L’impianto di ricezione di un segnale televisivo digitale

Premessa introduttiva

Facendo seguito ad un mio precedente articolo Un utile manuale sulla televisione digitale terrestre  con il quale ho analizzato globalmente il sistema digitale terrestre, dalla produzione alla trasmissione fino alla ricezione, con questo articolo vorrei analizzare e descrivere in dettaglio un impianto di ricezione, sia per una singola unità abitativa che centralizzato per più unità abitative, partendo dalla descrizione e dall’analisi dei vari componenti alla distribuzione del segnale fino alla progettazione e alla definitiva installazione.

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Questa trattazione è rivolta a tutti gli addetti ai lavori con particolare riguardo a coloro che sono appassionati del “fai da te” e vogliono cimentarsi personalmente nella realizzazione o modifica del proprio impianto televisivo. A differenza dell’ormai obsoleto sistema televisivo analogico, il nuovo standard europeo per le trasmissioni televisive digitali via terra DVBT (Digital VideoBrodcasting Terrestrial) utilizza un sistema binario con la trasmissione di pacchetti di informazioni.

Questo fa si che la caratteristica principale di un segnale televisivo digitale sia quella di avere la prevalenza della qualità rispetto all’intensità. In pratica, o l’informazione logica 1/0 durante tutto il tragitto dalla produzione fino all’ingresso del televisore di utenza è di qualità sufficiente per essere riconosciuta dal sistema di decodifica e allora il segnale viene correttamente ricostruito e reso visibile, oppure risulta particolarmente deteriorata e allora l’immagine non può essere elaborata e pertanto non è possibile vedere alcuna immagine; in pratica l’immagine sul televisore sarà sempre o visibile e di ottima qualità oppure totalmente assente.

I componenti di un impianto di ricezione

Al fine di ottenere un segnale di buona qualità e soprattutto costante nel tempo alla presa di uno o più televisori è di fondamentale importanza conoscere la funzione e le caratteristiche tecniche di tutti i componenti che fanno parte di un impianto di ricezione, componenti che possono essere distinti in tre categorie:

componenti attivi questa categoria comprende tutti quei componenti che tramite opportuni accorgimenti meccanici e/o elettronici permettono un aumento del segnale in uscita rispetto a quello applicato all’ingresso; fanno parte di questa categoria le antenne, i preamplificatori, gli amplificatori, le centrali di testa;

componenti passivi questa categoria comprende tutti i componenti il cui utilizzo nell’impianto introduce una perdita di segnale anche se minima e trascurabile; fanno parte di questa categoria la distribuzione via cavo, i filtri, gli attenuatori, i partitori, i derivatori, i connettori, le prese;

componenti accessori questa categoria comprende tutti quei componenti che svolgono una funzione di sostegno ai componenti attivi e passivi senza influenzare il segnale; fanno parte di questa categoria i sostegni e le controventature per le antenne, le condutture e le scatole di derivazione per la distribuzione del segnale, gli alimentatori.

I componenti attivi

L’antenna è il componente principale che caratterizza un buon impianto televisivo in quanto deve essere in grado di ricevere solo il segnale utile alla distribuzione attenuando fortemente eventuali segnali di disturbo o non desiderati provenienti da altre direzioni; in pratica è un componente che tramite opportuni accorgimenti costruttivi soprattutto meccanici che la rendono direttiva, amplifica e trasforma il campo elettromagnetico irradiato dalla postazione trasmittente in una tensione da applicare al connettore di ingresso del televisore.

L’elemento che permette questa trasformazione è il dipolo, che opportunamente dimensionato in funzione della frequenza di ricezione, viene collegato all’impianto ricevente tramite il cavo coassiale, può essere realizzato in varie forme ad esempio aperto o ripiegato e deve essere orientato perpendicolarmente al piano di provenienza del segnale; in figura 1 sono visibili alcuni tipi di dipoli mentre in figura 2 sono visibili alcuni tipi di antenne.

Dipoli
Fig.1: Alcuni tipi di dipoli
Antenne
Fig.2: Alcuni tipi di antenne per ricezione televisiva

Per quanto riguarda l’antenna occorre tenere ben presente che in base al principio di reciprocità non esistono antenne specifiche per segnali analogici o digitali, altrettanto antenne per sola ricezione o trasmissione, per operare una corretta scelta occorre fare unicamente riferimento alle seguenti caratteristiche che devono essere riportate dal costruttore con apposita documentazione, vedi figura 3:

frequenza di utilizzazione in funzione della frequenza di ricezione si possono distinguere antenne monocanale impiegate per la ricezione di un solo canale televisivo o antenne a larga banda utilizzate per la ricezione di più canali televisivi; relativamente a questa caratteristica un tipo particolare di antenna è la log-periodica che ha la particolarità di avere una banda di frequenza molto vasta da 45 a 860 MHz, per contro pero presenta un basso guadagno e un angolo di apertura molto grande (superiore a 60°), caratteristiche che la rendono utilizzabile solo per la ricezione di segnali di forte intensità provenienti dalla stessa direzione e in totale assenza di riflessioni e disturbi;

guadagno viene definito come il rapporto tra la potenza ricevuta in una data direzione e la potenza ricevuta da un’antenna isotropa, la variazione del guadagno in funzione della direzione di provenienza del segnale è ricavabile dai diagrammi di radiazione forniti dal costruttore; in base a questa caratteristica più il guadagno è alto più l’antenna è direttiva;

angolo di apertura è l’angolo formato dalle due direzioni (sinistra e destra rispetto alla direzione di massima ricezione o trasmissione) corrispondenti ad una diminuzione del segnale di 3 dB in potenza, 6 dB in tensione; ad esempio direzione 275° segnale massimo 80dBμV, direzione 290° segnale 74dBμV, direzione 260° segnale 74dBμV, angolo di apertura dell’antenna 290-260 = 30°;

rapporto avanti/indietro è il rapporto tra il guadagno misurato nella direzione di massima ricezione e quello misurato ruotando l’antenna di 180°. Viene espresso in dB ed è un parametro che dipende esclusivamente dalle caratteristiche costruttive dell’antenna, in pratica indica quanto l’antenna riesce ad attenuare eventuali disturbi provenienti dalla direzione opposta a quella di massima ricezione; insieme all’angolo di apertura descrive il grado di direttività dell’antenna;

presa sul vento è la resistenza che l’antenna presenta al vento, è espressa in chilogrammi (kg) o in Newton (N) ed è un valore indispensabile per determinare il dimensionamento del sostegno e di eventuali sistemi di controventatura (strallaggio).

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Fig.3: Caratteristiche tecniche delle antenne Fracarro serie SIGMA

Il centralino o centrale di testa è costituito dall’insieme di tutte quelle apparecchiature interposte tra l’antenna e la rete di distribuzione, la sua funzione e quella di adattare il segnale che si desidera ricevere alla presa del televisore al tipo e all’estensione della rete di distribuzione utilizzando miscelatori, demiscelatori, filtri, convertitori di canale, preamplificatori, amplificatori.

I componenti passivi

Il cavo coassiale è l’elemento utilizzato per il trasporto del segnale elettrico ricevuto dall’antenna fino al connettore di ingresso del televisore; è questo il componente passivo più importante perchè deve garantire nel tempo e per tutta la sua lunghezza la qualità del segnale, in pratica il cavo è il mezzo di trasporto del segnale con il quale l’impianto collega l’antenna con tutti gli altri componenti fino al connettore di ingresso del televisore, è costituito dai seguenti elementi, vedi figura 4:

cavo coassiale
Fig.4: Struttura di un cavo coassiale

conduttore interno generalmente in rame ricotto o stagnato ma viene usato anche l’alluminio ramato e l’acciaio ramato, questo elemento è determinante per l’attenuazione del cavo infatti più è grande il suo diametro minore è l’attenuazione;

dielettrico realizzato in materiale isolante rigido (in genere polietilene espanso) che garantisce un rapporto costante tra il diametro del conduttore interno e quello esterno in modo da garantire una impedenza costante per tutta la lunghezza del cavo;

nastro realizzato in rame o alluminio costituisce la schermatura alle alte frequenze, nei cavi migliori viene accoppiato con uno strato di poliestere per evitare che quando il cavo viene curvato si verifichino strappi o fessure sul nastro;

treccia o conduttore esterno realizzata con fili di rame opportunamente intrecciati con l’ausilio di macchinari industriali che utilizzano un determinato numero di spole (16 o 24), è una seconda schermatura efficace soprattutto contro le interferenze alle basse frequenze; la norma EN 50117 per il cavo coassiale utilizzato nella banda da 30 MHz a 3 GHz ha introdotto “la classe di schermatura” identificata con il parametro SA (Screening Attenuation) espresso in dB e definito come la capacita dello schermo di impedire sia l’irradiazione verso l’esterno dei campi elettromagnetici trasportati sia a quelli esterni di disturbare il segnale all’interno del cavo, vedi figura 5;

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Fig.5: Classe di schermatura di un cavo coassiale

guaina esterna ha la funzione di proteggere il cavo dagli agenti esterni come ad esempio l’acqua, i raggi del sole, gli agenti chimici, viene realizzata in:

  • PVC è una guaina protettiva morbida che rende il cavo flessibile e facilmente manovrabile, la sua vulnerabilità a tutti gli agenti atmosferici la rende adatta esclusivamente per installazioni in ambienti interni;
  • PE è una guaina protettiva particolarmente resistente a tutti gli agenti atmosferici ed è impermeabile, è adatta per installazioni all’aperto e/o interrate, la sua rigidità inoltre la rende calpestabile;
  • LSZH (Low Smoke Zero Halogen) è una guaina termoplastica a bassa emissione di fumi e gas tossici particolarmente adatta per locali come ospedali, scuole, alberghi, centri commerciali, ecc.

Le caratteristiche principali che devono essere analizzate per una corretta scelta del cavo coassiale sono:

  • l’attenuazione espressa in dB per 100 metri alla temperatura di 20 °C;
  • la classe di schermatura espressa in dB e identificata con SA (attenuazione di schermatura);
  • la capacità corrisponde alla quantità di carica elettrica che si accumula tra il conduttore centrale e lo schermo in un metro di lunghezza viene espressa in pF al metro e deve essere la minore possibile;
  • l’impedenza che per quanto riguarda la ricezione televisiva è stata standardizzata a 75Ω;
  • il raggio minimo di curvatura che in genere deve essere uguale o maggiore di 5 volte il diametro esterno del cavo; nelle figure 6 e 7, come esempio, sono riportate le schede tecniche di due cavi coassiali del catalogo Fracarro, uno adatto per interni e uno per esterni.
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Fig.6: Caratteristiche tecniche di un cavo coassiale Fracarro per uso interno
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Fig.7: Caratteristiche tecniche di un cavo coassiale Fracarro per uso esterno

I connettori

Sebbene molti componenti siano ancora disponibili con connessioni a morsetto (assolutamente sconsigliabili nella ricezione digitale) vedi figura 8, l’impiego dei connettori risulta di grande importanza ai fini di un corretto collegamento del cavo con i vari componenti dell’impianto. Il tipo di connettore maggiormente impiegato è il tipo “F” disponibile sul mercato in due versioni: a vite vedi figura 9, è molto semplice da montare, economico ed affidabile; a compressione (crimpare), vedi figura 10 è molto più affidabile e tecnicamente molto più valido, per il montaggio è necessario però uno specifico attrezzo; in figura 11 sono visibili i principali tipi di adattatori di questo tipo di connettore.

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Fig.8: Derivatore Fracarro con connessione a morsetto
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Fig.9: Montaggio di un connettore F a vite
Connettore F a compressione
Fig.10: Connettore F a compressione
AdattatoriF
Fig.11: Alcuni tipi di adattatori per connettore F maschio

Il partitore

E’ un componente che divide il segnale in parti uguali mantenendo inalterata l’impedenza, introduce una bassa perdita tra le varie uscite ma presenta una bassa attenuazione di separazione per cui eventuali disturbi presenti sulla linea vengono poco attenuati, per questi motivi il divisore viene utilizzato esclusivamente per dividere in parti uguali eventuali linee di distribuzione soprattutto in grandi impianti condominiali centralizzati. Attualmente vengono commercializzati partitori fino a 8 uscite con le seguenti caratteristiche: perdita di inserzione o di divisione in funzione della frequenza e del numero di divisioni è tanto più elevata quanto più elevato è il numero delle uscite; attenuazione di separazione è funzione del numero di divisioni e della frequenza in genere non superiore a 25 dB, nell’eventualità una linea non sia usata deve essere terminata con una resistenza di 75 Ω al fine di non sbilanciare la divisione;

Il derivatore

E’ un componente che deve essere utilizzato in cascata su una linea di distribuzione principale ed è caratterizzato da un ingresso, una uscita e alcune linee derivate in figura 12 è visibile lo schema di un derivatore a due vie;

Derivatore
Fig.12: Schema di un derivatore a due uscite

Questo tipo di componente deve avere il connettore di uscita terminato con una resistenza da 75 Ohm nel caso non fosse utilizzato. Il derivatore è il componente che deve essere utilizzato per la distribuzione del segnale alle varie prese in quanto permette una separazione dalla colonna montante in modo che qualsiasi interferenza causata da un singolo televisore non si distribuisca sull’intero impianto. Sul mercato sono disponibili derivatori fino a 8 uscite derivate e sono caratterizzati dai seguenti parametri in funzione della frequenza: perdita di inserzione o di passaggio dipendente dal numero di derivazioni e in genere non superiore a 6 dB; perdita di derivazione parametro dipendente dal catalogo del costruttore ad esempio quello FTE prevede derivatori a due vie con perdite di derivazione di 10, 12, 15, 20, 25, 30 dB; attenuazione di separazione tra uscita e derivazione in alcuni tipi può arrivare fino a 45 dB. In figura 13 e 14 sono riportate le caratteristiche tecniche dei partitori e derivatori Fracarro.

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Fig.13: Caratteristiche tecniche dei partitori e derivatori Fracarro
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Fig.14: Caratteristiche tecniche dei derivatori Fracarro

I filtri

Sono componenti che possono essere utilizzati per far passare o bloccare una singola frequenza oppure intere bande; con l’introduzione del nuovo standard LTE (Long Term Evolution) per le reti dei dispositivi mobili di nuova generazione 4G, le frequenze da 791 a 862 MHz precedentemente assegnate ai canali UHF dal 61 al 69 sono state riservate per le trasmissioni LTE; dal primo gennaio 2014 i ripetitori telefonici presenti su tutto il territorio nazionale e i nuovi cellulari trasmettono su queste frequenze. Quando questi trasmettitori entreranno definitivamente in funzione tutti coloro che abitano nelle immediate vicinanze dei trasmettitori LTE e coloro che usano reti domestiche LTE, dovranno sicuramente rivedere gli impianti di antenna introducendo uno specifico filtro blocca banda (LTE) in prossimità dell’antenna ricevente e/o nella presa del televisore. Questo problema può interessare anche tutti gli utenti che utilizzeranno cellulari LTE in vicinanza dei televisori, a questo proposito la norma CEI 100-7 prevede l’uso di filtri LTE in tutti gli impianti televisivi. In figura 15 è visibile lo spettro della banda LTE;

Spetto LTE
Fig.15: Spettro LTE

Gli attenuatori

Sono componenti del tutto simili ai filtri con la differenza che introducono solo un certo valore di attenuazione in dB, vengono impiegati esclusivamente per attenuare i segnali troppo forti;

Le prese

Sono i componenti finali dell’impianto di ricezione e nella maggioranza dei casi è il punto in cui il cavo subisce torsioni e schiacciamenti che possono notevolmente compromettere la qualità del segnale; possono essere di tipo passante o terminale, in figura 16 è possibile osservare il modo corretto di disposizione del cavo coassiale all’interno della scatola da frutto contenente la presa TV.

Presa
Fig.16 Installazione di una presa TV

I componenti accessori

I sostegni

Riguardano la struttura portante su cui montare l’antenna, a seconda delle situazioni logistiche possono essere di varie forme e dimensioni, in genere sono costituiti da un palo metallico telescopico in acciaio zincato a caldo saldamente assicurato alla struttura muraria attraverso apposite staffe murate o fissate tramite bulloni. Il compito principale di un buon sostegno è quello di resistere alle sollecitazioni del vento, per questo motivo in caso di installazione di più antenne, in fase di progettazione dell’impianto occorre calcolare il momento flettente in base alle caratteristiche delle antenne da montare. Oltre a questa caratteristica, per la realizzazione di un buon sostegno occorre valutare con molta attenzione anche la possibilità di libero accesso in totale sicurezza a tutte le operazioni di installazione e manutenzione.

Le controventature

Devono essere impiegate in tutte quelle situazioni in cui non sia possibile realizzare sostegni che non forniscono sufficienti garanzie di tenuta alle sollecitazioni del vento, in pratica occorre posizionare un gruppo di controventature ogni due metri di altezza del sostegno; il gruppo di controventature deve prevedere tre stralli posti a 120° agganciati al palo con un’apposita ralla vedi figura 17.

Controventature
Fig.17: Sostegni e controventature

Le condutture e le scatole di derivazione

un impianto di ricezione a regola d’arte necessita di condutture e scatole di derivazione dedicate esclusivamente alla distribuzione del segnale, in particolare il diametro delle condutture murate o a vista non deve essere inferiore a 25mm al fine di non sottoporre il cavo coassiale ad eccessivo stress meccanico durante l’installazione, mentre le scatole di derivazione devono essere facilmente individuabili tramite apposita targhetta e/o descrizione planimetrica. Ai fini di una corretta installazione dei vari componenti (divisori, filtri, attenuatori, derivatori), nel rispetto della curvatura massima dei cavi coassiali e al numero massimo di tubi attestabili è consigliabile installare scatole di derivazione non inferiori alla classificazione PT6 come mostrato in tabella 1;

Tabella 1
Tabella 1

Gli alimentatori

Sono apparecchiature elettroniche che hanno il compito di alimentare i componenti attivi come i preamplificatori e gli amplificatori e/o eventuali filtri o convertitori, vengono utilizzati soprattutto per alimentare componenti installati sul sostegno e vicinissimi all’antenna; in genere forniscono una corrente massima di circa 200 mA e sono dotati di protezione auto ripristinante contro il cortocircuito, per il trasporto della tensione di alimentazione viene utilizzato il cavo coassiale di discesa, vedi figura 18.

Alimentatore Fracarro
Fig.18: Alimentatore Fracarro

Le normative al riguardo

La norma principale che regola la ricezione e la distribuzione dei segnali televisivi è la CEI 100-7 che con la variante V1 luglio 2013 sostituisce completamente la precedente del 02/2005 e l’appendice A del 05/2006; la guida esamina i requisiti di funzionalità e sicurezza degli impianti di ricezione televisiva con particolare attenzione alla progettazione, installazione e collaudo, gli impianti sono considerati dall’antenna fino alla presa di utente in ambiente residenziale e similare. Le principali novità di questa variante sono:

  • prescrizioni per la distribuzione in fibra ottica, definizione delle caratteristiche elettriche dei segnali ricevuti dall’antenna al fine di ottimizzare la qualità dei segnali forniti alle prese dell’utente;
  • definizione delle caratteristiche elettriche dei segnali distribuiti all’interno delle abitazioni per mezzo della Home Network Interface al fine di consentire la progettazione e la realizzazione dell’impianto di appartamento tale da garantire segnali con qualità specificata;
  • nuovi criteri di valutazione del rischio e requisiti per la protezione contro i fulmini;
  • indicazioni circa la coesistenza degli impianti di ricezione televisiva digitale con il servizio radiomobile LTE, a questo proposito la norma precisa che ogni componente sia attivo che passivo che integra un filtro LTE deve essere provvisto di dichiarazione del costruttore che attesta la rispondenza alle specifiche prescritte dalla norma stessa.

La norma CEI 100-7 nella parte finale riporta alcune raccomandazioni rivolte soprattutto agli installatori, fra le quali le più importanti sono:

  • nelle installazioni condominiali centralizzate realizzare nelle immediate vicinanze dell’antenna un vano o una nicchia con linea di alimentazione di rete direttamente dal quadro generale, al fine di contenere il centralino o la centrale di testa con eventuale possibilità di ampliamenti futuri e un numero di almeno quattro tubi del diametro di 40mm provenienti dal sostegno di antenna;
  • realizzare il sistema di fissaggio del palo di antenna in modo tale che in futuro sia possibile sostituire facilmente il tubo senza intervenire con opere murarie;
  • evitare di creare noiose servitù di passaggio come l’utilizzazione di terrazzi privati o canalizzazioni di distribuzione che passano attraverso gli appartamenti;
  • realizzare la distribuzione del segnale fino alle prese di utenza con apposite condutture e scatole di derivazione dedicate esclusivamente alla distribuzione dei segnali televisivi;
  • al fine di consentire l’interattività con apparati come computer e televisori di ultima generazione è consigliabile prevedere una presa telefonica vicino ad ogni presa televisiva;
  • in caso di presenza di negozi al piano terra è consigliabile predisporre per ognuno un tubo diretto fino al vano o nicchia in prossimità dell’antenna;
  • è consigliabile predisporre una conduttura tra il videocitofono e una scatola di derivazione TV al fine di poter inviare le immagini provenienti dal videocitofono sui televisori;

D.M. 22/01/2013 “regole tecniche relative agli impianti condominiali centralizzati d’antenna riceventi del servizio di radiodiffusione”;

Radio e televisione digitale, interattività, TV ad alta definizione e 3D, Guida pratica per l’utente pubblicata 01/01/2014 realizzata dal comitato tecnico 100 del Cei in collaborazione con la RAI;

Direttiva 2011/65/CE RoHS (Restriction of Hazardous Substances) relativa alla restrizione all’uso di sostanze pericolose nelle apparecchiature elettriche ed elettroniche;

CEI 100-140 Guida per la scelta e l’installazione dei sostegni d’antenna per la ricezione televisiva;

CEI 46-13 Cavi per radiofrequenze. Requisiti generali e prove per cavi coassiali singoli da utilizzare nei sistemi di distribuzione via cavo;

CEI 64-50 Guida per l’integrazione nell’edificio degli impianti elettrici utilizzatori, ausiliari e telefonici;

CEI EN 60728-4 Impianti di distribuzione via cavo per segnali televisivi, segnali sonori e servizi interattivi. Apparecchiature passive a larga banda per impianti di distribuzione con cavi coassiali;

EN 50083 Impianti di distribuzione via cavo per segnali televisivi e sonori;

CEI 81-10/1-4 Protezione contro i fulmini; e la classificazione della serie di norme EN62305-1 Principi generali, EN 62305-2 Valutazione del rischio, EN 62305-3 Danno materiale alle strutture e pericolo per le persone, EN 62305-4 Impianti elettrici ed elettronici nelle strutture;

CEI EN 50117 Efficienza dei cavi coassiali;

CEI 64-8 parte relativa alla posa dei cavi, coesistenza con altri cavi;

CEI 81-2 Guida per la verifica delle misure di protezione contro i fulmini;

IEC 60169 Radio-Frequency connectors.

Alcuni esempi

Esempio 1: progetto di un impianto per villino unifamiliare su tre livelli

Fase 1 a seguito di sopralluogo sono stati rilevati i seguenti dati: la maggioranza dei programmi proviene dalla stessa direzione di 325° nella banda UHF con intensità compresa tra 88 e 93dBμV, rilevati con antenna Fracarro Sigma 6HD collegata allo strumento con metri 5 di cavo coassiale Fracarro PAS4016; il luogo di installazione dell’antenna è raggiungibile e agibile in modo comodo e sicuro; la postazione di trasmissione risulta perfettamente a vista; zona di installazione dell’antenna con frequente presenza di vento e temporali; la committenza richiede una presa televisiva in ogni ambiente nello specifico cucina, salone, studio, gazebo giardino, garage, rustico, 4 camere letto.

Fase 2 scelta del sistema di distribuzione e dei componenti dell’impianto, analizzata la planimetria si decide di dividere l’impianto in tre linee principali:

  • linea notte con quattro prese una per ogni camera da letto;
  • linea giorno con quattro prese, cucina, salone, studio e gazebo esterno;
  • linea rustico con due prese una per garage e una per il salone rustico.

Si utilizzano i seguenti componenti Fracarro e si realizza lo schema di figura 19:

  • N°1 antenna Sigma 6HD
  • N°1 palo telescopico PTP4-42 altezza 3,80 m e diametro 35÷42 mm per zone particolarmente ventose
  • 105 m di cavo coassiale PAS4016
  • N°1 divisore PA3
  • N°3 derivatori DE2-10
  • N°10 prese terminali SPI00 attenuazione di derivazione 0,5dB
  • N°3 resistenze di carico 75Ω CA75F
Impianto singolo
Fig.19: Schema dell’impianto

Fase 3 dimensionamento della distribuzione e verifica del segnale a 470 MHz e, tra parentesi, a 790 MHz rispettando le seguenti condizioni:

  1. si calcola l’attenuazione della presa più distante (garage) a partire dall’ingresso del divisore PA3:
  • attenuazione di inserzione PA3 = 8 dB
  • attenuazione 14 m di cavo = 2,03(2,6) dB
  • attenuazione di derivazione DE2-10 = 10 dB
  • attenuazione 6 m di cavo = 0,87(1,12) dB
  • attenuazione di derivazione presa SPI00 = 0,5 dB

          Attenuazione totale presa più distante = 8 + 2,03(2,6) + 10 + 0,87(1,12) + 0,5 = 21,4(22,2) dB

  1. si calcola l’attenuazione della presa più vicina (camera 3) a partire dall’ingresso del divisore PA3:
  • attenuazione di inserzione PA3 = 8 dB
  • attenuazione 6 m di cavo = 0,87(1,12) dB
  • attenuazione di derivazione DE4-10 = 10 dB
  • attenuazione 4 m di cavo = 0,58(0,74) dB
  • attenuazione di derivazione presa SPI00 = 0,5 dB

          Attenuazione totale presa più vicina = 8 + 0,87(1,12) + 10 + 0,58(0,74) + 0,5 = 19,95(20,36) dB

  1. si verifica che la differenza tra l’attenuazione alla presa più lontana e quella più vicina non sia superiore a 15 dB, in questo caso: 21,4(22,2) – 19,95(20,36) = 1,45(1,84)                                                                                            
  2. si calcola il segnale a tutte le altre prese a partire dal divisore PA3:
  • rustico = 20,82(21,46)
  • gazebo = 21,11(21,85)
  • cucina = 21,11(21,98)
  • studio = 21,11(21,85)
  • salone = 20,82(21,48)
  • camera1 = 20,24(20,74)
  • camera2 = 20,53(21,11)
  • camera4 =20,24(20,74)
  1. si verifica che il segnale alle prese non sia inferiore a 55dBuV e non superiore a 80dBuV, in questo caso:
  • segnale in antenna = 88÷93 dBuV
  • differenza attenuazione cavo collegamento antenna (5 m) = 0,7(0,9) dB
  • attenuazione distribuzione = 19,95(20,36) dB

          Segnale massimo alle prese 93 – 0,7(0,9) – 19.95(20,36) = 72,35(71,74) dBuV

          Segnale minimo alle prese 88 – 0,7(0,9) – 19,95(20,36) = 67,35(66,74) dBuV

Fase 4 calcolo semplificato per la valutazione del rischio di fulminazione, per applicare questa procedura semplificata occorre calcolare i seguenti parametri:

–       Nd espresso in numero di fulmini per anno rappresenta la frequenza di fulminazione diretta della struttura considerando l’altezza senza la presenza dell’antenna, il suo valore è dato dalla relazione

Nd = Nt · C · A · 10-6

Nt = densità di fulmini al suolo relativa alla zona di installazione dell’antenna nel nostro caso 1,5

C = coefficiente ambientale ricavabile dalla tabella G1 della CEI 81-10 nel nostro caso 0,25

A = area di raccolta alla fulminazione diretta della struttura isolata, espressa in m2 e data dalla relazione

(L · W) + (6 · H · (L+W)) + (9 · π · H2),

nel nostro caso L lunghezza della struttura 18 m, larghezza della struttura 12 m, H altezza della struttura senza antenna 7 m quindi A = 2861,4015 m2, di conseguenza

Nd = 0,0011

–       Nd1 espresso in numero di fulmini per anno rappresenta la frequenza di fulminazione diretta della struttura considerando l’altezza della struttura comprensiva dell’antenna, la procedura di calcolo è la stessa di Nd considerando il valore dell’altezza uguale a 10 metri 7 la struttura più 3 l’altezza dell’antenna, di conseguenza

Nd1 = 0,0018

–       Na è il valore della frequenza di fulminazione tollerabile ricavabile dalla tabella G2 della norma CEI 81-10, nel nostro caso edificio di classe B, civile abitazione con rischio d’incendio ordinario

 Na = 0,050.

Essendo i valori di Nd e Nd1 inferiori al valore di Na, la struttura con o senza antenna risulta autoprotetta e non necessita di alcuna protezione da fulminazione diretta è opportuno però, soprattutto per la frequente presenza di temporali, provvedere alla protezione delle prese di utenza dalle sovratensioni attraverso l’impiego di SPD di classe III.

Esempio 2: progetto di un impianto di un edificio a sei piani e 24 unità abitative

Fase 1 a seguito di sopralluogo sono stati rilevati i seguenti dati: i segnali provengono tutti dalla stessa direzione di 165° nella banda UHF con intensita compresa tra 80 e 85 dBuV rilevati con antenna FTE modello HYDRA45LTE collegata allo strumento con metri 5 di cavo coassiale Cavel DG113; il luogo di installazione dell’antenna è raggiungibile e agibile in modo comodo e sicuro; la zona di installazione dell’antenna non presenta particolari problemi atmosferici; la postazione di trasmissione risulta perfettamente a vista; la committenza richiede tre prese televisive in ogni unita abitativa, nello specifico una nel salone, una nella camera matrimoniale e una in cucina;

Fase 2 scelta del sistema di distribuzione e dei componenti dell’impianto: analizzata la planimetria e a seguito delle richieste della committenza si decide di dividere l’impianto in due linee principali posate in due colonne montanti ognuna a servizio di 12 unita abitative e di utilizzare i seguenti componenti FTE maximal:

  • N°1 antenna modello HYDRA45LTE
  • N°1 palo telescopico PT2502 2×2 m
  • N°1 amplificatore MA3610
  • 600 m di cavo coassiale Cavel DG113
  • N°1 divisore AS2
  • N°4 derivatori AT230
  • N°4 derivatori AT225
  • N°4 derivatori AT220
  • N° 72 prese passanti PP04
  • N°2 resistenze di carico AW75F

Fase 3 dimensionamento della distribuzione, verifica del segnale (a 470 MHz e tra parentesi a 800 MHz) e realizzazione dello schema dell’impianto con la stessa procedura descritta al precedente esempio si ottengono i seguenti valori, vedi figura 20:

Impianto centralizzato
Fig.20: Schema dell’impianto

Segnale in ingresso AS2 = 115 livello di uscita del centralino – 0,7(1) attenuazione 6m di cavo = 114,3(114) dBuV

Segnale presa piu vicina 114,3(114) – 36(36,8) = 78,3(77,2) dBuV

Segnale presa piu lontana 114,3(114) – 43,8(46,3) = 70,05(67,7) dBuV

Fase 4 calcolo semplificato per la valutazione del rischio di fulminazione con la stessa procedura descritta al precedente esempio con i seguenti parametri: Nt = 2,5, C = 0,25, dimensioni del fabbricato lunghezza 24 m larghezza 20 m altezza senza antenna 22 m altezza compresa antenna 25 m; si ottengono i seguenti valori:

Nd = 0,019972

Nd1 = 0,02475

Na = 0,050 edificio di classe B (civile abitazione) con rischio d’incendio ordinario

Essendo i valori di Nd e Nd1 inferiori al valore di Na, la struttura con o senza antenna anche in questo caso risulta autoprotetta e non necessita di alcuna protezione da fulminazione diretta, data la scarsa rilevanza di fenomeni atmosferici non si ritiene necessaria la protezione delle prese di utenza con SPD di classe III.

Alcuni consigli pratici

In fase di installazione di un impianto televisivo, il cavo coassiale risulta essere l’elemento più sensibile, le sue caratteristiche elettriche infatti dipendono prevalentemente dalla struttura geometrica delle varie componenti pertanto è di fondamentale importanza che non vengano alterate durante la posa e la fase di montaggio della presa mediante eccessiva trazione, piegature, schiacciamenti; in figura 21 è visibile il corretto aggancio alla sonda di trazione che deve essere ovviamente opportunamente nastrato fino a coprire la guaina esterna;

Installazione cavo coassiale
Fig.21: Installazione cavo coassiale

Utilizzare collegamenti presa-televisore ad alta efficienza e di lunghezza limitata, la maggior parte dei problemi soprattutto in ambiente domestico derivano proprio da questi collegamenti realizzati spesso in modo approssimativo ed utilizzati in modo improprio, vedi figura 22;

Cavo collegamento
Fig.22: Cavo di collegamento TV-presa

Ai fini di una corretta installazione dei vari componenti (divisori, filtri, attenuatori, derivatori), nel rispetto della curvatura massima dei cavi coassiali e al numero massimo di tubi attestabili è consigliabile installare scatole di derivazione uguali o superiori alla classificazione PT6 (tabella 1) le cui misure garantiscono un buon margine di operatività, vedi figura 23;

PT6
Fig.23: Scatola di derivazione da incasso PT6

L’intestazione dei connettori e un’operazione molto delicata che va eseguita in modo accurato e preciso, la fase di “sguainatura” deve essere effettuata con attrezzi molto affilati, meglio se eseguita con appositi sguainacavi relativi al tipo di cavo impiegato vedi figura 24, evitando di incidere e schiacciare il dielettrico e di danneggiare lo schermo a nastro ma soprattutto occorre fare molta attenzione al contatto tra la treccia esterna e il corpo metallico del connettore a questo proposito una volta ripiegata sulla guaina esterna tenerla con la dita della mano e con l’altra avvitare il connettore, completata l’avvitatura tagliare la parte eccedente; una volta ultimata l’intestazione e consigliabile nastrare la parte terminale del connettore e una parte di guaina con nastro autoagglomerante ed eseguire una leggera limatura intorno alla punta del conduttore centrale per facilitarne l’inserimento nel connettore femmina, vedi figura 25;

Spelacavo-Cavel
Fig.24: Un tipo di “sguainacavo” della Cavel
Smussatura cavo
Fig.25: Smussatura del conduttore centrale

Nella generalità dei casi per il collegamento del connettore dell’antenna con la centrale di testa o l’ingresso della distribuzione (in genere non superiore a qualche decina di metri) vengono impiegati cavi con guaina esterna in PVC senza alcuna protezione, questa sostanza termoplastica non e adatta per uso esterno se sottoposta ad agenti atmosferici e facilmente degradabile e non del tutto impermeabile; e consigliabile utilizzare per questo collegamento cavi coassiali con guaina in polietilene (PE) oppure proteggere il collegamento con una una conduttura in tubo pesante fino al connettore di antenna;

Molto spesso, soprattutto in ambiente domestico, si commette l’errore di utilizzare dei partitori per aumentare il numero delle prese data la loro bassa attenuazione; e bene ricordare che questi componenti a causa della loro scarsa attenuazione di separazione non devono essere utilizzati per le derivazioni sulle utenze finali; In un impianto televisivo a differenza di un impianto elettrico i valori progettati possono subire nel tempo enormi variazioni (formazione di ossido nei connettori, corrosione atmosferica, peggioramento dei valori di schermatura in cavi di scarsa qualità, infiltrazioni di umidità) se l’impianto non e installato correttamente puo degradare velocemente;

La legge 220 del 13 dicembre 2010 ha limitato la banda V UHF a 790 MHz ovvero fino al canale 60 destinando i canali dal 61 al 69 (791÷ 862 MHz) alla comunicazione cellulare 4G, il CEI con la norma 100-7 V1 ha emanato particolari specifiche tecniche che devono rispettare i filtri LTE sia quelli da installare subito dopo l’antenna prima di eventuali amplificatori sia qualsiasi altro componente che integra il suddetto filtro. In base a quanto sopra, dal 01/01/2014 tutti i nuovi impianti singoli e centralizzati, per la rispondenza alla “regola dell’arte”, devono essere provvisti di componenti con banda di frequenza limitata a 790 MHz mentre quelli installati prima di tale data devono essere provvisti di filtri LTE omologati e provvisti di rapporto di prova del costruttore, vedi figura 26;

Filtri LTE
Fig.26: Alcuni tipi di filtri LTE

Alcuni Kit per Antenna Digitale  sono disponibili online, già completi di tutti gli accessori e facili da montare.

Ancora oggi purtroppo installazioni visibili in figura 27 sono molto frequenti, a tale proposito occorre precisare che il sostegno delle antenne senza la necessità di calcoli di progetto può essere realizzato fino ad una lunghezza massima di sei metri considerata tra il punto di ancoraggio superiore e la sua sommità, superato questo limite è necessaria la redazione di un progetto da parte di un tecnico regolarmente abilitato;

etettrosmog
Fig.27

Nella progettazione o realizzazione di un impianto di ricezione televisiva l’impiego di un amplificatore deve essere finalizzato principalmente al recupero di tutte le perdite della rete di distribuzione e non al miglioramento dell’intensità del segnale; se il segnale in uscita dal connettore dell’antenna è inferiore a 45 dBuV nessun amplificatore sarà in grado di fornire un valido supporto alla distribuzione, anzi peggiorerà sicuramente la ricezione, in questi casi occorre studiare un sistema di più antenne combinate in grado di portare il segnale ad un livello accettabile. La ricezione ottimale del segnale digitale dipende esclusivamente dalle caratteristiche tecniche della stazione trasmittente che deve servire una determinata area di utenza, molto spesso la ricezione del segnale, sia in potenza che in qualità, può risultare notevolmente diversa, da edificio a edificio oppure tra quartieri diversi, a volte è sufficiente spostare la posizione dell’antenna di qualche metro; è per questi motivi che prima di realizzare un impianto di ricezione è di fondamentale importanza effettuare un sopralluogo a vista e strumentale (misuratore di campo o analizzatore di spettro, antenna con caratteristiche note e cavo coassiale con attenuazione nota) nel punto esatto dove deve essere posizionata l’antenna di ricezione, al fine di poter scegliere il tipo più adatto al luogo di installazione;

La documentazione di progetto è un altro elemento molto importante ai fini di un corretto collaudo dell’impianto e soprattutto per i futuri interventi di manutenzione preventiva e correttiva, ma in modo particolare negli impianti condominiali centralizzati dove la conoscenza della distribuzione è di fondamentale importanza per qualsiasi intervento sia in ogni singola unità abitativa che nelle parti comuni; la documentazione deve essere composta almeno da una breve relazione tecnica con la descrizione delle varie soluzioni tecniche adottate e da un elenco di tutti i materiali impiegati, uno schema planimetrico con i percorsi delle condutture e la posizione delle scatole di derivazione e di tutti i componenti, un dettagliato schema di collegamento.

BrunoOrsini

Mi occupo di progettazione e consulenza di impianti elettrici ed elettronici, in particolare di impianti di trasmissione e ricezione a radio frequenza.

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