TPIT12 - Captación de sinais de radiodifusión terrestre

Volver ó curso

Un sistema de recepción e distribución de sinal de TV feito de acordo coa ICT divídese en tres grandes partes:

• Sistema captador de sinal: elementos que reciben as sinais terrestres e de satélite (as antenas).
• Sistema de tratamento de sinal ou equipo de cabeceira: dispositivos que reciben os sinais dos captadores e as preparan para distribuír.
• Redes (distribución, dispersión e interior). Distribúen os sinais desde a cabeceira ata as tomas de usuario.

Sistema captador de sinais

A antena é o elemento transdutor encargado de converter a sinal electromagnética en sinal eléctrica que será distribuída por toda a instalación. Parámetros:

• Ganancia (dBi). Relación entre a tensión máxima que capta a antena e a tensión máxima que capta unha antena de referencia (a antena isotrópica, de 0dBi)
• Directividade. Capacidade que ten a antena de concentrar a potencia absorbida/radiada na dirección de máxima ganancia. A veces úsase este termo como sinónimo de ganancia, xa que a directividade é a ganancia na dirección de máxima radiación.
• Ancho de haz ou ángulo de apertura (º). É o ángulo que forman os puntos onde a ganancia diminúe 3dB respecto do punto de máxima radiación.
• Relación diante/atrás. (FBR, Fordward-Backwards Ratio). É a relación (resta en decibelios) entre a ganancia na dirección de máxima radiación e o valor na dirección oposta.
• Impedancia característica. É a impedancia que presenta a antena á frecuencia á que foi sintonizada (frecuencia de resonancia).
• Ancho de banda. Rango de frecuencias no que a antena mantén as súas características.

O diagrama de radiación permite obter de forma gráfica os parámetros anteriores. Has de saber que:

• Unha antena isotrópica emite radiación por igual en tódalas direccións do espazo (pero non existe...).
• Unha antena omnidireccional (un monopolo ou un dipolo posto en vertical) é capaz de emitir radiación en tódalas direccións no plano vertical (visto dende arriba).
• Un dipolo simple é un tubo metálico de lonxitude igual a λ/2 do canal que se desexe captar. Bidireccional.
  • O dipolo dobrado é a unión de dous dipolos simples. Bidireccional tamén.

  

• Unha antena direccional (unha Yagi-Uda ou ben un reflector parabólico) ten unha zona na que a radiación é máxima, chamada lóbulo principal. As zonas que a envolven chámanse lóbulos secundarios. As zonas nas que a radiación é nula (o diagrama está no centro), chámanse nulos.

  O dipolo é a peza fundamental da antena Yagi-Uda.

A ganancia nunha dirección dada é a directividade menos o factor de atenuación establecido no diagrama de radiación. P.ex: G(90º) = D - L(90º) = 15dBi - 20dB = -5dBi

O diagrama de radiación está feito á frecuencia de resonancia (á mellor posible). A curva de resposta en frecuencia permítenos identificar a ganancia (na dirección de máxima radiación) para cada unha das frecuencias de funcionamento da antena.

Un parámetro que se extrae da curva de resposta en frecuencia é o ancho de banda (BW, bandwidth). Isto é o marxe de frecuencias no que é capaz de traballar a antena. Normalmente tómase o rango de frecuencias no cal a ganancia diminúe 3dB sobre o punto máximo.

Exercicio: Calcula a lonxitude que debe ter un dipolo sintonizado á frecuencia central da TDT (entre 470 e 790MHz).

Antena Yagi

A antena Yagi: é a máis utilizada para TDT. Formada por un elemento radiante (dipolo simple, dobrado ou formas propietarias), un elemento reflector (detrás do dipolo) e un ou varios elemento directores (diante do dipolo).

• Os directores estreitan o haz principal (fana directiva) e por tanto aumentan a ganancia na dirección de máxima radiación.
• O reflector recolle a radiación que sobrepasa a antena e mándaa de volta ó dipolo.

Elementos de fixación mecánica: Os máis utilizados son os mátiles e torretas. As torretas utilízanse onde hai máis vento.

Antenas de radio FM

En xeral búscanse antenas omnidireccionais xa que a radio ven de varias estacións. Hainas dos seguintes tipos:

• Dipolo circular. A máis típica para FM. Consiste nun dipolo dobrado ó que se lle da forma de canasta. A ganancia é cercana a 0dB, pero o curioso é que o diagrama de radiación é omnidireccional en lugar do típico bidireccional dos dipolos.
• Monopolo. Moito que explicar aquí:
  • Un dipolo posto en vertical é omnidireccional. Aquí poñemos un monopolo en vertical.
  • O resto do dipolo simúlase mediante un plano de terra, creado mediante variñas metálicas perpendiculares ó monopolo.

Antenas de radio DAB (Digital Audio Broadcasting)

Utilízanse antenas yagi co dipolo máis grande que as da TDT aínda que con menos elementos.

Antenas de TV satélite

O reflector parabólico guía toda a radiación cara un punto no que se atopa a sonda ou monopolo que capta a enerxía.

O ruído das antenas

Hai varios tipos de ruído pero que máis afecta á TDT é o ruído térmico (axitación dos electróns). Chámase tamén ruído branco porque afecta por igual a tódalas frecuencias.

$$N=k\cdot T \cdot BW$$

• N é a potencia do ruído (Watios).
• T é a temperatura á que se atopa o ceo ó que apunta a antena (graos Kelvin).
• BW é o ancho de banda do canal que se sintonice (Hertzios).
• k é a constante de Boltzmann $(1.38\cdot 10^{-23}\ J/K)$ (non chapar)

Exercicio: Calcula o ruído térmico xerado por unha antena TDT (BWtotal = 320MHz, BWcanal = 8MHz) se este inverno non fai frío (17ºC). E agora... pásao a dBµV (Z=75Ω).

Preamplificadores

Tamén chamados amplificadores de baixo ruído (LNA, low noise amplifiers). Realizan unha amplificación previa ó equipamento de cabeceira. Parámetros:

• Ganancia: Relación en dB entre a tensión á saída e á entrada. (MOITA)
• Figura de ruído: Distorsión que engade en dB.
• Tensión máxima de saída. (POUCA)

Colócanse no mástil aínda que cada vez máis veñen integrados dentro do dipolo da antena como por exemplo, no sistema BOSS de Televes.

Os amplificadores son elementos activos, así que hai que alimentalos dende dentro do edificio con corrente continua.

Apuntamento de antenas

Apuntar una antena TDT. Hay que orientarlas hacia el repetidor más cercano. Muy fácil: Sólo necesitas el ángulo de azimut, que son los grados de giro medidos desde el norte.

• Desde teléfono móvil: http://gis.tdtgalicia.es/coberturatdt/
• Desde ordenador: http://gis.tdtgalicia.es/mapguide/TDT/inicio.php

Apuntar una antena satélite. Más difícil. Necesitas elegir un satélite (Astra, Hispasat, Hotbird), conocer ángulos de azimut, elevación, y giro del LNB (cabezal de la antena). http://www.diesl.com/azimut/

PRÁCTICA 1: Monta sobre la torreta del exterior un equipo de captación terrestre completo (TDT, FM, DAB). Cablea cada antena al mezclador y al cable general que entra en el aula.

Dentro del aula, manda alimentación DC a la antena y conéctale un derivador y CADA UNO hará una instalación de PAU + 4 tomas.

PRÁCTICA 2: Apunta una antena satélite a ASTRA 19.2º 1KR 1L 1M 1N. Aparece como 1HKLMR en la página http://www.diesl.com/azimut/

Extraído de:

• “Configuración de Infraestructuras de Sistemas de Telecomunicaciones” – Paraninfo, 2014

Volver ó curso