Propagation du signal dans le monde réel – Ce que vous devez savoir

OBTENIR DES SIGNAUX TV DU POINT A AU POINT B

Dans notre dernier article, nous avons discuté des chaînes et des fréquences utilisées pour la diffusion télévisée. Examinons maintenant de plus près comment ces signaux quittent la tour émettrice et finissent par atteindre votre antenne TV.

Le terme « diffusion » résume bien le processus. Chaque chaîne de télévision connecte un émetteur puissant à une antenne montée au sommet d'une tour, d'un bâtiment ou au sommet d'une colline et tente d'envoyer des signaux sur une large zone de couverture, atteignant autant de foyers que possible. Dans les anciens jours de la télévision analogique, les ingénieurs déterminaient le niveau de puissance requis et le gain du signal de l'antenne pour tracer leur zone de couverture du signal « A » (signal fort avec peu de bruit) et la zone de couverture « B » (un signal moins fort et bruyant, mais toujours utilisable).

Dans certaines régions, la couverture « large » du signal signifiait qu'une grande partie du signal serait envoyée vers des zones avec peu ou pas d'audience, comme au-dessus des océans, dans les montagnes isolées et au-dessus des déserts. Dans ces cas, les antennes d'émission ont finalement été modifiées pour concentrer le signal (ou diagramme) de télévision sur des zones géographiques spécifiques tout en le minimisant sur d'autres zones indésirables. Après tout, combien de coyotes et de poissons regardent la télévision ?

Avec des antennes simples, les photons rayonnent de l’antenne de manière égale dans toutes les directions. Si vous pouviez injecter une encre photonique magique dans le câble et voir le motif du signal rayonné, cela ressemblerait à une sphère. Tout va bien, mais il n'y a pas beaucoup de téléspectateurs situés au-dessus de la tour de télévision, donc l'antenne (en fait, une combinaison d'éléments d'antenne séparés) est conçue pour concentrer la majeure partie de son énergie dans un plan géométrique.

Pour la télédiffusion, les antennes les plus couramment utilisées envoient des signaux polarisés horizontalement. C'est-à-dire; le plan du signal TV est parallèle à la surface de la Terre. C'est pourquoi les antennes TV extérieures sont positionnées horizontalement et non verticalement. Idéalement, sur un chemin en visibilité directe entre votre domicile et la chaîne de télévision, le signal polarisé horizontalement reste ainsi.

La transition vers la diffusion télévisuelle numérique en 2009 n'a pas beaucoup changé les choses, sauf qu'il n'y a plus de contours de signal « A » et « B ». Désormais, le signal de télévision numérique est parfait jusqu'au point où il tombe en dessous du seuil minimum signal/bruit, où il s'arrête soudainement (également connu sous le nom d'effet falaise). Mais quelques nouveautés ont été ajoutées : la dernière version de la télévision numérique, connue sous le nom d'ATSC 3.0, permettra la réception par des appareils mobiles comme votre téléphone ou un téléviseur dans votre voiture.

Ces appareils fonctionnent généralement mieux lorsqu’ils reçoivent un signal polarisé à la fois verticalement et horizontalement, en particulier dans les véhicules en mouvement. Pour servir ce nouveau public ainsi que les téléspectateurs traditionnels à la maison, les chaînes de télévision peuvent installer des antennes qui créent un motif de polarisation circulaire avec des composantes verticales et horizontales, même si cela nécessitera plus de puissance d'émission. (La polarisation circulaire est également utilisée pour communiquer avec les satellites en orbite.)

Nous avons évoqué il y a un instant le chemin idéal du signal. Dans le monde réel, il y a souvent des obstacles entre votre téléviseur et la tour émettrice. De plus, les signaux peuvent rebondir sur d’autres objets avant d’arriver à votre antenne. Les signaux secondaires réfléchis qui en résultent, appelés signaux à trajets multiples, empruntent des chemins différents jusqu'à votre antenne et peuvent soit vous fournir une réception dans des zones autrement inaccessibles, comme dans un groupe d'immeubles de grande hauteur, soit plus probablement provoquer toutes sortes d'interférences exaspérantes lorsqu'un la réflexion du signal TV arrive à votre antenne déphasée quelques microsecondes seulement après le signal d'origine, provoquant une interruption ou une interruption de la réception.

Ce problème d’interférence par trajets multiples a tourmenté le système de télévision numérique lors de ses premiers tests au milieu des années 1990. Il a fallu beaucoup de recherches, de calculs mathématiques et de développement de puces sur une décennie pour mettre au point des circuits capables de gérer les interférences et les pertes de signaux à trajets multiples. Aujourd'hui, ces égaliseurs adaptatifs offrent une réception TV numérique fiable, même dans des environnements urbains denses, garantissant que vous ne devenez pas fou lorsque vos programmes préférés se figent ou disparaissent brusquement.

Les signaux des stations de télévision et de radio VHF et UHF se comportent de manière largement prévisible. Ils sont lancés depuis l'antenne avec le bon angle de polarisation et le restent pour la plupart, s'affaiblissant à mesure qu'ils s'éloignent de l'émetteur. Mais s’ils entrent en collision avec un objet en cours de route et sont réfléchis, tous les paris sont ouverts : la polarisation initiale peut changer radicalement de l’horizontale à la verticale, ou plus probablement quelque chose entre les deux. Aux fréquences TV UHF, la différence entre les signaux polarisés horizontalement et verticalement peut atteindre 10 dB, soit dix fois le niveau du signal !

Si le signal de la chaîne de télévision est suffisamment fort chez vous, un léger changement de polarisation provoqué par ces réflexions ne devrait pas vous poser de problèmes de réception sérieux. Rappelez-vous qu'au début de la diffusion télévisée, il y a 60 ans, le propriétaire moyen devait faire face à une paire d'antennes fouet verticales qui s'effondraient (a/k/a oreilles de lapin) pour regarder des signaux de télévision à polarisation horizontale, déplaçant fréquemment les antennes à travers différents angles pour obtenir l'image et le son les plus forts et les plus propres et éliminer les images « fantômes » embêtantes causées par les trajets multiples.

D'autres « astuces » de propagation du signal peuvent entrer en jeu. Si vous habitez près d'un lac ou d'une autre grande étendue d'eau, vous constaterez peut-être que les signaux des chaînes de télévision éloignées deviennent sensiblement plus forts la nuit, grâce à un phénomène météorologique connu sous le nom de « conduits troposphériques ». Une couche d'air froid se retrouve emprisonnée entre des couches d'air chaud, formant un « conduit » virtuel dans lequel les signaux TV VHF et UHF peuvent parcourir des centaines de kilomètres pour certains téléspectateurs très surpris. Les « conduits » ne sont pas inhabituels à la fin de l'été et au début de l'automne le long des Grands Lacs, des côtes de l'Atlantique et du Pacifique, ainsi que dans le golfe du Mexique.

Un autre phénomène encore plus étrange est connu sous le nom de réfraction en lame de couteau, où les signaux de télévision et de radio se réfractent ou se courbent lorsqu'ils traversent les montagnes. En fonction de l'angle de courbure, vous pourrez peut-être obtenir une réception TV parfaite à des kilomètres de la station, même si une haute colline ou une montagne se trouve juste entre vous et l'émetteur TV. Vous découvrirez peut-être également que la position optimale de votre antenne TV pour ce type de réception est plus proche du sol, et non sur votre toit.

Votre antenne TV pourrait bien se retrouver dans un endroit inhabituel, comme celui de l'image ci-dessous, au milieu d'un parterre de roses, sous une terrasse, surplombant un étang à poissons. Il s'agit de l'endroit "magique" pour la réception TV VHF et UHF dans le sud-ouest du Vermont, dans une vallée isolée et bloqué en direction des émetteurs TV d'Albany, New York, par une colline de 300 pieds plus haute et à 800 mètres. Et ces émetteurs sont distants de 80 kilomètres – et pourtant, ils arrivent de manière fiable tous les jours, qu'il pleuve ou qu'il fasse beau. (Et les rosiers empêchent les gens d'entrer et de casser l'antenne !)

La clé pour recevoir des signaux de télévision numérique par voie hertzienne est d'avoir un rapport signal/bruit suffisamment élevé pour garantir une image et un son numériques propres. Choisir la bonne antenne pour le travail et la positionner correctement contribue grandement à y parvenir ! Restez à l’écoute pour plus de conseils…