cable de bajada. En la fuente de alimentación lleva otro similar.
4.-AMPLIFICADORES PARA MÁSTIL:
Se utilizan en las instalaciones individuales, ya que la ganancia del amplificador no necesita ser muy alta. Se encuentran de banda ancha con una entrada, banda ancha con dos o más entradas (VHF, UHF, FM) y monocanales.
El factor de ruido suele ser algo mayor que en los preamplificadores. La alimentación es igual que en los preamplificadores de caja. Algunos modelos llevan salida de corriente continua (D.C) por la entrada, para poder alimentar un preamplificador de caja de antena cuando sea necesario.
Se dispone de varios tipos:
A) Amplificadores de banda ancha con una entrada: El amplificador de banda ancha, dispone de una entrada y una salida. Se utiliza cuando la instalación de antena es con una sola antena multi banda.
B) Amplificadores de banda ancha con varias entradas: Podemos encontrar varios modelos, con amplificación en una banda y mezcla en otra, amplificación en varias bandas, varias entradas para una banda, etc. Las salidas son mezcladas y disponen de una sola salida hacia el cable de bajada.
En los amplificadores de banda ancha, hay que tener en cuenta que cuantos más canales amplifiquen, menor es la ganancia total del conjunto. Los fabricantes suministran un cuadro donde se indica la reducción de nivel de señal a la salida de sus amplificadores y que se indican de forma aproximada en la tabla.
C) Amplificadores monocanal: Estos amplificadores sirven para aumentar la amplitud de la señal del canal al cual están sintonizados, si existe un canal demasiado atenuado frente a los demás. Se suele usar con otro amplificador general detrás.
5.-AMPLIFICADORES PARA INSTALACIONES COLECTIVAS:
Amplificadores monocanal: Para el sistema amplificador se utilizan tantos amplificadores como canales haya que amplificar. En el caso de instalaciones de antena colectiva el equipo amplificador necesita mas ganancia y, por tanto, serán mayores y de mas consumo. Estos equipos se instalan en el interior del edificio y están continuamente alimentados en corriente continua.
El sistema amplificador consiste en poner tantos amplificadores monocanales como canales haya que amplificar, además de la fuente de alimentación F.A.
A) Amplificador con una entrada y dos salidas: Son los amplificadores con automezcla <<Z>> a la salida, de tal forma que uniendo las salidas de todos los amplificadores se obtiene una salida con todos los canales amplificados y con el nivel adecuado.
El equipo amplificador sigue la estructura que se indica en la figura.
El sistema puede tener dos salidas y si alguna no se utiliza se cierra con su impedancia característica Zo=75.
B) Amplificador monocanal con 2 entradas y 2 salidas: Automezcla <<Z>> a la salida y automezcla <<Z>> a la entrada
B.1. Usando una sola entrada: En este caso el funcionamiento es igual que los estudiados anteriormente. La otra entrada se abre o se cierra según el fabricante.
B.2.Usando las dos entradas: En este caso se une una entrada de un amplificador a la entrada del amplificador de al lado y así sucesivamente el ultimo se cierra con Zo=75.
Hay que considerar que en la conexión con autodesmezcla <<Z>> la ganancia de cada amplificador se reduce en 3dB aproximadamente si el amplificador tiene una entrada conectada a la antena, la otra se conecta a Zo=75.
De esta forma podemos decir que el filtro de cada amplificador monocanal solo deja pasar el canal considerado y ofrece una impedancia muy alta al resto de los canales.
Los amplificadores monocanal pueden tener un ajuste de ganancia/atenuación manual para hacer dicho ajuste al instalar el sistema amplificador, o bien pueden tener un sistema C.A.G. De un margen de actuación de 20 o 30 dB para tener la ganancia adecuada, solo requieren un pequeño ajuste manual el resto es automático.
Centrales amplificadoras: Las centrales amplificadoras encuentran su aplicación en las instalaciones de antena colectiva donde las señales captadas por la antena tienen niveles similares, ya que en caso contrario el sistema puede ser mas caro.
Tienen varias entradas una por banda e incluso dos por banda. Tienen ganancias hasta 55dB y disponen de F.A. en el interior.
Existen dos modelos distintos, con amplificación conjunta o amplificación separada siendo esta ultima la que se ofrece en el mercado de forma mayoritaria.
Las características básicas de las centrales son:
*Ganancia G: 40 a 50 dB
*Figura de ruido F: 6 dB o algo más.
ELEMENTOS PARA LA INSTALACIÓN
DE ANTENAS
1.-INTRODUCCIÓN:
Los elementos de que se dispone para hacer una correcta instalación de antena para televisión ya sea individual o colectiva son:
Antenas
Cables o líneas de transmisión
Mezcladores
Amplificadores
Filtros
Separadores
Atenuadores
Acopladores de antena
Ecualizadores
Cambiadores de canal o conversores
Distribuidores o Repartidores
Derivadores
Tomas de usuario
2.-CABLES COAXIALES:
Hace ya algunos años se utilizaban varios cables de bajada de antena. De todos ellos, ha quedado uno solo, este cable es el cable coaxial de impedancia característica Zo=75.
Esta constituido por un conductor central de cobre y otro conductor concéntrico al anterior que actúa como pantalla y puede estar constituido por una malla y una lamina, ambos de cobre y/o aluminio. Ambos conductores están aislados entre sí por un dieléctrico de polietileno.
Estos cables tienen la ventaja de no estar influidos por señales parásitas ni por paredes, masas metálicas u otras líneas eléctricas y por ello se pueden colocar en cualquier estructura.
Los datos más importantes del cable desde el punto de vista del instalador son:
* Impedancia característica
* Atenuación
La impedancia característica: esta propiedad del cable depende de la inductancia y capacidad por unidad de longitud.
L=inductancia (H), C=Capacidad (F), Zo=Impedancia ().
La atenuación: Es la perdida de nivel de señal que se produce en una longitud de cable determinada y par una frecuencia determinada.
At=Atenuación (dB), Vs= Tensión ala salida, Ve= Tensión a la entrada.
Se suele indicar la atenuación para una longitud de cable determinada normalmente 100 o 1 m. El fabricante suele suministrar un gráfico o una tabla con los valores de atenuación en función de la frecuencia para una longitud de cable determinada que suele ser de 100m o 1m. A mayor frecuencia la atenuación aumenta.
La atenuación del cable es el parámetro que hemos de tener en cuenta en el calculo de la instalación de antena.
El conexionado de los cables coaxiales se hará teniendo en cuenta la fig. sin retorcer el conductor central ni aplastar en exceso el aislante pues esto provocaría una desadaptación de impedancias.
3.-MEZCLADORES:
Un mezclador es un dispositivo electrónico encargado de introducir en una línea de transmisión (cable) una combinación lineal de varias señales que se aplican a sus entradas. Las frecuencias de las señales han de ser distintas para evitar interferencias.
Los mezcladores están basados en los distintos tipos de filtro paso alto, paso bajo, paso banda y elimina banda.
Filtro paso alto: Dejan pasar las frecuencias por encima de un valor determinado, frecuencia de corte fc; Los valores por debajo de ella son atenuados.
Filtro paso bajo: Dejan pasar las frecuencias por debajo de un valor determinado frecuencia de corte; Las frecuencias por encima de este valor son atenuadas.
Filtro pasa banda: Dejan pasar una banda de frecuencias comprendidas entre una frecuencia de corte inferior fi y una frecuencia de corte superior fs. Fuera de esta banda las frecuencias son atenuadas.
Filtros elimina banda: Eliminan una banda de frecuencias comprendidas entre una frecuencia de corte inferior fi y una frecuencia de corte superior fs. Deja sin atenuar las frecuencias fuera de esa banda.
Las características que nos interesan técnicamente son:
*Numero de canales de entrada, especificando banda a la que pertenecen.
*Atenuación de cada canal en dB.
4.-FILTROS:
Los filtros se utilizan para dejar pasar el canal deseado. Se fabrican de una o dos entradas actuando estos últimos también como mezcladores.
Las características técnicas más importantes son:
Canal que dejan pasar
Perdidas de inserción
Rechazo al canal adyacente
Nº de entradas
5.-SEPARADORES:
Estos elementos permiten separar dos o más canales de UHF procedentes de una antena de UHF con el fin de amplificar independientemente cada canal, y llevarlos después al mezclador.
Las características que más nos interesa son:
Canales que separan
Perdidas de inserción
Rechazo entre canales.
6.-ATENUADORES:
Son elementos que se destinan a producir , en las partes de la instalación donde se insertan, un descenso del nivel de las señales.
Se utilizan para equilibrar señales, evitar saturaciones en los amplificadores, etc.
Pueden ser enchufables directamente o con cable coaxial y su característica mas importante es la atenuación que introducen.
7.-ACOPLADORES DE ANTENA:
Son dispositivos que permiten acoplar dos antenas iguales con el fin de obtener mayor directividad y ganancia, disminuyendo en la medida de los posible el efecto de doble imagen por rebote.
Ha de situarse en el centro de las antenas y llevar a las mismas dos cables exactamente iguales (en longitud e impedancias). No produce atenuación.
8.-ECUALIZADORES:
Son elementos que se utilizan para equilibrar varias señales recibidas por la misma antena y con distinto nivel. Se usan en combinación con centrales amplificadoras.
Las características técnica mas importantes son:
Perdidas de inserción.
Margen de regulación
Nº de canales
Su estructura interna se muestra en la fig.
También existen mezcladores -ecualizadores que conjugan las características de ambos elementos.
9.-CAMBIADORES DE SEÑAL:
Se utilizan cuando se reciben canales muy próximos o cuando la instalación tiene un numero elevado de tomas de usuario y en la que la longitud de cable coaxial desde la antena hasta las ultimas tomas es muy elevada, teniendo perdidas excesivas en UHF.
Las características técnicas son:
Ganancia
Figura de ruido
Rechazo al canal adyacente
Rechazo al canal de entrada.
10.-DISTRIBUIDORES O REPARTIDORES:
El distribuidor tiene por misión distribuir la señal a las diferentes salidas de donde parten los cables coaxiales a los distintos receptores (en el caso del reparto en estrella) o a las distintas bajadas para el resto de los casos.
Existen tres tipos:
Resistivos
Inductivos
Por líneas impresas.
Sus características más importantes son:
Atenuación
Rechazo entre salidas
Relación de ondas estacionarias ROE<2
11.-DERIVADORES:
Un derivador es un dispositivo electrónico destinado a producir varias ramificaciones de una línea de transmisión (cable ) tomando parte de la señal que circula por ella . El resto de la señal (algo atenuada ) continua a la salida . Se fabrican de dos y cuatro salidas y pueden ser:
Resistivos
Inductivos
Las salidas no utilizadas hay que cerrarlas con Zo= 75 para evitar que se pierda la señal y que exista un retorno.
Las características mas interesantes son:
Atenuación de paso o prolongación
Atenuación en derivación
Rechazo entre salidas
R.O.E<2.
La atenuación en derivación es la atenuación que se produce desde la entrada del derivador a una salida a toma.
La atenuación de paso es la atenuación que se produce desde la entrada del derivador a la salida.
12.-TOMAS DE USUARIO :
La toma de usuario es el elemento que permite la conexión de un receptor de televisión de un usuario a la instalación de antena individual o colectiva.
Pueden ser de dos tipos:
De paso o serie: se utilizan conectando unas a otras en serie.
Finales o tomas separadoras: es la ultima que se conecta (internamente va cerrada con su impedancia característica Zo =75
Las tomas de paso que no se continúan hay que cerrarlas con su impedancia característica Zo= 75 Se dispone de tomas de usuario con o sin separador de Radio y Televisión, ecualizadas o no ecualizadas (las ecualizadas tienen mas atenuación en alta frecuencia para compensar las perdidas del cable en estas altas frecuencias ).
Sus características básicas son :
Atenuación en derivación
Atenuación en prolongación
Rechazo entre TV y FM
Rechazo entre TV y TV En las inductivas
Rechazo entre FM y FM
Se fabrican de dos tipos al igual que los derivadores y los distribuidores:
Resistivas.
Inductivas.
Se disponen de dos tipos :
Con una sola toma de TV o Radio (FM )
Con una toma de TV y otra de Radio (FM )
En algunas tomas están separadas ambas salidas con filtros internos y en otras no . El conector coaxial macho es de TV y el conector hembra es el de FM.
El símbolo utilizado para las tomas de usuario se puede ver en la fig.
13.-INYECTORES / EXTRACTORES DE CORRIENTE :
Estos elementos no están disponibles por todos los fabricantes, aunque sí por la mayoría.
Son necesarios cuando es necesario alimentar amplificadores de mástil o preamplificadores para caja de antena y el amplificador general utilizado no permite el
paso de corriente continua hacia el otro amplificador .Su circuito básico es el de la figura. La característica más importante es la atenuación.
INSTALACIÓN DE ANTENAS
INDIVIDUALES
1.-INTRODUCCIÓN:
Vamos a estudiar el método que sirve para calcular la mínima ganancia necesaria de la antena teniendo en cuenta el amplificador que se utilizara y el nivel de señal disponible en la antena, para que la imagen del receptor de TV sea de muy buena calidad cumpliendo los requisitos del C.C.I.R.
El calculo de la antena es muy importante ya que nos determina:
La ganancia mínima de la antena necesaria
El amplificador que se utilizara si es necesario
El lugar de colocación del amplificador.
2.-CALCULO DE LA GANANCIA MÍNIMA DE LA ANTENA UTILIZADA:
Nuestra instalación debería cumplir los requisitos que marca la norma UNE y el CCIR.
La característica fundamental que se tendría en cuenta en el amplificador para calcular la ganancia mínima de la antena sera el factor de ruido o la figura de ruido.
La figura de ruido viene expresada en dB mientras el factor ruido viene expresado en Kto. La expresión que relaciona las dos expresiones es:
F=10 log f donde f=KTo
Para calcular los parámetros necesarios de la instalación se utiliza la gráfica II.
Si tenemos en cuenta que el CCIR establece unos niveles de relación S/N aceptables, para recibir la señal con calidad podemos reaccionar este parámetro con la señal de entrada del amplificador, el ruido térmico de la antena y la figura de ruido del amplificador.
S/N=Señal de entrada del amplificador- Ruido térmico de la antena-Figura de ruido del Amplificador
El ruido térmico de la antena tiene como valor 2dBV equivalente al nivel de ruido introducido por una resistencia de 75 en un ancho de banda de 5 Mhz a una temperatura de ruido de TºK. Por lo tanto la expresión anterior la podemos dejar convertida en:
S/N=SEA-2dBV-F(dB)
Si medimos con un medidor de campo el nivel de señal que llega a la antena y sabemos el necesario a la entrada del amplificador (Según gráfica II) y restamos ambos valores obtenemos la ganancia mínima de la antena a utilizar en dB. Hay que tener en cuenta ademas de todo esto la atenuación del cable.
GA=Señal entrada de amplificador (dB)-Señal entrada antena.
3.-EJEMPLOS DE INSTALACIONES INDIVIDUALES:
Se puede decir que normalmente en una instalación individual es suficiente con la antena y el cable que llegara a las tomas de usuario.
En algunos casos se utilizan amplificadores de poca ganancia que ya hemos estudiado.
Preamplificadores de antena.
Amplificadores para mástil.
Ejemplo 1: Se reciben todos los canales con niveles de señal similares y procedentes de una misma emisora.
CASO A: Niveles de señal adecuados.
Se coloca una antena multibanda que cubra las bandas III, IV y V. La antena se elegirá según la ganancia necesaria.
CASO B: Niveles de señal no suficientes.
Se utilizara un amplificador de banda ancha para caja de antena o mástil. La F.A. se conectara en el interior de la vivienda. (Ver fig).
Si es preciso recibir FM Se colocara un mezclador después del amplificador de TV
Ejemplo 2: Las señales se reciben con distintos niveles y/o de diferentes emisoras/repetidores.
Niveles insuficientes
En estos casos se dice que las señales no llegan ecualizadas. Esto es lo que ocurre en la mayoría de los casos. Para estos casos hay que utilizar antenas distintas para cada banda o canal según la procedencia de las señales.
SUPUESTO A: Señal de VHF procedente de un emisor distinto del emisor de UHF. Nivel suficiente. El esquema de utilización seria el de la fig.
Los amplificadores deben de disponer de la entradas adecuadas.
SUPUESTO B: Mismo caso que A pero con señal débil.
Si ocurriera que una señal tuviera un nivel inferior de forma importante a la otra preamplificariamos esta señal débil hasta asemejar los niveles para luego atacar el amplificador. Si las dos señales fueran débiles se preamplificarian las dos.
A continuación se muestran otras sugerencias usando otros amplificadores con ganancias o atenuadores regulables por banda.
4.-PROBLEMA
Se quiere realizar la instalación individual en la que se reciben los canales siguientes , con niveles de señal medidos con un dipolo.
CANAL NIVEL (dBV) CADENA DE TV
6
30
33
36
57
63
45
41
40
40
39
38
TVE1
ANTENA 3
TELE 5
CANAL +
TVE2
CANAL AUTONOMICO
En estas instalaciones podemos suponer la atenuación del cable "0" desde la antena al amplificador.
Si suponemos que usamos 15m de cable coaxial de características las de la tabla tendremos:
FRECUENCIA ATENUACIÓN (dB/100m)
100 Mhz (B-II) 7.5
200 Mhz (B-III) 11.5
600 Mhz (B-IV) 21.5
800 Mhz (B-V) 25.5
En la banda mas desfavorable BANDA-V la atenuación del cable sera:
En la banda mas desfavorable BANDA-V la atenuación del cable sera:
Si consideramos que el nivel mínimo de señal en la toma debe ser 60 dB, necesitamos una ganancia mínima de :
Gt=Señal en toma-Señal entrada antena-Atenuación del cable.
Gt=60-38-3,825=25,825 dB
Estos cálculos son para el canal 63 que es el mas desfavorable. Los demás tendrían señales superiores pero no sobrepasarían los 80 dBV puesto que sino podría haber distorsión.
Si consideramos una antena multibanda para las bandas III, IV y V de ganancia 6dB para VHF y 12,5dB para UHF y un amplificador de banda ancha para mástil, la ganancia del amplificador sera como mínimo de:
GA=Ganancia total necesaria - Ganancia de antena
GA=25,82-12,5=13,32 dB
Esta amplificación puede ser cubierta por los amplificadores comerciales.. La figura total de ruido según la gráfica II para obtener una imagen excelente con un nivel de señal de:
Señal de salida de antena=SA=Nivel de señal antena+ Ganancia de Antena
SA=38+12,5=50,5 dbV
Es menor de 2dB y estos amplificadores no existen. Haría falta una antena multibanda de mas ganancia o adoptar la utilización de dos antenas una para VHF y otra para UHF y una omnidireccional para FM.
Habrá que utilizar un amplificador para mástil que disponga de estas 3 entradas FM, B-III, UHF.
La figura de ruido de estos amplificadores es menor de 5 dB en general por tanto el nivel de señal a las entradas ha de ser según la gráfica II de unos 53 dB.
Partiendo de las señales de entrada en cada canal la ganancia de la antena en cada caso sera de:
Canal Nivel de entrada Amplificador Nivel entrada antena Ganancia antena
6
30
33
36
57
63
53 dB
53 dB
53 dB
53 dB
53 dB
53 dB
45 dB
41 dB
40 dB
40 dB
39 dB
38 dB
8 dB
12 dB
13 dB
13 dB
14 dB
15 dB
Por lo tanto elegiremos una antena de BANDA III del canal 6 de ganancia mayor de 8 dB y una antena de UHF para las bandas IV y V de ganancia mayor que 15 dB. Se puede escoger entre varias antenas que cumplen estos requisitos.
La ganancia mínima del amplificador sera:
Gamplificador min= Nivel de señal mínimo tomas-Nivel señal entrada amplificador
Gamplificador min=60-53=7 dBV
y la máxima:
Gamplificador max= Nivel de señal máximo tomas-Nivel señal entrada amplificador
Gamplificador min=80-53=27 dBV
En este caso no se añaden mas elementos por estar las señales ecualizadas..
ELIGIENDO FABRICANTE
Si elegimos el fabricante los cálculos son mas sencillos. Escogeremos para el calculo elementos del catalogo de TELEVES (año 93).
5318: Amplificador para mástil con figura de ruido 3 dB en VHF y UHF como máximo y con atenuadores de 20dB.
Los niveles de señal a su entrada para una imagen excelente son:
VHF=51 dBV UHF=51 dBV
Como en VHF=45dBV la ganancia de la antena de VHF debe ser:
GA=51-45=6dBV
La referencia indica 1031 con 5 elementos y tiene de ganancia 9dB. En UHF en el peor de los casos
GA=51-38=13dBV
Luego la antena de UHF sera la de referencia 1243 de 18 elementos y tiene una ganancia de 15dBV para los canales 21 al 69.
Con esto los niveles de señal a la entrada del amplificador sera:
CANAL 6 (BANDA III):45+ 9=54 dBV
CANAL 30 (BANDA IV):41+15=56 dBV
CANAL 33 (BANDA IV):40+15=55 dBV
CANAL 36 (BANDA IV):40+15=55 dBV
CANAL 57 (BANDA V):39+15=54 dBV
CANAL 63 (BANDA V):38+15=53 dBV
Como la ganancia del amplificador es 36dB en todas las bandas.
C-6 =54+36=90dBV
C-30=56+36=92dBV
C-33=55+36=91dBV
C-36=55+36=91dBV
C-57=54+36=90dBV
C-63=53+36=89dBV
Restandole la atenuación del cable cogiendo como referencia un T-80 que es 1,425 dB en BIII, 2,65dB para BIV y 3dB para BV suponiendo 15 m de cable quedaran unas ganancias de:
C-6=90-1,425=88,575 dB
C-30=92-2,625=89,375 dB
C-33=91-2,625=90,375 dB
C-36=91-2,625=88,375 dB
C-57=90-3=87 dB
C-63=89-3=86 dB
Luego como sobrepasan los 80 dBV habrá que regular los atenuadores . Para la toma de usuario utilizamos la ref 4054 que tiene atenuación de 0,5 dB para TV.
La fuente de alimentación adecuada es la ref 5498 que suministra la intensidad necesaria para el amplificador.
La instalación quedara como indica la fig.
INSTALACIÓN DE ANTENAS
COLECTIVAS
1.-INTRODUCCIÓN:
En una instalación colectiva (centralizada) de antena, la señal recibida de un único "sistema de recepción" se envía a todos los usuarios a través de una "red de distribución". Esta se puede representar como indica la fig.
2.-AMPLIFICADORES PARA INSTALACIONES DE ANTENAS COLECTIVAS:
Los amplificadores utilizados en las instalaciones de antenas colectivas ya fueron estudiados en el tema 2. Ademas de estos sistemas se pueden utilizar elementos fabricados para instalaciones individuales.
Los modelos de amplificadores para instalaciones colectivas son:
* Amplificadores monocanal
* Centrales amplificadoras
3.-AMPLIFICADORES MONOCANAL:
Estos sistemas están compuestos por los siguientes elementos :
1.-Fuente de Alimentación
2.-Amplificadores Monocanal
3.-Filtros de Canal
4.-Conversores de Canal
5.-Módulos de Potencia
6.-Moduladores
4.-CENTRALES AMPLIFICADORAS:
Son una buena solución cuando los canales recibidos vengan ecualizados es decir tengan aproximadamente igual intensidad. Estos sistemas suelen estar compuestos por:
1.-Central Amplificadora
2.-Ecualizadores de Canal
3.-Ecualizador-mezclador de canales.
4.-Conversores de Canal
5.-Filtros de Canal
5.-DISEÑO DEL SISTEMA AMPLIFICADOR-AMPLIFICADORES MONOCANAL:
El sistema amplificador estará formado por la fuente de alimentación y tantos amplificadores monocanal como canales se reciben.
La figura que tenemos a continuación muestra un ejemplo de un sistema amplificador con 6 canales mas uno de FM utilizando amplificadores monocanal del tipo autodesmezcla <<Z>> a la entrada y automezcla <<Z>> a la salida que son los mas modernos.
6.-DISEÑO DEL SISTEMA AMPLIFICADOR-CENTRALES AMPLIFICADORAS:
Este sistema por regla general es mas complicado que el anterior. El caso mas sencillo que se puede presentar es aquel en que las señales de entrada son mas o menos de la misma intensidad.
Este esquema representado en la figura da solución a este problema.
Sin embargo utilizar siempre este diagrama puede causar seros problemas cuando los niveles no están ecualizados.
Otra situación común es cuando se reciben como máximo 3 canales de UHF no ecualizados, entonces una solución posible es la de la fig.
Cuando a la entrada de B-III pudiera captarse por la antena mas de un canal se colocara un filtro de canal como muestrala fig.
7.-DISEÑO Y CALCULO DE LA DISTRIBUCIÓN DE SEÑAL:
Lo primero que hemos de hacer en una instalación colectiva es el diseño de la distribución. Este debe ser simétrico si es posible para evitarnos calcular todas las tomas de usuario. Para esto es necesario conocer:
* Canales que se van a recibir
* Nivel de señal de cada uno de los canales recibidos
* Lugar de montaje de antena y amplificadores
*Numero de tomas de usuario y situación de las mismas.
El diseño de reparto de la señal se puede hacer de las siguientes formas:
A) Con distribuidores o repartidores
B) Con derivadores
C) Sistemas mixtos distribuidor derivador.
D) Por cajas de paso. (Prohibido por la legislación).
Vamos a estudiar a continuación, la distribución de una señal para 12 viviendas distribuidas en 6 pisos con los tres sistemas fundamentales o básicos para ver ventajas e inconvenientes de cada sistema. Para ello usaremos la figura de la pagina siguiente.
A) DISEÑO CON DISTRIBUIDORES: (diseño en estrella)
Consiste en usar un distribuidor detrás de otro hasta llegar a las tomas de usuario.
Para el calculo seguiremos los siguientes pasos:
1º Calcular la atenuación en el cable cogiendo la toma mas alejada: Para ello podemos mirar las características del cable o suponer que estas perdidas son aproximadamente 0,1 VHF y 0,2 UHF.
Perdidas en el cable=0,2*30=6 dB
2º Tendremos que calcular las perdidas en los distribuidores hasta llegar a la toma en este caso.
Perdidas en el repartidor de 2 direcciones........4dB
Perdidas en el repartidor de 6 direcciones ......12dB
3º Tendremos que tener en cuenta las perdidas en la "caja de paso" o toma separadora que suele ser de 1 dB.
Según estos cálculos sabemos que las perdidas totales son de 23 dB.
Perdidas totales = Perdidas cable+Perdidas distribuidor+ Perdidas toma separadora
6+4+12+1=23 dB.
En la toma mas alejada. En el caso de los distribuidores si el reparto es simétrico resulta que calculando las perdidas en una toma tengo las de todas puesto que las otras son iguales.
Después de esto y teniendo en cuenta que para tener una buena señal necesito por lo menos 65 dB (Para asegurar la señal de 60 dB ante posibles fluctuaciones) podremos calcular la ganancia que debe tener el amplificador teniendo en cuenta la salida de antena de 50 dB.
G=Señal en toma + Perdidas- Señal de antena=65+23-50=38 dB
B) DISEÑO CON DERIVADORES:
Consiste en utilizar un linea de distribución principal que desciende verticalmente a lo largo de las diversas plantas de la vivienda, realizándose la distribución dentro de cada planta a las distintas viviendas.
Con el fin de compensar en cada caja derivadora las perdidas por la diferente longitud del cable se utilizan derivadores con atenuaciones distintas en derivación y de paso.
Según esto diremos que nos interesa para qué las atenuaciones sean parecidas en las tomas que al llegar abajo los derivadores tengan mas perdidas en prolongación y menos en derivación al revés que en los superiores para compensar. Normalmente el fabricante indica en sus catálogos el uso y distribución de los distintos tipos de derivadores B, A y T.
Es aconsejable usar preferentemente los derivadores inductivos o capacitivos que por su constitución crean una independencia de las tomas de usuario de cada vecino. Para el calculo de perdidas seguimos unos pasos similares a los del distribuidor:
1º.-Atenuación en el cable: En este caso al tener 25m y según la suposición anterior tenemos que en la toma mas alejada sera:
25*0,2=5dB
2º.-Atenuaciones en los derivadores:
Por paso:
Derivador tipo A= 1*3=3 dB
Derivador tipo B=0,8 *2=1,6 dB
Por derivación:
Derivador tipo T=9,8 dB
3º.-Perdidas en Toma separadora (derivación)=1 dB
Según esto las perdidas en la toma mas alejada se calculan igual que antes:
5+14,4+1=20,4 dB
Esto nos induciría a utilizar un amplificador con una ganancia de:
65+20,4-50=35,4 dB
Como se puede observar las perdidas en este sistema son menores, lo que le hace aconsejable para instalaciones colectivas grandes.
A pesar de todo en ocasiones es necesario usar un acoplamiento mixto de distribuidores y derivadores para hacer un reparto simétrico.
C) DISEÑO CON CAJAS DE PASO
Aunque ya dijimos que estaba prohibido para instalaciones colectivas, son muchos los usuarios que en sus casas añaden cajas de paso a su instalación descompensando el sistema.
Nosotros vamos a realizar el calculo de una instalación con cajas de paso para ver las perdidas que estas introducen. Los pasos a seguir son parecidos a los casos anteriores.
Empezamos pues realizando los cálculos de las perdidas:
1º.-Perdidas en el cable.
25*0,2= 5 dB
2º.-Perdidas en los repartidores
1 Repartidor de 2 direcciones= 4 dB
3º.-Perdidas en Caja de Paso (Tomas serie)
Toma serie B (perdidas de paso)=2*0,3=0,6 dB
Toma serie A (perdidas de paso)=3*0,4=1,2 dB
Toma separadora T (en derivación)=12,5 dB
Las perdidas totales son por lo tanto:
5+4+0,6+1,2+12,5=23,3 dB
Esto sera valido para la 1ª planta pero si calculásemos todas la señal en todas las tomas nos encontramos que la toma mas desfavorecida es la de la 5ª planta donde las perdidas son de 23,9 dB que a pesar de ser la toma mas cercana es la mas desfavorecida y sera para esta toma para la que debamos dimensionar el amplificador puesto que si no lo tenemos en cuenta no cubriríamos las necesidades de la toma.
A partir de aquí y teniendo en cuenta las mayores perdidas nuestro amplificador debería tener una ganancia de :
65+23,9-50=39,41dB
Como se puede observar las perdidas son mayores que en derivación. Ademas de esto la legislación prohíbe el uso de este tipo de instalaciones en instalaciones colectivas ya que crea dependencia entre los vecinos.
CONCEPTOS SOBRE
ANTENAS PARABÓLICAS
1.-INTRODUCCIÓN:
La transmisión vía satélite comenzó en 1945 con el científico norteamericano Arthur C. Clarke. A pesar de todo hasta hace relativamente pocos años la única idea que tenían muchas personas de la transmisión vía satélite era la aparición en T.V. de antenas parabólicas muy grandes apuntando hacia el cielo, pero ida a día hemos tenido noticias de mas satélites y de mas potencia, las antenas han disminuido de tamaño y en la actualidad que se dispone de satélites de alta potencia DBS se ha llegado a tener antenas de solo 30 cm de diámetro y se suelen ver bastante instaladas.
La televisión vía satélite nos va a permitir recibir muchos canales, en varios idiomas, en nuestro receptor de T.V.
2.-SATÉLITES GEOESTACIONARIOS:
Un satélite geoestacionario es un satélite artificial, colocado a una determinada distancia del ecuador y a la misma velocidad de rotación que la tierra de forma que permanece estacionario con respecto al mismo punto de la Tierra y es visible para bastante superficie de la misma. Para cumplir este requisito es necesario que la distancia a la que debe colocarse el satélite respecto al ecuador es de 35806 Km. A esta órbita se le llama órbita de Clarke. Esta distancia es independiente de la masa del satélite por lo que podemos colocar cualquier satélite en dicha órbita. Además será conveniente controlar su posición mediante técnicas telemétricas para corregir si es necesario su posición.
En una vuelta de la tierra sobre si misma, sucede que La Tierra se sitúa entre el Sol y el satélite con lo que este no recibe energía solar y se produce un eclipse. En estos instantes el satélite solo depende de sus baterías y se suelen hacer que las horas de eclipse coincidan con horras de poca audiencia es decir de madrugada.
Las frecuencias utilizadas en los satélites están comprendidas en las bandas <<C>> y <<Ku>> de microondas. Dentro de estas bandas para el enlace descendente se utiliza la gama de frecuencias de los 4 GHz en las bandas C y los 12 Ghz en banda Ku.
Las señales llegan al satélite desde la estación en tierra por lo que se llama << Haz ascendente>> y se envían a tierra desde el satélite por el <<Haz descendente>>.
Para evitar interferencias entre los dos haces, las frecuencias de ambos son distintas siendo mayores las del haz ascendente debido a que a mayor frecuencia se produce mas atenuación y por tanto hay que enviar la señal con mas potencia.
Además para evitar que los canales próximos del haz descendente se interfieran entre sí, se utilizan polarizaciones distintas (horizontal, vertical, circular a derechas, circular a izquierdas).
En el interior del satélite, existe un bloque denominado transceptores que tienen como misión recibir, cambiar y transmitir las frecuencias del satélite.
3.-SATÉLITES DE TV EN ÓRBITA GEOESTACIONARIA:
En España se reciben varios satélites de TV, los más populares en la actualidad son el español HISPASAT y los satélites ASTRA europeos. Además existen otros como: EUTELSAT, INTELSAT, TELECOM, OLIMPUS, PANAMSAT, GORIZONT.....
Cada satélite esta situado en una posición geoestacionaria concreta como se puede ver la fig.
En el caso del ASTRA su posición es 19.2º Este, y para el HISPASAT es de 31º Oeste.
La zona de cobertura de un satélite, es la superficie de la Tierra delimitada por un contorno de densidad de flujo de potencia (potencia/m2) constante, que permite obtener la calidad deseada de recepción en ausencia de interferencias.
La zona de cobertura se representa en los mapas como <<Huella>> de potencia del satélite en cuestión. La huella de potencia viene definida de acuerdo a la anchura del haz de la antena de transmisora del satélite, como se ve en la fig.
Como el satélite esta en el ecuador, la huella tendrá forma ovoidal.
4.-ORIENTACIÓN Y MONTAJE DE UNA ANTENA PARABÓLICA:
La orientación y el montaje de una antena parabólica, depende del tipo concreto de antena, aunque el calculo de los parámetros para su orientación es muy similar. El montaje de la antena depende del fabricante, y para ello, el propio fabricante suministra la información necesaria para realizar con éxito dicho montaje.
Los tipos de antenas parabólicas más importantes que nos encontramos en instalaciones de recepción de televisión son:
-Foco primario.
-OFFSET.
-Cassegrain.
-Antena plana.
A) ANTENA PARABÓLICA DE FOCO PRIMARIO
La superficie de la antena es un paraboloide de revolución, y el fabricante la calcula y fabrica para tener un rendimiento alto, el mayor posible. Su forma aparece en la fig.
Todas las ondas que inciden paralelamente al eje principal se reflejan y van a parar al foco. El foco esta centrado en el paraboloide. Este tipo de antena tiene un rendimiento máximo del 60%. Suelen ser de tamaño grande, ( 1.5m de diámetro).
B) ANTENA PARABÓLICA OFFSET
Se obtiene recortando de grandes antenas parabólicas de forma esférica, según se muestra en la fig. estas antenas tienen el Foco desplazado hacia abajo, de tal forma que queda fuera de la superficie de la antena. El rendimiento llega a ser de un 70% o algo más.
Las ondas que llegan a la antena, se reflejan, algunas se dirigen al foco, y el resto se pierde.
C) ANTENA PARABÓLICA CASSEGRAIN
Es similar a la de foco primario, tiene dos reflectores; el mayor apunta al lugar de recepción, y las ondas al chocar, se reflejan y van al foco donde esta el reflector menor; al chocar las ondas van al foco ultimo, donde estará colocado el detector.
D) ANTENAS PLANAS
Este tipo de antena no requiere un apuntamiento al satélite tan preciso como las estudiadas anteriormente aunque lógicamente hay que orientarlas hacia el satélite determinado. Se utilizan para satélites de alta potencia como el HISPASAT.
5.-METODOS DE CALCULO
Además de tener en cuenta el tipo de antena hay que tener en cuenta la huella del satélite, la cual como ya hemos dicho indica la potencia con la que emite el satélite hacia esa zona, expresándola en dBW
A esta potencia se la denomina PIRE (Potencia Isotópica Radiada Equivalente) del satélite. Con estos mapas se puede calcular la instalación receptora adecuada a cada lugar de recepción.
Los satélites de TV se clasifican básicamente en tres tipos:
* Satélites de baja potencia Ps<30w
* Satélites de mediana potencia DTH 30<Ps<100w.
* Satélites de alta potencia DBS Ps>100w
Otro factor a tener en cuenta para orientar la antena es conocer la situación geográfica del lugar de recepción y la situación del satélite.
La situación geográfica del lugar de recepción se puede comprobar sin mas que conocer la latitud y la longitud del lugar de recepción. La Tierra esta dividida en partes ficticias. El ecuador divide La Tierra en el hemisferio Norte y el hemisferio Sur, y el meridiano de Greenwich divide la tierra en Este y Oeste. Las divisiones paralelas al ecuador se denominan Paralelos y al ángulo considerado se le conoce como Latitud. Las divisiones alrededor de Greenwich se denominan Meridianos y al ángulo considerado se le llama Longitud.
El Acimut (o Azimut) es el ángulo horizontal al que hay que girar la antena, desde el polo Norte terrestre hasta encontrar el satélite. Alguna vez se refiere este ángulo respecto al polo Sur.
La Elevación es el ángulo al que hay que elevar la antena desde el horizonte para localizar el satélite en cuestión.
El desplazamiento de la polarización es el ángulo al que hay que girar el conversor de la antena para que la polarización horizontal y vertical incidan perfectamente en el conversor. En los satélites DBS de polarización circular no es necesario.
Los ángulos citados anteriormente, Acimut, Elevación y desplazamiento de la polarización, se puede determinar básicamente de tres formas:
* Mediante calculo matemático
* Mediante tablas o gráficos realizados para cada satélite y cada país.
* Mediante ábaco realizado por las expresiones del primer apartado.
El primero tiene la ventaja de poder calcular cualquier punto para cualquier satélite conociendo solo las coordenadas del lugar de recepción y las del satélite.
El segundo método tiene la ventaja de que los datos del acimut y elevación se obtienen directamente de los mapas. El inconveniente es que si no se dispone de los mapas adecuados, no se puede realizar el calculo.
El tercero tiene las ventajas del primero y del segundo.
a) Calculo Matemático: Las formulas que se utilizan para calcular los distintos ángulos son:
Donde:
: Ángulo del acimut contado desde el polo Norte terrestre
´:Ángulo del acimut contado desde el polo Sur terrestre
: Ángulo de elevación desde el horizonte
: Diferencia entre la longitud del lugar de colocación de la antena de recepción y la longitud del satélite.
: Latitud del lugar de colocación de la antena receptora.
´: Desplazamiento de la polarización.
Los ángulos se consideran positivos al Norte y/o al Este y negativos al Sur y/o al Oeste.
Para instalar la antena se utiliza una brújula, que indica el polo Norte magnético, que tiene un error respecto al polo Norte geográfico. Por tanto habrá que tenerlo en cuenta y corregirlo; a dicho error se le denomina declinación magnética, y es distinta para cada lugar e incluso para cada año.
Este ángulo hay que corregirlo en España girando hacia la derecha el ángulo de acimut en el caso de España unos 5 a 6º en la Península mientras que en Baleares y Canarias es de 1.5º.
b)Utilizando los mapas realizados para cada satélite. En estos mapas llamados de Iso-Elevación, Iso-Acimut e Iso-Polarización realizados en nuestro caso para España y para cada satélite se obtienen directamente los valores de elevación, acimut y desplazamiento de polarización.
Lo único que hay que hacer es localizar el lugar de recepción de forma aproximada y el mapa nos dará los ángulos correspondientes ya con la corrección realizada.
c) Mediante Ábaco. Se trata de utilizar un arco como el mostrado en la fig. en el cual aparecen los ejes de coordenada en latitud y diferencia de longitud y se obtiene como resultado el acimut y la Elevación. Este ábaco esta realizado para estaciones receptores en el hemisferio norte y partiendo de la antena orientada hacia el polo Sur.
Con este método no se puede calcular el desplazamiento de la polarización.
6.-ORIENTACION DE DISTINTOS TIPOS DE ANTENAS
Orientación de la antena de montaje Az-El
Este tipo de antenas se puede sujetar al suelo o algún elemento resistente. Tiene dos movimientos de rotación, coincidentes con el acimut y la elevación de donde procede su nombre de montaje.
Para ello se utilizan dos instrumentos:
Brújula Para medir el acimut.
Inclinometro Para medir la elevación
Con la brújula ajustamos el valor del acimut incluyendo la declinación magnética del lugar receptor.
No se debe acercar la brújula a superficies metálicas pues daría un error en la medición debido a que se desorienta.
Para la elevación se utiliza el inclinometro que es un medidor de inclinación. Como el inclinometro se coloca en la superficie de la antena lo que realmente se mide es el ángulo complementario.
Por tanto, el ángulo medido por el inclinometro es:
Orientación de la antena Offset
Todo es igual que el apartado anterior salvo la elevación donde hay que tener en cuenta el ángulo de inclinación del que dispone la antena por ser de tipo Offset. Este ángulo suele ser de unos 25º en España pero hay que consultar el catalogo del fabricante. Por lo tanto para calcular la verdadera elevación le restaremos a la elevación calculada para la antena tipo Az- El (Tipo polar) el ángulo de offset.
´= -OFFSET
Orientación de la antena de montaje Polar
Este tipo de antenas se utiliza cuando queremos recibir varios satélites. Permite con un motor que la antena recorra los diferentes satélites de la órbita de Clarke con la rotación de un solo eje que se denomina eje Polar.
Este tipo de antenas se fabrican tanto en Foco primario como en Offset.
Su principio de funcionamiento se basa en las antenas radiotelescopicas. Su orientación se realiza siguiendo los siguientes pasos:
1.- Se orienta la antena hacia el polo sur (Estando en el hemisferio norte) y se eleva un numero de grados igual a la latitud del lugar de recepción.
2.- Se ajusta el ángulo de declinación para encontrar la órbita geoestacionaria , como se indica en la fig.
Como el lugar de recepción no coincide con el ecuador , No se recorre el cinturón de Clarke al girar la antena en su eje polar sino una elipse. Por ello los fabricantes suministran unas tablas de corrección del ajuste de la declinación, para recorrer todos los satélites de la órbita en un ángulo grande. Para esto dotan ala antena de un eje polar y un eje de rotación y ajuste del offset de declinación según la tabla del fabricante.
7.-POTENCIA RADIADA POR EL SATELITE
Es la potencia que radia el satélite hacia la zona de emisión. Se denomina PIRE y se mide en dBW. En los mapas de zona de cobertura es el valor indicado para cada curva de potencia. El valor considerado será wl de la curva limite dentro de la cual se encuentre nuestro lugar de recepción. Su valor viene dado por la expresión:
Pire =po*gA en vatios, o PIRE=Po+GA en dBW
po :Potencia del transmisor en W.
Po: Potencia del transmisor en dBW
gA: Ganancia de la antena transmisora en unidades
GA:Ganancia de antena transmisora en dB
Este es un dato que servirá para calcular el tamaño mínimo de la antena.
8.-ATENUACIÓN DE SEÑAL EN EL RECORRIDO SATELITE-ANTENA RECEPTORA
Cualquier señal electromagnética sufre una atenuación cuando aumenta la distancia recorrida. Esta viene dada por la expresión:
AL=92,44+ 20log (F*d)
AL: Atenuación en el espacio libre, expresada en dB
F: Frecuencia mas alta del satélite que se quiere recibir expresada en Ghz.
d: Distancia entre el satélite y el receptor expresada en Km
La distancia entre el satélite y la antena receptora se calcula con la expresión:
siendo:
d: Distancia entre el satélite y el receptor expresada en Km
B: Ángulo calculado para la elevación.
Otra atenuación es la debida a la lluvia y otros agentes atmosféricos. En la practica esta atenuación tiene como valor:
Para un 99% de recepción correcta A=1.8 dB
Para un 99,9% de recepción correcta A=5.1dB
Estos datos son validos para una elevación comprendida entre 35º y 40º .
La atenuación total sufrida en el recorrido satélite-antena receptora será la suma de las atenuaciones ya calculadas.
AT=At+AA
9.-RUIDO Y CALIDAD DE SEÑAL
Para una instalación de antena parabólica, la relación S/N (en dB) viene determinado por la expresión:
S/N=33.53+C/N
S/N: Relación Señal/Ruido, expresado en dB
C/N: La relación Potencia de portadora/potencia de ruido expresada en dB
El valor de C/N
C/N=C-N
siendo:
C: Potencia de Portadora, expresada en dB
N: Potencia de Ruido, expresada en dB
El calculo de estos parámetros C y N se hace utilizando las expresiones:
C=PIRE+GAB-AT
N=10 log (K*T*B)=10 log [1.38*10-23*27*106*(TA+TC)]
C: Potencia de portadora, expresada en dB
PIRE: PIRE del satélite en la zona de recepción, en dBW
GAB: Ganancia de la antena receptora, en dB
AT: Atenuación total en el camino satélite-antena receptora, expresada en dB
N: Potencia de ruido en dB o dBW
K: Constante de Boltzmann=1,38*10-23 J/ºK
T: Temperatura de ruido efectiva del conjunto antena-conversor T=TA+TC
TA: Temperatura de ruido de la antena, en ºK
TC: Temperatura de ruido del conversor en ºK
B: Ancho de banda de un canal del satélite, en Hz, en este caso 27 Mhz
La potencia de entrada a la unidad sintonizable:
PE=C+GC-AC
PE: Potencia a la entrada de la unidad sintonizable, dB
C: Potencia de portadora dB
GC: Ganancia del conversor ,dB
AC: Atenuación del cable conversor-sintonizador, dB
Otro factor importante es el denominado Factor de Mérito o calidad determinado por la expresión:
G/T=GAB-TN
G/T: Factor de merito en dB/ºK
GAB: Ganancia de la antena receptora, dB
TN: Temperatura de ruido del sistema receptor (antena-conversor), en dB
TN=10log( TA+TC)
TN: La temperatura de ruido del sistema en dB
TA: Temperatura de ruido de la antena en ºK
TC: Temperatura de ruido del conversor en ºK
Los valores de Factor de merito que se han de respetar son los siguientes:
G/T6dB/ºK para instalación individual
G/T14dB/ºK para instalación colectiva
El CCIR recomienda que G/T16 dB/ºK
10.-DENSIDAD DE FLUJO DE POTENCIA
Otro factor es la densidad de flujo de potencia que viene determinada por la expresión:
pfd: Densidad de flujo de potencia en W/m2
pire: pire del satélite en el lugar de recepción en W
d: distancia del satélite al lugar de recepción, en Km
E indica la potencia que se recibe en el lugar del receptor por metro cuadrado de superficie.
También podemos utilizar la expresión siguiente para calcular el valor en dB.
PFD=PIRE-71-20 log d-AT
PFD: Densidad del flujo de potencia en dBW/m2
PIRE: PIRE del satélite en el lugar de recepción en dBW
d: Distancia del satélite al lugar de recepción, en Km
AT: Atenuación total en el camino satélite antena en dB
Podemos determinar la superficie efectiva de la antena necesaria mediante la expresión
C: Potencia de portadora en dBW
PDF: Densidad de flujo de potencia en dBW/m2
η: Rendimiento de la antena, en unidades
D: Diámetro de la antena en m
el segundo termino de la igualdad es la superficie efectiva de la antena en m2
INSTALACION INDIVIDUAL
ANTENA PARABOLICAS
1.-EL PROYECTO DE UNA ESTACIÓN RECEPTORA
Los elementos básicos para la recepción de una señal de TV por satélite son:
a) Alimentador
b) Conversor LNB (de baja fig. de ruido)
c) Unidad interior sintonizable
d) Rotor de Parábola
e) Cable.
Alimentador o iluminador
Es el componente encargado de recoger y enviar hacia el guiaondas las señales de radiofrecuencia reflejadas en la antena parabólica. Va colocado en el foco de la parábola.
Para poder discriminar entre polarización horizontal y vertical existe un elemento llamado polarizador que discrimina la polarización según la forma e colocarlo. Para pasar de una polarización a otra basta girarlo 90º. Puede existir un elemento llamado pola rotor que realiza el cambio a distancia mediante un selector de polaridad.
Existen también alimentadores de doble polaridad u ortomodos que permiten disponer simultáneamente de las señales de TV con polarización vertical y horizontal al mismo tiempo.
Conversor o LNB (baja figura de ruido)
La señal del haz descendente, en la banda Ku, que se refleja en la superficie de la antena parabólica, orientada al satélite determinado, concentra toda su energía en le foco, y a través del iluminador situado en dicho punto, se introduce la señal en el amplificador previo.
La señal captada por la antena es muy débil, por la gran atenuación que sufre en el espacio y además por tener una frecuencia muy elevada debe ser cambiada para ser enviada al receptor mas baja que se propague por el cable coaxial sin una gran atenuación. El dispositivo encargado de ello se denomina conversor y al ser de bajo nivel de ruido se denomina conversor de bajo ruido o LNC, que unido a un amplificador de bajo nivel de ruido o LNA y a un oscilador local, mezclador y filtro de la 1ª F.I. forma lo que se llama LNB o bloque de bajo nivel de ruido, que comúnmente se denomina Conversor LNB.
La alimentación del conversor se realiza a través del propio cable de señal con sus correspondientes filtros de baja frecuencia
Unidad interior sintonizable
También denominada Unidad de Recepción de Satélite, es la encargada de sintonizar cada uno de los canales captados por la antena.
La conexión de la antena a la unidad interior se hace por medio de un cable coaxial de poca atenuación y buena respuesta a las frecuencias de la 1ª F.I. que comprende el margen de 950 Mhz a 1750 Mhz. La salida de la unidad interior ira al receptor de TV.
Rotor de parabola
También denominado Actuador, es el elemento encargado de colocar automáticamente la antena hacia un satélite determinado. Suele utilizarse en las antenas de montaje polar cuando se desean recibir varios satélites por la misma antena parabólica.
Proporciona el movimiento y control para que la antena pueda rastrear el arco de satélites mediante un brazo telescópico que se extiende y contrae, controlado por unidad de control.
Se necesita un solo actuador para el seguimiento y orientación de la antena a todos los satélites geoestacionarios del cinturón de Clarke, siempre dentro de un ángulo de acimut total donde los satélites son visibles por la antena.
Cable
El cable que conecta la antena con la unidad interior de sintonía ha de ser de buenas características, es decir, poca atenuación en el margen de frecuencias utilizado en la 1ª F.I.
Algunos instaladores utilizan al cable normal de TV con el consiguiente aumento de la atenuación y una posible perdida de calidad de imagen.
El cable que conecta la unidad de sintonía con el receptor de TV puede ser un cable coaxial normal de TV, tal y como el utilizado en las instalaciones individuales o colectivas.