Segnale scarso: che fare?

Novembre 2008. La vecchia televisione analogica, sebbene afflitta da mille difetti,  ha sempre facilitato l’operazione di messa a punto, attraverso la semplice osservazione delle immagini Tv con cui verificare l’intensità del segnale ricevuto, se scarso, debole o sufficiente alla buona ricezione.
Con i segnali digitali tutto cambia perché il degrado che subisce il segnale non è percepibile osservando le immagini Tv.

Un segnale digitale di livello scarso non produce nessun effetto percepibile se non quando viene superata la soglia di decodifica del decoder digitale.
Ciò significa che le immagini Tv digitali sono sempre perfette fino alla soglia di ricezione, sotto la quale le immagini vengono frammentate (effetto pixel o squadrettatura) e oscurate.

Si può avere la percezione di un segnale Tv digitale debole solo se saltuariamente si hanno oscuramenti temporanei o fermi immagine o effetti mosaico.
Come pure un intenso temporale o una sostanziosa nevicata possono indicare che la ricezione del nostro impianto ha veramente poco margine di funzionamento se si manifestano gli stessi effetti.
Inoltre, un segnale sotto soglia non è neppure ricevibile dal decoder DTT, pertanto il risultato sarebbe la comparsa della scritta “nessun segnale” al centro dello schermo Tv.

Una visita occasionale al nostro vicino può essere un buon motivo per valutare se anche a casa sua si manifestino gli stessi problemi di ricezione.
Nel caso in cui non sussistano inconvenienti e, anzi, constatando che sul suo televisore si possono ricevere molti più programmi digitali di quelli che saltuariamente riceviamo a casa nostra, avremmo la prova evidente di come il nostro impianto ricevente necessiti di una revisione.

Quali segnali in antenna?
La prima cosa da fare in questi casi è accertarsi che i segnali siano ricevuti correttamente dall’antenna. Può, infatti, capitare che per effetto del vento l’antenna sia spostata dalla direzione di puntamento originaria. In questo caso il segnale ricevuto non offre l’intensità sufficiente per far funzionare correttamente il decoder DTT mentre il televisore potrebbe ricevere ugualmente i canali Tv analogici seppure con un effetto neve più accentuato.

Una buona cosa sarebbe verificare la qualità dei segnali forniti dall’antenna per capire se può essere un guasto, un disorientamento o un malfunzionamento dell’antenna a produrre la mancata ricezione dei canali DTT o più semplicemente sia il segnale in arrivo di debole intensità perché proveniente da una direzione diversa (o da più lontano) rispetto ai canali analogici.

Interpellando un tecnico munito di adeguata strumentazione (un misuratore di campo), si possono misurare tutti i segnali in arrivo, compresi quelli “non ricevibili” o comunque talmente scarsi da mettere in crisi qualunque decoder, ottimizzando l’orientamento dell’antenna per il massimo risultato come pure valutare se i livelli dei segnali superano quelli considerati tecnicamente come i “minimi” ricevibili.

I campi minimi
I segnali DTT per essere considerati “ricevibili” devono superare un “campo minimo” stabilito dalle norme tecniche del settore (rapporto tecnico ETR 101 190 e Guida CEI 100-7).
Il campo minimo è in sostanza la quantità di energia che investe l’antenna ricevente, sufficiente a far funzionare un decoder DTT appena sopra la sua soglia di ricezione.
 
Il “campo minimo” assume un valore diverso per i canali Tv con una diversa frequenza, appartenenti alle tre sottobande Tv IIIª, IVª e Vª e corrisponde rispettivamente a 48, 53 e 57 dBµV/m con un rapporto tra il segnale utile e il rumore C/N di 20 dB (come stabilito dalle specifiche TR 101 190 per una ricezione “buona” corrispondente al raggiungimento del 95% delle località comprese nell’area di copertura).

Le norme prendono come riferimento tre antenne riceventi di qualità media per le diverse bande Tv IIIª, IVª e Vª e cavi coassiali di qualità e prestazioni note e indicano quale debba essere il segnale utile prodotto dall’antenna dopo 10 metri di cavo. I valori sono riassunti nella figura 1.

Figura 1. Campi minimi e caratteristiche delle antenne e dei cavi usati per stabilire il livello di segnale minimo da applicare all’ingresso di un decoder DTT per farlo funzionare correttamente.

Come incrementare il segnale
Se dopo aver misurato i segnali Tv forniti dall’antenna si constata un livello insufficiente, possiamo tentare due possibili soluzioni per riportare l’energia a valori sfruttabili.
Come prima cosa bisogna valutare di quanto i segnali sono al di sotto dei valori minimi ricevibili.

Ad esempio, se i segnali forniti dall’antenna sono inferiori al livello minimo di 31 dBµV possiamo valutare se sostituendo l’antenna ricevente con una più efficiente (dotata di maggiore guadagno), si possano recuperare alcuni dB per portare il segnale al di sopra del valore minimo di 31 dBµV.

Ad esempio un’antenna UHF a larga banda con 92 elementi può “guadagnare” fino a 16 dB mentre una normale antenna UHF con 8 elementi può “guadagnare” mediamente 8 dB. Sostituendo l’antenna avremmo quindi un incremento di segnale di 8 dB: non poco se si considera che ogni 3 dB la potenza raddoppia.

Figura 2. Se un segnale DTT è scarso, ossia vicino al valore minimo ammesso, la prima cosa da fare è ottimizzare la ricezione intervenendo sull’antenna, migliorando il puntamento, trovando un’eventuale altra collocazione oppure sostituendo un’antenna con pochi elementi con un’altra che ne preveda un numero maggiore e perciò con un guadagno maggiore. Nell’esempio risulta chiaro come passando da un’antenna a 7 elementi ad una con 92 elementi si possano recuperare 8 dB di segnale in più.

Da circa 31 dBµV si arriverebbe ad ottenere quindi 39 dBµV, considerando che un normale decoder DTT presenta una sensibilità di ricezione di 39 dBµV, ci troveremmo appena sopra la soglia di decodifica e i segnali DTT verrebbero visualizzati sullo schermo Tv. Ovviamente siamo al limite, pertanto il passo successivo è di far uso di un preamplificatore a basso rumore, collegato nel punto più vicino possibile all’antenna.

Un preamplificatore presenta un guadagno molto basso che solitamente non supera i 10 dB, per cui applicando tale guadagno al segnale ottenuto con un’antenna più efficiente otterremmo un segnale di 49 dBµV a garanzia di un margine maggiore di ricezione.

Effetti degradanti dell’amplificatore
Un amplificatore inserito tra l’antenna ricevente e il decoder DTT o l’impianto Tv di casa migliora l’intensità dei segnali (livello o potenza) ma fa peggiorare la qualità del segnale secondo un parametro chiamato rapporto segnale/rumore o “Carrier/Noise” in sigla C/N.
Sostituendo un’antenna poco efficiente (con poco guadagno) con una più efficiente (con un valore più elevato) il rapporto C/N migliora, perché da un’antenna all’altra il rumore non aumenta mentre aumenta il segnale utile.

Aggiungendo un amplificatore si ottiene invece un peggioramento del C/N perché il rumore presente all’ingresso dell’amplificatore viene anch’esso amplificato insieme al segnale utile.
Il peggioramento è tanto più grande quanto maggiore è il rumore introdotto dell’amplificatore (Cifra di Rumore “NF”). Nella figura 3 è mostrato un esempio di come, ricorrendo ad un preamplificatore a basso rumore si possa ancora recuperare un segnale scarso e garantire la ricezione dei programmi Tv.

Figura 3. Un segnale di 39 dBµV pur permettendo la ricezione del segnale con i decoder più sensibili può non essere ancora sufficiente, soprattutto se si aggiunge un cavo più lungo. È opportuno in questi casi impiegare un preamplificatore a basso rumore per ottenere un livello adeguato, accettando un peggioramento del rapporto tra il segnale utile C e il rumore N. Tuttavia, per ottenere una buona ricezione digitale è sufficiente che il C/N ottenuto sia al disopra di 20 dB. L’amplificatore va collocato il più possibile vicino all’antenna.

In presenza di segnali scarsi, la prima cosa da fare è ottimizzare il puntamento dell’antenna ed eventualmente sostituirla con un modello dotato di maggior guadagno.
Come secondo passo possiamo valutare l’inserimento di un preamplificatore, a patto che dichiari una cifra di rumore la più bassa possibile.

Nel caso in cui i segnali provengano da una direzione diversa - ed è questo il motivo della loro mancata ricezione - si dovrà aggiungere un’antenna puntata nella nuova direzione e adottare lo stesso criterio appena descritto.
In aggiunta, nel caso la seconda antenna introduca effetti degradanti sui segnali analogici, è consigliabile inserire sulla nuova antenna uno o più filtri passa canale, sintonizzati sui canali ricevibili dalla nuova direzione.

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