Queste poche righe hanno lo scopo di aiutare a comprendere la basi del
funzionamento della TV in FM.
Come tutti saprete, la televisione commerciale via terra (Mamma RAI
e tutti i suoi numerosi figli) utilizza frequenze dello spettro VHF-UHF
con la portante video modulata in AM, mentre le televisioni via satellite
(e tutti i ponti di trasferimento terrestri) utilizzano invece la Modulazione
di Frequenza.
Le motivazioni di queste scelte sono di ordine "storico" (negli anni
40-50 la trasmissione in FM non era molto diffusa e coi mezzi dell'epoca
la demodulazione sarebbe stata problematica) e comunque i due sistemi hanno
precise peculiarita' tecniche. Vediamole in breve:
A FAVORE DELL'AM:
- larghezza di canale DECISAMENTE minore rispetto all'FM (6 MHz contro
18)
- il demodulatore AM e' semplicissimo (un diodo contro un PLL)
A FAVORE DELL'FM:
- la modulazione nel TX avviene a basso livello, direttamente sull'oscillatore,
e quindi:
- tutta la catena amplificatrice non deve essere lineare, con conseguente
maggior efficienza degli stadi (sia del TX che dell'RX)
- a causa dell'elevata banda passante, il rapporto signale/rumore e'
migliore rispetto a un egual segnale in AM
- minor rischio di interferenze su apparati riceventi e/o HIFI, ecc.
L'utilizzo dell'FM in campo commerciale (limitatamente ai link di trasferimento)
e' pratica abbastanza datata, mentre molto recente e' la diffusione dei
ricevitori satellitari FM a prezzi ragionevoli; quindi le idee in merito
sono ancora un po' confuse, e bisogna quindi sgombrare il campo da alcune
inesattezze e incomprensioni su questo modo di trasmissione.
Cerchiamo di spolverare alcuni concetti di base ed applichiamoli correttamente!
E' oggettivamente difficile immaginare che un segnale di 5 MHz di banda
passante, modulando una portante a 1200MHz, possa occupare 15MHz di canale
! O, cambiando un parametro, possa occupare molto di meno, o molto di piu'.
In poche parole, la larghezza di banda risultante 
NON
E' STRETTAMENTE legata a quella del segnale modulante. Questo "misunderstanding"
e' peraltro abbastanza diffuso! (paradosso: se, in campo audio, un segnale
NBFM in VHF avesse la larghezza di banda del segnale modulante (0-3000
Hz canale audio), nei 12.5 KHz di banda di un canale FM potremmo metterci
4 conversazioni separate! provateci! HI!) Vediamo quindi di venire a capo
del mistero.
La modulazione di frequenza avviene tipicamente quando l'oscillatore
del TX viene spostato di frequenza dal segnale modulante. La grandezza
di questo spostamento e' direttamente proporzionale all'AMPIEZZA del segnale
modulante ed e' chiamata "DEVIAZIONE".
Chiaro? La FM non e' la somma tra la frequenza della portante e quella
del segnale modulante, il parametro da cui dipende lo spostamento della
portante e' l'AMPIEZZA, non la FREQUENZA del segnale modulante ! Nella
prima ipotesi saremmo di fronte a una conversione, non a una modulazione.
La "DEVIAZIONE DI PICCO" e' la massima deviazione della portante dalla
sua frequenza nominale (causata dalla massima escursione in ampiezza del
segnale modulante) IN ENTRAMBE LE DIREZIONI. Quindi, una "DEVIAZIONE DI
PICCO" di, diciamo, 4 MHz, vuol dire semplicemente che una portante a 1245
MHz esibira', sotto i picchi di modulazione, una escursione di frequenza
tra 1241 (=1245-4) e 1249 MHz (1245+4).
ATTENZIONE: 1249-1241=8 !!! Questo valore (8 MHz) e' chiamato DEVIAZIONE
PICCO-PICCO, e vale, guarda caso, il DOPPIO del volore della deviazione
di picco.
Esaminando all'oscilloscopio un segnale video ci rendiamo subito conto
che il massimo picco positivo del segnale si ha in corrispondenza del BIANCO,
mentre il minimo si ha in corrispondenza dei sincronismi (non in corrispondenza
del nero! si usa dire che i sincronismi sono "piu' neri del nero"). Pertanto
la massima frequenza raggiunta dalla portante sara' in corrispondenza del
bianco, e la minima in corrispondenza dei sincronismi. Da qui ne deriva
una considerazione: il segnale video non e' "simmetrico" come lo puo' essere
un segnale audio, e quindi e' IMPORTANTE il SENSO della modulazione! Bisogna
necessariamente che il modulatore FM assicuri che ad un AUMENTO del livello
del segnale modulante corrisponda un AUMENTO di frequenza della portante,
e non viceversa. Diversamente ci troveremmo di fronte, in ricezione, a
una immagine NEGATIVA notevolmente distorta per via dei sincronismi rovesciati.
Veniamo ora a un altro parametro importante: l'INDICE DI MODULAZIOE
(M), definito come: "IL RAPPORTO TRA LA DEVIAZIONE DI PICCO E LA PIU' ALTA
FREQUENZA MODULANTE"
(possiamo considerarlo come l'equivalente della "profondita' di modulazione"
in AM)
-Quadro
con la meta' superiore nera e la meta' inferiore bianca:
L'ultimo parametro di cui dobbiamo occuparci e' la LARGHEZZA DI BANDA
(eccola! finalmente).
possiamo definirla come la porzione di spettro necessaria per contenere
l'informazione trasmessa (non tutta, bensi' la massima parte. Infatti la
banda passante teorica e' infinita). Anche qui e' chiaro che si parla di
MASSIMA porzione di spettro, poiche' l'effettiva occupazione varia a seconda
del tipo di immagina, ed e' funzione dell'indice di modulazione momentaneo.
I conti qui sarebbero veramente complessi, ma fortunatamente per noi,
esiste una formula empirica che prende il nome dal suo ideatore, certo
CARSON. Vediamo cosa afferma costui:
Bene, veniamo ora ad esaminare un altro problema che turba il sonno
di coloro che modulano portanti in FM: il "RUMORE TRIANGOLARE". Il demodulatore
FM che demodula il rumore a RF lo demodula con caratteristica di filtro
passa alto, cioe` se il rumore all'ingresso del demodulatore e` costante
su tutte le frequenze, in uscita sara` invece con prevalenza di alta frequenza.
Per tenere il rumore basso in alta frequenza all'uscita del demodulatore
bisogna mettere un filtro passa basso, che pero` attenua anche il segnale
che deve essere quindi enfatizzato all'origine. In questo modo si mantiene
il rapporto segnale rumore "costante" all'uscita del demodulatore, a scapito
purtroppo della banda passante.
Il perche' della denominazione "triangolare" e' intuitiva guardando
il grafico!
Questa tecnica e' nota come "PREENFASI" dal lato TX, e "DEENFASI" dal
lato RX. La raccomandazione CCIR 405-1 a riguardo consiglia un filtro
che riporto cosi' come richiesto, con, tra parentesi, i valori standard
commerciali per i componenti usati, che comunque non ne spostano di molto
la caratteristica.
Il termine "preenfasi" nel nostro caso e' male usato, perche' entrambi
i filtri sono passivi, e quindi incapaci di amplificare, per cui in realta'
non "enfatizzano" le alte frequenze, bensi' attenuano le basse, lasciando
tali e quali le alte. Il risultato e' identico, visto dall'RX.
Il segnale video a colori richiede una sottoportante colore, che comunque
non modifica i nostri ragionamenti se non in modo molto marginale, essendo
il livello di questo "BURST" colore molto al di sotto del livello di picco.
per quanto riguarda l'audio, questo e' inserito modulando in FM una
sottoportante apposita, la cui frequenza (per gli OM) varia da stato a
stato. Noi usiamo i 6.5 MHz, I francesi usano i 5.5 MHz, gli inglesi i
6 MHz. ognuno fa un po' quello che vuole, con problemi nei QSO a lunga
distanza.
Naturalmente questa sottoportante aumenta la larghezza di banda del
canale, ma solo di un paio di MHz, essendo anche qui il livello molto basso
rispetto all'informazione video (-14 dB). Comunque l'audio per noi OM non
e' obbligatorio, con notevoli semplificazioni circuitali.
Per concludere, eccovi lo standard ATV proposto dalla conferenza IARU reg. 1 di Torremolinos nel 1991. Ricordo comunque che durante la conferenza di Tel Aviv del 1996 e' emersa la necessita' di adeguare detto standard, in quanto difficilmente ottenibile coi parametri indicati.
Modo di emissione: F5 (video)/ F3 (audio)
Banda passante video (a -3dB): 5 MHz
Frequenza della sottoportante colore: 4.433618 Mhz
Massimo indice di modulazione istantaneo: 0.5
Deviazione di picco (con Preenfasi): 3.5 MHz
Larghezza del canale: 18 MHz
Frequenza sottoportante audio: 6 MHz
Ampiezza sottoportante audio (rispetto al picco video): -14 dB
Massimo indice di modulazione della sottoportante audio: 0.2
Spero di essere stato esauriente.
Mauro Ik1WVQ
