Televisione (tecnologia)

3.3

Telecamera

In una telecamera, una o più lenti focalizzano l’immagine su una superficie sensibile. Queste superfici fanno parte dei tubi da ripresa, i quali trasformano le variazioni di intensità luminosa in variazioni di carica o di corrente elettrica. Il primo tubo di ripresa televisivo fu l’iconoscopio. Efficiente in condizioni di luce controllata, l’iconoscopio diviene pressoché inutilizzabile in condizioni di luce non ottimali.

3.4

Orticonoscopio

Per ovviare a tale inconveniente furono sviluppati tubi da ripresa molto più sensibili, tra i quali merita di essere citato l’orticonoscopio: in qualunque condizione di illuminazione, perfino a lume di candela, questo strumento riesce a produrre segnali video utilizzabili.

Il tubo dell’orticonoscopio ha un’estremità aperta e protetta da un materiale trasparente, mentre la parte interna, rivestita dello strato di un composto di un metallo-alcalino, rappresenta una superficie fotoelettrica sensibile. L’emissione di elettroni dallo strato fotosensibile viene accelerata per mezzo di un campo elettrico e focalizzata da un campo magnetico su un elettrodo-bersaglio trasparente a bassa conducibilità.

Oltre il bersaglio sono situati, in sequenza, uno schermo in rete metallica finissima, che presenta 155.000 aperture per cm², un anello di decelerazione e un rivestimento cilindrico concentrico che funge da elettrodo positivo, o anodo. All’estremità del tubo si trovano un cannone elettronico, che fornisce il fascio di elettroni, e un moltiplicatore di elettroni.

Gli elettroni emessi dalla superficie fotosensibile colpiscono il bersaglio, determinando l’emissione di parecchi elettroni secondari per ogni singolo elettrone incidente. Questa emissione secondaria produce sul bersaglio una matrice di cariche positive corrispondente all’immagine luminosa sulla fotosuperficie. La quantità di carica positiva risulta proporzionale alla luminosità dell’area corrispondente, mentre gli elettroni secondari vengono raccolti dalla griglia. Come bersaglio viene utilizzato un vetro molto sottile, in modo che le cariche positive presenti sulla superficie esterna possano attraversarlo e neutralizzare un numero uguale di cariche negative deposte dal fascio di scansione.

Il meccanismo di scansione è costituito dal cannone elettronico e dall’anodo cilindrico posti nel collo del tubo, e da un insieme di bobine di deflessione situate all’esterno del tubo stesso. Il fascio di scansione viene rallentato, poco prima che colpisca il bersaglio, per effetto dell’anello di decelerazione carico negativamente, e raggiunge il bersaglio con un’energia insufficiente per estrarre più elettroni secondari di quanti ne abbia forniti. In ogni zona del bersaglio il fascio di elettroni annulla la carica positiva presente, e gli elettroni in eccesso vengono riflessi verso il cannone e il moltiplicatore di elettroni a esso collegato.

Il moltiplicatore di elettroni, consistente in un disco che circonda la fessura attraverso cui il cannone elettronico “spara” e in una serie di elementi successivi, agisce come dispositivo di amplificazione delle emissioni di elettroni secondari. Il primo disco di un comune orticonoscopio viene mantenuto a un potenziale positivo di circa 200 V, e gli elementi successivi, detti dinodi o catodi secondari, a potenziali ancora maggiori. Ogni dinodo libera un numero di elettroni secondari superiore a quello degli elettroni che lo hanno colpito: in tal modo il segnale della camera subisce una moltiplicazione a ogni passaggio da un elemento all’elemento successivo.

3.5

Vidicon

Un altro tipo di tubo di ripresa utilizzato nelle trasmissioni televisive è il Vidicon. In questo dispositivo l’immagine viene proiettata su un bersaglio fotoconduttivo, di solito uno strato sottile di trisolfuro di antimonio, che varia la propria conducibilità elettrica in funzione dell’esposizione alla luce. Il materiale fotoconduttivo è applicato su un elettrodo conduttore trasparente, che funge da placca collettrice e presenta una carica positiva rispetto alla sorgente del fascio elettronico.

Un fascio di elettroni, focalizzato e deflesso come nell’orticonoscopio, deposita sul bersaglio un numero di elettroni tale da compensare la carica che si disperde dalla placca collettrice attraverso lo strato del bersaglio nel periodo che intercorre tra due scansioni. La carica risulta proporzionale all’illuminazione delle varie zone del bersaglio. Lo spostamento di carica, coincidente con la carica deposta dal fascio, genera il segnale video in ingresso a un amplificatore accoppiato al tubo.

Il Vidicon è un tubo di ripresa ad alta sensibilità, semplice e compatto. Grazie alle sue dimensioni ridotte (2,5 cm di diametro e circa 15 cm di lunghezza), trova vasta applicazione nei sistemi televisivi a circuito chiuso, ovvero in tutti i casi in cui trasmettitore e ricevitore si trovano a distanze tali da poter essere collegati direttamente via cavo senza ricorrere a sistemi di trasmissione per grandi distanze.

4

Trasmissione del segnale

La diffusione dei programmi televisivi è iniziata negli anni Quaranta negli Stati Uniti e si è estesa rapidamente in Europa e nel resto del mondo. Il primo servizio pubblico di trasmissione televisiva fu introdotto in Unione Sovietica nel 1948. Per le prime trasmissioni venivano utilizzati sistemi meccanici e non era prevista alcuna regolamentazione dello scambio e della diffusione dei programmi. Con l’introduzione di nuove reti, tra le quali la Radio televisione italiana, in servizio dal 1954, si sono resi necessari, e sono stati successivamente siglati, vari accordi per disciplinare la trasmissione televisiva.

Se si escludono gli speciali circuiti che servono a produrre gli impulsi di sincronizzazione e cancellazione necessari per la scansione, e le apparecchiature per il controllo dei segnali provenienti dalla telecamera, un sistema di trasmissione televisiva può essere equiparato a quello di una stazione di trasmissione radio in modulazione di ampiezza (AM), mentre le apparecchiature audio non presentano sostanziali differenze da quelle utilizzate nelle trasmissioni in modulazione di frequenza (FM).

4.1

Canali televisivi

La trasmissione di segnali televisivi presenta una serie di problemi non presenti nelle trasmissioni audio, il principale dei quali è la larghezza di banda. Il processo di modulazione di un’onda elettromagnetica implica la generazione di una serie di frequenze dette bande laterali, che corrispondono alla differenza e alla somma tra la frequenza dell’onda portante e le frequenze modulatrici. Nelle comuni trasmissioni audio, in cui il segnale è limitato a frequenze non superiori a 10 kHz, le bande laterali occupano uno spazio ristretto nello spettro di frequenza, e le frequenze portanti assegnate alle diverse stazioni possono differire di soli 10 kHz senza che si verifichino problemi di interferenza.

La gamma di frequenze di un singolo segnale televisivo, invece, è pari a circa 400 volte l’intera banda di frequenza utilizzata da una stazione radio in trasmissioni AM. Per poter fornire un numero di canali sufficiente a ospitare le stazioni TV di una determinata area geografica, è dunque necessario utilizzare per le portanti televisive segnali in alta frequenza.