Parabol

Parabol kallas ofta i dagligt tal den reflektor som används för att samla in och fokusera satellitsignaler (microvågor) till matarhorn/LNB. Egentligen är namnet "parabol" felaktigt då det rör sig om en "paraboloid". Paraboloid kallas den yta som genereras av en parabel som roterar kring sin axel. En parabel är en typ av kägelsnitt och därmed en andragradskurva. I ett x-y koordinatsystem kan parabeln presenteras med hjälp av kurvan y = x² / 4f, där y motsvarar paraboloidens djup, x motsvarar paraboloidens radie och f är fokalavståndet. Parabeln har goda reflektionsegenskaper då alla inkommande signaler som är parallella med parabelns mittaxel reflekteras till dess brännpunkt vilket gör parabeln till en bra form för antenner. Det är viktigt att reflektorn tillverkas med hög ytnoggranhet, ca 1/50 av våglängden som ska tas emot vilket motsvarar ca 0,5 mm vid mottagning av satellitsignaler på Ku-bandet (10,7-12,75 GHz). Våglängden (λ) kan beräknas genom att dividera de elektromagnetiska vågornas hastighet (v) med frekvensen (f). Hastigheten i vakuum (c) är 299792458 m/s och i andra medier utbreder sig den elektromagnatiska strålningen långsammare. Formel för beräkning av våglängden på elektromagnetisk strålning i vakuum är λ = c / f.
Exempel på våglängder hos satellitsignaler med olika frekvens se beräkningar nedan.

3,4 GHz, λ = 299792458 (m/s) / 3,4 10⁹ (Hz) = 0,088174252 m vilket innebär att ytnoggranheten på parabolen ska vara bättre än 1,76348 mm RMS för att uppnå god prestanda.

4,2 GHz, λ = 299792458 (m/s) / 4,2 10⁹ (Hz) = 0,071379156 m vilket innebär att ytnoggranheten på parabolen ska vara bättre än 1,42758 mm RMS för att uppnå god prestanda.

10,7 GHz, λ = 299792458 (m/s) / 10,7 10⁹ (Hz) = 0,028017986 m vilket innebär att ytnoggranheten på parabolen ska vara bättre än 0,56036 mm RMS för att uppnå god prestanda.

12,75 GHz, λ = 299792458 (m/s) / 12,75 10⁹ (Hz) = 0,023513133 m vilket innebär att ytnoggranheten på parabolen ska vara bättre än 0,47026 mm RMS för att uppnå god prestanda.

18,2 GHz, λ = 299792458 (m/s) / 18,2 10⁹ (Hz) = 0,016472113 m vilket innebär att ytnoggranheten på parabolen ska vara bättre än 0,32944 mm RMS för att uppnå god prestanda.

22,2 GHz, λ = 299792458 (m/s) / 22,2 10⁹ (Hz) = 0,013504164 m vilket innebär att ytnoggranheten på parabolen ska vara bättre än 0,27008 mm RMS för att uppnå god prestanda.

Ovanstående beräkningar visar att mottagning av C-band (3,4 - 4,8 GHz) ställer relativt låga krav på ytnoggranhet hos parabolen jämfört med mottagning av Ku-bandet (10,7 - 12,75 GHz) som ställer betydligt högre krav på ytnoggranhet. Vad gäller Ka-bandet (18,2 - 22,2 GHz) ställs extremt höga krav på ytnoggranhet hos parabolen.

Det finns flera olika typer av parabol-antenner, se beskrivningar nedan.

Fokal-antenn (kallas också centrum matad parabol och "prime focus") är en parabol där reflektorn är rund och har helt symmetrisk form med matarhorn/LNB riktad rakt ned mot parabolens mittpunkt, parabolens lutning motsvarar elevationen mot satelliten. Matarhorn/LNB är placerade i centrum av skålen i parabolens fokus. Avståndet från mittpunkten i djupdelen av skålen till brännpunkten, parabolens fokus, kallas fokalavstånd. Hur långt fokalavtåndet ska vara beror på hur stor diameter parabolen har och hur djup den är. Det är mycket viktigt att fokalavståndet är rätt injusterat, både fokalavstånd och centrering ska vara på millimetern för att matarhorn/LNB ska hamna i parabolens absoluta brännpunkt där maximal fokusering av de reflekterade satellitsignalerna erhålls. Det är önskvärt att de reflekterade insignalerna fokuseras i en så liten punkt som möjligt för att därmed ge bästa möjliga förstärkning av de inkommande svaga satellitsignalerna.
Hur fokalavståndet beräknas se bild nedan.
Beräkning av fokalavstånd.

Beräkning av fokalavstånd på en fokal-antenn.

När det gäller en parabols verkningsgrad med avseende på djupet kan man förenklat säga att en mindre djup (grund) parabol ger bättre förstärkning än en djup parabol, samtidigt ger en djup parabol bättre isolation mot yttre störningar (tex mikrovågsugnar, mobilt bredband etc). Det är också svårare att få ett matarhorn att "se" hela parabolens yta när parabolen är djup. Matarhornets utformning ska vara anpassat så att dess öppningsvinkel mot reflektorn är precis så stor att skålens yta täcks. Om öppningsvinkeln är för stor "ser" matarhornet även utanför reflektorns ytterkant vilket innebär att mer omgivningsbrus når LNB:n vilket försämrar signalkvalitén. Om öppningsvinkeln är för snäv "ser" matarhornet inte hela reflektorns yta vilket ger sämre verkningsgrad och därmed sämre mottagning. Ett mått på optimal öppningsvinkel för ett matarhorn anges ofta med hjälp av parabolens f / D förhållande eftersom det sällan anges en öppningsvinkel i grader för matarhornet. Matarhornets öppningsvinkel ska med andra ord motsvara parabolens f / D (fokalavstånd / parabolens effektiva diameter) förhållande. Vid konstruktion av paraboler gäller det att hitta en lämplig "balans" mellan förstärkning och isolation mot yttre störningar, vad som är optimalt för en fokalmatad parabol är ett f / D förhållande på 0,40 - 0,46 enligt min uppfattning (vid elevationsvinklar > 10°), när det gäller offset paraboler brukar f / D förhållandet vara 0,6 - 0,65. Många äldre fokalmatade paraboler är onödigt djupa med f / D förhållande runt 0,30 vilket ger sämre förstärkning. Vid mottagning av satelliter som ligger mycket långt öster eller väster ut där elevationsvinkeln blir mycket låg är det dock en stor fördel att använda en djup parabol. Om parabolen ska användas för mottagning av satelliter där elevationsvinkeln är mindre än 10° är det lämpligt att välja en djup parabol. En nackdel med "grunda" paraboler är att de oftast är känsligare för deformationer jämfört med djupa paraboler och att det ställs högre krav vid tillverkning dvs bla mindre toleranser vad gäller "skevhet".
Matarhornet ska placeras så att parabolens brännpunkt hamnar några millimeter innanför matarhornrörets öppning, vilket även beror på matarhornets innerdiameter samt parabolens f / D förhållande. Undvik att använda LNBF anpassade för offsetparaboler på fokalmatade antenner eftersom ett matarhorn anpassat till offsetparaboler inte "ser" hela skålens yta om de monteras på en fokalmatad parabol som vanligtvis har betydligt lägre f / D förhållande än en offsetparabol. För att beräkna hur långt in i matarhornröret optimal signal erhålls i parabolens brännpunkt kan följande formel användas, optimal fokal punkt i matarhorn mätt ifrån matarhornsöppningen = i f / D - iD / 16f, där i = innerdiameter i matarhornsrör, D = parabolens diameter och f = fokalavståndet.

Offset-antenn är en parabol vars form ofta är oval och kan ses som en liten del av en gigantiskt stor fokalmatad parabol, matarhorn/LNB riktas snett mot parabolens mittpunkt och parabolens lutning motsvarar inte elevationen mot satelliten, skillnaden i lutning kallas för offsetvinkel och kan variera en hel del mellan olika offsetparaboler men är vanligtvis inom spannet 20-26°. Fördelen med en offset parabol jämfört med en fokalmatad är att matarhorn/LNB kan placeras utan att signalvägen från satelliten mot reflektorn skyms. Den yta som matarhorn/LNB "skymmer" på mindre fokalmatade paraboler är relativt större i förhållande till skålens storlek jämfört med stora fokalmatade paraboler där den yta som matarhorn /LNB "skymmer" är försumbar. En annan fördel med offset paraboler är att snö inte lika lätt blir liggande i skålen då de står mer vertikalt jämfört med en fokalmatad parabol. En nackdel med offset paraboler är att det vid regn kan lägga sig vattendroppar på matarhornet som försämrar de reflekterade satellitsignalernas väg in i matarhornet, samma sak gäller snö, vilket kan ge dålig eller helt utebliven mottagning. Ofta har offset paraboler högre verkningsgrad och ger bättre förstärkning jämfört med fokalmatade paraboler som har samma diameter. En ytterligare nackdel med offset paraboler är att de får en "framåt lutad" position vid mottagning av satelliter som har låg elevationsvinkel (när satellitens elevationsvinkel < offsetvinkeln) vilket leder till att markbrus lättare når skålen och försämrar mottagningen. Längre norr ut i Sverige där offsetvinkeln vanligtvis överstiger elevationsvinkeln för samtliga satelliter är offset paraboler ej att rekommendera utan det är bättre att använda sig av fokalmatade paraboler. En lösning om man bor mycket långt norr ut och vill använda en offset parabol utan att den ska peka allt för mycket mot marken är att vända den upp och ned!
Nedan en bild på en offsetantenn av hög kvalité tillverkad av "Channel Master", på grund av förändrade ägarförhållanden genom åren har dessa antenner sålts under namn som "Andrew", "ascSignal" och nyligen har "Raven" tagit över verksamheten. Svenska "Barcom" har även sålt "Channel Master" antenner under sitt varumärke.

Channel Master Type 180 offset.

Cassegrain-antenn är en parabol där huvudreflektorn har samma utforming som en fokalmatad antenn, skillnaden är att cassegrain antennen även har en subreflektor som reflekterar signalerna från huvudreflektorn mot matarhorn/LNB. Fördelen med denna konstruktion är att verkningsgraden och förstärkningen blir högre jämfört med motsvarande parabol utan cassegrain matning. En nackdel är dock att subreflektorn skymmer signalvägen från satelliten mot huvudreflektorn mer än på en vanlig fokalmatad parabol vilket gör vinsten med cassegrain matning marginell på små paraboler. En annan fördel med cassegrain paraboler är att matarhorn/LNB riktas mot skyn i stället för mot marken vilket minimerar att oönskat markbrus når LNB:n. Skyn är i regel "kallare" (rent brusmässigt) än parabolens yta vilket också ger mindre brus. Samtidigt är risken stor att regndroppar och snö lägger sig ovanpå matarhornet vilket kan reducera mottagning så mycket att den helt uteblir. Under mitten av 1980-talet gjorde Luxor 180 cm cassegrain paraboler som har mycket god prestanda vilken motsvarar en bra 200 cm fokalmatad parabol. Se bild nedan.

Luxor 180 cm cassegrain.

Gregoriansk offset-antenn är en offset-antenn med subreflektor vilket ger oöverträffad verkningsgrad då subreflektorn kan placeras utan att skymma signalvägen från satelliten mot huvudreflektorn. De inkommande satellitsignalerna reflekteras från huvudreflektorn mot subreflektorn som samlar in och fokuserar signalerna mot matarhorn/LNB. I början av 1990-talet gjorde PHILIPS 90 cm paraboler med gregoriansk matning vilka har en verkningsgrad på 82 % och prestanda motsvarande en 110 cm offsetantenn utan subreflektor. Se bild nedan.
PHILIPS 90 cm offset antenn med gregoriansk matning.

PHILIPS 90 cm offset antenn med gregoriansk matning.

PHILIPS 90 cm gregoriansk.

Toroidal-antenn är en genial lösning för mottagning av flera satellitpositioner med en och samma antenn. Huvudreflektorn har formen av en ellipsoid och subreflektorn har formen av en virtuell toroid som är convex i ett plan och konkav i ett andra plan. Genom avancerade matematiska och fysikaliska beräkningar har en "fokal-linje" utformats istället för en fokal punkt vilket gör att förstärkningen är mycket god även i positioner som ligger relativt långt ifrån centrum till skillnad mot en vanlig fokalmatad eller offsetmatad parabol där förstärkningen avtar drastiskt med ökat avstånd ifrån centrum. Tyvärr finns det i dagsläget endast två storlekar på toroidal antenner, T55 och T90, av dessa två rekommenderar jag T90 som motsvarar en 90 cm parabol + / - 10° från centrum och vid + / - 20° motsvarar den en 80 cm parabol därefter faller förstärkningen snabbt men är användbar upp till + / - 30° (under förutsättning att satelliterna på de yttersta flankerna är starka, > 51 dBW) vilket också kräver att orginal LNB-skenan förlängs (orginal LNB-skenan klarar max ca + / - 24°). Huvudreflektorn på T90 har en mycket stor offsetvinkel ca 37° vilket ger den en mycket mera framåtlutad position jämfört med vanliga offsetmatade paraboler.
Mer information om min T90 installation se länkar nedan.

Toroidal Maximum T90

Modifierad Toroidal Maximum T90

Att tänka på vid köp av parabol.

Vid köp av framför allt begagnad parabol är det viktigt att först mäta att den inte är skev. Hurvida en fokalmatad parabolskål är skev eller ej kan enkelt mätas med två spännda tunna trådar tvärs över skålen, lägg korsvis och fäst med tex tejp. Trådarna ska korsa varandra utan att det blir någon "höjd-skillnad" mellan dem i centrum av skålen oavsett hur trådarna "roteras" längs parabolkanten. Om en "höjd-skillnad" > 1 cm erhålls är parabolen riktigt dålig, för god prestanda får avvikelsen inte vara större än max någon millimeter. Fokalmatade paraboler har dock en symmetrisk form vilket minskar risken att parabolen blir skev med tiden såvida inte den utsätts för kraftig mekanisk påverkan.

Dålig ytjämnhet kan vara ett problem hos framför allt äldre paraboler som från början använts till C-band mottagning där kraven på ytjämnhet är lägre jämfört med paraboler avsedda för Ku-bandet. Andra orsaker till dålig ytjämnhet är korrosion av parabolens reflektoryta och tillverkningsfel. Vid otillräcklig ytjämnhet försämras parabolens prestanda. Ett vanligt krav vid tillverkning av paraboler för Ku-bandet (10,7-12,75 GHz) är att ytnoggranheten ska vara 0,5 mm RMS (Root Mean Square) vilket innebär att ytan kan ha avvikelser på upp till +/- 0,5 mm ifrån den teoretiskt beräknade ideala formen för parabolen.

Vad gäller parabolens material så är en välgjord glasfiberparabol bra och ofta mer robust än en tex en aluminium parabol, men när det gäller äldre glasfiberskålar får man se upp då ytjämnheten kan vara dålig och ibland kan själva "glasfiber-arbetet" och den "inlagda metallfilmen/nätet" vara så dåligt utfört att trots att ytan ser jämn och fin ut kan metallfilmen/nätet innanför vara mycket ojämnt vilket ger urusel prestanda. Äldre paraboler som från början enbart använts till C-band mottagning kan ha ett inlagt metallnät med betydligt större hål än vad som är acceptabelt för Ku-band mottagning vilket också försämrar prestandan på en glasfiberparabol som i övrigt ser bra ut.
När det gäller paraboler tillverkade i aluminium eller stålplåt går det ofta att få en fin ytjämnhet och om det rör sig om en fokalmatad parabol är det relativt enkelt att bedöma statusen på parabolen genom att bara "titta på den" och mäta att den inte är skev. En stor fördel med aluminium paraboler jämfört med paraboler i stålplåt är att de inte rostar och att de är betydligt lättare att hantera (lägre vikt). Nackdelen med en aluminium parabol kan vara att den blir lite för vek om alltför tunn aluminium plåt används vid tillverkningen, det gäller också att montera fast den rätt (gärna med plast-/gummi-ringar mot fästet) så att inte det galvade fästet blir som en "offeranod" till skålen ;-)

Vad gäller matarhorn är det oftast bäst om man kan återanvända orginalmatarhornet som är anpassat till skålen. När det gäller fokalmatade paraboler är det dock ganska lätt att finna begagnade matarhorn och Invacom säljer ett nytt justerbart matarhorn som passar till de flesta fokalmatade skålar, dock kan själva infästningen behöva anpassas vilket kan kräva lite pyssel för att bli bra.
Om det saknas "tripod-ben" till fästplattan för matarhornet går det enkelt att räkna fram rätt fokalavstånd på en fokalmatad parabol (på en offset parabol är det betydligt värre!) och montera egentillverkade "tripod-ben".
Centrering av matarhornet och fokalavståndet måste vara på millimetern för att ta till vara parabolens prestanda fullt ut. Att centrera och mäta ut rätt fokalavstånd är dock relativt enkelt på en fokalmatad parabol, om man gör en egenhändig konstruktion är det bra att konstruera fästet till matarhornet så att man kan finjustera centreringen men framför allt fokalavståndet.
Vid montering av cassegrain och gregoriansk matade praboler krävs mycket god precision vid installering av framförallt subreflektorn vilket vid minsta fel ger stora prestanda förluster, det kan även vara svårt att ställa in optimalt avstånd mellan subreflektor och matarhorn.

Tänk också på att vad för typ av fäste parabolen har, tyvärr är de flesta fästen inte speciellt användarvänliga, och vid köp av begagnad parabol kolla så att inte fästet är helt ihoprostat eller om delar saknas, då det kan vara svårt att finna reservdelar som passar.
Bästa typen av fäste är de som är anpassade för montage i toppen på ett maströr och har har en kraftig "T-bult" som är gängad för justering av elevationen (som på Maximum T90), sedan så är det en fördel om det även finns finjusteringsmöjlighet av skålen i sidled, azimuth, vilket oftast saknas på de flesta paraboler, möjlighet att tilta parabolen är också bra vilket kan uföras med tex polarmount stativ (vilket ofta användas vid motorstyrning) eller som på Maximum T90 där hela reflektorn kan roteras till valfritt fast läge.

Sidan senast uppdaterad 2013-10-15