Hoy aprenderemos sobre El LNB de banda C y Ku

Hoy aprenderemos sobre El LNB de banda C y Ku

Frecuentemente estamos dispuestos a invertir mucho dinero en un buen receptor satelital que se ofrece con propagandas como "Twin Tuner" (dos sintonizadores), "salida HDMI" y  "Multimedia", "IPTV", "Internet"  pero a la hora de comprar el LNB no hacemos el mismo esfuerzo económico.
En el LNB se encuentra la primer etapa del receptor satelital y por supuesto la mas importante. Cuando entendemos por completo esta ultima frase, es entonces cuando dentro nuestro "nos cae la ficha" acerca de la importancia del mismo.
Quizás sea porque el LNB está afuera de la estación y por eso parece menos importante, quizás porque el LNB es tan pequeño que da la impresión que su tarea no es vital, pero en la practica, "se nos van los ojos" por tener un buen  receptor satelital y no tanto por comprar un buen LNB para complementar la estación.

LNBF para banda Ku en su bracket

QUE ES UN LNB ?

Sus siglas vienen de "Low Noise Block" o "bloque de bajo ruido" y es un dispositivo  electrónico con un factor de ruido muy bajo, para recibir las señales satelitales. Esto es así, porque las señales provenientes del satélite sufren una importante atenuación o pérdida en sus más de 36000 km de recorrido y llegan al receptor muy débiles, casi al limite de poder diferenciarlas del "ruido" espacial y terrestre, requiriendo que esta primer etapa receptora de la señal, no agregue aun mas "ruido" propio al existente. Se sabe que todo circuito atenuación incorpora "ruido" propio a la señal que procesa y es por ello que los LNB vienen reduciendo la relación señal/ruido, que ha llegado hoy en día a 0.1 dB s/r, siendo que apenas unos años atrás era de 1 dB s/r. La relación señal/ruido se mide en "decibeles" o "dB", en el caso de LNB de banda Ku y en "Kelvin" en el caso de LNB de banda C, y existe una equivalencia entre ambas. 7 kelvin corresponden a 0.1 dB s/r en una relación bastante lineal, es decir, 14 Kelvin o 14k corresponden a 0.2 dB s/r y así hasta los 35 kelvin o 0.5 dB se mantiene, luego se dispersa un poco hasta llegar a  75 kelvin = 1 dB s/r. Es la manera de definir el factor de ruido del lnbf.

QUE CIRCUITOS CONTIENE ?

Es importante conocer que circuitos contiene el LNB para entender porqué es importante que sea de buena calidad. El LNB es "la primer etapa" del receptor satelital. Dentro del mismo se encuentran etapas de "amplificación" de la señal y una etapa de "conversión" que cuenta con un "oscilador" y un "mezclador" de la señal entrante con una señal propia. Todos estos nombres son familiares a un técnico de radio o TV, pero chino básico para un neófito en electrónica, aunque no por ello difíciles de comprender. 

La señal que viene del satélite es de una frecuencia muy alta como para transportarla por el cable RG6 hacia el receptor satelital, por eso el Mezclador del LNB convierte la señal satelital en una de menor frecuencia, ayudado por el Oscilador Local. Siempre que se mezclan dos frecuencias, se obtiene una tercera que es la suma o la diferencia de ellas. Basado en este principio empleado en las radios a transistores que tantas veces usamos, si, por ejemplo el oscilador del LNB es de 10600 mhz y la señal entrante de banda Ku es de 12000 mhz, tenemos la frecuencia intermedia de 12000 - 10600 = 1400 mhz. Luego si la señal del oscilador es de 5150 y la señal entrante es de 3850 mhz en banda C, tenemos la frecuencia intermedia de 5150 - 3850 = 1300 mhz (en Ku la señal entrante es mas alta que la del oscilador del lnbf, pero en banda C la señal del oscilador es mayor a la entrante, pero el receptor sabe que tiene que hacer la cuenta al revés para hallar la intermedia). Entonces, dentro del LNB se reduce la frecuencia de entrada a una frecuencia entre 950 y 2150 mhz (de 1200 mhz de ancho), que se llama banda "L" y que es la que realmente recibe el receptor satelital por el cable coaxial.
Entonces, el receptor satelital no es para banda Ku o C o banda Ka, sino que el receptor satelital en realidad es para banda "L" y el que define que banda vamos a recibir con el receptor satelital es el LNB. el LNB es para banda Ku o para banda C o para banda Ka y siempre a la salida del mismo la frecuencia es transformada a banda "L" y por esto, el mismo receptor satelital nos sirve para todas las bandas satelitales.

Ahora se comprende un poco mas porque el LNB es considerado la primer etapa del receptor y porque es importante que el LNB sea de buena calidad y performance. LNB  y receptor satelital trabajan juntos en la recepción de la señal satelital.

LNB o LNBF ?

Un LNB es un dispositivo electrónico que permite recibir las señales del satelite, en una sola Polarización (Horizontal o vertical), amplificarlas y convertirlas a una frecuencia intermedia de banda "L".

Un LNBF es dispositivo electrónico que permite captar las señales del satélite en ambas Polarizaciones, llamadas Horizontal y Vertical o también, Derecha o Izquierda (Right o Left) según como emita el satélite y convertirlas a una frecuencia intermedia de banda "L". Ambos tipos de dispositivo son similares por fuera y solo se reconocen al leer las características técnicas del mismo.

Para nuestra estación siempre nos conviene comprar LNBF porque nos permite recibir todas las señales del satélite. el mas conocido de los LNBF, es el llamado "lnbf Universal" para banda Ku, que se ha popularizado en el ambiente FTA y es el de mayor salida. Por fuera, un lnbf o un LNB de encapsulado plástico no se distinguen, asi que hay que fijarse en las especificaciones escritas en el cuerpo del lnb o en la caja del mismo. Es posible distinguirlos, en banda Ku porque los LNBF tienen dos osciladores, generalmente de 9750 mhz y 10600 mhz y los LNB solo tienen un oscilador, generalmente de 10750 mhz. En cambio, en banda C, como siempre llevan un oscilador, generalmente de 5150 mhz, hay que mirar bien dentro del tubo alimentador o feed y ver si tiene una o dos antenas internas. si tiene una, es LNB, si tiene dos, es LNBF. Un caso aparte en banda C es el lnbf multipunto que tiene dos osciladores, generalmente de 5150 mhz y 5750 mhz.

TIPOS DE LNB:

Si bien hoy en día se usan lnbf universales para banda Ku, existen una amplia variedad de ellos, muchos antiguos pero que aun funcionan y que el ftapero suele rescatar para economizar gastos. Tal es el caso de los lnbf empleados en empresas salitrales como DirecTV ,etc que pueden ser modificados para su uso en FTA o aquellos LNB antiguos que si bien cubren solo una parte de la banda Ku y son de tecnología inferior a la actual, todavia se pueden usar economizar. Yo en lo personal, no recomiendo el uso de lnb superiores a 0.3 dB s/r en antenas offset de 1 metro de diámetro, ni modificar los lnbf de empresas salitrales para su uso en FTA. Para comenzar, es preferible hacerlo con un lnbf nuevo, de bajo nivel de ruido, y dejar para mas adelante la experimentación con otros lnbf, pero ya con la estación funcionando. Mas de una vez un lnbf usado no funcionó correctamente y nos hizo pasar horas delante de la antena intentando apuntarla sin éxito, por eso es mejor comenzar el hobby con un lnbf nuevo y que funcione.

típico LNBF Universal para banda Ku

Para banda Ku, el lnbf mas popular es el denominado "Universal" y que se identifica por tener dos osciladores, de 9750 mhz y 10600 mhz, que le permiten cubrir toda la banda Ku desde los 10.7 Ghz hasta los 12.7 Ghz, aunque para fta se emplean solo hasta 12.25 Ghz. estos lnbf hoy en día se consiguen con un factor de ruido entre 0.8 dB s/r hasta 0.1 dB s/r, siendo preferible adquirir los de menor relación señal/ruido.

Ademas se cuenta con el lnbf denominado "Standard" cuyo único oscilador trabaja  en 10750 mhz, (aunque existen variaciones, como 9750 mhz, 10500 mhz, 10600 mhz, 11000 mhz, 11250 mhz. etc) y cubre la banda Ku desde 11.7 a 12.50 Ghz. Hace años atrás, cuando el valor económico de un lnbf era elevado, se usaban estos lnb para satélites como el Hispasat que solo tienen TP en esas frecuencias, pero hoy en dia, como ya se dijo,  los LNB han quedado desplazados por los lnbf Universales de banda Ku.

Otro lnbf que aun se emplea para fta, es el de la empresa DirecTv, solo que en este caso, el lnbf debe primero ser modificado para su uso en fta y no todos los modelos de lnbf de esta empresa, pueden ser modificados. 

tipico LNBF Circular para banda Ku

Entonces, debe desarmarse el lnbf y modificarlo, luego volver a armarlo, ya que así como viene preparado para esta empresa, recibe señales de polarización circular y las señales fta de banda Ku son generalmente de polarización lineal. además el receptor no siempre tiene en sus menúes la opción de oscilador adecuada, eso trae otros problemas con la frecuencia de los TP. además, su relación señal/ruido es alta, en relación a lo que se esta necesitando hoy en día en antena para canales de alta definición.

Para banda C, los lnbf cubren la banda desde 3700 a 4200 mhz y existen unos lnbf llamados "de banda extendida" que cubren toda la banda C, desde 3400 a 4200 mhz. ambos lnbf tienen solamente un oscilador, ya que la banda cubierta es de 500 mhz o 700 mhz en el caso de la extendida, pudiendo ser cubierta por el receptor satelital. Como es de suponer, es mejor siempre comprar lnbf de banda extendida, dado que nos permitirá captar toda la banda C en cualquier satélite apuntado.

Aprovechando el tema, diremos que los lnbf captan señales analógicas o digitales, pues no procesan su contenido, solo lo captan y amplifican, y es el receptor quien la procesa. así que los lnbf sirven tanto para captar las actuales señales digitales presentes en la mayoría de los satélites fta , como para captar las antiguas señales satélites que aun perduran en satélites brasileros. Es el receptor quien debe poder captar o señales digitales o señales satélites o ambas. La mayoría de los receptores satelitales que se ofrecen en el mercado, captan solo señales digitales.

Hemos hablado de que los lnbf de banda Ku tienen dos osciladores,de sub-bandas, polarizaciones lineales y circulares y es el momento de entrar mas en detalle sobre el tema, porque es aquí donde el que recién se inicia comienza a marearse con tantas palabras técnicas.

Cambio de Polarización:
En el ámbito satélite se habla de polarización lineal y circular. Algunos satélites emiten en "lineal" y otros en "circular". Para el ftapero, esta diferencia se resuelve en el lnbf usado.

Cambio de Polarización

es lineal cuando la onda tiene una rotación en una sola dirección y es circular cuando la rotación de la onda es en forma espiralada (como un resorte estirado) y para el ftapero eso se traduce en que el mismo lnbf que capta ondas lineales, se puede transformar en circular, agregándole un dieléctrico de teflón o plexiglás a 45 grados entre las dos antenitas del lnbf, a menos que el lnbf ya sea circular y venga de fabrica preparado con el dieléctrico o con una "escalerita" metálica o una "muesca" dentro del feed o alimentador del lnbf.

Dieléctrico de teflón para banda C

Escalerita que oficia de dieléctrico dentro del lnbf de banda Ku circular

El empleo de la polarización permite que exista un TP, por ejemplo 11768 en vertical y el mismo TP 11768 en Horizontal y cada TP tenga señales diferentes y no se interfieran entre si. En caso de señales circulares, es lo mismo.
La polarización deseada se indica desde el receptor al lnbf mediante la variación del voltaje. si el voltaje que envía el receptor se encuentra entre 12 hasta 16 volts, el lnbf interpreta que se desea recibir señales en polarización Vertical. Si en cambio el receptor envía al lnbf un voltaje de entre 16 hasta 20 volts, el lnbf interpreta que se desea recibir señales en polarización Horizontal, y de esta manera se conmuta la polarización. Lo mismo sucede en Banda C, pudiendo tener TP de igual frecuencia pero en polarizaciones diferentes, sin que se interfieran entre si y conmutando la polarización  variando el voltaje.

El LNBF de banda Ku:
Todo comenzó cuando la banda Ku quedó insuficiente y hubo que ampliarla. los receptores satelitales captan banda L desde 950 a 2150 mhz es decir, 1200 mhz de ancho de banda. si observamos la banda Ku vemos que cubre desde 10700 a 12700 mhz, es decir, 2000 mhz, y no puede ser recibida completa "de una sola vez" por el receptor satelital. por ello se la divide en 2 bandas, "banda Baja" desde 10.7 a 11.7 ghz (salida de 950 a 1950 mhz) y "banda Alta" desde 11.7 a 12.75 ghz (salida de 1100 a 2150 mhz). Por esto es que se necesitan dos osciladores en el lnbf. un oscilador es para manejar la banda baja y el otro es para la banda alta. Se decidió que el cambio automático de banda se manejaría mediante un tono de 22 khz que oficiaría de llave electrónica y que se activaría para indicarle al lnbf que emplee la banda alta y se desactivaría para indicarle al lnbf que se trata de la banda baja. se eligió esa secuencia para el tono de control, porque es la misma que se usa para darle órdenes a los dispositivos diseqc, de los que hablaremos mas adelante.
Esta "solución" tecnológica, es la que hoy en día trae serios problemas de bloqueos para compartir las señales de un lnbf simple de banda Ku entre varios receptores satelitales conectados a la salida mediante un Splinter.

LNBF Twin y LNBF Quad para banda Ku

LNBF Octo para banda Ku

Pero ese problema se resuelve mediante el uso de lnbf Twin, Quad u Octo. estos son lnbf de 2,4 u 8 salidas independientes y permite que un mismo lnbf se emplee en varios receptores satelitales. lamentablemente algunos lnbf dicen ser Twin o Quad pero internamente no lo son, sino que comparten la electrónica y por ello no siempre responden como debieran. por eso conviene comprar lnbf de marcas reconocidas por su calidad y recomendados por otros ftaperos que los hayan usado.

LNBF detalle de la escala graduada para su correcto ajuste en la antena

LNBF Simple (mono punto) para banda C

LNBF Twin para banda C y escalar plano

Si en una antena ya apuntada y funcionando, giramos cualquier lnbf 90 grados de su posición inicial, las polarizaciones se invertirán y los canales que recibíamos en vertical ahora aparecerán en horizontal y viceversa, después de hacer un blindscan en el receptor. Luego si seguimos girando el lnbf en la misma dirección otros 90 grados, las señales volverán a tener la misma polarización que al principio. esto es así porque cada lnbf tiene 2 posiciones donde sus antenas internas se encuentran verticales u horizontales y nosotros debemos colocar el lnbf de banda Ku siempre en lo posible con los conectores hacia abajo, esa es la "polarización cero", luego darle el skew al lnbf, según el satélite lo requiera, y a partir de ese punto, vale lo antes expuesto en cuanto al giro del mismo en pasos de 90 grados y las consecuencias sobre la polarización. En caso de lnbf de banda C, generalmente la parte electrónica del mismo queda del lado de arriba, a unos 30 grados de inclinación cuando el lnbf esta en la electrónica cero, pero para estar seguros, basta con mirar por dentro del alimentador y ver la columna metálica que cruza el cuerpo del lnbf. esa columna debe quedar vertical.

Otros LNBF:
Existen lnbf llamados Monobloque que en Latinoamerica no tienen aplicación practica, ya que consisten en dos o mas lnbf que están ensamblados en un mismo encapsulado y permiten que se capte el satélite central y uno o mas satélites cercanos a éste, separados unos 4 grados. En américa del Sur estos lnbf no son útiles, solo sirve el lnbf central, que puede apuntarse como si fuera un lnbf normal, pero el lnbf secundario no apunta a nada.

LNBF Mono bloque de diferente separación angular (3 a 4 grados) y salida única vía diseqc AB interno. existen también con salidas independientes.

También es importante aclarar que los lnbf de banda Ku vienen en dos versiones, cuello de 40 mm y cuello de 28 mm. Los lnbf encapsulados con cubierta plástica, suelen ser de 40 mm y quitando les el plástico externo, suelen quedar de 28 mm o cerca de ese valor y asi se pueden sujetar al bracket de algunas antenas que vienen con el soporte para ese diámetro, pero... ese plástico protector es importante, asi que en lo posible es bueno quitarlo solo donde molesta pero dejar el lnbf protegido por la cubierta plástica.

Otro caso es el de los lnbf multipunto.
Existen para banda C y banda Ku y por fuera son similares a los lineales de una sola salida, así que deben leerse las especificaciones para poder diferenciarlo. para banda C no se han popularizado mucho, excepto en Brasil. Permiten compartir la señal hasta a 7 receptores agregando un splitter a la salida del mismo y tienen dos osciladores, uno por cada polarización, 5150 mhz y 5750 mhz, de esta manera no cambian la polarización por voltaje como hacen los demás lnbf, sino por cambio  de oscilador desde el receptor satélite, pero el receptor debe tener su firmware preparado para ello, sino intentará hacerlo por voltaje.
al usar un splitter 1x8 externo, compartiendo la electrónica, si tenemos mas antenas y varios receptores, suele complicarse la instalación, siendo preferible usar los clásicos lnbf twin y un multiswitch de 4,6 u 8 salidas con el mismo resultado pero mas seguro.

Los lnbf multipunto o "stacked" para banda Ku no sirven para FTA, son inventos específicos para su uso por una empresa satelital en banda baja de Ku y con osciladores no standard que impide sean seteados en el receptor satelital. ademas en banda baja de ku no hay mucho para ver fta por latinoamerica, la mayoría ocupa la banda alta de Ku desde los 11.7 Ghz y hasta los 12.25 ghz en ambas polarizaciones.

En banda Ku tenemos los lnb "Quattro" que por fuera se parecen a los lnbf Quad, pero por dentro no son iguales y como ya seha advertido, solo leyendo las especificaciones técnicas se distingue de cual se trata. el quad, funciona como si se tratara de 4 lnbf independientes. el quattro, funciona como un solo lnbf dividido en 2 subbandas y a su vez 2 polaridades, de esta manera tenemos, salida Horizontal banda baja, salida horizontal banda alta, salida vertical banda baja, salida vertical banda alta, siendo cada una de estas salidas independiente de las demás. entonces, para comprender mejor el asunto, podemos decir que un lnbf quattro mas un switch 4 x 4 equivalen a un lnbf Quad. o también que un lnbf quattro mas un switch 4 x 8 equivale a un lnbf Octo. En fta es preferible y mas económico usar lnbf twin, quad, octo, que los lnb quattro. Pero es necesario mencionarlos por si nos encontramos con alguno de ellos. De los switches y diseqcs nos ocuparemos mas adelante en el curso.

LNBF Dual de banda C y banda Ku con salidas independientes para cada banda. Existen también lnbf duales pero con una sola salida para ambas bandas pues internamente tiene un diseqc.

Existe en el mercado el lnbf llamado "Dual" o bibanda que es la unión de un lnbf para banda C y detrás de este, se encuentra montado un lnb para banda Ku. Se supone que de esta manera, con un solo lnbf instalado en una antena de banda C, se pueden captar ambas bandas sin tener que cambiar el lnbf, pero algunos de estos lnbf duales no son sencillos de ajustar promediando la ganancia de ambas bandas y otros tienen un rendimiento normal en banda C e inferior en banda Ku. Sin embargo, existe un sector de ftaperos que los considera buenos para captar ambas bandas sin problemas. Personalmente considero que las mezclas no siempre son buenas, porque algo de ganancia se pierde al compartir el mismo feed de entrada de la señal y a veces el diámetro de antena no ayuda en la negociación de esos pocos puntos de señal perdidos.

LNB tipo Flange para banda C. solo cubre una polarización (V o H / R o L).

Alimentador simple y Duplo de banda C para LNB Flange

LNBF tipo flange para banda Ku se observa el cuello circular

Escalar conico Flange para banda Ku para antenas offset.

Finalmente tenemos los lnb tipo "flange" y que son de carácter semiprofesional o profesional y alto precio. se caracterizan porque son atornillables al feed o alimentador y suelen ser de mejor calidad y estabilidad que los encapsulados en plástico y de venta común para fta. al emplear estos lnb, debemos comprar también el alimentador simple (para una polarización) o el alimentador duplo (para dos polarizaciones) para poder montarlos en la antena.

LNBF twin para banda Ku y antena de foco central. observes el escalar plano.

LNB Profesional Flange para banda C. estos son de alta estabilidad de frecuencia.

LNB Flange banda C, montados en alimentador Duplo. observase el escalar cónico para banda C, empleado en una antena offset de banda C.

En banda C, el lnbf flange es muy pequeño  y de forma cubica y carece de feed o alimentador. en banda Ku, el lnbf es un  poco mas grande y también carece de feed o alimentador. En banda C, la boca del lnbf flange es rectangular pero generalmente en banda Ku, la boca del lnbf flange es circular y es allí donde se atornilla al alimentador o feed.

PARA LOS MAS AVANZADOS:

Cual LNBF es Mejor ???

Muchos ftaperos están acostumbrados a considerar el factor o figura de ruido como un indicador de la mejor prestación del lnbf. El factor de ruido es la capacidad del lnbf de discriminar entre ruido espacial y la señal del satélite. cuanto menor es el numero, expresado en decibeles, mejor es "el oído" del lnbf. entonces un lnbf de 0.1 s/r es mejor que un lnbf de 0.3 dB s/r, como se ha comentado al comienzo de esta enseñanza. la "figura de ruido" o "factor de ruido" esta definido a partir de una temperatura de referencia, entonces, depende directamente de la temperatura ambiente, cuanto mayor sea ésta, también aumentará el factor de ruido, esto explica la degradación de las características del lnbf, cuando hace demasiado calor, cuando en el mejor de los casos se "desplazan" de frecuencia los TP algunos megahertz, y explica porqué algunos ftaperos Dxers "enfrían" con hielo el lnbf para poder captar mejor las señales de satélites de bajo horizonte o fuera de pisada.

Aquí brevemente el informe de un lnbf G-sat GT-S40: "Estabilidad de frecuencia del oscilador local: + o - 1 MHz (Max)@ temperatura ambiente". Si, leyeron bien, tiene limites, fuera de esa temperatura ambiente, la estabilidad se dispara digamos hasta 3 mhz, como reconocen algunas marcas de lnbf.
Yo personalmente he visto ese efecto de la temperatura ambiente y el desplazamiento de frecuencia de hasta 3 Mhz en algunos lnbf en pleno verano con casi 40 grados, mientras que otros lnbf se mantienen mas estables en su frecuencia. Esto significaría que al usar lnbf de "baja calidad", cuando agregamos "canales" a la grilla de nuestro receptor, el receptor puede que no los encuentre porque "están desplazados de la frecuencia original" dada por paginas como EDS o BSD y considerando ese desplazamiento, aparece en el receptor el TP buscado. Mas de una vez se "pierden" los TP por esta causa.

Pero considerar el facto de ruido no es la única verdad. Con señales digitales también es importante observar el "Ruido de Fase". Esta medida obtenida en un laboratorio, viene considerada en relación a las frecuencias del Oscilador Local, en una banda de frecuencias determinada en relación a ésta (1 kHz, 10 kHz y 100 kHz).

Como comentar la parte técnica demasiado en profundidad muchas veces escapa al interés general del ftapero  que se inicia y, tratándose de explicaciones técnicas sobre mediciones de laboratorio, he intentado ejemplificar el asunto para orientar al respecto de manera sencilla.

Por ejemplo, leyendo las especificaciones  del lnbf GT-S40 de 0.2 dB s/r dice: "Ruido de fase de frecuencia de oscilador local: -60 dB c/Hz @ 1 kHz, -85 dB c/Hz @ 10 kHz, -105 dB c/Hz @ 100 kHz".
Y estas son las medidas para un buen lnbf invacom SNH-031 de 0.3 dB s/r: -65 dBc/Hz @ 1 khz,  -95 dBc/Hz @ 10 khz, -110 dBc/Hz @ 100 khz.

Y finalmente estas son las medidas mínimas que debe tener un lnbf: -50 dB @1 kHz, -75 dBc@10 kHz y %9695 dBc@100 kHz. de estos valores en mas Conviene siempre ver si estos datos se indican en el lnbf que vamos a comprar, aunque la mayoría de los vendedores desconocen esto y/o no lo publican. El ruido de fase se produce en el mismo lnbf por causa del diseño de sus circuitos electrónicos, así que no tiene reparación "artesanal". el lnbf "es como es", conviene entonces observar también este parámetro a la hora de comprar un lnbf o comparar dos lnbf de similar figura de ruido. Este parámetro puede inclinar la balanza hacia el mejor lnbf para nuestra estación.