{"id":3284,"date":"2011-07-29T00:00:00","date_gmt":"2011-07-28T22:00:00","guid":{"rendered":""},"modified":"-0001-11-30T00:00:00","modified_gmt":"-0001-11-29T22:00:00","slug":"3284","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/3284\/","title":{"rendered":"Buongiorno!\r\nCome mai durante i mesi estivi la TV si vede male? Dipende forse dal calore che non permette al segnale di arrivare intatto all’antenna? Pu\u00f2 l’eccessiva temperatura corrompere un segnale che viaggia attraverso l’etere? Oppure dipende semplicemente dal fatto che i componenti elettronici soffrono il caldo?\r\nGrazie per la cortese attenzione!"},"content":{"rendered":"

Una precisazione prima di iniziare. L’uso del termine "etere" lo intepreto nel senso poetico e nostalgico del vocabolo poichè da quasi cento anni sappiamo che fisicamente non esiste<\/em>. <\/span><\/font><\/p>\n

E’  noto che i sistemi di comunicazioni radio sono soggetti ad alcuni effetti, originati dall’atmosfera, che causano affievolimenti e\/o distorsioni sul segnale ricevuto.<\/span> <\/span><\/font><\/p>\n

Per quanto riguarda la ricezione televisiva in banda UHF (470-860 MHz) distante anche un centinaio di chilometri dall’antenna trasmittente le garantisco che il segnale non subisce nessuna attenuazione\/distorsione a causa dall’aumento anche eccessivo della temperatura.<\/font><\/span><\/p>\n

Non vi è nessun assorbimento dissipativo da parte dell’atmosfera dovuto a elevate temperature dell’aria verso le onde radio <\/u>( si ha assorbimento solo se piove e comunque sopra i 10 GHz oltre a vari fenomeni sopra i 22 GHz<\/strong><\/a>).  <\/font><\/span><\/p>\n

Ciò che cambia è solo la stratificazione della costante dielettrica dell’aria. <\/font><\/span><\/strong><\/p>\n

Tra l’altro, in un sistema di televisione digitale nessun utente al mondo è in grado di percepire un peggioramento della qualità televisiva. O si vede bene o non si vede nulla. <\/font><\/span>Quando l’immagine è presente, l’utente può conoscere l’intensità del livello ricevuto e l’entità di intervento dei codici di  correttori d’errori, causati da distorsione o abbassamento del segnale.<\/font><\/span><\/div>\n
Attenuando il segnale ricevuto, vediamo con la stessa qualità fino ad arrivare a una strettissima zona di livello di segnale (circa un decibel) dove i bit errati all’uscita del correttore d’errore sono mediamente uno-due per ogni milione di bit trasmessi. Con questo tasso d’errore  l’immagine risulta a pezzi, strappata, inguardabile. Superato questo valore di soglia, il televisore non decodifica più nulla, come se non fosse presente nessun segnale televisivo al suo ingresso. <\/font><\/span> <\/font><\/div>\n

Sicuramente lei si riferisce a una ricezione ancora di tipo analogico e con una distanza dalla trasmittente superiore, non di poco, ai 100 Km. <\/font><\/span><\/p>\n

Che l’alta temperatura accorci la vita degli apparati radio elettronici è risaputo ma, se il progetto è corretto, gli aumenti di temperatura non provocano variazioni avvertibili del guadagno di amplificazione dell’impianto d’antenna.<\/font><\/span> <\/font><\/p>\n

La più probabile spiegazione di un degrado sull”immagine è dovuta ad un affievolimento e\/o distorsione del segnale nei mesi caldi dell’anno è che, a causa delle variazioni dell’indice di rifrazione atmosferico, il raggio del segnale prende strade diverse rispetto al raggio diretto che in condizioni normali arrivava all’utente.<\/font><\/span><\/div>\n

Vediamo nel modo più breve e semplice possibile, ma rigoroso, come può  accadere.<\/font><\/span><\/p>\n

Con chi non ha familiarità con semplice nozioni di fisica dei gas si legga una mia precedente risposta<\/font><\/a>.<\/strong> <\/font><\/span> <\/font><\/div>\n
L’obiettivo è di dimostrare come: temperatura, pressione e umidità dell’aria che sono fluttuazioni statistiche ( funzioni dello spazio e del tempo) giocano un ruolo fondamentale sulla propagazione radio troposferica.<\/font><\/span><\/div>\n

 L’indice di rifrazione, n<\/strong>, è il rapporto tra la velocità di propagazione, v<\/strong>, nel mezzo, rapportata a quella del vuoto, c.<\/strong> Quindi  v=c\/n. <\/strong><\/font><\/span>La legge di Snell afferma che un raggio che attraversa due mezzi trasmissivi caratterizzati da valori d’indice di rifrazione decrescente è deviato dalla sua direzione di propagazione secondo quanto riportato in figura. <\/font><\/span><\/p>\n

 \"\"<\/font><\/div>\n
 <\/p>\n

Ciò significa che, nel caso di ricezioni di onde elettromagnetiche terrestri, la propagazione è influenzata da variazioni dell’indice di rifrazione dovute all’atmosfera incurvando la traiettoria della linea ottica<\/em> che collegava l’antenna trasmittente con quella ricevente.<\/o:p><\/span><\/p>\n

<\/font><\/div>\n

\"\"<\/span><\/p>\n

 <\/p>\n

L’indice di rifrazione è collegato alla costante dielettrica<\/font><\/a> relativa<\/font><\/span><\/u><\/strong>,<\/span><\/u> ε,<\/strong> del mezzo dalla relazione: <\/span><\/font><\/p>\n

\"\"                             1<\/strong><\/p>\n

 L’aria è un insieme di molti elementi e per i calcoli che faremo li considereremo gas perfetti. Sotto queste condizioni, possiamo affermare che:<\/span><\/font><\/p>\n

La polarizzazione elettrica di ogni componente i-esima dell’aria è indipendente dalle <\/span><\/font>altre ed è proporzionale a <\/span><\/font>\"\"<\/span><\/font><\/p>\n

 La polarizzazione dell’aria è la somma delle polarizzazioni di tutte le componenti<\/font>. <\/span><\/p>\n

\"\"      2<\/strong><\/font> <\/strong><\/p>\n

 Per i gas non polari la polarizzazione è dovuta alla formazione di dipoli elettrici quando è applicato un campo elettrico.<\/font><\/span><\/p>\n

 \"\"                    3<\/strong><\/font><\/p>\n

  Dove P<\/strong> pressione (misurata in hPa), T<\/strong> temperatura assoluta e K<\/strong> costante dei gas.<\/font><\/span><\/div>\n
 <\/font><\/div>\n
Per i gas polari (con molecola bipolare) la polarizzazione è dovuta sia ai dipoli elettrici sia alla polarizzazione delle singole molecole.<\/font><\/span><\/div>\n

\"\"      4<\/strong><\/font><\/p>\n

        Dove K, A e B dipendono dalla natura del gas. <\/font><\/span><\/p>\n

Dato che tutti gli elementi sono non polarizzati ad eccezione del vapore acqueo, che cambia da strato a strato, e del CO2 che dà un contributo di polarizzazione minimo, il risultato finale è il seguente:<\/font><\/span><\/p>\n

\"\"       5<\/strong><\/font><\/p>\n

\n

 <\/font><\/span>Dove e,<\/strong> è la pressione parziale di vapore acqueo (hPa), Pc <\/strong>è la pressione di CO2 e Pd<\/strong> è la pressione parziale di altre componenti. <\/font><\/span><\/p>\n

 <\/font>L’equazione 1<\/strong> può essere riscritta: <\/font><\/span><\/p>\n<\/div>\n

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\"\"         6<\/strong><\/font><\/p>\n<\/div>\n

L’indice di rifrazione del vuoto è uguale a uno. Ora sappiate che, nella troposfera i valori di n<\/strong> sono molto prossimi all’unità ed è molto scomodo ragionare con valori di 1,0000xy. Per tale motivo l’indice di rifrazione è espresso in parti per milione (ppm) introducendo il parametro N <\/strong>detto indice di rifrattività<\/em> <\/font><\/span><\/div>\n

\"\"                    7<\/font><\/strong><\/p>\n

 <\/span><\/div>\n
         Con unità di misura NU<\/strong> (N units) <\/font><\/span> <\/font><\/div>\n
 <\/font><\/div>\n
Sostituendo il valore di n <\/strong>e di ε <\/strong>all’interno dell’Eq. 7, assumendo una percentuale di CO2 di 0,03% e grazie a Smith e Weintraub che determinarono i valori dei K<\/strong>, si ottiene:<\/font><\/span><\/div>\n
 <\/font><\/div>\n

\"\"          8<\/strong><\/font><\/p>\n

E’ possibile semplificare ulteriormente introducendo la pressione totale P=Pd+e<\/strong> e limitando l’intervallo di temperatura a quella terrestre (-40°+ 40°C). In questo modo il termine e\/T<\/strong> diventa trascurabile rispetto agli altri due:<\/font><\/span>  <\/span><\/div>\n
 <\/span> <\/span><\/div>\n

\"\"            9<\/font><\/strong><\/p>\n

 Questa equazione è importante poiché mette in relazione il valore dell’indice di rifrazione con: pressione, temperatura e vapor acqueo che è l’unico termine che spesso è incognito. In base a ciò che si conosce, vi sono diversi sistemi di come ricavarlo. In breve posso dire che tutti i modelli, le procedure e i dati statistici raccolti dei vari parametri per ogni zona del pianeta sono in continuo aggiornamento.<\/font><\/span> Specie in questi ultimi anni a causa del cambiamento climatico. Graze ai miglioramenti delle radiosonde, alla potenza di calcolo per elaborare tutti gli effetti delle variazioni di pressione temperatura e umidità verso altezza, tempo e spazio, i parametri utili alla progettazione di sistemi radio troposferici sono sempre più affidabili (Raccomandazioni ITU che trovate nella bibliografia).<\/font><\/span><\/p>\n

Il fronte d’onda elettromagnetica di una ricezione radio in banda UHF-TV, considerando le distanze massime ed i lobi d’irradiamento delle antenne sulla superficie terrestre, interessa una sezione verticale che inizia dal terreno fino ad un’altezza di circa 2-4000 metri<\/st1:metricconverter>. E’ evidente che pressione, temperatura e umidità e quindi anche l’indice N<\/span><\/strong> sono dipendenti dall’altezza e l’entità della deviazione che subirà il fascio radio dipende dalla variazione di N<\/span><\/strong> e del segno di tale variazione. Dovendo calcolare N<\/strong> a diverse altezze diventa importante introdurre il gradiente G<\/strong> del’indice di rifrattività<\/span><\/font><\/p>\n

\"\"       10<\/strong><\/span><\/font><\/p>\n

In condizioni di atmosfera normale l’indice di rifrazione n, diminuisce linearmente al variare dell’altezza , G<\/strong>  ha un valore costante di – 40 Nu\/km. <\/strong>Ciò significa <\/strong>che il fascio viene sempre curvato verso il basso con un raggio di  curvatura di quattro volte il raggio medio terrestre ( 4*6375=25.500 Km).  Per sistemi radio in visibilità ottica entro i 200 Km lo si può considerare un percorso rettilineo<\/u>.<\/font><\/span> <\/font><\/span>In questa situazione, per un’antenna ricevente posta nella direzione di massimo valore di campo ricevuto, la relazione che lega la distanza, guadagni antenna con la potenza ricevuta <\/font>è la formula di Friis<\/strong><\/font><\/a><\/span> <\/font><\/p>\n

Se il segnale ha un’ampiezza, minima, tale da ottenere un rapporto segnale rumore (SNR<\/strong>) di almeno 40 dB nessun osservatore medio percepirà la presenza di rumore termico<\/a><\/strong> (effetto sabbia). Per un televisore di consumer corrisponde a un livello di segnale di circa 60dBμV<\/a><\/strong>. Al di sotto di questo livello il rapporto SNR diminuisce peggiorando la qualità del segnale come ho rappresentato in figura.<\/font><\/span><\/div>\n
 <\/font><\/div>\n
Nei periodi estivi, per la nostra fascia continentale, possono verificarsi due tipi di anomalie che possono affievolire il livello del segnale oppure provocare interferenze con segnali della stessa frequenza che normalmente non si ricevono: la propagazione sub rifrattiva e la propagazione super rifrattiva. <\/font><\/span>In sintesi vediamo brevemente i loro effetti.<\/font><\/span><\/div>\n
 <\/font> <\/div>\n

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\"\" <\/p>\n

Propagazione sub rifrattiva<\/font><\/span><\/u><\/strong><\/p>\n<\/div>\n

Avviene con maggior frequenza a temperature superiori ai 30°C e umidità inferiori al 60%. E’ prodotta da un valore elevato di temperatura sulla superficie oppure da un aumento di vapor acqueo con l’altezza. Si deve presentare il fenomeno detto advezione fredda<\/em>. <\/span>Le correnti vanno dall’aria fredda a regioni di aria calda. La temperatura delle regioni calde diminuisce e N<\/strong> aumenta (Eq.9). Tale processo produce un incurvamento verso il basso delle isobare poiché l’aria fredda tende a occupare uno spazio minore rispetto a quella calda, si crea un’area di bassa pressione. <\/span>Più grande è l’indice N,<\/strong> minore è la velocità dell’onda. Quindi la parte superiore del fronte d’onda è rallentata causando al raggio (perpendicolare al fronte d’onda) un incurvamento sempre più  verso il basso (se si modella come ho fatto io nella figura, con la terra piatta, incurvando il fascio diretto). <\/span>Si entra in zona sub rifrattiva quando G<\/strong> assume i valori tra  zero e valori positivi. <\/span> <\/font><\/div>\n

Propagazione super rifrattiva<\/font><\/span><\/u><\/strong><\/p>\n

Qui la temperatura deve aumentare con l’altezza (advezione calda) causando il fenomeno dell’inversione termica. Oppure si deve verificare una diminuzione del volume del vapore acqueo o entrambe le cose. <\/span>Le isobare cominciano a curvarsi verso l’alto poiché l’aria più calda è meno densa dell’aria fredda. La condizione è un indice di rifrattività N<\/strong> che decresce con la quota più velocemente delle condizioni normali. <\/span>Un esempio è un passaggio di aria fredda sopra una massa di acqua calda (laghi, mari nel periodo estivo) che da luogo all’evaporazione incrementando l’umidità atmosferica causando un incurvamento dei raggi verso l’alto. Si entra nella zona di super rifrattività per valori di G<\/strong> <=  -79 NU\/km.<\/strong><\/span> <\/font>La super rifrazione provoca pure riflessioni  con gli strati dell’atmosfera e con il terreno. Per G<= – 157<\/strong> Nu\/km<\/strong> si entra nell’ interessante scenario dei condott<\/em>i (Ducts).<\/font><\/span><\/p>\n

In una mia esperienza professionale d’analisi della propagazione sul mediterraneo constatai, in un fine agosto del 1996, come i segnali televisivi provenienti dall’antenna di Palma di Majorca erano ricevuto fortemente attenuati a Ibiza con una pessima qualità di visione. A Barcellona  dove  in atmosfera standard  la TV di Palma non era ricevibile, il segnale si presentava con un’intensità tale da vedere perfettamente l’immagine. Il gradiente G<\/strong> arrivò a -172 Nu\/km. Con questi valori il raggio rimane “imprigionato” fra due strati generando un tipo di propagazione guidata che può essere assimilata a quella delle guide d’onde. Si era formato il fenomeno dei condotti che durò per tutto il mese di settembre. <\/font><\/span><\/p>\n

 Gianfranco Verbana <\/span><\/font><\/p>\n

 Bibliografia: <\/span><\/p>\n

-Raccomandazione ITU-R P530-12 (2<\/span>009). Propagation and prediction methods required for design of terrestrial line -of-sight system<\/span><\/p>\n

-Raccomandazione, ITU-R P.453-8. The radio refractive index.<\/span><\/p>\n

-Raccomandazione ITU R P.835-9. Referenze standard atmospheres.<\/span><\/p>\n

– <\/font>http:\/\/www.vialattea.net\/esperti\/php\/risposta.php?num=8659<\/font><\/a><\/p>\n

–<\/font>http:\/\/www.vialattea.net\/esperti\/php\/risposta.php?num=12548<\/font><\/a><\/p>\n

–<\/font>http:\/\/www.vialattea.net\/esperti\/php\/risposta.php?num=8911<\/font><\/a><\/p>\n

–<\/font>http:\/\/www.vialattea.net\/esperti\/php\/risposta.php?num=3181<\/font><\/a> <\/font><\/p>\n

 –http:\/\/www.vialattea.net\/esperti\/php\/risposta.php?num=12754<\/u><\/font><\/p>\n

 <\/p>\n

 <\/p>\n

 <\/p>\n

 <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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