Rotacteurs et tuners VHF - Généralités

Buts et fonctions des étages HF et FI d’un récepteur de télévision

Schéma synoptique

La (figure 1) donne le schéma synoptique d’un récepteur de télévision.

Nous allons voir le rôle de chacun des étages, avant d’analyser les différents circuits.

1) Amplificateur haute fréquence

Il sélectionne une émission parmi les signaux captés par l’antenne. Le gain de l’étage est de l’ordre de 10 dB. Cet étage se règle sur l’émission voulue. Le réglage est effectué par l’usager.

2) Changement de fréquence

Il réalise, avec un transistor ou deux suivant les gammes de fréquence, la conversion d’un signal d’antenne dont la fréquence de travail diffère d’un émetteur à l’autre en signal de fréquence plus basse. Cette fréquence s’appelle fréquence intermédiaire et reste fixe, quel que soit le signal reçu.

La fonction à remplir nécessite un oscillateur et un mélangeur. Le tout constitue le changement de fréquence. Le gain de l’étage mélangeur est de l’ordre de 5 dB.

Simultanément avec l’amplificateur haute fréquence, cet étage est réglable, par l’usager, sur l’émission voulue.

3) Amplificateurs à fréquence intermédiaire

Les signaux issus de l’étage changeur de fréquence, sont appliqués à un amplificateur suivi de plusieurs autres. L’ensemble comprend trois ou quatre étages suivant les fabricants.

Le gain de l’ensemble des étages à fréquence intermédiaire est de l’ordre de 70 dB.

Ces étages sont réglés en usine, une fois pour toutes.

4) Détection vidéo

L’étage de détection vidéo reçoit les signaux issus de l’amplificateur à fréquence intermédiaire et les démodule.

En d’autres termes, l’étage détecteur ou démodulateur, restitue les signaux de caméra d’émetteur, véhiculés par les signaux d’émetteur et transposés en fréquence intermédiaire par le changement de fréquence.

Cet étage n’a pas de gain.

5) Amplificateur vidéo

Il amplifie les signaux vidéo à un niveau exigé par les caractéristiques du tube image. L’amplificateur vidéo comprend suivant les constructeurs deux à quatre transistors.

Le gain de cet étage est de l’ordre de 30 dB.

Le gain de cet amplificateur est accessible à l’usager. c’est le réglage de contraste.

6) Circuit de commande automatique de gain

Cet étage intervient sur le gain du premier étage à fréquence intermédiaire, éventuellement sue le deuxième. Il intervient également sur le gain de l’amplificateur haute fréquence.

Le circuit de CAG règle le gain des étages cités ci dessus en fonction du signal vidéo, donc du niveau de tension du signal capté par l’antenne, donc en fonction des conditions de propagation. Cet étage peut être réalisé avec des composants passifs ou bien comprendre un ou plusieurs transistors suivant les fabricants.

7) Conclusions

Il faut au niveau du tube image, des signaux présentant plusieurs dizaines de volts d’amplitude. Grossièrement, il faut 50 volts de signal vidéo composite.

La prise d’antenne fournit par exemple 100µV efficaces. Cela correspond à 100µV x =140µV crête.

Pour faire fonctionner correctement le tube image, le récepteur doit amplifier = 357 000 fois le signal d’antenne (dans l’exemple donné).

Pour obtenir une telle amplification, il faut plusieurs étages.

D’autre part, un récepteur de télévision doit pouvoir traiter les signaux d’émetteurs différents, donc travailler sur des fréquences différentes. Cela implique une structure à changement de fréquence.

Tous les récepteurs du commerce sont réalisés suivant le synoptique de la (figure 1) . Les fabricants groupent la plupart du temps les différents étages sauf l’amplificateur vidéo, et encore, sur une même platine.

La platine groupant les étages amplificateurs haute fréquence, mélangeur, oscillateur, amplificateurs à fréquence intermédiaire, détection vidéo, est la même pour un récepteur noir et blanc ou un récepteur couleurs.

Cela, chez un même fabricant et dans une même génération d’appareils.

Ordre de grandeur des signaux à l’antenne et au tube image

Le niveau du signal d’antenne est fonction des condition de réception. Un millivolt représente une valeur moyenne(voir 5 : circuits HF).

L’examen de la courbe caractéristique Ia / V d’un tube image noir et blanc indique 50 volts de recul de grille (figure 3) .

Pratiquement un écran présente une image bien contrastée avec 30 volts de vidéo.

Considéré sur une ligne blanche, les proportions du signal vidéo composite sont : 30% entre le fond des tops et le niveau noir, 70% entre le niveau noir et le blanc maximum.

30 volts de vidéo impliquent = 43 volts de signal vidéo composite, soit en arrondissant, 45 volts (figure 4) .

Les différents points où l’on peut prendre des mesures de signaux, sur un récepteur, sans précautions particulières sont :

La prise d’antenne, avec un mesureur de champ

La détection vidéo, avec un oscilloscope

Le tube image, avec un oscilloscope

a) gain de l’ensemble amplificateur haute fréquence, changement de fréquence, amplificateurs à fréquence intermédiaire

Sur (la figure 2) est représenté une moyenne en ce qui concerne les gains, et dans cette figure le fabricant précise qu’avec deux volts de tension détectée, le matériel travaille dans des conditions optimales.

Pour obtenir deux volts de tension détectée, la valeur du signal d’antenne doit être de :

Le gain total de l’ensemble est 10 + 5 + 70 = 85 dB

85 dB = 20 log

log = = 4,25

L’antilog de 4,25 est donné par une calculatrice, soit en arrondissant : 17 800

Soit un rapport = 17 800 ou encore = 17 800

La tension sur la prise d’antenne doit être =

0,0001124volt soit 110 µV

b) justification de l’utilité d’un circuit de commande automatique de gain

Que se passe t’il avec un signal d’antenne de 1 millivolt :

Le niveau de détection est : 1 x 17800 = 17 800 millivolts ou 17,8 volts.

Ce niveau est excessif puisque le fabricant indique 2 volts pour un fonctionnement correct. Voyons les conséquences.

Les niveaux d’admissibilité des derniers étages sont dépassés, d’où saturation de ces étages et déformation des signaux.

Il faut réduire le gain à un endroit où le rapport signal / bruit ne risque pas d’être altéré et où les signaux ne sont pas encore déformés par la saturation. Cet endroit est le premier étage à fréquence intermédiaire.

La réduction du gain est obtenue par le circuit de commande automatique de gain travaillant en contre réaction.

En fait, la commande automatique de gain est appliquée aussi sur l’amplificateur haute fréquence et parfois sur le mélangeur.

Généralités sur les rotacteurs et les tuners VHF

Constitution des modules :

A l’entrée des récepteurs, on trouve trois étages groupés :

l’amplificateur haute fréquence

l’oscillateur

le mélangeur

Ces deux derniers, oscillateur et mélangeur, réalisant le changement de fréquence.

La réception des signaux de télévision se fait en bandes VHF et UHF. Les grands écarts de fréquence entre VHF et UHF amènent certains fabricants à réaliser deux ensembles ou modules distincts : un module pour la réception en VHF et un en UHF. D’autres fabricants présentent un seul module (mixte) pour la réception en VHF et en UHF.

Nous allons voir dans l’ordre, les modules :

module VHF en norme E

module UHF en norme L

module mixte en norme E et L

Modules VHF :

Ce module trouve plusieurs appellations

rotacteur

rotobloc

sélecteur

tuner

1) Rotobloc ou rotacteur

L’appellation la plus courante est celle de rotacteur (figure 5a) .

Les premiers rotacteurs à tubes sont apparus vers 1955 – 1956.

Ils permettent le passage d’un émetteur à un autre par commutation de barrettes, montées sur un système rotatif à barillet. Ces barrettes sont dites barrettes canal.

A chaque émetteur correspond une barrette munie de plusieurs bobinages et parfois de quelques condensateurs et résistances.

Les bobinages sont réalisés soit avec des bobines de 4 à 5 mm de diamètre munies d’un noyau en laiton ou en aluminium, soit en circuit imprimé (figure 5b) .

Un réglage fin, permettant le calage exact sur l’émetteur, est obtenu avec un condensateur variable, dont la commande, accessible à l’usager, est placé sur l’axe du barillet.

2) Sélecteur

Le terme sélecteur s’applique aux modules permettant le changement de canal avec un dispositif mécanique, procédant aux commutations, par l’enfoncement d’une touche (figure 6) . Le réglage sur la station se fait par rotation de la touche enclenchée.

L’enclenchement de la touche sélectionnée entraîne la rotation de plusieurs condensateurs variables montés sur un même axe.

La sélection d’un émetteur se fait d’une façon continue tout du long de la bande considérée.

3) Tuner

Cette appellation s’applique aux réalisations permettant le changement d’émetteur, par touches mécaniques ou par touches à effleurement.

Chaque touche met en service un potentiomètre. Il y a autant de potentiomètres que de touches.

Ce potentiomètre est relié à une tension stabilisée de 28 volts. La tension prise sur le curseur du potentiomètre est appliquée à des diodes à capacité variable, qui ont la même fonction que les condensateurs variables des sélecteurs vus précédemment.

L’encombrement d’un tuner à diodes varicaps est plus faible que celui d’un rotacteur (figure 7) .

Types de transistors utilisés en VHF

On remarque à la lecture du tableau de (la figure 8) , que le transistor oscillateur et le transistor mélangeur sont souvent les mêmes.

Dans le dernier exemple, l’amplificateur HF utilise deux transistors. Ce montage s’appelle cascode. Il est à signaler qu’un fabricant peut très bien introduire des transistors PNP et des transistors NPN dans un même rotacteur. Dans ce cas, la CAG est appliquée sur l’amplificateur HF, et n’est pas appliquée sur le mélangeur.

Résumé des caractéristiques principales des modules VHF

Dans le tableau de (la figure 9) , sont résumées les caractéristiques principales des modules VHF.

Amplificateur HF en VHF, cas général

a) But

L’amplificateur HF amplifie (gain environ 10 dB), les signaux d’antenne pour les appliquer à l’étage mélangeur.

L’amplification s’accompagne d’une dégradation inévitable du rapport signal / bruit. Cette dégradation dépend directement du facteur de bruit de l’amplificateur HF.

L’étage mélangeur produisant plus de bruit qu’un amplificateur HF, tous les fabricants incluent dans leurs réalisations un amplificateur HF, afin de préserver au mieux le rapport signal / bruit. Cela est valable en VHF aussi bien qu’en UHF.

Le circuit d’entrée et le circuit de sortie de l’amplificateur HF doivent sélectionner la largeur de bande de fréquences du canal choisi (8 MHz ou 13,5 MHz ou 14 MHz ).

L’amplificateur HF est donc un amplificateur à large bande qui englobe les signaux image et son et leurs bandes latérales.

b) Rotacteurs

Pour sélectionner un canal ou un autre, dans les rotacteurs, on commute les bobinages d’entrée et de sortie. Ceci impose autant de jeux de bobinages que de canaux. Les rotacteurs du commerce sont à 12 canaux.

Les jeux de bobinages sont montés sur des barrettes dites barrettes canal.

c) Sélecteurs et tuners

Dans les sélecteurs ou les tuners, on commute des bobinages pour passer d’une bande à l’autre ( bande I et bande III).

La sélection de l’émetteur local se fait alors avec rotation de condensateur variable, ou réglage potentiomètrique commandant des diodes à capacité variable (ou varicaps). Le réglage est continu, c’est à dire sans commutation, tout du long de la bande commutée.

C’est le même principe qu’en radio avec les différentes gammes PO, GO et OC.

d) Transistors utilisés

L’amplificateur HF utilise des transistors au germanium ou au silicium, de type PNP ou NPN suivant les fabricants et les réalisations.

Les transistors couramment rencontrés sont :

AF 109, AF 180, AF 279, BF 166, BF 239, BF 509, FW 4640 etc. …

Ces transistors sont montés en émetteur commun ou en base commune.

Comme l’amplitude des signaux est faible devant la caractéristique IB / VBE, le point de fonctionnement ne se déplace pratiquement pas sur la caractéristique. Pour cette raison, l'amplification des signaux se fait sans déformation. Toujours pour la même raison(courbe I / V excursionné sur de faibles parcours), les caractéristiques d’entrée du transistor sont fixées en fonction des signaux d’antenne.

La construction des amplificateurs HF est précise, car aux fréquences de travail, qui sont élevées, chaque longueur de connexion parcourue par les signaux, introduit une valeur d’inductance et de capacité parasite qui s’ajoutent à celles du montage. Cette remarque est valable, pour les mêmes raisons, pour le changement de fréquence, les amplificateurs à fréquence intermédiaire, la détection, l’amplificateur vidéo.

Tous les téléviseurs, d’un même type de châssis, sont identiques. Comme ils seront installés dans des régions différentes, les niveaux de réception seront différentes.

Certains récepteurs fournissent une bonne image, sans neige, avec un signal d’antenne de 400 µV . D’autres récepteurs exigent davantage, exemple 800 µV .

La sensibilité n’est pas le même pour tous, elle dépend essentiellement du facteur de bruit du premier étage : l’amplificateur HF. Tous les récepteurs donnent de bons résultats avec des valeurs de réception normalisées.

e) Nécessité d’une commande automatique de gain

Le fabricant conçoit un récepteur pour une tension d’antenne de , par exemple, 500 µV. Le récepteur installé peut très bien se voir appliquer un signal d’antenne de 5 mV.

Dans ce cas, il faut réduire le gain de l’étage amplificateur HF de même que celui du premier et deuxième amplificateur à fréquence intermédiaire.

L’amplificateur HF est donc commandé par une tension de CAG.

Mais cette action de la CAG ne doit pas se manifester pour des signaux faibles( 500 µV par exemple).

Il n’est pas indiqué de diminuer le gain de l’amplificateur HF pour ces signaux, car le facteur de bruit de l’étage mélangeur prendrait de l’importance et apporterait une dégradation de la qualité de l’image.

La CAG doit donc intervenir, mais à partir d’un certain niveau, variable avec les montages.

La CAG sur l’amplificateur HF est dite CAG à action différé ou CAG à seuil .

En résumé, la CAG ne doit pas intervenir avec de faibles niveaux de réception (détérioration du rapport signal / bruit par réduction du gain) mais doit intervenir pour les forts niveaux de réception pour éviter un autre ennui : l’intermodulation.

f) Intermodulation

L’intermodulation est le passage du signal d’un émetteur dans le signal d’un autre émetteur, et inversement.

Les signaux concernés sont le signal son et le signal image. Quand il y a intermodulation, l’image est perturbée par des barres horizontales plus ou moins sombres qui varient avec la modulation du son.

Simultanément, le son émanant du haut parleur est accompagné d’un ronflement à 50 Hz du aux signaux de synchronisation trame.

g) Réglage de la tension de commande automatique de gain

La tension de CAG appliquée à l’étage amplificateur HF est réglable, ou non. Si elle est réglable, elle l’est avec un potentiomètre. Certains fabricants prévoient deux potentiomètres, l’un commuté en VHF et l’autre en UHF. Le réglage est très simple.

Comme le réglage dépend des conditions de réception, il doit se faire au domicile du possesseur du téléviseur.

En tournant le curseur du potentiomètre d’un bout à l’autre de sa rotation, on constante trois zones où son action est différente chaque fois.

D’un côté, l’image sur l’écran est faiblement contrastée et neigeuse, l’image peut même disparaître pour faire place à la neige seule. L’action de la CAG est excessive, d’où mauvais rapport signal / bruit.

Ensuite, une deuxième zone (ou plage de rotation), dans cette plage, l’image est correcte.

Enfin une troisième zone, dans cette dernière, l’image est perturbée par du son et le son est accompagné d’un ronflement. L’action de la CAG est insuffisante.

Le point de réglage correct est évidemment le point milieu de la deuxième zone. Il faut observer que l’intermodulation se produit avec des signaux forts. Cela fait que si l’on trouve, avec le réglage de la CAG, les deux premières zones, la troisième n’est pas toujours sensible. On se contente alors de faire disparaître la neige de l’écran.

h) Inconvénients de la commande automatique de gain

Commander le gain de l’amplificateur par une tension de CAG présente des inconvénients, quand la tension de CAG évolue, elle déplace le point de fonctionnement du transistor sur la caractéristique I / V.

Comme cette caractéristique n’est pas linéaire, cela signifie que, suivant la position du point de fonctionnement, les paramètres d’entrée du transistor sont différents.

Comme le circuit d’entrée du transistor est rapporté au circuit qui le précède, le comportement du circuit est fonction de la valeur de la tension de CAG.

i) Amplificateur HF sans commande automatique de gain

Les techniques actuelles prévoient autre chose. On ne commande plus l’amplificateur d’entrée par la tension de CAG. On règle le niveau du signal appliqué au transistor d’entrée en plaçant, entre la fiche d’antenne du récepteur et le transistor, un atténuateur à diode PIN.

j) Remarque

L’amplificateur HF présente une particularité. Comme il est plus prés de l’antenne que les autres étages, il est le plus exposé aux décharges électrostatiques d’origine atmosphérique(exemple par temps d’orage). Certains constructeurs protégent le transistor de l’étage amplificateur HF avec des diodes.

k) Amplificateur HF type cascode

Ce type d’amplificateur est utilisé en VHF sur les rotacteurs. Il utilise deux transistors montés en série dans un montage particulier appelé cascode.

Le premier transistor travaille en émetteur à la masse(ou émetteur commun). Le deuxième transistor travaille en base à la masse(ou base commune).

L’avantage de ce montage, par rapport à l’amplificateur réalisé avec un seul transistor, est considérable. L’impédance de sortie du dernier transistor est indépendante du courant des transistors, aussi bien que de l’impédance de la source d’attaque du premier transistor. En d’autres termes, l’entrée et la sortie du montage travaillent indépendamment l’une de l’autre. Ce montage est soumis à l’action de la CAG. La CAG est appliquée sur le premier étage.

Comme l’entrée et la sortie du montage sont indépendantes, l’action de la CAG(qui fait varier les caractéristiques d’entrée d’un transistor et surtout la capacité d’entrée) n’a pas d’influence sur les caractéristiques de sortie du montage.

l) Résumé des caractéristiques principales d’un amplificateur HF

Amplificateur à large bande

Gain 10dB variable avec la CAG

Facteur de bruit F : 5,5 dB en bande I

7,5 dB en bande III

12 dB en bande IV

17 dB en bande V

Commande de gain par CAG différée ou gain fixe, mais précédé d’un atténuateur à diodes PIN.

Sur sélecteur ou tuner, l’accord sur émission se fait d’une manière continue tout au long de la bande, avec des condensateurs variables ou des varicaps.

C’est l’étage du récepteur le plus exposé aux problèmes atmosphériques.

Les commutations nécessaires pour la réception des bandes VHF sont :

Pour les rotacteurs : les circuits d’entrée et de sortie à chaque canal.

Pour les tuners : les circuits d’entrée et de sortie pour les bandes I et III.

Oscillateur du changement de fréquence en VHF

a) But

L’oscillateur délivre un signal haute fréquence sinusoïdal, d’amplitude constante, nécessaire au changement de fréquence. Ce signal est appliqué à l’étage mélangeur.

Dans les rotacteurs et les tuners VHF, l’oscillateur est un transistor indépendant.

Dans les tuners UHF, le plus souvent, le même transistor travaille en mélangeur et en oscillateur.

Dans un montage oscillateur, réalisé avec un transistor, quelques résistances et un circuit LC, ce qui oscille c’est le circuit LC, le transistor n’intervient que pour entretenir les oscillations en compensant les pertes à chaque période. Pourtant, dans le langage courant, on parle toujours du transistor oscillateur, qui lui, n’oscille pas du tout.

b) Rotacteurs

Comme une oscillation est générée avec un condensateur et une bobine, il faut commuter la bobine suivant les gammes. Cette servitude est la même que pour l’amplificateur haute fréquence.

Un oscillateur peut dériver légèrement en fréquence pour diverses raisons : température, stabilisation des circuits etc. … Pour ces raisons, tous les rotacteurs sont pourvus d’un dispositif de rattrapage accessible à l’usager.

C’est un condensateur variable de faible capacité, dont la commande est située sur l’axe du barillet du rotacteur. Le réglage est aisé : on agit sur la commande pour avoir une image stable, simultanément avec le maximum de son. Si cette condition ne se réalise pas, il faut incriminer l’alignement du récepteur, c’est à dire le réglage des circuits haute fréquence et fréquence intermédiaire.

c) Sélecteurs et tuners

Dans les sélecteurs et tuners, on commute des bobinages pour passer d’une bande à l’autre (bandes I et III).

La réception d’une émission se fait alors par rotation d’un condensateur variable, ou par un réglage potentiomètrique, commandant des diodes à capacité variable.

Le réglage est continu, sans commutation, tout au long de la bande concernée. C’est la même chose que pour l’amplificateur HF. Mais là, des difficultés surgissent à cause des canaux directs et inversés. Il faut alors considérer la fréquence de travail de l’oscillateur.

d) Fréquence de travail de l’oscillateur

La valeur de cette fréquence est fixée par la valeur de la fréquence intermédiaire.

En norme E et L, la fréquence intermédiaire pour le son est normalisée à 39,2 MHz.

En norme E, la fréquence intermédiaire pour l’image est normalisée à 28,05 MHz.

En norme L, la fréquence intermédiaire pour l’image est normalisée à 32,7 MHz.

On retrouve là, les écarts de fréquence de 11,15 MHz en norme E et de 6,5 MHz en norme L.

Dans un système de changement de fréquence, on obtient une fréquence intermédiaire par battement.

La commande d’un transistor par deux signaux différents fournit plusieurs composantes. On en sélectionne une seule à l’aide d’un circuit accordé placé dans le circuit de collecteur.

Aux bornes du circuit accordé se développe un signal à fréquence intermédiaire porteur de la modulation du signal d’antenne. Le signal d’oscillateur, étant d’amplitude constante, n’intervient pas dans les caractéristiques de modulation du signal à fréquence intermédiaire.

La fréquence du signal à fréquence intermédiaire est l’écart entre la fréquence du signal de l’oscillateur et celle du signal d’antenne.

Il faut obtenir une fréquence intermédiaire de 39,2 MHz pour le son et de 28,05 pour l’image (valeur normalisée).

Pour le canal F8, on a : fréquence de la porteuse image = 185,25 MHz, fréquence porteuse son = 174,10 MHz.

L’oscillateur doit travailler avec 28,05 MHz d’écart par rapport à la porteuse image et 39,2 MHz d’écart par rapport à la porteuse son (figure 10) .

En faisant travailler l’oscillateur à 213,30 MHz, on obtient deux fréquences intermédiaires :

Une fréquence intermédiaire à 39,2 MHz porteuse de la modulation son

Une fréquence intermédiaire à 28,05 MHz porteuse de la modulation image

On sélectionne les signaux à 28,05 MHz et à 39,2 MHz à l’aide de filtres de bande, et on les oriente vers leurs voies respectives.

Si l’on fait travailler l’oscillateur à 134,9 MHz (figure 11) , on obtient aussi une fréquence intermédiaire son à 39,2 MHz mais la fréquence image est alors à 50,35 MHz. C’est très loin de 28,05 MHz et la fréquence image n’est plus sélectionnée.

Pour les canaux directs, la fréquence de l’oscillateur est supérieure à celles des signaux reçus. La réception se fait par battement supérieur.

Pour les canaux inversés, la réception se fait par battement inférieur.

Exemple : canal 7, porteuse image 177,15 MHz, porteuse son 188,30 MHz. L’oscillateur doit travailler à 149,1 MHz (figure 12) .

Pour les canaux inversés, la fréquence de l’oscillateur est inférieure à celle des signaux reçus. La réception se fait par battement inférieur.

e) Problème engendré par le sens des canaux directs et inverses

Pour régler un récepteur sur un émetteur, il faut régler l’accord des circuits d’entrée et de sortie de l’amplificateur HF et aussi l’accord du circuit d’entrée du mélangeur sur le canal voulu. Simultanément, il faut régler la fréquence de travail de l’oscillateur avec l’écart correct.

Il y a donc quatre circuits variant en même temps de la même valeur de fréquence avec un dispositif ( condensateurs variables ou diodes varicaps) à commande unique.

En parcourant la bande III par exemple, l’oscillateur travaillant au dessus des fréquences des canaux, on sélectionne sans problème et successivement les canaux 6 – 8 – 10 et 12. Par contre, la sélection des canaux 5 – 7 – 9 et 11 ne se fait pas correctement.

Pour ces canaux, l’oscillateur doit travailler à une fréquence inférieure (figure 12) . L’écart entre la fréquence de travail de l’oscillateur et celle des trois autres circuits accordés restant constante tout au long de la bande, il faut forcément prévoir une commutation canaux directs / canaux inversés.

Cette commutation se fait sur le circuit d’oscillateur. Elle positionne l’oscillateur au choix soit au dessus, soit au dessous des fréquences des canaux considérés.

Si le circuit d’oscillateur est mal commuté (figure 11) , on recevra le son ou l’image d’un émetteur, mais pas les deux ensemble.

Sur les sélecteurs et les tuners, cette commutation existe. Elle peut être mécanique, directement sur les circuits d’oscillateur ou bien effectuée par des diodes ou des transistors travaillant en interrupteurs, c’est à dire conducteurs ou bloqués.

Avec les rotacteurs, le problème est résolu d’emblée puisqu’à chaque canal correspond une barrette. Il n’y a pas de commutation canaux directs / inversés sur les rotacteurs.

Les commutations nécessaires pour la réception des bandes VHF sont :

Pour les rotacteurs, commutation à chaque canal

Pour les tuners, commutation bande I / bande III et une commutation en bande III pour les canaux directs et inversés.

Certains récepteurs sont prévus avec une commutation sur le sélecteur à touches mécaniques, ou dans un tiroir de présélection. Ce réglage est accessible à l’usager.

Sur d’autres récepteurs, les commutations sont à l’intérieur de l’appareil. Le repérage est fait sur les platines correspondantes. En général, il est symbolisé de la manière suivante :

canaux directs : signe +

canaux inversés : signe –

Le fonctionnement de l’étage oscillateur n’ayant rien à voir avec les niveaux de réception, aucune CAG n’est appliquée à l’oscillateur.

f) Remarque sur l’amplitude du signal d’oscillateur

Le rôle du signal d’oscillateur est primordial. L’amplitude du signal à fréquence intermédiaire dépend de l’amplitude du signal d’oscillateur. Pour obtenir une amplitude de signal intermédiaire maximale, compte tenu d’un signal d’antenne, on opère avec une amplitude de signal d’oscillateur grande devant l’amplitude du signal d’antenne.

L’étage oscillateur est en fait un petit émetteur. Afin que les oscillations générées dans cet étage ne perturbent pas un récepteur placé à faible distance, les tuners et sélecteurs sont blindés.

Mélangeur en VHF

a) but

L’étage mélangeur réalise le changement de fréquence. Le principe, toujours le même qu’en radio, est celui du superhétérodyne.

Cet étage reçoit le signal d’antenne provenant de l’amplificateur HF. Il reçoit aussi le signal d’oscillateur local. Ces deux signaux sont appliqués à un élément de circuit à caractéristique non linéaire tout comme pour une modulation d’amplitude.

Le produit de mélange résultant comprend dix composantes différentes.

On en choisit une qui se situe au point de vue fréquence à la différence du signal d’oscillateur et du signal d’antenne .

La composante choisie porte le nom de fréquence intermédiaire ou en abrégé FI.

Il ne faut pas perdre de vue que le signal d’antenne comporte deux signaux différents( un pour le son et un pour l’image) distants en norme E de 11,15 MHz. Ceci fait que l’on dispose de deux fréquences intermédiaires, l’une porteuse des caractéristiques de modulation son et l’autre des caractéristiques de modulation image.

Les deux fréquences intermédiaires sont distantes de 11,15 MHz en norme E, tout comme les deux signaux d’antenne.

Les signaux d’antenne avec leurs caractéristiques de modulation sont transposés en fréquence intermédiaire.

Les valeurs de fréquence intermédiaires normalisées sont pour la norme E : 39,2 MHz pour le signal son et 28,05 MHz pour le signal image.

Ces valeurs de fréquence ont été fixées par l’union européenne de radiodiffusion, en fonction de nombreux paramètres, et font l’objet d’accord internationaux.

b) Définition des termes : hétérodyne et superhétérodyne

Hétérodyne : générateur de signaux sinusoïdaux.

Principe : à l’origine, c’est un générateur à battement

Avec un oscillateur à fréquence fixe et un oscillateur à fréquence variable, on obtient par battement une fréquence intermédiaire fonction de celle de l’oscillateur à fréquence variable. La fréquence intermédiaire est celle disponible en sortie du générateur.

Le terme hétérodyne s’est généralisé à tous les générateurs, qu’ils soient ou non à battement.

Avec le préfixe super, on trouve le terme superhétérodyne appliqué aux montages changeurs de fréquence.

c) Principe du changement de fréquence

Pour effectuer un changement de fréquence, on mélange dans un élément de circuit à caractéristique courant tension non linéaire, un signal d’oscillateur et un signal d’antenne. Cet élément peut être une diode ou l’espace base émetteur d’un transistor.

Le résultat du mélange comprend dix composantes. Prenons un exemple : on suppose une émission sur 4 MHz modulée en amplitude à 10 000 Hz. Ce signal comporte trois composantes :

4 MHz 4 MHz – 0,01 MHz 4 MHz + 0,01 MHz

ou 4 MHz 3,99 MHZ 4,01 MHz

Le signal d’oscillateur module le courant collecteur d’un transistor à 5 MHz.

Que se passe t’il pour chacune des composantes du signal d’antenne ?

Le signal d’antenne, à 4 MHz, module le courant collecteur(déjà modulé lui même à 5 MHz par le signal d’oscillateur) ce qui donne trois composantes :

5 MHz 5 MHz – 4 MHz 5 MHz + 4 MHz

ou 5 MHz 1 MHz 9 MHz

Le signal d’antenne à 3,99 MHz module le courant collecteur (à 5 MHz) ce qui donne trois composantes :

5 MHz 5 MHZ – 3,99 MHz 5 MHZ + 3,99 MHZ

ou 5 MHZ 1,01 MHz 8,99 MHz

Le signal d’antenne à 4,01 MHz module le courant collecteur (à 5 MHz) ce qui donne trois composantes :

5 MHz 5 MHz – 4,01 MHz 5 MHz + 4,01 MHz

ou 5 MHz 0,99 MHz 9,01 MHz

Il existe alors sept composantes différentes ( figure 13) :

0,99 MHz ; 1 MHz ; 1,01 MHz ; 5 MHz ; 8,99 MHz ; 9 MHz ; 9,01 MHz .

On voit apparaître en plus du signal d’oscillateur à 5 MHz :

un signal de 1 MHz entouré de deux fréquences latérales qui font 0,99 et 1,01 MHz . Ce signal à 1 MHz est porteur des caractéristiques de modulation du signal d’antenne (10kHz).

Un signal de 9 MHz entouré de deux fréquences latérales qui font 8,99 et 9,01 MHz. Ce signal à 9 MHz est porteur des caractéristiques de modulation du signal d’antenne(10kHz).

Le signal de 1 MHz avec ses fréquences latérales, est égal à la différence de fréquence des signaux d’oscillateur et d’antenne. Il est choisi comme fréquence intermédiaire car il aura toujours la même valeur de fréquence.

En effet, si l’on choisit une autre fréquence de signal d’antenne, les circuits d’entrée et d’oscillateur étant commandés simultanément dans un changement de fréquence, l’écart entre les deux reste constant.

Le signal à 9 MHz ne peut être pris comme fréquence intermédiaire car étant égal en fréquence à la somme des signaux d'antenne, sa valeur de fréquence change à chaque fois que l'on modifie l'accord des circuits pour capter une émission.

Exemple :

Signal d’antenne = 7 MHz, signal oscillateur 8 MHz

Différence des deux signaux = 1 MHz

Somme des deux signaux = 15 MHz

Conclusion :

On ne peut prendre comme signal à fréquence intermédiaire, qu’un seul groupe de trois composantes du produit du mélange. C’est le groupe qui vaut, en fréquence, la différence entre le signal d’oscillateur et le signal d’antenne(avec ses trois composantes).

A ce stade, il faut se souvenir, qu’en début de chapitre, il a été parlé de dix composantes. Or, dans un étage mélangeur, on applique le signal d'antenne ( à trois composantes) sur la base du transistor. Le signal à 4 MHz et ses deux fréquences latérales se trouve également dans le circuit collecteur.

On trouve donc dans le circuit collecteur les dix composantes (figure 14) , et un seul groupe de trois composantes peut servir de fréquence intermédiaire.

Pour sélectionner le signal 1 MHz avec ses fréquences latérales, il suffit de placer dans le circuit collecteur du transistor, un circuit accordé(sélectif) avec la bande passante suffisante pour englober les fréquences latérales. Les autres composantes sont éliminées.

Le signal d’oscillateur qui est d’amplitude constante n’intervient pas dans les caractéristiques de modulation du signal à fréquence intermédiaire.

Exemple :

Canal 6 : porteuse image 173,4 MHz porteuse son 162,25 MHz

En canaux directs, l’oscillateur travaille au dessus du canal. La fréquence de l’oscillateur vaut 173,4 + 28,05 = 201,45 MHz ou 162,25 + 39,2 MHz = 201,45 MHz.

La (figure 15) indique la position des porteuses HF et FI pour le canal 6. Pour plus de clarté, les fréquences latérales des porteuses ne sont pas représentées.

d) Bande passante nécessaire aux circuits HF

Les circuits HF sont : l’entrée et la sortie de l’amplificateur HF et l’entrée de l’étage mélangeur.

Ces circuits doivent transmettre sans défaut les signaux d’émetteurs distants de 11,15 MHz en norme E.

Les porteuses doivent être transmises sans affaiblissement, afin d’éviter les rotations de phase.

Pour être idéale, la zone de fréquence située entre les porteuses doit être plate. Ce n’est pas tout à fait le cas en pratique.

La largeur de bande à – 3 dB est supérieure à l’écart entre porteuses afin de bien passer les fréquences latérales.

L’entrée de l’étage HF est constituée par un circuit accordé. La sortie de l’étage HF est reliée par un transformateur à l’entrée du mélangeur : les deux enroulements du transformateur sont accordés et constituent un filtre de bande.

Le mélangeur transposant le signal d’antenne en fréquence intermédiaire et lui conservant ses caractéristiques, le circuit accordé placé en sortie du mélangeur doit avoir la même courbe de réponse que celle des circuits d’entrée.

e) Gabarit de courbe de réponse d’un rotacteur ou d’un tuner VHF

La courbe de réponse amplitude- fréquence d’un rotacteur ou d’un tuner VHF doit s’inscrire, en norme E, dans le gabarit de la (figure 16) (c’est à dire entre les parties hachurées).

La (figure 17) donne un exemple pratique de courbe de réponse amplitude – fréquence, valable de l’entrée à la sortie d’un rotacteur ou d’un tuner VHF en norme E.

f) Conditions d’application de la CAG sur l’étage mélangeur

Suivant les réalisations, la CAG est appliquée ou non, sur l’étage mélangeur. De toutes façons, l’étage mélangeur étant soumis aux mêmes aléas que l’amplificateur HF, au point de vue rapport signal / bruit, la CAG, quand elle est appliquée à l’étage mélangeur, est nécessairement une CAG différée.

Les commutations nécessaires pour la réception en VHF sont :

Avec les rotacteurs , commutation du circuit d’entrée à chaque canal.

Avec les tuners, commutation bande I et bande III. Le circuit de sortie travaillant toujours sur la même fréquence n’est jamais commuté.

Remarques importantes sur les sélecteurs et les tuners

a) Normes de sécurité

Les normes de sécurité prescrivent qu’aucune pièce, en matériau conducteur, sous tension, puisse être accessible à l’usager d’un téléviseur.

Certains récepteurs ne possèdent pas de transformateur d’alimentation. On redresse alors directement le secteur pour obtenir les tensions nécessaires. De ce fait, un des fils du secteur est relié directement au châssis. Suivant le sens de la prise de courant, on trouve le neutre ou la phase sur le châssis (châssis dits tous courants).

Or, une pièce métallique peut être reliée à la masse du châssis et être accessible à l’usager, c’est la partie extérieure de la fiche d’antenne. Le conducteur central est toujours relié au circuit d’entrée par l’intermédiaire d’un condensateur.

Pour ne pas avoir le secteur sur la fiche d’antenne, on rencontre deux solutions.

1^ère solution :

En VHF, avec rotacteur, la fiche d’antenne est isolée intérieurement par un condensateur c ( figure 18) . Ceci n’empêche pas les signaux de passer mais le secteur n’aboutit pas sur la partie extérieure de la fiche d’antenne. Comme sur tous les tuners, cette fiche est surmoulée. Elle diffère des fiches d’antenne habituelles, car elle est un peu plus grosse.

En cas de détérioration de cette prise, il ne faut pas monter une fiche de modèle courant, mais se procurer, l’ensemble fiche et cordon adéquat auprès du fabricant.

2^ème Solution

En VHF et en UHF avec tuners, l’isolation nécessaire est obtenue directement à l’entrée du boîtier du tuner par liaison capacitive entre la tresse du câble coaxial et la masse du boîtier ( figure 19) . La fiche d’antenne est alors du modèle habituel.

Les tuners isolés sont facilement identifiables grâce au manchon isolant visible de l’extérieur.

Les tuners non isolés ne possèdent pas ce manchon. Certains tuners isolés ou non sont parfaitement interchangeables aux points de vue encombrement et fixation. On peut toujours monter un tuner isolé sur un récepteur mais surtout pas un tuner non isolé sur un châssis tous courants.

b) Renseignements pratiques concernant les fiches d’antenne

On rencontre des fiches de couleurs différentes. La couleur de la fiche identifie le tuner :

Fiche verte = UHF

Fiche blanche = VHF

Fiche orange = VHF

Fiche gris sombre = UHF

Fiche gris clair = VHF

Parfois, plus rarement, les fiches sont grises pareillement. Il faut faire l’essai ou bien ouvrir le téléviseur pour voir où elles aboutissent.

c) Boîtiers d’entrée d’antenne

Certains téléviseurs ne possèdent qu’une seule prise d’antenne. un séparateur VHF / UHF est alors inclus dans le téléviseur ( figure 20) . Le boîtier du séparateur est fixé sur une embase isolante qui, rapportée au châssis, assure l’isolement vis à vis du secteur.