Sera Mito o Realidad (2) ???

REFLECTOR DE LA SEÑAL

Los lectores del Blog, quizas recuerden el articulo publicado en el 2011, titulado: sera-mito-o-realidad donde se planteaba el apuntamiento satelital indirecto de una antena parabolica, empleando una superficie plana y de componentes metalicos como reflector de la señal.

Ha pasado mas de un año de la publicacion de este Articulo en el blog. Una respuesta a este planteo, puede ser la teoria expuesta a continuacion, en la figura 1, considerando que al menos existen dos condiciones que deben cumplirse para que funcione satisfactoriamente.

El caso del 2011

Una de ellas es que el edificio se encuentre exactamente perpendicular a la señal del satelite (cosa que puede ocurrir solo por una casualidad) y la segunda, es que la antena receptora debe poder instalarse en la linea de la señal reflejada y de angulo igual al que tiene la elevacion del satelite, puesto que la reflexion de la señal se produce en el mismo angulo de entrada.

Por supuesto que el empleo de reflectores planos produce una atenuacion de la señal, segun el material del elemento reflectante y, ademas la superficie del mismo debe ser igual o mayor a la superficie de la antena parabolica receptora, cosa que en el caso planteado no es problema por tratarse de una amplia superfice metalizada.

En realidad, las pantallas reflectantes, se emplean ocacionalmente en comunicaciones terrestres, y se consideran mas bien en "3D", es decir, la direccion de la señal entrante no solo se considera en un solo plano, como el caso anterior, sino en dos planos, dado que normalmente la señal no es perpendicular al plano reflectante sino que tiene diferente orientacion. Esto hace que el calculo sea un poco mas complicado dado que el plano reflectante tiene dos ajustes en V y H. Lo mismo que para una antena parabolica receptora cuando se ajusta al satelite.

similar al del 2011 pero con un reflector plano

Veamos un ejemplo  teorico segun la figura, que emplea un panel reflectante pero donde la señal siempre se mantiene en un mismo plano, un caso similar al comentado anteriormente, pero esta vez con un panel que puede orientarse en vertical (elevacion). Veamos el caso de un departamento en un edificio cuyo balcon da al sur (la peor orientacion en Argentina), pero tenemos un edificio enfrente donde podemos instalar un panel reflector para apuntar al NSS7 y podemos mover en vertical (elevacion) ese panel para redireccionar la señal hasta nuestra antena parabolica. En este ejemplo, consideramos que el panel esta perpendicular a la señal del satelite y  que podemos ubicar la antena parabolica perpendicular a la señal reflejada por el panel.

Entonces, el primer paso es ajustar el panel reflector de manera perpendicular a la señal del satelite. si apuntamos al NSS7, desde pinamar se encuentra a una elevacion de 33.5 grados y un azimuth de 56.2 grados.

eso significa, por lo que hemos visto, que si el panel esta perpendicular al suelo, la señal entrara en un angulo de 33.5 grados y se reflejara en el mismo angulo hacia un punto en la tierra. alli colocamos la parabolica y deberiamos captar señal del satelite. esta disposicion tiene el problema de que se debe ubicar la antena parabolica en el camino de la señal reflejada. Y no siempre es asi de facil.

el mismo caso pero con un reflector plano y movil

En este caso, ajustamos el panel reflector de manera perpendicular a la señal del satelite. si apuntamos al NSS7, desde pinamar se encuentra a una elevacion de 33.5 grados y un azimuth de 56.2 grados.

eso significa, por lo que hemos visto, que si el panel esta perpendicular al suelo, la señal entrara en un angulo de 33.5 grados y se reflejara en el mismo angulo hacia un punto en la tierra. alli colocamos la parabolica y deberiamos captar señal del satelite. Este procedimiento es solo para orientar correctamente el panel dado que los datos de calculo son aproximados pues estan basados en dishpointer. una vez alineado el panel reflector, debemos encontrar el mejor sitio posible para montar la parabolica, en la misma linea paralela al reflector, de tal manera que el angulo entre el sat y la posicion de la antena no sea muy grande, para evitar mayores problemas en el reflejo de la señal.

ahora medimos el angulo entre el azimuth del sat y la posicion de la antena y hallamos la media. lo mismo que hicimos considerando la elevacion del sat y la posicion de la antena y hallamos la media para ajustar el plano reflector.

la idea es que el plano reflector se ajuste al punto medio para evitar angulos muy agudos hacia el satelite o hacia la parabolica. se sabe que en la reflexion existe una cierta atenuacion que puede aumentar con el angulo.

eso nos marcara la posicion correcta del plano reflector, siempre en la media de la elevacion y el azimuth.

como se ve, el ajuste mas complicado, es el del plano reflector, dado que la antena simplemente se ajusta para recibir la señal en el angulo de salida de la señal en el panel reflector.

Como puede verse en los graficos, si se considera complicado ajustar el plano reflector considerando la elevacion, mucho mas complicado es ajustar ese plano reflector tambien en azimuth. las medidas de angulos deben ser tomadas con mucha exactitud justamente porque un error minimo equivale a no captar el satelite. Esto nos da una pauta de que con antenas menores a 1 metro es mas facil el ajuste debido al lobulo central de estas antenas que es de unos 2 grados y alcanza los 3 o hasta 6 grados cuando disminuye el diametro de la misma.

una antena de poco diametro es ideal para los ajustes, pudiendo despues reemplazarse por otra de mayor diametro una vez ajustado el panel reflector.

tambien debe entenderse que el panel plano tiene un limite de ajuste angular, que depende del angulo de la señal del satelite, ya que cuando se alcanza ese angulo, el plano queda paralelo a la señal del satelite sin reflejarla, y cuando el plano queda perpendicular, la señal del satelite es reflejada nuevamente hacia el espacio.

otro punto a considerar es que los bordes de la parabolica deben coincidir con los bordes del reflector plano, para que toda la señal reflejada del satelite llegue a la antena. si el espejo esta en el angulo correcto pero la proyeccion del mismo sobre la parabolica resulta en una superficie menor, solo una parte de la señal reflejada llegara a la misma.

Analizando la figura, vemos que por un lado tenemos el angulo de elevacion del satelite apuntado, respecto a la horizontal, al que llamamos A, luego tenemos el angulo adicional hasta alcanzar la parabolica, que llamamos B, hacemos  (2A+B)/2 y tenemos el angulo medio entre la señal del satelite y la parabolica hacia donde el espejo es perpendicular. de esta manera el angulo de entrada de la señal es igual al angulo de salida de la misma. la inclinacion del espejo es B/2 y ahora la pregunta del millon es cual es el angulo de la parabolica ?. el angulo de elevacion de la misma es de A+ B/2.

como se ve, apuntar a un reflector plano y de este al satelite no es una tarea menor, y solo hemos considerado un plano de los dos posibles. el segundo plano o azimuth se calcula igual a la elevacion.

aqui tenemos unas fotos para ver que sucede con una señal

 cuando se varia el angulo del reflector:

aun queda considerar el movimiento del espejo en azimuth, que ocurre cuando la antena no esta perpendicular a el, sino desplazada a uno de los lados. en ese caso tenemos una reflexion mas complicada.

conviene que primero se disponga la antena frente al espejo y hacer los ajustes. una vez funcionando, desplazamos la parabolica paralela al eje del espejo reflector, y efectuamos los mismos calculos pero en el plano del azimuth. ya tenemos el espejo regulado en su elevacion, la antena regulada en su elevacion, y no necesitamos moverla. solo tenemos que girar el espejo en azimuth hasta tener señal luego de cambiar de lugar la antena parabolica y apuntarla hacia la ubicacion del plano reflector.

finalmente se ajusta la parabolica para que apunte completamente al plano reflector, el cual al estar en angulo tendra una superficie relativamente menor desde el punto de vista de la antena. se debe tener en cuenta este detalle a la hora de elegir el panel reflector.en este caso el panel reflector debe ser mas grande que el diametro mayor de la antena parabolica offset de recepcion en una proporcion que depende del angulo de reflexion.

Dicho panel reflector puede ser, de  1.1*DM para angulos de hasta 20 grados, 1.2*DM para angulos de hasta 30 grados, de 1.5*DM para angulos de hasta 45 grados, 2*DM para angulos hasta 60 grados y para angulos mas grandes ya se considera inviable el proyecto. DM es el diametro mayor de la antena parabolica (en el ejemplo de 0,90 x 100). Si tomamos una antena parabolica tipica de Ku, los valores son de 1.1, 1.2 , 1.5 o 2 metros de lado para el panel reflector, segun el angulo que este adopte. Usando la conocida tabla de senos, cosenos, tangentes podemos aplicar la formula del seno y asi  Lp= DM / sen (90 - ap) ; donde Lp es el valor del lado del panel reflector, DM es el diametro mayor de la antena parabolica y ap es angulo complementario al de la elevacion de la antena  E + B/2, o tambien el angulo F, que en este caso vale 49 grados, entonces Lp= 1 /sen(90 - 49) = 1/sen 41 = 1/0.656 = 1.52, entonces el panel deberia ser de al menos 1.52 mts de lado para que al reflejar la señal a una antena de 1 metro colocada en un angulo de 49 grados, esta pueda recibir toda la señal del satelite.

tabla para el calculo de la funcion Seno

Hasta aqui el analisis teorico del planteo. se entiende que la refleccion produce una atenuacion que puede llegar a ser importante. se ve en los ejemplos con el rayo de luz. Si alguien avanza mas sobre este tema, y quiere postearlo, será bienvenido.

Saludos Cordiales

FTApinamar