Quesito per i più esperti: antenne accoppiate e lunghezze cavi di collegamento.

Ho qualche domanda su un argomento che io stesso ho a volte affrontato...

Spiego.
Chiacchierando con altri appassionati circa l'accoppiamento di antenne in situazioni con "segnali difficili" (ne so qualcosa! ), affrontavamo il discorso secondo il quale è opportuno che per accoppiare al meglio due antenne UHF si possono usare due tratti di cavo identici e di medesima lunghezza, pari ad un multiplo dispari dalla mezza lunghezza d'onda del centro banda UHF.

E da qui son nate le domande.

1. Ciò ovviamente vale sia se le antenne sono poste in broad side (affiamcate), sia se si trovano sullo stesso asse (palo)?
- Io ho risposto di sì.

2. Se l'accoppiatore presenta attenuazione di passaggio trascurabile, i +3dB di guadagno totale si ottengono sia se l'allineamento delle antenne accoppiate è affiancato o sullo stesso asse?
- Anche qui per me è sì.

3. Se l'accoppiamento è in broad side si ha un restringimento del lobo sul piano orizzontale (con quello verticale praticamente invaiato), se l'accoppiamento è sullo stesso asse, il contrario?
- Anche qui, sì.

4. Come regolarsi per la distanza tra le rispettive antenne?
- Ho risposto "è una parola..."! In effetti io stesso mi regolo sulla base della lunghezza d'onda del centro banda UHF (o un multiplo pari o dispari) rispetto al centro dei balun. Ma sono andato puramente per logica...

5. Se l'accoppiamento riguarda due antenne UHF usate solo per IV o per V banda, come regolarsi con la lunghezza dei cavi (anche se ovviamente sempre identici)? E se l'accoppiamento riguarda antenne tagliate specificamente per bande o (gruppi di) canali?
- Qui mi sono trovato in difficoltà, non sapevo dare una risposta precisa.

6. Quanto è bene che sia lungo il cavo che esce dall'accoppiatore per connettersi a propria volta ad una amplificatore o ad un miscleatore?
- Anche qui ero piuttosto indeciso sulla risposta...


Che mi dite?
Grazie.

Buongiorno Ag-Brash, ho letto il thread navigando nel forum, ed essendo il nostro mestiere i sistemi radianti in trasmissione (che si comportano identicamente in ricezione), si pensa di essere d'aiuto.

1^ domanda - il discorso vale se le antenne sono disposte sia sul piano verticale che orizzontale. I cavi devono essere identici, di qualsiasi lunghezza siano. Se di diversa lunghezza, in caso di disposizione orizzontalle, deviano il lobo di recezione a destra o sinistra, se in disposizione verticale, deviano il lobo di ricezione verso l'alto o il basso.

2^ domanda - Purchè in fase, il guadagno è sempre 3 dB.

3^ domanda - Sì purchè le antenne siano posizionate orizzontalmente o verticalmente in fase.

4^ domanda - Per l'offset orizzontale bisogna considerare il centro di fase dell'antenna, ed in base alla lunghezza del dipolo, posizionare la seconda ad una lunghezza d'onda sempre rispettando il centro di fase delle medesime.
Verticalmente è la stessa cosa. Questa configurazione di antenne porta ad una diminuizione del lobo di ricezione al 50% e ad un guadagno di 3 dB.

5^ domanda - I cavi devono sempre essere identici.

6^ domanda - Il discorso dei multipli dispari di mezza lunghezza d'onda, è relativo all'ottimizzazione del cavo di discesa (solitamente lungo). Per il resto, accoppiamenti ed altro, non ha importanza, l'importante che sono uguali. Solo in caso di ricezione canalizzata è bene che i cavi non risuonino sulla frequenza utilizzata come "lunghezza d'onda intera" in quanto diventerebbero un'impedenza esatta in parallelo, e quindi un'assorbimento di potenza da parte del cavo.

Spero di essere stato di aiuto.

AG-brasc ha scritto:

2. Se l'accoppiatore presenta attenuazione di passaggio trascurabile, i +3dB di guadagno totale si ottengono sia se l'allineamento delle antenne accoppiate è affiancato o sullo stesso asse?
4. Come regolarsi per la distanza tra le rispettive antenne?
- Ho risposto "è una parola..."! In effetti io stesso mi regolo sulla base della lunghezza d'onda del centro banda UHF (o un multiplo pari o dispari) rispetto al centro dei balun. Ma sono andato puramente per logica...

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Il guadagno è 3dB solo a condizione che le antenne siano sufficientemente distanti l'una dall'altra, ovvero che le loro aree di cattura non si intersechino.
La spaziatura necessaria, pertanto, non è fissa e non dipende soltanto dalla lunghezza d'onda, bensì dal guadagno delle singole antenne.
In realtà, specie nel caso in cui si utilizzino antenne non elementari (cioè più complesse di un dipolo), si evita di accoppiare per il massimo guadagno possibile e ci si accontenta di qualcosa in meno.
Questo poichè al massimo guadagno possibile si associa un aumento intollerabile (negli usi comuni) di lobi spuri.
Il grande problema nell'accoppiare antenne a larga banda è che il risultato ottenuto (lobo di irradiazione e guadagno) varia in funzione della frequenza.
Disponendo di un software adatto (si chiamno antenna modeling), è possibile simulare cosa succede accoppiando più antenne.

Grazie BTS e grazie Tuner.

Arrivo tardi...ma confermo tutto (come sai sulla base di pratica FM), specialmente il discorso della diversa spaziatura, su cui mi ricordo facemmo parecchie prove (ovviamente nel mio caso sul piano verticale).

ci aggiungo solo che la distanza a cui metterle sul piano orizzontale avendo noti l'angolo fra la direzione del puntamento e il segnale interferente in modo di far trovare in teoria un pto di zero è ricavabile con banali calcoletti trigonometrici in modo che sulla frequenza per cui si accoppiano le antenne il segnale interfernete sia sfasato di lamba mezzi o multipli dispari

liebherr ha scritto:

ci aggiungo solo che la distanza a cui metterle sul piano orizzontale avendo noti l'angolo fra la direzione del puntamento e il segnale interferente in modo di far trovare in teoria un pto di zero è ricavabile con banali calcoletti trigonometrici in modo che sulla frequenza per cui si accoppiano le antenne il segnale interfernete sia sfasato di lamba mezzi o multipli dispari

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Si, confermo. E' il cosiddetto sistema "anti offset" che viene usato normalmente per mascherare eventuali interferenze che arrivino però da angoli diversi da quello di ricezione "cercata".

E' ovvio che stiamo parlando di emittenti sulla stessa frequenza e del mascheramento di una delle due per ovviare all'interferenza "cocanale".

Per esemplificare se l'interferenza arriva dalla stessa direzione in cui è puntata (sono puntate essendo due in configurazione, appunto "broadside") allora tale sistema non serve: purtroppo in tal caso non ci sono soluzioni tecniche.

O meglio ci sono ma sono molto complicate e costose: soluzioni che prendono in considerazione "l'offset di precisione" che arriva a rendere costante non solo la frequenza ma addirittura la fase di una delle due emittenti in modo da discernere la differenza e sfruttarla per mascherare l'intereferenza.

In tal caso si può arrivare, a rendere la fase talmente precisa che si arriva a variazioni dell'ordine dell'Herz!!!!!!

Naturalmente tali sistemi li usano solo i Broadcaster di un certo livello tipo Rai, Mediaset o Telecom. Ma con il DTT sembra proprio che tali sistemi (intendo quello di grande precisione) non verranno più usati perchè è il DTT stesso che è basato proprio sulla sincronia perfetta dei trasmettitori, in particolare nella configurazione SFN.

Ciao belli

Si può fare anche lasciando le antenne dove sono o dove conviene... ovverosia variando elettricamente il ritardo di fase tra le antenne, cioè utilizzando cavi di lunghezza leggermente diversa.


PS Attenzione che nella realtà, cioè con spaziature reali, va computato anche il mutuo accoppiamento fra le antenne, che non possono essere considerate generatori isolati ed indipendenti.

liebherr ha scritto:

ci aggiungo solo che la distanza a cui metterle sul piano orizzontale avendo noti l'angolo fra la direzione del puntamento e il segnale interferente in modo di far trovare in teoria un pto di zero è ricavabile con banali calcoletti trigonometrici in modo che sulla frequenza per cui si accoppiano le antenne il segnale interfernete sia sfasato di lamba mezzi o multipli dispari

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liebherr ha scritto:

ci aggiungo solo che la distanza a cui metterle sul piano orizzontale avendo noti l'angolo fra la direzione del puntamento e il segnale interferente in modo di far trovare in teoria un pto di zero è ricavabile con banali calcoletti trigonometrici in modo che sulla frequenza per cui si accoppiano le antenne il segnale interfernete sia sfasato di lamba mezzi o multipli dispari

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E' questo il vero motivo per cui accoppiare due antenne TV, non tanto i 3 db di quadagno. Anche io ho provato questo sistema per separare il segnale della TV svizzera che e' totalmente coperto da Mediaset da Valcava in isofrequenza. Mi ero ricavato l'angolo tra i due trasmettitori, mi sono calcolato la distanza esatta teorica con cui spaziare le due antenne con quel calcoletto trigonometrico, ecc... Poi pero' nella realta' il sistema si e' rivelato poco efficace, forse a causa dei segnali riflessi che arrivano da altre direzioni, o dal fatto che l'interferente se e' molto forte entra anche dove non dovrebbe, o dalle imperfezioni nelle lunghezze dei cavi, nell'accoppiatore.... Fatto sta che ho rinunciato, e ho dovuto risolvere in un altro modo.

Grazie di nuovo a tutti per le ulteriori delucidazioni.

E da qui son nate le domande.

1. Ciò ovviamente vale sia se le antenne sono poste in broad side (affiamcate), sia se si trovano sullo stesso asse (palo)?
- Io ho risposto di sì.

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chiaramente la risposta è si

2. Se l'accoppiatore presenta attenuazione di passaggio trascurabile, i +3dB di guadagno totale si ottengono sia se l'allineamento delle antenne accoppiate è affiancato o sullo stesso asse?
- Anche qui per me è sì.

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chiaramente i 3 dB (che sono il raddoppio della potenza) li ottieni solo in caso di accoppiamento di segnali in fase perfetta... in tutti gli altri casi stai sotto i 3 dB fino al caso peggiore di accoppiamento di segnali in controfase da cui ottini il totale annullamento del segnale...

PS: i 3dB sono un limite puramente teorico perchè poi dipende anche da che tipo di accoppiatore usi (in microstriscia, in guida fessurata, anello ibrido, ecc...) perchè non tutti permettono di arrivare ai 3 dB

3. Se l'accoppiamento è in broad side si ha un restringimento del lobo sul piano orizzontale (con quello verticale praticamente invaiato), se l'accoppiamento è sullo stesso asse, il contrario?
- Anche qui, sì.

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Qui andrei più cauto. Accoppiare due antenne è a tutti gli effetti realizzare un'unica nuova antenna. Detto ciò per cercare di avere una vaga idea di cosa succede esiste una tecnica che prevede di calcolare il campo elettrico dell'antenna totale partendo dal campo ricevuto dal singolo elemento moltiplicato per un termine detto "array factor".
Tale valore dipende dalla geometria della nuova "schiera di antenne"

Ti assicuro che la cosa è piuttosto complessa già per l'accoppiamento di due semplici dipoli, quindi è improponibile per il caso in esame...

PS: Ti assicuro che ormai i diagrammi di radiazione di un'antenna si progettano per via analitica al PC data la complessità della cosa

4. Come regolarsi per la distanza tra le rispettive antenne?
- Ho risposto "è una parola..."! In effetti io stesso mi regolo sulla base della lunghezza d'onda del centro banda UHF (o un multiplo pari o dispari) rispetto al centro dei balun. Ma sono andato puramente per logica...

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La risposta "è una parola" è perfettamente azzeccata per il discorso del punto precedente...

Se però non vuoi modificare le caratteristiche radiative delle antenne, ma vuoi solo evitare problemi di fading puoi porle ad una distanza casuale, con l'unico vincolo che non siano troppo vicine e quindi si "vedano" elettromagneticamente parlando

5. Se l'accoppiamento riguarda due antenne UHF usate solo per IV o per V banda, come regolarsi con la lunghezza dei cavi (anche se ovviamente sempre identici)? E se l'accoppiamento riguarda antenne tagliate specificamente per bande o (gruppi di) canali?
- Qui mi sono trovato in difficoltà, non sapevo dare una risposta precisa.

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La lunghezza dei cavi porta solo ad un'attenuazione del segnale e ad un suo sfasamento... se quindi i cavi sono uguali non hai nessun vincolo di lunghezza se non per l'attenuazione che introducono.
Il discorso sarebbe diverso se le antenne fossero disadattate dal cavo, ma non penso sia questo il caso

6. Quanto è bene che sia lungo il cavo che esce dall'accoppiatore per connettersi a propria volta ad una amplificatore o ad un miscleatore?
- Anche qui ero piuttosto indeciso sulla risposta...

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Come detto sopra se anche l'accoppiatore è adattato al cavo non hai vincoli

Spero di essere stato sufficientemente chiaro, in caso contrario sono qui

Scusate mi inserisco qui per chiedere una cosa:
la lunghezza dei cavi di due antenne che arrivano ad un amplificatore una UHF e una VHF deve essere uguale sempre? Se si, quali problemi comporta la diversità di lunghezza?
Grazie

No. La lunghezza deve essere identica soltanto quando si accoppiano 2 antenne della stessa banda/canale e le antenne sono orientate nella medesima direzione (L'accoppiamento serve per aumentare il guadagno e la direttività). Negli altri casi, la lunghezza dei cavi non ha alcuna rilevanza.
Da sottolineare che accoppiare due antenne della stessa banda orientate in direzioni diverse e senza filtrare, non è una procedura corretta.

Tranquillo, in questa discussione si tratta il caso di antenne uguali ed accoppiate, quindi su medesima banda.
Il caso di due antenne di banda differente (VHF e UHF in questo caso) rientra nella semplice miscelazione di diversi segnali su ingressi dedicati di un miscelatore (o di un amplificatore) e il discorso delle lunghezze dei cavi perde totalmente di importanza.
Unica accortezza, se si usa un amplificatore, che questo non venga collocato troppo lontano dalle antenne (ovvero, che non sia necessario un tratto di cavo di molti metri tra antenne e amplificatore, così da migliorarne la resa).

EDIT: ho visto che nel frattempo ha riposto anche Tuner...

Grazie A Tutti E Due, Gentili Come Sempre.

Scusate se mi intrometto in questa discussione tra persone altamente qualificate, ma l'accoppiamento di antenne è un argomento che mi ha sempre affascinato, per cui vorrei chiedere qualche delucidazione per un inesperto come me:

Tuner ha scritto:

No. La lunghezza deve essere identica soltanto quando si accoppiano 2 antenne della stessa banda/canale e le antenne sono orientate nella medesima direzione (L'accoppiamento serve per aumentare il guadagno e la direttività). Negli altri casi, la lunghezza dei cavi non ha alcuna rilevanza.
Da sottolineare che accoppiare due antenne della stessa banda orientate in direzioni diverse e senza filtrare, non è una procedura corretta.

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Leggevo, non ricordo se sul forum o su un libro specializzato, che per la lunghezza dei cavi oltre a indicare un multiplo dispari di mezza lunghezza d'onda diceva di applicare un fattore di riduzione di 0.66 per tener conto della diversa velocità del segnale nel cavo rispetto all'aria. Tuttavia, leggendo la risposta di BTS qui sul forum in cui diceva che i cavi possono essere di qualsiasi lunghezza purchè identica, il fattore 0.66 perde importanza, giusto? E in tal caso, perchè la letteratura sottolinea i multipli di mezza lunghezza d'onda, cosa di cui anche AG BRASC era a conoscenza?
Inoltre, avete parlato di antenne in fase. Non vi chiedo la trattazione completa,ma cosa vuol dire in sintesi? Forse l'accoppiamento in parallelo perfetto,anzichè l'una retrostante rispetto all'altra (anche qui rientra il discorso delle mezze lunghezze d'onda, e mi pare serva per migliorare il rapporto av/ind)?

Importante qello che ha scritto Tuner: "accoppiare due antenne della stessa banda orientate in direzioni diverse e senza filtrare, non è una procedura corretta"
Quindi il 90% degli impianti d'antenna, ovvero quelli costruiti con semplice miscelazione di antenne nella stessa banda e in diversa direzione, non è correttamente eseguito!!
Eppure pensavo che il digitale con l'ausilio della tecnica SFN ci avrebbe fatto tranquillamente superare questo inconveniente.

AG-BRASC ha scritto:

Tranquillo, in questa discussione si tratta il caso di antenne uguali ed accoppiate, quindi su medesima banda.
Il caso di due antenne di banda differente (VHF e UHF in questo caso) rientra nella semplice miscelazione di diversi segnali su ingressi dedicati di un miscelatore (o di un amplificatore) e il discorso delle lunghezze dei cavi perde totalmente di importanza.
Unica accortezza, se si usa un amplificatore, che questo non venga collocato troppo lontano dalle antenne (ovvero, che non sia necessario un tratto di cavo di molti metri tra antenne e amplificatore, così da migliorarne la resa).

EDIT: ho visto che nel frattempo ha riposto anche Tuner...

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L'accoppiatore d'antenne è lo stesso componente che serve per miscelarle, cioè il miscelatore nella stessa banda?
Inoltre, AG BRASC nella tua risposta lasci intendere che è possibile accoppiarle anche con un amplificatore, ritengo anche questo amplificatore in unica banda.
Ho capito bene o ho preso una cantonata? Grazie per le risposte

mirkan ha scritto:

Leggevo, non ricordo se sul forum o su un libro specializzato, che per la lunghezza dei cavi oltre a indicare un multiplo dispari di mezza lunghezza d'onda diceva di applicare un fattore di riduzione di 0.66 per tener conto della diversa velocità del segnale nel cavo rispetto all'aria. Tuttavia, leggendo la risposta di BTS qui sul forum in cui diceva che i cavi possono essere di qualsiasi lunghezza purchè identica, il fattore 0.66 perde importanza, giusto?
Inoltre, avete parlato di antenne in fase. Non vi chiedo la trattazione completa,ma cosa vuol dire in sintesi? Forse l'accoppiamento in parallelo perfetto,anzichè l'una retrostante rispetto all'altra (anche qui rientra il discorso delle mezze lunghezze d'onda, e mi pare serva per migliorare il rapporto av/ind)?

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Per accoppiare due antenne allo scopo di aumentare guadagno e direttività i segnali devono essere in fase.
Ciò succede se le antenne sono fisicamente allineate, cioè esattamente una a fianco dell'altra oppure una sopra l'altra.
Naturalmente, i segnali impiegano un certo tempo a viaggiare nei cavi per cui, oltre all'allineamento fisico delle antenne fra loro c'è anche bisogno che le lunghezze delle linee siano identiche.
Il fattore di velocità è un numero che indica di quanto "rallenta" la propagazione nel cavo rispetto alla velocità che ha nello spazio libero, che è quella della luce 300000Km/sec.
Lunghezze predeterminate di cavo hanno alcune peculiarità. Ad esempio, un cavo di mezza lunghezza d'onda riporta all'estremità opposta l'esatta impedenza che ha l'antenna, indipendentemente dall'impedenza del cavo che si utilizza. Al contrario, un cavo di lunghezza uguale ad un quarto d'onda, trasla l'impedenza dell'antenna in un valore più alto.
In realtà, quando le impedenze di antenna, cavo ed utilizzatore (amplificatore/centralino/TV) sono identiche e resistive (ovverosia non ci sono disadattamenti) le impedenze restano inalterate, qualunque sia la lunghezza di linea.
Il fattore di velocità cambia a seconda del dielettrico (l'isolante interno del cavo). Il valore di 0,66 corrisponde a dielettrici di tipo compatto, come ad esempio i cavi RG in politene. I coassiali per TV, che nella maggior parte hanno un dielettrico il politene espanso, presentano un fattore di velocità attorno allo 0,8.

mirkan ha scritto:

Quindi il 90% degli impianti d'antenna, ovvero quelli costruiti con semplice miscelazione di antenne nella stessa banda e in diversa direzione, non è correttamente eseguito!!
Eppure pensavo che il digitale con l'ausilio della tecnica SFN ci avrebbe fatto tranquillamente superare questo inconveniente.

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L'SFN funziona sicuramente se l'antenna che riceve i vari segnali della stessa emittente è singola. Combinando i segnali di due antenne puntate in direzioni diverse distruggiamo localmente il segnale SFN e lo rendiamo MFN.
Nel momento in cui si utilizzano 2 antenne, le fasi del segnale, quello utile ed interferente, non arrivano più con i ritardi previsti al decoder.
Le posizioni fisiche diverse delle antenne, nonchè il loro orientamento, più i ritardi non calcolabili dovuti a lunghezze di cavi in cui i segnali passano in tempi diversi, producono lo stesso effetto che si avrebbe se i segnali non fossero più in SFN.

mirkan ha scritto:

L'accoppiatore d'antenne è lo stesso componente che serve per miscelarle, cioè il miscelatore nella stessa banda?

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In linea di principio sì, in realtà no.
Un miscelatore, per garantire il disaccoppiamento fra le porte ed un'impedenza costante in tutta la sua banda operativa, introduce un'attenuazione che non è di norma tollerabile quando si desidera invece ottenere il massimo segnale possibile.
Utilizzando un comune mixer come accoppiatore rimane inalterata la maggiore direttività dovuta all'accoppiamento ma si perde qualche dB di guadagno.

ricordiamoci anche di non capovolgere una antenna rispetto all'altra da accoppiare altrimenti saremo in controfase

Ringrazio Tuner per l'esauriente spiegazione e gescort per la puntualizzazione.
ciao

approfittando di questo interessante post, ho messo in opera una coppia di 4046 fracarro..
il mio intento era quello di irrobustire il segnale del canale 43..
che dire ..dopo aver seguito le vostre istruzioni e quelle del libro di nuova elettronica a cui avete accennato ho ottenuto un guadagno
di quasi 2 dBµV sul canale menzionato ..
il guadagno più evidente è stato sul rapporto c/n passato da 21 a 30
e stranamente (ma qui la mia ignoranza la fa da padrona) anche il rapporto v/a è aumentato passando da 22 a 29..
vi chiedo questi valori possono considerarsi nella norma o c'è qualcosa che non torna??
come accoppiatore ho utilizzato un modello della elint-iare