De techniek van Radio en TV

Iets over uitzendingen

Golven. Er zijn allerlei manieren om signalen uit te zenden. Sommige signalen kun je gewoon met je lichaam opvangen -- geluid, licht en warmte. Andere dingen vallen buiten het bereik dat je kunt waarnemen, maar ze lijk wel op deze vertrouwde signalen.

In de natuurkunde worden al deze dingen beschouwd als golfbewegingen van iets in onze omgeving. Kenmerkende eigenschappen van golven zijn de golflengte (in meters of centimeters) en de frequentie (in trillingen per seconde ofwel Hz, met als varianten MHz of GHz).

Satelliet. Afhankelijk van de frequentieband gedragen golven zich verschillend. De frequenties voor satellieten bijvoorbeeld, liggen rond 12 GHz (ze trillen 12.000.000.000 maal per seconde!) en zulke signalen reizen in een rechte lijn, net als licht. Ook net als licht moet je voor een goede ontvangst goed mikken op de satelliet, en je moet de satelliet in wezen kunnen "zien". Wolken en neerslag zijn gelukkig geen probleem voor deze golven, maar een boom of een gebouw tussen jou en de satelliet wel.

Alle satellieten hangen trouwens op een vaste hoogte boven de Evenaar. Dat is de enige plek waar ze op een vaste plek stil kunnen hangen. Op elke andere baan zou je voortdurend energie kwijt zijn om ze bij te sturen, of jij zou je schotel voortdurend op een andere plek moeten richten. De plek waar een satelliet wordt aangegeven met graden ooster- of westerlengte; dat is genoeg, omdat je weet dat het boven de Evenaar is.

Zendmasten. Radio en TV worden via zendmasten rondgestuurd. Het signaal lijkt wel wat op geluid, in dat het om hoekjes kan reizen, en in principe zelfs door glas en muren. Denk aan een soort magneetveld, maar wel veel sneller golvend dan wat je magneetje in je fietsdynamo veroorzaakt: miljoenen keren zo snel.

Iets over antennes

Antennes lijken mysterieus, maar in feite zijn het blootliggende draden die gevoelig zijn voor uitgezonden golven. Die gevoeligheid hangt af van de frequentie (trillingen per seconde), en dat hangt direct samen met de afmetingen en vorm van een antenne. Het is helemaal niet moeilijk om zelf een antenne in elkaar te zetten, maar let er altijd op dat hij bedoeld is voor de frequentieband die je zoekt, en verander niets aan de vorm en afmetingen. Transporteer het signaal van antenne naar ontvanger met het voorgeschreven type kabel om storingen en vervorming te voorkomen. Meestal is dat een coaxkabel met een voorgeschreven impedantie van bijvoorbeeld 75 ohm.

Satellietschotel. Omdat een satelliet maar heel zwak zendt (het vermogen van een gloeilamp wordt verdeeld over West-Europa) moet vrij veel signaal verzameld worden van een relatief groot oppervlak. Dat is wat een antenneschotel doet. Zo'n schotel "kijkt" als het ware naar de satelliet, kaatste het signaal dan omlaag naar een opnemer die precies op de plek gemonteerd is waar alle binnenkomende stralen tegelijk pieken. Zo krijg je een versterkt signaal, en dus een betere ontvangst.

Je kunt trouwens best een beetje smokkelen; als vlak naast de satelliet waarop je mikt nog een andere hangt die je ook wilt ontvangen, dan concentreert dat signaal zich vlak naast de opnemer voor de eerste satelliet. Als je op die nieuwe plek een tweede opnemer ophangt dan kun je twee satellieten met een enkele schotel ontvangen.

Dipool. De enkele of dubbele "metalen stengel" die je kent van de auto, je WiFi-router of je oude FM-radio is een zogenaamde dipool-antenne. Het is de simpelste vorm van antenne. Het maakt (iets) uit of je hem horizontaal of vertikaal houdt, maar verder kan het signaal uit alle richtingen komen. Je mikt dus niet op de zender, zoals met een satellietschotel. Dat is eenvoudiger in gebruik, maar het signaal komt ook minder sterk door. Zendmasten hebben vaak wel genoeg vermogen om met zo'n antenne te ontvangen.

Er zijn trucs om de ontvangst van een dipool wat beter te maken. Zo zijn er voor digitale TV ontvangers gemaakt met twee bierblikjes en een stukje coaxkabel, maar ook een deels gestripte coaxkabel werkt al.

Richtantenne. Er zijn ook speciale vormen van antennes, die extra gevoelig zijn in een bepaalde richting. Die kun je bijvoorbeeld gebruiken om een zender te ontvangen die met een dipool buiten je bereik zou vallen. Dit kan bijvoorbeeld helpen om het signaal van een buurland te ontvangen. Daarbij is het wel handig dat er geen haarscherpe scheiding is; je zult ook nog regionale signalen uit een andere richting ontvangen als je een richtantenne op zo'n buurlandzender richt.

Voor digitale TV kun je dezelfde richtantennes gebruiken die ook voor analoge TV gebruikt konden worden, want het zijn dezelfde frequenties die nu alleen een ander signaal dragen. Je kunt dus een Yagi-antenne gebruiken (een lelijk en monsterlijk groot ding) of een Logper-antenne die je eenvoudig zelf kunt solderen met wat koperdraad en een coax-kabeltje.

Een satellietschotel is feitelijk ook een richtantenne, die speciaal bedoeld is voor golven die niet weerkaatsen maar in een rechte lijn naar je toe komen.

Iets over signalen

Digitaal. Televisie wordt tegenwoordig meestal digitaal verstuurd. Dat systeem heet Digital Video Broadcasting, of DVB. Afhankelijk van de manier waarop dat naar je wordt verzonden kan het op een aantal manieren in golfjes worden verpakt:

• Satelliet gebruikt DVB-S of DVB-S2
• Kabel gebruikt DVB-C
• Zendmasten gebruiken DVB-T of voor handheld devices ook wel DVB-H

Voorbij het golfjespatroon is het allemaal DVB. Voor satelliet zijn daar wel twee varianten van, omdat het systeem al heel oud is en hoewel het prima werkt waren daar nog geen voorzieningen in getroffen voor breedbeeld, HD of 3D. In DVB-S2 zit dat nu wel, net als ook in DVB-C en DVB-T.

Ruimte. De golfjes bepalen natuurlijk wel hoeveel "ruimte" er is voor data. Satellietsignalen hebben idioot veel ruimte, dus daar zul je altijd de meeste mogelijkheden mee hebben. Kabel is de tweede, en DVB-T is het meest krap bemeten. Die "ruimte" bepaalt hoeveel zenders en in welke kwaliteit de uitzendingen kunnen zijn; HD neemt 4x zoveel ruimte, 3D neemt 2x zoveel; de combinatie van 3D en HD dus 8x zoveel.

Digitale TV is compacter dan analoge; in de ruimte van een enkele analoge TV-zender kun je ongeveer 4 digitale kwijt van vergelijkbare kwaliteit, of bijvoorbeeld 3 gewone en een stapeltje veel verder gecomprimeerde zenders.

Versleuteling. Het is met DVB-signalen mogelijk om versleuteling toe te passen. Dat betekent in de praktijk dat je een smartcard moet gebruiken om de signalen te gebruiken. Zoals je zult begrijpen passen commerciele zendpartijen dit graag toe om je te dwingen een abonnement te nemen. Met het verkrijgen van de zendmachtiging voor DVB-T heeft KPN/Digitenne moeten beloven om Nederland 1, 2 en 3 alsmede de regionale omroep zonder versleuteling beschikbaar te stellen. Dat was bepaald niet hun eigen idee trouwens! In de landen om ons heen is men niet zo kinderachtig; vanwege de beperkte reikwijdte van de zendmasten zenden de meeste landen hun signalen onversleuteld uit. Ook commerciele zenders eisen schijnbaar geen betaling per klant, zoals in Nederland.

Radio. Hoewel radio ook digitaal verzonden kan worden, gebruiken we eigenlijk nog bijna altijd analoge verzending via FM. Dat is omdat er zo ontzettend veel apparaatjes voor zijn dat die nooit allemaal om te zetten zijn; het is bovendien niet echt nodig, want de benodigde "ruimte" voor radio is veel minder dan voor TV.

FM betekent frequentie-modulatie; hierbij worden verschillen in volume vertaald in een hogere of lagere zendfrequentie. Een FM-zender klinkt dus een beetje als een zingende zaag, die een hele snelle melodie uitkermt!

Omdat deze techniek niet is veranderd, kun je de ontvangst nog net zo doen als altijd: met een simpele dipool die je aansluit op de antenne-ingang van je tuner, zonodig met een coaxkabel als verlengstuk. Let wel op het aantal ohm, zowel voor de kabel als de antenne moet dat kloppen met wat de tuner verlangt; als die voor kabel geschikt is dan is dat meestal 75 ohm. Mocht je een antenne hebben voor 300 ohm, dan moet er een simpele omzetter tussen, een zogenaamde "balun". Vraag ernaar in een zaak voor radiotechniek of elektronica en zorg ook dat je weet aan welke kant je de antenne aansluit, en aan welke kant de FM-tuner.

Iets over ontvangers

Afhankelijk van wat je al hebt en wat je allemaal wilt, kan het nodig zijn om dingen aan te schaffen. Is dat duur? Dat kan heel erg meevallen. Deel de kosten maar eens door je maandrekening van je huidige provider, en je weet in hoeveel tijd je een aanschaf terugverdient.

Kastjes. Hoewel het in principe mogelijk zou zijn om een ontvanger geschikt te maken voor DVB-T, DVB-S2 en DVB-C, zie je meestal dat er gekozen wordt voor slechts een variant. Er zijn geen omzetters van de ene variant in de andere. Afhankelijk van wat je wilt ontvangen moet je dus de juiste soort ontvanger gebruiken. Ik heb bijvoorbeeld een TV gekozen die DVB-T kan ontvangen, omdat ik zag aankomen dat ik ooit van de publieke omroep vanaf zendmasten gebruik zou willen maken.

Als je TV het juiste signaal niet aankan, dan heb je soms een "set-top box" nodig. Dat is een apart kastje met een tuner voor de juist vorm van DVB, met vaak een video-uitgang zoals Scart of HDMI. Let wel even op wat het standbyvermogen en de opstarttijd is trouwens, ze vallen op dat punt vaak flink tegen.

Er zijn ook speciale vormen voor laptops, zoals een USB-stick van een paar tientjes die DVB naar de laptop voedt. Bij zo'n stick zit vaak een simpele dipoolantenne; mogelijk wil je daar een richtantenne van maken om een betere ontvangst te krijgen.

Smartcards. Je hoort soms van kastjes die "geschikt" moeten zijn voor een bepaalde aanbieder (zoals Digitenne). Dat gaat dan vrijwel altijd over de versleutelde signalen en de soorten smartcards die ermee kunnen werken. Er zijn verschillende smartcardsystemen (en dat is heel suf, want de versleuteltechniek is wel altijd hetzelfde) en daar moet je dus voor uitkijken -- tenzij je tevreden bent met onversleutelde inhoud.

Let er ook op dat afhankelijkheid van een smartcard betekent dat er een limiet zit op het aantal ontvangers dat tegelijk een kanaal kan ontvangen; de zegeningen van de smartcard zijn eenzijdig in het voordeel van de zendgemachtigde. Weet je ook meteen waarom ze zo dol zijn op digitalisering: het is de manier om controle over je kijkgedrag te krijgen! Tenzij je deze pagina natuurlijk ten uitvoer brengt.

Satelliet. Een tuner voor satelliet is altijd een beetje speciaal. De opnemer die in de schotel zit wordt namelijk aangestuurd om te selecteren of je het horizontale of vertikale signaal wilt zien en de hoge of lage frequentieband. De tuner krijgt dus een kwart van het totale zenderaanbod van een satelliet te zien, en de opnemer schakelt daartussen over.

Daarnaast zijn er ook switches mogelijk met het zogenaamde DiSEqC systeem (Digital Satellite Equipment Control); hiermee kan een voldoende slimme tuner ook nog omschakelen tussen meerdere opnemers dus, effectief, tussen meerdere satellieten. Er zijn mensen die zo Astra 1, 2 en 3 ontvangen, samen goed voor duizenden zenders. Eenmaal geprogrammeerd kan de tuner daar dan automatisch tussen omschakelen.

Maar schotels zijn lelijk, en gelukkig zijn er ook methoden om met een aantal mensen samen van dezelfde schotel en opnemers gebruik te maken. Hiervoor bestaan er duo, quad en quattro opnemers. Vraag naar details in je lokale satellietspeciaalzaak. Ga trouwens niet naar de Grote Keten in de binnenstad, maar liever naar het speciaalzaakje waar de Turkse buren ook hun setup voor Turksat hebben aangeschaft.

Leuke projectjes

• Kristalradio's zijn radio's die geen batterij nodig hebben om een klein oortelefoontje te voeden. Die zijn er zowel voor AM als FM. Zie http://www.techlib.com/electronics/crystal.html en http://solomonsmusic.net/FM_CrystalRadio.html waarbij met name die voor FM heel ongebruikelijk zijn.
• Met behulp van een geschikte videokaart en wat handigheid kun je zelf DVB-T signalen genereren: http://bellard.org/dvbt/
• Satellietschotels kun je rechtop zetten met de opnemer eronder, maar je kunt ze ook een slag draaien. Het voordeel is dat de schotel hierdoor minder hoog wordt, en dus minder lelijk, zonder dat de ontvangst eronder lijdt. Als je geluk hebt sluit het precies op de hoek van je dak aan. Tenslotte heb je zo minder kans van schaduw op dat andere spul op je dak: je zonnecellen. Zie http://rick.vanrein.org/blog/satellite/platsat.2006-05-30-09-27.article
• Je kunt bepalen waar het zuiden is als je een paar satellietschotels weet te vinden die een andere kant op "kijken". In Nederland is dat vaak een die gericht is op Astra 1, en een ander die op Turksat gericht is. Die laatste wijst ongeveer het zuidoosten aan, terwijl Astra 1 in het zuid-zuidoosten te vinden is.
• Als je een bepaalde zender uit een bepaalde richting beter wilt ontvangen, zou je kunnen overwegen een richtantenne voor FM te maken. Pas op, deze is door de FM-golflengte veel groter dan hetzelfde voor de TV-banden UHF en VHF! Mogelijkheden zijn een Yagi of Log-periodieke antenne, zie http://www.skyscan.ca/Antennas.htm en http://www.rescueelectronics.com/FM_Antennas.html