Trattatello sugli amplificatori di antenna nell'era del DTT

[piersan]

COnsiderato che vedo spesso richieste e discussioni riguardo l'uso (e abuso) degli amplificatori di antenna, credo utile, soprattutto nei confronti dei molti neofiti che si avvicinano per la prima volta a questo argomento, dare ancora delle informazioni e chiarimenti.

1) Usare un amplificatore in un impianto di antenna NON E' INDISPENSABILE.
Questa affermazione si basa essenzialmente su una delle maggiori differenze fra i segnali analogici e quelli digitali: il COMPORTAMENTO A GRADINO.

Segnale tv analogico: le curve del livello e della qualità delle immagini sono coincidenti, almeno fino al valore limite di 75 dBuV. Quindi, maggiore livello, maggiore qualità dell'immagine.

Segnale tv digitale: le curve del livello e della qualità delle immagini non coincidono. Raggiunto il livello di soglia minima (variabile a seconda della frequenza e del FEC del segnale fra 45 e 52 dBuV), la qualità dell'immagine è subito ottima e non varia se il livello aumenta (anche qui fino al limite di circa 74 dBuV).
Da ciò si deduce che il livello del segnale NON E' il parametro fondamentale sul quale valutare la bontà della ricezione, mentre lo è maggiormente il BER (bit error rate), comunemente ndicato nei decoder e tv come Qualità (del segnale, non delle immagini attenzione).

Torniamo agli amplificatori. Un amplificatore può aumentare il livello del segnale ma non migliorare il BER. In alcuni casi può anzi peggiorarlo.

Ecco che allora capiamo l'affermazione: usare un amplificatore non è indispensabile.
Se abbiamo un livello sufficiente, non serve a nulla aumentarlo fino al limite massimo (era invece necessario con i segnali analogici, per migliorare la qualità dell'immagine). Rischiamo di aumentare il livello (che non dà giovamenti visibili) ma peggiorare il BER (che può indurre squadrettamenti).

Fine prima lezione

 

[piersan]

2) Un esempio pratico

Valori limite segnali digitali: da 50 (circa) a 74 dBuV (la visione è la stessa all'interno di questo range)

Valori limite segnali analogici: da 58 (visione accettabile) a 75 dBuV (visione ottima)

Si vuole ottenere una visione di qualità ottima.

Con un segnale analogico: presumiamo un segnale all'uscita antenna pari a 60 dBuV e una attenuazione della distribuzione fino alla presa tv di -10 dB. Avremmo alla presa: 60-10 = 50 dBuV
Non si raggiunge il valore minimo per una qualità accettabile (58 dBuV). Occorre pertanto amplificare il segnale, con basso rumore.
Se vogliamo avere alla presa un segnale di 70 dBuV (visione ottima) dobbiamo calcolare: 70-60+10 = 20 dB. Questo è il guadagno che deve avere l'amplificatore.

Con un segnale digitale: non essendovi un valore ottimale, come per il segnale analogico, ma solo un range, stabiliamo in 60 dBuV il valore che vogliamo raggiungere alla presa. Presumiamo sempre un segnale all'uscita antenna di 60 dBuV e una attenuazione di -10 dB.
Avremmo alla presa: 60-10= 50 dBuV
Questo segnale sarebbe, già così, sufficiente a dare una visione ottima. Se vogliamo portarlo a un livello più prudenziale (con 50 dBuV basterebbe un falso contatto dello spinotto a provocare frequenti squadrettamenti...), calcoliamo il guadagno dell'amplificatore:
60-60+10= 10 dB è il guadagno dell'amplificatore.

Come abbiamo potuto vedere, a parità di livello del segnale all'uscita dell'antenna e di attenuazione dell'impianto di distribuzione, per avere una immagine di qualità ottimale con i segnali analogici servivano 20 dB di guadagno, con i digitali bastano 10 dB.

Quando acquistate amplificatori dal guadagno di 40 dB, pensando di migliorare la ricezione, pensate a queste semplici relazioni e al fatto che un segnale alla presa superiore a 74 dBuV può causare un sensibile peggioramento del BER, parametro fondamentale dei segnali digitali.

 

[piersan]

3) Sintetizzando, mi sento di affermare che:

mentre per i segnali analogici, l'amplificatore doveva servire non soltanto a compensare la perdite di distribuzione ma anche a elevare il livello fino alla soglia necessaria a una visione di buona qualità:

con i segnali digitali, nella maggior parte dei casi l'amplificatore deve servire SOLO a compensare le perdite di distribuzione.

Nei casi in cui il segnale all'uscita dell'antenna sia alto (oltre 60 dBuV) e l'attenuazione di distribuzione sia bassa (meno di 10 dB), l'amplificatore non è necessario (questo si verificava anche con i segnali analogici, ma solo a condizioni particolarmente favorevoli di segnali dall'antenna alti - oltre 75 dBuV - e basse perdite - massimo 6 dB.

 

[pgxx]

2) Un esempio pratico

Valori limite segnali digitali: da 50 (circa) a 74 dBuV (la visione è la stessa all'interno di questo range)

Valori limite segnali analogici: da 58 (visione accettabile) a 75 dBuV (visione ottima)

Si vuole ottenere una visione di qualità ottima.

Con un segnale analogico: presumiamo un segnale all'uscita antenna pari a 60 dBuV e una attenuazione della distribuzione fino alla presa tv di -10 dB. Avremmo alla presa: 60-10 = 50 dBuV
Non si raggiunge il valore minimo per una qualità accettabile (58 dBuV). Occorre pertanto amplificare il segnale, con basso rumore.
Se vogliamo avere alla presa un segnale di 70 dBuV (visione ottima) dobbiamo calcolare: 70-60+10 = 20 dB. Questo è il guadagno che deve ave re l'amplificatore.

Con un segnale digitale: non essendovi un valore ottimale, come per il segnale analogico, ma solo un range, stabiliamo in 60 dBuV il valore che vogliamo raggiungere alla presa. Presumiamo sempre un segnale all'uscita antenna di 60 dBuV e una attenuazione di -10 dB.
Avremmo alla presa: 60-10= 50 dBuV
Questo segnale sarebbe, già così, sufficiente a dare una visione ottima. Se vogliamo portarlo a un livello più prudenziale (con 50 dBuV basterebbe un falso contatto dello spinotto a provocare frequenti squadrettamenti...), calcoliamo il guadagno dell'amplificatore:
60-60+10= 10 dB è il guadagno dell'amplificatore.

Come abbiamo potuto vedere, a parità di livello del segnale all'uscita dell'antenna e di attenuazione dell'impianto di distribuzione, per avere una immagine di qualità ottimale con i segnali analogici servivano 20 dB di guadagno, con i digitali bastano 10 dB.

Quando acquistate amplificatori dal guadagno di 40 dB, pensando di migliorare la ricezione, pensate a queste semplici relazioni e al fatto che un segnale alla presa superiore a 74 dBuV può causare una sensibile diminuzione del BER, parametro fondamentale dei segnali digitali.

...o forse un aumento,a quanto pare (il BER,che è un rapporto tra bit corretti e bit errati ottimale è 0x10e^-7....se questo rapporto cresce va tutto a p*****e,se scende è ok)...dai,voglio pensare che sia un errore di battitura e non un'IMPERDONABILE mancanza di conoscenza
pgxx

 

[Tuner]

Il BER è il rapporto fra bit errati (a numeratore) e bit trasmessi (denominatore).
Penso proprio che Piersan stesse pensando al numeratore.

 

[piersan]

Errata corrige

Avete sicuramente ragione. E' stato un lapsus... ho scritto diminuzione intendendo con ciò peggioramento.

E' assodato che un BER di 10-7 è meglio di uno 10-3, e 10-7 è un numero più piccolo di 10-3...

Dopo questa necessaria ammissione... vado a corregere il post per non creare confusione in chi legge (e magari non ha le competenze giuste per svelare l'errore).

Ovviamente vi ringrazio per avermelo fatto notare...

 

[elettt]

Direi che mi trovi pienamente d'accordo, aggiungo che anche con l'analogico era meglio evitare di amplificare se i livelli ricevuti erano sufficienti, in quanto si andava comunque a diminuire il rapporto segnale/rumore.

L'amplificazione deve servire SOLO a recuperare le perdite di distribuzione, in quanto non può migliorare il segnale in alcun modo, ma anzi peggiorarlo e infine saturare i ricevitori.

Ricordo con simpatia chi, su questo forum, sosteneva convinto che in digitale non ci sarebbe stato l'effetto saturazione....mi sembra che la smentita sia stata forte e chiara

 

[Tuner]

Una precisazione...
L'amplificazione PEGGIORAVA la qualità anche in analogico, anzi, a maggior ragione, perchè la modulzione in ampiezza richiede una linearità particolarmente spinta e poco realizzabile.
Ciò che succedeva in analogico è che serviva un rapporto S/N di almeno tot dB, quindi un livello di tot dBuV più alto rispetto al rumore del sintonizzatore/TV.
Certi segnali analogici da "centralino non lineare" seppur forti al punto da determinare un ottimo rapporto S/N, tutto erano fuorchè qualitativamente buoni, per non parlare di certi "canalizzati" con filtri un po' troppo appuntiti.
Ricordo di aver confrontato il monoscopio del segnale da antenna (rai1 Venda) e quello da centralino (sempre rai1 Venda) riuscendo a far vedere la differenza anche a chi di TV capiva niente.

 

[sfoligno]

a proposito di rapporto S/N, sul mio "manuale per antennisti" edito da nuova elettronica, (roba superata ma per un semplice appassionato come me è tutta manna), si sostiene che per deteriorare il meno possibile questo rapporto, e in casi limite, sia necessario l'uso di un premplificatore anche a basso guadagno (mettiamo 14), purchè dotato di bassissima figura di rumore (es.3).
infatti da una loro formula, si evince, che questa figura di rumore rimarrà comunque bassa, anche se impiegheremo successivamente, un amplificatore, a maggior guadagno, con un N/F alto (es.9);

la formula è la seguente

NF totale= NF1 + (NF2 : G1)

dove:

NF1 è la cifra di rumore del 1° preamplificatore.
NF2 è la cifra di rumore del 2°.
G1 è il guadagno in db del 1° preamplificatore.

quindi

3 + (9 : 14) = 3,6 dB


è una teoria vera, o non ha molto fondamento?

ve lo chiedo perchè la cosa mi interessa molto, ma non ho le necessarie conoscenze per farmene una giusta opinione.

 

[Tuner]

La formula (di Friis) per il rumore di n-stadi in cascata è questa:

Un tratto di linea si può considerare come uno stadio ad amplificazione negativa (attenuazione)

La teoria è verissima, ma se la cifra di rumore dell'apparato utilizzatore è bassa rispetto al segnale presente al connettore, il rapporto S/N del sistema è comunque buono, anche senza bisogno di (pre)amplificare.

Da notare che la cifra di rumore che limita le capacità intrinseche di ricezione del sistema è quella dell'antenna. (temperatura di rumore)
Possiamo infatti amplificare quanto vogliamo "a basso rumore", ma per quanto basso esso sia, il rumore dell'amplificatore non potrà che aggiungersi a quello dell'antenna.

 

[sfoligno]

grazie tuner!!

esauriente come sempre..!!

 

[Tuner]

Esauriente magari no, ma se posso (cioè se conosco l'argomento) cerco di spiegarlo nel modo più semplice e comprensibile.