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EuroWire – Novembre 2009
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articolo tecnico
modo molto più efficace che consiste nel
considerare le riflessioni generate quando
l’impedenza non è perfetta. La
Figura 2
rappresenta il grafico dell’attenuazione di
riflessione di un tratto di cavo.
La
Figura 2
mostra l’attenuazione di
riflessione fino a 3GHz. Si noti che
l’effettiva attenuazione di riflessione varia
con la frequenza, in questo esempio è
superiore a –30dB nella maggior parte
dello spettro, passando occasionalmente
a –40dB con alcuni picchi transitori
attorno a –25dB. Le due linee sopra
rappresentano rispettivamente la garanzia
del fabbricante (la prima), e la più breve
nella parte superiore, la linea limite
SMPTE come indicato nella normativa
SMPTE 292M relativa alla trasmissione di
segnali. In questo esempio, la garanzia
del fabbricante consiste nel fatto che
qualsiasi cavo progettato per l’alta defini-
zione non presenterà valori inferiori a
–23dB da 5MHz a 850MHz, e –21dB da
850MHz a 3GHz.
Tale garanzia dovrebbe sempre essere
richiesta per componenti passivi quali
cavi, connettori, pannelli e cavi di con-
nessione, adattatori e simili dispositivi.
La linea limite SMPTE superiore a quel
valore è l’attenuazione di riflessione di
–15dB. La
Tabella 2
indica diversi valori
di attenuazione di riflessione rispetto
alla corrispondenza (match) ottenuta:
la percentuale di segnale riflesso e la
percentuale trasmessa con successo.
Quanta riflessione?
Anche con un controllo dell’impedenza
molto scarso ed un‘attenuazione di
riflessione di –10dB, la riflessione è pari
solo al 10%, cosicché il 90% del segnale
raggiunge la propria destinazione. Tutt-
avia, questo segnale riflesso non lascia
il cavo, come nell’effetto della resistenza
che
converte
una
piccola
parte del segnale in calore,
ma ritorna al microcircuito
che emette il segnale. I primi
modelli di microcircuiti inte-
grati presentavano seri problemi
con il segnale riflesso, per cui
livelli di riflessione inferiori al
10% erano spesso sufficienti
a bloccare il funzionamento
del microcircuito integrato. Un
importante miglioramento nella
progettazione dei microcircuiti
conseguito durante gli ultimi
due decenni ha consentito di
realizzare dispositivi in grado
di sopportare e continuare a
funzionare con percentuali ele-
vate di segnali riflessi.
Un dispositivo passivo ideale
dovrebbe avere esattamente
75ohm con nessuna riflessione, ma ciò
non è possibile. Per questa ragione, la
garanzia dell’attenuazione di riflessione,
prece- dentemente menzionata, è un
requisito fondamentale per ottimizzare
le prestazioni di alta definizione di cavi,
connettori e simili componenti. Si noti
inoltre che il requisito SMPTE (–15dB o
3,16% di riflessione) per l’attenuazione
di riflessione presenta un margine più
ampio. Si raccomanda agli installatori
che i fabbricanti di componenti che
dichiarano di essere conformi alla norma
SMPTE intendono semplicemente che i
loro componenti non superano il requisito
minimo, il che non rappresenta un buon
inizio per un’installazione.
Conversione al
formato 1080p/60
Quando si effettua una conversione
nel formato 1080p/60, il clock viene
raddoppiato a 1,5GHz, e la terza armonica
aumentata a 4,5GHz.
Lo spazio occupato dalla memoria, il
nastro, il disco, la dimensione del disco
fisso vengono sostanzialmente dimezzati
per immagazzinare queste immagini,
segnali audio e metadati. Le relative
specifiche sono contenute nella norma
SMPTE 424M. L’attenuazione di riflessione
minima conformemente a questa specifica
ampliata è di –15dB a 1,5GHz e di –10dB
a 3GHz
[nota2]
.
I componenti dovrebbero essere collaudati
a 4,5GHz dando una certa garanzia
sull’attenuazione di riflessione. Oggi un
fabbricante di cavi collauda regolarmente
numerosi suoi cavi ad alta definizione
secondo la nuova norma relativa all’alta
definizione con una garanzia di –23dB
da 5MHz a 1,6GHz e –21dB da 1,6GHz
a 4,5GHz.
Tutti i dispositivi passivi dovrebbero essere
provvisti di una simile garanzia.
Distanza dei cavi
I segnali digitali presentano un problema
importante legato alla distanza. I micro-
circuiti integrati di ricezione possono
effettuare una correzione di base dell’errore
fino a quando il tasso di errori supera la
quantità massima che il microcircuito è in
grado di gestire. Ciò significa che l’immagine
digitale è perfetta fino alla distanza critica
alla quale i dati e l’immagine non possono
essere più risolti. Il microcircuito passa
rapidamente da un’immagine perfetta alla
sparizione dell’immagine in un tratto di
cavo di pochi piedi. Questo fenomeno viene
comunemente definito “digital cliff” o limite
digitale (perdita improvvisa di ricezione
del segnale digitale).
La reale preoccupazione consiste nel fatto
che un installatore o utente potrebbe
trovarsi ad una distanza molto ravvi-
cinata dal
digital cliff
senza rendersene
conto. Con la semplice installazione di un
cavo di collegamento, incluso un cavo di
collegamento specificamente realizzato
per segnali digitali, l’utente potrebbe
spingere il segnale oltre la soglia del
digital cliff
.
La norma SMPTE 292M contiene una
formula per determinare la distanza
massima di un determinato cavo. Questa
formula stabilisce semplicemente che
quando il segnale scende a 20dB a metà
frequenza di clock, quella è la distanza
limite. La
Tabella 3
indica alcune dimensioni
di cavi tradizionali con la distanza calcolata
per l’alta definizione. La tabella indica
inoltre la distanza massima secondo la
norma SMPTE 424M, in caso di segnali
di 1080p/60, anche con una perdita di
20dB a metà clock. Tuttavia, le distanze
indicate nella
Tabella 3
si basano su una
formula e non su applicazioni reali.
Evidentemente le distanze reali dipendono
molto dal microcircuito integrato e gruppi
di microcircuiti di buona qualità offriranno
prestazioni migliori su distanze maggiori
rispetto a quelle indicate
[nota4]
.
Le distanze indicate nella
Tabella 3
si
trovano approssimativamente a metà
strada dal
digital cliff
con un gruppo di
microcircuiti integrati di qualità media.
Pertanto, un utente potrebbe probabil-
mente raddoppiare queste distanze
prima di raggiungere la soglia del
digital
cliff
. I numeri indicati nella tabella sono,
pertanto, numeri “certi”, che consentono
di mantenere un impianto in funzione in
presenza di guasti, di qualche connettore
difettoso, di cavi piegati, o di dispositivi
usurati con microcircuiti datati.
Tabella 2
▲
▲
:
Attenuazione di riflessione rispetto alla corrispondenza
(match)
Attenuazione di
riflessione
Corrispondenza
(match)
Riflesso
-10 dB
90%
10%
-15 dB
96,84%
3,16%
-20 dB
99%
1%
-21 dB
99,21%
0,79%
-23 dB
99,5%
0,5%
-25 dB
99,68%
0,32%
-30 dB
99,9%
0,1%
-35 dB
99,97%
0,03%
-40 dB
99,99%
0,01%