Antena parabólica Informe

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Antena parablica

La antena parablica es un tipo de antena que se caracteriza por llevar un reflector

parablico. Su nombre proviene de la similitud a la parbolagenerada al cortar uncono recto con un plano paralelo a la directriz. Las antenas parablicas pueden ser

usadas como antenas transmisoras o como antenas receptoras.

Su principal funcin es la radiacin o la recepcin de ondas electromagnticas, su

elemento reflector parablico concentra la energa en el punto focal, obteniendo as,

su caracterstica de transmisin o recepcin unidireccional segn sea su aplicacin.

De esta manera, en las antenas parablicas transmisoras el reflector parablico refleja

la onda electromagntica generada por un dispositivo radiante que se encuentraubicado en el foco del reflector parablico, y los frentes de ondas que genera salen de

este reflector en forma ms coherente que otro tipo de antenas, mientras que en las

antenas receptoras el reflector parablico concentra la onda incidente en su foco

donde tambin se encuentra un detector. Normalmente estas antenas en redes de

microondas operan en forma full duplex, es decir, trasmiten y reciben

simultneamente.

Por otra parte, tambin se pueden clasificar segn su construccin en slidas o de

malla.cabe destacar que las antenas parablicas suelen ser utilizadas a frecuencias

altas y tienen una ganancia elevada; son en esencia una superficie metlica que sirve

de reflector y un elemento radiante situado en su foco. El reflector puede estar

construid de diferentes materiales:

- Una superficie metlica, generalmente aluminiopara reducir peso.

- Fibra con un bao de una sustancia metlica por su cara cncava. Se suele utilizar

en parbolas de gran tamao para reducir peso.

- Malla metlica que puede ser galvanizada o acerada.

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Las antenas parablicas usan caractersticas fsicas as como antenas de elementos

mltiples para alcanzar muy alta ganancia y direccionalidad. Estas antenas usan unplato reflector con la forma de una parbola para enfocar las ondas de radio recibidas

por la antena a un punto focal. La parbola tambin funciona para capturar la energa

radiada por la antena y enfocarla en un haz estrecho al transmitir. La antena

parablica es muy direccional. Al concentrar toda la potencia que llega a la antena y

enfocarla en una sola direccin, este tipo de antena es capaz de proveer muy alta

ganancia.

Las mismas proporcionan una ganancia y una frecuencia extremadamente altas yson muy populares para los radios de microondas y el enlace de comunicacionespor

satlite. Una antena parablica se compone de dos partes principales: un reflector

parablico y elemento activo llamado mecanismo de alimentacin. En esencia, el

mecanismo de alimentacin aloja la antena principal (por lo general un dipolo o una

tabla de dipolo), que irradia ondas electromagnticas hacia el reflector. El reflector es

un dispositivo pasivo que solo refleja la energa irradiada por el mecanismo de

alimentacin en una emisin concentrada altamente direccional donde las ondas

individuales estn todas en fase entre s (un frente de ondas en fase).

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Partes de una antena parablica

Ti rantes o soportes

Sirven para sujetar a la base del LNB (Bloque Amplificador de Bajo Ruido) ymantener la distancia que existe entre el punto focal del LNB y el centro del plato de

la antena parablica, este punto focal es el punto de incidencia donde se concentra la

seal recibida del satlite.

Plato o refl ector parabli co

Es el elemento principal de una antena parablica, si este se encuentra daado o se

excluye ser imposible recibir la seal proveniente del satlite. Para facilitar el

manejo del plato, ste se secciona en ptalos; (tanto en la antena de malla como en la

slida), aunque tambin existen las de fibra de vidrio de una sola pieza.

Montura

Es uno de los elementos de gran precisin con los que cuenta la antena, permite

realizar movimientos para la orientacin horizontal (azimut) y vertical (elevacin),

necesarios para la recepcin de la seal; adems proporciona la unin entre el plato y

la base.

Base o msti l

Es la estructura que soporta y sujeta a la antena parablica, la mantiene rgida y

libre de movimientos que alteren su orientacin correcta hacia el satlite. Aun

expuesta a la lluvia o fuertes vientos, la base debe soportar el peso de todos los

elementos de la antena ya orientada.

Taquetes y tor ni l lera

Estos accesorios son importantes, ya que permiten sujetar todos los elementos que

componen la antena.

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Base de concreto

Es una superficie slida y estable para montar la antena, se tiene que construir

totalmente de concreto y varilla (no de mortero, ladrillo o bobedilla). Se puede

colocar en pisos o azoteas.

I nstalacin

La instalacin de la antena generalmente est a cargo de alguna empresa

instaladora; se presenta la siguiente informacin, para que usted pueda verificar que

se haga correctamente; sin embargo, se pretende que con dicha informacin, el

personal directamente involucrado en su operacin, sea capaz de realizar esta funcin.

Orientacin de la antena parablica Las antenas tienen dos ejes para realizar los

movimientos de orientacin: elevacin (o movimiento vertical) y azimut (o

movimiento horizontal).

Tipos de bases

Independientemente del tipo de montura que se utilice, es importante resaltar que

la base es la estructura que la soporta; aun expuesta a la lluvia o fuertes vientos, tanto

una base como una montura deben mantener a la antena bien orientada hacia el

satlite, pues incluso movimientos de uno o dos centmetros pueden degradar mucho

la calidad de la seal. Existe un gran nmero de bases empleadas para la fijacin de

las antenas parablicas. Cabe destacar que las ms empleadas son:

Base tr iangular

Este tipo de base no permite el movimiento en azimut de forma independiente a

sta, ya que se fijan una vez que se haya encontrado la seal. Se recomienda suinstalacin en azoteas planas, pero no se recomienda para techos de dos aguas, ya que

no permiten el movimiento angular por el tipo de forma que tienen.

Base tr ipiuni versal

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Es un elemento que permite adaptar la instalacin de la antena parablica sobre

techos de dos aguas, techos planos o en paredes. Dada su facilidad de acomodo en

estas superficies, hace fcil los movimientos de azimut y elevacin sin obstruirlos.

Caractersticas tcnicas de las antenas

Las caractersticas que ms nos interesan en una antena son: Ganancia,

Directividad, Relacin Delante/Atrs (D/A), Frecuencia o banda de trabajo,

Impedancia, Carga al viento.

Ganancia: La ganancia de una antena es la relacin entre la tensin mxima captada

por la antena y la tensin mxima captada por un dipolo

Directividad: Es la capacidad que tiene una antena para recibir seales solo en ciertas

direcciones y sentidos determinados. La directividad es una caracterstica que nosindica el ngulo en que una antena puede recibir. El ngulo de apertura nos indica los

puntos en los que la ganancia de la antena disminuye en 3 dB respecto al valor

mximo ver fig. En este ngulo la seal captada por la antena es adecuada. Cada

parte en el diagrama de radiacin se denomina "lbulo".

Relacin delante/atrs (d/a): Por definicin , es la relacin, expresada en dB entre la

ganancia mxima del lbulo principal de la antena y la ganancia mxima de cualquier

lbulo comprendido entre 90 y 270 respecto al lbulo principal. Sin embargo, losfabricantes suelen suministrar el dato respecto a 180 (por detrs) del lbulo 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.

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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 sueledar para 120 Km/h y dicha carga se suele calcular en Newton (N).

Funcionamiento de la antena parablica

Una antena es el elemento que se utiliza en la transmisin o recepcin de las ondas

electromagnticas. Como dispositivo transmisor, la antena debe convertir los

componentes de tensin y corriente de la seal en campos elctricos y magnticospara que combinados se propaguen a travs del espacio. Inversamente, durante la

recepcin, la antena debe interceptar los campos elctricos y magnticos que

constituyen la energa de la seal transmitida para reconvertirla en los valores de

tensin y corriente para su amplificacin y demodulacin.

La antena parablica es una antena unidireccional, est compuesta de un elemento

radiador o receptor y de un reflector en forma paraboloide que concentra la energa en

un haz. Habitualmente se emplea en forma de reflector, por lo cual recibe el nombrede antena parablica. Debido a su caracterstica de reflexin se emplea generalmente

para la recepcin de seales va satlite.

Su principal funcin es concentrar en el punto focal la mayor cantidad de ondas

electromagnticas que se reciben desde los equipos electrnicos ubicados en el

satlite, para que este campo despus sea amplificado a los niveles adecuados y

permita su manejo en el sistema de recuperacin de la seal (decodificador).

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Tipos de antenas parablicas

Los tipos de antenas parablicas ms importantes son:

Antena Parabli ca De Foco Primario

La superficie de la antena es un paraboloide de revolucin, y el fabricante la

calcula y fabrica para tener un rendimiento alto, el mayor posible.

Todas las ondas que inciden paralelamente al eje principal se reflejan y van a parar

al foco. El foco est centrado en el paraboloide. Este tipo de antena tiene un

rendimiento mximo del 60%. Suelen ser de tamao grande, ( 1.5m de dimetro).

Antena Parabli ca Offset

Se obtiene recortando de grandes antenas parablicas de forma esfrica, segn 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 ms. Las ondas que llegan a la antena, se reflejan, algunas se dirigen al foco, y el

resto se pierde.

Antena Parablica CassegrainEs similar a la de foco primario, tiene dos reflectores; el mayor apunta al lugar de

recepcin, 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 estar colocado el detector.

Antenas Planas

Este tipo de antena no requiere un apuntamiento al satlite tan preciso como las

estudiadas anteriormente aunque lgicamente hay que orientarlas hacia el satlite

determinado. Se utilizan para satlites de alta potencia como el HISPASAT.

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Tipos de antenas parablicas segn su construccin

An tenas slidas

Caractersticas principales: Para su fabricacin se puede emplear la hoja

de lmina o la fibra de vidrio, lo que permite reducir los costos de manufactura.

Proporciona una mayorreflexin de energa hacia el punto focal desde la superficie

de la misma.

La energa concentrada o reflejada es mayor que en una antena de malla, debido a

que su superficie es completamente cerrada, mejorando en forma directa la calidad de

recepcin de la seal.

Este tipo de antena requiere de un mayor cuidado, ya que el material empleado

tiende a corroerse (dependiendo del clima en el lugar donde se instala) de forma ms

rpida.

Antenas de mall a

Caractersticas principales:

Bsicamente el plato est hecho de aluminio y las bases y soportes se hacen con

herrera.

La reflexin de seales en las antenas de malla es menor que las de tipo slidas,

debido a la consistencia que posee la malla al permitir el paso de las ondas

electromagnticas; sin embargo, este problema se compensa al aumentar el dimetro

del plato reflector.

La calidad de recepcin de la antena de malla se basa en los dimetros. A mayor

dimetro empleado, mejor calidad.

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Presenta una mayor resistencia a la intemperie, sin embargo hay que dar

mantenimiento principalmente a la herrera y tornillera empleada.

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Tipos de Antena segn su posicionamiento

Se utilizan dos tipos de montura dependiendo de los movimientos que permiten

para la orientacin de la antena, entre ellas estan:

Montura azimut-elevacin

Este tipo de montura tiene su eje primario vertical, es decir, proporciona

movimiento en direccin horizontal, mismo que llamaremos azimut y su eje

secundario horizontal, el cual proporciona movimiento en direccin vertical, que

llamaremos elevacin. Se recomienda utilizar la herramienta necesaria para hacer

girar las tuercas que fijan los movimientos de elevacin o azimut para evitar

deformaciones geomtricas en el plato, debido a que al realizar estos movimientos

desde el borde del plato concentramos la combinacin de fuerzas que proporcionan

tanto el peso de la antena como el que ejercemos para orientarla.

Montura ecuatorial-polar

Este tipo de montura agrega un movimiento adicional a los de la montura azimut-

elevacin, a este movimiento se le llama polar; le permite a la antena seguir a un

objeto celeste con slo realizar este movimiento, sin alterar la elevacin y el azimut

de la antena, por ello, este tipo de montura se emplea generalmente en telescopios.

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Orientacin de una Antena Parablica

Se necesitan tres datos para lograrlo: azimut, elevacin y polarizacin del LNB.

Azimut: Es la posicin del plato en plano horizontal respecto del norte. Se mide en

grados.

Elevacin: Es la inclinacin en la que llega el haz de seal del satlite hasta nuestra

parablica. Se mide en grados y valindonos de lo que venga marcado en el soporte

del plato.

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Polarizacin: Es la rotacin que debe tener el LNB respecto a la vertical del suelo. Se

mide en grados.

Se pueden determinar bsicamente de tres formas:

Mediante clculo matemtico:Presenta la ventaja de poder calcular cualquier punto para cualquier satlite,

conociendo slo las coordenadas del lugar de recepcin y el

satlite que se desea recibir. Su inconveniente, es utilizar las frmulas adecuadas:

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Donde:

: ngulo del acimut contado desde el polo Norte terrestre

: ngulo del acimut contado desde el polo Sur terrestre

: ngulo de elevacin desde el horizonte

: Diferencia entre la longitud del lugar de colocacin de la antena de recepcin y la

longitud del satlite.

: Latitud del lugar de colocacin de la antena receptora.

: Desplazamiento de la polarizacin.

Los ngulos se consideran positivos al Norte y/o al Este y negativos al Sur y/o alOeste.

Utilizando los mapas realizados para cada satlite:En estos mapas llamados de Iso-Elevacin, Iso-Acimut e Iso-Polarizacin

realizados en nuestro caso para Espaa y para cada satlite se obtienen directamente

los valores de elevacin, acimut y desplazamiento de polarizacin.

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Mediante baco.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 Elevacin. Este baco esta realizado para estaciones receptores en elhemisferio norte y partiendo de la antena orientada hacia el polo Sur.

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Clculo de ganancia de una antena parablica

Un ejemplo de clculo de ganancia para una antena HyperLink Wireless brand 5.8

GHz con las siguientes caractersticas es:

Se tiene que la ganancia de una antena parablica viene dada por:

G = ganancia de potencia ( no en dB)

n = eficiencia global

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D = dimetro del plato

L = longitud de onda de espacio libre

1. A 5,8 Ghz la longitud de onda est dada por:

Longitud de onda = C/f = 300*10exp6 m/s/ 5,8*10exp9 Hz = 5,17 cm

Para el dato de la eficiencia, se tiene en cuenta que la representacin de la

eficiencia global de iluminacin del reflector (g) en funcin del ngulo de apertura

mximo 0, indica que para que dicha eficiencia sea mxima se produce para un

ngulo en el que el pedestal del campo en la apertura C est 10 dB por debajo del

mximo.

Asi:

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2. Considerando que hay una eficiencia del 80 % entonces:

G= 0.8 * 9,86 * 0,36 / 0,00267 = 1062,4 (ganancia en potencia)

G= 10* log 1062,4 = 30,26 dB

Como se puede ver, el valor es muy cercano al proporcionado en la hoja de

caractersticas de la antena.

3. Tambin se calcula su apertura del haz, para ello se utiliza la siguiente ecuacin:

Ancho de Haz = 70 * L / D = 70 * 0,0517 / 0,6 = 6.031 grados, como indica en su

hoja de caractersticas.

Instalacin de elementos de proteccin para la antena parablica

Como se sabe, las rfagas de viento son capacesde mover objetos pesados, incluso

pueden desorientar la antena, por lo cual es necesario contar con alguna estructura

(muro de contencin)que permita protegerla de estasrfagas de viento y desviarlas

para que no laafecten directamente. Generalmente se construye un muro alrededor de

la antena,el cual se edificar a partir de que se determine la direccin frecuente del

viento(ste se determinar por medio de un estudio anticipado para poder planificar yrealizar la construccin). La altura del muro de contencin est dada por la altura

mxima de la antena. Este muro debepermitir el libre movimiento de la antena y el

fcil acceso a la misma; adems de no obstruir la lnea de vista directa hacia el

satlite.

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La manera ms sencilla y econmica de evitar que la antena pierda su orientacin

consiste en colocar como mnimo un par de tensores que logren soportar las rfagas

de viento; para colocar stos se necesita: alambre galvanizado calibre 10 o 12 y

taquetes de expansin 3/8" o de 1/2.Los tensores deben sujetarse de los tornillos que

sostienen a los ptalos y nunca de los orificioscon los que cuenta el borde del mismo.

Principio de un reflector parablico

Un reflector es una superficie que refleja la luz o cualquier otro tipo de onda. En

muchos casos, como el de las antenas parablicas o algunos espejos concentradores

de luz, las superficies reflectoras tienen la forma de una parbola, o ms precisamentede un paraboloide de revolucin; y por ello cumplen con su principal propiedad: que

todos los haces que chocan en ellas se reflejan en un punto en comn, llamado foco.

Sistemas que utilizan antenas parablicas

Entre los sistemas que utilizan antenas parablicas destacan los siguientes:

Satlites de comunicaci onesLos satlites artificiales de comunicaciones son un medio muy apto para emitir

seales de radio en zonas amplias o poco desarrolladas, ya que pueden utilizarse

como enormes antenas suspendidas del cielo. Se suelen utilizar frecuencias elevadas

en el rango de los GHz; adems, la elevada direccionalidad de antenas utilizadas

permite "alumbrar" zonas concretas de la Tierra. El primer satlite de

comunicaciones, el Telstar 1, se puso en rbita en 1962. La primera transmisin de

televisin va satlite se llev a cabo en 1964.

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Mantenimiento preventivo para la antena parablica

Se debe realizar una revisin peridica de la antena parablica y de los diferentes

accesorios para ampliar el tiempo de vida til de stos. A continuacin se describenalgunas recomendaciones de mantenimiento preventivo. Al momento que una antena

se fija y orienta al satlite correspondiente, se recomienda a los responsables del

equipo de recepcin realicen las marcas indicativas de la posicin de la antena, para

asegurarse de que si llegara a moverse, con slo hacer coincidir las marcas, se

restablezca la seal. Forma en que la antena parablica receptora concentra la seal

Marcas de orientacin en azimutPara el movimiento de azimut se recomienda marcar en la unin que hacen el

mstil de la base y la montura con una lnea que abarque ambos elementos.

En lo que respecta a la elevacin, se recomienda marcarla de igual forma pero sin

estropear la cuerda del tornillo de elevacin, ya que si se llega a estropear dicho

tornillo ya no podra ajustarse de forma normal y se requerira cambios de piezas.

Limpieza

Es muy importante mantener limpia de polvo, agua u hojas la superficie de la

antena, pues de no ser as, la cantidad de energa que se reflejar ya no ser la misma.

La limpieza tiene que hacerse con un trapo o con un cepillo de plstico. Cuando se le

haga limpieza se debe evitar recargarse en ella para no desorientarla o deformarla. No

debemos permitir que le arrojen objetos, para evitar el dao a los ptalos que la

conforman; y lo ms importante, no moverla hasta estar seguros de cul es la causa

por la que no se tiene seal.

Revisin de torni l lera

Es necesario verificar que todos los tornillos que sujetan los ptalos de la antena,

montura y base se encuentren perfectamente apretados para evitar las prdidas de

seal y conservar el apuntamiento hacia el satlite. Si se llega a encontrar algn

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tornillo flojo en el plato, se deber ajustar. Si los tornillos se encuentran oxidados o

flojos, no nos permitir realizar la reorientacin de la antena en caso de ser necesario.

Prevencin de corrosin

La corrosin puede ocasionar muchos problemas para mantener la durabilidad de

la antena. Es capaz de inmovilizar todos los tornillos (dependiendo del grado de

avance de la misma) o daarlos en forma definitiva. Todo este proceso es fcil de

prevenir si se aplican ciertas sustancias que permitan mantener a los tornillos en

buenas condiciones de operacin; para ello, se pueden utilizar las siguientes

sustancias aplicndolas directamente a las partes expuestas a la corrosin.

Sistema de tierr a

La antena debe estar aterrizada para proveer cierta proteccin contra cargas

estticas, descargas elctricas y picos de voltaje, esto nunca ponga silicn del que se

emplea para ventanas a ningn tornillo, dado que ste conserva la humedad del

medioambiente y propicia que la oxidacin se lleve a cabo ms rpida.La antena no

debe instalarse debajo o cerca de lneas de altovoltaje, alumbrado u otros circuitos

elctricos que puedan provocar interferencia permite proteger al LNB y al

decodificador.

Para construir el sistema de tierra de la antena parablica, se requiere de un cable

desnudo calibre 8 de cobre del cual una de sus puntas va sujeta a la base de la antena

y la otra a una varilla copper well de 1.5 m de largo y 1/2 o 5/8" de grosor. Esta

varilla va enterrada en el piso a una distancia de 2 m aproximadamente de la

construccin del plantel.

Es recomendable que el cable desnudo no est cerca de tuberas de agua, ductos

elctricos, ductos gaseosos, entre otros servicios, ya que esto implicara un peligro.No combine el sistema de tierra de la antena con el sistema de suministro de energa

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Anexos

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Antena Parablica

Recepcin de Seal

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Antena Parablica De Foco Primario

Antena Parablica Offset

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Antena Parablica Cassegrain

Antenas Planas