Hi-Tech
TRASMETTITORE TV
DIGITALE TERRESTRE
UN CANALE
di DAVIDE SCULLINO
Permette di trasmettere
su qualsiasi canale della banda TV un
programma televisivo a scelta, impostandone
tutti i parametri utili al decoder.
I
l digitale terrestre (o DVB o DTT che dir si voglia)
è la tecnologia attualmente utilizzata per trasmettere i canali della televisione e dei suoi vantaggi e
caratteristiche abbiamo parlato diffusamente nell’articolo introduttivo proposto nel fascicolo di giugno
scorso. Ora, mantenendo fede alla promessa che vi
abbiamo fatto in quell’occasione, è giunto il momento
di proporre un primo progetto pratico: si tratta di un
trasmettitore (o modulatore, se preferite) per trasmettere segnali ricevibili e decifrabili dai decoder e
dagli apparecchi compatibili con il digitale terrestre. Il
circuito può essere utilizzato sia in impianti d’antenna
esistenti, per immettere nel cavo di discesa trasmissioni di TV interne e via cavo, oppure per sommare il
segnale della TV da satellite prelevato dall’apposito
decoder, ma anche per realizzare una stazione televisiva, ovvero quello che nel gergo del digitale terrestre
passa sotto il nome di multiplexer o transponder; in
quest’ultimo caso bisogna solo aggiungergli un lineare RF accordato alla frequenza scelta per la trasmissione. Questa nostra prima applicazione è monocanale,
pertanto permetterà di inviare all’uscita RF e quindi
nell’impianto TV o nell’etere (a seconda della destinazione scelta) il segnale di uno solo dei 4÷6 canali
televisivi trasportabili da un canale RF (il gruppo è
detto bouquet) ovvero da una frequenza della televisione; prossimamente pubblicheremo la versione a
quattro canali, la quale consentirà di trasmettere quattro diversi programmi TV su un unico canale radio.
Per non fare confusione, è bene ricordare che nella TV
digitale terrestre ogni canale, inteso come emittente televisiva che effettua una sua programmazione, viene
digitalizzato e immesso, insieme ad altri tre, quattro o
cinque, in uno stream di dati che modula la portante
radio di quello che nella televisione analogica era il
canale; quindi se nella TV tradizionale sul canale UHF
46 trasmetteva una certa stazione, ora ci troviamo da
quattro a sei emittenti digitalizzate e multiplexate.
SCHEMA ELETTRICO
Ma vediamo subito come funziona il trasmettitore,
con una premessa: in esso entrano un segnale audio
mono o stereo ed un segnale videocomposito (quello
uscente da un mixer video, una telecamera, un lettore
Elettronica In ~ Luglio / Agosto 2011
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Schema a blocchi
Alimentatori
LINEARE
5V
ANALOGICO
DC/DC
1,8 V
DC/DC
3,3 V
DC/DC
1,2 V
LINEARE
LINEARE
1,8 V
3,3 V
ANALOGICO ANALOGICO
9 Vcc
L
Audio
R
Out
RF
ENCODER
MPEG2
+DVB
MODULATORE
RADIO
Video
Cavo USB
CONVERTER
SERIALE/USB
DVD o un VCR) che vengono trasmessi in radiofrequenza secondo
lo standard DTT.
Andiamo subito a dare uno sguardo al suo schema elettrico: come
vedete, si tratta di qualcosa di
molto semplice, ma solo in apparenza; infatti tutto quel che serve a
digitalizzare i segnali dei programmi TV, a comprimerli in MPEG-2
ed a multiplexarli creando la
portante RF e modulandola con il
risultato del multiplex, si trova nei
moduli U6 ed U8. Quest’ultimo si
avvale di un altro modulo per comunicare con il computer durante
l’indispensabile fase di configurazione, con cui impostiamo praticamente tutti i parametri del digitale
terrestre, nonché il canale UHF o
VHF su cui trasmettere ed il nome
che il decoder visualizzerà per il
programma trasmesso.
Completano il circuito ben sei
alimentatori, la metà dei quali
è switching (i tre restanti sono
lineari) che provvedono a fornire
ai moduli le tensioni occorrenti
al funzionamento; tali tensioni
sono 1,2 V per il multiplexer, 1,8 V
distinti per la sezione analogica e
quella digitale del solito U8, nonché per la sezione digitale dell’U6,
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oltre a 3,3 V distinti per le sezioni
analogica e digitale del multiplexer
e per la sola parte digitale dell’encoder MPEG-2. Completa il set
di alimentazione, la tensione di 5
volt, necessaria al solo U6. Tutti gli
alimentatori prendono tensione
dal connettore plug siglato PWR,
cui vanno forniti tipicamente 9
volt in continua; i 5 volt vengono
ricavati da un regolatore integrato
lineare 7805, che deve erogare
intorno ai 50 milliampere, destinati
all’U6. Quanto ai 3,3 volt ed agli
1,8 volt per le sezioni analogiche,
li otteniamo con due regolatori
LM317 impostando opportunamente i valori delle resistenze di
retroazione (R5 per U4 ed R7 per
U5); U4, che fornisce 1,8 V destinati all’alimentazione analogica del
modulo U8, deve erogare circa 250
mA e lo stesso vale per U5.
Notate che abbiamo preferito
utilizzare regolatori lineari per
le sezioni analogiche dei moduli,
allo scopo di limitare i rumori
di fondo che avrebbero potuto
affliggere i segnali e la componente a radiofrequenza prodotta
dal multiplexer U8. Invece per le
sezioni digitali non ci siamo fatti
scrupoli, in quanto l’alimentazio-
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ne non è particolarmente critica,
almeno sotto il profilo del rumore:
abbiamo adottato tre regolatori
switching (facenti capo ad U1,
U2 e U3) costituiti ognuno da
un modulo BOB09370, descritto
nel dettaglio nel fascicolo n° 154;
ognuno di questi circuiti si basa su
un converter DC/DC capace di un
rendimento di conversione fino al
94 %, quindi efficientissimo e che
dissipa pochissimo calore anche
a pieno carico. Le sue dimensioni
sono estremamente compatte,
malgrado integri anche l’induttore;
ciò, grazie al fatto che l’oscillatore
che sta alla base del modulo lavora
a ben 600 kHz). Il BOB09370 richiede pochissimi componenti passivi
esterni (essenzialmente un resistore e due condensatori di filtro
sull’uscita) accetta in ingresso da
4,5 a 14 Vcc e restituisce in uscita
una tensione che può essere compresa tra 0,59 e 5,55 Vcc, in base
al valore della resistenza collegata
tra il contatto TRIM e massa, da
calcolare tramite la formula:
R = 5,91/(Vu-0,591)
Il modulo, grazie anche alla capacità che ha di erogare fino a 6 ampere, è quindi il candidato ideale a realizzare gli stadi di alimentazione
occorrenti a ricavare le tre tensioni
digitali 3,3 V, 1,2 V e 1,8 V, semplicemente realizzando tre circuiti e
scegliendo per ognuno la resistenza di valore opportuno. Nel nostro
circuito, U1 (che fornisce i 3,3 V)
eroga 850 milliampere (550 per U6
e 400 per U8), U2 fornisce 800 mA
(300 mA per U6 e 500 per U8) e U3
eroga 1 ampere.
LA CONVERSIONE MPEG-2
Vediamo adesso il cuore della
preparazione del segnale televisivo DTT, partendo dal convertitore
che digitalizza il segnale del canale
televisivo da trasmettere per creare
i TS packet: si tratta del modulo
[schema ELETTRICO]
U6, il quale integra un complesso
encoder MPEG-2 sia audio che
video e che digitalizza e comprime
i segnali corrispondenti, preparando gli Elementary Stream (ES) che
poi invierà in formato seriale alla
prima sezione (ossia quella corrispondente al primo canale TV o
programma) del multiplexer. Trovate lo schema a blocchi di questo
modulo nella Fig. 1. Il componente,
basato sul processore MB86391
della Fujitsu, è conforme alle spe-
cifiche MPEG-2 ISO/IEC 13818-2
(video)/ISO/IEC 11172-3 (audio)
ed incorpora due A/D converter
per l’audio stereo ed uno per la
digitalizzazione della componente
videocomposita. Senza scendere
troppo nel dettaglio (spiegare il
funzionamento dell’encoder richiederebbe intere pagine di rivista)
diciamo che la linea SEROUT è
quella attraverso cui escono i TS
packet preparati dall’encoder a
partire dall’audio e dal video in
ingresso; notate che i converter
ADC sono provvisti di I²C-Bus per
la comunicazione con il modulo
U8, che avviene mediante le linee
ADCSDA (pin 10) e ADCSCL (pin
9). I TS vengono cadenzati con
il clock che il multiplexer invia
all’encoder tramite la linea 8XCLK
(piedino 25); al piedino 27 MHz
giunge invece il clock per il funzionamento dell’encoder.
Notate altresì che il modulo encoder prevede due linee di comuni-
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