Nos últimos meses tenho me dedicado à montagem de um sistema que servirá tanto como um radiotelescópio de uso didático, como uma estação rastreadora de sinais provenientes do espaço (satélites de amadores e reflexão lunar).
Para minimizar os gastos, estou usando materiais de baixo custo mas que, com criatividade, podem render inúmeros resultados científico/didáticos.
Atualmente estou trabalhando na faixa de 10GHz. Lembrem-se: de 10GHz a 10,5GHz tem a banda de 3cm alocada para o Serviço de Radioamador.
No mercado nacional é amplamente difundido o uso de antenas receptoras de tv por assinatura na banda Ku (10,7 a 12,75 GHz).
Como esse sistema de recepção funciona?
Em geral é utilizada uma antena composta por um refletor que é parte de uma superfície parabólica maior (imaginária) e um LNBF que é colocado no ponto focal da parábola imaginária, mas com uma inclinação voltada para o centro da superfície do refletor (real). Dessa forma, os sinais provenientes de uma determinada direção serão focalizados no LNBF.
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| Fig.-1: Esquema de antena offset Verde: LNBF, Azul: suporte, Vermelho: refletor |
O LNBF (low noise block feed) é a "peça" que contém um segmento de guia de onda especial (feed horn) que recebe o sinal concentrado pelo refletor da antena e direciona para os elementos de recepção (como se fossem duas antenas de 1/4 de onda ortogonalmente localizadas no fundo do guia de onda). O sinal recebido por essas antenas é amplificado por um LNA (low noise amplifier) e, então, convertido "para baixo" para a banda L (0,95MHz a 1,45GHz) por um mixer e oscilador local (9,75GHz ou 10,6GHz). Essa conversão é necessária para que possa ser usado um simples cabo coaxial (geralmente RG-06) como linha de transmissão do sinal até ao receptor.
A beleza desse sistema é que:
1-Pode-se usar um RTL-SDR baratinho para receber o sinal da frequência intermediária (Banda L)
2-Em geral, sem modificação alguma, esses LNBFs comerciais funcionam até aprox 10GHz!
Ligando o LNBF:
É encontrado facilmente LNBF para banda Ku do tipo universal no mercado. Esses LNBFs têm dois osciladores locais que trabalham nas frequências de 9,75GHz ou 10,6GHz. Para alimentar o LNBF é necessário usar um nível de voltagem de acordo com a polarização escolhida (horizontal 14V ou vertical 18V). Essa tensão é enviada através do próprio cabo coaxial através de um circuito de polarização, chamado"bias-T".
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| Fig.-2 "Bias t" (crédito: Matthias Buchmeier. Licensed under CC BY-SA 3.0 via Commons) |
O ramo RF+DC é conectado ao cabo coaxial que está ligado ao LNBF. Através do ramo DC é enviada a alimentação. Devido à existência do indutor, o sinal de RF proveniente do LNBF será bloqueado. É pela voltagem de alimentação que se seleciona a polarização do LNBF.
A polarização pode ser Linear ou Circular. O mais comum é o uso da polarização linear: Horizontal ou Vertical. No caso de recepção de um satélite que está no mesmo meridiano que o receptor, ou seja: ambos os satélites e antena estão na mesma longitude, o LNBF deve estar com as "antenas internas" alinhadas com o horizonte (polarização horizontal) e a outra (ortogonal) com a vertical. Mas se a longitude é diferente, faz-se necessário o ajuste do alinhamento girando o LNBF em seu suporte para compensar a inclinação.
Recebendo o sinal:
Dependendo do que se deseja receber, há vários métodos:
1) Satfinder
O Satfinder é um equipamento que consiste basicamente, de um detector de RF e um indicador (normalmente um VU analógico) de intensidade, que permite obter a indicação da presença de sinal na entrada do LNBF. Esse sinal, da banda L, é obtido a partir da conversão feita no LNBF e que apenas altera a banda do sinal, sendo que as demais características de variação de intensidade e modulação continuam intactas (tal e qual um transponder linear dos satélites).
O Satfinder, como o próprio nome diz "achador de satélite", é utilizado para apontar as antenas parabólicas de TV durante a sua instalação. Ao apontar para o satélite, conhecendo-se previamente o azimute e elevação da antena, o safinder vai permitir um ajuste fino da posição indicando a máxima intensidade do sinal.
Desvantagem do satfinder: não demodula o sinal. Qualquer fonte de sinal ou ruído, vai provocar uma indicação de potência. Se quiser fazer um registro da potencia do sinal, é necessário algum tipo de conversor analógico-digital para digitalizar o nível DC disponível internamente no Satfinder e permitir o registro num computador, por exemplo. Um arduíno poderia ser usado para isso, pois mesmo os mais simples possuem um ADC interno de 10bits que poderia ser utilizado com poucas modificações ou circuitos adicionais.
2)"Satlink"
O Satlink é um receptor completo de satélite com display incorporado e bateria para uso portátil. A vantagem do Satlink é que ele demodula o sinal e permite ter certeza de que o apontamento da antean está sendo feito pro satelite correto, além de permitir a seleção de polarização e possibilitar um alinhamento preciso da antena e da inclinação do LNBF.
a continuar....
Referênmcias:
https://en.wikipedia.org/wiki/Offset_dish_antenna
http://www.qsl.net/n1bwt/chap5.pdf