TELEVISION VIA SATELITE

INDICE

• Introducción
• Tipos de cobertura
• Antena de estación terrena TVRO
• Tipos de antena
• Ganancia de la antena
• Directividad
• Diagrama de lóbulos laterales
• Temperatura de ruido
• Polarización
• Alimentador
• Factor de calidad del sistema

Introducción

Desde el punto de vista de la trasmision, la comunicación vía satélite presenta las siguientes ventajas:

q       Posibilidad de efectuar transmisiones de television punto a punto de larga distancia.

q       Amplia cobertura para la radiodifusión de television.

q       Posibilidad de llega r a lugares muy remotos, economicamente difíciles de alcanzar con otros medios de comunicación.

q       Posibilidad de recibir transmisiones en vivo desde distintos lugares del planeta.

Las transmisiones domesticas de television por satélite, codificadas o no, fueron rápidamente adoptadas por muchos países. La Argentina también incorpora este servicio, a través de un satélite del consorcio INTELSAT u otro.

Tipos de cobertura

Indican el área de la superficie de la tierra que cubren los satélites y la potencia emitida por los mismos (Potencia Isotropica Radiada Equivalente, PIRE). Esta ultima definirá la figura de mérito de la antena receptora. Se pueden distinguir 3 tipos:

1)     Haz Global: Es el de mayor cobertura y menor PIRE

2)     Haz Hemisférico: por la cobertura geográfica

3)     Haz ‘spot': es el haz mas concentrado, con menor superficie terrestre cubierta y mayor PIRE. Es típicamente utilizado para transmisiones domesticas de television tanto a traspondedor completo (36MHz de ancho de banda) como a medio traspondedor (18MHz).

Antenas de estaciones terrenas TVRO

La antena no solo debe tener la ganancia necesaria para permitir una adecuada trasmision y recepción, sino que también debe contar con las características de radiación que discriminen señales indeseadas y minimicen interferencias sobre otros satélites o sistemas terrenales. También debe permitir discriminar la polarización deseada.

Tipos de antena

De acuerdo a su estructura geométrica, pueden ser agrupadas en 2 categorías principales:

•        Simétricas.

•        Asimétricas (antenas tipo óffset').

También, de acuerdo al numero de reflectores se puede hablar de:

¨      Reflector Simple

¨      Reflector dual (tipo Cassegrain).

La mayoría de las antenas que cumplen funciones exclusivamente de recepción de TV vía satélite para uso de canales de television de circuito abierto o cerrado, son del tipo simétricos de un solo reflector, debido a su simplicidad de construcción y funcionamiento, y al bajo costo en relacion con otros tipos.

Características Eléctricas de la antena

Ganancia de la antena

Se la define como la relacion de la potencia por unidad de ángulo sólido radiada en una dirección dada de la antena, a la potencia por unidad de ángulo sólido radiada desde una antena isotropica a la que se le suministra la misma potencia.

La ganancia de una antena, a una determinada frecuencia, depende del diámetro de la misma y de diversos factores constructivos, y se expresa mediante la siguiente formula:

Siendo A el área efectiva de la superficie del reflector, quedando

D: diámetro de la antena

l: longitud de onda de operación

η: rendimiento o eficiencia total, la cual es producto de varios.

ηa: eficiencia de apertura, resulta de la iluminación no uniforme y errores de fase.

ηb: eficiencia de bloqueo, resultante del bloqueo del reflector principal por el alimentador y soportes del mismo.

ηs: eficiencia de dispersión (spillover) provocada por la perdida de energía ya que el alimentador no recibe toda la energía reflejada.

ηc: eficiencia de polarización cruzada, perdida de energía debida al desalineamiento en la polarización deseada.

ηp: eficiencia de precisión de superficie, perdida en la ganancia resultante de irregularidades en la superficie.

ηo: eficiencia ohmica y de desadaptacion, referida a la energía reflejada en el terminal de entrada de la antena (ROE) y a la disipada en perdida ohmica en las superficies conductoras.

Los rendimientos de antenas de reflector simple de características profesionales llegan aproximadamente al 60%, pudiendo disminuir en antenas de características muy económicas hasta un 40%.

Directividad

Se llama directividad al grado de concentración de un campo irradiado en una dirección determinada.

El diagrama de radiación de la antena da una representación de la directividad de la misma.

El ancho del haz principal ( el de la dirección deseada) se determina con el diagrama y se define como el ángulo existente entre 2 puntos del haz cuyos niveles son de -3dB debajo del pico del mismo.

El ángulo de potencia mitad de la antena, depende exclusivamente de la longitud de onda de operación y del diámetro de la misma y su valor aproximado esta dado por la siguiente formula:

Diagrama de lóbulos laterales

Los lóbulos de irradiación de una antena en direcciones distintas a la del eje (off-axis) se los llama lóbulos laterales. Representan la sensibilidad de la antena en captar energía proveniente de direcciones no deseadas.

El lóbulo de 180 grados se denomina lóbulo trasero y la relacion entre este y el lóbulo principal se especifica como relacion frente -espalda (front-to-back ratio).

A los efectos de reducir los lóbulos laterales y mejorar la eficiencia de la antena es conveniente:

§         Reducir el nivel de iluminación del alimentador hacia el borde del reflector.

§         Mejorar la precisión de las superficies reflectantes.

§         Reducir en lo posible el bloqueo del alimentador y su soporte respecto al reflector principal.

Las nuevas recomendaciones internacionales especifican una envolvente, que no debe ser superada por los lóbulos laterales en la banda 2 a 10 GHz de:

Siendo el ángulo existente entre el haz principal y la dirección considerada. (dBi) es la unidad de la ganancia relativa al nivel isotópico.

Temperatura de Ruido

La temperatura de ruido de la antena forma parte de la temperatura de ruido de todo el sistema de recepción, afectando directamente al factor de calidad del mismo. Dicha temperatura de ruido de la antena esta determinada por los siguientes factores:

¾    Ruido cósmico en RF.

¾    Ruido Galáctico.

¾    Precipitaciones.

¾    Ruido Solar.

¾    Presencia de la tierra.

¾    Contribución de objetos cercanos.

¾    Temperatura de bloqueo (alimentadores, etc.)

Polarización

Hace referencia a la dirección de traslado del vector campo eléctrico E de la onda electromagnética. Los satélites internacionales INTELSAT reciben y emites sus ondas electromagnéticas en polarización circular derecha (Right Hand Circular Polarization) e izquierda (Left Hand Circular Polarization). Esto significa que el vector E se traslada en el espacio rotando en los sentidos mencionados.

Los satélites domésticos y algunos regionales, utilizan polarización lineal vertical u horizontal (el vector E se traslada sin rotar).

El comportamiento del reflector principal de la antena es independiente de la polarización, no así el alimentador.

Alimentador

Se llama alimentador (feedhorn) a la guía de onda que recibe la señal del reflector principal y la trasmite hasta la entrada del amplificador de bajo ruido LNA (Low Noise Amplifier). El dieléctrico de la guía de onda (aire) presenta menos perdidas que el plástico de un coaxil a la frecuencia de 4 Ghz.

Para la recepción de señales polarizadas circularmente es necesario incluir en la guía de onda de entrada del alimentador algún elemento desfasador de características dieléctricas, que produzca la conversión de polarización circular a lineal.

Factor de Calidad del sistema

El factor que determinara la calidad de recepción del sistema, representado por la relacion donde:

G: ganancia de recepción de la antena respecto a una isotropica (dB).

T: temperatura de ruido del sistema de recepción (grados Kelvin) a la entrada del amplificador de bajo ruido LNA.

A su vez, dentro de la temperatura de ruido de recepción intervienen los siguientes parámetros:

4    Temperatura de ruido de antena

4    Perdida numérica ohmica del alimentador

4    Temperatura de ruido debido al ROE de la antena

4    Temperatura de ruido del LNA

4    Temperatura ambiente

4    Temperatura de ruido adicional posterior al LNA, debidas a líneas de trasmision, divisores de potencia, convertidores, etc.

Como en toda cadena de trasmision de una señal, los bloques que determinan el nivel de ruido final son los incluidos en la primera etapa. En este caso, las temperaturas de ruido intervinientes hasta la entrada del LNA, incluyendo la aportada por él mismo, son las que definen básicamente el G/T juntamente con la ganancia de la antena.

Trabajo de investigación de :

R.G.Bosco

Ing. Electrónico

Buenos Aires

Argentina

rgbosco@hotmail.com