Este artigo é uma continuação da série de artigos anteriores que trata de televisores analógicos antigos. Ele faz parte do livro Curso de TV e Vídeo que publicamos nos anos 80 visando os televisores analógicos e monitores de vídeo da época. O artigo tem interesse prático para os que ainda trabalham com os sinais da TV analógicos.. Mais sobre o assunto pode ser obtido nesta seção e no livro disponível para download.
Neste artigo analisaremos o princípio de funcionamento da TV por satélite, dando inclusive algumas indicações para os leitores que desejam compor e instalar seu próprio sistema. Também daremos algumas informações de grande utilidade para os que pretendem se profissionalizar, tornando-se vendedores ou instaladores desses equipamentos.
Lembramos também que, dada a profundidade do assunto e a própria finalidade desta série, que é a de fornecer "fundamentos", aqueles que desejarem um aprofundamento maior devem consultar obras especializadas.
A BASE DO SISTEMA
Uma das limitações do sistema de TV convencional está no fato de que deve haver um percurso sem obstáculo entre a antena do transmissor e a antena do receptor, se desejarmos obter uma boa recepção. Na prática, como as duas antenas estão na Terra, existem diversos tipos de obstáculos para o sinal que podem prejudicar a recepção. Assim, conforme mostra a figura 1, a presença de morros, prédios, vales e a própria curvatura da Terra são impedimentos naturais para que os sitiais na faixa de UHF e VHF possam ser recebidos a distâncias muito grandes.
A solução óbvia consiste em se elevar ao máximo as- duas antenas, o que, entretanto, tem limites. Mesmo que as antenas transmissoras sejam colocadas no alto de prédios ou de morros, o alcance não supera duas centenas de quilômetro; além dessa distância qualquer tentativa de captar os sinais resulta em imagens deficientes, conforme mostra a figura 2.
A ideia da TV por satélite foi dada inicialmente por Arthur Clark, que imaginou que satélites colocados em órbita em tomo da Terra poderiam ser usados para retransmitir sinais. Esses sinais poderiam então atingir qualquer região sem problemas, conforme mostra a figura 3.
Não importando o ponto em que o receptor estivesse localizado, ele sempre teria no alto, na sua linha de visão, um satélite para o qual poderia focalizar sua antena e assim receber sem obstáculos os sinais. A ideia foi inicialmente aproveitada pelos sistemas de telecomunicações a longa distância e depois para TV, mas ainda de forma limitada.
Assim, como os satélites inicialmente colocados em órbita tinham transmissores muito fracos, era preciso usar uma antena de grandes dimensões (com mais de 10 m de diâmetro) para captar seus sinais. Desta forma, existia uma estação terrestre que captava estes sinais, nas transmissões internacionais, por exemplo, e depois os distribuía pelo país de forma convencional, conforme mostra a figura 4.
Posteriormente, com a utilização de transmissores mais potentes foi possível utilizar antenas com menores diâmetros.
Na Europa, os satélites responsáveis pela transmissão de sinais de TV possuem transmissores tão potentes que as antenas podem ser pequenas, com diâmetros de 40 a 90 cm, o que permitem que sejam fixadas DOS parapeitos de janelas, conforme mostra afigura 5.
No nosso país, entretanto, o satélite que nos serve (BrasilSat) (Na época em que o artigo foi escrito) não tem tanta potência, e por isso precisamos ainda de antenas com um bom diâmetro. O que se faz, então, é colocar um satélite em órbita a uma grande altura de tal modo que ele fique "pairando" sobre uma determinada região.
Esse satélite possui transponders, ou seja, circuitos que recebem os sinais gerados pela estação e que são enviados por uma grande antena. A frequência dos sinais recebidos é convertida e eles são enviados de volta para a região coberta, onde podem ser captados pelos usuários, conforme mostra a figura 6.
A ÓRBITA GEOSTACIONÁRIA
Se um objeto for lançado com grande velocidade da maneira indicada na figura 7, a curvatura que ele faz coincide com a curvatura da Terra e ele não "cai" mais. Assim, o que os foguetes fazem é acelerar os satélites nesta trajetória a uma altura suficientemente grande para que eles "entrem em órbita".
Ocorre, entretanto, que numa altura não muito grande a velocidade do satélite tem de ser multo grande para que ele vença a atração da Terra (gravidade), o que quer dizer que um satélite "baixo" passaria muito rápido sobre qualquer região e uma antena que tentasse acompanhá-lo teria de se mover rapidamente, o que não é conveniente para o sistema de TV, conforme mostra a figura 8. Além disso, devemos lembrar que a Terra também gira, e que ' esse movimento precisa ser compensado.
A solução para o problema está no que se denomina de "órbita geoestacionária". Se um satélite for colocado em órbita no plano do equador da Terra e girando no mesmo sentido de sua rotação, podemos encontrar uma altura em que suas velocidades angulares se igualam. Isso significa que o satélite vai acompanhar a rotação da Terra, ficando sempre sobre o mesmo ponto à medida em que ela gira, conforme mostra a figura 9.
O satélite parecerá então parado sobre o mesmo ponto da superfície da Terra, e uma antena que precise captar seus sinais poderá ficar fixa.
Infelizmente a altura em que isso ocorre é muito grande (36 000 km), o que significa que os sinais emitidos pelo satélite, que já não têm transmissores muito potentes devido às limitações naturais de energia, chegam muito fracos aqui na Terra. Por este motivo, para colher o máximo de energia possível, precisamos de antenas especiais.
AS FREQUÊNCIAS E AS ANTENAS PARABÓLICAS
A faixa de frequências utilizada pelo satélite para transmitir os sinais para a Terra é a das micro-ondas, entre 3.700 MHz e 4 200 MHz. Nesta faixa cabem 12 canais, mas que podem ser multiplicados por dois se considerarmos a polarização do sinal, conforme mostra a figura 10.
O que ocorre é que os sinais que são captados do satélite podem chegar à antena com polarização vertical ou horizontal (V ou H), e o dispositivo usada na antena pode selecionar entre um e outro.
Estas frequências são elevadas demais para que antenas comuns possam ser utilizadas; assim, o sistema de TV por satélite faz uso de alguns recursos diferentes da TV comum. As altas frequências que devem ser recebidas têm um comportamento semelhante ao da luz, podendo refletir-se em superfícies metálicas com facilidade.
Assim, se tivermos uma superfície parabólicas, conforme mostra a figura 11, todos os sinais que incidirem segundo a direção do seu eixo serão refletidos passando por um mesmo ponto, que é o foco. Isso significa que se colocarmos exatamente no foco a antena propriamente dita, nela teremos a concentração dos sinais refletidos pela superfície.
Nos sistemas de antenas parabólicas, portanto, a superfície com este formato não é a antena, mas um simples refletor. No foco da antena temos um dispositivo denominado alimentador, que concentra os sinais numa antena e desta temos as correntes que Não excitar os circuitos.
OS CIRCUITOS
Na figura 12 temos um diagrama em blocos correspondente aos circuitos que encontramos num sistema de televisão via satélite.
Os sinais na faixa de 3 700 a 4 200 MHz são concentrados no alimentador, que os envia a uma antena. Esta antena está ligada a um LNA (amplificador de baixo ruído) que os amplifica.
Os sinais amplificados são levados a um conversor que reduz a frequência dos sinais para a faixa entre 950 e 1 450 MHz. Estes sinais contém todos os canais da faixa de satélite, o que quer dizer que neste ponto ainda não temos uma sintonia do circuito.
Nos sistemas antigos de TV via satélite, neste ponto, junto à antena, ainda encontrávamos um novo conversor que abaixava a frequência do sinal para 70 MHz, mas somente no canal que deveria ser recebido. Assim, através de um cabo auxiliar o receptor mandava um sinal ao conversor de acordo com a estação a ser sintonizada. O oscilador local gerava então o sinal que, combinado com o do conversor de entrada para estação desejada, resultava em 70 MHz, exatamente como em qualquer receptor super-heteródino.
Isso significa que nestes sistemas a sintonia era feita junto à antena. Esse recurso era usado de modo a se poder transmitir sinais em 70 MHz, que sendo urna frequência mais baixa, era tecnologicamente mais fácil e não exigia cabos críticos.
No entanto, nos receptores mais modernos, com a possibilidade de se obter bons cabos para a frequências mais elevadas, o sinal de 950 a 1 450 MHz é transmitido diretamente ao receptor, onde é feita então a sintonia, com a conversão para 70 MHz.
Centralizado em 70 MHz temos o sinal do canal que desejamos receber. Este sinal é então amplificado exatamente como numa etapa de FI comum para depois ser entregue a um detector de vídeo e um discriminador de áudio. Na saída destes dois circuitos temos os sinais de áudio e vídeo que podem ser aplicados à entrada de um televisor ou de um videocassete conforme mostra a figura 13.
No entanto, é possível usar um televisor sem estas entradas para receber os sinais. Para isso, eles são aplicados, no próprio receptor, a um circuito modulador que joga num canal livre, normalmente 3 ou 4, onde será sintonizado o receptor próximo.
INSTALANDO O SISTEMA
Na figura 14 temos o sistema básico de recepção de sinais de TV via satélite.
Na compra do sistema é importante ter um fornecedor único, pois antenas de um tipo, alimentador impróprio ou sem encaixe apropriado e receptor não indicado pelo fabricante pode trazer problemas ao instalador.
A antena deve ser posicionada de modo a receber os sinais do satélite sem obstáculos. Para saber qual é a direção que a antena deve apontar o montador deve consultar tabelas fornecidas pelos fabricantes que indicam a declinação e o azimute (figura 15), que são os ângulos que a antena deve fazer em relação ao norte e à vertical no local.
Para cada localidade do país estes valores mudam, pois, o satélite é "visto" numa posição diferente no céu. A antena não deve ficar próxima de linhas de transmissão ou na linha de visão de transmissores de micro-ondas, pois eles podem causar interferências.
Os cabos devem ser dos tipos Indicados pelos fabricantes, e as conexões devem ser feitas com o máximo de cuidado. Nunca emende esses cabos, pois qualquer interrupção ou mal contato afeta de modo drástico, principalmente no caso dos sinais de 950 a 1 450 MHz.
O comprimento máximo do cabo indicado pelo fabricante deve ser respeitado. Se for preciso usar comprimento maior deve ser empregado um amplificador segundo características também indicadas pelo fabricante do sistema. As conexões do receptor ao videocassete e ao televisor devem ser feitas também com cabos apropriados
COMPARTILHAMENTO
É possível usar uma única antena alimentando de 2 a 10 receptores, com a ajuda de um divisor de sinais, conforme mostra a figura 16.
Para estas antenas temos então um alimentador duplo que permite trabalhar tanto com sinais H como V ao mesmo tempo. Os sinais convertidos para a faixa de 950 a 1450 MHz são enviados aos receptores contendo informações sobre todas as estações, ou sejam, cobre toda a faixa. Sua sintonia pode ser feita individualmente em cada receptor.
SISTEMA DE MAIOR PORTE
Os satélites possuem sistemas de antena que focalizam os sinais nas regiões que devem ser cobertas. Desta forma, nestas regiões temos as intensidades máximas e, portanto, as antenas podem ter os menores diâmetros.
No entanto, pode ser interessante captar sinais de satélites que sirvam outras regiões que não sejam as nossas, como por exemplo os satélites de outros países que não são focalizados na nossa região, conforme mostra a figura 17.
Evidentemente, os sinais que podemos obter aqui desses satélites são muito mais fracos, exigindo-se superfícies parabólicas de muito maior diâmetro. Assim, nos chamados sistemas internacionais é preciso usar uma "antena" muito maior, com diâmetros que superam os 4 m.
Outro problema a ser considerado é que esta antena precisa ainda ter uma certa mobilidade, pois os satélites podem estar em posições diferentes na órbita geoestacionária, conforme mostra a figura 18. A antena deve ter um movimento na direção do equador de modo a selecionar os diversos satélites internacionais.
Os receptores usados devem então ter os recursos para uma movimentação automática da antena. Muitos receptores possuem circuitos que "procuram" pelos sinais, parando de movimentar a antena quando eles são encontrados. Evidentemente, tais receptores, assim como as antenas e todos os demais acessórios, são bem mais caros que os sistemas domésticos.
