FMeXtra – Encoder per trasmissione FM digitale Immunità alle

FMeXtra – Encoder per trasmissione FM digitale
Immunità alle interferenze
Cosa si intende per reiezione alle interferenze
Come noto un segnale radio, FM nel nostro caso, può essere perturbato da segnali
interferenti, l’effetto di questi segnali interferenti varia in correlazione a diversi fattori,
particolarmente significativi risultano l’ampiezza del segnale disturbante e la sua posizione
di frequenza, in relazione alla frequenza di trasmissione dell’impianto che si considera di
riferimento ovvero da proteggere. In linea di principio un segnale interferente è
maggiormente danneggiante più è vicino di frequenza e maggiore è la sua intensità.
Con riferimento alle trasmissioni FM analogiche l’ITU ha definito in una nota tecnica i
parametri per valutare l’entità di un segnale, potendo così determinare se e quanto questo
sia interferente o meno. Specificamente il riferimento è la raccomandazione ITU 412 che
più sotto si rappresenta. La curva correla la differenza di frequenza del segnale di
riferimento e di quello interferente e l’ampiezza che deve assumere quest’ultimo per
essere definito interferente o non interferente.
F IG U R E 1
R a d io -f r e q u e n c y p r o te c t io n r a t io r e q u ir e d b y b r o a d c a s t in g s e r v ic e s
in b a n d 8 ( V H F ) a t f r e q u e n c i e s b e t w e e n 8 7 .5 M H z a n d 1 0 8 M H z
u s in g a m a x im u m f r e q u e n c y d e v ia tio n o f ± 7 5 k H z
60
S 1
50
S 2
Radio-frequency protection ratios (dB)
40
M 1
30
M 2
20
10
0
– 10
– 20
0
10 0
20 0
30 0
40 0
D if fe re n c e b e tw e e n th e c a rrie r f re q u e n c ie s (k H z ) o f th e u n w a n te d a n d w a n te d s ig n a ls
C u rv e s M 1 :
M 2:
S1:
S2:
m o n o p h o n ic
m o n o p h o n ic
s te re o p h o n ic
s te re o p h o n ic
b ro a d c a s tin g ;
b ro a d c a s tin g ;
b ro a d c a s tin g ;
b ro a d c a s tin g ;
s te a d y in te rf e r e n c e
tr o p o s p h e r ic in te r fe re n c e
s te a d y in te rf e r e n c e
tr o p o s p h e r ic in te r fe re n c e
0 4 1 2 -0 1
La curva ITU considerata è la S1, riferita ai segnali analogici stereofonici, all’oggi, in
assenza di dati relativi a nuove tecnologie ( FMeXtra) ADVEN nl ha condotto una serie di
test atti a fornire utili dati di comparazione.
Vietato riprodurre questo documento, anche parzialmente senza espressa autorizzazione scritta. Tutti i diritti riservati.
Ove citati marchi di prodotti, enti ecc, si intendono riferiti ai relativi legittimi detentori.
I valori e le caratteristiche sopra rappresentate derivano da misurazioni dirette effettuate nei laboratori ADVEN nl e/o da traduzioni della
documentazione originale DRE inc, non possono costituire in ogni caso argomento di contratto ne si ritengono impegnativi.
Valori e caratteristiche soggette a variazione per evoluzione e modifiche del prodotto.
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FMeXtra ed i segnali interferenti
Non esiste una metodologia di riferimento per testare i segnali di FMeXtra, è stato quindi
necessario definire un setup attendibile, replicabile e che potesse fornire validi risultati
I test sono stati condotti seguendo, con adattamenti allo specifico, il setup suggerito nella
norma ITU 641, che è di seguito rappresentato:
Non è questa la sede per entrare nel merito dei dettagli di quanto sopra, si precisa
comunque che l’impiego di attenuatori fissi ed accoppiatori direzionali è dovuto alla
necessita di minimizzare gli effetti di intermodulazione tra i generatori, l’impiego di
voltmetri RMS appare indispensabile per misurare correttamente i segnali iniettati,
oscilloscopio, analizzatore di modulazione, analizzatore di spettro forniscono informazioni
addizionali non utilizzate direttamente nella misurazione ma indispensabili per assicurare
la corretta taratura del banco.
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Ove citati marchi di prodotti, enti ecc, si intendono riferiti ai relativi legittimi detentori.
I valori e le caratteristiche sopra rappresentate derivano da misurazioni dirette effettuate nei laboratori ADVEN nl e/o da traduzioni della
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Condizioni di misura:
Segnale di riferimento ovvero quello modulato analogico + digitale FMeXtra:
Analogico : stereofonia con pilot presente, RDS, modulante : segnale dinamico musicale
ad alto livello di densità.
Digitale : Whide = 61-98 KHz oppure Narrow = 61-83 KHz, iniezione 10 %
Segnale interferente :
Analogico, stereofonico, RDS, modulazione selezionabile, ricercando la più dannosa tra
Signal :
• rumore bianco limitato a 20 KHz,
• rumore filtrato definito “simulatore di voce”
• segnale sinusoidale sweep da 50 Hz a 15 KHz
• note fisse 50 Hz – 15 KHz
Sound:
• segnale musicale ad alta densità
Metodologia di misura
Il segnale L ed R sono stati testati sia con sorgente unica sia con combinazione delle
sorgenti sopra indicate e nelle combinazioni L+R ed L-R.
La deviazione di entrambe i segnali è stata regolata e testata strumentalmente nei previsti
limiti di 75 KHz o lievemente superiore.
Alla condizione di frequenza di analisi viene modificato il livello del segnale interferente
sino ad osservare anomalie di ricezione, il livello viene quindi attenuato sino al ripristino
del corretto funzionamento che deve permanere nel tempo ( nel test 30 secondi almeno).
I test sono stati condotto con un segnale in ingresso al ricevitore pari a – 60 dBm e
verificati a – 80 dBm, con piccole differenze.
Il ricevitori testati hanno tutti manifestato una sensibilità migliore di -90 dBm,
evidenziando che con segale FMeXtra iniettato al 10 % si aveva un funzionamento
continuativo ed esente da problematiche.
La frequenza di test è stata modificata a passi di 25 KHz, indagando ove necessario
anche il comportamento negli scostamenti intermedi.
Tutti dati sono stati rilevati su 4 differenti ricevitori, in condizioni di test da laboratorio, in
assenza di altri elementi di perturbazione. Si ritiene che i valori espressi debbano essere
considerati attendibili, tenendo conto con una riduzione prudenziale delle prestazioni di
almeno 3 dB, comprendenti tolleranza strumentali e varianza dei parametri dei ricevitori
ecc.
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Ove citati marchi di prodotti, enti ecc, si intendono riferiti ai relativi legittimi detentori.
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Esito delle misure
I risultati ottenuti sono stati rappresentati nei diagrammi che seguono, nei quali è stata
anche introdotta la curva di riferimento CCIR - ITU 412 per un diretto confronto con il
sistema analogico.
Rosso = curva CCIR 612 relativa alla protezione stereofonica analogica,
Giallo = FMeXtra Wide con iniezione parti al 10 %, test con toni di massimo disturbo
Gialla = FMeXtra Wide con iniezione parti al 10 %, test con segnale musicale
Azzurro = FMeXtra Narrow con iniezione parti al 10 %, test con segnale musicale
Risulta subito chiara la marcata robustezza di FMeXtra rispetto alle interferenze
isofrequenziali, FMeXtra con soli 20-23 dB di s/n, in condizioni di isofrequenza e sino a
125 KHz è in grado di funzionare correttamente, da 125 a 250 KHz FMextra mostra una
immunità alle interferenza simile alle richieste della circa ITU, oltre i 250 KHz evidenzia
nuovamente una performances nettamente migliore.
Nel grafico le curve verde e gialla, che in parte si sovrappongono, si riferiscono a due
condizioni di misura sostanzialmente identiche, nelle quali cambiava solo il tipo di segnale
audio della stazione disturbante, la traccia gialla si riferisce alla peggiore condizione
individuata con sorgente di rumore, sweep ecc, la traccia vede si riferisce ad un segnale
musicale ad alta densità di contenuto audio.
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Il grafico che segue è una elaborazione matematica di quello precedente, in esso si tiene
riferimento il valore ITU, linea rossa, e si rappresentano le differenze con FMeXtra,
favorevoli sopra la linea di zero, sfavorevoli al di sotto di essa.
Ben leggibili le prestazioni di FMeXtra rispetto al CCIR- ITU con punte di 30 – 35 dB.
Va osservato che le curve ITU 412 fanno riferimento a ricevitori con prestazioni modeste e
che di fatto i moderni ricevitori le surclassano ampiamente, permettendo di ascoltare
perfettamente segnali che secondo ITU sono da considerare interferiti.
Questo vale solamente quando le interferenze sono più lontane di 100 – 200 KHz dal
segnale di riferimento, per segnali quasi isofrequenziali anche i moderni ricevitori possono
ben poco.
Nei test il segnale, di FMeXtra, è stato considerato sempre con iniezione del 10 %, è però
possibile aumentare questo valore sino al 20 % oppure calarlo fino al 5 % con ovvie
conseguenze sull’immunità alle interferenze.
Altro parametro che influisce è la modalità di modulazione, è possibile scegliere modulare
in Wide o in Narrow, modificando ulteriormente il comportamento del sistema ai disturbi.
Seguono due esiti misure all’analizzatore di spettro, per chi ha familiarità con lo strumento.
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Nella prima vediamo il segnale FMeXtra sovrastato da un segnale interferente modulato
con segnale musicale ad alta densità: FMeXtra, continua a funzionare!
In rosso il Max Hold sel segnale interferente,
In verde il segnale di FMeXtra, sebbene effettuato con modulazione analogica presente,
nell’immagina appare in “muto analogico”, per ragioni di chiarezza
Nella seconda osserviamo unna portante muta che “buca” il segnale FMeXtra che
continua a funzionare. Anche in questo caso solo per la rappresentazione è stato usato il
“muto analogico”, il segnale interferente non è mai modulato e unilaterale.
Verbania 24.04.07
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