WirelessBR

O artigo original "Antenna systems for UK DTT" foi
publicado na revista Broadcastengineering de outubro de 2003
Autor: Colin Burnell  (**)

No final da década de 90, tornou-se imperativo que o Reino Unido tivesse uma rede de DTT - Transmissão Digital de Televisão - instalada num curto espaço de tempo. 
O programa principal de configuração para o transmissor aconteceu entre 1998 e 1999, com penalidades financeiras pesadas para os provedores da transmissão por atraso na entrega. 
Inicialmente previu-se 81 sites, cada um com sistemas de transmissão para seis multiplex. 
Alguns multiplex foram planejados para compartilhar antenas analógicas já existentes; outros requereram antenas inteiramente novas.

Para projetar com uma solução factível os engenheiros de antenas tiveram que considerar vários fatores práticos como ganho da antena, força do vento, largura de banda, impedância, potência máxima admitida e o custo. 
Particularmente, novas antenas são limitadas pelo espaço disponível na estrutura de sustentação (torre) e estas devem geralmente ser mais baixas do que suas contrapartes análogas que foram instaladas antes no topo da torre. Uma exceção notável era uma antena nova no noroeste da Inglaterra que era instalada acima da antena analógica já existente.

Torre com os sistemas analógico e digital de antenas instalados, com os cabos de estaiamento.

As antenas de DTT geralmente tiveram que ser instaladas em torno da estrutura da sustentação e os testes de padrões horizontais de cobertura eram muito mais difíceis de conseguir. Para assegurar um bom desempenho, todos os projetos de antenas foram testados quanto à cobertura antes da fabricação.

Idealmente, as antenas análogas existentes seriam usadas em toda parte sempre que possível porque esta forneceria o melhor padrão de cobertura para o sistema analógico. 
Onde as antenas analógicas eram utilizáveis, freqüentemente uma ou o mais freqüências selecionadas para DTT tinham limitações em um ou mais azimutes; conseqüentemente, para aquelas freqüências específicas, as antenas novas foram projetadas para conseguir os padrões de cobertura horizontais (HRPs - Horizontal Radiation Pattern) particulares para cada caso. Em alguns locais, três antenas novas separadas estão no uso para DTT. O resultado é que cada multiplex tem a melhor cobertura possível, mas não necessariamente idênticas.

As soluções para as antenas resultaram em alguns projetos complexos que envolvem vários níveis com muitos painéis por nível. Os painéis banda larga polarizados horizontalmente eram como blocos de construção para todas as antenas novas da estação. Em locais com baixa potência, foram empregados cardióides polarizados verticalmente com entrada dupla. 

Em alguns casos foram utilizadas antenas onidirecionais  proporcionando uma cobertura muito boa em uma faixa larga de freqüências, especialmente quando os painéis eram montados em uma parte baixa e larga da torre.

Em alguns locais, onde o espaço disponível para instalação de novas antenas na torre era severamente restrito, as antenas do tipo skew-fire foram usadas. Neste caso, os painéis de antenas são arranjados para irradiar tangencialmente à sua montagem. Como esta solução não propicia um padrão de cobertura onidirecional satisfatório, trabalhava-se cerrado com os planejadores de espectro para assegurar a maior cobertura populacional possível.

Margens de Segurança 

Um fator vital que teve que ser observado - tanto em projetos novos de antenas quanto em antenas existentes - era a margem de segurança em relação à capacidade de potência e tensão. 
Os sistemas analógicos de antena geralmente são limitados em níveis de potência, mas para DTT é mais freqüente uma limitação da tensão. 
Poderia haver até seis multiplex de DTT compartilhando a mesma antena, cada uma com as portadoras de 2k QAM, como os serviços analógicos existentes. 
Em algum ponto, todas estas portadoras podiam ser somadas em fase, por um período extremamente curto. 
Uma avaliação foi feita a respeito de que tensão de pico deveria ser permitida para evitar a avaria da antena e sem reprojetar o sistema, que o tornaria demasiado caro para construir. 

Devido à característica de borda da recepção de DTT nos locais mais distantes de sua área de serviço, os radiodifusores digitais requereram que a potencia efetivamente irradiada (ERP) fosse mantida mesmo com a operação de meio sistema irradiante. 
Para possibilitar isso, os sistemas da antena foram projetados como duas metades independentes. 
Durante períodos da operação da meia antena, a potência do transmissor é dobrada , colocando em operação  paralela o transmissor reserva, compensando assim a perda de 3 dB causada pela operação com meia antena. Isto tem um impacto no sistema em termos de custo porque todos os componentes da antena, incluindo combinadores, devem ser capazes de trabalhar com quatro vezes seus níveis normais de potência, e também requer um sistema mais complexo no transmissor. 
Onde os sistemas análogos existentes foram usados, determinados componentes foram substituídos para assegurar-se que os multiplex novos de DTT poderiam transmitir com segurança. 


Instalação

Devido ao alto campo eletromagnético (RF) presentes nas proximidades (região de campo próximo) das antenas já existentes e operantes, foi freqüentemente necessário ter que reduzir a potencia de operação ou mesmo interromper o funcionamento das estações já existentes, enquanto o pessoal escalava a torre ou trabalhava próximo a ela. 
Estas interrupções tiveram que ser negociadas para ocorrer em uma hora em que afetassem menos os vários programas irradiados. 
Com até cinco serviços analógicos de TV, e todas as estações de rádio nacionais, regionais e locais a considerar, foi um caso complicado de compatibilizar. 
Freqüentemente, durante eventos tais como o torneio de tênis de Wimbledon, ocorria um embargo completo nas interrupções e havia somente uma quantidade limitada de trabalho que poderia ser empreendida na noite, 300 metros acima de um mastro em conjunto com o tempo imprevisível.
O efeito de atraso no progresso em outros locais, transformou-se no pesadelo dos projetistas em resolver. Não obstante, todos os locais foram terminados em suas datas contratuais.


Verificação

As coberturas dos novos serviços DTT foram verificadas usando-se um helicóptero. 
As medidas evidenciaram que painéis de antenas de alguns fabricantes tiveram melhor desempenho que outros na faixa de UHF - isto era evidente por uma redução do ganho intrínseco. 
Na ocasião em que as antenas de DTT foram medidas, não havia nenhuma especificação detalhada impondo aos fabricantes  as tolerâncias nos diagramas horizontais de irradiação observadas com o uso do helicóptero. 
As especificações agora foram completadas e são coerentes com os fabricantes de antenas e as medidas feitas com auxílio do helicóptero. 

(*) O tradutor, Gustavo Issi Tormin (gtormin@solar.com.br) é formado em Engenharia Elétrica, modalidade Eletrônica, com ênfase em Telecomunicações pelo Instituto Nacional de Telecomunicações - INATEL em 1998; trabalhou no CERNE - Consórcio de Empresas de Radiodifusão e Notícias do Estado de Goiás; atualmente trabalha na Agência Nacional de Telecomunicações - ANATEL em Brasília/DF como engenheiro regulador. 

(**) O autor, Colin Burnell é gerente de sistemas de antena para a transmissão da emissora NTL, reconhece o auxílio de Peter Kemble, Glenn Doel e Bruce Randall, todos da NTL, na confecção deste artigo.