Novembre 2009. L’impiego di un’antenna interna per la Tv digitale terrestre si rivela molto più efficiente di quello per la Tv analogica, per due principali ragioni: l’intrinseca robustezza del segnale digitale rispetto a quello analogico e l’abbandono delle frequenze VHF poco adatte alle ridotte dimensioni delle antenne per interni, ottime invece nelle frequenze UHF del DTT.
Naturalmente non dobbiamo aspettarci miracoli soprattutto nelle situazioni ambientali (orientamento dell’appartamento e piani bassi) in cui il campo ricevuto sia molto basso, nelle quali occorrerà necessariamente ricorrere a un impianto d’antenna posto sul tetto, ma certamente con il DTT aumenta il numero di situazioni più favorevoli rispetto al caso della Tv analogica.
Esaminiamo in dettaglio le due principali ragioni per cui il DTT favorisce la ricezione con un’antenna interna, per poi passare a esaminare una panoramica delle situazioni ambientali in cui è possibile utilizzare efficacemente un’antenna interna e quindi alla scelta delle caratteristiche ottimali di un dispositivo di qquesto tipo, attraverso una rassegna di modelli per interni più diffusi in commercio.
Segnale digitale molto robusto
L’impiego nel DTT del sistema di trasmissione digitale COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing) consente una corretta ricezione televisiva, con un rapporto segnale/disturbo inferiore di ben 20 dB rispetto alla Tv analogica, soprattutto all’interno degli edifici dove il segnale televisivo viene attenuato dalle pareti dell’edificio.
Inoltre la modulazione COFDM è in grado di recuperare variazioni di oltre 10 dB nella banda del segnale Tv prodotte da riflessioni multiple tipicamente riscontrabili all’interno di una stanza dovute sia alle pareti sia alle persone nelle vicinanze e che con la Tv analogica producono perdita del segnale e fastidiose immagini sdoppiate.
In questo modo vengono anche eliminate le frequenti instabilità dell’immagine dovute al movimento di persone in prossimità dell’antenna interna.
Da segnalare una particolarità nella ricezione della Tv digitale all’abbassarsi del livello di segnale ricevuto: mentre con l’analogico si avverte un graduale degradamento della qualità dell’immagine (effetto neve) prima di scomparire completamente, con il digitale la transizione è brusca. In termini tecnici tale comportamento del segnale digitale si chiama “soglia a gradino”, cioè da un’immagine perfetta e senza sdoppiamenti si passa alla scomparsa totale dell’immagine dopo l’apparizione di alcuni “quadrotti” (figura 1).
Antenne interne più performanti in UHF
Il DTT viene diffuso solamente nelle frequenze UHF dal canale 21 (455 MHz) al canale 69 (858 MHz), e non più nelle frequenze VHF dal canale A (56 MHz) al canale 12 (226 MHz), utilizzate invece ancora da diversi operatori per la Tv analogica, e che dopo lo switch-off della Tv analogica verranno riservate alla radio digitale.
Nei canali UHF l’antenna interna per le sue ridotte dimensioni, offre maggiore guadagno e maggiore direttività che non nei canali VHF, grazie all’aumento della frequenza che fa risultare l’antenna stessa “elettricamente” più grande in UHF che non in VHF.
Infatti nei ridotti ingombri loro consentiti le antenne interne in commercio dispongono normalmente per la ricezione UHF di un doppio dipolo con relativo riflettore, mentre per la VHF hanno solo due semplici antenne a stilo estraibile.
In UHF l’attenuazione di propagazione è sì maggiore che in VHF ma i preamplificatori di cui dispongono tutte le antenne interne sono in grado di compensare questa maggiore attenuazione con elevati guadagni e basse cifre di rumore.
Inoltre in UHF i rumori industriali e atmosferici (scintillii, scariche) hanno livelli almeno 20 dB inferiori che in VHF, ottenendo così una ricezione del DTT senza disturbi anche in aree industriali o durante temporali.
Per tutto ciò il vantaggio nell’utilizzo di un’antenna interna con il DTT rispetto alla Tv analogica è avvertibile in modo evidente nella ricezione dei canali che in analogico sono trasmessi in VHF (es. RaiUno, Italia 1) e che con la DTT sono invece diffusi in UHF.
A quali piani dell’edificio funziona meglio?
L’impiego dell’antenna interna rappresenta il più severo banco di prova di ricezione del segnale televisivo per la combinazione di alcuni fattori: l’attenuazione dell’edificio che diminuisce il campo ricevuto, la presenza di echi molto corti che producono buchi profondi in banda, la variabilità degli echi prodotti da persone che si muovono nelle vicinanze.
È in tali pessime condizioni che la Tv digitale terrestre dimostra tutta la sua superiorità rispetto alla Tv analogica.
Diverse misure condotte da RAI e da BBC hanno permesso di rilevare le variazioni del campo con l’altezza e all’interno degli edifici. Ne riassumiamo i principali risultati.
I campi elettromagnetici misurati nelle aree servite dalla DVB-T in esterni a 10 metri dal suolo hanno valori di 75-80 dBmV/m che consentono margini di 35-38 dB rispetto alla soglia di corretta ricezione del segnale (denominata QEF= Quasi Error Free).
Sul lato dell’edificio rivolto verso il trasmettitore sono state rilevate attenuazioni medie (rispetto al livello di campo, misurato in esterno a 10 metri dal suolo dal lato dell’edificio trasmettitore) di 5-8 dB all’interno del terzo piano, 20 dB all’interno del secondo piano, 25 dB al primo piano, fino a superare 30dB all’interno del piano terra.
Per le stanze situate sul lato dell’edificio opposto al trasmettitore si ha un contributo ulteriore di attenuazione di 7 dB (figura 2).
Pertanto al secondo piano e a quelli superiori sul lato dell’edificio rivolto al trasmettitore rimane un margine rispetto alla soglia di almeno 13 dB, adeguato per una ricezione della DTT senza criticità particolari. Invece ai piani bassi o nel lato dell’edificio opposto al trasmettitore il margine rispetto alla soglia risulta basso, in tali casi la ricezione del DTT con antenna interna risulta piuttosto critica.
Va inoltre segnalato che nelle aree dell’Italia in cui non è ancora avvenuto lo switch-off della televisione analogica, le potenze irradiate dai trasmettitori DTT vengono tenute molto spesso 10 dB più basse rispetto al livello nominale per non disturbare la ricezione del segnale analogico trasmesso in simulcast con quello digitale.
Tale riduzione di livello aumenta il numero di casi in cui non è possibile una corretta ricezione della DVB-T con antenna interna, ma una volta completato lo switch-off della Tv analogica i campi con cui il segnale DTT viene trasmesso ritorneranno al valore nominale.
Alta sensibilità, bassa cifra di rumore
La sensibilità del ricevitore è sostanzialmente rappresentata dal minimo livello di segnale utile ricevibile distinto dal rumore. Tanto più basso è tale livello tanto maggiore è la sensibilità del ricevitore. Basta allora aumentare il guadagno del ricevitore per avere sensibilità molto elevate? No, non basta, poiché a livelli di segnale molto bassi entra in gioco il rumore interno agli stadi del ricevitore che, di fatto, limita il livello minimo del segnale ricevibile distinto dal rumore.
Il parametro “Cifra di Rumore”, in inglese Noise Figure (NF), caratterizza proprio il rumore intrinseco del ricevitore. La sensibilità del ricevitore è allora tanto maggiore quanto minore è il valore di NF del ricevitore stesso.
I decoder e i televisori DTT in commercio presentano valori di NF in UHF di 8-10 dB, perciò quando si usa un’antenna esterna il segnale alla presa di antenna dovrà presentare un valore adeguatamente più elevato.
Se si utilizza l’antenna amplificata da interni la Cifra di Rumore F complessiva dell’antenna amplificata più il decoder si calcola con la formula:
NF2 – 1
NF = NF1 + ————–
G1
in cui NF1 è la Cifra di Rumore dell’amplificatore dell’antenna da interni, NF2 è la Cifra di Rumore del decoder o del televisore (nel caso di Tv con decoder integrato), G1 è il guadagno dell’amplificatore dell’antenna interna.
Con un guadagno di 32 dB, tipicamente disponibile nelle antenne interne, il secondo termine dell’espressione viene annullato, cioè la Cifra di Rumore del sistema NF è praticamente uguale alla NF1 dell’amplificatore dell’antenna interna.
Perciò, per migliorare la sensibilità, occorre scegliere antenne interne non solo dotate di elevati guadagni ma anche con Cifre di Rumore il più possibile basse.
Se ad esempio la Cifra di Rumore NF1 dell’antenna interna è di 6 dB la sensibilità del ricevitore migliora di 2-4 dB rispetto al caso senza antenna interna in cui NF=8-10 dB.
Se la NF1 è di 4 dB, un valore ottimale commercialmente disponibile, la sensibilità del ricevitore migliora di 4-6 dB rispetto al caso senza antenna interna NF=8-10 dB. Infine con NF1=2 dB, il migliore valore disponibile in commercio (vedi la rassegna dei prodotti), la sensibilità del ricevitore migliora di ben 6-8 dB, e in tal modo aumenta nettamente la capacità dell’antenna interna di ricevere anche i segnali più bassi.
Caratteristiche principali
Lo schema a blocchi dell’antenna interna è riportato nella pagina precedente. Le caratteristiche che occorre verificare sulle specifiche del prodotto si possono così riassumere.
– Guadagno massimo, comprensivo di antenna e di amplificatore, di almeno 35 dB.
– Il guadagno deve essere regolabile per evitare la saturazione dell’amplificatore nel caso di forte affollamento di segnali locali.
– Una Cifra di Rumore inferiore
a 6 dB.
– Doppio dipolo UHF orientabile per polarizzazione verticale e orizzontale. Il doppio dipolo ha un guadagno di circa 6 dBi (rispetto all’antenna isotropica omnidirezionale).
– Filtro passa basso fra antenna e amplificatore che attenua le emissioni della telefonia cellulare a frequenze superiori alle bande UHF del Tv.
– Commutatore fra antenna esterna e antenna interna.
Altre caratteristiche opzionali:
– Orientamento dell’antenna motorizzato e controllabile dallo stesso telecomando del televisore.
– Ingresso per alimentazione in corrente continua (5,2 V) fornita dallo stesso decoder o dal televisore, in modo che spegnendo il Tv si spenga anche l’antenna interna.
