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Tipi di antenne

Tipi di antenne paraboliche

Antenna prime-focus

Antenna prime f

L'antenna prime-focus è una antenna parabolica a riflessione ricavata sezionando un parabolide 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.

A causa delle maggiori dimensioni, l'antenna prime-focus è meno sensibile a piccole irregolarità della superficie, anche se, a causa dell'angolo di apertura più piccolo, necessita di maggiore accuratezza nell'installazione e nel puntamento rispetto 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 provenienti 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.

Antenna offset

Tipica antenna offset

Un'antenna satellitare di tipo offset è un particolare tipo di antenna per la ricezione di segnali provenienti da satelliti geostazionari, e sono molto diffuse per la ricezione della televisione via satellite.

Un'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.

Rispetto a una tradizionale antenna prime focus, in queste antenne il segnale proveniente 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 è normalmente ellittica.

L'angolo di offset generalmente si aggira intorno ai 20-25 gradi, pertanto le parabole offset sono montate più verticalmente rispetto a una parabola prime focus. Questo si traduce in un ulteriore vantaggio, soprattutto nei paesi con latitudine elevata, dal momento che la posizione quasi verticale dell'antenna riduce il rischio che possa deformarsi a causa dell'accumulo di neve sul piatto.

Antenna toroidale

Particolare antenna toroidale gregoriana con numerosi LNB (Ku-band)

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°.

Antenna gregoriana

Esempio di antenna gregoriana

Le antenne gregoriane sono particolari antenne paraboliche che hanno una doppia riflessione. Una prima riflessione parabolica convoglia il segnale verso il fuoco del paraboloide primario. Un secondo riflettore (concavo) posto opportunamente prima del fuoco focalizza il segnale verso l'illuminatore posto al centro del primo riflettore parabolico.

Antenna Cassegrain

Esempio di antenna Cassegrain

Le antenne Cassegrain sono simili a quelle gregoriane. La sola differenza è che il riflettore secondario è posto dopo il fuoco primario. Ciò implica che, per focalizzare il segnale verso l'illuminatore, anche in questo caso posto al centro del primo riflettore parabolico, la sua forma deve essere convessa. 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.

Componenti

Low Noise Block (LNB) converter

L'antenna ricevente vera e propria non è il grosso disco parabolico, ma il piccolo apparecchio montato davanti a esso con una staffa: l'LNB. Esso 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.

Disco parabolico

Il disco parabolico, chiamato riflettore, risulta necessario per la ricezione dei segnali radio da satellite, soprattutto quando quest'ultimo è estremamente lontano dalla superficie terrestre (come, ad esempio, nei satelliti per la diffusione TV che, in orbita geostazionaria, distano più di 42.000 km dal centro della terra e quindi almeno 36.000 km dalla sua superficie) tale per cui il segnale che arriva sulla Terra è estremamente debole per l'elevata attenuazione atmosferica complessiva.

La quantità di  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. Quest'ultimo invece è 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, detto fuoco, tutte le radiazioni elettromagnetiche (nell'approssimazione a raggi dell'ottica geometrica) che riceve dal satellite: posizionando l'LNB in questo punto, 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 rilevata e poi elaborata dal decoder, che riceve il segnale dall'LNB per mezzo del cavo coassiale che collega i due sottosistemi.

Se si pone una fonte di luce, ad esempio, davanti a uno specchio piano, questo rifletterà la luce in varie direzioni; viceversa se invece posizioniamo la fonte di luce in corrispondenza del fuoco di una parabolica, i raggi verranno riflessi dal disco parabolico tutti in un'unica direzione, paralleli l'uno all'altro. Qualcosa di analogo accade in ricezione ovvero quando i raggi vengono ricevuti dall'antenna anziché essere 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.

Il disco parabolico è in genere di materiale plastico, in modo da abbassare costi e peso, rivestito di materiale metallico riflettente sul lato rivolto verso l`LNB Le dimensioni fisiche del disco devono essere almeno paragonabili alla lunghezza dell`onda

incidente affinché si abbia riflessione, altrimenti il disco diventa un semplice ostacolo che l'onda riesce ad aggirare o scavalcare. Così antenne paraboliche grandi denotano una grande lunghezza d'onda d'utilizzo con impatto inevitabile anche sui costi, antenne paraboliche piccole una piccola lunghezza d'onda e costi minori.

A volte il piano di bocca del disco parabolico può essere coperto da materiale dielettrico, anche 'bombato' (radome), senza interferire con la propagazione elettromagnetica, in modo da evitare disturbi atmosferici come gli accumuli di acqua, neve e condensa.