In un segnale analogico la riflessione provocava la doppia immagine sul televisore. Il segnale digitale DVB-T, invece, non soffre le riflessioni del segnale. Un degrado esiste, ma non influenza l’immagine.
Quando
si dice che il sistema DVB-T è immune alle riflessioni, si dice una
mezza verità. Il segnale riflesso agisce esattamente come un disturbo
che abbassa il valore di MER ed alza quello di BER, cioè provoca errori
sul segnale decodificato, ma sappiamo che il sistema è in grado di
difendersi perfettamente, sempre nel caso in cui disponiamo di un
adeguato margine di rumore. A questo punto si introduce un nuovo
argomento e una nuova fonte di disturbo, ma sorge subito una difficoltà
operativa:
– in ANALOGICO, dall’osservazione dell’immagine si
può distinguere subito quale è il tipo di disturbo che ci si trova di
fronte. E’ evidente che la doppia immagine nasce solo dalla riflessione,
mentre il rumore provoca l’effetto neve, la compressione schiaccia i
sincronismi ecc.;
– in DIGITALE, l’effetto sul MER e sul BER è simile
a quello provocato da altri disturbi e cioè consiste in un abbassamento
del MER e un peggioramento del BER.
Vedremo in seguito un metodo quasi infallibile per capire se siamo
in presenza di riflessioni, per sapere come agire. Naturalmente è molto
importante scoprire le varie cause di disturbo perché le azioni per
eliminarlo sono diverse, in funzione del tipo di disturbo cui ci
troviamo di fronte.
Esempi: la misura delle riflessioni (Echi)
Partiamo da una premessa: i segnali elettromagnetici (luce e onde radio, ma anche raggi X) durante la loro propagazione viaggiano alla velocità della luce che vale:
– 300 metri al microsecondo;
– 3,3 microsecondi per percorrere un chilometro;
– 224 microsecondi per percorrere 67 chilometri.
Tutto naturalmente deriva dalla velocità della luce pari a 300.000 chilometri al secondo per secondo.
Gli ostacoli che fungono da specchi rimandano all’antenna ricevente un segnale che è uguale al segnale desiderato ma è ritardato e attenuato. Con il segnale analogico, disponendo di uno schermo largo circa 50 cm, lo spostamento è il seguente: tanti µS quanti sono i cm di spostamento. Sapendo tutto ciò, a volte si può ricavare la distanza del punto di riflessione. Nel sistema DVB-T non vediamo la doppia immagine, ma abbiamo a disposizione la visualizzazione dello spettro che ci fa vedere dei buchi, oppure lo spettro non ha più la parte superiore rettilinea.
Ciò si spiega pensando che i segnali si sfasano durante il cammino e il ritardo varia con la frequenza, provocando in alcune zone dello spettro dei rinforzi e in altre degli abbassamenti di segnale.
Con segnali uguali tra loro, lo spettro va a zero nei buchi e a +6 dB nei picchi. Vedremo in seguito che gli strumenti mettono a disposizione sistemi facili e precisi per ricavare l’ampiezza e la distanza delle riflessioni (ECHI).
Eliminare le riflessioni
Illustriamo
un metodo laborioso ma molto efficace per ridurre le riflessioni che
disturbano il segnale desiderato. Premettiamo che con questo sistema, la
cui riuscita dipende dalla bontà della realizzazione meccanica, si
riesce a diminuire il livello del disturbo anche di 15 dB e, in alcuni
casi utilizzando antenne professionali, anche di 20 dB.
È essenziale che vi sia la presenza di una sola sorgente
disturbante, proveniente da una direzione ben nota e che si abbia la
certezza che il segnale non vari molto di livello, vanificando il lavoro
fatto. Teniamo presente che i segnali disturbanti possono variare anche
di 20 e più decibel, al variare delle condizioni atmosferiche, un
valore tanto più alto quanto provengono da più lontano.
Il sistema funziona in quanto si fa compiere al segnale disturbante
un percorso più lungo di esattamente mezza lunghezza d’onda, prima di
giungere all’antenna 1 (Figura 3), così da arrivare al ripartitore in
controfase. Il segnale desiderato, invece, arriva sempre in fase,
percorrendo lo stesso percorso per giungere alle antenne, quindi al
ripartitore.
Il risultato raggiungibile porta ad avere un incremento di 3dB per il segnale desiderato e un’attenuazione 15 dB del disturbo.
In analogico è difficile eliminare completamente una riflessione,
mentre in DVB-T è più facile guadagnare il margine necessario per
raggiungere una buona stabilità.
La distanza fra le antenne
La Tabella 1
è utile, anche se non copre tutte le frequenze e le angolazioni. I
valori sono calcolati esattamente, ma si deve procedere ad una messa a
punto sperimentale, dato che non si conosce quasi mai esattamente la
direzione di provenienza di un segnale.
Soprattutto, serve per vedere se un sistema è fisicamente
realizzabile, date le distanze molto grandi per alcuni casi. Se le
distanze sono troppo piccole tanto che le antenne si toccano, basta
raddoppiare le distanze fino ad ottenere una distanza accettabile.
Il sistema funziona molto bene, specialmente nel caso di riflessione
dal basso, con le antenne fissate sul palo, una sotto l’altra.
Questo caso si presenta in zone dove vi sono i laghi, oppure nel
caso di percorsi sul mare, ma occorre tener presente che in questa
circostanza gli angoli sono piccoli. Una buona prova è quella di variare
l’altezza dell’antenna ricevente: se così facendo lo spettro presenta
buchi che variano con l’altezza, allora siamo certamente in presenza di
una riflessione dal basso. Se la profondità dei buchi è molto alta, o lo
spettro si presenta addirittura mancante di una parte, allora occorre
stare attenti, specialmente se la riflessione ha luogo sull’acqua, data
la variabilità intrinseca della situazione.
Le riflessioni dal basso
Un’altra
situazione dove l’antenna dimostra di essere il principale elemento per
migliorare la ricezione e quello della riflessione ‘dal basso’. Il
sistema che illustriamo può servire moltissimo nei paesi che stanno in
riva ad un lago, dove la riflessione è forte e gli angoli piuttosto
grandi, date le brevi distanze dai trasmettitori. In caso di
trasmettitori molto distanti, invece, gli angoli sono piccoli e
costringono a distanze elevate tra le antenne. Con antenne
professionali, si riesce a far funzionare stabilmente sistemi con
distanze dell’ordine di 30 o 40 metri (su torre a traliccio).
Come esempio, un trasmettitore alto 1.000 metri alla distanza di 10
km, è visto sotto un angolo di circa 5 gradi, il che impone distanze di
circa 3 metri. Per accorgersi se si è in presenza di un caso di
riflessione dal basso, occorre misurare il campo mentre si varia
lentamente l’altezza dell’antenna e, se si notano variazioni di alcuni
dB, si è sicuramente in presenza di riflessioni (Figura 2).
In questo caso può accadere che il posizionamento dell’antenna nel
punto di massimo non basti a risolvere il problema, dato che le
condizioni di riflessione variano al variare delle condizioni
climatiche. Non è tanto la variazione di ampiezza del segnale riflesso
che crea problemi quanto la variazione del punto e della fase della
riflessione che ci possono portare da un punto di massimo ad un punto di
minimo.
Un trucco molto efficace consiste nello schermare l’antenna dal
raggio riflesso, posizionandola molto in basso, usando il tetto degli
edifici per schermarci dal segnale riflesso.
Il rapporto Avanti/Indietro
Il
rapporto fronte/retro è la differenza, espressa in dB, tra la risposta
dell’antenna ai segnali provenienti dalle due direzioni Avanti e
Indietro.
Nel caso di reti SFN, in pianura dove non esistono ostacoli naturali
che impediscono la propagazione di trasmettitori molto distanti e
potenti, vi sono aree di servizio di non trascurabile estensione che
ricevono un eco dal retro dell’antenna, o quasi. Il sistema proposto è
molto utile e pratico, viste le ridotte distanze tra le antenne.
Consideriamo che può essere conveniente montare due antenne piccole,
anziché cercare sul mercato una costosa e voluminosa antenna dal
rapporto fronte/retro molto elevato. Una cosa molto difficile da
ottenersi. Inoltre, il rapporto fronte/retro molto elevato viene quasi
sempre vanificato quando si è costretti a far attraversare l’antenna dal
palo di sostegno che, essendo metallico, in molti casi distorce il
diagramma.
Un’unica accortezza: la distanza tra le antenne deve essere
esattamente un quarto della lunghezza d’onda, mentre la maggiore
lunghezza del cavo più lungo va calcolata come segue:
Maggiore lunghezza cavo = lunghezza del quarto d’onda moltiplicato il fattore di velocità del cavo
Questo parametro viene fornito da tutti i fabbricanti di cavi
coassiali: per l’isolante compatto (polietilene) vale 0,66 mentre per i
cavi espansi si aggira attorno allo 0,87.
Impedenza e Adattamento
Le riflessioni causate da un disadattamento sono uguali a quelle causate da un ostacolo riflettente.
La differenza è la seguente: i cavi si possono adattare, realizzando
un impianto a norma, mentre su quello che proviene dall’antenna a volte
non si può fare nulla. L’onda di ritorno si somma o si sottrae con
l’onda diretta, a seconda delle posizioni dove le due onde si trovano:
in fase oppure in controfase.
Ci sono due modi per esprimere il disadattamento:
1. RL – Return Loss, perdita di ritorno. Esprime in
dB quanto viene attenuata l’onda riflessa rispetto a quella di andata
ed è tanto più alto quanto migliore è l’adattamento. Si dovrebbe stare
sopra ai 10÷12 dB.
2. VSWR o ROS – Voltage Standing Wave Ratio. Rapporto
di Onda Stazionaria: esprime sotto forma di numero puro il rapporto tra
le tensioni massima e minima lungo il cavo. Si dovrebbe stare sotto i
seguenti valori: 1,4 ÷ 1,2. Il modo migliore per misurare il ROS
consiste nell’uso di un riflettometro; ma si può osservare se la rete di
distribuzione altera la piattezza dello spettro, alterando la forma di
quello ricevuto dall’antenna. Torna molto utile il generatore di rumore
che visualizza tutta la banda in una sola schermata.