Ondas Electromagnéticas

Las señales de radiofrecuencia se propagan por el aire en forma de ondas electromagnéticas. Esto quiere decir que las moléculas de aire son capaces de reaccionar ante las variaciones de campos eléctricos y magnéticos provocados por el sistema radiante. Las ondas electromagnéticas presentan una serie de parámetros que las definen y que marcarán diferencias importantes en el momento de propagarse por el medio.

• Longitud de onda: define el espacio que recorre la onda en cada ciclo de la señal al propagarse.
• Velocidad de propagación: las ondas electromagnéticas se propagan a la velocidad de la luz.
• Frecuencia: la cantidad de ciclos de la señal que se completan en un segundo forma la frecuencia de la onda.
• Potencia: este parámetro marca la cantidad de energía que transporta la señal. Al alejarse de la fuente que la generó, la potencia disminuye de forma proporcional al cuadrado de la distancia.
• Polarización: la disposición de los campos establecerá la polarización de la señal.

Propagación

Cuando se emiten las ondas electromagnéticas, interaccionan con las moléculas del aire, transfiriendo los campos creados a través del espacio que las separa del receptor. A medida que la onda se propaga, su energía va decreciendo, debido al efecto de la absorción de la señal, propia del medio por el cual transcurre.

El modo en el que se produce la propagación no es uniforme, depende fundamentalmente de la frecuencia. Esto se debe a que la naturaleza y densidad del aire que rodea la superficie terrestre no son constantes.

Propagación por Onda de Superficie

Cuando la señal se encuentra en las bandas más bajas, se puede utilizar la característica de la superficie terrestre de difractar las ondas a medida que se propagan, por lo que la señal será capaz de seguir la curvatura de la tierra. En este caso, se deberá tener en cuenta la conductividad del suelo por el que transcurrirá nuestra señal.

Propagación por Reflexión Ionosférica

A medida que la frecuencia aumenta, la cobertura de la onda de superficie va disminuyendo, por lo que si deseamos cubrir grandes distancias, debemos elegir un sistema diferente.

Propagación por Onda Directa

En este tipo de propagación, debemos garantizar el contacto visual entre el emisor y receptor.

Principios de Antena

Una vez que se ha proporcionado a la señal la estructura adecuada para poder recorrer la distancia que la separa del receptor, se necesita un elemento que realice las funciones de interfaz entre el sistema emisor y el propio medio por el que se propagarán las ondas. El principio fundamental de una antena se basa en la asociación en paralelo de un condensador y una bobina, conocida como circuito resonante paralelo o circuito tanque. En esta asociación, la energía aplicada se almacena instantáneamente.

Mientras que en un circuito tanque el campo eléctrico está encerrado entre las armaduras del condensador, para poder radiarlo tendremos que modificar su forma física; algo similar sucede con el campo magnético que originalmente se encuentra concentrado en su mayoría en las proximidades del eje de la bobina.

Parámetros de una Antena

La antena tiene una serie de parámetros característicos que definen su modo de trabajar.

• Frecuencia de resonancia: es aquella para la cual se anulan los componentes reactivos de la antena, presentando únicamente una componente resistiva. En estas condiciones, la transformación de energía eléctrica en ondas electromagnéticas será máxima. Una misma antena puede presentar varias resonancias, en diferentes frecuencias múltiplos de su longitud.
• Impedancia: la oposición que realiza la antena a la señal aplicada. La impedancia presenta valores mínimos en las frecuencias de resonancia, correspondientes a los múltiplos impares de la mitad de la longitud de onda de la señal.
• Resistencia de radiación y de pérdida: una antena resonante absorbe la potencia que le entrega el emisor, convirtiendo una gran parte de ella en ondas electromagnéticas. De esta capacidad de convertir potencia eléctrica depende la resistencia de la radiación.
• Relación de onda estacionaria: la señal aplicada a una antena no es transferida en su totalidad, sino que una parte será devuelta como señal reflejada hacia el emisor. Esto se debe a que la antena no presenta una impedancia exactamente igual a la del equipo que entrega la señal, y provoca una inadaptación que disminuye el rendimiento del sistema. El valor de esta inadaptación debe ser muy bajo para poder aprovechar al máximo la señal entregada.
• Ancho de Banda: es el margen de frecuencias que se considera válido en el funcionamiento de la antena.
• Directividad: a menudo nos interesa que una antena no reaccione por igual en todas las direcciones, para ello recurrimos a la utilización de antenas que, por su diseño, presentan una radiación no uniforme. En este caso, aparecen, normalmente, direcciones en las que se favorece la radiación a costa de reducirla en el resto.
• Ganancia: la antena es un elemento pasivo, por lo que no es posible que se produzca una señal radiada mayor de la que se aplica. Esto supone que una antena nunca puede tener ganancia absoluta.
• Apertura de haz: de modo similar al ancho de banda en frecuencia, podemos establecer una anchura aceptable en el haz radiado por una antena directiva. Para ello tomaremos el lóbulo principal y, sobre su nivel máximo, restaremos tres decibelios. Así se obtendrá un margen de ángulos en los que la ganancia de la antena será aceptada como válida, definiendo la apertura de haz de la antena. Cuando mayor es la directividad de la antena, más pequeña es su apertura de haz.
• Polarización: el plano que ocupa el elemento activo de la antena definirá la disposición de los campos eléctrico y magnético durante la propagación de las señales emitidas, así como las señales que captará con mayor nivel en el caso de la antena receptora. Por ello se establece el concepto de polarización, que se define como el plano que ocupa el campo eléctrico de la señal que genera.
• Rendimiento: la eficacia de trabajo de la antena respecto de la ideal.
• Carga al viento: es una característica física que evalúa la resistencia de la antena al viento, una vez esté montada en el mástil.

Apuntamiento de Antena

En los sistemas de antenas terrestres, para orientar las antenas receptoras, bastará con orientar la antena hacia el lugar en el que se ubica el emisor, ajustando la posición hasta conseguir la mejor señal con el medidor de campo. Sin embargo, en antenas con reflector parabólico, donde la ganancia está mucho más concentrada, localizar el transpondedor de un satélite no resulta tan fácil; se debe aplicar un método sistemático para el apuntamiento correcto.

Una vez montada la antena sobre su base y anclada ésta al suelo, debemos estructurar el proceso de ajuste siguiendo las diferentes etapas que nos ayuden a un rápido y eficaz método de puesta en marcha del sistema. El proceso de ajuste de la antena empieza por la polarización. En el caso de polarizaciones lineales, debemos instalar los conversores de acuerdo a las polaridades que deseemos recibir.

A continuación, hay que ajustar la distancia focal de la parábola. Esta distancia se define como la que separa el vértice de la parábola y la entrada del alimentador, y depende de la excentricidad y del diámetro de la antena.

El siguiente ajuste será el que localizará la señal procedente del satélite. Este método proporcionará un ajuste desde dos ejes: el horizontal, que llamamos acimut, y el vertical, denominado elevación. Para conseguir estos datos, nos basaremos en las coordenadas del punto donde queramos emplazar la antena y el emplazamiento del satélite dentro de la posición orbital.

Una vez realizado el cálculo preliminar, situaremos la antena de acuerdo con las coordenadas conseguidas en la tabla, con ayuda de la brújula para el acimut y del inclinómetro para la elevación. Para realizar esta operación, debemos situar la brújula lejos de cualquier superficie metálica y, con ella, localizar un punto de referencia lejano que nos permita establecer una línea recta entre la posición de la brújula y el objeto de referencia, y colocaremos el eje de la antena de forma que esté contenido en dicha línea o paralelo a ella.

Para el ajuste de la elevación, procederemos a colocar el inclinómetro sobre la superficie del conversor, seleccionaremos el ángulo que deseamos obtener y variaremos la elevación de la antena hasta que la lectura del aparato sea correcta.

Para completar el ajuste del sistema, deberemos utilizar elementos de medida más precisos que nos permitan obtener una reducida tolerancia en la posición de la antena. Así, se usará un medidor de campo de señales de satélite, es decir, que sea capaz de trabajar con frecuencias de hasta dos gigahercios. Todos los medidores de TV-sat tienen la posibilidad de alimentar este conversor, con lo que bastará con conectar el medidor de conversor, seleccionar la tensión de alimentación que enviaremos por el cable y el equipo estará listo para recibir señales.

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