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Antena Coletiva: Projeto e Cuidados para Receber a TV Digital

Este tutorial apresenta consideraes para projeto de sistemas de antena coletiva para distribuir sinais de TV

digital de alta definio, HD, aberta e gratuita, bem como medir o nvel de potncia de sinais digitais, complementando e atualizando um tutorial publicado anteriormente pelo autor [1].

Edson Gusella Jr.

Engenheiro Eletrnico pela Unicamp e Mestre em Engenharia Eletrnica pelo INPE.

Atou no desenvolvimento de equipamentos para satlite de coleta de dados ambientais no INPE e no

desenvolvimento de produtos para CATV e Antena Coletiva, nas faixas de VHF e UHF, tais como antenas,

tomadas, divisores, amplificadores de distribuio, boosters, moduladores, conversores e filtros.

Atua como Consultor, realizando acessoria, cursos e treinamentos, nas reas de distribuio de sinal e

instrumentao de medida de CATV e TV Digital e, tambm, como Professor de Engenharia na

Universidade de Mogi das Cruzes (UMC) na rea de Telecomunicaes.

Categoria: TV e Rdio

Nvel: Introdutrio Enfoque: Tcnico

Durao: 15 minutos Publicado em: 05/10/2009

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Antena Coletiva para TV Digital: Introduo

Um sistema de antena coletiva para distribuir os sinais de TV digital de TV aberta de alta definio, HD,

essencialmente uma antena coletiva para a faixa de UHF, uma vez que os sinais de TV digital esto nesta faixa de freqncias, porm com algumas particularidades. As normas brasileiras prevem o uso da banda III

da faixa de VHF, faixa de freqncias de 174 a 216 MHz, mas esta faixa no utilizada hoje e, como ela

apresenta potenciais problemas para terminais mveis, acredito que ela tambm no vai ser usada no futuro.

Embora o sinal de TV digital do sistema ISDB-Tb, que o sistema utilizado no Brasil, seja bastante robusto,

no dispomos ainda de um volume de dados sobre os problemas encontrados neste tipo de distribuio.

Como regra geral, utiliza-se amplificadores para a faixa de UHF faixa larga, bem como tomadas e divisores

com largura de faixa de at 1 GHz.

No disponho de dados sobre os efeitos de filtros e misturadores de canais sobre os sinais digitais, mas

preciso um cuidado especial, pois, diferente dos sinais analgicos, os sinais de TV digital so transmitidos

em canais adjacentes. Canais adjacentes so aqueles transmitidos um ao lado do outro, como por exemplo, canais 28, 29, 30 e 31 na cidade de So Paulo.

Embora esta prtica seja comum em sistemas de TV a Cabo, ela no era empregada na radiodifuso de sinais

analgicos de TV aberta. A tabela 1 mostra alguns dos canais digitais alocados para a cidade de So Paulo.

Tabela 1: Canais de TV Digital em So Paulo

DIGITAL EMISSORA ANALGICO

15 UHF Mix TV 16 UHF

17 UHF Gazeta 11 VHF

18 UHF Globo 5 VHF

20 UHF Record 7 VHF

22 UHF Play TV 21 UHF

23 UHF Bandeirantes 13 VHF

24 UHF Cultura 2 VHF

28 UHF SBT 4 VHF

29 UHF Rede TV 9 VHF

30 UHF RIT

31 UHF MTV 32 UHF

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A figura 1 mostra uma regio do espectro onde estes canais so transmitidos:

Figura 1: Exemplo de regio do espectro de freqncias para TV

Na figura 1 esto mostrados os canais digitais nmeros 28, 29, 30 e 31 ao lado do canal analgico nmero

32, indicado pela marca tracejada. Atravs da figura deste espectro possvel perceber que um canal digital

tem um formato aproximadamente retangular, ao passo que num canal analgico as portadoras de vdeo e

udio so bem definidas.

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Antena Coletiva para TV Digital: Instalaes Coletivas

Como uma antena coletiva para distribuir sinais de TV digital essencialmente uma antena coletiva para a

faixa de UHF, alguns cuidados so necessrios para a implantao desta instalao. Estes cuidados se fazem necessrio, pois as perdas de sinal na faixa de UHF so maiores tanto nos cabos como nos componentes de

distribuio, tais como tomadas e divisores. A tabela 2 abaixo mostra a atenuao de sinal dos cabos coaxiais

mais comuns empregados para distribuio de sinais de TV.

Tabela 2: Atenuao nos cabos coaxiais

Tipo de Cabo 50 MHz 210 MHz 450 MHz 600 MHz

RGC-06 0,053 dB/m 0,100 dB/m 0,144 dB/m 0,167 dB/m

RGC-59 0,064 dB/m 0,131 dB/m 0,194 dB/m 0,220 dB/m

RG-59 B/U 0,081 dB/m 0,177 dB/m 0,271 dB/m 0,318 dB/m

Por esta tabela possvel ver que a atenuao do cabo RG-59 B/U, que era o cabo coaxial normalmente

usado nas antenas coletivas de VHF antes do surgimento dos cabos Celulares RGC-59 e RGC-06, possui

aproximadamente o dobro da perda do cabo RGC-06 na freqncia de 600 MHz, que est no meio de faixa

de UHF. Por esta razo uma antena coletiva que foi inicialmente projetada para distribuir sinais de VHF

dificilmente funcionar adequadamente na faixa de UHF.

Quanto s tomadas e divisores usados na distribuio de sinal, necessrio que eles sejam de boa qualidade e tenham largura de faixa de 1 GHz. Existe no mercado produtos de m qualidade que no so adequados para

distribuio de sinais em UHF. Eu j encontrei divisores de baixo custo vindos da China que internamente

no tinham nem circuito de casamento nem de isolao, a caixa era vazia e os conectores interconectados por fios apenas. Estes divisores causam uma perda de sinal muito grande na faixa de UHF inviabilizando a

distribuio de sinais.

Como os sinais de TV digital esto na faixa de UHF, para receb-los necessria uma boa antena de UHF. A

figura a seguir mostra a cabeceira de um sistema de antena coletiva tpico de VHF + UHF para distribuio

de sinais de TV digital para a cidade de So Paulo onda os canais de VHF tambm so recebidos. Para

informaes adicionais sobre os equipamentos, consulte o site do fabricante [2].

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Figura 2: Sistema tpico de antena coletiva (VHF + UHF) para distribuio de sinais de TV digital

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Antena Coletiva para TV Digital: Medidas de Sinais de TV Digital

Ainda no existem no mercado medidores de campo de custo acessvel para o sistema brasileiro de TV

digital aberta de alta definio, o ISDB-Tb. Existem equipamentos profissionais para medida do sinal ISDB-Tb, mas seu custo ainda invivel para instaladores.

Aguardamos para o inicio de 2010 a disponibilidade de um equipamento com uma boa relao

custo/benefcio. No Congresso da SET de 2009, a empresa espanhola Promax [3] anunciou que est

desenvolvendo um medidor para o nosso sistema de TV digital que estar disponvel no incio do prximo

ano.

Enquanto no existem medidores especficos para o sistema ISDB-Tb possvel usar um medidor de campo

que mea apenas o nvel de sinal. Para sinais digitais, nvel de sinal adequado no garantia de que a imagem ser recebida sem problemas.

De certa maneira isto tambm verdade para os sinais de TV analgica, pois muitas vezes o nvel de sinal bom, mas existem rudos ou fantasmas na imagem. Porm o sinal de TV digital diferente do analgico

neste aspecto. Quando a qualidade do sinal no boa, no pega nada, o sinal no abre, mesmo que o nvel

seja suficiente. Enquanto no houver equipamentos com custo acessvel no mercado alguns problemas

permanecero praticamente insolveis.

Existem medidores no mercado, como o Prolink-1C da Promax, fabricado no Brasil [4], que apresentam

leituras corrigidas de nvel de sinal tanto para sinais analgicos como para sinais digitais.

Figura 3: Exemplo de Analisador de TV bsico

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Quando o equipamento no possui esse recurso, possvel corrigir a medida feita com um medidor de campo

para canais analgicos para se obter o valor correto. A figura a seguir mostra como isso feito.

Figura 4: Correo de leitura com um medidor de campo para sinais analgicos

Idealmente o espectro de um canal digital plano dentro da banda do canal. Neste caso, suficiente efetuar a

media de potncia do sinal no meio do canal. Para corrigir o valor da medida preciso ainda conhecer a largura de faixa do canal, que no caso do sistema ISDB-Tb de BW1= 5,7 MHz, e a largura de faixa do

filtro do medidor de campo BW2. Para o medidor Prolink-1C da Promax, BW2 = 270 kHz.

O valor do nvel do sinal calculado da seguinte forma:

Vcorrigido[dbmV] = Vlido[dbmV] + 10 log (BW1/BW2)

Para o sinal do ISDB-Tb e o medidor Prolink-1C, o fator de correo FC tem o seguinte valor:

FC = 10 log (5,7MHz / 0,27MHz) = 13,2 dB.

Portanto, a medida pode ser corrigida usando os valores abaixo:

Vcorrigido[dBmV] = Vlido[dBmV] + 13,2dB

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Antena Coletiva para TV Digital: Ajuste do Nvel de Sinal

Em sistemas de Antena Coletiva para sinais analgicos, os nveis de sinal que devem ser entregues ao

usurio so bem conhecidos. Os nveis devem ficar na faixa de 65 dBuV a 80 dBuV ou 5 dBmV a 20 dBmV para canais na faixa de VHF e de 60 dBuV a 80 dBuV ou 0 dBmV a 20 dBmV na faixa de UHF. E para os

canais digitais, quanto de sinal deve ser entregue ao usurio para que ele consiga receber uma boa imagem?

A Norma ABNT NBR15604:2007, Televiso digital terrestre Receptores [5], na pg. 50 traz as seguintes

recomendaes para a sensibilidade de um receptor de TV digital:

1. Nvel mnimo de entrada: menor ou igual a - 77 dBm = 32 dBuV = -28 dBmV

2. Nvel mximo de entrada: maior ou igual a - 20 dBm = 89 dBuV = 29 dBmV

Embora alguns receptores de TV digital funcionem numa faixa de sinal maior, recomendado que a antena

coletiva entregue o sinal dentro da faixa especificada pela norma. Isso garantir que a antena coletiva

funcionar com qualquer equipamento que obedea a norma.

Porm quando se fala de TV digital, apenas nvel de sinal no garantia de que a imagem vai abrir. Outro

parmetro que a Norma ABNT NBR15604:2007 tambm especifica na pg. 66 o limiar da relao

portadora/rudo C/N , do ingls Carrier to Noise, que de 19dB.

Isso quer dizer que no basta ter um nvel adequado de sinal, preciso que a qualidade do sinal tambm seja

boa. A relao C/N uma das medidas da qualidade do sinal, e para que a qualidade seja adequada para TV

digital preciso que a relao C/N seja maior do que 19dB. Este valor bem menor do que o valor de C/N

mnima para sinais analgicos, que de aproximadamente 46dB.

O que que degrada a qualidade do sinal?

O que degrada a qualidade do sinal o rudo. A relao C/N a relao da potncia do sinal pela potncia do

rudo. Quanto maior a potncia do rudo, menor ser a relao C/N.

De onde, ento, vem o rudo que degrada a qualidade do sinal?

O rudo vem de vrias fontes, mas convm separ-las em duas categorias: aquelas que contaminam o sinal

antes dele ser recebido pela antena e as que contaminam o sinal depois dele ser convertido num sinal eltrico.

Como, geralmente, no se tem controle sobre as fontes de rudo externas, a forma de melhorar a relao C/N do sinal recebido na antena melhorando o nvel do sinal recebido. Isso pode ser feito utilizando uma antena

com maior ganho ou ento alterando a localizao da antena, elevando mais sua altura, por exemplo.

Adicionar um amplificador tipo booster no melhora a relao C/N recebida pela antena, pois o booster

amplifica tanto o sinal como o rudo. Da a necessidade de uma boa antena para a recepo do sinal de TV

digital.

Uma vez que o sinal foi recebido pela antena e convertido de onda eletromagntica para sinal eltrico, no

mais possvel melhorar a relao C/N. A partir deste ponto a relao C/N s degrada, pois os amplificadores

no so dispositivos ideais e adicionam mais rudo ao sinal. O que possvel fazer neste caso minimizar a degradao da relao C/N, utilizando amplificadores com figura de rudo baixa. A figura de rudo uma

medida da quantidade de rudo introduzida pelo amplificador.

Num sistema de recepo de sinal como uma antena coletiva, a figura de rudo do sistema depende

principalmente da figura de rudo do primeiro amplificador do sistema. Portanto quando o sinal de TV digital

chega fraco, ele deve ser amplificado inicialmente por um amplificador com baixa figura de rudo para que a figura de rudo total permanea baixa e, consequentemente, que a relao C/N degrade o mnimo possvel.

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Isso o que e feito na recepo de sinais via satlite, onde o LNB, que um amplificador de baixa figura de

rudo e conversor, fica no alimentador da antena parablica.

O booster de UHF um amplificador de baixo rudo projetado para recepo de sinais de TV que minimiza a degradao da relao C/N. Como a figura de rudo do booster menor do que a do amplificador de

potncia, e a figura de rudo total do sistema depende principalmente do primeiro amplificador, consegue-se

melhorar a qualidade de sinais fracos utilizando-se um booster.

Porm se o sinal forte, o ganho de qualidade pequeno, podendo-se dispensar seu uso. Da decorre a

necessidade de bons equipamentos para a amplificao e distribuio de sinal de TV digital. Eles minimizam

a degradao do sinal.

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Antena Coletiva para TV Digital: Consideraes finais

Um sistema de antena coletiva para TV digital essencialmente uma antena coletiva que opera na faixa de

UHF com alguns cuidados adicionais.

A ampla faixa dinmica de recepo de sinais, de -77dBm a -20dBm, permitem que os sinais de TV digital

sejam distribudos sem equalizao. Isso particularmente interessante enquanto no existir no mercado

equipamentos para equalizao de canais de TV digital, porm deve-se tomar cuidado para que os nveis dos

sinais de todos os canais fiquem dentro da faixa especificada.

Como a transmisso de sinais de TV digital de alta definio aberta no Brasil recente, iniciou-se em So

Paulo em 2 de dezembro de 2007, o autor no tem relato dos problemas encontrados com este tipo de

instalao. Como os casos reportados por instaladores so de xito, isso nos leva a crer que no existam grandes dificuldades na execuo destes projetos e instalaes. Contudo o sucesso das instalaes deve-se

aos cuidados tomados na escolha do cabo coaxial e dos equipamentos.

Vale ressaltar que nvel de sinal e relao C/N adequados somente no garantem que o sinal seja recebido

corretamente. Outros problemas, tais como multipercurso e interferrncias, podem degradar o sinal a tal

ponto que ele no seja mais recupervel. Na TV analgica o multipercurso provoca fantasmas. Na TV digital ele pode degradar totalmente a qualidade do sinal.

Por isso imprescindvel, antes de fazer um oramento, fazer uma pesquisa do sinal no local da instalao utilizando uma pequena antena e um receptor de TV digital. Esta uma prtica que os instaladores

experientes j fazem para antenas coletivas para sinais analgicos e deve ser realizada tambm para sinais

digitais.

Referncias

[1] Sistemas de Distribuio de CATV e Antenas Coletivas

[2] www.proeletronic.com.br

[3] www.promax.es

[4] www.proatec.com.br

[5] http://www.forumsbtvd.org.br/materias.asp?id=112

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Antena Coletiva para TV Digital: Teste seu entendimento

1. Os sinais de TV digital aberta de alta definio no Brasil so transmitidos hoje em qual faixa de freqncias?

VHF

UHF

Microondas

Satlite

2. Por que importante escolher um bom cabo coaxial para distribuir os sinais de TV Digital?

Por que as perdas de cabos coaxiais so maiores em freqncias maiores.

Cabos coaxiais de m qualidade introduzem uma excessiva atenuao de sinal.

Cabos coaxiais com malha com cobertura mnima so mais suscetveis a interferncias.

Todas as alternativas anteriores.

3. Qual o efeito de componentes de pssima qualidade na distribuio do sinal?

Todas as alternativas abaixo.

Introduzem uma excessiva atenuao de sinal.

Aumenta o custo da instalao pois o profissional tem que retrabalhar e substituir vrios componentes.

No chega sinal de TV digital nos pontos mais distantes da instalao.