Circuits HF – Généralités

I – Logarithmes – Bels – Décibels

A) Généralités

Logarithme : du grec logos rapport et arithmos nombre. Exposant de la puissance à laquelle il faut élever un nombre « a » pour trouver un nombre considéré.

Bel : (de Graham Bell , physicien américain d’origine anglaise 1847 – 1922, inventeur du téléphone) : logarithme décimal du rapport d’une puissance à une autre dix fois plus faible. Situe un rapport de puissance.

Tous les ouvrages et citations techniques parlent décibels ( en abrégé dB). Un décibel vaut un dixième de Bel.

B) Les logarithmes

Pour comprendre les décibels, il faut revoir les logarithmes. Plaçons en regard deux séries de nombres :

a) nombre 0,01 0,1 1 10 100 1000 10000 100 000 1 000 000

v v v v v v v v v

b) logarithme -2 -1 0 1 2 3 4 5 6

« a » est une progression géométrique de raison égale à 10. On passe d’un terme à l’autre en multipliant par 10.

« b » est une progression arithmétique de raison égale à 1. On passe d’un terme à l’autre en ajoutant 1.

Dans un système comme celui là (à base 10), on dit : 1 est le logarithme de 10 et cela s’écrit 1 = log 10 avec log en minuscules.

Les logarithmes des nombres considérés, à partir de 1 sont faciles à connaître. Ils correspondent au nombre de zéros et sont positifs.

Remarque sur les logarithmes des nombres inférieurs à 1 :

Log 1 = 0

Log 0,1 = - 1 = Log 1 x 10

Log 0,01 = - 2 = Log 1 x 10

Log 0,001 = - 3 = Log 1 x 10

Les logarithmes des nombres inférieurs à 1 sont négatifs.

Les logarithmes dont nous venons de parler sont à base 10. Ce sont les logarithmes décimaux ou logarithmes vulgaires.

1) Composition d’un logarithme

Le logarithme d’un nombre comprend deux parties : l’une appelée caractéristique et l’autre mantisse.

Ainsi, par exemple, le logarithme du nombre 300, qui est égal à 2,477, a pour caractéristique 2 et pour mantisse 477.

La caractéristique se trouve toujours avant la virgule et la mantisse après la virgule.

Définissons par exemple le logarithme du nombre 300.

La détermination s’effectue en deux temps : on définit la caractéristique puis la mantisse.

Le nombre 300 se situe entre 100 et 1000, le logarithme du nombre 300 se situe par conséquent, entre le logarithme du nombre 100 et celui du nombre 1000.

Le logarithme de 100 est 2 , le logarithme de 1000 est 3 , le logarithme de 300 est supérieur à 2 et inférieur à 3. Le logarithme de 300 est donc 2,… (qui se lit : 2 virgule quelque chose) .

La caractéristique est ainsi déterminée, la mantisse est donnée par une table de logarithme, soit 477.

Le logarithme de 300 est donc 2,477.

Les calculatrices donnent directement la valeur complète d’un logarithme avec de nombreuses décimales, ce qui est plus simple que de recourir à une table de logarithme.

On ne tire pas parti des logarithmes pour les additions et les soustractions, on en fait usage pour les multiplications, les divisions, les puissances, les racines.

2) Logarithme d’un produit

Exemple : 30 x 10 x 10 = 3000

Log 30 = 1,477

Log 10 = 1

Log 3000 = 3,477

D’où Log 3000 = log 30 + log 10 + log 10

Log 3000 = 1,477 + 1 + 1 = 3,477

Le logarithme d’un produit est égal à la somme des logarithmes des termes du produit.

Log a x b x c = Log a + Log c + Log c

3) Logarithme d’un quotient

Exemple : 3000 : 10 = 300

Log 3000 = 3,477

Log 10 = 1

Log 300 = 2,477

D’où log 300 = log 3000 – log 10

Log 3000 = 3,477 – 1 = 2,477

Le logarithme d’un quotient est égal au logarithme du dividende moins le logarithme du diviseur.

Log = log a - log b

4) Logarithme d’un nombre élevé à une puissance

Exemple : 10 = 10 x 10 x 10 = 1000

Log 10 = 1

Log 1000 = 3

D’où log 10 = 3 log 10

Le logarithme d’un nombre élevé à une puissance est égal au logarithme du nombre, multiplié par la valeur de la puissance.

Log a = x log a

5) Logarithme d’une racine

Exemple : = 10

Log 100 = 2

Log 10 = 1

D’où log = log 100 : 2 (2 = indice de la racine)

Le logarithme d’une racine est égal au logarithme du nombre placé sous le signeÖ , divisé par l’indice de la racine.

Log =

C) Bels et Décibels

La (figure 1 ) schématise un amplificateur avec sa résistance d’entrée Re et sa résistance de sortie Rs.

A l’entrée de l’amplificateur, la puissance disponible est Pe et à la sortie de l’amplificateur, la puissance disponible est Ps. Le gain en puissance est donné par le rapport exprimé en Bels, ce gain vaut log .

Le Bel n’est pas utilisé, car l’expérience montre qu’un écart de 1 Bel est considérable. C’est ainsi que le rapport des puissances acoustiques mises en jeu dans les phénomènes compris entre le seuil d’audibilité et les bruits les plus intenses (explosion violente, coup de tonnerre très proche, etc. …) est inférieur à 15 Bels.

Dans ces conditions, il est beaucoup plus pratique d’utiliser un sous multiple usuel qui est le décibel, symbole dB, et qui est la dixième partie du Bel.

Donc, gain de l’amplificateur en dB = 10 log

Exemple : soit Pe = 1 watt et Ps = 10 watts

Gain en puissance : = = 10

Exprimé en dB : G = 10 log = 10 log 10 = 10 x 1 = 10 dB

Les décibels sont conçus pour exprimer des rapports de puissance.

L’exemple considéré Rs = Re

Pour effectuer des calculs corrects, avec des résistances d’entrée et de sortie différentes, il faut déterminer Pe et Ps en tenant compte de leur résistance d’entrée et de sortie, et ensuite de faire le rapport et de chercher 10 log .

1)Exemple de calcul incorrect

Avec le schéma de (la figure 2) où Pe = 1 watt , Ps = 10 watts ; Re = 100W, Rs = 1W.

Gp = = = 10

En dB , G dB = 10 log 10 = 10 x 1 = 10 dB

Ve = = = = 10volts

Gain en tension = = = 0,316

Nous avons, non pas un gain en tension, mais une atténuation.

G dB = 20 log 0,316 = 20 x (0,5) = - 10 dB

Ces – 10 dB expriment bien un rapport mais pourraient faire penser que l’amplificateur atténue alors que l’amplificateur amplifie bel et bien.

Pour effectuer des calculs corrects, en partant des tensions, il faut tenir compte des résistances.

Si Re est différent de Rs, il n’y a pas de simplification possible. On peut écrire :

= x

Exprimé en décibels, cela devient :

10 log = 10 log + 10 log

2) Calcul avec des circuits en alternatifs

Il faut à ce moment considérer des impédances d’entrée et de sortie Z et les facteurs de puissance des circuits ( cos Ф) .

En alternatif, l’expression de la puissance est :

P = V I cos Ф et Z =

D’où P = cos Ф

D’où en décibels :

10log = 20 log + 10 log + 10 log

3) Conclusion générale

De ceci, il ressort que s’il est très facile de déterminer le gain d’un ensemble en additionnant les gains en dB de tous les étages, la détermination de ces gains demande une certaine habitude et de sérieuses précautions, tant dans les relevés de mesures que le mode opératoire des calculs.

4) Valeur zéro décibel – niveau de référence

La valeur 0 dB sert de point de départ. En basse fréquence, la puissance correspondant à 0 dB est 1 mV. Ceci correspond à 0,775 V sur une impédance de 600 W.

Les niveaux de puissance inférieurs à 1 mV s’expriment en – dB et supérieurs en + dB ou en dB.

Exemple : un amplificateur basse fréquence fournit 10 W en sortie.

Niveau en dB = 10 log = 10 log 10000 , log 10000 = 4

10 log 10000 = 10 x 4 = 40 dB (figure 3) .

Autre exemple : Un micro fournit 50 mV sur une impédance de 600 W.

Puissance du micro : P = = = 40 mW

Niveau du micro en dB = 10 log = 10 log 0,04

Log 0,04 = - 1,4

10 log 0,04 = - 1,4 x 10 = -14 dB (figure 3).

Autre référence de zéro en dB

Certains appareils de mesures fournissent une courbe de réponse sur un écran d’oscilloscope.

Cette courbe ( figure 4) représente la tension de sortie d’un montage en fonction de la fréquence.

On prend, comme niveau zéro dB, la valeur maximale de la tension de sortie (100%).

Le rapport entre la tension au point A et la valeur maximale de tension est 0,5.

Niveau de tension au point A = 20 log 0,5 = 20 x 0,3 = - 6 dB.

II – Vecteurs – notions de trigonométrie

A) Les vecteurs

1) Définition

Vecteur : nom et adjectif masculin (du latin vector, de véhérer, transporter).

En mathématiques, segment de droite orienté sur lequel on distingue une origine et une extrémité.

Il est très important d’être familiarisé avec les vecteurs. Ceux ci sont nécessaires pour comprendre la raison de la forme particulière d’une courbe de réponse d’amplificateurs à fréquence intermédiaire en télévision.

Toute l’étude des systèmes de télévision NTSC et PAL est basée sur les vecteurs.

Sur la (figure 5) est représenté des droites dont un vecteur, un vecteur est une grandeur orientée, il peut être exprimé en valeur absolue, exemple 3 cm. On peut lui donner aussi une valeur 1, c’est un vecteur unitaire.

Un vecteur peut être orienté dans un plan ou dans l’espace. les vecteurs sont utilisés pour représenter des grandeurs variant sinusoïdalement en fonction du temps. Pour les vecteurs représentant les tensions U et les courants I , ils sont à considérer sous un aspect vectoriel ( ou ) .

Somme de vecteurs

On peut additionner des vecteurs (figure 6 a et b) (figure 7) (figure 8) (figure 9).

B) Définition des termes : fonction, trigonométrie

Une fonction en mathématiques est une grandeur qui dépend d’une ou de plusieurs variables et s’écrit f.

Exemple : a dépend de b s’écrit a = f (b)

y fonction de x s’écrit y = f (x)

TRIGONOMETRIE : du grec trigônon triangle

Etude des propriétés des fonctions circulaires, des angles, des arcs (sinus, cosinus, tangente).

C) Rotation d’un vecteur, fonctions trigonométriques

Voir (figure 10, 11, 12).

1) Sinus d’un angle : voir (figure 13)

2) cercle trigonométrique – sinus positif – sinus négatif : voir (figure 14)

3) Exemples de valeurs de sinus : voir (figure 15) (figure 16, 17, 18) (figure 19, 20) (figure 21, 22)

4) Cosinus d’un angle : voir (figure 23)

5) Cosinus positif – cosinus négatif : voir (figure 24)

6) Exemples de valeurs de cosinus : voir (figure 25) (figure 26, 27, 28) (figure 29, 30) (figure 31, 32)

7) Fonction sinus et cosinus – comparaisons

Quand le vecteur fait un tour complet (figure 33a) le sinus prend les valeurs suivantes :

0 1 0 -1 0

On peut tracer la courbe correspondante (figure 33b)

Quand le vecteur fait un tour complet (figure 34 a) , le cosinus prend les valeurs suivantes :

1 0 -1 0 1

La courbe correspondante est donnée à la (figure 34b)

On peut superposer les deux courbes, pour les mêmes valeurs d’angle. On obtient la (figure 35) .

Les deux courbes sont semblables, compte tenu d’un décalage de 90°.

D) Remplacement de l’angle par le temps comme variable

Supposons un vecteur tournant à vitesse constante (figure 36) . Sa vitesse est f tours par seconde. En 1 tour ou 2p le vecteur effectue un cycle sinus complet correspondant à une période de durée T.

T = . 1 cycle correspond à 360° ou 2p radians. A un temps t = T correspond un angle de 2p. A un temps t quelconque, correspondra un angle a = comme T = , cette relation peut s’écrire a = 2pft

On pose 2 pf = w w est la pulsation

La valeur d’une tension sinusoïdale, à un instant donné, dépend de la valeur de son sinus.

On a donc u = U sin wt

Avec u = valeur instantanée dépendant du sinus.

U = valeur maximale

w = 2 p f

t = instant considéré.

Cette expression est définie, avec comme origine du sinus, le point A correspondant à un sinus progressant de 0 vers 1 (en valeur croissante positive) (figure 37 ) .

On rencontre une autre expression de la valeur instantanée d’un signal sinusoïdal : u = U cos W t or, on a cos a = sin (a + 90°) ou sin (a + ) donc U cos Wt = U ( sin Wt + )

Ce qui revient à décaler l’instant originel de 90° ou de ou de ¼ de période.

Comme les courbes sinus et cosinus sont semblables, le résultat en régime établi est le même dans les deux cas.

L’expression u = U cos W t est parfois préférable dans certains calculs.

Jusqu’alors, il est parlé de signaux en général, ces expressions peuvent s’appliquer également à des courants ou à des tensions.

E) Fonction périodique

Une fonction périodique est une fonction qui reprend les mêmes valeurs lorsque la variable dont elle dépend s’accroît d’un multiple entier d’une quantité appelée période.

La (figure 38a) représente une fonction sinusoïdale ou une sinusoïde. C’est une fonction périodique. Observé à l’oscilloscope, un signal sinusoïdal peut présenter des aspects différents, suivant la vitesse de balayage de l’oscilloscope (figure 38a ou 38b).

F) Phase, déphasage

Phase : chacun des changements des aspects successifs d’un phénomène en évolution.

Déphasage : signifie différence de phase.

Quand on observe deux signaux non simultanés, un des deux est déphasé par rapport à l’autre. Ce dernier servant de référence (figure 39).

A sert de référence, B est déphasé par rapport à A.

Le déphasage est il avant ou arrière ? Pour cela, il faut, mentalement porter des heures sur l’axe des temps (figure 39).

Le signal A coupe (en décroissant de + vers zéro) l’axe des temps à 2 heures.

Le signal B coupe ( dans le même sens décroissant) l’axe des temps à 3 heures.

Le signal B a une heure de retard. Il est déphasé d’une heure en arrière sur le signal A.

On peut remplacer les heures par des degrés. Dans ce cas  , B est déphasé en arrière de 90° sur A ou encore B est à –90° sur A (figure 39).

III – Théorie de la modulation d’amplitude

A) Définition du terme modulation

L’émission d’ondes électromagnétiques s’effectue avec des signaux électriques alternatifs, dont la fréquence va de plusieurs dizaines de kilohertz à plusieurs centaines de giga hertz .

Ces signaux servent de support aux informations à transmettre(signaux micro ou caméra).

On modifie pour cela leurs caractéristiques d’amplitude ou de fréquence par l’information.

Cette opération réalisée à l’émetteur s’appelle modulation.

La démodulation est l’opération inverse. Elle se passe dans les récepteurs, on retrouve alors l’information originelle.

B) Etude et graphique de la modulation d’amplitude

Un signal haute fréquence, variant sinusoïdalement, en fonction du temps, s’écrit :

v = V cos W t

Formule dans laquelle :

v = valeur instantanée d’amplitude du signal haute fréquence

V = valeur maximale du signal haute fréquence

W = pulsation du signal = 2p f ( f = fréquence du signal haute fréquence)

t = temps exprimé en secondes.

On voit qu’il est possible de moduler ce signal haute fréquence, par un signal de fréquence plus basse, de deux façons :

Influencer l’amplitude V, c’est de la modulation d’amplitude.

Influencer la pulsation W, c’est de la modulation de fréquence ou de phase.

Dans les mêmes conditions, la valeur instantanée d’un signal basse fréquence s’écrit :

v = V cos wt

avec w = pulsation du signal basse fréquence

= 2pf

1) Signal de modulation et signal porteur de fréquences voisines

En effectuant une modulation d’un signal par un signal d’une fréquence voisine, on obtient non pas une modulation mais un battement. La fréquence de ce battement est égale à la différence des fréquences du signal à moduler et du signal modulant.

2) Signal de modulation supérieur en fréquence au signal porteur

Le signal porteur véhicule sur sa crête l’information. Si l’information varie plus vite que le signal porteur, l’information aura disparu avant la présence du signal porteur. L’information n’est pas transmise.

3) Somme de deux signaux sinusoïdaux de fréquence et d’amplitude différentes

L’addition de deux signaux a et b donne c (figure 40a, b et c) .

L’amplitude du signal c est égale, à chaque instant à la somme des valeurs des signaux a et b au même instant.

4) Signal de modulation ayant une fréquence inférieure à celle du signal porteur

Il ne faut pas croire que la modulation soit un processus banal d’addition de deux signaux.

La( figure 40c) montre en effet ce que l’on obtient en ajoutant simplement deux signaux a et b (figure 40 a et b). Le signal b n’est pas modulé mais simplement superposé au signal a.

La différence profonde, entre un signal modulé et deux signaux superposés, est que, dans ce dernier cas, chaque signal continue à se manifester séparément. Les signaux peuvent être séparés au moyen de filtres appropriés.

Au contraire, quand un signal basse fréquence a modulé un signal haute fréquence, on retrouve le signal basse fréquence en utilisant un circuit spécial appelé détecteur. Ce circuit détecteur est également appelé démodulateur.

En modulant, en amplitude, une porteuse haute fréquence V cos W t, par un signal basse fréquence V cos wt, on effectue, non pas une somme d’informations, mais un produit donné par la relation A :

(A) v modulée = ( V + V cos wt) cos Wt ce qui donne :

(B) v modulée = V cos Wt + V cos wt . cos Wt

Or, d’après une relation trigonométrique connue :

cos a . cos b = cos (a - b) + cos ( a + b )

On apprécie le résultat du produit cos Wt . cos wt :

Cos Wt . cos wt = cos (Wt - wt) + cos ( Wt + wt)

Dès lors, l’équation (B) devient l’équation (C) :

(C) v modulée = V cos Wt + cos (Wt - wt) + cos (Wt + wt)

Cette équation met en évidence trois composantes dans un signal HF modulé par un signal BF.

1ère composante :

Un signal V cos Wt où W = 2 p f (f = fréquence fondamentale de la porteuse)

2ème composante :

Un signal cos (Wt - wt)

Qui s’écrit également cos (W - w)t

où W - w = 2 p f - 2 p f ou encore W - w = 2 p ( f – f)

Ce signal est distant de la fréquence fondamentale de – f.

3^ème composante :

Un signal cos (Wt + wt)

Qui s’écrit également cos (W + w)t

où W + w = 2 p f + 2 p f ou encore W + w = 2 p ( f + f )

Ce signal est distant de la fréquence fondamentale de + f

5) Définition des termes : fréquence porteuse, fréquences latérales

Dans l’équation :

v = V cos Wt + cos (W - w)t + cos (W + w)t

v = valeur instantanée du signal modulé

V cos Wt = signal porteur de pulsation W = 2 p f (f = fréquence porteuse)

cos (W - w)t = signal latéral inférieur de pulsation W - w = 2 p f – 2 p f avec f – f = fréquence latérale inférieure

cos (W + w)t = signal latéral supérieur de pulsation

W + w = 2 p f + 2 p f avec f + f = fréquence latérale supérieure.

D’où la représentation habituelle (figure 41) . Les fréquences latérales sont distantes (en fréquence), de la valeur de la fréquence du signal de modulation.

Exemple :

Une porteuse de 164 KHz est modulée par un signal basse fréquence de 4,5 KHz (figure 42) .

Dans cet exposé, nous envisageons seulement le cas de signaux de modulation sinusoïdaux. En télévision, les signaux vidéo ne sont plus sinusoïdaux.

Le baron joseph FOURIER (1768-1830), mathématicien, a démontré qu’un signal non sinusoïdal, équivaut à une série de signaux sinusoïdaux harmoniques, de fréquence croissante, et égale à un multiple de la fréquence du signal fondamental. La série de signaux est appelée série de Fourier.

On peut donc ramener les différents signaux vidéo, à des signaux sinusoïdaux.

Quand on module avec plusieurs signaux BF simultanés, on obtient autant de couples de fréquences latérales que de fréquences de modulation.

Quand le signal de modulation est nul ou n’existe plus, il n’y a plus de fréquences latérales.

Pour être complet, il faut faire intervenir dans l’équation (C) le taux de modulation.

(C) devient alors (D) :

(D) v modulée = V cos Ωt + m cos (Ωt – ωt) + m cos (Ωt + ωt) avec m = taux de modulation

Il apparaît tout de suite que pour m = 0 (sans modulation) les fréquences latérales disparaissent. Leur amplitude est nulle (figure 43a).

Pour un taux de modulation = 1 (modulation de 100%), leurs amplitudes sont maximales ( figure 43b) .

En modulant une porteuse HF avec un signal BF, on obtient des fréquences latérales en plus de la fréquence porteuse. Quand le signal de modulation est nul, les fréquences latérales n’existent plus.

L’information est véhiculée par les fréquences latérales, la fréquence porteuse ne véhicule rien par elle-même. Pour restituer les signaux de modulation, la bande passante des circuits du récepteur, doit être suffisamment large pour englober les fréquences latérales. Sans cela, les informations véhiculées par les fréquences latérales ne sont pas transmises.

6) Bande passante

La bande passante est la largeur de bande de fréquences traitées par un circuit ou un étage amplificateur (figure 44) .

Elle se situe entre les points où la tension de sortie est égale à 70% de la tension de sortie à la fréquence de résonance.

On parle alors de sélectivité, puisque certaines fréquences sont sélectionnées et d’autres ne le sont pas.

70% correspond à = 0,7

20 log 0,7 = 20 x (-0,15) = - 3 dB

La bande passante est définie à – 3 dB d’atténuation.

Pourquoi définit on une bande passante à - 3 dB et non à une autre valeur :

L’oreille humaine possède une sensibilité telle, qu’elle ne perçoit une différence de niveau qu’à partir de 3 dB. C’est en partant de cette constatation, que l’on définit, d’une manière générale, une bande passante à – 3 dB.

7) Représentation graphique d’un signal modulé en amplitude (figure 45)

L’amplitude du signal modulé varie au rythme du signal de modulation et proportionnellement à l’amplitude de ce dernier (figure 45c) .

8) Taux de modulation ou profondeur de modulation (figure 46)

L’amplitude des signaux latéraux, porteurs de l’information est proportionnelle aux taux de modulation.

Le taux de modulation est définit par m = , c'est-à-dire le rapport entre la valeur crête de la variation d’amplitude du signal modulé et la valeur crête du signal sans modulation.

9) Représentation graphique détaillée, d’un signal modulé en amplitude et de ses trois composantes

La (figure 47) représente les composantes d’un signal modulé en amplitude.

Plus précisément, la (figure 47a) représente un signal de modulation basse fréquence f, la (figure 47b) , un signal haute fréquence f, non modulé, et la (figure 47c) , le signal modulé résultant du signal f par le signal f .

Le signal modulé (figure 47c) n’est pas sinusoïdale car il est la somme des valeurs instantanées de trois composantes dont les fréquences sont différentes. Ces trois composantes sont : le signal f(non modulé), le signal latéral inférieur f - f et le signal latéral supérieur f + f.

La (figure 47d) représente les trois composantes(f, f - f et f + f) , qui ne passent pas par leurs valeurs maximales et minimales au même instant, et le signal résultant (signal modulé).

En observant un signal modulé à l’oscilloscope, on n’observe évidemment que le signal émis (signal représenté en trait fort sur la (figure 47d) . Il n’y a qu’un seul signal émis et ce signal n’est pas sinusoïdale.

C) Modulation d’amplitude – Etude vectorielle

Voir ( figure 48a) et (figure 48b, c, d et e).

D’où la construction vectorielle en 9 temps établissant l’action des vecteurs B1 et B2, modulant en amplitude le vecteur fo (figure 49a).

La somme vectorielle de B1 et B2 s’ajoute au vecteur fo. A chaque instant, l’amplitude du vecteur fo modulé dépend de la position des vecteurs B1 et B2 et de leur amplitude.

Le vecteur fo modulé devient alors le vecteur résultant fr (figure 49b).

Le dessin de la (figure 49a) représente les différentes amplitudes du vecteur résultant fr. Le vecteur fr est toujours en phase avec le vecteur fo originel.

Il faut considérer deux limites en modulation d’amplitude :

Limite quand la somme vectorielle des vecteurs B1 et B2 annule le vecteur fo, ce qui correspond à un arrêt d’émission.

Limite quand la somme vectorielle des vecteurs B1 et B2 avec le vecteur fo, donne un vecteur fr provoquant la saturation de l’émetteur.

IV Modulation d’amplitude en télévision

Pour obtenir une bonne qualité d’image en télévision, il faut 819 ou 625 lignes. Pour obtenir dans le sens horizontal au moins autant de finesse que dans le sens vertical, sur un écran de récepteur de télévision, il faut un grand nombre d’informations, ce qui correspond à des fréquences de modulation atteignant, en France, 10 MHz en 819 lignes et 6 Mhz en 625 lignes.

En effectuant une transmission avec les deux bandes latérales complètes, cela implique 2 x 10 MHz = 20 MHz de largeur de bande en 819lignes et 2 x 6 MHz = 12 MHz de largeur de bande en 625 lignes (figure 50) .

Ces grandes largeurs de bande limitent le nombres d’émetteurs dans un bande de fréquences données.

Afin de pouvoir placer plus d’émetteur dans une même bande de fréquences, les émissions sont faites avec des bandes latérales asymétriques(BLA) (figure 51) .

Le procédé dit à bandes latérales asymétriques permet une réduction de la place prise par un émetteur dans une bande de fréquences.

Le procédé a, pour conséquence, une forme particulière de la courbe de réponse des circuits du récepteur.

Nous allons une étude claire et simple mais suffisamment approchée pour les besoins de la maintenance des récepteurs. Pour ce faire, il faut considérer deux cas :

Emission avec deux bandes latérales émises.

Emission avec une bande latérale émise, puis l’on compare les résultats.

Les deux cas sont envisagés avec les mêmes caractéristiques de signal porteur et de signal de modulation(amplitudes et fréquences).

A) Modulation à deux bandes latérales

1) Modulation à deux bandes latérales, étude vectorielle

Limites en fréquence : une bande latérale complète avec limite fo + fc (figure 52) . Une bande latérale atténuée avec limite avec limite fo – fq

Les fréquences de modulation inférieure à fq font travailler l’émetteur avec deux bandes latérales. Cela correspond aux fréquences basses de la modulation. Les fréquences de modulation comprises entre fq et fc (figure 52) font travailler l’émetteur en bande latérale unique ou BLU.

Pour une fréquence de modulation F1 inférieure à fq (figure 53) , les conditions de modulation sont les mêmes que celles vues précédemment.

2) Modulation à deux bandes latérales – Etude graphique

Voir (figure 54) .

B) Modulation à une bande latérale

1) Modulation à une bande latérale – Etude vectorielle

La suppression d’une zone de fréquence latérale est faite à l’émission au moyen de filtres de bandes.

Pour une fréquence de modulation f 2 supérieure à fq et inférieure à fc, il y a suppression de la fréquence latérale inférieure (figure 55) .

Cela se traduit (figure 56) , par la suppression du vecteur correspondant (fo – f 2). Il y a bien un vecteur résultant, qui est modulé, mais ce vecteur est perturbé de deux manières.

L’amplitude du vecteur OA de la (figure 56) est plus faible que celle du vecteur OA de la (figure 53)

Le vecteur résultant OA (figure 56) n’est plus en phase avec le vecteur fo de la porteuse non modulée.

Il y a à ce moment modulation de phase de la porteuse modulée.

Influence du déphasage

La suppression d’une bande latérale entraîne un déphasage du vecteur résultant fr par rapport au vecteur originel de la porteuse fo (figure 57) .

Le déphasage est d’autant plus fort que le vecteur modulant est grand, ou que le signal de modulation est de grande amplitude. Cela signifie que, comme chaque alternance de la porteuse véhicule une information vidéo, les informations concernées par le vecteur déphasé ne seront pas présentes sur l’écran du récepteur à l’instant voulu.

Ensuite, suivant la position du vecteur modulant, le déphasage se présentera en avant ou en arrière, autrement dit, l’information portée par le vecteur fo se situera avant ou après le point d’impact souhaité sur l’écran du récepteur (figure 57) et (figure 58) . Cela se traduit par une disparition partielle des détails fins et par des effets de traînage. Le passage du blanc au noir n’est pas franc et s’accompagne d’effets de sur oscillation ou overshoot.

A l’émission, on pallie à ce défaut avec des circuits de correction.

Dans le cas où l’émetteur est modulé à 100%, le vecteur modulant ayant une amplitude moitié de celle du vecteur fo, le déphasage atteint au maximum 30° (figure 59) . Cependant, statiquement et pratiquement, les signaux vidéo à fréquence élevée, sont le plus souvent de faible amplitude. Le déphasage est alors sans conséquence pratique.

Spectre de fréquence du signal vidéo (figure 60)

On constate que les fréquences élevées du signal vidéo sont de faible amplitude par rapport aux fréquences basses. Un tel oscillogramme est obtenu avec des appareils de mesures spéciaux appelés analyseurs de spectre.

2) Modulation à une bande latérale – Etude graphique

Voir ( figure 61) .

C) Comparaison des résultats des deux types de modulation

Voir (figure 62) .

D) Conclusions

Quel que soit le type de modulation utilisé à l’émission (une ou deux bandes latérales) il faut, à la réception, obtenir des signaux démodulés d’amplitudes convenables.

Pour cela, on amplifie, à la réception, deux fois plus les signaux modulés avec une bande latérale, que les signaux modulés avec deux bandes latérales.

E) Comportement en fréquence d’un récepteur idéal

Caractéristiques d’émission (figure 63) .

Comportement idéal en fréquence des circuits du récepteur. Les signaux de fréquence traités avec une bande latérale ont une amplitude double des autres (figure 64) .

F) Courbe de réponse réelle, en fréquence, des circuits de réception

Il n’est pas possible de réaliser des filtres de bande possédant une courbe de réponse en marche d’escalier (figure 64) . Aussi, on réalise des circuits présentant une courbe de réponse suivant les caractéristique donnée (figure 65) . On constate que la porteuse est calée à 50% de l’amplitude totale soit à – 6 dB en tension.

Dans le cas de la (figure 65) , les fréquences les plus basses de la modulation sont traitées pratiquement avec deux bandes latérales, on passe alors progressivement en bande latérale unique(BLU).

L’espace de fréquence située entre fo – fq et fo s’appelle bande résiduelle ou bande vestigielle (figure 65) .

La partie AB de la courbe s’appelle flanc de Nyquist (figure 65) .

La transmission à bandes latérales, économise jusqu’à 40% du spectre de fréquence nécessaire pour une transmission à bandes latérales symétriques.

V Procédés de modulation utilisée à l’émission

Il faut considérer deux modulations :

Une modulation pour transmettre le signal vidéo composite.

Une modulation pour transmettre le signal basse fréquence son.

A) Modulation d’amplitude de la porteuse image

Tous les systèmes mondiaux sont en modulation d’amplitude. Cette modulation est, suivant les pays, soit positive, soit négative.

Modulation positive : le blanc correspond au maximum de puissance d’émetteur, le fond des tops de synchronisation correspond presque à l’arrêt de l’émetteur. Il reste à cet instant 2,4% de la puissance d’émetteur, ce procédé est utilisé en France.

Modulation négative : c’est l’inverse, le fond des tops correspond au maximum de puissance émise, le blanc maximum correspond presque à l’arrêt de l’émetteur.

Pourquoi la porteuse image est elle modulée en amplitude ?

Pourquoi avoir choisi la modulation d’amplitude pour transmettre le signal image et non pas la modulation de fréquence ?

Réponse : c’est une question de largeur de bande.

L’encombrement, en modulation d’amplitude est défini par les fréquences les plus élevées de la modulation.

En modulant l’émetteur de télévision avec des signaux présentant une fondamentale de 10 MHz, l’encombrement serait en tout de 2 x 10 MHz = 20 MHz.

Ceci est excessif. L’émetteur, après modulation, et avant son antenne, est muni de filtres limitant une des bandes latérales. Le procédé donne satisfaction, mais implique, à la réception, des précautions particulières. L’encombrement est cette fois inférieur au double de la fréquence la plus élevée de la modulation.

Si on envisageait l’émission télévision avec l’image modulant l’émetteur en fréquence, il serait nécessaire d’utiliser un encombrement très important, limitant fortement le nombre d’émetteurs dans une bande de fréquence donnée.

En effet, l’encombrement en modulation de fréquence ne dépend pas seulement de la fréquence la plus élevée de la modulation mais encore de l’excursion de fréquence, elle-même dépendant de l’amplitude des signaux de modulation.

Le calcul de l’encombrement en modulation de fréquence se fait avec des mathématiques de niveau élevé, il est toutefois possible d’établir un parallèle avec l’émission radiophonique en modulation de fréquence.

Dans les normes définies, internationalement, la bande de fréquence nécessaire pour acheminer correctement des signaux, modulés en fréquence, avec une fréquence maximale de modulation de 15 000 Hz, impose pour les différents circuits, une largeur de bande de 225 kHz.

La même fréquence de modulation, correspondrait en modulation d’amplitude à 2 x 15 000 = 30 000 Hz ou 30 kHz de largeur de bande.

Bande AM Bande FM

30 kHz 225 kHz

La comparaison donne une idée, de ce que cela imposerait comme largeur de bande avec, en norme E, une fréquence maximale de modulation de 10 MHz, en norme L, une fréquence maximale de modulation de 6 MHz.

Pour cette raison(encombrement), tous les pays émettent l’information d’ image en modulation d’amplitude.

B) Remarques sur le sens de modulation utilisé pour l’image

La modulation peut s’effectuer en positif ou en négatif. Le signal vidéo composite (figure 66a) modifie l’amplitude de la porteuse de deux façons :

a) L’amplitude de la porteuse (ou la puissance émise) est maximale pour le blanc du signal vidéo. Pendant la durée des tops ligne et trame, l’amplitude du signal émis est presque nulle(2,4% du maximum). Cette modulation est dite positive ( figure 66b) . Inconvénient : les parasites divers (atmosphériques, véhicules etc. …) fournissent à l’antenne du récepteur un apport d’énergie qui s’ajoute au signal utile. Ce qui se traduit par des impulsions brèves sur le signal (figure 66b). Sur l’écran cela donne des taches ou des points très brillants, très visibles. Avantage : les signaux de synchronisation correspondent au minimum d’amplitude de la porteuse, ils sont peu affectés par les parasites. Cela se constate pratiquement : une image, déjà perturbée sur son aspect, reste stable.

b) L’amplitude de la porteuse (ou puissance émise) est maximale pendant la durée des tops de synchronisation. Pour le blanc du signal vidéo, l’amplitude du signal émis est presque nulle. Cette modulation est dite négative (figure 66c) . Inconvénient : En modulation négative, l’inconvénient majeur est la grande sensibilité aux parasites du point de vue stabilité d’image. Cet inconvénient est tel que la stabilité peut être entièrement affectée, tant dans le sens horizontal que dans le sens vertical. Pour palier à ce défaut, on a recours à des dispositifs de synchronisation automatiques, équipés de circuit à effet de volant, et à des circuits comparateurs de phase. Tous les téléviseurs actuels en sont munis. Avantages de la modulation négative : Elle permet un meilleur rendement de l’émetteur. On peut comparer les deux (figures 66b et 66c) . Pour le signal vidéo représenté figure 66a, on voit très bien que l’émetteur en modulation négative travaille moins que l’autre. Il travaille d’autant moins que l’image est plus blanche. D’autre part, les parasites se traduisent par une diminution du signal détecté et sur l’écran se présentent comme des points gris sombres ou noirs, beaucoup moins gênants pour le téléspectateur, que les points brillants de la modulation positive. Dans les émissions à modulation négative, le fond des signaux de synchronisation correspond à une amplitude maximum de la porteuse ou à un sommet ou, en américain, à un top.

De cette observation provient l’appellation du top de synchronisation.

Comme en modulation positive, le fond des signaux de synchronisation correspond presque à l’arrêt de l’émetteur.

C) Porteuse son modulée en fréquence ou en amplitude

Les deux procédés existent , les pays utilisant la modulation de fréquence pour le son, fonctionnent avec le procédé interporteuses ou intercarrier, les pays utilisant le son en modulation d’amplitude ne peuvent utiliser le procédé interporteuses (figure 67) .

D) Emplacement et puissance des émetteurs

Les ondes électromagnétiques ont des comportements différents, suivant leurs fréquences.

Le signal capté par une antenne dépend d’un grand nombre de facteurs :

Distance entre l’émetteur et le récepteur.

Conditions géographiques.

Conditions atmosphériques.

Saison, jour, nuit, heure.

Les ondes métriques(VHF) et centimétriques (UHF) se propagent pratiquement comme un signal lumineux, c'est-à-dire en portée optique.

Les organismes et les pouvoirs publics ont fixés, en fonction des considérations ci-dessus, les emplacements, les fréquences, les puissances des émetteurs, dans les limites des bandes de fréquences, allouées par UER : Union Européenne de Radiodiffusion.

L’émetteur vision d’un canal a toujours une puissance supérieure à l’émetteur son de ce même canal.

Suivant les normes exploitées, le rapport des puissances apparentes rayonnées par l’antenne(image- son) vaut 2 : 1, 4 : 1, 5 : 1, 10 : 1 .

Pour l’image, la valeur prise en considération est la valeur efficace de la porteuse pour les crêtes maximales de la modulation.

Pour le son, la valeur prise en considération est la valeur efficace de la porteuse son non modulée. Cela est valable tant pour les émetteurs à modulation d’amplitude que pour les émetteurs à modulation de fréquence.

E) Décalage de précision d’émetteurs

Lorsque deux ou plusieurs émetteurs occupent le même canal, ils sont suffisamment éloignés géographiquement l’un de l’autre, afin que, dans la zone de réception de l’un, le champ des autres soit très faible ou nul.

Une gêne mutuelle peut exister, plus ou moins marquée suivant l’heure ou les saisons.

Pour diminuer la gêne, il est de pratique courante de décaler quelque peu leurs fréquences porteuses les unes par rapport aux autres.

L’amélioration obtenue, est maximale lorsque le décalage des fréquences est voisin de la demi fréquence ligne(ou d’un multiple impair de cette demi fréquence). Cela dans le cas de deux émetteurs sur le même canal.

Dans le cas de plusieurs émetteurs, toujours sur le même canal, on effectue des décalages voisins de 1/3 ou de 2/3 de la fréquence lignes.

On obtient des résultats encore meilleurs, si le décalage est maintenu très proche de multiples entiers de la fréquence trame(50Hz). Ce fonctionnement s’appelle décalage de précision. De cette façon, deux émetteurs dans un même canal ne se gênent pas.

F) Les niveaux de réception normalisés en télévision et en modulation

Le décibel microvolt = dBV. Cette unité est spécifique aux installateurs d’antenne. Le niveau 0dB correspond là, à une tension de 1 microvolt sur une impédance de 75 ohms. Cette valeur est l’impédance caractéristique des câbles coaxiaux d’antenne. Le dBV remplace les indications de mesure données en mV ou en V. Un niveau quelconque « n » dans une installation se formule ainsi : n = …. dBV et s’énonce décibels au dessus du microvolt. Le tableau (figure 68) donne la correspondance entre tensions et niveaux. Au niveau 0 dB correspond 1 V sur 75 ohms. Le niveau 60 dB correspond à 1000 V = 1 mV sur 75 ohms. Les niveaux normalisés sont 77 dBV = 7 mV tension maximum à l’entrée d’un récepteur. 63 dBV = 1,4 mV en bande V . 60 dBV = 1 mV en bande IV . 57,5 dBV = 0,75 mV en bandes I et III . 54 dBV = 0,5 mV en FM .

Les tableaux des (figure 69) (figure 70) sont donnés à titre indicatif. Plus précisément le tableau de la figure 69 donne la correspondance entre coefficient d’affaiblissement et décibels et également celle entre coefficient d’amplification et décibels.

Ainsi par exemple, un coefficient d’affaiblissement de 0,5 correspond à un affaiblissement de 6 dB.

De même un coefficient d’amplification de 2 correspond à un gain de 6 dB.

Enfin, le tableau de la figure 70 donne la concordance entre tensions et décibels microvolt.

VI ) Caractéristiques de travail des émetteurs de télévision

A) Bandes de fréquences en VHF et en UHF

Le tableau de (la figure 71) donne les bandes de fréquences utilisées en VHF et en UHF.

Les bandes I et III sont utilisées pour l’émission télévision en VHF, canaux 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12.

La bande II est utilisée pour les émissions radiophoniques en modulation de fréquence, canaux 2 à 56.

Les bandes IV et V sont utilisées pour l’émission télévision en UHF, canaux 21 à 37 et 39 à 65.

Le canal UHF 38 est réservé à la radio astronomie.

L’émission de télévision amateur se situe de 430 à 433 MHz. L’aéronautique utilise les fréquences de 433 à 434,5 MHz. L’émission de télévision amateur travaille aussi de 434,5 à 440 MHz.

B) Le canal de télévision

Tous les pays transmettent l’image en modulation d’amplitude avec bandes latérales asymétriques.

La bande vestigielle diffère suivant les normes, le cas envisagé est celui des normes françaises E et L.

Une émission de télévision comprend le son et l’image associés.

La transmission d’une émission impose deux émetteurs : un émetteur son et un émetteur vision.

Les deux émetteurs sont couplés à une seule antenne. La fréquence de l’émetteur son est toujours située à l’extrémité de la bande latérale intégralement transmise par l’émetteur image (figure 72) .

C) Définitions et sens des termes : normes, standards, systèmes

1) Les normes

Ce terme englobe toutes les caractéristiques techniques d’émission telle que : largeur du canal, écart entre porteuses, ondes métriques, ondes décimétriques, bande vestigielle ou résiduelle, type de modulation pour la vision, type de modulation pour le son, fréquence ligne.

Certaines caractéristiques du signal de télévision sont liées, comme le nombre de lignes et la largeur du canal, d’autres sont indépendantes, comme le type de modulation utilisé pour l’image et le son. Le rapport 308-2 du CCIR(Comité Consultatif International des Radiocommunications) définit un certains nombre de normes, désignées chacune par une lettre de l’alphabet et caractérisées par des combinaisons données de diverses caractéristiques. Le graphique de (la figure 73) donne la définition des différentes normes et le tableau de (la figure 74) , les caractéristiques de fréquence.

La fréquence de la porteuse son (S) est toujours supérieure à celle de la porteuse image (V), sauf dans la norme A et les canaux pairs de la norme E. La fréquence image (ou trame) est de 50 Hz, sauf dans la norme M où elle est de 60 Hz. Les normes G et H diffèrent seulement par les caractéristiques de la bande latérale atténuée. Les systèmes D et K sont identiques.

a) Précisions sur le tableau des normes (figure 74)

F. C. C. = Fédéral Communication Comission

Gerber = Normes Allemandes définies par le Dr Gerber et adoptées par plusieurs pays

O I R T = Office International de Radio et de Télévision groupant les pays de l’est

C.C.I.R. = Comité Consultatif International des Radiocommunications

p . = préaccentuation des aigus à l’émission

Toutes les normes avec son en modulation de fréquence, prévoient une excursion de fréquence de + ou – 50 kHz, sauf les normes M et N qui prévoient + ou – 75 kHz.

Rapport des puissances apparentes rayonnées : image – son

Les valeurs prises en considération sont respectivement, pour le signal image, la valeur efficace de la porteuse, pour les crêtes de l’enveloppe de modulation et pour le signal son, la valeur efficace de la porteuse son non modulée, tant pour les émetteurs à modulation d’amplitude que pour les émetteurs à modulation de fréquence.

b) Caractéristiques vidéo communes à toutes les normes :

Entrelacement : 2 : 1

Format de l’image (largeur / hauteur) : 4 : 3

Sens du balayage :

a) pour les lignes : de gauche à droite

b) pour les trames : de haut en bas

2) Les standards

Il existe quatre standards : 405, 525, 625 et 819 lignes.

Le 405 lignes est utilisé en Angleterre.

Le 525 lignes est utilisé aux Etats-Unis, où le secteur, donc la fréquence trame est à 60 Hz.

Le 625 lignes est utilisé dans de nombreux pays.

Le 819 lignes est utilisé en France et au Luxembourg. Ces deux pays travaillent avec les deux standards 625 et 819 lignes.

Actuellement le 819 lignes a disparu, suite au développement du 625 lignes.

Le fait qu’un programme d’émission soit en VHF n’implique pas le 819 lignes exclusivement.

Il existe des émetteurs ou des réémetteurs fonctionnant en VHF ou en UHF, avec des standards 819 ou 625 lignes indifféremment.

Par émetteur, on désigne une installation d’émission qui couvre une région. Par réémetteur, on désigne un petit émetteur, à couverture locale, desservant une zone qui n’atteint pas l’émetteur régional.

3) les systèmes

Ce terme indique la manière dont est traitée, ou codée l’information couleurs.

Différents systèmes : NTSC – SECAM – PAL

Nous ne rencontrerons pas n’importe quel système dans n’importe quelle norme (figure 75) .

Différentes raisons justifient des choix, nous verrons ces raisons au moment de l’étude des systèmes.

Définitions :

NTSC : National Télévision system Commit tee (1954)

SECAM : séquentiel de couleur à mémoire (1967)

PAL : Phase alternating line (1967)

D) Caractéristiques principales des pays voisins de la France

Le tableau de (la figure 76) donne les renseignements concernant les pays voisins de la France.

E) Normes françaises

Il existe deux normes en France : la norme E et la norme L. Dans les années 1980, de nouvelles normes seront progressivement utilisées au lieu et place de la norme E.

En France, le son est transmis en modulation d’amplitude, l’image est transmise en modulation d’amplitude positive.

1) Norme E

Standard 819 lignes. Bandes de fréquence utilisées : VHF I et III .

En bande I, il existe quatre canaux numérotés 1- 2 -3 – 4 . Le canal 1 n’a pas reçu d’affectation, le canal 3 a été attribué à un seul émetteur : TOURS.

En bande III, neuf canaux sont utilisés, numérotés 5- 6- 7- 8- 8a- 9- 10- 11- 12.

En bande I et III, les canaux portant un numéro pair 2- 4- 6- 8- 8A- 10- 12 sont dits canaux pairs. Les canaux portant un numéro impair 1- 3- 5- 7- 9- 11 sont dits canaux impairs.

Les canaux usuels 2- 4- 5- 6- 7- 8- 8A- 9- 10- 11 et 12 sont couramment appelés F2- F4- F5- F6- F7- F8- F8A- F9- F10- F11 et F12, car se sont des canaux français large bande.

Caractéristiques de fréquences de la norme E

Largeur du canal :

13,15 MHz sauf le canal 8A dont la largeur est de 14 MHz. La raison, pour cette largeur de 14 MHz(canal 8A Paris et Lille), est que ces émetteurs ont été construits avant que les conventions internationales ne définissent une largeur de 13,15 MHz pour la norme E. Les choses en sont restées là depuis.

Sens du canal :

Par sens du canal, on entend l’ordre dans lequel sont situées les fréquences porteuses son et image,voir (figure 77 et 78) .

Bande résiduelle :

En norme e, cette bande résiduelle est de 1 MHz excepté pour le canal 8A, ou il est de 2 MHz.

Canaux impairs F5 – F7 – F9 – F11

Les ( figures 79a et 79b) précisent l’encombrement des signaux dans un canal de télévision pour l’émetteur et pour le récepteur, dans le cas des canaux impairs.

Pi = porteuse image Ps = porteuse son

Canaux pairs F2 – F4 – F6 – F8 – F10 – F12

Les (figures 80a et 80b) précisent l’encombrement des signaux dans un canal de télévision norme E VHF, pour l’émetteur et pour le récepteur, en canaux pairs (excepté le canal F8A).

Pi = porteuse image Ps = porteuse son

Canal 8A

Les (figures 81a et 81b) précisent l’encombrement des signaux dans le canal F8A pour l’émetteur et pour le récepteur.

Position des canaux F1 – F2 – F3 – F4

Voir (figure 82 et 83) . Les canaux F1 et F3, bien que définis, ne sont pas utilisés.

Position des canaux F5 – F6 – F7 – F8A – F8 – F9 – F10 – F11 – F12

Voir (figure 84 et 85) . Les canaux F8 et F8A se recouvrent en grande partie. Sur la (figure 86) ils sont dilatés pour une meilleure compréhension.

Système tête bêche

En observant les canaux impairs F5, F7, F9, F11 et les canaux F6, F8A, F8, F10 et F12, on s’aperçoit qu’ils empiètent les uns sur les autres mais ils sont de sens inverses.

Cette disposition dite tête bêche permet de placer davantage de canaux dans la bande III . Cette disposition est particulière à la France.

Le lieu géographique, les fréquences de travail, les puissances des émetteurs sont déterminés de manière à minimiser, pour un récepteur recevant plusieurs signaux, les risques de brouillage. Cela se traduirait par des moirures sur l’écran. Ces moirures peuvent néanmoins se manifester. Pour y pallier, les récepteurs sont munis de filtres de réjection éliminant les signaux indésirables.

Polarisation des antennes de réception

Les antennes d’émission sont placées dans un plan horizontal (figure 87) ou vertical (figure 88) , toujours dans le but d’éviter des brouillages. Les antennes des récepteurs situées dans une zone desservie par un émetteur donné, sont également placées dans le même plan horizontal ou vertical que l’antenne de l’émetteur. On parle alors de polarisation horizontale ou verticale des antennes.

Quand on place une antenne avec une polarisation incorrecte, on constate que le signal fourni par cette antenne est environ dix fois plus faible, qu’avec une polarisation correcte.

2) Norme L

Caractéristiques de fréquences

Bandes utilisées : IV et V en 45 canaux

Bande IV : de 471,25 MHz à 605,75 MHz, canaux 21 à 37

Bande V : de 615,25 MHz à 829,75 MHz, canaux 39 à 65

Le canal 38 est réservé à la radio astronomie.

Tous les canaux sont des canaux inversés (figure 89a et figure 89b) .

La fréquence de la porteuse vision est inférieure à la fréquence de la porteuse son.

La largeur du canal est de 8 MHz

L’écart entre porteuse est de 6,5 MHz

La bande résiduelle est de 1,25 MHz

Toutes les antennes sont en polarisation horizontale. La largeur de bande vidéo est de 6 MHz.

Particularités de deux canaux consécutifs

En observant deux canaux UHF consécutifs, par exemple les canaux 21 et 22 (figure 90) , on s’aperçoit que le second empiète sur le premier.

En effet, à l’émission, une partie des signaux correspondant aux fréquences du front A (canal 22), se mélangent avec une partie des signaux correspondant aux fréquences du front B (canal 21).

A la réception sur canal 21, cela se traduirait par deux types de perturbations.

a) Ronflement dans le son(informations image du canal 22 passant dans les circuits son du récepteur).

b) Brouillage de l’image (information image du canal 22 passant dans les circuits image du récepteur. C’est une interférence).

L’interférence est un phénomène résultant de la superposition de deux signaux de même fréquence.

Pour éviter ces inconvénients, on ne trouve pas deux émissions provenant du même endroit sur deux canaux successifs.

Exemple : Dijon programme TF 1 – canal 59

A2 - canal 62

FR 3 - canal 65

Les trois programmes sont émis avec deux canaux d’intervalle.

Les trois programmes sont néanmoins suffisamment prés l’un de l’autre pour être captés par une seule antenne. Ce ne serait pas le cas si un programme était émis sur le canal 21, un autre sur le canal 44 et le troisième sur le canal 65. Il faudrait dans un tel cas trois antennes.

La bande passante des antennes ne permet pas de couvrir toute la bande UHF.

Toutefois, il faut signaler, le cas particulier des antennes à large bande, type caravane, couvrant toute la bande UHF.

Canaux français en bandes IV et V

Le tableau de (la figure 91) donne les canaux et les fréquences en bande IV et V.

3) Nouvelles normes françaises dans les années 1980

Généralités

Afin de permettre la mise en place et le développement en France de la péritélévision, les pouvoirs publics promulguent un certain nombre de décrets et d’arrêtés ayant pour base la redéfinition des normes des canaux d’émission de télévision, et la normalisation d’une prise péritélévision sur les récepteurs couleurs.

Sur cette prise peuvent être appliqués ou prélevés des signaux vidéo et son avec les différents équipements périphériques vidéo futur.

La prise péritélévision est une prise plate de 21 broches , placée à l’arrière du récepteur. Elle nécessite une platine de raccordement, à l’intérieur du récepteur.

Les nouvelles normes modifient :

Les normes couleurs

L’emplacement et la largeur des canaux VHF bandes I et III

Standardisent tous les canaux en 625 lignes.

Nouvelles normes en bande I

Les émetteurs en nouvelles normes travaillent avec les caractéristiques de la norme L (figure 92a) .

En bande I, les canaux nouvelle norme sont des canaux directs.

La largeur du canal est de 8 MHz . En fait, il existe un débordement du côté de la bande latérale atténuée. L’écart entre porteuse est de 6,5 MHz.

Position des canaux nouvelles normes en bande I

Ces canaux sont appelés A – B – C . La (figure 93b) situe les canaux pairs A, B et c par rapport aux canaux pairs F2 et F4 (figure 93a) . Un canal spécial C’ est destiné à l’émetteur de Besancon-Lomont (figure 93c) .

Nouvelles normes en bande III

Les canaux nouvelles normes en bande III sont des canaux inversés (figure 94a et 94b) .

Position des canaux nouvelles normes en bande III

La (figure 95c) situe les canaux inversés 1-2-3-4-5-6 par rapport aux canaux inversés F5-F7-F9-F11 (figure 95a) et directs F6-F8A-F8-F10-F12 (figure 95b) .

Les nouveaux canaux 1-2-3-4-5-6 sont tous des canaux inversés.

Il faut que les récepteurs travaillant sur les nouveaux canaux puissent grimper jusqu’à 222,5 MHz au lieu de 214,6 MHz avec les anciennes normes.

Autre conséquence des nouvelles normes : un changement de la valeur de fréquence intermédiaire son sur les récepteurs qui passe de 39,2 MHz à 43,85 MHz.

Fréquences de travail des émetteurs français VHF

Le tableau de la (figure 96) donne les canaux et les fréquences correspondantes des émissions françaises en norme E et en nouvelles normes.

4) Normes des départements et territoires d’Outre Mer

L’arrêté du 7 novembre 1979 paru au journal officiel du 25 novembre 1979 confirme les normes d’émission dans les départements et territoires d’Outre Mer et prévoit l’extension en bandes IV et V de la bande III utilisée jusque là.

Actuellement, les émissions de télévision sont réalisées entre 174 et 222 MHz selon les canaux de la bande II indiqués (figure 97) . La numérotation des canaux est particulière aux départements et territoires d’Outre Mer.

Les départements et territoires d’Outre Mer comprennent les territoires de l’Atlantique( Martinique, Guadeloupe, Réunion, Guyane, Saint Pierre et Miquelon) et les territoires du Pacifique(Nouvelle Calédonie, Polynésie).

En UHF, les départements et territoires d’Outre Mer utilisent la norme K’, comparée ici (figure 98) à la norme L utilisée en Métropole.

VII Le bruit

A) Généralités

Le bruit est un facteur important en télévision mais il est souvent méconnu.

A – 273° Celsius ou au zéro absolu, tout est immobile dans la matière. Au fur et à mesure que la température s’élève, une agitation des électrons s’établit dans les matériaux.

Des électrons de Valence échappent à leurs orbites et ces électrons devenus libres s’agitent en tous sens, de manière erratique.

Cette agitation désordonnée des électrons s’appelle mouvement brownien.

BROWN Robert (botaniste écossais, 1773- 1858) a découvert en 1827, le mouvement moléculaire permanent, base de la théorie atomique, dont Lucrèce avait eu l’intuition (Lucrèce 96 avant JC à 55 avant JC).

Dès l’instant où des électrons se déplacent, quelle que soit la cause de ce déplacement, il y a courant d’électrons ou courant électronique.

Ce courant d’électrons, dans un conducteur présentant une résistance électrique, produit aux bornes de cette résistance, une différence de potentiel ou une tension.

Cette tension de même forme et de même nature que celle du comportement des électrons est, elle aussi, erratique. Tantôt positive, tantôt négative, sa valeur moyenne est nulle.

Comme les variations de cette tension sont aléatoires, elles n’ont pas de fréquence propre.

Les courants et les tensions dus à l’agitation moléculaire, sont des signaux appelés signaux de bruit ou signaux de souffle.

Comme la valeur de ces signaux dépend de la température, on parle de bruit thermique.

B) Différents générateurs de bruit

Seules les résistances produisent une tension de bruit. Mais comme tous les conducteurs et semi conducteurs présentent un comportement résistif, ils sont tous générateurs de bruit à des degrés divers.

Comme seule la résistance permet l’apparition d’une tension de bruit, on comprend aisément que la tension de bruit est fonction de la valeur ohmique de la résistance.

D’autre part, tout circuit ayant un comportement équivalent à celui d’une résistance met en évidence une tension de bruit. C’est le cas des circuits accordés LC .

Une antenne est un circuit accordé. La résistance ohmique d’un doublet est négligeable. Mais à sa fréquence de travail, le doublet se comporte comme une résistance de 75 ohms. L’antenne doublet est donc un générateur de bruit. Le raisonnement est le même pour un trombone, avec, cette fois, 300 ohms.

Il est encore une autre source de bruit. Ce sont les rayonnements en tous genres captés par l’antenne provenant des étoiles, du soleil, de l’univers. C’est le bruit cosmique.

C) Conséquences du bruit en radio – Télévision

En blindant un récepteur de radio ou en le plaçant dans une cage de Faraday, afin de le soustraire à toute influence extérieure, et en n’appliquant pas de signal à l’entrée d’antenne, on perçoit, venant du haut parleur un bruit auquel on a donné le nom de bruit de fond. Ce bruit ne peut provenir que du récepteur. Il est d’origine interne et du aux fluctuations des courant dans les composants, principalement dans les résistances, et à l’irrégularités d’émission d’électrons des cathodes des tubes et des émetteurs des transistors.

Tous les circuits produisent des bruits qui s’ajoutent les uns aux autres pour concourir à un signal parasite de bruit global.

Sur l’écran d’un téléviseur, il suffit de débrancher l’antenne pour voir l’écran se couvrir d’une multitude de points blancs causés par le bruit.

Dans le jargon radio- télévision, cet aspect d’écran s’appelle du souffle ou de la neige.

Le bruit impose en radio et en télévision un signal d’antenne important devant le niveau du bruit.

Il est illusoire de construire des amplificateurs pouvant amplifier des signaux infimes, si ces signaux sont couverts par du bruit.

D) Expression de la tension de bruit, formule de NYQUIST

Les tensions de bruit s’étendent dans tout le spectre des fréquences radioélectriques. Conséquence : plus les circuits ont une large bande passante, plus le bruit d’un montage est important.

Les fluctuations dont il est parlé plus haut ont été pressenties par Einstein en 1905, mais c’est Nyquist qui a fourni l’expression de la tension de bruit.

E = 4kTRB ou E =

Dans cette formule k = constante de Boltzmann qui vaut 1,374 .10 joule par degré Kelvin.

R = résistance en ohms

B = bande de fréquences considérés

T = température en degré Kelvin

Degrés Kelvin (lord Kelvin Thomson) ou degrés absolus : dans cette échelle de température, le point zéro degré correspond à – 273° C (Celsius). Cet écart reste constant, quel que soit la température considérée.

20° Celsius correspondent à 273 + 20 = 293° K.

1) Tension de bruit d’une résistance

La tension de bruit d’une résistance est fonction de sa valeur ohmique, de la température de la résistance, et de la bande de fréquences considérés.

Pour une résistance de 1000 ohms et une bande de fréquences de 10 MHz, l’application de la formule de Nyquist donne à 20° C :

E = = 12,5 V

Une résistance de 200 ohms, dans les mêmes conditions produit une tension de bruit de :

E = =18V

2) Tension de bruit d’une antenne

L’antenne est le premier circuit accordé du téléviseur. A sa fréquence de résonance, l’antenne se comporte pratiquement comme une résistance pure.

Un doublet, dont l’impédance est de 75 ohms, présente à 2 ° C, une tension de bruit, en circuit ouvert et avec une bande de 10 MHz de :

E = 3,4V

Raccordé sur un récepteur dont l’impédance d’entrée est de 75 ohms, cette tension tombe de moitié, puisqu’elle se répartit en parties égales sur l’impédance propre du doublet et l’impédance d’entrée du récepteur.

Une antenne munie d’un trombone possède une impédance caractéristique de 300 ohms. Dans le boîtier d’antenne, on effectue une adaptation, par transformateur, de 300 ohms à 75 ohms pour raccorder le câble coaxial de descente. On se retrouve donc toujours avec 1,7V de bruit d’antenne quand celle-ci est raccordée sur l’entrée du téléviseur.

E) Visualisation de la tension de bruit

Vu à l’oscilloscope, le bruit présente l’aspect de la (figure99) . Toujours dans le jargon utilisé en radio-télévision , le bruit, vu sur écran d’oscilloscope, s’appelle de l’herbe.

F) Rapport signal / bruit

Quand les conditions de réception sont bonnes en télévision,(signal d’antenne de l’ordre du millivolt), il n’y a pas de problème en ce qui concerne la qualité de l’image observée.

Quand le signal capté par l’antenne est faible, par exemple 100 microvolts, on peut toujours l’amplifier mais on amplifie en même temps le souffle de l’antenne et celui du récepteur. Ce qui importe, c’est la proportion signal antenne sur signal bruit.

Le niveau du signal utile de l’antenne doit être réellement supérieur au niveau du bruit. Le récepteur amplifiant tout ce que l’on met à l’entrée d’antenne, les signaux de bruit sont amplifiés au même titre que les signaux utiles.

Si le signal utile et le bruit ont le même niveau, on obtient, sur l’écran du téléviseur, autant de neige que d’image.

Si le signal utile est inférieur au bruit, l’image sur l’écran est couverte, noyée si l’on peut dire, par de la neige.

1) Différentes valeurs de rapport signal / bruit

Ce rapport s’écrit S/B

Voici quelques valeurs de rapport signal / bruit couramment admises pour un résultat pratique correct :

En télégraphie Morse avec lettre au son : S/B = 0 dB

En télégraphie automatique : S/B = 30 ou 15 dB

En téléphonie : S/B = 20 ou 26 dB

En radiodiffusion : S/B = 45 ou 33 dB

En télévision : S/B = 100 ou 40 dB

Avec un rapport S/B inférieur à 40 dB, la neige sur l’écran devient gênante.

2) Evolution du rapport signal / bruit le long d’une chaîne d’amplificateur

il est intéressant de savoir ce que devient le rapport signal / bruit le long d’une chaîne d’amplification et d’en tirer des conclusions pratiques.

Exemple : cas de quatre étages amplificateurs, identiques, en cascade (figure 100)

Ces amplificateurs sont purement théoriques. Chaque étage a un gain de 20dB. Chaque étage produit un bruit propre de 2 microvolts. L’antenne fournit à 20° C un bruit de 1,7 microvolts. 20 dB de gain correspond à un gain en tension de 10. A l’entrée du premier amplificateur, on applique un signal utile de 100V .A l’entrée du premier amplificateur, on applique 1,7 V de bruit. En sortie du premier amplificateur, le signal utile passe à 100 V x 10 = 1000 V . En sortie du premier amplificateur, le bruit d’entrée, le bruit d’entrée passe à 1,7V x 10 = 17V auxquels s’ajoute le bruit propre de l’amplificateur soit 20 V. En sortie du premier amplificateur, le bruit vaut donc 20 + 17 = 37V.

Le rapport signal / bruit à l’entrée du premier amplificateur est de : = 58 ou en dB : 20 log 58 = 20 x 1,75 = 35 dB

Le rapport signal / bruit à la sortie du premier amplificateur est de = 27 ou en dB : 20 log 27 = 20 x 1,43 = 28,6 dB.

Du fait du bruit propre de l’amplificateur, le rapport signal / bruit se détériore entre l’entrée et la sortie. Cette observation est très importante. Le tableau de la (figure 101) est très instructif à étudier.

La dégradation la plus forte est apportée par le premier étage amplificateur.

Le bruit propre du dernier étage est négligeable devant le bruit amplifié.

Conséquence pratique :

Pour obtenir une image correcte sur l’écran du téléviseur, ce qui correspond à un rapport signal / bruit favorable au niveau du tube image, il faut soigner particulièrement l’étage d’entrée du récepteur du point de vue bruit : c'est-à-dire réaliser un montage générant le moins possible de bruit.

Comme un étage changeur de fréquence génère par sa conception même, plus de bruit qu’un amplificateur simple, on ne le relie pas directement à l’antenne, mais on introduit entre cette dernière et l’étage changeur de fréquence, un étage amplificateur haute fréquence. On limite ainsi la dégradation du rapport signal / bruit apportée par le premier étage.

G) Le facteur de bruit

Le facteur de bruit est le rapport entre le bruit en sortie d’amplificateur, et le bruit, toujours en sortie, que l’on mesurerait si cet amplificateur n’ajoutait pas son bruit propre.

On introduit alors le facteur de bruit : F

Appelons : la puissance de bruit d’entrée We, le gain en puissance de l’amplificateur Gp, le bruit propre de l’amplificateur Wa, le bruit effectif en sortie Wt.

On a Wt = (We x Gp) + Wa d’où F =

La puissance de bruit d’entrée We considérée est celle due au bruit de l’antenne. Le facteur de bruit peut être défini pour un ensemble.

Par exemple, RTC présente le tuner UHF type UF1 avec un facteur de bruit de 5,5 dB pour les canaux 21 à 43 et 8 dB pour les canaux 44 à 69.

Le même fabricant présente le tuner VHF type VF1 avec un facteur de bruit de 6 dB. Ceci dit, pour avoir des exemples chiffrés.

Un transistor est porteur d’un facteur de bruit. Le transistor AF 139 a un facteur de bruit de 7 dB. Les transistors au silicium ont un facteur de bruit plus faible que les transistors au germanium.

L’évaluation du facteur de bruit se fait en usine avec des générateurs de bruit. Ce n’est pas une opération faisable en maintenance ou en service après vente.

VIII Couplages entre étages en radio télévision

A) Objectifs des couplages entre étages

Entre deux étages successifs, on dispose des éléments de couplage, montés en circuits de structures diverses.

Les couplages entre étages se font par transformateur ou autotransformateur (couplage inductif).

Les couplages entre étages se font aussi par condensateurs (couplage capacitif).

Pour obtenir le meilleur rendement d’un montage, les circuits de couplage doivent satisfaire à certaines conditions :

Transmettre le maximum d’énergie

Sélectionner certaines fréquences et pas d’autres (être sélectifs)

Posséder une courbe de réponse amplitude / fréquence déterminée

Tenir compte de l’impédance de sortie du circuit précédent et de l’impédance d’entrée de l’étage suivant

Etre réglables : le réglage s’effectue en usine, avec un outillage approprié

B) Couplage par transformateur

Le premier étage fournit une puissance Psous une tension V, et possède une impédance de sortie Z(figure 102) .

Le second étage reçoit une puissance P sous une tension V et possède une impédance d’entrée Z (figure 102) .

Le rendement du montage est maximal quand toute l’énergie disponible en sortie du premier étage est transmise à l’entrée du second étage.

On a alors P = P

1) Rapport de transformation

Dans un transformateur, la valeur des tensions est en rapport direct avec le nombre de spires des enroulements.

On a : P = et P =

On a aussi : = = n (rapport de transformation)

Avec n = nombre de spires de l’enroulement primaire

Et n = nombre de spires de l’enroulement secondaire.

Pour P = P

On a : = ou encore : =

Soit : =

Comme : = = n

On a finalement : n = =

Conclusion : Pour obtenir un rendement maximal, il faut réaliser un transformateur, dont le rapport de transformation « n » soit égal à la racine carrée du rapport des impédances.

2) Exemple de calcul de rapport de transformation

Voir (figure 103) . Le transformateur fournit au secondaire les trois dixièmes de la tension existant au primaire mais effectue l’adaptation des impédances et transmet à T2 toute la puissance disponible au primaire.

3) Flux de dispersion

Le raisonnement précédent n’est qu’approximatif, car il ne tient pas compte des pertes dues, d’une part, aux résistances ohmiques des enroulements, et d’autre part, aux pertes d’induction, dues au fait que l’enroulement secondaire ne capte pas tout le flux magnétique émanant de l’enroulement primaire. Ce flux qui se disperse dans la nature, s’appelle flux de dispersion, on y remédie au mieux en soignant particulièrement la conception, les dimensions, la position des bobinages du transformateur, le type de bobinage etc. … autrement dit la technologie de fabrication.

4) Inductance de fuite

L’inévitable flux de dispersion fait que le rendement d’un transformateur n’est jamais, en pratique, égal à 1.

Dans une construction très soignée, le rendement peut être proche de 1 mais n’y parvient pas.

On peut dire, à ce moment là, que l’enroulement primaire se comporte comme si une partie de son bobinage, n’avait pas d’action sur l’enroulement secondaire, et disperse son flux propre en pure perte.

Cette partie de bobinage s’appelle inductance de fuite ou self de fuite.

C) Circuits accordés

1) Cas général

En radio fréquences et en télévision, les signaux sont faibles, l’adaptation d’impédances doit être faite.

Il faut toujours, en radio télévision sélectionner des signaux à fréquences déterminées. La liaison entre étages telle que celle représentée (figure 103) , est indépendante dans une très large mesure de la fréquence des signaux. On accorde, alors, les circuits pour les rendre sélectifs.

Un circuit LC parallèle (figure 104) présente une impédance maximale à sa fréquence de résonance f =

2) Couplage par transformateur à primaire et secondaire accordés

On rencontre des couplages entre étages de nature très diverses. Par exemple : liaison par transformateur à primaire et secondaire accordés (figure 105) .

Dans ce cas, pour pallier aux inévitables dispersions de caractéristiques des composants, il est indispensable de disposer de possibilités de réglage pour chacun des circuits primaire et secondaire.

Ce réglage se fait par noyau dans les bobinages (figure 105a) ou par condensateurs ajustables (figure 105b) .

Un seul réglage étant suffisant pour un circuit, on, rencontre un type de réglage ou l’autre (bobine ou condensateur), mais jamais les deux ensemble.

3) Couplage par transformateur à primaire accordé et secondaire apériodique

On rencontre des montages réalisés avec des transformateurs dans lesquels seul l’enroulement primaire est accordé (figure 106) . Cet enroulement doit être centré sur la fréquence de travail. L’enroulement secondaire assure l’adaptation d’impédances. Le dispositif possède alors un seul réglage.

D) Genèse et conséquences de l’amortissement des circuits accordés

En relevant la courbe de réponse amplitude fréquence d’un circuit accordé, on détermine deux fréquences f et f (figure 107) pour lesquelles le niveau de tension sur le circuit accordé tombe à – 3dB. La bande passante du circuit est définie à – 3dB et vaut f - f.

1) Amortissement parallèle

En plaçant une résistance R sur un circuit accordé (figure 108a) , on ne modifie pas l’accord du circuit.

Mais cette résistance dissipe de l’énergie. En restant toujours dans les mêmes conditions de mesure, la courbe de réponse amplitude fréquence du circuit accordé (courbe1) devient la courbe 2 (figure 108b).

On dit alors, que la résistance R amortit le circuit accordé. La bande passante à – 3dB devient l’espace f - f. Comme la résistance dissipe de l’énergie, le niveau de tension sur le circuit est plus faible. A la limite, si la résistance vaut 0 , elle court circuite le circuit et le niveau de tension est évidemment égal à zéro.

La bande passante vaut f  - f    . Elle est plus large que dans le cas précédent.

Conclusion : Une résistance en parallèle sur un circuit accordé, diminue le niveau de puissance et le niveau de tension disponibles sur le circuit mais augmente la bande passante. Large bande et haut niveau ne vont pas de pair. On favorise toujours l’un au détriment de l’autre.

2) Amortissement série

En plaçant une résistance en série avec la bobine d‘un circuit accordé ( figure 109) , il est évident que cette résistance dissipe de l’énergie.

La résistance dissipe d’autant plus d’énergie que sa valeur ohmique est importante.

On peut donc dire que la résistance (qui n’intervient pas dans l’accord du circuit déterminé par L et C) amortit le circuit.

Son comportement est l’inverse de celui d’une résistance en parallèle sur le circuit, en ce sens que, plus elle est de faible valeur ohmique, moins elle amortit le circuit.

On conclut de tout cela que la résistance ohmique d’un bobinage intervient dans la largeur de bande du circuit.

3) Influence de la résistance de sortie d’un transistor sur l’amortissement des circuits

Dans le montage de la (figure 110) , les pôles + et – de l’alimentation sont court circuités en alternatif par le condensateur de filtrage C(dont l’impédance à la fréquence des signaux est quasi nulle). On peut dire que, au point de vue signaux, le + et le – de l’alimentation, c’est pareil. On peut alors, toujours au point de vue signaux, remplacer mentalement le condensateur C par un court circuit.

Le schéma de la figure 110 devient celui de la (figure 111) .

Un transistor possède une résistance interne définie par le point de fonctionnement du transistor, c'est-à-dire par sa polarisation base émetteur.

Comme le transistor se trouve en parallèle sur le circuit accordé, sa résistance interne amortit le circuit accordé et détermine la bande passante.

Conclusion : le point de fonctionnement d’un transistor définit la bande passante d’un montage à circuit accordé, placé dans le circuit collecteur.

4) Remarque sur les découplages de tension d’alimentation

Les condensateurs électrochimiques tels que C sont réalisés avec deux bandes d’aluminium séparées par un diélectrique. Pour obtenir une forte capacité, il faut une grande surface d’armature. Les deux armatures sont enroulées et présentent un coefficient de self induction non négligeable en haute fréquence. C’est pourquoi, on trouve des condensateurs électrochimiques (figure 112) . Le condensateur ajouté doit, être de type non inductif.

5) Influence de la résistance d’entrée d’un transistor

On peut tenir le même raisonnement que précédemment avec l’enroulement secondaire du transformateur et l’espace base émetteur T2 (figure 113) . Le condensateur C court circuite la résistance R au point de vue signaux. Le condensateur C court circuite la résistance R au point de vue signaux. La résistance d’entrée du transistor T2 est en parallèle sur l’enroulement secondaire du transformateur et amortit cet enroulement (figure 113b).

Comme les deux enroulements sont couplés par induction mutuelle M, la résistance d’entrée de T2 intervient tout comme la résistance de sortie de T1, sur l’amortissement du transformateur, donc sur le niveau des signaux, la bande passante des circuits, donc sur la sélectivité et le gain du montage.

Cela permet de constater, que dans un montage, tout se tient.

6) Sélectivité et adaptation

Le transistor T1 se comporte en générateur pour le circuit accordé. Le transistor T2 se comporte en récepteur par l’intermédiaire de l’enroulement secondaire (figure 114) . Les transistors présentent des capacités d’entrée Ce et de sortie Cs qui interviennent sur l’accord des circuits.

Ces valeurs de Ce et Cs sont prises en considération dans les calculs et définissent les types de transistors utilisables.

Les transistors utilisés dans ces montages ont de faibles capacités de jonctions.

E) Montages à trois enroulements de couplage

On rencontre des montages à trois enroulements. Dans le montage de la (figure 115) , le circuit L C se règle sur la fréquence de travail. L’enroulement L adapte l’impédance de sortie du transistor T1. L’enroulement L adapte l’impédance propre du circuit L C à l’impédance d’entrée du transistor T2.

Les impédances de sortie Zs de T1 et d’entrée Ze de T2 sont rapportées sur L C par les bobinages Let L et assurent de ce fait, la bande passante voulue en amortissant le circuit accordé LC.

F) Couplage par autotransformateur

Le raisonnement tenu précédemment , sur les transformateurs, s'applique également au couplage par autotransformateur. La prise intermédiaire assure l'adaptation d'impédance entre l'impédance propre du circuit et l'impédance de sortie du transistor. (figure116)

G) Couplage par diviseur capacitif

Aux fréquences élevées, les bobinages comportent peu de spires. Les adaptations d’impédance par enroulements deviennent délicates. Il est préférable de réaliser les adaptations d’impédance par diviseur capacitif (figure 117) . Le raisonnement reste le même qu’avec un autotransformateur. La capacité équivalente à la somme de Cet C assure l’accord du circuit sur la fréquence de travail.

Les deux condensateurs C et C se comportent comme pour un autotransformateur. Il ne faut pas perdre de vue que l’impédance d’une bobine augmente avec la fréquence, alors que l’impédance d’un condensateur diminue avec la fréquence.

H) Comparaisons entre les couplages inductifs et capacitifs

Couplage par autotransformateur (figure 118) .

En vissant le noyau, on modifie la fréquence d’accord du circuit. Le rapport de transformation établi par le rapport des valeurs de capacité des condensateurs C et C n’est pas modifié. L’amortissement n’est pas influencé par la position du noyau. Ce réglage agit sur la fréquence de travail du circuit mais pas sur la largeur de bande.

Couplage par diviseur capacitif

En vissant le noyau, on modifie la fréquence d’accord du circuit (figure 119) . Le rapport de transformation établi par le rapport des valeurs de capacité des condensateurs C et C n’est pas modifié. L’amortissement n’est pas influencé par la position du noyau. Ce réglage agit sur la fréquence de travail du circuit mais pas sur la largeur de bande.

I) Amplificateur à gain commandé

On appelle amplificateurs à gain commandé, les montages dans lesquels la base du transistor reçoit une tension de commande, exemple : tension de CAG.

Influence de la tension de commande

La tension de CAG qui varie avec le niveau du signal à l’entrée du récepteur modifie la polarisation du transistor. Elle en déplace le point de fonctionnement. Comme la courbe caractéristique I/ V n’est pas linéaire, la résistance d’entrée varie avec le point de fonctionnement. Mais ce qui varie aussi, c’est la capacité de la jonction base émetteur.

Cette capacité est placée sur le circuit d’entrée et intervient dans l’accord de ce circuit. Quand la tension de CAG évolue, l’accord du circuit se modifie. Un moyen simple est utilisé pour limiter le désaccord du circuit (figure 120a) .

Un condensateur C est placé dans la liaison et se trouve en série avec la capacité de la jonction base émetteur.

Le condensateur de liaison C et la capacité de jonction Ce interviennent dans l’accord du circuit d’entrée.

Une variation de la capacité d’entrée est moins ressentie cette fois par le circuit d’entrée, qu’en l’absence du condensateur de liaison.

Inconvénient du procédé : l’impédance du condensateur de liaison provoque une perte de signal puisque l’ensemble condensateur de liaison et capacité d’entrée se comporte en diviseur de tension capacitif (figure 120b) .

J) Amplificateur à charge de collecteur apériodique

On rencontre des montages qui déterminent une bande passante d’une manière différente de ce qui a été vu jusqu’ici.

Le principe consiste à disposer dans le circuit collecteur, une résistance (figure 121) . L’amplificateur est alors dit apériodique, puisqu’il n’est pas sélectif.

Cet amplificateur présente l’avantage d’avoir une très large bande passante.

Pour obtenir la courbe de réponse voulue, on insère dans la liaison entre deux transistors un ou plusieurs filtres.

Dans le cas de la figure 121, la liaison est effectuée par un filtre en T constitué par C, C, R et ponté par L et C. Ce filtre est dit en T ponté.

Il évacue à la masse du châssis les fréquences indésirables. Le réglage se fait par un noyau en ferrite dans la bobine L.

On peut rencontrer plusieurs filtres en T pontés successifs, réjectant des fréquences différentes.

K) Mise en forme de la courbe de réponse

La mise en forme de la courbe de réponse d’un amplificateur peut s’effectuer à l’aide de filtres. La (figure 122) donne à titre d’exemple, l’action apportée par deux filtres en T ponté, accordés l’un sur 31,2 MHz et l’autre sur 39,2 MHz.

L) Petit lexique sur les filtres

L’étude des filtres peut représenter des ouvrages entiers et se traiter avec des mathématiques de haut niveau ou avec des relations de vecteurs.

Ce n’est pas le cas ici, mais il faut néanmoins, avoir connaissance de la signification de certains termes d’usage courant.

1) Principaux types de filtres

On rencontre quatre principaux types de filtres :

les filtres passe-bas

les filtres passe-haut

les filtres passe-bande

les filtres coupe- bande

Les filtres présentent une impédance d’entrée Ze, une impédance de sortie Ze.

Quand pour un filtre donné Ze = Zs , le filtre est dit filtre symétrique.

Quand pour un filtre donné Ze est différent de Zs, le filtre est dit filtre antimétrique .

Les filtres sont de structures diverses, dérivées ou transformées les unes des autres.

Les signaux d’entrée, sur un filtre donné, peuvent être en phase avec les signaux de sortie. Le comportement du filtre est alors purement résistif.

2) Temps de propagation de groupe

Dans d’autres types de filtres, les signaux de sortie peuvent être déphasés par rapport aux signaux d’entrée. C’est le cas rencontré en télévision.

Ce déphasage peut être plus au moins important, suivant le type de filtre et suivant la fréquence des signaux. La valeur du déphasage ou temps de déphasage des signaux de sortie par rapport aux signaux d’entrée, s’appelle, pour des groupes de fréquences aux comportements homogènes : temps de propagation de groupe.

3) Impédance de transfert

Quand des filtres sont placés entre deux étages successifs, on les utilise pour effectuer une mise en forme de courbe de réponse amplitude fréquence. C’est le cas des filtres en T et dérivés.

Ces filtres éliminent les signaux à certaines fréquences et les transmettent à d’autres fréquences.

Toutefois, par leur présence, ces filtres présentent un obstacle à l’acheminement des signaux non rejectés.

On peut dire également : les filtres présentent une impédance aux transferts des signaux.

Cette impédance ne peut être nulle et s’appelle impédance de transfert.

4) Filtres en T et dérivés

En partant d’un filtre en T simple, on rencontre trois structures de base (figure 123) : filtre en T – filtre en double T – filtre en T ponté.

Sur les (figures 123 a, b, c) sont représentées des impédances quelconques. Cela veut dire qu’une impédance Z peut être constituée matériellement par un condensateur ou une inductance, ou une résistance, ou une association de deux ou de trois composants cités.

Le tableau de la (figure 124) donne à titre indicatif différentes réalisations de filtres en T et dérivés.