Tuners UHF

La réception en UHF

1) Généralités sur les tuners UHF

La structure générale des tuners UHF est analogue, du point de vue des fonctions à remplir, à celle des tuners VHF déjà étudiés.

On trouve donc dans un tuner UHF, en partant de la prise d’antenne : un amplificateur HF, un étage changeur de fréquence.

Il n’y a pas de commutation pour passer de la bande IV à la bande V. Toute la gamme UHF de 470 MHz à 830 MHz est couverte d’un seul coup.

L’étage amplificateur HF est réalisé autour d’un transistor travaillant en base commune, ce qui permet d’éviter le neutrodynage.

Cet étage est commandé en gain par une tension de CAG différée.

L’étage changeur de fréquence est réalisé autour d’un seul transistor travaillant à la fois en oscillateur et en mélangeur. On parle parfois de mélangeur auto oscillant.

Afin de conserver des conditions de travail constantes pour la fonction oscillateur, il n’est pas appliqué de tension de CAG sur le transistor changeur de fréquence.

Comme tous les canaux UHF sont de même sens (canaux inversés), l’oscillateur du changement de fréquence travaille toujours en dessous du canal sélectionné.

L’étage changeur de fréquence fournit un signal à fréquence intermédiaire de 32,7 MHz pour le signal image et de 39,2 MHz pour le signal son en norme E.

2) Problèmes posés par les fréquences utilisées en UHF

Aux fréquences utilisées en bandes IV et V, il est difficile de réaliser des circuits accordés avec les conceptions classiques. En raison de la valeur élevée des fréquences de travail, les valeurs d’inductance et de capacités appropriées sont très faibles.

Les signaux se propagent à la vitesse de 300 000 Km/s environ. Un signal à 830 MHz (canal 65) a une longueur d’onde de : 0,35 mètre

Les valeurs d’inductance des selfs présentant les caractéristiques convenables, amènent à des bobinages constitués par des fils droits, de longueurs comparables à la longueur d’onde des signaux.

Ces fils portent le nom de lignes de transmission.

3) Les lignes utilisées dans les tuners UHF

Quand on parle de lignes, en haute fréquence, on parle toujours de deux conducteurs parallèles.

Dans les tuners UHF, cette solution n’est pas retenue. Afin d’éviter, au maximum, des rayonnements et des couplages indésirables, les lignes ne sont pas réalisées sous forme bifilaire, mais sous forme coaxiale.

Chaque ligne est en fait le conducteur central d’un élément coaxial. Le conducteur extérieur du coaxial est un compartiment même du tuner (figure 1 et 2) .

a) Caractéristiques des lignes, schéma équivalent

Une ligne de transmission, en haute fréquence, présente une certaine résistance, une certaine capacité, une certaine inductance. Ces trois paramètres sont définis par la réalisation physique de la ligne (toutes dimensions et positions).

La résistance est celle du conducteur.

L’inductance résulte du champ magnétique crée par le courant à haute fréquence qui parcourt la ligne.

La capacité existe par le fait que deux conducteurs parallèles se comportent comme les deux armatures d’un condensateur.

On peut représenter une ligne coaxiale comme sur (la figure 3) .

b) Tuners demi onde : l / 2

On obtient de bons résultats avec des lignes en demi onde. C’était le cas des premiers tuners UHF à tubes vers 1958.

En fait, les lignes sont de longueur inférieure à la demi onde, car il faut tenir compte de l’inductance des connexions et des capacités parasites inévitables (câblage, tubes) en plus des condensateurs variables nécessaires à la couverture, sans commutation, de la gamme UHF.

En effet, un circuit LC est en résonance, quand on a :

Lw =

Si on fait C grand (tout est relatif à cause des capacités parasites), diminue. Pour conserver l’égalité Lw = , il faut faire L petit ou, en pratique, monter des lignes courtes.

Ces tuners présentaient deux inconvénients majeurs :

l’encombrement fonction de la dimension des lignes

les risques de vibration de ces lignes, ces vibrations modifiant la fréquence de travail des lignes.

Ces défauts ont amené la conception d’autres types de tuners : les tuners quart d’onde.

c) Tuners quart d’onde : l / 4

L’évolution de la technique a amené les tuners quart d’onde.

Les inconvénients des tuners demi onde ont alors disparu par réduction d’encombrement et meilleure rigidité des lignes. Mais cela a entraîné en contre partie, un réglage en usine délicat et un tri sévère des composants, principalement des semis conducteurs (transistors et diodes varicap).

4) Sélection des émetteurs

Pour sélectionner un émetteur, il suffit, tout comme en radio, de disposer d’un circuit accordé sur la fréquence de travail de l’émetteur.

Une ligne coaxiale se présentant comme une succession de cellules LC, possède nécessairement une fréquence de résonance.

Pour modifier la fréquence de résonance, on intervient sur la valeur de L ou sur la valeur de C, on peut alors sélectionner un émetteur ou un autre.

Deux méthodes sont utilisées pour modifier la fréquence de résonance. La plus courante consiste à placer un condensateur variable en bout de ligne.

La seconde consiste à déplacer un contact à curseur le long de la ligne. Cette dernière méthode a été retenue par GRUNDIG sur certains tuners UHF, dans lesquels les lignes sont, non pas des fils droits mais des bandes plates en arc de cercle.

Sur un schéma théorique, on reconnaît tout de suite un tuner à ligne demi onde ou un tuner à lignes quart d’onde.

Un tuner à ligne demi onde possède un condensateur à chaque extrémité de la ligne. Un tuner à ligne quart d’onde n’en possède qu’un seul (figure 4 et 5) .

Des condensateurs variables mécaniques ont été utilisés dans les débuts. Depuis plusieurs années, les condensateurs variables sont remplacés par des diodes varicap.

On trouve, en plus des condensateurs variables, des condensateurs ajustables prévus pour permettre le réglage des tuners en usine (figure 6) .

5) Couplage entre étages

Chaque ligne constitue avec les cloisons de son compartiment une portion coaxiale. Les cloisons assurent le blindage de la ligne. Pour permettre un couplage d’une ligne à l’autre, comme entre le primaire et le secondaire d’un transformateur, on prévoit des fentes ou des ouvertures dans les cloisons des compartiments.

La proximité plus ou moins marquée de la ligne avec l’ouverture détermine le degré de couplage et définit la bande passante.

Les ouvertures permettent également le passage des fils de liaison.

6) Conclusions

De tout cela, il faut conclure que dans un tuner UHF, la forme et l’emplacement des composants n’est pas le fait du hasard et qu’il ne faut pas modifier quoi que ce soit dans le montage.

7) Tuner UHF THOMSON

a) Généralités

Ce tuner assure la réception des émetteurs entre 470 MHz et 860 MHz. Il est équipé de deux transistors au germanium PNP, tous deux de type AF 139.

La tension d’alimentation est de 12 volts.

La sélection des émetteurs se fait par condensateur variable triple avec un entraînement par démultiplication à pignon, actionné par un bouton.

L’aspect mécanique du tuner est celui de la (figure 7) . Le schéma électrique est donné (figure 8) . Le transistor TR1 est l’amplificateur HF, le transistor TR2 réalise le changement de fréquence en remplissant les fonctions d’oscillateur et de mélangeur.

Le réglage optimal de commande unique des condensateurs ajustables T1, T2 et T3 permet de couvrir toute la gamme UHF en conservant un écart de 6,5 MHz en tous points de la gamme UHF.

Ce résultat ne s’obtient pas avec les condensateurs T1, T2 et T3 seuls. Les lames mobiles des condensateurs variables CV1, CV2 et CV3 sont fendus (figure 7) . les petites lames ainsi réalisées sont déformées pour permettre (en usine) un réglage correct du tuner (figure 9) .

b) Amplificateur à HF ( figure 10)

Le transistor TR1 est monté en base commune(base à la masse au point de vue signaux par C2 = 22 pF.

Dans ce montage, le transistor ne reçoit pas de tension de CAG.

Le circuit d’entrée ne possède pas de possibilité de réglage pour sélectionner un émetteur ou un autre. Ce circuit est à très large bande puisqu’il couvre les bandes IV et V ce qui fait 390 MHz.

Le signal d’antenne, disponible sur la bobine S1 est appliqué à l’émetteur de TR1 via C1  (7 pF).

La base est reliée à un potentiel fixe de 9,8 volts, déterminé par les résistances R2 (2,7 kW) et R3 (12 kW).

Le collecteur de TR1 est relié à la ligne B1, en un point déterminé pour réaliser une adaptation d’impédance entre TR1 et la ligne elle même.

CV1 est le condensateur variable permettant le réglage sur émetteur(réglage effectué par l’usager). T1 est le condensateur ajustable, réglé en usine pour obtenir l’étalement correct de la bande de fréquences, tout au long de la rotation du CV.

La bobine S2 effectue la liaison à l’étage mélangeur.

TR1 est placé dans une fenêtre de cloison (figure 7) .

S1 = 12 spires sous soie. Diamètre intérieur de S1 = 2 mm.

S2 = 11 spires sous soie. Diamètre intérieur de S2 = 2 mm.

c) Changement de fréquence

Cet étage utilise le transistor TR2 monté en base commune, base à la masse au point de vue signaux par Bp4 : 1 nF (figure 11) .

Il n’est pas appliqué de tension de CAG sur cet étage.

Le circuit d’entrée est réglable sur émission par CV2.

La ligne b2 reçoit les signaux venant de l’amplificateur HF via S2.

La ligne b2 est couplée à la ligne b3. Cette dernière n’est pas une ligne droite, mais est constituée par un fil rigide de 20 millimètres environ, mis en forme et en position par rapport à la ligne b2 pour assurer la bande passante convenable.

La ligne b4 est celle d’oscillateur, réglée en fréquence par CV3. Le couplage est fait, avec le circuit de collecteur de TR2, par le condensateur by pass Bp5 : 9 pF. Ce dernier est soudé directement sur la ligne b4.

Le potentiomètre ajustable R5 est réglé en usine pour fixer le point de fonctionnement de TR2.

La sortie FI est faite entre C7 et C8 montés en diviseur capacitif.

8) Tuner UHF TELEFUNKEN équipe de diodes varicap

a) Généralités

Le tuner TELEFUNKEN (figure 12) diffère du tuner déjà étudié par plusieurs points. Il est équipé de trois diodes varicap D7201, D7202 et D7203, du type BB221 et d’une quatrième diode varicap D7204 type BB105B.

Les deux transistors utilisés sont identiques : BF272A. Ces transistors sont des NPN au silicium montés en base commune. La tension d’alimentation de 10,8 volts n’est appliquée qu’en réception UHF.

b) Amplificateur HF

Cette fonction est assurée par le transistor T7201 (figure 12) . La tension d’alimentation est appliquée au point 15 du module. Le transistor est commandé en gain par une tension de CAG différée appliquée au point 13 du module. Cette tension est de 7,3 volts et varie avec le niveau du signal reçu, mais seulement en présence de signaux d’antenne importants.

Le circuit d’entrée est apériodique et couvre toute la gamme UHF. Le circuit de sortie est réglable sur émission avec la diode varicap D7201 sur la ligne LI.

La tension de varicap, la même pour toutes les diodes varicap, est appliquée au point 11 du module et varie de 0,6 volt à 28 volts. Avec 0,6 volt, le tuner travaille en bas de gamme et avec 28 volts, en haut de gamme.

c) Changement de fréquence

Le transistor T7202 réalise le changement de fréquence en remplissant les fonctions d’oscillateur et de mélangeur (figure 12) .

La tension d’alimentation est appliquée au point 8 du module. Le circuit d’entrée est réglable sur émission avec la diode varicap D7202, sur la ligne II.

La ligne LIII est celle d’oscillateur. La structure particulière de cet oscillateur impose deux diodes varicap.

Le circuit de sortie comporte un système de filtres très élaboré. Les signaux à fréquence intermédiaire sortent au point 10 du module.

La diode D7205 fonctionne en commutation. En réception UHF, la tension d’alimentation de 10,8 volts, appliquée au point 8 du module, rend D7205 conductrice.

En réception VHF, le module UHF n’est pas alimenté, la diode D7205 est bloquée, et interdit le passage de tous signaux captés par l’antenne et véhiculés par les capacités parasites internes du tuner UHF.

9) Tuner UHF GRUNDIG

Ce tuner (figure 13) présente une particularité qui le différencie nettement des autres.

En effet, il ne possède ni condensateur variable, ni diode varicap.

Les lignes sont constituées par des lames métalliques plates en arc de cercle. La sélection des émetteurs est obtenue en jouant sur l’inductance des lignes, à l’aide d’un dispositif mécanique.

Le reste du montage est de même nature que celui des tuners déjà examinés.