Como orientar parabólicas (ART357)

Para muitos instaladores de antenas parabólicas a fixação da antena e a passagem dos cabos até o receptor e o televisor não é tão problemático como a orientação da antena. Se o instalador faz seu trabalho numa região densamente povoada sempre é possível encontrar uma antena já instalada dentro de seu raio de visão que permita saber para que lado elas devem apontar. No entanto, nas regiões isoladas o trabalho é mais difícil. Neste artigo damos algumas explicações simples que permitem ao instalador orientar antenas parabólicas.

 

Muitos manuais de instalação de antenas parabólicas incluem na relação de ferramentas necessárias a este trabalho uma bússola.

No entanto, nem mesmo os manuais explicam exatamente como usar a bússola o que leva os instaladores a não conseguirem encontrar a direção para a qual deve ser apontada a antena usando este instrumento.

O que existe, para complicar, é a falsa a crença de que a bússola aponta a direção para onde devemos ir ou a direção que a antena deve ser apontada quando na verdade ela opera de modo diferente. A bússola permite encontrar a direção do pólo norte magnético e em consequência dos pontos cardiais. E, em sua função é possível determinar a direção para a qual devemos ir ou devemos apontar a antena.

Em outras palavras, de nada adianta ter uma bússola se não sabemos em que direção devemos ir ou para que direção devemos apontar uma antena.

Para que o leitor não se atrapalhe mais ao orientar uma antena vamos começar nossas explicações pelo próprio posicionamento do satélite.

 

ONDE ESTÁ O SATÉLITE

Para poder "ficar parado" sempre na mesma posição do espaço, os satélites precisam ser colocados numa órbita especial denominada geoestacionária. Nesta órbita os satélites dão uma volta em torno da terra a cada 24 horas, acompanhando assim sua rotação. O resultado é que girando em sincronismo com a terra eles ficam como que estacionados sempre sobre a mesma região.

A órbita geoestacionária é um circulo paralelo à linha do equador a uma altura de 36 000 quilômetros, conforme mostra a figura 1.

 

Só existe uma órbita possível que os satélites girem em sincronismo com a rotação da Terra.
Só existe uma órbita possível que os satélites girem em sincronismo com a rotação da Terra.

 

Somente os satélites que estejam nesta órbita conseguem dar uma volta a cada 24 horas de modo a ficarem sempre sobre a mesma região. Órbitas mais baixas fazem com que o satélite gire mais rapidamente, e órbitas inclinadas fazem com que o satélite não fique sempre sobre a mesma região, conforme mostra a figura 2.

 

Quanto mais baixa a órbita mais rápido gira o satélite.
Quanto mais baixa a órbita mais rápido gira o satélite.

 

Para o nosso caso, em que o satélite Brasilsat serve nosso país ele fica na órbita numa posição que está aproximadamente sobre o estado do Amazonas de modo que, apontando sua antena para baixo ele cubra uma região (denominada "foot print" ou "pegada") que abrange a maior parte de nosso país e alguns países vizinhos, conforme mostra a figura 3.

 

As antenas dos satélites são orientadas do modo a cobrir determinadas regiões.
As antenas dos satélites são orientadas do modo a cobrir determinadas regiões.

 

Assim, todas as antenas parabólicas que estiverem dentro desta região a forem apontadas para o satélite poderão pegar seus sinais.

No entanto, como o satélite está muito longe (36 000 quilômetros de altura) as antenas precisam ser sensíveis e além disso devem estar apontadas exatamente para a direção de onde vem o sinal.

Isso significa que um ponto crítico na instalação de uma antena parabólica é justamente apontar exatamente para a posição em que está o satélite. Uma pequena diferença nesta orientação pode significar uma quantidade de sinal menor captado e com isso uma deterioração na qualidade da recepção.

Veja também que não deve haver nenhum obstáculo entre a antena e o satélite que possa obstruir a passagem dos sinais.

 

ELEVAÇÃO

Pelo que vimos no item anterior, o satélite tem uma posição fixa e devemos apontar a antena exatamente para o ponto do céu em que ele está.

Ocorre, entretanto, que a terra é redonda. Isso significa que se estivermos exatamente sobre a linha do equador, bem embaixo do satélite, podemos encontrá-lo simplesmente apontando a antena para cima.

No entanto, a medida que nos afastamos do equador, ou seja, formos nos colocando em localidades situadas a latitudes maiores, o satélite vai ficando cada vez "mais baixo" em relação ao horizonte, conforme mostra a figura 4.

 

Mais longe do equador, a antena aponta para
Mais longe do equador, a antena aponta para "mais baixo".

 

Existe até um ponto limite a partir do qual a posição do satélite estará abaixo da linha do horizonte e não conseguimos mais captar seus sinais.

Isso significa que a "elevação" da antena que é o ângulo que ela faz em relação a linha do horizonte deve variar de local para local em função da distância que esta local está da linha do equador.

Assim, essa distância, que é dada pela "latitude" medida em graus determina um primeiro parâmetro para o ajuste de uma antena parabólica, ou seja, sua elevação.

Muitas antenas já vêm ajustadas de fábrica de modo que ao montá-la ela já fica com a elevação correta do local a que ela se destina, como mostra a figura 5.

 

Muitas antenas já vem com a elevação pré-ajustada
Muitas antenas já vem com a elevação pré-ajustada

 

No entanto, se a antena não vier com este ajuste feito será preciso que o instalador saiba qual é a elevação que deve ser ajustada na sua antena em função do local em que ela vai ser instalada.

Normalmente para uma faixa de distâncias da ordem de 50 km de um local para o qual seja determinada uma latitude, não é preciso mudar sensivelmente o ajuste. No entanto, se você comprar uma antena ajustada para a latitude de São Paulo e for instalá-la no Paraná ou em Minas Gerais já existe uma diferença a ser considerada e um novo ajuste deve ser feito.

A maioria dos fabricantes envia junto com os kits tabelas com as elevações (e mais informações que veremos adiante) das principais cidades brasileiras.

Assim, basta consultar a tabela procurando a cidade em que você vai instalar a antena ou a mais próxima, desde que a uma distância menor que 50 quilômetros.

Se a distância for maior, pode ser necessário dar um "retoque" no ajuste de elevação, principalmente se esta distância for ao norte ou ao sul da localidade considerada.

Outra possibilidade para os instaladores que cobrem regiões muito grandes é contar com um mapa que permite determinar a latitude da localidade em que a antena vai ser instalada e em sua função fazer o ajuste. Muitos guias de cidades e atlas costumam indicar a latitude das localidades que contém.

Estas latitudes são medidas em graus, levando-se em conta que do equador até o pólo temos 90 graus, conforme mostra a figura 6.

 

As latitudes são medidas a partir do Equador.
As latitudes são medidas a partir do Equador.

 

Assim, à medida que a localidade for se tornando mais distante do equador sua latitude em graus, minutos e segundos aumenta.

A cidade de São Paulo, que é cortada pelo trópico de Capricórnio, por exemplo, fica a 23 graus e 27 minutos de latitude sul.

Veja que esta latitude não é o ângulo de elevação que a antena deve ter, mas sim determina este ângulo. Os leitores que souberem realizar cálculos geométricos podem facilmente determinar a elevação a partir da latitude, bastando levar em conta que o centro da terra, a posição do satélite e a posição em que está o local em que a antena vai ser instalada são os vértices de um triângulo, conforme mostra a figura 7.

 

Dados que permitem calcular a elevação de uma antena e encontrar a órbita.
Dados que permitem calcular a elevação de uma antena e encontrar a órbita.

 

Entretanto, se o valor da elevação puder ser encontrado de uma forma mais fácil, por exemplo, a partir de uma tabela o instalador não precisa "quebrar a cabeça" com cálculos complicados.

Existem até programas simples de computador que fazem os cálculos para instalação bastando entrar com as coordenadas do local, ou seja, sua latitude e sua longitude.

A longitude, conforme veremos a seguir será a responsável pelo outro ajuste da antena.

 

AZIMUTE

Pela elevação sabemos exatamente para que ângulo apontar a antena de modo a encontrar o arco em que estão os satélites geoestacionários, inclusive o nosso.

O problema, entretanto ainda não está resolvido, pois neste arco precisamos encontrar o satélite. Podemos elevar a antena exatamente mas o satélite pode estar mais a esquerda ou mais a direita da direção em que a apontamos.

Assim, uma vez que a altura ou elevação do arco seja encontrado, precisamos deslocar no arco a antena de modo a encontrar o satélite. O que precisamos fazer é então ajustar o azimute da antena, conforme mostra a figura 8.

 

Ajuste do azimute, para encontrar o satélite na órbita.
Ajuste do azimute, para encontrar o satélite na órbita.

 

É neste ponto que entra em ação a bússola.

O que ocorre é que não podemos garantir que o satélite esteja exatamente ao norte do local em que nos encontramos. Ele estará exatamente ao norte apenas nas localidades que estiverem no mesmo meridiano em que se encontra o satélite, conforme mostra a figura 9.

 

O azimute depende do meridiano em que está a antena.
O azimute depende do meridiano em que está a antena.

 

Para as outras localidades, o satélite poderá estar mais a direita ou mais a esquerda em relação ao norte e isso novamente vai depender do local considerado.

Evidentemente, este ajuste não pode ser feito de fábrica, mas ele pode ser facilitado se houver uma indicação do ângulo em relação ao norte magnético ou norte geográfico que a antena deve ser apontada.

Isso significa que, se o instalador tiver essa indicação ele precisa ter recursos para saber onde está o pólo norte magnético ou onde está o pólo norte geográfico e isso é conseguido por meio de uma bússola.

Veja bem que a bússola vai lhe permitir encontrar a direção norte, mas não vai dizer que esta é a direção para onde deve apontar a antena. Por meio de uma tabela ou por indicações do fabricante, você vai saber quantos graus à esquerda ou à direita do norte você deve deslocar sua antena para que ela fique apontada para o satélite, conforme mostra a figura 10.

 

A orientação em relação ao norte pode variar.
A orientação em relação ao norte pode variar.

 

Vejamos então como funciona a bússola:

Os chineses descobriram há muitos séculos que um objeto magnetizado tendia a se orientar segundo o campo magnético da terra.

O que ocorre é que o movimento de rotação da terra, mais a existência de um núcleo metálico no seu interior, faz com que o planeta Terra se comporte como um gigantesco imã, com um campo magnético tem a sua orientação mostrada na figura 11.

 

O campo magnético da Terra
O campo magnético da Terra

 

Veja que não existe nenhum imã no interior da terra, mas ela se comporta como se ele existisse e tivesse a orientação Norte-Sul, conforme mostra a figura 12.

 

Como funciona a bússola.
Como funciona a bússola.

 

Conforme podemos ver, este imã tem seus pólos invertidos, ou seja, o pólo magnético sul está próximo do pólo norte geográfico e o pólo magnético norte está próximo do pólo sul geográfico.

A distância entre os pólos magnético e geográfico é da ordem de algumas centenas de quilômetros, mas em relação ao tamanho da terra, essa diferença não é muito importante.

Assim, qualquer objeto imantado que possa se movimentar livremente como uma agulha apoiada num eixo vai se orientar de modo a ficar paralelo as linhas do campo terrestre e com isso "apontar" os pólos.

Se identificarmos o pólo norte da agulha, ele vai apontar o pólo sul do imã terrestre e assim, apontar com alguma precisão para o norte, conforme mostra a figura 13.

 

A diferença entre a direção que a agulha aponta e o Norte real é a declinação.
A diferença entre a direção que a agulha aponta e o Norte real é a declinação.

 

Uma agulha imantada que pode se movimentar sobre um eixo, consiste portanto numa bússola.

Na prática a agulha não se orienta exatamente no sentido norte-sul não só pelo fato dos pólos magnéticos e geográficos não coincidirem, mas também por outros motivos.

Um deles é que as massas minerais da terra e as próprias condições geográficas locais podem afetar um pouco as linhas do campo terrestre e assim influir nas bússolas.

Os mapas de navegação trazem as diferenças entre a direção real do pólo norte e aquela que a agulha da bússola aponta, indicando isso como "declinação". Um navegador sabe então que deve "compensar" a indicação da bússola colocando o Norte à esquerda ou a direita da direção em que a agulha aponta, conforme mostra a figura 14.

 

 

Usando um medidor de intensidade de campo.
Usando um medidor de intensidade de campo.

 

Veja então que, para o instalador, a bússola deve ser usada com um certo cuidado.

A partir das informações sobre qual é o ângulo que a antena deve apontar (azimute) ele precisa saber exatamente onde está o norte geográfico, pois é em sua função que estes ângulos são expressos.

No entanto, a agulha da bússola não aponta para o norte geográfico, mas sim para o norte magnético. Isso significa que o instalador precisa saber qual é a declinação magnética do local em que ele vai por a antena para fazer as devidas compensações.

O técnico pode então saber exatamente onde está o Norte daquele local em que a antena vai ser instalada.

Uma vez determinado o Norte geográfico, ele pode encontrar exatamente a direção (azimute) para a qual a antena deve ser apontada,

Em alguns casos, para facilitar o instalador, eliminando a necessidade de se determinar o norte geográfico em relação ao norte magnético, as tabelas de orientação podem ser dadas em função do norte magnético. Economiza-se uma operação na orientação da antena.

 

RETOQUES

É claro que, mesmo que o azimute e elevação sejam feitos com muito cuidado é difícil obter-se a precisão que leve a captar os sinais do satélite com a máxima intensidade logo na primeira tentativa.

Assim, uma vez em que a orientação aproximada seja obtida, algum sinal já pode ser captado pelo sistema. Este sinal, entretanto é suficiente para permitir que o instalador faça um ajuste fino do posicionamento da antena.

O ajuste pode ser feito de duas maneiras:

A maneira mais simples faz uso do próprio receptor do cliente que permite avaliar a qualidade da imagem, na base "do grito".

O cliente ou o ajudante do instalador deve ir orientando o posicionamento em função da qualidade da imagem:

- Tá ruim! Ainda não!... Vai!...Agora sim!

A outra possibilidade para os profissionais que já tenham mais recursos consiste em se ligar um medidor de intensidade de sinais na saída do alimentador.

Este equipamento permite ler a intensidade do sinal diretamente num mostrador digital ou analógico e assim fazer as correções de posicionamento que levem ao melhor posicionamento.

Na verdade, a utilidade desse equipamento é maior do que simplesmente fazer o ajuste.

Com ele podemos ler a intensidade do sinal na saída da antena e no final da linha de transmissão detectando assim eventuais perdas que ocorram por problemas no cabo ou na própria instalação.

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