Segnale TV basso? Colpa delle onde stazionarie: ecco come rimediare

Un impianto d’antenna per la ricezione del segnale TV del digitale terrestre si compone di tre parti: ricezione, trattamento e distribuzione. La più importante, quella che necessita della massima attenzione nella progettazione, ma anche, soprattutto, nella realizzazione, è la “rete di distribuzione” che a sua volta si divide in distribuzione “parti comuni” e “interno unità abitativa”.

È da considerare la parte più importante perché i cavi coassiali e gli elementi passivi della rete di distribuzione influiscono in modo determinante sulle prestazioni dell’impianto condizionando significativamente la qualità del funzionamento, fino a vanificare le prestazioni delle parti attive e delle antenne riceventi (figura 1).

Quand’anche venissero utilizzate antenne e apparati attivi di qualità eccellente, la presenza di una rete di distribuzione scadente determinerebbe il crollo della “funzionalità” dell’impianto con il conseguente decadimento della qualità dei segnali alle prese d’utente.

Il nemico numero uno degli impianti TV

La criticità di una rete di distribuzione del segnale TV è determinata prevalentemente da un fenomeno che è da considerare il nemico numero uno del tecnico che si occupa della installazione e manutenzione di un impianto dedicato alla distribuzione di segnali: le “onde stazionarie”.

Il segnale diffuso via radio si può rappresentare come “onde elettromagnetiche” (cioè costituite da una componente elettrica e una magnetica) che “arrivano” all’antenna il cui dipolo consente di “estrarre” la componente “elettrica” delle onde. Il segnale così ottenuto, dopo essere amplificato e/o filtrato e/o convertito, viene distribuito nell’impianto attraverso il cavo coassiale. Il segnale distribuito è costituito da tanti “canali” (mux). Ogni mux occupa uno spazio di 8 MHz in UHF e 7 MHz in VHF.

Nel caso della banda UHF per la televisione digitale terrestre, il primo mux (CH 21) inizia dalla frequenza di 470 MHz e l’ultimo mux (CH 60) termina alla frequenza di 790 MHz.

Prima dell’arrivo della telefonia mobile LTE, la banda assegnata alle trasmissioni televisive arrivava a 862 MHz, quando sarà completata la transizione in atto per lasciare spazio alla telefonia 5G la banda tv si fermerà alla frequenza di 694 MHz, cioè il limite estremo del canale 48.

Attraverso la rete di distribuzione potranno ancora essere veicolati segnali che occupano le frequenze dei canali nelle bande 700 MHz e 800 MHz, l’importante è che siano prese le dovute misure per evitare che i segnali LTE e 5G possano essere causa di interferenze.

Nel malaugurato caso che un segnale LTE o 5G dovesse creare problemi di interferenza sull’impianto, la responsabilità e l’onere di risolvere tali criticità, ricadranno sul tecnico che avrà progettato quell’impianto.

Nei cavi coassiali di una rete di distribuzione tv viaggiano segnali con frequenze diverse ma con livelli di potenza uguali (se bene equalizzati alla partenza), oppure differenti ma con differenze che devono essere contenute per evitare che si determinino interferenze fra i canali.

Gli aspetti determinanti che fanno la differenza in una rete di distribuzione sono:

  • l’attenuazione introdotta nel segnale TV dal cavo e dai componenti passivi, pertanto i valori di attenuazione introdotti dal cavo e dai componenti passivi devono essere conosciuti e considerati nella progettazione dell’impianto.
  • l’impedenza caratteristica che deve coincidere sia nel connettore di uscita del terminale di testa sia nel punto di connessione all’arrivo, ma soprattutto è fondamentale che lungo tutto il percorso il cavo mantenga “stabile” il valore dell’impedenza che per il cavo coassiale utilizzato negli impianti tv è di 75 ohm.

In una condizione “ideale” dove l’impedenza caratteristica sia perfettamente rispettata in ogni punto dell’impianto, tutti i canali (MUX) che costituiscono il segnale da distribuire, iniziano il loro percorso con un livello di potenza determinato e devono arrivare alla presa d’utente con un livello di potenza diminuito – rispetto alla partenza – dell’attenuazione introdotta (ma conosciuta e considerata) dal cavo e dai componenti passivi senza altre alterazioni.

pendenza in banda cavo 100m
Esempio della pendenza in banda di un cavo 100 m

Prescindendo dal fenomeno fisiologico della “attenuazione”, che ogni segnale – percorrendo il cavo coassiale – subisce in funzione della frequenza e del tipo di cavo (a parità di cavo, maggiore è la frequenza, maggiore sarà l’attenuazione), la criticità più significativa che si riscontra in una rete di distribuzione è determinata dal “disadattamento di impedenza” che è la principale causa della formazione di “onde stazionarie”.

Cosa sono e come si formano le onde stazionarie?

Quando un segnale (onda elettrica) percorrendo un cavo coassiale incontra dei punti dove l’impedenza caratteristica risulta alterata in modo significativo (la Norma di prodotto riconosce come accettabile una variazione ± 3 ohm) questo segnale “subisce” delle alterazioni che provocano il “rimbalzo” per cui una parte del segnale (onde riflesse) inverte la rotta e torna da dove era partito.

Il risultato varia in funzione della quantità di segnale riflesso determinato dalla lunghezza del cavo dalla distanza dove si determina la variazione dell’impedenza, dalla frequenza e dal valore dell’impedenza (il valore può variare a causa di alterazione meccanica della struttura del cavo oppure da connessioni improprie, compreso l’uso di connettori con impedenza diversa rispetto ai 75 ohm necessari) tale valore potrà variare da 0 ohm nel caso di un corto circuito fino a un valore elevato nel caso di circuito aperto.

segnale tv effetti delle onde stazionarie a 1 m
Effetti delle onde stazionarie a 1 m

I segnali di ritorno (onde riflesse) si “incontrano” con i segnali diretti che subiscono le alterazioni tipiche di tutte le “onde” presenti in natura, dalle onde dell’acqua alle onde della luce passando per le onde radio di qualsiasi frequenza.

Il numero di armoniche e le differenti condizioni di disadattamento (per esempio le lunghezze del cavo tra due punti disadattati, ecc.) determinano la formazione di onde stazionarie, cioè segnali che non “avanzano” ma risultano “fermi” determinando attenuazioni anche significative del segnale TV in determinati punti della banda.

Tali punti possono coincidere con alcuni dei canali da distribuire che risulteranno di qualità degradata o addirittura non decodificabili. La cadenza dei punti di attenuazione varia in funzione della distanza dove si trova il disadattamento di impedenza. La misura della frequenza tra due punti consente di stabilire con esattezza la distanza del disadattamento.

Effetti delle onde stazionarie a 6 m
Effetti delle onde stazionarie a 6 m

Per semplificare i concetti usiamo una metafora e paragoniamo un cavo a una grotta. In una grotta si osservano nella volta rocciosa lunghe stalattiti che impediscono il regolare transito. Lo stesso accade per i canali che transitano in un cavo, ciascuno in una propria corsia. Nel caso fortuito in cui una corsia si trovasse esattamente tra due stalattiti, quel canale non subirebbe alterazioni, mentre sono più o meno penalizzati i canali che “viaggiano” nelle corsie dove sono presenti le stalattiti.

Il fenomeno si osserva facilmente con il misuratore di campo, inserendo un segnale fisso come per esempio un generatore di rumore alla partenza della rete di distribuzione, alla presa dell’utente non si osserverà lo stesso segnale ancorché attenuato, ma un segnale con degli avvallamenti anche significativi. Se l’avvallamento capita nella zona della banda occupata da un mux, quel mux risulterà attenuato o addirittura non “utilizzabile” dal decoder ricevente.

Tipico il caso di un impianto dove si osservano differenze di ricezione fra una presa e l’altra: alcuni programmi si vedono in una presa e in altra presa gli stessi programmi non si vedono o si vedono male (squadrettamenti, anche occasionali, fermo immagine a scatti), la causa più probabile è la presenza di onde stazionarie provocate da disadattamento di impedenza.

Qui sotto sono rappresentati alcuni casi di giunzioni “maldestre” del cavo e di connessioni improprie realizzate da persone che non conoscono gli effetti negativi che questo “maltrattamento” dei cavi hanno sulla funzionalità dell’impianto e sulla qualità del segnale TV.

Segnale TV - Collegamento improprio
Collegamento improprio
Giunte improprie
Giunte improprie

Ruolo della rete di distribuzione

La rete di distribuzione deve essere vista come una enorme autostrada con tante corsie quanti sono i canali contenuti nella banda passante dell’impianto, ogni canale occuperà la sua “corsia” e se non troverà “disadattamenti” d’impedenza nel suo percorso arriverà integro alla presa dell’utente.

Da non sottovalutare il fatto che la rete di distribuzione assicura il “transito” di ogni tipo di segnale TV anche diversi fra loro purché abbiano livelli adeguati e siano “posizionati” in modo da occupare porzioni di banda “dedicate” e non condivise con altri segnali.

La progettazione della rete di distribuzione può essere fatta prescindendo dal tipo di antenne e di apparati attivi. Si progetta ipotizzando un livello del segnale in partenza e si scelgono cavo e componenti passivi con prestazioni conosciute e compatibili con le esigenze del progetto.

 

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