Come usare il misuratore di campo per controllare gli impiant TV e SAT

Misuratore di campo

Nelle fasi di installazione, di messa a punto e di manutenzione dell’impianto TV e SAT è indispensabile usare uno strumento per l’analisi dei segnali chiamato comunemente misuratore di campo o anche analizzatore TV. Questo strumento è oggi realizzato in versioni compatte, leggere e portatili che ne agevolano l’uso anche in situazioni scomode come sui tetti, durante la messa a punto delle antenne, o negli eventuali spazi ristretti di locali tecnici dove sono installati i centralini TV-SAT. Grazie a un misuratore di campo o analizzatore di segnali TV si può intervenire in diversi punti dell’impianto, sulle antenne, sugli amplificatori o centralini di testa, lungo la rete di distribuzione in cavo coassiale, nelle scatole di ripartizione della rete di distribuzione, nelle prese TV e SAT della casa. In ognuno di questi punti ci sono operazioni importanti di verifica per le quali i moderni strumenti misuratori di segnali TV e SAT sono indispensabili e permettono di ottimizzare la qualità dell’impianto raccogliendo i dati necessari per procedere, la dove sia richiesta, alla sua certificazione.

Livelli adeguati

In modo eccessivamente semplificativo qualcuno potrebbe pensare che un misuratore di campo serva solo a misurare il livello del segnale per verificare se sia scarso, sufficiente o eccessivo. Possiamo dire che questo è solo uno dei possibili impieghi dello strumento. La misura dei livelli è fondamentale per la certificazione dell’impianto, ma anche per sapere se il segnale sia adeguato. I limiti entro i quali un segnale TV o SAT si può considerare adeguato per la ricezione sono stati stabiliti a livello normativo analizzando le caratteristiche tipiche dei decoder in commercio e individuando le condizioni limite per il suo corretto funzionamento. Per aiutare i tecnici installatori è stata realizzata una norma tecnica specifica che fornisce i valori corretti che riassumiamo nella tabella 1. Le norme si riferiscono ai livelli prescritti alla presa di utente di un impianto ovvero il punto dell’impianto dove viene, di fatto, collegato il decoder di casa.

Tabella 1 – Livello dei segnali TV e SAT stabilito dalle norme di settore (CEI)

Livello Minimo 47 dBµV (SAT) 45 dBµV (TV)
Livello Massimo 77 dBµV (SAT) 74 dBµV (TV)

 

La ricevibilità dei segnali

Un aspetto sicuramente importante riguarda la capacità di ricezione dei decoder. Un segnale SAT per poter essere ricevuto deve superare una soglia, ovvero quella condizione in cui l’energia ricevuta dal satellite è sufficiente a tutti i processi di demodulazione e di correzione degli errori. È quella condizione che tra gli appassionati viene descritta come la condizione di aggancio del segnale. Questa condizione varia da decoder a decoder e dipende dalle soluzioni adottate dai costruttori per la realizzazione del “tuner” ovvero quella parte del decoder che rappresenta il sistema di ricezione e sintonia dei segnali. Spesso sfogliando cataloghi e pagine internet questa caratteristica non appare facilmente in quanto tutti danno per scontato che un’antenna ben puntata e un impianto di distribuzione ben realizzato garantiscono segnali di livello molto più alto di quello minimo ricevibile. Questo è vero ma è altrettanto vero che con l’avvento dei sistemi monocavo SCR/dCSS le perdite di distribuzione si fanno più importanti. Ciò accade perché l’aggiunta di prese per collegare più decoder sullo stesso cavo, porta via energia ai segnali che nei casi peggiori, ovvero quando le cose si fanno senza criterio e un po’ improvvisando, possono finire sotto soglia.

Schermo di un misuratore di campo durante la misura di livello del canale o transponder
Schermo di un misuratore di campo durante la misura di livello del canale o transponder

Per fare un esempio pratico possiamo prendere come riferimento il livello di segnale che fornisce un normale LNB montato su un’antenna offset da 75/80 cm orientata sul satellite Hotbird a 13° Est. Per esperienza possiamo constatare che tale livello può stare tra i 70 e i 75 dBµV. Sempre come riferimento prendiamo i dati di alcuni decoder SAT in commercio che dichiarano la ricevibilità di segnali in una gamma che sta tra –70 e -30 dBm che, trasformati in dBµV corrispondono a segnali compresi tra 38 e 78 dBµV. In aggiunta, dobbiamo considerare che le variabilità metereologiche producono variazioni di potenza del segnale ricevuto via satellite che porta a prendere con cautela i livelli minimi di ricevibilità introducendo almeno 6 dB di margine. Così facendo si porta a 38 + 6 = 44 dBµV il minimo segnale ricevibile anche in caso di pioggia.

Detto questo, possiamo affermare che rimangono a disposizione 26 dB di possibile perdita di rete per il decoder più sfavorito dell’impianto, ovvero il segnale distribuito può calare di 26 dB per effetto dell’inserimento di divisori e derivatori lungo il cavo. Facendo un esempio pratico si può realizzare una linea di cavo coassiale lunga circa 30 metri, con 7 prese derivate in cascata.

Messa a punto delle antenne

Un misuratore di campo diventa veramente indispensabile sul tetto per puntare le antenne correttamente. Dopo aver montato le antenne sul loro palo di sostegno e collegate ognuna a un cavo diverso, collegando uno a uno questi cavi si verifica con l’analizzatore di spettro la direzione di migliore puntamento. Poi con la funzione di misura di livello, si effettua ancora un aggiustamento fine per avere il massimo segnale con la migliore qualità possibile. Per ottenere qualità è importante valutare la quantità di “rumore” con la misura del rapporto C/N “Carrier To Noise”, degli errori di modulazione con la misura di MER “Modulation Error Ratio”, del CBER “Channel Bit Error Rate”. La migliore qualità di ricezione vuole un alto C/N un alto MER e un basso CBER.

Spettro di tutti i  canali ricevibili da uno stesso satellite
Osservando lo spettro di tutti i canali ricevibili da uno stesso satellite si può identificare il livello dei singoli canali-transponder

Nella fase di puntamento si possono anche individuare le interferenze e minimizzarne gli effetti. Per esempio si può individuare anche la giusta altezza delle antenne TV terrestri che può essere risolutiva nei confronti di possibili riflessioni ambientali del segnale e può aumentare la protezione da emissioni interferenti. Si può inoltre ottimizzare la ricezione dei segnali SAT individuando la posizione corretta dell’LNB nei confronti della sua capacità di illuminazione del riflettore parabolico e per la compensazione dell’angolo di Offset dei piani di polarizzazione. Quest’ultima è un’operazione da non dimenticare dopo aver montato e orientato l’antenna parabolica. Prima di lasciare il tetto è opportuno far ruotare l’LNB nella sua sede per trovare il punto di massima discriminazione della contro-polarizzazione. In altre parole, si tratta di disporre lo strumento di misura nella funzione “analisi di spettro” e ruotando lentamente l’LNB identificare il punto nel quale i minimi di segnale tra un transponder e l’altro sono più bassi o profondi possibile. Fatto ciò prima di fissare l’LNB verifichiamo se, spostandolo nella sua sede più avanti (verso il riflettore) o in indietro (più lontano dal riflettore) si ottiene un risultato migliore e infine si può fissare stabilmente l’LNB.

Oltre agli aspetti meccanici, nella fase di orientamento e fissaggio delle antenne si esegue, gioco forza, una misura di livello dei segnali ricevuti. Da questa misura si possono evidenziare situazioni problematiche dove i segnali possono essere scarsi al punto da non poter essere distribuiti oppure si possono identificare eventuali malfunzionamenti o guasti delle antenne terrestri o dell’LNB di una antenna parabolica. Con lo strumento collegato nella funzione analisi di spettro possiamo fare tutte le operazioni di controllo e ricerca del guasto.

Nel primo caso, se il segnale fornito dall’antenna è scarso, ma, osservando intorno constatiamo che ci troviamo in una zona dove ci sono altri utenti che montano antenne tv terrestri simili a quella usata da noi, significa che i segnali trasmessi dai ripetitori di zona arrivano nel luogo di installazione ma la nostra antenna non fornisce energia a sufficienza. Questo può essere dovuto a un collegamento “lasco” del cavo coassiale perché un morsetto non è ben serrato oppure il contatto è ossidato. Ci può essere un cortocircuito creato per svista causato da alcuni fili della calza schermante che toccano la vite del morsetto centrale, oppure c’è una strozzatura o uno schiacciamento eccessivo del cavo in qualche curva o fascetta stringi-cavo o nel morsetto di fissaggio della calza schermante.

Se il segnale scarso lo si ha con un’antenna parabolica, può essere causato da un cattivo puntamento dell’antenna che, per errore, è stata fissata intercettando il segnale da ricevere con un lobo secondario e non con il lobo principale dell’antenna. Oppure vi è un difetto nell’LNB che per un guasto non introduce il necessario guadagno (quantità di amplificazione) fornendo così un segnale “sotto tono”. L’esperienza insegna che puntando l’antenna verso la posizione orbitale 13° Est anche l’LNB più economico deve poter fornire un segnale superiore a 70 dBµV.

Misure in “testa”

I cavi provenienti dalle antenne, in tutti gli impianti collettivi sono collegati a una “centrale di testa” che ha il compito di amplificare i segnali per compensare le perdite della rete di distribuzione. Negli impianti individuali dove c’è un solo televisore e un solo decoder SAT non viene utilizzata una centrale di amplificazione e i cavi di antenna giungono direttamente al TV e al Decoder.

Un analizzatore di segnali TV diventa molto utile nella messa a punto della centrale di testa. Le operazioni da eseguire cominciano da un’analisi di spettro dei canali in arrivo per evidenziare i diversi livelli disponibili e identificare quelli più alti e quelli più bassi per fare in modo che i segnali più bassi possano arrivare fino alla presa più distante o più sfavorita e quelli più alti non vadano a saturare gli amplificatori interni della centrale.

Ottimizzazione della polarizzazione
Ottimizzazione della polarizzazione (offset). Si nota visibilmente osservando lo spettro fornito dell’analizzatore la posizione ottimale dell’LNB per la compensazione dell’Offset di polarizzazione. A destra è visibile il piano di polarizzazione opposto

Lo strumento, applicato all’uscita della centrale, permette di procedere alla regolazione di guadagno sui canali TV e, laddove questa sia disponibile, anche sui canali SAT. Diversamente, ci possono essere multiswitch che hanno un guadagno fisso pertanto le misure da fare hanno lo scopo di verificare che i livelli di uscita siano adeguati a compensare le perdite della rete di distribuzione.

Prima di fare questa regolazione è opportuno calcolare quanto deve essere il livello di uscita. Per fare ciò si deve considerare la presa più lontana a cui i segnali giungerebbero con la perdita più grande. Si sommano le perdite di eventuali divisori e derivatori inseriti nel percorso nonché l’attenuazione introdotta dallo stesso cavo coassiale. Al valore così ricavato si aggiunge il livello che deve fornire la presa alla frequenza più sfavorita (2.150 MHz per i segnali SAT e 790 MHz per quelli TV). Dalla somma totale si ottiene il livello di segnale che deve erogare la centrale di testa alla sua uscita. Si collega il misuratore di campo, scollegando il cavo di distribuzione, e si regola il guadagno della centrale per avere il livello calcolato.

Esempio di collegamento di 7 decoder allo stesso cavo
Esempio di collegamento di 7 decoder allo stesso cavo per sfruttare i 26 dB di margine calcolati come spendibili nella realizzazione della rete garantendo un segnale minimo di 44 dBµV a ogni decoder

Facciamo un esempio pratico considerando che i segnali devono giungere al decoder e al TV con livelli tipici di almeno 50 dBµV per quelli TV e 60 dBµV per quelli SAT. Se la presa SAT più sfavorita è collegata con un cavo avente una lunghezza totale di 30 metri, l’attenuazione del cavo a 2.150 MHz è stimabile in 0,3 dB/metro x 30 metri = 9 dB. Se questo cavo parte direttamente da una centrale di testa con multiswitch radiale tradizionale (Legacy 14/18 V 0/22 kHz), il livello di uscita SAT dalla centrale deve essere almeno 60+9 = 69 dBµV. Se una presa TV collegata alla stessa centrale di testa usa lo stesso cavo della presa SAT, per esempio tramite una presa di utente con demix TV-SAT integrato, la perdita del cavo a 790 MHz potrà essere al massimo di 0,2 dB/metro x 30 metri = 6 dB. Il livello del segnale TV dalla centrale di testa deve essere almeno 50+6 = 56 dBµV. Se le prese TV sono due e sono collegate al cavo di discesa con un divisore si dovrà aggiungere 4 dB portando così il segnale di uscita dalla centrale di testa a 60 dBµV. Con i segnali SAT, per avere più prese sullo stesso cavo, si deve avere una centrale di testa tipo SCR o dCSS.

Misure alla presa

Ci sono diversi tipi di presa negli impianti TV e SAT. Si possono avere prese combinate, con demiscelatore incorporato, dotate di due connettori separati per i segnali TV e SAT, che agevolano il collegamento con il televisore e con il decoder SAT. Ci possono anche essere prese separate ognuna collegata a un cavo indipendente come richiesto dagli impianti radiali di tipo Legacy. Negli impianti più recenti che sfruttano la tecnologia SCR o dCSS la distribuzione dei segnali può avvenire in due modi, con presa “derivate” collegate in cascata oppure con prese “normali” collegate a uno o più divisori (splitter). Quando si usano le prese in cascata è importante che alla fine del cavo di discesa ci sia una “terminazione” a 75 Ohm per chiudere correttamente la linea di distribuzione (come si può vedere nell’articolo a pagina 62).

Il livello dei segnali forniti dalla presa dovrà essere, come visto prima, compreso tra 47 e 77 dBµV per i segnali SAT e compreso tra 45 e 74 dBµV per i segnali TV.

2 COMMENTI

  1. Grazie per l’ interessante articolo.Approfitto dell’occasione per chiedere alla rivista Eurosat di pubblicare qualche articolo tecnico sulla taratura dei filtri tramite l’analisi dello spettro e sul dimensionamento di impianti a fibre ottiche (splitter,derivatori etc) e le misure da fare.

    • Ci fa molto piacere che l’articolo sia stato gradito. Ti ringraziamo per il tuo suggerimento e valuteremo sicuramente la possibilità di trattare il tema della taratura in uno dei prossimi numeri.

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