Verifica dell'accordo di un'antenna


Grazie a questa foto è possibile comprendere come procedere al controllo della frequenza di accordo di  un'antenna. Per  questa verifica serve il misuratore di campo, il generatore di rumore ed il ponte riflettometrico.

 
Misura della frequenza di accordo di un'antenna

Il ponte riflettometrico è un dispositivo di concezione piuttosto semplice, composto da quattro resistenze, due situate all'interno dell'apparecchio, una resistenza campione (75 ohm per gli impianti TV) collegata al bocchettone BNC contraddistinto dalla sigla "ZN" e l'altra resistenza è rappresentata dalla reattanza del componente in prova, che va collegato al bocchettone con la sigla "ZX" e può essere un'antenna, uno spezzone di cavo coassiale, un derivatore ecc. Il riflettometro ha inoltre un connettore BNC contrassegnato con la scritta "OUT" che deve essere collegato al misuratore di campo ed un altro connettore marcato "IN" al quale si deve collegare il generatore di rumore.

Quando l'impedenza incognita, ovvero l'impedenza del dispositivo in prova, ha un valore prossimo ai 75 ohm della resistenza campione, il livello di segnale cala bruscamente, avvicinandosi allo zero. Se noi colleghiamo un'antenna al bocchettone che porta la sigla "ZX" possiamo leggere sullo schermo dell'analizzatore di spettro la frequenza di accordo. Un'antenna infatti, presenta un'impedenza di 75 ohm solamente in corrispondenza della sua frequenza di lavoro. Come si può notare dalla fotografia, l'antenna del nostro test presenta sul monitor dello strumento un picco a forma di "V" molto stretta in corrispondenza della frequenza di 1238 MHz. Nella foto è visibile un solo marcatore (linea tratteggiata verticale) situato in corrispondenza della frequenza centrale di accordo. Se utilizziamo entrambi i marcatori di cui è dotato il misuratore di campo, collocandoli sui fianchi della "V", nei punti in cui il segnale è superiore di 3 dB rispetto al vertice della "V", conosceremo anche la larghezza di banda dell'antenna, ovvero le frequenze limite entro le quali essa funziona ancora correttamente.

In questo esempio abbiamo fatto il test con un'antenna, che come detto ha un'impedenza di 75 ohm solamente in corrispondenza della sua frequenza di lavoro. Lo stesso discorso vale se andiamo a misurare un filtro passacanale o passabanda, un filtro elimina-canale o elimina-banda oppure qualsiasi componente "accordato" avendo solo l'avvertenza di "chiudere" con una resistenza anti-induttiva da 75 ohm il connettore libero del dispositivo in prova.

Nel caso in cui, andiamo ad eseguire la stessa misura su un componente non accordato, come ad esempio un partitore, un derivatore, uno spezzone di cavo coassiale, un tratto di impianto di distribuzione oppure una resistenza pura, possiamo facilmente misurare il valore del "Return Loss" o "perdita di ritorno", dal quale si può risalire al valore di "ROS" (Rapporto di Onda Stazionaria) ed al coefficiente di riflessione.

A questo punto occorre ricordare che tutti i componenti per la distribuzione televisiva dovrebbero avere un'impedenza di 75 ohm costante in tutto l'intervallo della loro frequenza operativa, compresa tra 5 MHz e 2150 MHz. In pratica questo non avviene mai perché i cavi coassiali, i partitori i derivatori ecc. non sono resistenze pure ma complesse reti composte da induttanze e capacità. Capiterà quindi all'atto pratico, che andando a fare delle misure su questi componenti, rileveremo delle "perdite di ritorno" ovvero, non tutta l'energia transiterà dal punto in cui viene originato il segnale (per es. l'antenna ricevente) verso il televisore o il ricevitore sat. Una parte di essa verrà riflessa all'indietro, e più l'impedenza del dispositivo si discosterà dai 75 ohm nominali maggiori saranno le perdite di ritorno, fino al limite di mancato trasferimento di energia dall'antenna verso l'utilizzatore nel caso la rete abbia un'impedenza infinita oppure di zero ohm.

Abbiamo ora capito che una rete di distribuzione non avrà mai un'impedenza di 75 ohm esatti, i componenti perfetti non esistono, fortunatamente ci sono dei margini di tolleranza relativamente ampi. Per comprendere meglio i termini della questione, tentiamo di fare qualche esempio numerico. La grandezza più frequentemente usata dai tecnici è il valore di Return Loss (RL) e anche le aziende produttrici di componenti per impianti TV di solito utilizzano questo valore ma alcuni "vecchi" tecnici sono ancora abituati a ragionare in termini di "ROS" o SWR, all'anglosassone.

Questa tabella indica la corrispondenza tra il valore di Return Loss (RL) ed il valore di onde stazionarie (ROS). La colonna "coefficiente di riflessione" indica la percentuale di segnale che, anziché essere inviato al televisore o al ricevitore Sat, viene riflesso verso le antenne. Un RL pari a 10 dB può essere considerato "passabile", 20 dB è "buono", 30 dB è eccellente. Valori di RL inferiori a 10 dB possono provocare problemi e vanno senz'altro corretti.

Return Loss (RL) ROS (SWR) Coefficiente di riflessione

1

17 89%
5 3,6 56%
10 1,9 31%
15 1,4 18%
20 1,2 10%
25 1,12 5,6%
30 1,1 3%