Antenna parabolica
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Un'antenna parabolica è un'antenna per la ricezione dei segnali inviati da satelliti radiotelevisivi geostazionari. È costituita da due parti principali: il low noise block converter (LNB) o illuminatore, e lo specchio parabolico.
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[modifica] Tipi di antenne paraboliche
[modifica] Antenna prime-focus
L'antenna prime-focus è una antenna parabolica a riflessione ricavata sezionado un paraboloide con un piano perpendicolare all'asse dello stesso.
Il fuoco si trova in asse con l'antenna e pertanto al centro di essa. L'LNB per captare i segnali provenienti dal satellite è montato pertanto in corrispondenza del centro del disco. Commercialmente le antenne prime focus sono generalmente di diametro maggiore delle antenne offset.
Per la superficie maggiore, l'antenna prime-focus è meno sensibile a piccole irregolarità della superficie, anche se, a causa dell'angolo di apertura più piccolo, necessita di un puntamento e di un'istallazione più accurato rispetto a alle più comuni antenne offset.
Tuttavia, a causa della posizione di montaggio più orizzontale, rispetto alle antenne offset la pioggia o neve si possono raccogliere facilmente sul disco dell'antenna condizionando negativamente la ricezione dei segnali prevenienti dal satellite.
Inoltre l'LNB e i bracci di sostegno di questo coprono con la loro ombra parte del segnale che giunge dal satellite che non colpisce pertanto la superficie del riflettore.
[modifica] Antenna offset
Un'antenna satellitare di tipo offset è un paricolare tipo di antenna per la ricezione di segnali provenienti da satelliti geostazionari, e sono molto diffuse per la ricezione della televisione via satellite.
Una antenna offset è costituita essenzialmente da un riflettore, in acciaio, alluminio o materiale plastico, ricavato dalla superficie di un paraboloide tagliandola con un piano non perpendicolare all'asse del paraboloide stesso.
Pertanto il fuoco del paraboloide, dove sarà collocato il ricevitore LNB non è in corrispondenza del centro dell'antenna ma spostato di un angolo di offset rispetto alla verticale della parabola.
Il vantaggio di questa tecnica costruttiva rispetto ad una, tradizionale, antenna prime focus è che il segnale che proviene dal satellite colpisce la totalità della superficie del riflettore che non è coperto dall'ombra del convertitore LNB o dei bracci che lo sostengono. La superficie delle antenne offset in commercio non è circolare, ma ellittica.
L'angolo di offset generalmente si aggira intorno ai 20-25 gradi, pertanto le parabole offset sono montate più verticalmente rispetto ad una parabola prime focus. Questo si traduce in ulteriore vantaggio (soprattutto nei paesi con latitudine elevata): la posizione quasi verticale dell'antenna riduce il rischio che possa deformarsi a causa dell'accumulo di neve sul piatto.
[modifica] Antenna toroidale
Le antenne toroidali sono delle particolari antenne satellitari la cui superficie di riflessione è studiata in modo tale da non avere un solo punto di fuoco ma piuttosto una linea nella quale si forma il fuoco a seconda dell'incidenza del raggio da cui proviene il segnale da satelliti posti in posizione diversa tra loro.
In questo modo con un'unica antenna è possibile raccogliere il segnale proveniente da satelliti distinti. Ovviamente per ogni posizione satellitare si formerà un fuoco diverso in corrispondenza del quale sarà necessario montare l'apposito LNB. L'angolo ottimale per la ricezione dei satelliti può variare a seconda dei modelli in commercio e del disegno della superficie di riflessione da 15°-20° fino a 40°-45°.
Le antenne toroidali con un angolo maggiore generalmente sono di tipo gregoriano ossia hanno una doppia superficie riflettente allo scopo di ottimizzare la linea in cui si verifica la formazione dei fuochi.
[modifica] Componenti
[modifica] Low noise block converter
L'antenna ricevente vera e propria non è il grosso disco parabolico, ma il piccolo apparecchio montato davanti ad esso tramite una staffa, l'LNB; è l'apparecchio che riceve il segnale riflesso dallo specchio, lo converte a frequenza più bassa e lo invia al decoder all'interno dell'abitazione.
[modifica] Disco parabolico
Il disco parabolico risulta necessario per la ricezione del segnale radio dal satellite, in quanto quest'ultimo è estremamente lontano dalla superficie terrestre (oltre 36.000 km, trovandosi in orbita geostazionaria), per cui il segnale che arriva sulla Terra è estremamente debole.
La quantità di potenza che la piccola superficie dell'LNB (pochi centimetri quadrati) può ricevere è alquanto ridotta; per questo esso non è rivolto direttamente verso il satellite, ma verso il disco parabolico; questo è invece puntato direttamente verso il satellite, dal quale riceve l'onda elettromagnetica che costituisce il segnale televisivo; poiché lo specchio parabolico ha una superficie molto più grande di quella dell'LNB, esso riceve una quantità di energia molto maggiore; grazie alla sua forma a paraboloide (un solido di rotazione ottenuto appunto dalla rotazione di una parabola intorno al suo asse), esso riflette in un unico punto tutti le radiazioni elettromagnetiche che riceve dal satellite: posizionando l'LNB in questo punto, detto fuoco, esso riceverà tutta la potenza di segnale raccolta dallo specchio parabolico; in questo modo, la potenza del segnale ricevuto dall'LNB sarà abbastanza alta da poter essere adeguatamente elaborata dal decoder, che riceve il segnale dall'LNB tramite il cavo coassiale che collega i due apparecchi.
Se poniamo una fonte di luce (ad esempio) davanti ad uno specchio piano, questo rifletterà la luce in varie direzioni; se invece posizioniamo la fonte di luce in corrispondenza del fuoco di una parabola, i raggi verranno riflessi tutti in un'unica direzione, tutti paralleli l'uno all'altro. Qualcosa di analogo succede se i raggi vengono ricevuti dall'antenna, anziché emessi: tutti i raggi provenienti da una direzione parallela all'asse della parabola verranno riflessi verso il fuoco; è così che il riflettore parabolico raccoglie l'energia elettromagnetica ricevuta dal satellite e la convoglia sull'LNB.
[modifica] Antenne paraboliche di zixy
[modifica] Puntamento
Il puntamento della parabola verso il satellite deve essere estremamente accurato, nell'ordine dei secondi di grado. Data l'enorme distanza del satellite infatti, uno spostamento di un solo secondo di grado equivale a mancare il satellite di circa 170 metri. Per questo motivo non è possibile puntare la parabola con metodi empirici e approssimativi, ma la parabola deve essere montata su un supporto con scale graduate che ne indichino azimut ed elevazione, ed all'antenna deve essere collegato un rivelatore di segnale che permetta di capire quando la parabola è effettivamente centrata sul satellite.
Alcuni decoder sono dotati internamente di un visualizzatore che mostra sullo schermo del televisore, in ogni istante, qual è la potenza del segnale ricevuto dall'antenna, permettendo così il montaggio corretto della parabola, a patto ovviamente che la persona che installa la parabola abbia la possibilità di osservare il televisore o di comunicare in tempo reale con qualcuno che può vederlo.
Per puntare correttamente la parabola occorre conoscere quali devono essere il suo azimut e la sua elevazione, che dipendono da dove la parabola è collocata. Essendo le coordinate delle località italiane variabili tra 6 e 18 gradi di longitudine est e 37 e 47 gradi di latitudine nord, non esistono valori universali per il puntamento della parabola verso Hotbird, ma si avranno valori differenti da località a località.
Tali valori possono essere calcolati tramite complesse formule matematiche, oppure dedotti in maniera approssimativa da tabelle precompilate, reperibili su Internet o talvolta pubblicate su riviste specializzate sulla televisione satellitare.
Le formule da utilizzare per calcolare azimut e elevazione per il puntamento di una parabola verso un qualunque satellite (non solo Hotbird) sono le seguenti:
v1 = 6.612 * cos(LAT)*cos(LONG-SATLONG)-1 v2 = 6.612 * sqrt( 1-(cos(LAT)^2) * (cos(LONG-SATLONG))^2 ) Elevazione = atan(v1/v2) Azimut = 180 + atan( tan(LONG-SATLONG) / sin(SATLONG) ) POLARIZZAZIONE = -atan( sin(LONG-SATLONG)/tan(LAT) );
dove:
- LONG è la longitudine del luogo dove è posizionata la parabola;
- SATLONG è la longitudine del satellite;
- LAT è la latitudine del luogo dove è posizionata la parabola.
- sqrt sta per radice quadrata
[modifica] Puntamento con motore
Poiché da ogni punto della terra è possibile puntare numerose posizioni di satelliti geostazionari per telecomunicazioni risulta comodo poter orientare la parabola ricevente in modo da allinearla di volta in volta al satellite di cui si desidera ricevere il segnale.
Per fare ciò si applica alla parabola un rotore polare o un attuatore a pistone a pistone con montatura polare in grado di spostare l'orientamento della parabola lungo la fascia di Clarke.
Originariamente era necessario pilotare ed alimentare il motore attraverso dispositivi appositi detti posizionatori, attualmente la maggior parte dei decoder in commercio riescono a pilotare ed alimentare direttamente un rotore, attraverso il cavo coassiale che trasporta il segnale audio-video, attraverso dei sistemi di controllo denominati DISEqC e USALS.
[modifica] Coordinate geografiche dell'Italia
Le antenne paraboliche di normale uso domestico installate in Italia sono generalmente puntate sui satelliti della flotta Hotbird dell'operatore satellitare francese Eutelsat, posti in orbita geostazionaria, ad una longitudine di 13 gradi est.
Essendo l'Italia situata geograficamente a una longitudine compresa tra 6 e 18 gradi est, risulta che i satelliti Hotbird si trovano quasi sulla verticale dell'Italia. Essendo l'orbita geostazionaria di tipo equatoriale (ovvero il satellite orbita esattamente al di sopra dell'equatore), ed essendo l'Italia a una latitudine di circa 42 gradi nord, un'antenna parabolica, per puntare su Hotbird, dovrà essere puntata direzione sud (con rotazione di pochi gradi a seconda della longitudine della stazione ricevente) e inclinata in alto di un angolo all'incirca pari alla latitudine locale.
