I.P.S.I.A. Di BOCCHIGLIERO. ----Impianti trasmittenti radiotelevisivi ---- Materia: Telecomunicazioni. prof. Ing. Zumpano Luigi

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1 I.P.S.I.A. Di BOCCHIGLIERO a.s. 2010/2011 -classe III- Materia: Telecomunicazioni ----Impianti trasmittenti radiotelevisivi ---- Aunni: Filippelli Maria Fortunata Lautieri Mariacaterina prof. Ing. Zumpano Luigi

2 Sistemi radiotelevisivi Un sistema di trasmissione radio e televisivo è costituito da tre sottosistemi: a) uno studio dove avviene la produzione dell'informazione; b) un centro di diffusione che provvede al trasferimento a grande distanza dell'informazione; c) un centro di utilizzazione dell'informazione. I programmi sono integrati nello studio e sono realizzati nello studio da collegamenti esterni via satellite o linea telefonica; il materiale informativo è inviato tramite ponte-radio al trasmettitore, posto in posizione elevata rispetto al territorio da servire, quindi è irradiato per mezzo di antenne nella zona circostante per un raggio di azione che dipende sia dalla potenza del trasmettitore sia dalla frequenza del segnale modulato, e infine utilizzato sul ricevitore dall'utente. Per territori molto vasti, possono servire anche ripetitori. Satellite Ripetitore Trasmettitore Enel Alta tensione Diffusione Studio telefonica Produzione Radio TV Utilizzazione Alunni: Filippelli M e Lautieri M classe III anno scolastico 2010/2011 pag 2 di pag 7

3 Impianti trasmittenti radiofonici e televisivi Per i sistemi di trasmissione con grosse potenze di uscita, servono tensioni di lavoro piuttosto elevate, ragion per cui negli apparati sono impiegati componenti a semiconduttore fino a qualche centinaia di watt, diversamente si utilizzano i tubi elettronici (centinaia di kwatt). Gli amplificatori selettivi utilizzati sono in classe C, in modo da avere il più elevato rendimento di conversione. Un segnale di trasmissione per segnali radio e televisivi riceve dallo studio un segnale di informazione di banda base e fornisce in uscita un segnale modulato a radiofrequenza di elevata potenza. Il trasmettitore svolge tre funzioni fontamentali: a) generazione della portante; b) modulazione; c) amplificazione. La modulazione e l'amplificazione possono essere anche invertite. L'informazione prodotta dallo studio in banda base entra direttamente nel trasmettitore, se questo è posizionato nelle immediate vicinanze dello studio, in altro modo, come avviene più recentemente, il tratto che collega lo studio con il trasmettitore può essere un ponte radio, una rete di ponti radio, un cavo coassiale, ecc., in cui il segnale può viaggiare in banda traslata ed è modulato con tecniche indipendenti da quelle usate nella sua trasmissione. Qualità essenziale del trasmettitore è la stabilità della frequenza portante dell'informazione. Potenza RF TX Studio Radiofonico o televisivo Segnale modulante in banda base Generazione portante Amplificazione (o modulazione) Modulazione (o amplificazione) Alunni: Filippelli M e Lautieri M classe III anno scolastico 2010/2011 pag 3 di pag 7

4 Trasmittore per modulazione di ampiezza La trasmissione radiofonica a modulazione di ampiezza, ha i segnali in banda base e presentano uno spettro da circa 50 Hz a 4500 Hz e viene modulato in ampiezza una portante il cui valore di frequenza di trova nella gamma delle onde medie. Il tipo di propagazione dei segnali AM a onde medie avviene sia per onda terrestre sia per onda ionosfera. Lo schema a blocchi di un trasmettitore per onde medie è costituito da una catena a radio frequenza e una a bassa frequenza. Catena di RF pilota selettivo Amplificatori selettivi accordarti in armonica Amplificatori di potenza in classe C di potenza in classe C Separatore α1 (C) α2 (C) f f p =n P p 0 Moltiplica per n Finale modulatore (C) Adattatore di antenne Amplificatori di segnale Prefinali di potenza Finale di potenza P b. l. Microfono di potenza (B) di potenza (B) di potenza (B) Catena di b.f. La generazione della portante è affidata a un oscillatore pilota cui si richiede una stabilità di frequenza. Valori elevati di stabilità sono ottenuti utilizzando cristalli di quarzo che richiedono una buona stabilizzazione della tensione di alimentazione e il controllo della temperatura di funzionamento. Per evitare che l'oscillatore sia disturbato dagli stadi successivi si interpone uno stadio costituito da un amplificatore selettivo in classe A con bassa conduttanza di ingresso. Se la frequenza dell'oscillatore è più bassa di quella voluta in uscita dal trasmetittore, segue una catena di stadi moltiplicatori di frequenza, realizzati con amplificatori selettivi accordati su armoniche della frequenza Alunni: Filippelli M e Lautieri M classe III anno scolastico 2010/2011 pag 4 di pag 7

5 portante. L'ultimo amplificatore di potenza costituisce lo stadio modulatore, che riceve il segnale modulante dalla catena a bassa frequenza e con questo effettua la modulazione della portante. Alto stadio finale di potenza segue l'accopiatore d'antenna, vche serve ad adattate l'uscita del trasmettitore alla restistenza di irradiazione dell'antenna, più generalmente, all'ampiezza del cavo coassiale o della guida che porta il segnale all'antenna. La catena di bassa frequenza inizia dal microfono, seguito da stadi amplificatori di tensione che portano il segnale modulante al livello neccesario per pilotare lo stadio finale di potenza in classe B, che a sua volta provvede a fornire al modulatore la potenza da associare alle bande laterali di modulazione. Trasmititori per modulazione di frequenza Il tipo di propagazione delle onde elettromagnetiche (o.e.m.) ottenute dall'antenna trasmittente può avvenire solo per onda diretta, di conseguenza il trasmettitore e il ricevitore devono essere a vista, con una copertura del segnale di circa 80 / 100 Km in pianura. Le trasmissioni FM devono avere l'impiego di portanti collocate nella banda II delle VHF da 88 Mhz a 108 MHz circa, modulate in frequenza con segnali che vanno da pochi Hz a 15 KHz. La banda del segnale modulato è di circa 200 khz per una deviazione massima di frequenza di 75 KHz nello standard italiano. Si parlerà di trasmettitore diretto di frequenza quando la modulazione di frequenza è ottenuta agendo sulla frequenza di lavoro dell'oscillatore di portante; viceversa, se la modulazione di frequenza è ottenuta da un modulatore di fase, si avrà un trasmettitore indiretto di frequenza. Nel trasmettitore per modulazione diretta l'informazione è contenuta nelle variazioni di frequenza del segnale portante; per avere stabilità di frequenza il trasmettitore FM deve avere il controllo automatico di frequenza (CAF). Il segnale di bassa frequenza prodotto dal microfono è amplificato in tensione e dopo, essere passato attraverso una rete detta di preenfasi, va ad agire sulla polarizzazione dell'elemento a reattanza variabile (diodo varicap o FET a reattanza), variando così la frequenza dell'oscillatore pilota. La rete preenfasi migliora il rapporto S/N durante la trasmissione. Infatti, per mantenere lo stesso rapporto S/N per tutte le componenti di frequenza del segnale modulante, si è pensato ad accentuare artificialmente le armoniche a frequenza elevata, prima della modulazione, con un filtro RC passa-alto. Ciò produce una deformazione del segnale modulante per cui, in ricezione, Alunni: Filippelli M e Lautieri M classe III anno scolastico 2010/2011 pag 5 di pag 7

6 dopo il demodulatore dn frequenza, si dovrà disporre un filtro RC passa-basso che abbia una curva di risposta complementare a quella del circuito di preenfasi. Le reti RC di preenfasi e deenfasi sono progettate per valori della costante di tempo di circa 50 μs. Catena di RF ± f ' MHz ±75kHz pilota Adattatore di antenne f p ± f Reattanza Variabile c.c. V e Filtro passa-basso Discriminatore di frequenza fi f i ± f Filtro passa-banda f i = f p f c Mescolatore f c campione CAF di preefasi Microfono Catena di b.f. Poichè le portanti FM risultano dell'ordine di centinaia di Mhz, si preferisce far lavorare l'oscillatore a frequenza più bassa. Il circuito per il controllo automatico della frequenza (CAF) provvede a mantenere stabile la frequenza centrale e l'oscillatore nei confronti di possibili variazioni dei componenti LC del circuito risonante, della tensione di alimentazione o di variazione determinate dall'invecchiamento dei componenti elettronici attivi. Tale controllo è realizzato confrontando continuamente la frequenza dell'oscillatore, in un punto qualsiasi della catena di moltiplicazione di frequenza, con quella di un oscillatore campione al quarzo. Dal confronto delle due frequenze potrà risultare, in caso di cattivo funzionamento dell'oscillatore pilota una tensione continua di errore che va a modificare il punto di lavoro dell'elemento a reattanza variabile in modo da riportare la frequenza dell'oscilatore al valore precedente. Alunni: Filippelli M e Lautieri M classe III anno scolastico 2010/2011 pag 6 di pag 7

7 Trasmittore indiretto di frequenza Questo trasmettitore è costituito da un modulatore di fase di Armstrong su cui il segnale di bassa frequenza viene inviato dopo che ha attraversato una rete intregratrice. Il vantaggio di utilizzare la modulazione di fase consiste nel fatto che l'oscillatore pilota può essere al quarzo, per questo il sistema possiede già una stabilità intrinseca e si può evitare l'uso del complesso circuito CAF indispensabile nei trasmettitori per modulazione diretta di frequenza. si ha però frequenza anche in ampiezza. l'inconveniente che la portante viene modulata oltre che in Catena di RF pilota sfasatore 2 ' f p ± f sommatore x x Mescolatore Modulatore bilanciato preenfasi campione integratrice Di tensione (A) Di tensione (A) Microfono MHz±75kHz Filtro passa-banda x x Adattatore Di antenna f p ' ± f Catena di b.f. Alunni: Filippelli M e Lautieri M classe III anno scolastico 2010/2011 pag 7 di pag 7

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