Come migliorare il digitale terrestre

Attualmente, il digitale terrestre utilizza solo parte della vecchia banda TV.

Nel tempo, per agevolare il digitale terrestre, questa banda è stata ripensata e rielaborata per i servizi digitali di TV e di telefonia mobile, fino ad una riduzione della banda UHF con roadmap che si completerà nel 2022.

La TV digitale satellitare, invece, utilizza delle frequenze più elevate, per coprire la distanza tra satellite e antenna; per trasportare i segnali con cavi coassiali, viene abbassata la frequenza della banda di ricezione, chiamata banda IF o IaIF.

Negli impianti centralizzati, la rete di distribuzione con cavi coassiali riesce a trasportare sia i segnali SAT che quelli terrestri, in MHz, in quanto le due bande di frequenza utilizzate dai due diversi segnali è diversa, per cui non si sovrappongono e non interferiscono.

Nello spazio di frequenze non utilizzato dai canali TV decoder digitale terrestre all’interno della banda, è diffuso anche il servizio LTE, per la telefonia mobile 4G, del quale abbiamo già parlato in precedenza, che dal 2022 comprenderà anche il 5G.

Le interferenze sono dovute alla presenza di componenti non schermati, realizzati con circuiti in aria (aperti), situati in un contenitore plastico, privo di schermatura metallica.

Infatti, tutti i componenti che siano sensibili alle interferenze LTE devono essere schermati, sia per quanto riguarda i circuiti che per i connettori, in quanto i vecchi connettori per cavi coassiali non sono adeguati; mentre i componenti adatti a LTE sono dotati di connettori coassiali di tipo F.

A giocare un ruolo fondamentale è anche la qualità dei cavi coassiali, di cui è possibile trovare in commercio anche quelli con doppia schermatura.

 

Misure

Per allestimento o manutenzione dell’impianto TV, vanno eseguite misure specifiche sui segnali, utilizzando un misuratore di campo, con analizzatore di spetto, per la misurazione di segnali digitali, come livello, BER, C/N, MER Costellazione ed Echi.

Condizione fondamentale per iniziare è avere buoni segnali in antenna: le misure più rilevanti sono quelle fatte in antenna.

Tale misurazione deve dare informazioni su:

• segnali in arrivo;
• direzione di arrivo;
• polarizzazione;
• intensità;
• parametri tipici per definire la qualità dei segnali ricevuti.

Inoltre, va svolta un’analisi di spettro accurata, che ha lo scopo di indentificare fonti di interferenza e ritardi causati da riflessioni ambientali.

Conoscere e valutare questi aspetti è fondamentale per scegliere le strategie necessarie a migliorare la ricezione, nel caso in cui vi siano problemi.

Altro aspetto importante da valutare è se il livello o la potenza dei segnali ricevuti rientrino nel margine di amplificazione o se stiano all’interno di una gamma di valori, che permettono di amplificare i segnali, ma senza degradarli: i segnali più bassi devono avere un livello minimo adeguato, così da evitare un aumento del rumore o un peggioramento del rapporto C/N dei canali distribuiti, con perdita di aggancio da parte di alcuni decoder.

 

Livello minimo ricevibile

Il livello minimo del segnale ricevibile dovrebbe essere di almeno 44 dBµV, pur potendo variare in base alla banda di ricezione, VHF o UHF, e al FEC adottato dall’emittente.

 

Livello massimo amplificabile

Quando si tratta di impianti centralizzati in cui è presente un amplificatore di testa, deve essere valutato il livello massimo raggiungibile dai segnali all’entrata dell’amplificatore: i segnali più alti devono stare nel range previsto dal progetto dell’impianto.

 

Aspetti di antenna

La qualità dei segnali TV terresti dipende principalmente dall’antenna digitale terrestre e dalla sua posizione.

Prima di tutto, per evitare interferenze, riflessioni ed echi, va utilizzata un’antenna molto direttiva, con lobi laterali ridotti, un elevato rapporto fronte-retro e la capacità ricettiva concentrata verso un angolo di captazione più stretto.

I vantaggi di un’antenna direttiva sono:

• guadagno adeguato a captare la massima quantità di campo elettromagnetico;
• una buona discriminazione delle interferenze derivanti da diverse angolazioni rispetto a quella di puntamento e agli echi;
• una protezione adeguata da interferenze contro polari e disturbi impulsivi, causati da motori elettrici e linee di alta tensione.

Le antenne con filtro LTE sono protette anche da possibili interferenze dovute ai segnali cellulari 4G.

Secondo le normative tecniche, un’antenna deve essere abbastanza direttiva da ricevere segnali interferenti, da angolazioni superiori ai 25 gradi, e che sia capace di discriminare i canali contropolari di almeno 15 dB.

Per quanto riguarda, invece, la posizione di installazione dell’antenna, prima di deciderne la collocazione finale, è importante svolgere verifiche strumentali sulla qualità del segnale ricevuto.

Se il punto di ancoraggio previso del palo di sostegno non è adatto a riceve i segnali, a causa di interferenze o ritardi dovuti all’ambiente circostante, i primi effetti si notano nella misura di MER e BER, che evidenzia valori corrotti.

L’analisi di spettro va eseguita per verificare:

• il livello dei segnali;
• la forma del canale ricevuto, che deve essere a cresta piatta senza ondulazioni;
• l’altezza rispetto al rumore;
• il rapporto C/N, che deve risultare adeguato.

Lo spettro riesce anche ad evidenziare eventuali interferenze impulsive, prodotte da frequenze digitale terrestre armoniche di radiocomandi e scariche impulsive di motori elettrici (come il passagio di un auto o di uno scooter) o linee ad alta tensione.

Il problema può essere ridotto attraverso l’utilizzo di antenne direttive, schermatura adeguata dell’impianto di distribuzione e buon posizionamento dell’antenna.

 

Come procedere

Cosa importante è valutare attentamente gli effetti della stratificazione del segnale e delle riflessioni sul piano verticale; in particolare, le riflessioni provenienti dal basso possono essere molto distruttive.

Inoltre, le condizioni di propagazione possono variare nelle zone in cui i segnali provengono da direzioni in cui in mezzo vi sia il mare o un lago.

Le riflessioni producono segnali che si sovrappongono al segnale principale, con conseguenti ritardi di arrivo alle informazioni digitali, le quali possono complicare il funzionamento del decoder, se cadono fuori l’intervallo di guardia.

Proprio in base a quanto evidenziato, può risultare utile individuare schermi naturali alle riflessioni dal basso, spostando l’antenna in un punto in cui queste sono mascherate da edifici o tetti adiacenti.

In questo caso, l’antenna per digitale terrestre deve essere spostata tenendola collegata all’analizzatore di segnali, osservando prima in quale posizione si ottenga il livello massimo di segnale ricevuto con il MER più alto e il BER più basso.

Una volta individuata la posizione adatta, si osserva lo spettro, così da identificare buchi o avvallamenti, che possano alterare la piattezza del canale; inoltre, è consigliabile anche verificare l’intensità degli eventuali echi presenti, i quali, se rientranti nell’intervallo di guardia, possono essere anche semplicemente trascurati.

In ogni caso, è preferibile ridurre l’entità degli echi, per evitare sorprese in caso di successivo mutamento delle condizioni di umidità e temperatura.

Effettuiamo un ultimo spostamento prima di fissare l’antenna, facendola scorrere sul palo verso il basso, tenendola orientata su piano orizzontale e cercando il punto in cui gli echi perdono importanza, lo spettro di canale piatto in cresta, i segnali riflessi meno forti e BER e MER.

Trovata in questo modo la posizione ottimale, si fissa l’antenna.

 

Valutazione degli echi

Grazie alla modulazione COFDM, il sistema DVB-T resiste molto alle riflessioni, anche se possono esserci casi di ritardi, dovuti a cammini multipli, nell’ambiente circostante al luogo di installazione e tra antenna e trasmettitore locale.

Con la pianificazione di reti SDN, possono più facilmente aversi riflessioni, che causano echi capaci di mettere sotto sforzo il decoder interno ai televisori.

Il segnale riflesso viene avvertito come disturbo dal decoder, provocando un abbassamento del MER e un aumento del BER.

Nel caso in cui vi siano riflessioni multiple, i ritardi mettono in difficoltà il sistema di riconoscimento del segnale primario, confondendo il decoder sul segnale da prendere a riferimento, per correggere i ritardi.

Una prima verifica strumentale la si può eseguire con l’analizzatore di spettro.

La visualizzazione espansa di un singolo canale o di un gruppo di canali adiacenti può evidenziare la presenza di echi, quando la cresta dello spettro non è piatta o lineare, ma abbia vuoti o manchino una o più parti: in tal caso, è possibile solo identificare la possibilità che ciò derivi da una cattiva ricezione.

La deformazione dello spettro di canale o di un gruppo di canali si spiega con il fatto che l’effetto delle riflessioni può penalizzare di più alcune frequenze della banda TV, abbassandone o alzandone l’intensità: ciò dipende dallo sfasamento ricevuto dai segnali durante i vari cammini.

I più completi analizzatori di segnali offrono sistemi di rivelamento di echi, con misurazione di intensità, tempo di ritardo e distanza nello spazio: gli echi si comportano come normali segnali elettromagnetici, con una velocità pari a quella della luce di 300.000 km/s.

Ciò evidenza una correlazione tra Tempo e Distanza, per cui, in base al ritardo di tempo avuto è possibile risalire a quale distanza sia stato generato l’eco, potendo stabilire anche se possa essere influente o meno sulla decodifica dei segnali: gli echi che arrivano entro l’intervallo di guardia, previsto dal sistema DVB-T, non incideranno sulla ricezione del segnale, mentre incideranno quelli che arrivano al di fuori del suddetto intervallo.

Nelle reti MFN, ogni operatore ha una sola postazione trasmittente, che si serve di una determinata frequenza in una zona di diffusione del servizio: vi è un solo trasmettitore che genera il canale, per cui, tutti i segnali riflessi e gli echi relativi saranno in ritardo e di intensità inferiore rispetto al segnale diretto.

Nelle reti SFN, invece, vi sono più problemi causati dagli echi, in quanto non c’è un solo trasmettitore per ogni frequenza, ma ci sono più trasmettitori per la stessa frequenza, per cui all’antenna arrivano i contribuiti di più segnali diretti, provenienti da direzioni e distanze diverse: i segnali vengono ricevuti contemporaneamente, per cui il decoder cercherà un segnale più forte, mentre gli altri più deboli saranno trattati come echi, i quali, però, rispetto al segnale principale, potranno arrivare sia in anticipo, come Pre-Echi, che in ritardo, come Post-Echi.

Il decoder esegue continuamente un processo di posizionamento degli echi all’interno dell’intervallo di guardia, in modo da minimizzarne l’impatto sulla qualità di ricezione.

Per quanto riguarda i mutiswitch ibridi, invece, si tratta di una tecnologia auto-adattiva, per cui riconoscono automaticamente se un ricevitore è dotato o è privo di SCR.

Per saperne di più contatta i tecnici de Lantennista.