Comincio con questa semplice vignetta per spiegare il sistema di trasmissione ATV. Noi guardiamo la televisione costantemente ma nessuno si chiede mai come le immagini giungono a noi, come vedete c'è il giornalista che è in uno studio, viene ripreso da una telecamera, il segnale audio video mandato al ponte ripetitore mediante un trasmettitore e poi il segnale viene irradiato a noi che stiamo davanti alla tv. Questo sistema che è nato negli anni 50 dopo la radio è  una cosa molto comune ai giorni nostri, ma entrando nei dettagli molti radioamatori microondisti come il sottoscritto fanno questo tipo di trasmissione....

 

 

 

Cos'è l'ATV ? 

 

ATV e' l'acronimo di Amateur TeleVision , televisione amatoriale.
E' una trasmissione e ricezione di segnali audio/video tra stazioni radioamatoriali. Il segnale video viene modulato in FM ,come nei ponti di trasferimento TV commerciali e nella ricezione televisiva via satellite; l'audio e' mono con sottoportante a 6,5 Mhz (per lo meno qui in Italia).
Le bande utilizzate sono le SHF (1,2 Ghz e superiori),per ovvi motivi di larghezza di banda. Anche se si lavora nel campo delle microonde,e' possibile sperimentare questo tipo di attivita' senza particolare strumentazione,specialmente se si inizia con la sola ricezione. Anche per quel che riguarda la trasmissione,esistono comunque dei moduli premontati gia' praticamente pronti all'uso.


Per cominciare a ricevere ....



Per ricevere le immagini in gamma 23cm è sufficiente poter disporre di un ricevitore analogico satellitare e di una antenna adatta per tale gamma di frequenza .
E' necessario disattivare la telealimentazione sull'uscita del ricevitore prima di collegare antenne con dipolo in cortocircuito (yagi,quad,ecc),diversamente danneggeremmo il ricevitore;si puo' semplicemente interporre un condensatore ceramico da pochi pf sul centrale del cavo coassiale .

Il ricevitore va impostato con frequenza della sottoportante audio di 6,5 Mhz, monofonica.

A questo punto basta collegare un televisore sulla presa scart del ricevitore.
 


Un passo avanti : ricezione in gamma 10 Ghz



Con un ulteriore sforzo e' possibile ricevere le immagini che i radioamatori trasmettono sui vari ripetitori dislocati in punti strategici;ad esempio,nel Nord Italia sono utilizzabili i repeaters ubicati sul M.Cassio (PR) 10.455 MHz, Campo dei Fiori (VA) 10486 MHz, M.Viso (TO) 10.486 MHz . Monte Cero (PD) 10.490


Per ricevere le immagini in gamma 10Ghz possiamo utilizzare lo stesso ricevitore satellitare analogico;il sistema d'antenna ,ovviamente, e' molto diverso!
Sara' infatti necessario utilizzare una parabola e un LNB,cioe' un convertitore,montato nel fuoco della parabola stessa. Praticamente e' possibile utilizzare una normale parabola per ricezione satellitare e un LNB satellitare "modificato".

 

 

 

La luce proveniente dalla scena da riprendere entra nell’obiettivo della telecamera che la raccoglie e la separa nei  tre colori fondamentali per mezzo di tre lenti speciali, dette dicroiche, in grado di riflettere soltanto il colore rosso la prima, e il colore blu la seconda e di mandarle entro un tubo da ripresa in grado di trasformarle  in un opportuno segnale elettrico.

La luce verde, non deviata, entra direttamente nella telecamera del verde.

I tre tubi da ripresa generano quindi tre distinti segnali elettrici che racchiudono l’informazione presente nell’immagine originaria, ma dopo averla scomposta nei tre colori fondamentali: rosso, blu e verde.

Risulta, infatti, che dalla somma di questi tre colori, opportunamente mescolati in varie proporzioni, si possono ottenere tutti i colori possibili ed in tutte le più svariate sfumature ottenendo  pertanto qualunque immagine della realtà.

Sono prodotti dunque tre segnali elettrici corrispondenti ai tre colori primari rosso, blu e verde, segnali però che non sono trasmessi via etere indipendentemente.

Per motivi di compatibilità con i televisori in bianco e nero, infatti, si trasmettono invece un segnale di Luminanza, che rappresenta l’intensità di luce complessiva della scena, somma dei tre colori primari, e poi  il segnale del rosso e il segnale del blu.

In questo modo un televisore in bianco e nero, pur ricevendo i tre suddetti segnali, utilizza solo il segnale di Luminanza e ignora i due segnali del colore, mentre un televisore a colori utilizza i segnali del rosso e del blu trasmessi e ricava il verde, terzo colore, sottraendo al segnale di Luminanza,  l’informazione del rosso e del blu.

 

RIPRODUZIONE DELL'IMMAGINE
 

Il segnale elettrico così prodotto, è trasmesso, al televisore che lo riceve.

Ora il pennello elettronico va esplorando tutta la superficie illuminata per mezzo di righe orizzontali che nello Standard PAL sono 625.

Si descrive pertanto un’immagine formata da 625 righe, venticinque volte al secondo suddivise però in due semiquadri alternati per evitare lo sfarfallamento.

Sono descritte   prima le righe dispari e poi le righe pari, cinquanta volte al secondo sia le prime sia le seconde ottenendo così venticinque immagini complete al secondo.  

Ciò perché in una successione più rapida di dieci immagini al secondo, per il fenomeno della permanenza dell’immagine sulla retina dell’occhio umano, si ha la sensazione del movimento, analogamente a quanto avviene per il cinema dove si proiettano ventiquattro immagini al secondo, ottenendo l’impressione del movimento mentre invece si tratta di immagini ben ferme, trasmesse però in rapida successione.

 

MA VENIAMO A NOI E ALLA  NOSTRA ATV .....

Le prime realizzazioni ATV sono state realizzate, come per la normale televisione commerciale, in AM principalmente su frequenze intorno ai 430 MHz. Anche attualmente ed in special modo negli U.S.A. il traffico ATV si svolge in UHF ma  l'elevata linearità richiesta allo stadio finale per non impegnare una larghezza di canale eccessiva, non ha giocato certo alla diffusione dell' ATV in AM per la maggiore complessità circuitale e i conseguenti costi più elevati.   Le recenti disponibilità di componentistica a basso costo per le frequenze più alte ( 1200-2400-10000 MHz ), dove è usufruibile una larghezza di banda ben maggiore, ha risvegliato l'interesse per l'ATV  in FM dove una minore complessità circuitale permette risultati ottimi e che attualmente è alla portata di qualsiasi sperimentatore e ... del suo portafoglio !

Sicuramente in molti conoscete la Modulazione di Frequenza e le relative bande laterali che produce.  Nell'ATV a colori è un po' più complesso comprendere ciò che succede.   Analizziamo ogni componente passo a passo.


Le Parti che Compongono il Segnale ATV

 

Sottoportante Audio

Il segnale che viene inviato al modulatore ha molte componenti ed una di queste è la sottoportante audio a 6.5 Mz modulata in FM.
Ha un picco di deviazione di +/- 50 KHz con l'informazione audio sottoposta ad una preenfasi di 50 uS per ottenere un miglior rapporto segnale-rumore.  E' facilmente ottenibile una risposta in frequenza audio tra 30 Hz e 15 KHz.

Luminanza e Sincronismi

I segnali di Luminanza e Sincronismi hanno una larghezza di banda che va da poco più la corrente continua a 5.25 MHz.
Affinchè l'immagine non subisca alterazioni è necessario che il guadagno, la fase ed il ritardo di gruppo sia il più piatto possibile.
I sincronismi di quadro sono a 50 Hz e quelli di riga a 15,625 Khz e tutte le informazioni sono ripetute a questi cicli.

Sottoportante Colore

Alla luminanza viene aggiunto il segnale colore PAL complesso a 4.43 MHz.
E' un segnale a doppia banda laterale costruito con un modulatore ad ampiezza e fase pilotato dal segnale differenza colore.
Produce una larghezza di banda del segnale colore di 1.3 MHz.


L'ATV in FM

Pre-Enfasi e De-Enfasi

Il processo di preenfasi e deenfasi permette di migliorare il rapporto segnale/rumore sopratutto alle più alte frequenze dell'informazione.   Sul segnale audio il processo di pre-enfasi e de-enfasi è ottenibile con gruppi RC.
Con l'ampia estensione di frequenza del segnale video, costanti di tempo RC non possono lavorare in modo adeguato per via dell'elevato numero di ottave contenute.  L' enfasi standard utilizzata per tutti i segnali video in FM è la CCIR 405 che prescrive 14 dB ed è costituita da 5 elementi.   Migliora il dettaglio dell'immagine ( quale i contorni e l'informazione colore ) agendo oltre i 2 MHz, banda di frequenza che subisce maggiormente il rumore, ma lasciando praticamente inalterate le inferiori.  Viene applicata alla sola componente video e non alla sottoportante audio.


Il Processo di Modulazione FM

Prendiamo in considerazione solo un segnale modulante semplificato.
Applichiamo un segnale tipo on/off come un' onda quadra.
La portante subirà una deviazione di frequenza generando due righe laterali distanti tra loro secondo la profondità di modulazione.
L'aumento o la diminuzione della frequenza dell'onda quadra aumenta o diminuisce la sola larghezza di queste righe.
Se applicheremo un segnale composto da 8 livelli di luminanza e dai sincronismi (scala dei grigi standard) otterremo 9 righe per parte che si alternano alla frequenza di riga.
Introduciamo ora la sottoportante audio che nel nostro caso e' di 6.5 MHz.
Anche questa genererà due righe distanti tra loro 13 MHz con un livello che dipenderà dal livello di inserzione.
Quest'ultima componendosi con la scala dei grigi ci farà ottenere 27 segnali. e non più 9.
Ciò è dovuto alle 9 frequenze istantanee e la potenza delle due sottoportanti distanti +/- 6.5 MHz.
Possiamo anche capire che tutte le informazioni video sono applicate anche ad ognuna delle sottoportanti audio.
La deviazione raccomandata per il segnale video e' di +/- 3.5 MHz.
 

La larghezza di banda del canale risulta così 13 + 7 MHz = 20 MHz, senza tener conto dei battimenti e prodotti armonici.


Livello Sottoportante

Il livello raccomandato è di -18 db riferito alla portante.
Questo livello permette di far lavorare il demodulatore audio nel ricevitore intorno alla soglia di limitazione con un segnale video P4 ( leggera presenza di rumore ) ed un' assenza di demodulazione in presenza di segnali video P2 ( forte presenza di neve ma con tracce di colore ).


L' ATV Operativa

Fin dove arriverà il mio segnale ?

Prendiamo in considerazione l'attenuazione di tratta a 1240 MHz e che per un raddoppio della portata sono necessari 6 db di incremento.

Alcuni valori:
per 100 mt. dovremo coprire 74.3 db,
200 mt. = 80.3 db,
1 Km. = 94.3 db,
2 Km. = 100.3 db,
10 Km. = 114.3 db,
25 Km. = 122.2 db,
50 Km. = 128.2 db,
100 Km. = 134.3 db.

Assumiamo le seguenti condizioni operative:

  • Perdita nel cavo = 3 db sia lato Tx che Rx.
     

  • Potenza trasmessa = 2 W pari a +33 db.
     

  • Sensibilità ricevitore = -75 db (50 uV).
     

  • Qualità dell'immagine = assenza di rumore (P5).
     

  • Nessun ostacolo tra le antenne e perfettamente puntate ed allineate.

    Potremmo aspettarci approssimativamente quanto in tabella:

     

     

    dipolo semplice

    antenna con 10 db

    antenna con 16 db

    dipolo semplice

    3 km

    8 km

    16 km

    antenna con 10 db

    8 km

    20 km

    40 km

    antenna con 16 db

    16 km

    40 km

    80 km

     


Tenete presente che questi ultimi sono valori puramente indicativi.
Un semplice preamplificatore d'antenna da 10 db in ricezione, logicamente a basso rumore, permette teoricamente un più che raddoppio della portata.


Passare un Rapporto

I Punti "P" vanno da P0 a P5 e sono equivalenti al concetto dei punti "R" della fonia, solo che vengono riferiti alla qualità dell'immagine.

 

  • P0 = Nessun segno di immagine, solo effetto neve.
     

  • P1 = Percezione di immagine in B/N nella neve.
     

  • P2 = Percezione di immagine con tracce di colore nella neve.
     

  • P3 = Immagine a colori ma con forte rumore.
     

  • P4 = Immagine a colori con presenza di rumore.
     

  • P5 = Immagine a colori priva di rumore (perfetta).

     

 

Ponti ATV in Italia

 

        OUT                        IN                                                                                              

    10.485 GHz        1280.000 MHz    M.Fasce (GE)

    10.465 GHz        1240.000 MHz    M.Malanotte (CN)

1240.000 MHz        2400.000 MHz    Novara

    10.486 GHz        1240.000 MHz    M.Viso (CN) - Varese

    10.486 GHz        1240.000 MHz    Verbania

    10.490 GHz        1240.000 MHz    M.Cero (PD)

    10.450GHz         1242.500MHz     M.Bernadia (UD)

1280.000 MHz        1242.500MHz           „                       

2445.000 MHz        1242.500MHz           “

    10.490 GHz        1240.000 MHz    Parma

    10.485 GHz        1243.000 MHz    Casalgrande (RE)

    10.460 GHz        1245.000 MHz    M.Arcana (MO)

    10.480 GHz        1245.000 MHz         

1280.000 MHz        1240.000 MHz    M.Martano (PG)

    10.380 GHz        1240.000 MHz    M.Serano (PG)

1285.000 MHz          10.405  GHz     Frascati (RM)

1296.000 MHz        1240.000 MHz    Castelli Romani (RM)

2400.000 MHz        1240.000 MHz       "           "

    10.450 GHz        1240.000 MHz       "           "

    10.475 GHz        1296.000 MHz    Monte Gennaro (RM)

    10.475 GHz        2400.000 MHz       "            "

    10.475 GHz            10.405 GHz       "            "

1282.000 MHz        1240.000 MHz    M.Pierfaone (PZ)

    10.430 GHz        1248.000 MHz    M.Etna (CT)

 

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