viernes, 17 de marzo de 2017

Antenas Piramidales

chapa de aluminio y armazon de hierro

Hace ya un tiempo hablamos del uso de antenas conicas para la recepcion de satelites geoestacionarios, y ahora cerramos el tema de antenas no convencionales hablando del uso de antenas piramidales para captar satelites de banda Ka/Ku. cuya pisada/huella sea relativamente potente.

Para  algunos, la idea de una piramide se asocia mentalmente con las conocidas piramides en Egipto, pero lo cierto es que bajo la forma de una piramide invertida es posible construir un reflector que concentre las ondas del satelite hacia un lnb ubicado en la cuspide de la piramide.
Tal como sucede con los reflectores conicos, los reflectores piramidales de dimensiones razonables tienen poca ganancia y excesivo tamaño, asi que solo sirven para captar satelites de banda ku y TPs potentes.

En los reflectores piramidales, el angulo de apertura se determina por la formula: A= 70 * L/B

donde
      L es la longitud de onda de 2.6 cm para banda ku
      B es el lado de la piramide de base cuadrada
     A es el angulo de apertura
     ^2 significa al cuadrado
     * signo de multiplicar
   
Asi para una piramide de 60 cm de lado seria:
A = 70 * 2.6 /60
A = 70 * 0.04333 = 3.033 grados

La ganancia G en relacion de potencia es igual a:
G = (4 * B / L)^2 =( 4 * 60/2.6)^2 =
G = (240/2.6)^2 = (92.3076)^2 = 8520

Como la eficiencia practica de la piramide es cercana 40 %, tomamos el valor calculado y hacemos 8520 * 0.4 = 3408 entonces vamos a la tabla de conversion entre decibeles y potencia para calcular cuantos dB le corresponden.
la tabla se encuentra aqui: db-potencia

Asi, consultando la tabla, para 3408 nos indica unos 35.5 dB

El largo del cono conviene que sea de entre 3 a 10 veces el ancho de la base. entonces tomamos 480 cm de alto como el largo del mismo, despues comprenderemos la razon de esta eleccion.

piramide de carton metalizado y lnb comun de Ku

En la cuspide de nuestra piramide truncada se aloja el lnb que capta las señales del satelite.

Como curiosidad vemos que una parabolica de 60 cm tiene unos 36.5 dB de ganancia y una antena piramidal de 60 cm de boca y 180 cm de largo tiene 35.5 dB teoricos.

veremos ahora como calcular el lado de la piramide segun la ganancia deseada.

Lp = (2.6 * ( 10 ^ ( (G+2.82)/ 20))/4

donde Lp es el lado de la piramide en cm
G es la ganancia deseada en dB

hagamos la prueba con una piramide de 32 dB de ganancia. completemos la formula con los valores. para calcular potencias usamos la calculadora de google, es decir, para los que aun no lo descubrieron, en el buscador google donde aparece el nombre del mismo, escribimos nuestra formula y nos calculara el resultado.

Lp = (2.6 * (10  ^ ( ( 32 + 2.82)/ 20))/4

Lp = (2.6 * (10  ^ (34.82/ 20))/4

Lp = (2.6 * (10  ^ (1.741))/4         

Lp = (2.6 * 55.0807696405)/4 = 35.8 cm

tomamos 36 cm de lado y un largo estimado de 180 cm

tipica piramide con soporte al centro y lnb flange

La directividad en un reflector piramidal esta relacionada con la boca de apertura y la longitud de onda. esto se puede exprear por la formula LT = B ^ 2 /3 * L

Esta es una formula que recien cuando la expresamos en ejemplos entendemos su importancia pues define el largo de la piramide.

piramide de 30 cm de lado, 
LT vale 30*30/3 * 2.6 = 900/7.8 = 115 cm de largo

piramide de 40 cm de lado, 
LT vale 1600 / 7.8 = 205 cm de largo

piramide de 45 cm de lado, 
LT vale 2025 / 7.8 = 260 cm de largo

piramide de 50 cm de lado, 
LT vale 2500 / 7.8 = 321 cm de largo

piramide de 60 cm de lado, 
LT vale 3600 / 7.8 = 482 cm de largo

De manera inversa, conociendo el largo de la piramide podemos deducir el lado de la misma para lograr un mejor angulo de apertura
la formula es la siguiente: A = SQR( 3 * 2.6 * HT)
donde A es el lado de la piramide, HT es la altura total del cono y 2.6 es la longitud de onda en banda Ku, SQR es la raiz cuadrada de un numero.
por ejemplo queremos hacer una piramide pero que no mida mas de 2 metros de largo. aplicamos la formula, considerando la altura de la misma en centimetros:A = SQR( 3 * 2.6 * 200) = SQR(1580) = 39.49 cm aprox 40 cm.

Cuando hablamos del largo de la piramide, se refiere al largo total, luego debemos restarle unos centimetros, convirtiendo la piramide en trunca, dado que en la punta colocaremos el lnb que suee tener 4 a 6 cm de diametro, a menos que cortemos y quitemos el escalar, en cuyo caso el diametro se reduce a unos 2.3 a 2.8 cm.
LNB tipo flange de una sola polarizacion

Una buena opcion es emplear un lnb tipo flange cuya boca no es circular sino rectangular y se adapta mejor a la forma de la piramide.el material de la punta de la piramide puede emplearse para dar forma al soporte del lnb flange y permitirle atornillarse a el.

Antena piramidal en el jardin de la casa

Entonces para conservar una buena directividad, una piramide no conviene que sea mayor de 45 cm de lado pues se vuelve muy alta, de 260 cm y la ganancia maxima obtenible (depende de la eficiencia en la construccion) es de 34 dB. una parabolica de 90 cm tiene unos 39.5 dB de ganancia que representan en dB casi 2.5 veces mas ganancia o decir que la piramide tiene un 40%  de la ganancia de una antena de 90 cm o el 70 % de la ganancia de una antena de 60 cm teoricos.

se recomienda cobre o aluminio para las piramides

Es por esta causa que estas antenas no convencionales se emplean donde la pisada del satelite sea potente y se requieran antenas de escaso diametro para recibirlo. de todos modos es una posibilidad mas para experimentar en este mundo del fta que ademas de permitirnos ver tv directo del satelite, nos permite divertirnos un poco intentando captar los satelites con antenas de diversas formas.

Para los que gustan de experimentar  estas antenas no convencionales, puede que algun satelite potente en banda Ku sea captado o al menos algunos de sus TP con estas antenas piramidales que por su forma son mas sencillas de sujetar a soportes en tierra que las antenas conicas de similares dimensiones. 
Exitos en la caceria.

saludos cordiales
FTApinamar

9 comentarios:

  1. Hola gente!! consulta?? en caso de no tener aluminio se puede utilizar chapa liza?? al igual que las antenas parabólicas redondas, si las hago de chapa liza funcionan?? porque tengo ganas de hacer una de 2 metros para poder cazar el 117w de Mexico!! va... no se si acá podemos, gracias saludos!

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    1. el material ideal es el aluminio, si usas chapa lisa tambien funciona pero el rendimiento es algo menor y empeora cuando se oxidan ya que las ondas se desvian.

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    2. No se en que zona vivís, pero tené en cuenta que es un satélite que está muy bajo en el horizonte, el cono va a quedar prácticamente horizontal, cualquier árbol o casa/edificio va a obstaculizar la señal.

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  2. hola, gracias por responder, soy de San Pedro Bs As, acá teóricamente si, es verdad, queda prácticamente horizontal, la elevación es de 17, pero lo bueno es que tengo bastante despejado el horizonte!! a sea que sirve con chapa pero es como todo, el material entre mas bueno es mas señal captas!!! si hago una de oro completa o bañada en oro seria super!! jaja gracias gente por la respuesta!! saludos

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    1. si haces una de oro avisanos donde... :)
      el otro tema fijate si la ganancia de la antena te alcanza para recibir el satelite y sumale algun dB mas por seguridad.

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    2. Ta bueno si lo tomás como experimento, ojalá lo logres. Pero si querés captar el 117°W en banda KU, lo mejor es que uses una antena de 90 cm (o más grande)en forma invertida. Yo lo tengo así, y en mi zona la elevación es de 20°. Saludos

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  3. LO QUISIERA AGARRAR EN BANDA C YA QUE TIENE MAS CANALES, y todos en español o el %95!! en banda KU, mire los canales televida abundante y LDS lationoamerica, con una antena de 90 cm, se ve que tenia que ser mas grande porque el canal que queria agarrar no pude, es el canal 4 REPRETE!! vamos a ver cuando hago la antena y si tengo suerte les comento!!saludos

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    1. Mmmm .. me parece que este tipo de antena (piramidal o cónica) no sirve para banda C

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    2. banda C oon una piramide como la de keops en el patio... un poco grande

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