ANTENAS_PARABOLICAS

CONCEPTOS DE ANTENAS PARABOLICAS La antena parabólica es un tipo de antena que se caracteriza por llevar un reflector parabólico. Su nombre proviene de la similitud a la parábola generada al cortar un cono recto con un plano paralelo a la directriz. Las antenas parabólicas pueden ser usadas como antenas transmisoras o como antenas receptoras. En las antenas parabólicas transmisoras el reflector parabólico refleja la onda electromagnética generada por un dispositivo radiante que se encuentra ubicado en el foco del reflector parabólico, y los frentes de ondas que genera salen de este reflector en forma más coherente que otro tipo de antenas, mientras que en las antenas receptoras el reflector parabólico concentra la onda incidente en su foco donde también se encuentra un detector. Normalmente estas antenas en redes de microondas operan en forma full dúplex, es decir, trasmiten y reciben simultáneamente. Las antenas parabólicas suelen ser utilizadas a frecuencias altas y tienen una ganancia elevada. La antena parabólica se compone de:   

Reflector parabólico Soporte del reflector Soporte de la unidad exterior

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 solo punto, en ese punto se colocaría la antena propiamente dicha, es decir el receptor. 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.

Tipos de reflectores. 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 está 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 está el reflector menor; al chocar las ondas van al foco último, 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.

Características técnicas de las antenas. Las características que más nos interesan en una antena son: Ganancia, Directividad, Relación Delante/Atrás (D/A), Frecuencia o banda de trabajo, Impedancia, Carga al viento entre otras.  

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.

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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 %.

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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. Impedancia. Es la resistencia de la antena. Esta es de 300 W. Por lo tanto suelen llevar un adaptador de impedancias para 75 W. 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).

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Lóbulos principales 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 y una buena antena tiene el lóbulo secundario 20 dB por debajo del principal.

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.

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:

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Alimentador o iluminador. El LNB o conversor.

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. 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.

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El guía de ondas. 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.

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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.

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El polarizador. 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.

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. 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 10-12 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.