Componentes y funcionamiento de una antena parabólica

¿Qué es una antena parabólica?

La antena parabólica o satelital, es un dispositivo encargado principalmente de recibir o transmitir ondas electromagnéticas de alta frecuencia desde la tierra hacia los satélites que orbitan en el espacio libre y adaptar estas frecuencias para que se puedan distribuir por redes de cable coaxial. 

Los satélites comerciales trabajan en bandas de frecuencias catalogadas como microondas, Banda C (3,4 – 8 GHz), Banda Ku (10,7 – 18 GHz) y Banda Ka (26,5 – 40 GHz). Estas frecuencias tan altas son imposibles de distribuir por cable coaxial y se tienen que transformar a frecuencias más bajas. 

En el caso de las señales de televisión comercial por satélite la banda utilizada para su distribución por cable coaxial es la Banda FI (Frecuencia Intermedia, entre 950 y 2150 MHz). También es habitual utilizar las antenas parabólicas en enlaces terrestres punto a punto de microondas.

¿De qué se compone una antena parabólica?

Los componentes principales de una antena parabólica son, un reflector pasivo, con forma de paraboloide de revolución; un elemento activo (LNB o BUC) y un sistema de anclaje que permita la orientación y posterior fijación de la antena. 

La forma del reflector aporta a la antena diferentes propiedades, como su alta direccionalidad o su idoneidad para trabajar con frecuencias extremadamente altas. Pero su principal característica es que todas las ondas electromagnéticas que chocan en él se reflejan y concentran en un único punto llamado foco proporcionando en este punto una elevada ganancia. 

El tamaño del reflector de la antena es un factor decisivo para el correcto funcionamiento de las comunicaciones ya que está directamente ligado con la longitud de onda de las frecuencias que utilicemos, así como con la fuerza (PIRE) con la que nos llegan dichas frecuencias. Es por esto que para trabajar con frecuencias de la Banda C es necesario utilizar reflectores de mayor diámetro, ya que al utilizar un rango de frecuencias más bajo la longitud de onda es mayor. Así pues, el diámetro mínimo de una antena parabólica que trabaje en Banda C sería de 120 cm mientras que para Banda Ku sería de 40 cm. 

El material en que esté fabricado el reflector también afecta al rendimiento de las antenas y no solo en aspectos como su durabilidad o resistencia. Los reflectores de malla o de rejilla pueden funcionar con frecuencias de Banda C pero no son aptos para frecuencias más altas como la Banda Ku.

Por su parte, el elemento activo es el encargado de adaptar las frecuencias para que se puedan distribuir tanto por aire como por cable. Además es capaz de polarizar las ondas electromagnéticas en diferentes ejes (vertical, horizontal, circular…) para optimizar el espectro y poder utilizar frecuencias muy próximas entre sí, sin interferirse entre ellas. 

El LNB (del inglés Low Noise Block) es el encargado de captar la señal de alta frecuencia procedente del satélite, y convertirla en una señal de menor frecuencia, que permita su distribución a través del cableado coaxial.  Por contra, el BUC (del inglés Block Up-Converter) realiza la función inversa, amplifica y convierte las frecuencias  que vienen del cable coaxial en otras más altas para lanzarlas al satélite. Tanto el LNB como el BUC necesitan de una bocina de alimentación o Feed que se encarga de canalizar las ondas entre el reflector y el elemento activo.

De este modo, dependiendo del elemento activo que se instale, las antenas parabólicas pueden ser transmisoras (Uplink), cuando se generan ondas electromagnéticas con un BUC; receptoras (Downlink), cuando realiza la función inversa mediante un LNB; o full duplex, cuando realizan la función de transmisión y recepción simultáneamente. En este último caso el LNB y el BUC suelen estar unidos con un OMT (ortoacoplador o duplexor de polarización) que se encarga de combinar o separar los dos tipos de ondas.

A parte de estos componentes principales, también pueden llevar una serie de accesorios para mejorar sus prestaciones, como por ejemplo un motor (para orientar automáticamente la antena a diferentes satélites), mantas calefactoras (para evitar la acumulación de hielo o nieve en el reflector), radomos (recubrimiento de la antena que la protege de los agentes meteorológicos y de la fauna sin afectar a sus propiedades electromagnéticas), etc. 

¿Qué tipos de antenas parabólicas existen?

A lo largo del tiempo se han ido perfeccionando este tipo de antenas, consiguiendo reducir el tamaño del reflector sin perder  en rendimiento. Así pues tenemos varios tipos de antenas parabólicas o de satélite:

> Antena parabólica de foco primario o centrado: fueron las primeras en utilizarse y el foco se encuentra en el eje central del reflector. Son absolutamente simétricas y tienen forma parabólica. El elemento activo se encuentra suspendido frente al reflector en su eje central, generando una zona de sombra. También se le conoce como antena parabólica de Banda C ya que es la que se utiliza para esta banda, aunque también sirve para frecuencias de Banda Ku, así como para enlaces terrestres microondas punto-a-punto.

> Antena parabólica offset o de foco desplazado: el reflector no es completamente redondo, su forma es una sección de un reflector paraboloide de forma oval. Como indica su nombre, tienen el foco desplazado respecto al centro de la antena, lo que evita que el elemento activo haga sombra sobre la parábola reflectora. Al tener el foco desplazado, este tipo de antenas no apuntan perpendicularmente al satélite, sino que quedan inclinadas unos 25º hacia abajo. No son apropiadas para la Banda C.

> Antena parabólica Cassegrain: es una antena con un reflector parabólico cóncavo principal y uno convexo más pequeño secundario suspendido frente al reflector principal y cerca del foco. De tal forma que las ondas electromagnéticas al incidir en un reflector son reflejadas al siguiente.

> Antena de satélite plana: también llamada matriz planar. Aunque físicamente no es una antena parabólica como tal, sí que es una antena compacta para la recepción de señales de satélite que destaca por su reducido tamaño e impacto visual en las instalaciones. Va destinada a instalaciones domésticas y con un buen nivel de la huella de cobertura del satélite en la Banda Ku.