I blog di Alessioempoli

Data 17 agosto 2017

TV TERRESTRE – 1°

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          TELEVISIONE TERRESTRE – 1°

 

 

– il segnale TV che scorre nel cavo è un segnale VHF-UHF che non supera gli 0,002 volt e poichè tali frequenze passando attraverso un cavo coassiale subiscono una ATTENUAZIONE ,più lungo è il percorso tra antenna e presa,meno millivolt giungeranno al televisore.

– in pratica consideriamo una attenuazione di 0,25 dB per metro,per i cavi coassiali di ottima qualità e di 0,35 dB per i cavi scadenti

– il segnale OTTIMALE che deve arrivare su tutte le PRESE UTENTE deve essere compreso fra 58 dBmicrovolt,pari a  794 microvolt e 65 dBmicrovolt, pari a 1.890 microvolt.

– per questo motivo,bisogna partire dall’antenna con un segnale molto forte per compensare l’attenuazione introdotta dal cavo coassiale,fino ad arrivare all’ultima presa

– ma così facendo,se non si adottano particolari accorgimenti,sulle prese più vicine all’antenna sarà presente un segnale di ampiezza “esagerata“che saturerà la TV  e quindi l’immagine sarà scadente,per fare questo usiamo delle apposite prese attenuatrici.

 

1-136 K

 

– come si vede,nella presa in alto abbiamo un segnale di 80 dBµV,che è un segnale eccessivo e la lancetta dello strumento arriva infatti  in fondo scala,l‘immagine TV sarà disturbata

– sulla presa intermedia,a causa della attenuazione del cavo coassiale,arriva un segnale più basso di 65 dBµV ed infatti la lancetta dello strumento arriva a metà corsa,in questo caso il segnale è ottimale e l’immagine TV sarà perfetta

– sulla terza presa in basso arriva un segnale ancora più attenuato di 50 dBµV,che è insufficente per vedere un’immagine TV perfetta e la lancetta infatti si sposta di molto poco,l’immagine TV sarà molto scadente

 

2-150 K

 

– per fare in modo che anche sulla terza presa in basso il segnale arrivi al valore ottimale di 65 dBµV,occorre inserire subito sotto l’antenna un Preamplificatore che possa aumentare l’intensità del segnale,ma così facendo ci ritroveremo con un segnale troppo alto sulla prima presa cioè 90 dBµV,ancora troppo alto sulla seconda presa e cioè di 80 dBµV,mentre sulla terza presa siamo riusciti a portare il segnale al livello ottimale di 65 dBµV.

– quindi la situazione è che per avere una immagine perfetta dovremo attenuare i primi due segnali fino al valore ottimale di 65 dBµV,mentre sulla terza presa abbiamo già questo valore.

– per fare questo si devono usare delle apposite ” prese attenuatrici

 

3-136 K

 

Presa utente

La presa utente ha 2 funzioni:

1) se in un appartamento si desidera applicare più prese utente,è necessario che tutte posseggano la caratteristica di non far RIENTRARE nel cavo coassiale le frequenze spurie generate da ogni TV,onde evitare che queste vadano a disturbare gli altri televisori. Infatti le frequenze spurie generate da ogni TV sono indicate dalle frecce grige che partono da ogni TV ,queste frequenze devono essere bloccate dalle prese utente,perchè altrimenti arriverebbero su tutti gli altri televisori creando dei forti disturbi.

Per questo è necessario che tra 2 prese TV collegate in una stessa linea esista SEMPRE una SEPARAZIONE compresa tra i 30 e i 40 dB.

2) Come si vede in fig.3,le prese utente devono anche  attenuare il segnale che arriva ad ogni TV nel caso in cui sia troppo forte,(frecce blu)

 

 

PORTATA OTTICA

– una buona ricezione TV dipende da due parametri:

1) potenza del trasmettirore

2) distanza del trasmettitore

 

Diffrazione

 

4-160 K

 

– come si vede nella fig.4,se le onde radio si propagassero rigidamente per via retta,la distanza coperta fra antenna trasmittente e ricevente sarebbe quella visibile in figura,

– ma nella fig.5 si vede che le onde radio non si propagano esattamente in linea retta,ma a causa del fenomeno della “diffrazione“,seguono leggermente la curvatura terrestre,per cui è possibile captare un segnale TV anche un po’ oltre l’orizzonte ottico

 

Alcuni calcoli

 

5-170 K

 

6-150 K

 

– come si vede in figura,l’antenna trasmittente che è sulla montagna a sinistra emette un segnale che si propaga in tutte le direzioni,le due antenne TV stanno dietro alla montagna,quindi in teoria non potrebbero captare il segnale ,ma a causa del fenomeno della “diffrazione”  il segnale devia leggermente dalla linea retta e quindi può essere captato dalle due antenne anche se si trovano dietro la montagna

 

7-160K

 

 

ONDE RIFLESSE

 

8-170 K

 

– come si vede nella figura,abbiamo un trasmettirore TV sulla destra dell’immagine,

– dall’antenna trasmittente parte un segnale radio che in parte va ad incontrare direttamente l’antenna TV ricevente sulla casa (segnale blu),ma nello stesso tempo una parte del segnale radio va ad incontrare la montagna che sta davanti (segnale blu) e da questa viene quindi RIFLESSO ritornando così sempre all’antenna TV ricevente posta sopra alla abitazione (segnale grigio)

– quindi alla antenna TV posta sopra alla abitazione arrivano 2 segnali: uno diretto (blu) ed uno riflesso (grigio),questo ultimo evidentemente arriva in ritardo rispetto al segnale diretto,questo fenomeno determina nella TV  uno sdoppiamento delle immagini

 

9-124 K

 

– come si vede in figura,il segnale radio parte dalla antenna trasmittente sulla destra,una parte del segnale (grigio) arriva direttamente all’antenna ricevente TV posta sull’edificio,un’altra parte va direttamente sul grattacielo  (blu),da cui è riflesso tornando all’antenna sull’edificio (grigio).

Questo sfasamento dei tempi fra i due segnali grigi,uno diretto ed uno riflesso,determinerà uno sdoppiamento della immagine TV.

 

10-140 K

 

– nella figura precedente si vede come il segnale radio emesso dall’antenna a sinistra,da una parte arrivi direttamente all’antenna ricevente della TV (blu), sulla destra,ma una parte del segnale colpisce l’acqua del lago su cui si riflette (blu),arrivando poi all’antenna ricevente della TV sulla destra (grigio)

– questa differenza dei tempi di arrivo dei due segnali all’antenna TV ,determina delle immagini sdoppiate sulla vostra TV

 

 

– La presenza di una RIFLESSIONE si potrà facilmente stabilire osservando un disegno dell’orologio con la scritta RAI:

 

11-150 K

 

– per stabilire a quale distanza dall’antenna si verifica tale riflessione,occorre eseguire alcuni semplici calcoli.

– facciamo un esempio considerando la fig.13,

 

12-260 K

 

Come eliminare le onde riflesse

– per attenuare sullo schermo TV l’onda riflessa,possiamo:

1) scegliere antenne ad alto guadagno e con un ottimo rapporto AVANTI/DIETRO,

2) se ciò non bastasse si potrà tentare di ruotare l’antenna di 10-15 gradi,in modo che l’onda riflessa venga captata dall’antenna lateralmente,così da aumentarne l’attenuazione, in questo modo,anche se l’ampiezza del segnale diretto si attenuerà leggermente,  potremo eliminare o almeno attenuare notevolmente il segnale riflesso

3) se queste riflessioni risultassero molto accentuate, dovremo accoppiare due antenne in parallelo,in modo da restringere il lobo di irradiazione in senso orizzontale o verticale.

 

 

Due antenne in paralleo

 

13-140 K

 

– come vedi,il lobo in senso verticale di una sola antenna è rappresentato dalla ellisse senza colore,

– il lobo in senso verticale (ellisse blu) risultante dall’accoppiamento di due antenne sul piano orizzontale (fig.16),non subisce variazioni,

 

14-144 K

 

– il lobo di una sola antenna sul piano orizzontale è rappresentato dall’ellisse bianca,

– il lobo di due antenne accoppiate sul piano orizzontale,si restringe notevolmente (area blu),l’antenna risulterà più direttiva e quindi attenuerà tutte le interferenze provenienti lateralmente

– molti pensano che accoppiare due antenne in parallelo,serva solo per raddoppiare il guadagno,invece,il guadagno aumenta in modo limitato,mentre aumenta considerevolmente il rapporto AVANTI/DIETRO.

– accoppiando due antenne in parallelo ad esempio con un guadagno di 10 dB,contrariamente a quanti molti pensano,non si ottiene un guadagno di 20 dB,altrimenti basterebbe accoppiarne 2 o 3 per eliminare l’amplificatore d’antenna

– l’aumento che si ottiene accoppiando in parallelo due antenne,risulta di soli 3 dB, pertanto collegando in parallelo due antenne da 10 dB,non otterremo un guadagno totale di 20 dB,ma solo di  10+3 = 13 dB

– se colleghiamo in parallelo 2 antenne da 15 dB,non otterremo un guadagno di 30 dB,ma solo di    15+3 = 18 dB

– il vero vantaggio che si ricava collegando in parallelo due antenne, non consiste nell’aumento del guadagno,bensì nel restringimento del lobo di irradiazione.

In questo modo,anche con una piccola rotazione dell’antenna si riesce ad ottenere una forte attenuazione del segnale riflesso “indesiderato“, che ci giunge lateralmente , infatti guardando la fig.14,con una rotazione di soli 15 gradi,nella direzione del segnale indesiderato,l’antenna presenta un guadagno di soli 5,4 dB mentre,verso il segnale principale di 14,4 dB.

– in pratica,ruotando le due antenne di 10 gradi,il segnale utile si attenua di 3,6 dB rispetto alla direzione ottimale e quindi all’uscita dell’antenna otterremo la stessa ampiezza del segnale che avremmo ottenuto utilizzando una sola antenna,con il vantaggio di aver notevolmente attenuato il segnale riflesso che provocava l’interferenza.

 

15-136K

 

– se guardiamo questo grafico,nella figura a sinistra vediamo che abbiamo un segnale diretto che arriva proprio in testa all’antenna cioè a gradi, mentre abbiamo anche un segnale interferente che arriva all’antenna da una zona laterale ed esattamente intorno ai 15° gradi,

– se guardiamo la figura di destra vediamo che l’antenna ha un guadagno di 18 dB, esattamente nella zona anteriore a 0° gradi,quindi se il segnale diretto colpisce l’antenna  esattamente sull‘apice anteriore  verrà appunto captato con un guadagno di 18 dB.

–  il segnale interferente laterale arriva all’antenna con una angolazione di 15° gradi,con un guadagno di 14,4 dB, come vediamo dal diagramma,il segnale interferente colpisce l’anello corrispondente allo 0,8

– adesso passiamo alla figura seguente

 

16-132 K

 

– il nostro scopo è quello di ridurre il più possibile il segnale interferente,

– per fare questo basta ruotare l’antenna di pochi gradi,

– infatti ruotiamo l’antenna da 0° gradi a 15° gradi,quindi solamente di 5° gradi,che cosa succederà?

– basta guardare il grafico

– il segnale diretto adesso colpisce il lobo di irradiazione dell’antenna sull’anello che corrisponde allo 0,8 mentre il segnale interferente adesso colpisce il lobo di irradiazione dell’antenna sull’anello corrispondente a circa 0,38

– allora avremo che:

– il segnale diretto che prima aveva un guadagno di 18 dB,adesso verrà leggermente attenuato fino ad un valore di  18 x 0,8 = 14,4 dB,rimanendo tuttavia sempre abbastanza forte

– il segnale interferente laterale che aveva un guadagno di 14,4 dB adesso come si vede dal grafico,colpisce il lobo di irradiazione dell’antenna sull’anello corrispondente a circa lo 0,38 quindi ciò produrrà un’attenuazione del segnale pari a  14,4 x 0,38 = 5,4 dB

– in conclusione abbiamo un segnale diretto che è passato da un guadagno di 18 dB a 14,4 dB

– il segnale interferente è passato da un guadagno di 14,4 dB ad uno di soli 5,4 dB,

– quindi il segnale diretto rimane sempre abbastanza forte da produrre una buona immagine sul TV,mentre nello stesso tempo il segnale interferente è stato enormemente ridotto da un guadagno di 14,4 dB a soli 5,4 dB e quindi non sarà più in grado di produrre immagini sdoppiate sul televisore o altri tipi di disturbi

 

 

ACCOPPIARE DUE ANTENNE

 

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– più si restringe il lobo di irradiazione come in fig.23, più aumenta l’attenuazione dei segnali RIFLESSI,

 

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accoppiando due antenne è assolutamente necessario rispettare la lunghezza degli SPEZZONI di CAVO COASSIALE,utilizzati per congiungerle con un accoppiatore a bassa perdita

 

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– come vediamo in questo caso,l’onda riflessa (grigia),arriva all’antenna TV dal basso in quanto proviene dalla superficie del lago

 

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– come si vede in questa figura,se ci fosse una sola antenna,il lobo di irradiazione sarebbe molto largo (ellisse senza colore),ma con due antenne accoppiate sul piano verticale,il lobo verticale (blu),si restringerà notevolmente rispetto ad una sola antenna e ciò permetterà di attenuare tutte le interferenze provenienti dal basso,come visibile nella fig.11

 

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– il lobo in senso orizzontale di due antenne accoppiate sul piano verticale,non subisce alcuna variazione. Infatti il lobo senza colore è quello di una sola antenna,mentre il lobo blu è quello formato dalle due antenne accoppiate sul piano verticale. Come vediamo i due lobi di irradiazione sono praticamente uguali.

 

 

 

I  DECIBEL

 

– Per evitare operazioni matematiche con numeri molto grandi o molto piccoli,sia in TENSIONE che in POTENZA,si preferisce utilizzare la loro presentazione logaritmica,che prende il nome di decibel

– il vantaggio di utilizzare i decibel nei calcoli di GUADAGNO o ATTENUAZIONE è indiscusso,in quanto tutto si traduce in una semplice operazione di SOMMA o SOTTRAZIONE

 

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NOTA

Partendo dal valore di 10 dB,la tabella prosegue con salti di 0,5 dB per cui avremo  10-10,5-11-11,5 dB  ecc. Per ricavare i valori intermedi,cioè 10,1-10,2-10,3-10,4 ecc.,sarà sufficiente “moltiplicare” il guadagno o l’attenuazione del numero intero per il decimale.

Ad esempio,volendo conoscere il guadagno in tensione di 14,6 dB,si moltiplicherà il valore di 14 dB (pari a 5,012) per quello di 0,6 dB (pari a 1,072), ottenendo:

14,6 dB (5,012 x 1,072) = 5,372 volte

 

IL GUADAGNO DI UN’ANTENNA

 

– quanto maggiore è il valore in dB, tanto maggiore risulterà il guadagno di un’antenna

– quindi un’antenna che guadagna 11 dB, guadagna evidentemente di più di un’altra che ad esempio guadagna solo 6 dB,

– per sapere esattamente quanti microvolt potremo prelevare da due diverse antenne, è necessario sapere quale tensione si otterrebbe ai capi di un’antenna con guadagno pari a 0 dB,ovvero ai capi di un normale DIPOLO senza elementi parassiti,cioè riflettori e direttori

 

 

#  ammesso che con un normale DIPOLO il segnale risulti di 250 microvolt, per conoscere quanti microvolt saranno presenti sull’antenna con un guadagno di 6 dB e di 11 dB, dovremo necessariamente controllare il guadagno in tensione nella Tabella dei dB.

 

– sulla Tabella troviamo che

6 dB = guadagno in tensione = 2 volte

11 dB = guadagno in tensione = 3,55 volte

 

– antenna da 6 dB:    250 x 2 = 500  microvolt (tensione ai suoi capi)

– antenna da 11 dB:   250 x 3,55 = 887,5  microvolt (tensione ai suoi capi)

 

 

# Calcolo inverso  (Esempio)

antenna con guadagno 8 dB

– dalla tabella il Guadagno in tensione corrispondente a 8 dB è di  2,51

– supponiamo che sull’antenna sia presente un segnale di 710 microvolt,quindi

– captando nella stessa zona lo stesso segnale con un’antenna il cui guadagno risulti pari a 0 dB, ai suoi capi avremo    710 : 2,51 = 282,8  microvolt

– sapendo che 0 dB corrispondono nel nostro esempio a 282,2 microvolt, installando un’antenna che disponga di un guadagno di 6 dB,ai suoi capi ci troveremo con una tensione di:

282,8 x 2 = 565,6 microvolt  (dove 2 è il guadagno in tensione di 6 dB)

 

 

CALCOLO PERDITA SU CAVO CASSUIALE

– Un segnale VHF o UHF passando attraverso un cavo coassiale subisce sempre un’ATTENUAZIONE  che in linea di massima si può prefissare sul valore medio di 0,25 dB per metro per i cavi di ottima qualità e di 0,35 dB per metro,per i cavi di tipo normale,più economici.

– quindi se abbiamo un cavo di 60 metri avremo una attenuazione di:

60 x 0,25 = 15 dB (cavi di buona qualità)

15 dB  dalla tabella dei dB corrispondono ad una ATTENUAZIONE di 0,18 volte

– collegando questo cavo coassiale ad un’antenna sui cui morsetti sia presente una TENSIONE di 887,5 microvolt,all’estremità di tale cavo,cioè dopo 60 metri,sarà presente una tensione di soli

887,5 x 0,18 = 159,75 microvolt

cioè un segnale notevolmente attenuato che se non venisse amplificato,per compensare tale perdita,non ci permetterebbe di ottenere sulla presa utente un segnale sufficiente per avere delle immagini perfette.

 

 

GUADAGNO DI UN PREAMPLIFICATORE

 

– scegliamo ad esempio un Preamplificatore con un guadagno pari a 20 dB,

– supponiamo che ai capi di una antenna siano presenti 887,5 microvolt

– dalla Tabella dei dB vediamo che  20 dB corrispondono ad un guadagno in TENSIONE pari a 10 volte

– pertanto sull’USCITA del Preamplificatore ci ritroveremo un segnale di

887,5 x 10 = 8.875 microvolt

– sapendo che il cavo di discesa ATTENUA 15 dB,pari a 0,18 volte,potremo conoscere subito quanti microvolt saranno presenti all’estremità di tale cavo:

8.875 x 0,18 = 1.597 microvolt

 

28- CONTINUA

 

GUADAGNO DI UNA ANTENNA

 

– ho un’antenna con un guadagno pari a 6 dB

– ai suoi capi è presente un segnale di 500 microvolt,

– guardando la Tabella N.2 (sopra),vediamo che questo valore di tensione di 500 microvolt corrisponde a 54 dBmicrovolt ,

– poichè la nostra antenna guadagna 6 dB, per conoscere quale tensione potremmo ritrovare ai capi di un normale DIPOLO con guadagno pari a 0 dB, dovremo semplicemente eseguire una sottrazione,

54 dBmicrovolt – 6 dB  = 48 dBmicrovolt

– osservando la Tabella di conversione N.2 scopriremo che 48 dBmicrovolt corrispondono ad una TENSIONE di 251 microvolt,cioè allo stesso numero (escluso l’errore di arrotondamento),che abbiamo calcolato nell’operazione precedente.

– se volessimo conoscere il valore di TENSIONE rilevabile ai capi di un’antenna con guadagno pari ad 11 dB, potremmo scegliere due diverse soluzioni:

 

1) la prima soluzione consiste nell’addizionare ai 48 dBmicrovolt presenti ai capi di un semplice DIPOLO con guadagno 0,gli 11 dB di guadagno dell’antenna ,ottenendo così

48 dbmicrovolt + 11 dB = 59 dBmicrovolt

guardando la Tabella di conversione,troveremo che 59 dBmicrovolt corrispondono ad una TENSIONE di 891 microvolt (la differenza con i precedenti 887,5 microvolt è dovuta solo all’arrotondamento delle cifre sia dei dB che dei dBmicrovolt).

 

2) la seconda soluzione consiste nell’eseguire la DIFFERENZA di guadagno tra le due antenne e nel SOMMARE tale differenza all’antenna con guadagno inferiore.

Pertanto,la differenza tra 11 dB e 6 dB risulterà pari a:

11 – 6 = 5 dB

addizionando ai 54 dBmicrovolt relativi all’antenna  a 6 dB,altri 5 dB ,otterremo:

54 + 5 = 59 dBmicrovolt

che corrispondono,come possiamo sempre vedere nella Tabella N.2, a 891 microvolt

 

 

Così,se per l’antenna con guadagno pari a 8 dB che ci dà un segnale pari a 710 microvolt,desideriamo conoscere a quanti dBmicrovolt corrispondono,dovremo ricercare nella nostra Tabella la TENSIONE più prossima a tale valore e troveremo 708 dBmicrovolt,corrispondenti a 57 dBmicrovolt.

Sottraendo ai 57 dBmicrovolt il guadagno di 8 dB,troveremo il valore di TENSIONE che otterremo ai capi di un normale DIPOLO con guadagno uguale a 0 dB

57 – 8 = 49 dBmicrovolt

e verificando a quale valore di tensione corrispondono questi 49 dBmicrovolt,troveremmo:

49 dBmicrovolt = 282 microvolt

 

 

CALCOLO PERDITA SU CAVO COASSIALE

 

– abbiamo un cavo coassiale lungo 60 metri, che introduce una ATTENUAZIONE di 15 dB,

– applichiamo al suo ingresso una tensione di 887,5 microvolt in dBmicrovolt,

– poichè nella Tabella n.2 non riusciremo a trovare tale valore,ci indirizzeremo a quello più prossimo,vale a dire 891 microvolt,corrispondenti a 59 dBmicrovolt,

sottraendo a tale numero i 15 dB di attenuazione del cavo coassiale avremo:

59 – 15 = 44 dBmicrovolt

– controllando a quale valore di tensione corrispondono 44 dBmicrovolt,troveremo 158 microvolt.

 

 

GUADAGNO DEL PREAMPLIFICATORE

– se ai capi dell’antenna in cui risulta disponibile un segnale di 887,5 microvolt pari a 59 dBmicrovolt,applichiamo un Preamplificatore con un GUADAGNO  di 20 dB,potremo conoscere immediatamente l’ampiezza del segnale che ritroveremo sulla sua uscita eseguendo una semplice ADDIZIONE:

59 dBmicrovolt + 20 dB = 79 dBmicrovolt

– controllando la nostra Tabella, scopriamo che 79 dBmicrovolt corrispondono ad una TENSIONE di 8.910 microvolt,

– se questi 79 dBmicrovolt li applichiamo sull’ingresso di un cavo coassiale lungo 60 metri,che ci dà una ATTENUAZIONE di 15 dB,potremo subito conoscere quale segnale sarà disponibile alla sua estremità,eseguendo una semplice SOTTRAZIONE:

79 – 15 = 64 dBmicrovolt

– guardando la Tabella scopriremo che,64 dBmicrovolt corrispondono ad una TENSIONE di 1.580 microvolt,

 

NOTA

tutti i misuratori di campo risultano tarati in dBmicrovolt e mai in microvolt,quindi non si dirà mai:

– ai capi di questa antenna ho una tensione di 887 microvolt,ma bensì  59 dBmicrovolt,

– o sull’uscita del Preamplificatore sono presenti 8.910 microvolt, ma bensì 79 dBmicrovolt,

 

 

LIVELLO MINIMO SULLE PRESE TV

 

Per avere una qualità d’immagine accettabile,è necessario che l’ampiezza del segnale video di tutte le emittenti captabili non risulti mai inferiore a 58 dBmicrovolt pari a 790 microvolt.

Pertanto in fase di progettazione,di un impianto si dovrà cercare di preamplificare tutti i segnali più deboli ,affinchè su tutte le prese TV non giunga mai un segnale inferiore al richiesto.

 

LIVELLO MASSIMO SULLE PRESE TV

– se un segnale debole ci dà un’immagine nebbiosa,un segnale troppo forte produce inconvenienti anch’essi appariscenti,come barre orizzontali che scorrono sullo schermo,venature sul colore, ecc.

– per evitare tutti questi inconvenienti,è necessario controllare che su tutte le prese TV,i segnali delle emittenti captabili, NON risultino MAI superiori a 72 dBmicrovolt,pari a 3.980 microvolt.

 

 

ATTENZIONE A PREAMPLIFICARE

 

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preamplificare eccessivamente un segnale TV,può provocare dei grossi disturbi sulle immagini TV.

– nella figura precedente sono illustrati schematicamente i meccanismi di interferenza,

– anzichè usare amplificatori a larga banda,che amplificano tutti i segnali anche quelli che non dovrebbero essere amplificati,conviene installare ,anche se l’impianto risulta più costoso, moduli amplificatori monocanale, cioè che amplificano un solo canale ,perchè così si potrà regolare manualmente per ogni canale il relativo guadagno.

NON cercate mai di captare con una singola antenna più di 5 CANALI,

NON utilizzate mai se possibile una sola antenna a larga banda

– usate due o tre antenne ciascuna sintonizzata su una ristretta porzione di banda,

– limitate ad un massimo di 20-22 il numero dei canali distribuiti su un unico cavo di discesa,per evitare fenomeni di intermodulazione,in pratica disturbi vari sulla TV

due o più canali si possono miscelare solo se intervallati come minimo da un canale,es: i canali 38-40-42-44-47-60 ecc.,ma non il 38-39 o il 59-60 o il 34-35 perchè non intervallati da un canale libero

 

 

IL DIPOLO

 

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DIPOLO

– supponiamo di usare un dipolo per ricevere un segnale TV,usando un misuratore di campo potremo vedere ad esempio che il segnale ricevuto è di 100 microvolt,

– se adesso usiamo al posto del dipolo un’antenna con un guadagno di 7 dB,ai suoi capi riceveremo un segnale maggiore e più precisamente:

100 x 2,239 = 223,9 microvolt

se vai a vedere di nuovo la Tabella N.1 = GUADAGNO E ATTENUAZIONE in dB, potrai facilmente vedere che 7 dB corrispondono ad un guadagno in TENSIONE di 2,239

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DIPOLO

– ma adesso usiamo la Tabella N.2  dei DB microvolt su 75 ohm

– cerchiamo sulla Tabella il valore di 100 microvolt ,(segnale ricevuto dal dipolo),vedremo immediatamente che essi corrispondono a 40 dBµV (cioè abbiamo trasformato i microvolt in dBµV)

– usiamo adesso un’antenna che guadagna 7 dB,

– per conoscere la TENSIONE presente ai capi di questa antenna basterà fare una semplice SOMMA

40 ( dBµV del dipolo) + 7 (dB dell’antenna) = 47 dBmicrovolt

– se consultiamo la stessa Tabella, vediamo che 47 dBmicrovolt corrispondono esattamente a 224 microvolt

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PERCHE’ UN DIPOLO E’ A MEZZ’ONDA

 

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ESEMPIO

Lunghezza d’onda300.000.000 : Hz = metri

– 300.000.000 è la velocità di propagazione delle onde radio in metri al secondo

– Hz è la frequenza in Hertz

 

 

– Poichè in TV le frequenze vengono sempre espresse  in Megahertz,conviene modificare la formula precedente  come segue:

Lunghezza d’onda = 300 : MHz = metri

se una emittente trasmette su una frequenza di 195 MHz, la lunghezza d’onda sarà di

300 : 195 = 1,53 metri

– se devo ricevere un segnale con lunghezza d’onda di 1,53 metri, utilizzerò un’antenna che risulta lunga la metà,

 

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– osservando la fig.38, relativa ad un’onda completa,scopriamo che questa è composta da una semionda positiva e da una semionda negativa,

– pertanto se prendiamo in considerazione un’antenna lunga esattamente  META’ LUNHEZZA D’ONDA,avremo che terminato il ciclo della semionda positiva,poichè questa non esiste più,la stessa lunghezza verrà sfruttata successivamente dalla semionda negativa,fig.39-40

 

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– un’antenna a mezz’onda,oltre a risultare di dimensioni ridotte,assicura sul punto di prelievo un segnale che presenterà sempre una impedenza caratteristica di 75 ohm.

 

 

IMPEDENZA DELL’ANTENNA

 

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al centro del dipolo

la CORRENTE è massima (microamper) l’ago dello strumento è tutto a destra,fig.41,

la TENSIONE è minima (microVolt) e l’ago dello strumento è fermo al  centro,fig.42

 

alle due estremità del dipolo

la CORRENTE è minima,gli strumenti sono fermi al centro,

la TENSIONE è massima, gli strumenti sono tutti a destra

 

ESEMPIO

– abbiamo un’antenna con un’impedenza di 75 ohm,

– ai suoi capi risulta un segnale di  500 microvolt,

500 microvolt : 1000 = 0,5 millivolt

microwatt = (mV x mV ) : Ohm

– (0,5 x 0,5 ) : 75 =  0,0033  microwatt

– la corrente disponibile sarà:  mA = microWatt : millivolt quindi  0,0033 : 0,5 = 0,0066 mA

 

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ESEMPIO

impedenza dell’antenna  243 ohm,

cavo coassiale con impedenza di 75 ohm,

ROS ( Rapporto Onde Stazionarie)  =  Impedenza del dipolo : Impedenza del cavo, quindi avremo

243 : 75 = 3,24

 

Perdite in %

useremo due formule

K = (ROS – 1 ) : ( ROS + 1 )

Perdita % = (K x K) x 100

quindi avremo

K = (3,24 – 1) : (3,24 + 1)  =  0,528

Perdita % =  (0,528 x 0,528) x 100 = 27,8 %

 

questo vuol dire che a causa del disadattamento fra l’impedenza del cavo a 75 ohm e quella dell’antenna a 243 ohm, perderemo il 27,8%  del segnale ricevuto,cioè su un segnale utile di 500 microvolt  perderemo:

500 x 27,8 : 100 = 139 millivolt

pertanto di questi 500 microvolt ne sfrutteremo solo

500 – 139 = 361  millivolt

 

Tabella N.4

in essa abbiamo riportato i valori del  ROS, PERDITA%, RENDIMENTO%, che possiamo quindi trovare rapidamente senza fare tanti calcoli.

 

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LA DISCESA CON CAVO COASSIALE

 

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– se così facendo si era risolto il problema dei DISTURBI,se ne presentava un secondo,cioè quello di avere una discesa SBILANCIATA.

– infatti risultando la calza metallica collegata a massa,non si poteva più prelevare il segnale presente sulla opposta estremità del dipolo e si perdeva così metà del segnale AF.

– per ovviare a questo inconveniente ,in ogni antenna è presente un BALUN,che oltre ad adattare l’ IMPEDENZA del DIPOLO con quella del CAVO COASSIALE,ci consente pure di trasformare un ingresso BILANCIATO in un’uscita  SBILANCIATA, senza perdere la totale TENSIONE captata dall’antenna,possiamo facilmente capire ciò guardando le fig. 53-54-55

 

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DIAGRAMMI DI IRRADIAZIONE

 

-per indicare il comportamento di un’antenna,cioè la direzione di puntamento per il massimo guadagno, e il relativo rapporto A/R  (avanti/dietro o avanti/retro),si utilizza un DIAGRAMMA DI IRRADIAZIONE.

– ogni Casa Costruttrice fornisce per i vari modelli d’antenna tali diagrammi,dai quali l’installatore potrebbe ricavare tutte le caratteristiche che gli necessitano.

– in pratica però,questi diagrammi non vengono mai consultati perchè alla maggior parte degli installatori risultano incomprensibili.

 

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Diagramma di irradiazione

 

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Lobo di un DIPOLO con guadagno = 0 dB

 

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Fig.58

antenna a 4 elementi

– i segnali che provengono da dietro sono fortemente ATTENUATI, (lobo posteriore all’incirca sull’anello -12 )

aumento del GUADAGNO di 6 dB del segnale frontale (lobo  anteriore subito oltre il cerchio N.5)

 

Fig.59

antenna a 6 elementi,

– il GUADAGNO del segnale frontale passerà a circa 9 dB, ( lobo anteriore subito prima del cerchio N.10)

segnale posteriore fortemente ATTENUATO ( lobo posteriore all’incirca sull’anello -17 )

 

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antenna a 10 elementi

GUADAGNO anteriore 18 dB (il lobo anteriore si trova un pochino prima dell’anello N.20)

forte ATTENUAZIONE del segnale posteriore a circa – 20 dB (il lobo posteriore si trova circa sull’anello  -20)

 

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Emittente A

il segnale della emittente A si congiunge con il lobo anteriore di irradiazione dell’antenna (blu) un pochino al di sotto del cerchio 15 del diagramma,quindi verrà captato con un GUADAGNO di circa 14 dB

– Emittente B

il segnale della emittente B si congiunge con il lobo anteriore di irradiazione dell’antenna (blu) sul cerchio 10 ,quindi verrà captato con un GUADAGNO di 10 dB

Emittente C

il segnale della emittente C si congiunge con il lobo anteriore di irradiazione dell’antenna (blu) sul cerchio 0, quindi verrà captato con un GUADAGNO di 0 dB

Emittente D

il segnale della emittente D si congiunge con il lobo posteriore di irradiazione della antenna (blu) sul cerchio  – 20, quindi verrà captato con una ATTENUAZIONE di 20 dB

 

 

CATALOGHI COMMERCIALI

– in tutti i cataloghi commerciali troverete invece un disegno come quello riportato nelle figg.63-64-65-66

 

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– questi diagrammi di irradiazione sono composti da 5 cerchi contraddistinti dai numeri: 1-0,8-0,6-0,4-0,2

 

 Fig.63

è riportato il lobo di irradiazione di un DIPOLO,

 Fig.64

– è qui riportato il lobo di irradiazione di un’antenna a 3 elementi,

– il lobo posteriore si ferma entro il cerchio 0,4

– il lobo anteriore arriva fino al cerchio 1

 

– come si vede, in questi diagrammi dal centro partono tanti RAGGI normalmente distanziati di 15 gradi,per un totale di 24 raggi

– se invece i raggi sono distanziati di 10 gradi,ne conteremo 36

 

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Fig.65

– è qui riprodotta un’antenna a 7 elementi,

– come si vede,più aumenta il numero dei direttori,più si restringe il lobo posteriore

 

Fig.66

– è qui rappresentata un’antenna a 10 elementi,come si vede il lobo anteriore risulta più stretto rispetto a quello dell’antenna a 7 elementi

 

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Fig.67

– supponiamo che l’antenna abbia un GUADAGNO  di 14 dB

– il segnale diretto arriva all’antenna con una intensità di 54 dBµV (501 microvolt),questo segnale incontra il lobo anteriore di irradiazione dell’antenna in corrispondenza dell’anello 1,

– il segnale interferente laterale arriva con una ampiezza di 40 dBµV (100 microvolt),questo segnale incontra il lobo anteriore di irradiazione dell’antenna in corrispondenza  dell’anello 0,8

 

– poichè il segnale interferente laterale disturba l’immagine TV,come facciamo ad attenuarlo?

 

Fig.68

– per attenuare il segnale interferente laterale,basta ruotare l’antenna di soli 15 gradi

– ciò determinerà una leggera riduzione dell’intensità del  segnale diretto, che passerà dai 54 dBµV ai 51,2 dBµV, (anello 0,8)

– ma anche il segnale interferente laterale subirà una ATTENUAZIONE che sarà molto più forte,passando infatti da 40 dBµV a 31,6 dBµV, (anello 0,4 circa)

 

– sapendo che l‘antenna guadagna 14 dB,nei diversi cerchi il segnale verrà captato con un guadagno di:

 

14 dB x 0,8 = 11,2 dB

14 dB x 0,6 =   8,4 dB

14 dB x 0,4 =   5,6 dB

14 dB x 0,3 =   4,2 dB

14 dB x 0,2 =   2,8 dB

 

 

– l’antenna guadagnerà14 dB,ma solo quando è puntata direttamente verso il segnale diretto,se ruoto l’antenna di 15 gradi,è evidente che non guadagnerà più 14 dB,ma guadagnerà evidentemente di meno,

 

Segnale diretto

– poichè con la rotazione dell’antenna di 15 gradi  il segnale diretto arriva sull’anello 0,8 il guadagno dell’antenna non sarà più di 14 dB,ma di 11,2 dB  (14 dB x 0,8)

– l’ATTENUAZIONE del segnale diretto sarà di 14 – 11,2 = 2,8 dB

 

 Segnale interferente

– prima della rotazione dell’antenna il segnale interferente arrivava sull’anello 0,8,avendo quindi un guadagno di 11,2 dB (14 dB x 0,8)

– dopo la rotazione dell’antenna di 15 gradi,il segnale interferente incontrerà l’anello 0,3 circa, quindi avrà un guadagno di 4,2 dB circa, (14 dB x 0,3)

– l’ATTENUAZIONE del segnale interferente sarà di  11,2 – 4,2 = 7 dB

 

CONCLUSIONE

– con la rotazione dell’antenna il segnale diretto ha avuto una ATTENUAZIONE di soli 2,8 dB mentre il segnale interferente è stato attenuato di ben 7 dB,

– quindi così facendo siamo riusciti a ridurre gli effetti nocivi sull’immagine TV causati dal segnale interferente

 

IN PRATICA

In pratica,nessuno trovandosi in un edificio farà mai dei rilievi con un goniometro per stabilire i gradi di rotazione,nè userà la calcolatrice per ricavare tali dati,pertanto la soluzione più semplice rimane sempre quella di controllare direttamente con un misuratore di campo di quanto conviene “ruotare”  l’antenna per poter attenuare maggiormente il segnale interferente,senza troppo attenuare quello principale

 

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IL GRAFICO DELL’ANTENNA

 

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–  Grafico di un’antenna a Larga banda

– l’uso di un’antenna a larga banda in teoria potrebbe anche andare bene,ma in pratica si verificano spesso delle situazioni che ci impediscono di usarla

– se per esempio ci troviamo in una “zona” in cui sul retro dell’antenna possono giungere dei segnali RIFLESSI  di un diverso canale,un’antenna a LARGA BANDA li convoglierà,anche se attenuati,tutti sul TV,mentre un’antenna tarata su un ben preciso CANALE automaticamente  li escluderà anche se risultassero di forte intensità

 

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– come si vede in questa immagine,due antenne tarate su due diversi canali possono risultare vantaggiose ,rispetto ad un’antenna a larga banda,anche nel caso in cui i due segnali da captare giungano con elevati dislivelli di intensità.

– ammesso che l’emittente A che trasmette sul canale 40 giunga con 100 microvolt e l’emittente B che trasmette sul canale 56 giunga con 600 microvolt,con due antenne separate potremo preamplificare il solo segnale che giunge dall’antenna A per portarlo ad un livello di 500-600 microvolt,poi miscelarlo al segnale non preamplificato dell’antenna B .

 

 

IL RAPPORTO AVANTI/INDIETRO

 

– abbiamo un’antenna con le seguenti caratteristiche:

 

Guadagno = 8 dB

Rapporto A/R = 25 dB

Segnale ricevuto di 200 microvolt

dalla Tabella dei dBmicrovolt vediamo che  200 microvolt = 46 dBµV

 46 – 25 = 21 dBmicrovolt (segnale ricevuto sul lato opposto dell’antenna)

dalla Tabella dei dBmicrovolt vediamo che  21 dBmicrovolt = 11 microvolt

 

– pertanto se ruoteremo l’antenna in senso opposto,ai capi del DIPOLO ci ritroveremo con un segnale di 11 microvolt,

 

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– il segnale che l’antenna riceveva DAVANTI era di 200 microvolt (fig.72)

– se ruotiamo l’antenna in senso opposto, il segnale si sarà ATTENUATO a ben 11 microvolt,

– dalla Tabella dei dBmicrovolt avremo  che 11 microvolt = 21 dBmicrovolt

 

 

IL GUADAGNO DI UNA ANTENNA

 

antenna campione con guadagno noto di  7dB

captiamo un segnale TV qualsiasi

leggiamo sul misuratore di campo il valore di tensione presente

– supponiamo di leggere un valore di 200 microvolt,

– dalla Tabella dei  dBmicrovolt vediamo che  200 microvolt = 46 dBmicrovolt,

 

– adesso SOSTITUIAMO l’antenna a guadagno noto con l’antenna di cui non conosciamo il guadagno e con essa captiamo la stessa emittente

 

– supponiamo di leggere ai capi dell’antenna il valore di  316 microvolt,

– dalla Tabella dei dBmicrovolt  vediamo che  316 microvolt50 dBmicrovolt,

50 – 46 = 4 dB

– il guadagno della antenna sconosciuta sarà  7 + 4 = 11 dB

 

 

INSTALLARE UN’ANTENNA SUL TETTO DI UN EDIFICIO

 

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LE ANTENNE SUL PALO DI SOSTEGNO

 

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