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17 jul 2016

Unas Palabras Sobre el Anillo Escalar

 Hola  a todos !!!...

Hoy me puse a escribir sobre escalares... espero les guste el tema...

Puede parecer algo sin importancia, pero quizás algún ftapero típico se pregunte porque en las Antenas Parabólicas se emplean no solo anillos escalares, sino dos tipos diferentes de anillos escalares. La mayoría tiene la idea que el escalar concéntrico plano se emplea en antenas de foco central y el escalar concéntrico cónico se emplea en antenas offset y con esa simple respuesta responde la pregunta y calma la sed de mayor información neuronal...
 
                                        escalar concéntrico plano para antenas de foco central
 
 escalar concéntrico cónico para antenas offset

Otros le buscan explicaciones técnicas y se refieren al escalar como un "choke" de alta frecuencia y hablan de impedancia, etc. otros van al diccionario y explican que el "feedhorn" o cuerno alimentador que esta compuesto por el alimentador (feed) y el escalar se emplean para que toda la señal reflejada por el plato parabólico llegue al lnb de manera mas eficiente.
 
Y así con el tiempo descubren que para las antenas de foco central el escalar es siempre el mismo, un escalar de aluminio o chapa y plano con 3 o 4 anillos concéntricos... pero para las antenas offset para banda Ku el escalar ya viene integrado con el LNB, así que eso es un motivo menos para preocuparse.
 
Lo cierto es que el común de los mortales, no se preocupa demasiado por el tema, hasta el día que decide incursionar en banda C, sea con antenas offset de Ku (antenas de 90 cm a 1.2 metros) para experimentar la recepción  con antenas minimalistas, o con antenas offset de banda C, con diámetros entre los 1.5 a 2.4 mt.
Ahí es cuando todos comenzamos a interesarnos un poco mas en el escalar... es decir, cuando la antena no capta ningún satélite y parece que la ansiedad y la locura comienza a invadirnos... y cuando la antena de banda C comienza a desvelarnos y preocuparnos mucho mas que la feliz noticia que "la suegrita" se viene a pasar el verano con nosotros y "el cuñado" a pelarnos la heladera...
 
Antena de banda Ku con escalar y lnbf de banda C
Al emplear antenas de banda Ku para banda C, se descubre que el lnbf de banda C requiere de un escalar concéntrico cónico y no cualquier escalar cónico... sino uno especial pensado para esas antenas.
 
Por eso se suele vender un Kit especial para adaptar antenas de banda Ku como antenas de Banda C y en las instrucciones del mismo se explica que esta diseñado, por ejemplo, para antenas de 1 metro hasta 1.2 metros. Ese Kit trae un escalar cónico y un bracket o soporte para el lnb de banda C, de altura típica para antenas de 1.2 metros... lo que significa que si nuestra antena es de 1.5 mts o de 90 cm la altura puede no ser la adecuada y el escalar tampoco rendirá de la manera esperada.
 
Kit comercial adaptador para antenas de Ku en Banda C
El mismo caso sucede en las antenas de banda C tipo offset, donde es importante que la antena parabólica incluya "su escalar de fabrica", porque "es el que asegura la correcta iluminación de la antena"... cuantas veces escuchamos esa frase y no le prestamos atención ???...
 
Mirando un poco los escalares cónicos descubrimos que el diámetro es mas o menos el mismo que los escalares planos, es decir unos 16 cm promedio, así que la clave no esta en el diámetro. luego interiormente tienen varios círculos concéntricos que pueden ser de 3 a 4 círculos. entonces en la cantidad de círculos no esta la clave... aunque estas diferencias también producen su efecto en la eficiencia del lnb .
La clave... esta en el ángulo interno que tiene el escalar cónico. ese ángulo depende de la relación F/D (distancia focal/diámetro) de la antena y permite que la misma sea bien iluminada. Si el ángulo del escalar cónico es muy cerrado iluminara pobremente la antena, si es demasiado abierto, sobre iluminará la parábola permitiendo que el ruido aumente.
 
El escalar tiene un ángulo de apertura cuyo valor depende del F/D de la antena

Epa !!!, creo que se esta volviendo muy importante ese cono de chapa que antes parecía no tener valor... 
 
En platos de foco central el valor de f/d esta entre 0.3 y 0.4 aproximadamente, por tanto el cono teórico de reflexión de la señal es mucho mas abierto y se usa el anillo escalar plano.
 
En platos de foco "offset" el f/d es de 0.6 a 0.7 y el cono teórico de reflexión de la señal es mas cerrado, por tanto se necesita el anillo escalar cónico de un ángulo interno que dependerá del valor F/D de la antena para captar el rebote de esas señales y no perder ninguna.

Como dato ilustrativo veamos como se calcula el valor de F/D para una antena focus prime:
F= diámetro * diámetro /16 * profundidad. así para una antena de 220 cm de diámetro y 35 cm de profundidad, la cuenta es, F= 2.2 * 2.2 / 16 * 0.35 = 4.84 / 5.6 = 0.865 metros ; F/D = 0.865 / 2.2 ; F/D=0.39.

              quí mejor hacemos una pausa para hablar sobre el feed o alimentador...
 
Montaje de un lnbf y ajuste según F/D de la antena
En banda Ku ningún ftapero típico se preocupo jamás por el feed alimentador dado que este viene integrado al lnb y al escalar cónico. pero cuando decidió incursionar en banda C, se encontró que "curiosamente" el feed alimentador viene "independiente" del escalar. y aprendió también que el escalar, sea plano o cónico, no se coloca en el borde del feed sino que generalmente sobresale del mismo una medida que "coincidentemente" también depende de la relación F/D de la antena...
El lnb de banda C tiene en su cuerpo unos numeritos guía para saber donde posicionarlo en relación al escalar plano (generalmente de .32 a .42 o solo el ultimo numero de la medida), que no es mas que una forma practica de enfocarlo o sintonizarlo, dado que de la posición del mismo dependerá el beam de la antena. En cierto sentido se parece a un telescopio reflector que se ajusta hasta hacer coincidir la distancia focal del espejo y la del ocular para poder ver la imagen. Aquí ajustamos el foco de la antena y del lnb...
Que sucede entonces?, que el lnbf de banda C que compramos vino diseñado para una relación F/D determinada, supongamos 0.37 y si nuestra antena tiene otra relación F/D diferente, debemos hacer una "corrección" de x valor, la cual se traduce en que el lnb "sobresale" del escalar según sea necesaria una mayor o menor corrección.

Así, tenemos que esos valores de X según el grafico anterior, pueden ser:

mm   F/D
----  ----
    03    .42   
 08    .40
 13    .38
 18    .36
 23    .34
 28    .32
Muy bien, aclarado este punto, continuamos con el tema de los escalares..
De todo lo hablado, estamos entendiendo que los escalares cónicos requieren un cierto ángulo interno entre los anillos del cono, para permitir que la señal reflejada en la antena llegue hasta el punto focal y que si usamos un escalar cónico inadecuado, podemos estar anulando la recepción de parte de la señal o el escalar ser muy abierto y permitir que entre ruido adicional. Entonces cada escalar cónico tiene un ángulo de apertura que debe ser lo mas cercano al requerido por la antena.
 
Si no lo conocemos, debemos calcularlo, a menos que podamos tener como referencia el escalar original de la antena y medir su ángulo interno con un inclino metro.
 
Usando un inclinometro para medir el ángulo de apertura del escalar.
 
Quizás ahora vamos entendiendo mejor porque es importante que la antena offset venga acompañada de su escalar de fabrica.se entiende que ese escalar esta diseñado exclusivamente para esa antena y el ángulo interno es el adecuado para la máxima iluminación de la misma.
 
Si no es nuestro caso... habrá que tomar papel y lápiz y sobre papel cuadriculado, dibujar nuestra antena parabólica a escala y allí medir el ángulo resultante para así conocer el ángulo interno que deberá tener el escalar cónico.
 
Aunque básicamente, se trazan dos ejes perpendiculares entre si y en el eje horizontal marcamos el diámetro de la antena y en el eje vertical consideramos (la medida del foco de la antena - la profundidad de la antena).luego desde los extremos de la línea horizontal trazamos una línea hacia ese punto vertical y ese es el máximo ángulo de las ondas reflejadas, en una antena de focus prime. Fácil no ?, en la antena offset es mas complicado el calculo y conviene hacerlo desde alguna pagina web de calculo como la recomendada desde este blog.
 
Fuente: ftapinamar.blogspot.com
 

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