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Biapuntamientos. Cálculo del Diámetro de antena Ideal.

Publicado: 01 Sep 2014 14:44
por Predator
¿Cuál es el diámetro ideal de una antena parabólica para biapuntar a dos satélites vecinos?
Más grande no siempre es mejor.
Por ejemplo, para la combinación 87.2W y 89.0W en banda Ku, la respuesta para mi ubicación geográfica es 90 cm
Pero esta respuesta puede diferir si están en otra región y/o si lo quieren hacer en banda C.

A continuación voy a tratar de explicar el razonamiento a través del cual llegué a esta conclusión, y que podrían intentar probar ustedes mismos para la ubicación geográfica de sus propias estaciones, y para cualquier otra combinación de satélites y banda.

Paso 1: Averiguar la distancia angular entre los dos satélites.

Utilizando dishpointer.com, desde mi estación los pájaros los veo a:
87.2W........................89.0W...................Diferencia
Azimuth: 315,9...........Azimuth: 314,0..........1,9 grados
Elevación: 39,3..........Elevación: 38,2..........1,1 grados

Imagen

Para calcular la distancia angular, aplicamos el teorema de Pitágoras sobre las diferencias de ángulos de azimuth y de elevación:
Raíz cuadrada de [ (1,9) al cuadrado + (1,1) al cuadrado ] = 2,2 grados.
O sea que los pájaros los veo separados entre sí un ángulo de 2,2º.

La idea es encontrar una antena tal que la apuntemos exactamente a mitad de camino entre ambos satélites.
Por supuesto, la ganancia en dirección a cada uno de los dos pájaros será inferior a la ganancia máxima central.
Si lográsemos apuntar la antena exactamente a mitad de camino entre los dos satélites, la ganancia hacia cada uno de ellos será la misma.
La teoría indica que, a mayor diámetro de antena, mayor ganancia central, pero más rápidamente decae la ganancia a medida que no apuntamos directamente al satélite.

Paso 2: Averiguar diámetro de antena ideal para biapuntar satélites separados 2,2 grados

Vamos a utilizar una herramienta disponible on-line haciendo CLICK AQUI para calcular la ganancia de una antena, según su diámetro, frecuencia y ángulo de apuntamiento desplazado de su centro geométrico.

Tomamos como frecuencia media 12GHz y vemos los resultados que se logran con diámetros de 0.60; 0.75; 0.90; 1.10; 1.20; 1.50 mts.

Anotamos la ganancia para satélites separados 2,2 grados, o sea, cuando nos desplazamos 1,1 grados hacia cualquiera de los costados respecto del centro ideal de apuntamiento de la antena:



Imagen

Como verán en la tabla, una antena de 90cm tiene una ganancia máxima de 39.2dBi, y apuntada justo al centro entre ambos satélites tendrá una ganancia de 35.1dBi hacia cada satélite, máximo valor obtenido para cualquiera de los diámetros estudiados.

Se puede observar como, a medida que el diámetro de la antena aumenta por encima de 90cm, crece la ganancia en el punto intermedio;
pero la ganancia en las direcciones hacia los satélites biapuntados disminuye, y eso no es bueno para nuestro objetivo.

Y además, cuanto más grande la antena, más difícil y crítico es lograr dejarla apuntada exactamente en la mitad de camino entre los dos satélites.
Y ante cualquier mínimo error de apuntamiento hacia ese punto intermedio, la ganancia decae muy rápidamente si la antena es grande y "filosa".

Por eso, desaconsejo fuertemente biapuntar a 2 satélites con una antena más grande que la ideal calculada según este procedimiento.

Ahora, ¿qué pasaría si los TPs débiles del satélite "A" fuesen más potentes que los TPs débiles del satélite "B"?
En ese caso, probablemente apuntarle al punto intermedio de ambos no sería la mejor opción, sino que quizás convenga sesgar el apuntamiento favoreciendo algo más al satélite "B", cuyos TPs débiles son más débiles que los del "A".

Y justamente por eso mismo, a menos que cuenten con un buen satfinder digital y realicen un paciente ajuste fino, mi consejo para biapuntamientos es utilizar una antena de una medida cuyo diámetro sea un escalón inmediato inferior a la ideal aqui calculada.
Esta antena un poco más pequeña resultará igualmente efectiva, pero será más sencilla de biapuntar correctamente, o sea, menos sensible a errores por no apuntarle justo al punto intermedio.
Y si tuviésemos que sesgar el apuntamiento favoreciendo a algún satélite más que al otro, al usar una antena un poco más chica que el diámetro ideal pues no sería tan notable la rápida disminución de la ganancia hacia el satélite más potente, por tener un haz algo más ancho.

En mi caso, yo seguí este razonamiento para biapuntar a los 87.2W/89.0W y fue lo que me decidió a utilizar una antena de 75 cm, más económica y fácil de apuntar que una de 90cm, y que tiene una ganancia teórica de biapuntamiento muy similar (sólo 0.4dB de diferencia respecto a una antena de 90cm), es menos sensible a errores de apuntamiento y me permite sesgar levemente el apuntamiento hacia el satélite con el TP más débil de todos, sin sacrificar tanto la ganancia hacia el otro satélite más potente.

Espero que esta herramienta les resulte útil y los invito a que realicen sus propios cálculos para sus biapuntamientos favoritos.

:saludos

Re: Biapuntamientos. Cálculo del Diámetro de antena Ideal.

Publicado: 01 Sep 2014 17:21
por hjmelgar
Muy buen desarrollo.
Como se estila decir por acá (en política) comentaré algo pero "por la positiva", Es decir, que quisiera agregarte algún comentario para que lo profundices o reconsideres.
Ahora, ¿qué pasaría si los TPs débiles del satélite "A" fuesen más potentes que los TPs débiles del satélite "B"?
En ese caso, probablemente apuntarle al punto intermedio de ambos no sería la mejor opción, sino que quizás convenga sesgar el apuntamiento favoreciendo algo más al satélite "B", cuyos TPs débiles son más débiles que los del "A".
En mi caso, ubicar mi antena motorizada de 66x60, en medio de ambos satélites es algo mucho mas fácil que la elaboración matemática que has hecho, ya que cuento los clicks que necesita mi motor para partir de un satélite y llegar a apuntar perfectamente al otro. Luego los divido entre 2 y vuelvo atrás.
Al hacer una autobúsqueda en ese punto intermedio, me encuentro que los TP mas fuertes del Galaxy28 prevalecen sobre los TPs mas fuertes del Tksat-1.
Luego, si posiciono la antena exactamente en la posición del satélite boliviano, me aparecen Unopar y algún canal mas (del 89w).
Se produce biapuntamiento aunque no lo quiera.

Pero no se da la inversa, es decir, que si posiciono el motor sobre el 89w, no capturo nada del 87,2w.
Al menos en mi localidad, el medio no es la distancia ideal para hacer un biapuntamiento.

La razón es que no tienen la misma potencia tanto sus TPs mas fuertes como los débiles (al menos en mi localidad y con mi estación).
Creo que tu puedes introducir un nuevo factor a tener en cuenta en tu excelente desarrollo y sería una "compensación" o algo así, originado en la diferencia de potencia de los tps de ambos satélites, según la localidad.
Quizás allí, en un punto geográfico donde la potencia de los tps de ambos satélites fuesen iguales, quizás allí sería correcto aplicar tu razonamiento en el estado en que se encuentra ahora.

Pero en Montevideo -repito-, estamos mas alejados del satélite boliviano o tal vez simplemente la Q de ambos tps no nos llega en igual forma para ambos casos.

Esto no quita ningún mérito a tu desarrollo.
Es mas, hace tiempo que considero que los puntos de reputación que tu has alcanzado no reflejan de ninguna manera tus contribuciones al foro. Por eso entiendo que deberíamos reconocer no solo tus aportes sino la forma en como te diriges a tus colegas, siempre con el mayor respeto y tu empeño por contribuir, mas que pensar en separar o dividir.

Simplemente por ese motivo, yo te voy a dar puntos y a pedirte que sigas en esa misma línea (una línea similar de otro colega argentino que en su oportunidad y en este foro, elogié por motivos similares).

Excelente tema, compañero Predator. Por favor, sigue profundizando el mismo.

:ok :ok :ok

Re: Biapuntamientos. Cálculo del Diámetro de antena Ideal.

Publicado: 01 Sep 2014 18:10
por Predator
Gracias por tus comentarios hjmelgar.

Aclaro que no me debería interesar el balance de calidad con que recibo los TPs fuertes.
Que los TPs fuertes entren con la potencia que quieran, a mi no me molesta que los de un satélite entren más fuertes que los fuertes del otro satélite.
El desafio es lograr que entren todos los débiles, y que lo hagan de manera pareja.

Es efectivamente asi como tú dices, una abstracción teórica, esta idea de que la pisada con que se reciben los TPs débiles de ambos satélites sea idéntica.
Sería mucha casualidad que sea exactamente asi, y que convenga apuntar exactamente a mitad de camino de ambos pájaros.

Y es justamente por ello que me inclino por afirmar que el método teórico que desarrollé más arriba es para calcular el tamaño de antena máximo que se debería usar para un biapuntamiento deseado.
Y es que, si hay mucha diferencia de potencia entre TPs débiles de uno y otro satélite, probablemente debamos sesgar el apuntamiento algunas décimas de grado hacia el satélite con TPs más débiles.
Y es ahi donde nos convenga colocar una antena con el diámetro apenas un poco más chico que el diámetro "ideal".

En este momento yo tengo en casa mi antena de 75 cm apuntada casi exactamente en la posición intermedia entre el 87.2W y el 89.0W.
Y observo que el TP más débil del 87.2W lo recibo casi 1dB más débil que el TP más débil del 89.0W (perdón si este juego de palabras genera confusión).

Aqui las mediciones:


Quizás esto me dé pie a realizar un ajuste fino, girando 0,2º la antena hacia el este, hasta dejar ambos TPs con la misma lectura de MER.
Y esto me resultará seguramente más sencillo, por haber instalado antena de 75 cm y no de 90 cm, como resulta del cálculo teórico ideal para apuntar justo al centro.

Re: Biapuntamientos. Cálculo del Diámetro de antena Ideal.

Publicado: 01 Sep 2014 18:53
por hjmelgar
Predator escribió:...
En este momento yo tengo en casa mi antena de 75 cm apuntada casi exactamente en la posición intermedia entre el 87.2W y el 89.0W.
Y observo que el TP más débil del 87.2W lo recibo casi 1dB más débil que el TP más débil del 89.0W (perdón si este juego de palabras genera confusión).

Aqui las mediciones:


Quizás esto me dé pie a realizar un ajuste fino, girando 0,2º la antena hacia el este, hasta dejar ambos TPs con la misma lectura de MER.
Y esto me resultará seguramente más sencillo, por haber instalado antena de 75 cm y no de 90 cm, como resulta del cálculo teórico ideal para apuntar justo al centro.
Está clarito Predator, no hay juego de palabras ni hay confusiones.
¿Con que equipo efectúas esas mediciones?

PD: yo mencioné los tp fuertes, porque no capturo ninguno de los tp indicados como débiles (en EDS) en ninguno de los dos satélites.
Son todos fuertes en mi estación o ... no agarro nada.

Re: Biapuntamientos. Cálculo del Diámetro de antena Ideal.

Publicado: 01 Sep 2014 19:05
por Predator
hjmelgar escribió:¿Con que equipo efectúas esas mediciones?
Los ajustes finos los realizo con la ayuda de un satfinder digital Trimax 6600HD+.
Me permite ver en cada instante la constelación digital y la medición del MER de cada TP.
También dispongo de la función de análisis de espectro, que es útil para detectar interferencias.
hjmelgar escribió:PD: yo mencioné los tp fuertes, porque no capturo ninguno de los tp indicados como débiles (en EDS) en ninguno de los dos satélites.
Son todos fuertes en mi estación o ... no agarro nada.
Juááá. Ahora comprendo.
Pero siempre hay alguno de los que sí recibes que puedas identificar como el más débil de cada satélite. El que registre menor valor de Q, o el que pixela primero ante la menor lluvia.
Es a esos TPs a los que debemos prestarles atención cuando buscamos realizar un apuntamiento fino en una antena fija.
En tu caso, que usas una antena motorizada, una vez que logras la curva perfecta pues ya no tienes ninguno de estos problemas.

:saludos