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Andrea D’Alessandro Progettazione e ottimizzazione di antenne integrabili per ricezione del segnale DVB-T
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Introduzione
Il passaggio ormai definitivo al digitale terrestre offre la possibilità di accedere a un vasto numero di canali con una alta qualità video, una trasmissione affidabile e naturalmente la possibilità di sfruttare tecnologie digitali in grado di ridurre gli ingombri fisici rispetto all’analogico. Questo processo, caratterizzato da una richiesta sempre maggiore di prodotti portatili, ha spinto le aziende alla commercializzazione di televisioni compatte, mobili e facilmente installabili apportando come conseguenza, una reale necessità di progettare antenne integrabili nei dispositivi. Questo consente, nel caso in cui si voglia installare, ad esempio in ambiente indoor, di evitare l’operazione, spesso complessa, di cablaggio del cavo proveniente dall’antenna esterna a tutti gli apparati. In questo lavoro di tesi affronteremo quindi la progettazione di questi tipi di antenne integrabili. In particolare nel primo capitolo viene discusso il funzionamento del sistema DVB-T (Digital Video Broadcasting-Terrestrial) descrivendone in particolare l’architettura e la modulazione OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Per quanto riguarda le specifiche delle antenne viene descritta una valutazione della copertura e definiti secondo l’AGCOM (Autorità per le Garanzie nelle Comunicazioni) i parametri minimi per una buona ricezione del segnale in diverse condizioni di ricezione: fissa, in ambiente indoor o mobile.
Nel secondo capitolo vengono presi in considerazione due tipi di antenne compatte, una sintonizzabile e la seconda a larga banda ottimizzate per lavorare sulle frequenze del DVB-T e progettate su un circuito stampato con impedenza d’ingresso pari a 75 Ω. Queste due tipologie di antenne non prevedono la presenza di un piano di massa, ma risultano compatte e poco costose.
L’antenna sintonizzabile può variare la sua frequenza di funzionamento grazie all’impiego di un diodo varicap con una capacità interna variabile con la tensione applicata ai suoi capi. La variazione della capacità sposta la frequenza di risonanza dell’antenna. La seconda tipologia di antenna, di cui ne sono state realizzate due versioni, sono studiate per avere una particolare forma in modo tale da essere ottimizzabili per lavorare su quelle frequenze (470-870 MHz). Nei paragrafi vengono mostrati i risultati in termini di Return Loss, distribuzione di corrente sull’antenna, diagrammi d’irradiazione e guadagno.
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Andrea D’Alessandro Progettazione e ottimizzazione di antenne integrabili per ricezione del segnale DVB-T
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Infine nel terzo capitolo viene presentata un’antenna PIFA (Planar Inverted-F Antenna) che, prevedendo un piano al di sotto dell’elemento radiante, risulta essere più robusta alle interferenze dovute alla presenza di strutture metalliche situate all’interno di molti televisori in cui verranno posizionate. Nella prima parte del capitolo è riportata una breve caratterizzazione di questa tipologia di antenne, sottolineando i parametri geometrici che possono avere più influenza in fase di progettazione. In seguito viene descritto il progetto dell’antenna PIFA per DVB-T funzionante nella banda 470-870 MHz. Infine sono presentati i risultati finali ottenuti mediante il software di simulazione CST.
Nei paragrafi successivi viene spiegata la procedura per la realizzazione del prototipo in tutte le sue fasi e in particolare con l’applicazione dell’antenna nel dispositivo che avevamo come test. In seguito vengono confrontati i risultati delle simulazioni con quelli ottenuti con un analizzatore di rete, nello specifico il VNA (Vector Network Analyzer) ed è stato verificato il corretto funzionamento del televisore con l’antenna integrata all’interno con delle analisi sperimentali.
Nell’ultimo paragrafo vengono brevemente espressi eventuali sviluppi futuri di particolare interesse che potrebbero essere studiati sulla base dei risultati raggiunti da questo lavoro di tesi.
Concludo con un ringraziamento particolare rivolto a chi mi ha aiutato nello svolgimento di questo lavoro di tesi: prof. Paolo Nep, mio relatore, ing. Roberto Caso che mi ha diligentemente istruito in questi mesi di attività di collaborazione in laboratorio e ing, Andrea Serra per i suoi preziosi consigli.
Ringrazio inoltre la mia famiglia e la mia ragazza che mi hanno sempre sostenuto in questi anni di studi universitari.
Andrea D’Alessandro
