ορυφορικά κάτοπτρα Τα είδη και οι αρχές λειτουργίας τους

Transcript

1 Τα είδη και οι αρχές λειτουργίας τους Το δορυφορικό πιάτο ή κάτοπτρο ή κεραία ή και ταψί σύµφωνα µε µερικούς, αποτελεί το σηµαντικότερο κρίκο της αλυσίδας της δορυφορικής λήψης και είναι πολύ σηµαντικό να προσεχθεί, καθώς είναι αποδεδειγµένα, το κοµµάτι που αλλάζεται δυσκολότερα από όλα! Αν µάλιστα το σήµα που επιζητούµε να λάβουµε είναι από τα δύσκολα, τότε οι απαιτήσεις σε πιάτο µεγαλώνουν και από µέγεθος «πίτσας», µπορούµε στη θεωρία να φτάσουµε και σε µεγέθη ραδιοτηλεσκοπίου! Για να µην αποτελέσει λοιπόν το κάτοπτρο τον «αδύναµο κρίκο» της δορυφορικής µας λήψης, καλό είναι να έχουµε ορισµένες βασικές γνώσεις γι αυτό, πριν ακόµη προβούµε στην αγορά του. Του Γιάννη-Φίλιππου ηµητριάδη Πώς λειτουργούν τα δορυφορικά κάτοπτρα Ο πιο σωστός όρος για την ονοµασία των πιάτων είναι η λέξη κάτοπτρο, καθώς το δορυφορικό πιάτο λειτουργεί µε βάση τις αρχές των κοίλων κατόπτρων που µαθαίνουµε στη Φυσική. Ο βασικός ρόλος του είναι η συλλογή του πολύ ασθενούς δορυφορικού σήµατος, που φτάνει στην εγκατάστασή µας από τους γεωστατικούς δορυφόρους και η συγκέντρωσή του σε ένα συγκεκριµένο σηµείο, στη λεγόµενη εστία του κατόπτρου (σκεφτείτε ότι οι δορυφόροι απέχουν κάπου 39 χιλιάδες χιλιόµετρα από την Ελλάδα). Ένα δορυφορικό κάτοπτρο είναι πράγµατι τµήµα παραβολής και η επιλογή αυτή δεν είναι τυχαία. Όπως γνωρίζουµε από τη θεωρία των συγκλινόντων κατόπτρων, οποιαδήποτε ακτίνα που έχει κατεύθυνση παράλληλη προς τον κύριο άξονα της παραβολής, προσπέσει σε αυτή, τότε ανακλάται προς ένα και µοναδικό σηµείο, που δεν είναι άλλο από την εστία της. Η εστία είναι ένα σηµείο έξω από την 94 ΟΡΥΦΟΡΙΚΑ νέα ΙΟΥΝΙΟΣ 2007

2 παραβολή (δηλαδή το κάτοπτρο), στην οποία τοποθετείται η χοάνη συλλογής (feedhorn), που έχει σαν σκοπό να προωθήσει το σήµα που συλλέχτηκε στο LNB και από εκεί, µε το οµοαξονικό καλώδιο στο δορυφορικό µας δέκτη. Η χοάνη συλλογής στα σηµερινά LNB των µικρών πιάτων είναι ενσωµατωµένη σε αυτά (πρόκειται για το στρογγυλό τµήµα του LNB, που βλέπει προς το πιάτο). Όσο µεγαλύτερη είναι η ανακλαστική επιφάνεια του κατόπτρου και όσο ποιοτικότερη είναι η κατασκευή του, τόσο περισσότερο «σήµα» θα φτάσει στην εστία του. Το χαρακτηριστικό του κατόπτρου που προσδιορίζει αυτήν την ικανότητά του, ονοµάζεται απολαβή (κέρδος) και µετριέται σε dβ, σε συγκεκριµένες συχνότητες (η απολαβή µειώνεται στις χαµηλότερες συχνότητες). Αυτό που έχει όµως σηµασία για µας, είναι το εισερχόµενο σήµα να υπερβαίνει ένα συγκεκριµένο κατώφλι, που ονοµάζεται «λόγος σήµατος προς θόρυβο» (C/N Carrier to Noise Ratio). Όσο το εισερχόµενο σή- µα παραµένει πάνω από αυτό το κατώφλι, η λήψη µας είναι απρόσκοπτη και συνεχής, ενώ ακόµη και αν προβούµε σε περαιτέρω αύξηση του σήµατος (π.χ. µε ένα µεγαλύτερο πιάτο), στην περίπτωσή αυτή δεν θα έχουµε καλύτερη λήψη. Εκτός του δορυφορικού κατόπτρου, µεγάλη σηµασία στην πετυχηµένη λήψη έχει φυσικά και το LNB, καθώς και η σωστή συνολική εγκατάσταση από τον τεχνικό (ώστε να κεντράρει απόλυτα, να λαµβάνει σωστά τις πολώσεις και να σηµαδεύει τέλεια το ζητούµενο δορυφόρο). Αν η δέσµη του δορυφόρου που επιθυµούµε να κατεβάσουµε είναι ισχυρή, τότε τα πράγµατα είναι αρκετά απλά και ένα µικρό πιατάκι των εκατοστών επαρκεί για τέλεια λήψη, όλες τις ώρες της ηµέρας (και µόνο κατά τη διάρκεια εντονότατης νεροποντής µπορεί να έχουµε κάποια προβλήµατα). Αν όµως η δέσµη που θέλουµε να κατεβάσουµε είναι δύσκολη στην περιοχή µας, τότε η µόνη µας δυνατότητα για να εξασφαλίσουµε ικανοποιητικό σήµα (σε βαθµό που αυτό να ξεπερνά το λόγο σήµατος προς θόρυβο) είναι η αύξηση των διαστάσεων του πιάτου και ιδιαίτερα της απολαβής του. Γνωρίζουµε, από την εµπειρία µας από την αναλογική TV, ότι στην περίπτωση όπου το σήµα είναι ασθενές, θα δούµε εικόνα, αλλά µε πολλά ή λίγα χιονάκια. Στην ψηφιακή λήψη όµως, τα πράγµατα είναι διαφορετικά. Εφόσον βλέπουµε εικόνα, οποιαδήποτε αύξηση και αν κάνουµε στο σήµα που λαµβάνουµε, η εικόνα δεν θα βελτιωθεί καθόλου. Αντίθετα, αν το σήµα είναι ανεπαρκές, δεν θα «δούµε» καθόλου εικόνα. Ειδική περίπτωση αποτελεί ένα οριακό σηµείο της έντασης σήµατος (στο ση- µείο που πιάνουµε και δεν πιάνουµε δηλαδή), όπου η λήψη είναι διακοπτόµενη, µε τσακίσµατα σε ήχο και εικόνα. Όταν συµβαίνει κάτι τέτοιο, τότε λέµε ότι η λήψη της συγκεκριµένης δέσµης του δορυφόρου είναι οριακή. Σε δέσµες οριακής λήψης µπορεί να έχουµε τέλεια και συνεχή λήψη κάποιες ώρες της ηµέρας, διακοπτόµενη λήψη µε τσακίσµατα σε άλλες ώρες και καθόλου λήψη κάποιες άλλες, γεγονός που οφείλεται βέβαια στο αυξοµειούµενο σήµα που έρχεται α- πό το δορυφόρο, για πολλούς και διάφορους λόγους. Αν λοιπόν επιθυµούµε πλήρη 24ωρη λήψη ενός ποµπού µε τέτοια συµπεριφορά, θα πρέπει να υπολογίσουµε την απαιτούµενη απολαβή του κατόπτρου, τη χειρότερη ώρα της ηµέρας (και ίσως και τη χειρότερη εποχή του χρόνου, που είναι συνήθως το καλοκαίρι), ώστε το κάτοπτρο που θα πάρουµε να εξασφαλίζει ικανοποιητικό σήµα, ακόµη κι όταν αυτό είναι πιο ασθενικό. Για όλα αυτά δίνουµε «ενδεικτικές» διαστάσεις κατόπτρων για κάθε δέσµη του δορυφόρου, στους πίνακες συχνοτήτων που θα βρείτε στις τελευταίες σελίδες του περιοδικού. Είδη κατόπτρων Πολλά είναι τα είδη δορυφορικών κατόπτρων που έχουν χρησιµοποιηθεί κατά καιρούς, στην πράξη όµως σήµερα κατά 95% χρησιµοποιούνται µικρά πιάτα τύπου offset. Εµείς βέβαια οφείλουµε να σας τα παρουσιάσουµε όλα Κάτοπτρο Prime Focus για ταυτόχρονη λήψη µπάντας C και Ku. Συναρµολογούµενο κάτοπτρο Prime Focus. Feedhorn για κάτοπτρο Prime Focus. Κάτοπτρο τύπου offset. 95

3 5 Κάτοπτρο τύπου offset µε παράκεντρα LNB. Παραβολικά κάτοπτρα (ή κάτοπτρα κεντρικής εστίασης ή prime focus). Πρόκειται για τον παλαιότερο τύπο δορυφορικού κατόπτρου, που είναι και ο ευκολότερος στην κατανόηση της λειτουργίας του. Αποτελεί ένα απολύτως κυκλικό τµήµα παραβολής, το οποίο εστιάζει σε ένα σηµείο ακριβώς στο κέντρο του, σε µικρότερο ή µεγαλύτερο ύψος από την επιφάνειά του (ρηχά ή βαθιά πιάτα, µε υπέρ και κατά ). Στις αρχές της δορυφορικής λήψης, τα κάτοπτρα αυτά ήταν τα µοναδικά που κυκλοφορούσαν, έχοντας ελάχιστη διάµετρο 1.2m και µέγιστη µερικές δεκάδες µέτρα! Η κατασκευή τους ήταν σχετικά εύκολη µε ειδικά καλούπια, αλλά η απόδοσή τους ήταν αρκετά µικρή. Ένας επιπλέον λόγος της µικρής τους απόδοσης, είναι και το γεγονός ότι το σύνολο χοάνης-lnb παρεµβάλλεται στην πορεία των ση- µάτων που έρχονται από το δορυφόρο και προκαλεί µία «σκίαση», που µειώνει την πραγµατική ανακλαστική επιφάνεια. Σήµερα, παράγονται ουσιαστικά µόνο σε διαστάσεις µεγαλύτερες από 2,2m. Μάλιστα, στις διαστάσεις αυτές είναι οικονοµικότερα από άλλους τύπους κατόπτρων (είναι σχεδόν πάντα αλουµινίου). Η απολαβή τους είναι φυσικά συνάρτηση της ποιότητας κατασκευής. Είναι φυσικό η απολαβή να µειώνεται, αν το πιάτο διατίθεται σε «φέτες» που απαιτούν συναρµολόγηση ή αν τυχόν εµφανίζει στρεβλώσεις. Σήµερα, τα παραβολικά κάτοπτρα αφορούν πολύ µικρό µέρος της αγοράς, αλλά απευθύνονται σε ακριβές high end εγκαταστάσεις, για δύσκολες λήψεις. Επίσης, είναι προτιµότερα και για τη λήψη της µπάντας C. 6 To επίπεδο κάτοπτρο της ελληνικής εταιρείας Attisat, είναι ιδιαίτερα διαδεδοµένο στην αγορά της Κεντρικής Ευρώπης. 7 εν πρόκειται για ραδιοτηλεσκόπιο, αλλά για ένα τεράστιο Cassegrain. Κάτοπτρα τύπου offset Αυτά είναι σήµερα τα δορυφορικά κάτοπτρα που χρησιµοποιούνται στο 95% των εγκαταστάσεων, µε διαστάσεις που ξεκινούν από 50 εκατοστά και καταλήγουν σε 3 µέτρα. Και τα κάτοπτρα αυτά είναι φέτα παραβολής, δεν είναι όµως ολοστρόγγυλη, αλλά έ- χει αυγοειδές σχήµα (ενίοτε και µε ευθειασµένα άκρα). Το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό των κατόπτρων αυτών είναι ότι η εστία τους δεν βρίσκεται στο κέντρο, αλλά σε ένα σηµείο που αντιστοιχεί στο κάτω µέρος του κατόπτρου, µε αποτέλεσµα το LNB να µη σκιάζει το πιάτο, επιτυγχάνοντας έτσι µεγαλύτερη απόδοση. Το υλικό κατασκευής τους µπορεί να είναι αλουµίνιο, πολυεστέρας (fiberglass) ή κάποιο κράµα σιδήρου (π.χ. γαλβανισµένο ατσάλι) και η διάστασή τους πρέπει να αποδίδεται από την οριζόντια µέτρηση, που είναι η µικρότερη. Η απολαβή τους επί ίσων διαστάσεων είναι µεγαλύτερη των παραβολικών και το κόστος για διαστάσεις µέχρι 1,2m είναι πολύ συγκρατηµένο, καθώς παράγονται µαζικά. Μόνο στις µεγάλες διαστάσεις το κόστος αυξάνει- και στις πολύ µεγάλες είναι αρκετά υψηλότερο από τα αντίστοιχα κάτοπτρα κεντρικής εστίασης. Επίπεδα κάτοπτρα Τα επίπεδα κάτοπτρα αποτελούν µία σηµαντική αισθητική αναβάθµιση και κάνουν πολλές πωλήσεις στη δυτικοευρωπαϊκή αγορά, στη χώρα µας όµως είναι σχεδόν ά- γνωστα, παρόλο που διαθέτουµε µία πολύ αξιόλογη βιοµηχανία παραγωγής τους, την Attisat. Ο λόγος της µικρής διάδοσής τους στη χώρα µας είναι αφενός ότι δεν διατίθενται σε µεγάλες διαστάσεις, παρόλο που έχουν αρκετά µεγαλύτερη απολαβή από τα αντίστοιχου µεγέθους κάτοπτρα offset και αφετέρου το σχετικά αυξηµένο κόστος τους (όταν γενικώς οι οικοδοµές µας είναι κιτς, στην αισθητική του πιάτου θα κολλήσουµε;). Στα κάτοπτρα αυτά δεν υπάρχει εξωτερικό LNB, αφού η όλη λειτουργία του είναι ενσωµατωµένη στα ηλεκτρονικά του κατόπτρου. 8 Κάτοπτρο τύπου Torroidal. Κάτοπτρα διπλής ανάκλασης Τα κάτοπτρα αυτά είναι γνωστά από το παρελθόν και το κυριότερο χαρακτηριστικό τους είναι ένας δεύτερος ανακλαστήρας, που επιτρέπει την καλύτερη συγκέντρωση 96 ΟΡΥΦΟΡΙΚΑ νέα ΙΟΥΝΙΟΣ 2007

4 9 Κάτοπτρα υψηλής αισθητικής, για ευδιάκριτη τοποθέτηση. του σήµατος, µε αποτέλεσµα να έχουν τη µεγαλύτερη απολαβή επί ίσων διαστάσεων. Η αρχή της διπλής ανάκλασης µπορεί να εφαρµοστεί και στα κεντρικής εστίασης, αλλά και στα offset κάτοπτρα και µία δεύτερη ονοµασία τους είναι κάτοπτρα τύπου Cassegrain. Το κυριότερο µειονέκτηµά τους είναι βέβαια το υψηλό κόστος τους. Παράλληλα, στα κεντρικής εστίασης κάτοπτρα υπάρχει και το τεχνικό πρόβληµα ό- τι το LNB θα πρέπει να κοιτάζει προς τα πάνω και όχι προς τα κάτω, κάτι που δηµιουργεί προβλήµατα στεγανότητας και απαιτεί ειδικό κάλυµµα χοάνης. Τα Cassegrain χρησιµοποιούνται συχνά και για εκποµπές σήµατος προς τους δορυφόρους (Uplink). 10 Άλλη µία παραλλαγή offset κάτοπτρου. Κάτοπτρα Torroidal Τα κάτοπτρα αυτά είναι ειδική υποκατηγορία των κατόπτρων διπλής ανάκλασης και το τελευταίο διάστηµα βελτιώνουν σηµαντικά την θέση τους στην αγορά, καθώς ε- πιτρέπουν την ταυτόχρονη λήψη πολλών δορυφόρων (θεωρητικά µέχρι 16), µε α- πόσταση µεταξύ τους στο γεωστατικό τόξο µέχρι 40 µοίρες. Το µοναδικό τέτοιο κάτοπτρο που κυκλοφορεί στην ελληνική αγορά παρουσιάζει διάµετρο στα 90cm (υπάρχει και µικρότερο µοντέλο, αλλά για την Ελλάδα δεν συνιστάται). H απολαβή του κατόπτρου, τόσο για τις κεντρικές όσο και για τις παράκεντρες λήψεις, είναι στο µεγαλύτερο µέρος του τόξου ίδια και αντίστοιχη µε ενός κατόπτρου 90 εκατοστών. Το µειονέκτηµά τους είναι και πάλι το κόστος και η σχετική δυσκολία σωστής εγκατάστασης, αλλά για όσους επιθυµούν την ταυτόχρονη λήψη πολλών δορυφόρων, χωρίς την αναµονή στην κίνηση ή το θόρυβο του µοτέρ, αποτελούν πολύ καλή λύση (για δύο ισχυρούς και κοντινούς δορυφόρους, προτιµάται πάντως η φτηνότερη λύση ενός απλού πιάτου κατόπτρου τύπου offset, µε ένα κεντρικό και ένα παράκεντρο LNB). Θα πρέπει να πούµε ακόµη ότι για κάθε επιπλέον δορυφόρο απαιτείται η αγορά ενός πρόσθετου LNB, ενώ βέβαια χρειάζεται και η τοποθέτηση διακοπτών DiSEqC για την εναλλαγή των δορυφόρων από το δέκτη Offset κάτοπτρα καλυµµένα σε θόλο, ειδικά για πλοία. Χρησιµοποιούνται για δορυφορική λήψη, αλλά δεν είναι κάτοπτρα Είναι φακοί! Άλλα κάτοπτρα Εντελώς περιθωριακή είναι η παρουσία άλλων τύπων πιάτων. Αρκετές πρωτότυπες κατασκευές έχουν εµφανιστεί κατά καιρούς στα πλαίσια της αναζήτησης α- όρατων πιάτων, µε κάποια να µοιάζουν µε λάµπες κήπου, άλλα µε κύβους και άλλα µε σφαίρες! ύσκολα θα τα δείτε στη χώρα µας, καθώς είναι συνήθως µικρής απολαβής. Περισσότερο γήινα ήταν κάποια πιάτα φαρδύτερα κατά πλάτος, για καλύτερες παράκεντρες λήψεις κοντινών δορυφόρων (κάτι ενδιάµεσο από το κανονικό και το torroidal), που όµως δεν τα είδαµε να εισάγονται στη χώρα µας. Στον αντίποδα, έχουµε δει φωτογραφία και ενός τέρατος πολλών µέτρων, µε δεύτερο ανακλαστήρα σαν τεράστιο Torroidal και διάφορες άλλες ιδιοκατασκευές! Σταθερό ή κινητό; Αν το πιάτο που θα επιλέξετε δεν υπερβαίνει το 1,10-1.,0m κατά πλάτος, τότε τα πράγµατα είναι σχετικά απλά: Ξεκινάτε µε σταθερό για λήψη ενός ή δύο δορυφόρων και αν στην πορεία γίνετε µερακλής, προχωράτε στην τοποθέτηση ενός µοτέρ, που θα κινείται µε εντολές DiSEqC 1.2, σηµατοδοσία που υποστηρίζουν όλοι οι δορυφορικοί δέκτες, πλην των ιδιοκτησιακών. εν θα χρειαστείτε ούτε άλλο καλώδιο ούτε άλλη βάση στήριξης. Αν αντίθετα σχεδιάζετε να πετύχετε δύσκολες λήψεις και υπολογίζετε σε µεγαλύτερο κάτοπτρο, τότε θα χρειαστεί να προβλέψετε από την αρχή αν θα κινείται ή όχι. Αν το πιάτο θα βλέπει σταθερά ένα δορυφόρο, θα χρειαστείτε µια απλή βάση Az/El (Αζιµουθίου-Ανύψωσης). Αν αντίθετα επιθυµείτε να κινείται, θα χρειαστείτε ειδική πολική βάση (polar mount), πάνω στην οποία θα προσαρµοστεί ειδικό µοτέρ (actuator), για την κίνηση του οποίου θα χρειαστείτε τουλάχιστον και ένα V- box (ειδικό µηχάνηµα που µετατρέπει τις εντολές DiSEqC.2 σε παλµούς κίνησης 98 ΟΡΥΦΟΡΙΚΑ νέα ΙΟΥΝΙΟΣ 2007

5 που καταλαβαίνουν τα actuators). Εναλλακτικά, αντί του V-box θα χρειαστείτε positioner, αλλά να µη σας µπλέξουµε µε τέτοια! Η ουσία είναι ότι µία κινητή ε- γκατάσταση θα απαιτήσει καλή µελέτη, όχι µόνο για την αγορά του εξοπλισµού, αλλά και για την εύρεση της πιο κατάλληλης θέσης για την τοποθέτηση του πιάτου. Πώς να επιλέξω; Το βασικότερο κριτήριο για την επιλογή του κατάλληλου κατόπτρου, είναι φυσικά η κάλυψη των πραγµατικών αναγκών λήψης. Βέβαια, όσοι είναι ή προορίζονται να γίνουν δορυφοροµανείς, δεν καλύπτονται µε τίποτε, καθώς, όσο µεγάλο κάτοπτρο και αν επιλέξουν, πάντα θα υπάρχει κάτι που δεν θα µπορούν να πιάσουν! Έχουµε αφιερώσει αρκετά ειδικά άρθρα πριν 6-8 µήνες, σχετικά µε τα κριτήρια επιλογής µιας εγκατάστασης (γλώσσα, είδος προγράµµατος κ.λπ.) και θα σας καλέσουµε να ανατρέξετε σε αυτά, σε συνδυασµό µε µελέτη και των πινάκων του περιοδικού. Από εκεί και πέρα βέβαια, υπάρχει και σωρεία περιοριστικών παραγόντων, όπως το κόστος ή η έλλειψη χώρου τοποθέτησης. Αν πάντως οι απαιτήσεις σας είναι λογικές, τότε θα καλυφθούν εύκολα και µε µικρό κόστος, ενώ αν πράγµατι γίνετε κι εσείς φανατικός δορυφοροµανής, µπορείτε σίγουρα να επεκταθείτε και αργότερα. Σε ότι αφορά την ποιότητα κατασκευής, υπάρχουν βέβαια διαφορές, πιστεύουµε όµως ότι υπό κανονικές συνθήκες, ένα πιάτο θα έχει έτσι κι αλλιώς µεγάλη διάρκεια ζωής και στις µικρές διαστάσεις το κόστος είναι τόσο αµελητέο, που δεν α- ξίζει να το συζητάµε καν! Αυτό που σίγουρα θα πρέπει να προσέξετε, είναι η σωστή εγκατάσταση, ειδικά αν τελικά εγκαταστήσετε κινητό κάτοπτρο ή κάποιο τύπου torroidal ή ακόµη και σταθερό, αλλά µεγάλων διαστάσεων. Αλλιώς µπορεί να έχετε Ferrari, αλλά να τρέχετε σαν να είχατε Fiataki! 13 Η βάση polar mount για κινητά κάτοπτρα.