Brevi note su radio AM/FM e riflettore parabolico

 

 

 

Radio A. M.

Generalmente, il campo di frequenza di portante per le trasmissioni in AM è costituito dalle seguenti gamme d'onda:

OL (130 - 450 Khz); OM (520 - 1605 Khz); OC (4 - 30 Mhz)

In AM, la banda di frequenza del segnale modulante va da 300 a 4,5 Khz (la banda complessiva è di 9 Khz.  4,5 Khz per banda laterale)

La profondità di modulazione normalmente è del 30 %.

La potenza di trasmissione, di poche decine di KWatt

Nei trasmettitori, l'oscillatore che genera la radiofrequenza portante è "quarzato". (Frequenza ed ampiezza sono costanti)

Caratteristiche principali sono: Sensibilità e Selettività.(Per sensibilità si intende capacità di ricevere segnali molto piccoli....ed il rapporto S/N deve essereuguale o maggiore di 100; Per Selettività, si intende che la curva di risposta deve avere fianchi ripidi)

 

Supereterodina

Conversione di frequenza; Battimento; fo -  fp = 467 Khz

La larghezza delle bande laterali rimane inalterata (9 Khz). (Es: fp = 1000 Khz; banda = 995,5 a 1004,5 Khz...dopo il battimento con la fo (fo = 1467 Khz) la FI (ottenuta da fo - fp) conterrà ancora la banda di modulazione che oscillerà da 462,5 a 471,5 Khz.

Selettore d'antenna (LC parallelo). La frequenza si sceglie variando C.

Nell'oscillatore locale, la frequenza è data da LC. Il C dell'oscillatore locale è accoppiato meccanicamente al C del selettore d'antenna. 

(Normalmente, il C del selettore ed il C dell'oscillatore sono uguali, per cui, la diversa frequenza di lavoro tra i due circuiti è ottenuta variando le induttanze.)

Battimento. (All'uscita del miscelatore si ha: fo; fp; fo-fp; fp-fo; ecc.)

Frequenza immagine. fp-fo = FI . (La FI, non può essere molto alta per evitare il rischio che la fp salti lo stadio convertitore entrando subito negli stadi FI. Il valore della FI = 467 Khz) 

 

 

F M 

(In trasmissione)

Ampiezza e Fase rimangono costanti. Varia solo la Frequenza.

La profondità di modulazione è 75 Khz.

L'oscillatore  ha il compito di generare la frequenza di portante.

Il campo di frequenza va da 88 Mhz a 108 Mhz.

(La banda di frequenze udibili è 15 Khz)

La banda di frequenza di un segnale FM è: B = 2 (delta f + Bm). (B=banda di frequenza di un segnale modulato; delta f = deviazione di frequenza; Bm = banda del segnale modulante)

Es: Una trasmissione con una Bm = 4500 Hz e profondità di modulazione del 100 % (ovvero delta f = 75 Khz), avrà una B (Banda del segnale modulato) uguale a:   B = 2 (75 + 4,5) * 1000 = 159 Khz. 

Se si varia solo la Banda modulante (da 4,5 a 15 Khz), la Banda diventerà:

B = 2 (75 + 15 ) * 1000 = 180 Khz...(Ampiezza di frequenza di ciascun canale in FM)

 

Impianto d'antenna per la ricezione di segnali TV via satellite 

(Latitudine e Longitudine)


Communications Satellite

The Syncom IV, Satellite Communications Craft, was launched from the space shuttle Discovery. Modern communications satellites receive, amplify, and retransmit information back to earth, providing television, telefax, telephone, radio, and digital data links around the world. Syncom 4 orbits at the same speed as the earth spins. This ensures that it remains in the same position above earth for communication links below. 

NASA/Science Source/Photo Researchers, Inc.

La Latitudine e la Longitudine, sono delle coordinate geografiche usate per indicare la locazione di un punto sulla superficie terrestre.

La Latitudine,  indica la distanza di un punto (verso Nord o verso Sud) rispetto all'Equatore. (All'Equatore, la Latitudine è 0°. Ai poli 90°)

La Longitudine, indica la locazione di un punto (verso Est o verso Ovest) rispetto al Meridiano di Greenwich (1° meridiano). La Latitudine va da 0° (Greenwich) a 180° (International Date Line).

I gradi di Latitudine sono ugualmente spaziati, ma poichè la Terra è schiacciata ai Poli, l'ampiezza di un grado di Latitudine varia da 110,57 Km all'Equatore a 111,70 ai Poli.

I gradi di Longitudine, all'Equatore, sono spaziati da una distanza di 111,32 Km. Ai poli convergono.

Ciascun grado di Latitudine o Longitudine è diviso in 60' (60 minuti) e ciascun minuto in 60 " (60 secondi).

La Terra, ruota verso Est, e la sua velocità di rotazione è di 15 ° all'ora. (Si potrà conoscere la velocità di rotazione della terra all'Equatore quindi, moltiplicando 111,32 * 15 = ....

(Volare verso Ovest, allunga il giorno di 1 ora ogni 15° di Longitudine. Se quindi si compie il giro del mondo in direzione Ovest, al termine del giro si è un giorno avanti rispetto a coloro che sono rimasti al punto di partenza. Se invece si compie il giro del mondo in direzione Est, si giunge un giorno dopo rispetto a coloro che sono rimasti a terra.)

Le coordinate geografiche di Firenze sono: Latitudine = 43° 8'  Nord  -    Longitudine = 11° 3' Est

 

Il RIFLETTORE PARABOLICO

 

La parabola serve per "focalizzare" i microsegnali (da 10,7 Ghz a 12,7 Ghz), provenienti dal satellite. Il guadagno della parabola dipende anche dal diametro della stessa. (Una parabola di 80 cm a 10,9 Ghz ha un guadagno = 38 db; Una parabola di 125 cm ha un guadagno = 42 db.

I più comuni tipi di parabole sono chiamate "polar mount", perchè coincidono con l'asse della Terra Nord/Sud.

Per ricevere correttamente i segnali di Hot Bird 1 e Hot Bird 2 ( collocati a 13° Est ), è sufficiente un riflettore di 85 centimetri. Per poter ricevere correttamente tutti i segnali irradiati dai satelliti Eutelsat 2F1  ed Astra, (collocati a 19° 2'  Est) occorrerà installare una parabola di 120 cm di diametro. 

Se si vogliono ricevere con la stessa parabola sia i segnali irradiati da Hot Bird 1 e 2   ( 13° Est ) che quelli provenienti da Eutelsat ( 19° Est ) --tecnica dual feed--, (ovvero 2 convertitori su di un unico riflettore), poichè la distanza angolare dei satelliti è di 6,2 gradi, sarà difficile avere un segnale sufficiente all'uscita dei due convertitori. ( Il rendimento di un'antenna parabolica di buona qualità è di circa il 65% sul fuoco principale  e  35% sul fuoco secondario. Questo significa che se realizziamo il più classico dei dual feed, con l’LNB per Eutelsat 13° sul fuoco principale di un riflettore da 85 centimetri e collochiamo l’LNB per Astra sul fuoco secondario, sarà come utilizzare per il satellite Astra una parabola  di meno di 50 centimetri di diametro. (La scelta dell'LNB da inserire sul primo fuoco dipende dalle preferenze dell'utente.)

Esiste però un'alternativa molto valida per realizzare sistemi riceventi con la tecnica dual feed o multi feed in maniera pulita e senza compromessi. Si tratta di un particolarissimo riflettore a forma di vela realizzato dalla Swedish Microwave denominato OA 1600. Esso mantiene un guadagno ed un rendimento costante in una distanza angolare di ben 26°, con un'efficienza caratteristica del 65% ed un guadagno di 41,0 dB, pari cioè ad un buon riflettore da 100 centimetri per tutti i 26° di copertura angolare. Questo componente è stato studiato per consentire la ricezione, con un'unica parabola, di due o più satelliti senza nessun degrado di prestazioni rispetto all’utilizzo di riflettori separati.

La parabola dovrà quindi essere orientata a: 7° 9' Est ( 19° 2'  - 11° 3' )...e puntata all'equatore (Clarke Belt )

Immaginiamo ad esempio di voler ricevere dal satellite Astra il programma “SKY NEWS” che trasmette dal trasponder V1 di ASTRA 1A. La sua potenza, nell’Italia centro settentrionale, è di circa 46 dBWatt. Con un riflettore di 85 centimetri di diametro, in condizioni di cielo sereno sarà ricevuto con un rapporto C/N di 12 dB. L’immagine riprodotta sul televisore avrà un grado 3 della scala CCIR ovvero discreta qualità.

In caso di pioggia leggera  e tempo nuvoloso il rapporto C/N scenderà a circa 10 dB e sull’immagine compariranno i primi spikes (spikes = puntini bianchi e neri di rumore). La situazione peggiorerà proporzionalmente all’aumento dell’intensità della pioggia fino alla completa scomparsa del segnale televisivo. Questo per quanto riguarda i segnali di tipo analogico. Per quelli digitali, la situazione è leggermente diversa. In questo caso infatti non si assisterà ad un progressivo degrado del segnale, ma si avrà l’oscuramento repentino dell’immagine quando il segnale giungerà al limite di soglia del ricevitore.

 

Tutti i satelliti sono posizionati in una banda del cielo chiamata "Clarke Belt", in onore di Arthur Clarke che concepì per primo i satelliti geostazionari per le telecomunicazioni. 1945.

 

LNB, stà per (LOW NOISE BLOCK DOWN CONVERTER). Principalmente, converte i debolissimi segnali SHF ( 10,7.....12,75 GHz ) in frequenze più facilmente manipolabili dagli impianti di distribuzione (tipicamente 950.....2150 MHz) e li amplifica.

Nei modelli di uso comune esso contiene anche una unità selettrice di polarità che attraverso la variazione della tensione di alimentazione (13 o 18 volt) stabilisce se discriminare i segnali polarizzati orizzontalmente o verticalmente. Contiene anche, nelle versioni attuali, un circuito sensibile ad un impulso della frequenza di 22 KHz che ha la funzione di selezionare la banda di funzionamento del convertitore (convertitori universali bibanda).Questi ultimi infatti contengono due circuiti di conversione separati con distinti oscillatori locali tipicamente con frequenza O.L. di 9750 MHz ( fo = 9750 MHz ) per la gamma 10,7...11,7 GHz e 10600 MHz ( fo = 10600 MHz ) per la gamma 11,7...12,75 GHz. Questi sono oggi i valori di oscillatore locale standardizzati per l’impiego con i terminali multimediali ed i ricevitori per satellite dell’ultima generazione, con gamma in prima media frequenza di 950...2150 MHz. ( FI =  950...2150 MHz )

Terminata il puntamento della parabola sul satellite, con un misuratore di campo (analizzatore di spettro) è opportuno controllare la "discriminazione crosspolare" ruotando l’LNB sul suo asse al fine di ridurre quanto più sia possibile l’interferenza contropolare. Spesso questi convertitori sono realizzati su specifiche di un particolare mercato ed i probe contenuti al loro interno sono disposti in maniera di consentire la corretta ricezione per esempio del satellite Astra in Inghilterra, quindi sul meridiano di Greenwich, con il corpo dell’LNB collocato in posizione verticale. Dato che noi operiamo in Italia quindi su di un meridiano collocato più a est di 10 - 13 gradi dovremo collocare il corpo del convertitore in maniera inclinata e, per farlo correttamente, dovremo collegare il nostro misuratore di campo commutato in posizione spettro espanso al convertitore, alimentarlo con una tensione ad esempio di 13 volt al fine di selezionare il pacchetto di canali verticali e ruotare il corpo dell’LNB, controllando sullo schermo dello strumento la posizione in cui otterremo il massimo segnale dai canali verticali e la massima discriminazione da quelli orizzontali. Questa è una semplice operazione che talvolta alcuni dimenticano di eseguire, ma essa è di estrema importanza per garantire la massima efficienza del sistema.