Modulation d'un étage final à module hybride

Article paru dans la revue Mégahertz de mars 1983

Un premier modulateur TV F5AD avait déjà été décrit dans la revue OCI d'avril 1980 sous la signature de F6BlA ; ce montage a bénéficié depuis de plusieurs améliorations réglages plus faciles, bande passante permettant de "passer" la couleur. F5AD en fait profiter les lecteurs de Mégahertz aujourd'hui.



LA CHAINE HAUTE FRÉQUENCE

Le module hybride 430-440MHz est une solution facile pour obtenir une dizaine de Watts sur 438,5MHz, que ce soit en modulation de fréquence ou en télégraphie, mais l'expérience montre qu'il peut être aussi utilisé en modulation d'amplitude, donc en télévision.

Alimenté sous 12V (14V max.), le module nécessite pour fournir l0Watts HF environ, une excitation théorique de 200mW.
Disons tout de suite qu'il est plus prudent d'en prévoir 500, ce que peut faire un 2N3866.
La figure 1 donne pour information le synoptique de la chaîne multiplicatrice utilisée dans les montages réalisés par l'auteur.

Toute chaîne multiplicatrice susceptible de fournir un demi Watt propre sur 438,5MHz convient parfaitement: signalons simplement que pour obtenir une pureté spectrale convenable avec des moyens de mesure

amateurs, le mieux est de démarrer avec un quartz le plus haut en fréquence possible; ici, 73MHz que l'on multiplie ensuite par six, ou mieux encore. avec un quartz 109,625MHz que l'on multiplierait par quatre. La chaîne doit être conçue de manière à ne pas avoir d'étage sur 146MHz; en effet, dans ce cas, il reste toujours assez de 146MHz en sortie d'exciteur pour être amplifié, et surtout modulé dans l'hybride, ce qui rend difficile, et parfois impossible l'écoute du retour son sur 144MHz. A éviter donc les chaînes du type 45-146-438 ou 73-146-438 par exemple.

LE MODULE HYBRIDE

Le module lui-même est des plus simples à utiliser; la figure 2 en donne une vue de dessus.
Les pattes (fragiles) 2-4 et 6 correspondent à la masse. L'entrée HF se fait en 50 Ohms ou à peu près sur la patte 1 ; la sortie HF sur la patte 7.

L'alimentation de l'étage de puissance, 12V régulés de préférence. se fait en 5; et l'alimentation de l'étage "driver" (12V Max) se fait en 3.

En modulation de fréquence, cette alimentation "driver" est réunie au + 12V à travers une résistance ajustable de quelques centaines d'Ohms ; cela permet d'ajuster la puissance de sortie en fonction de l'excitation et du gain du module. En ce qui nous concerne, c'est sur cette broche que nous appliquerons la tension de modulation.

MODULATION TV, BANDE PASSANTE, LINÉARITÉ

Une des difficultés rencontrées en émission TV réside dans le fait qu'il faut moduler l'étage de puissance avec une bande passante de plusieurs MHz. Cela entraîne l'utilisation dans le modulateur, de transistors capables de supporter tout le courant du P.A., soit plus de deux Ampères pour une dizaine de Watts
HF, et capables en outre de monter suffisamment haut en fréquence pour permettre une image de qualité convenable.

L'utilisation d'un module hybride permet de simplifier passablement la chaîne HF comme nous venons de le voir; mais en plus , cela permet d'appliquer la modulation à faible niveau sur cette fameuse broche 3 correspondant à l'alimentation du premier étage amplificateur du module.

Sans certaines précautions, cela ne pourrait fonctionner correctement car les étages amplificateurs de puissance qui suivent à l'intérieur du boîtier, fonctionnent en classe C et par conséquent ne sont pas linéaires. La figure 3 nous donne l'allure de la tension HF détectée à la sortie du module, en fonction de la tension continue appliquée sur la broche 3.

De zéro à quelques volts (trois volts dans le cas présent), la sortie HF est nulle ; mais dès que ce seuil est dépassé, on constate que la tension HF croît à peu près comme la tension appliquée sur la broche 3. La courbe n'est pas parfaitement linéaire mais elle est suffisante en ce qui nous concerne. Au-delà d'une certaine tension appliquée (de l'ordre de 8 Volts ici) la HF cesse de croître, il y a saturation. Si l'on a moins d'excitation, il faudra appliquer plus de 8V pour atteindre le maximum ; à la limite, si l'on n'a pas observé le phénomène de saturation pour 12 Volts sur la broche 3, c'est que l'excitation est insuffisante et il faut revoir la chaîne multiplicatrice.

Comme entre Vm et VM, la tension HF suit à peu près linéairement la tension appliquée sur la broche 3 du module, la solution pour moduler l'émetteur en télévision consiste à appliquer sur cette broche une tension vidéo variant de Vm pour le bas des tops synchros, à VM pour les crêtes du signal (parties blanches de l'image).


LE MODULATEUR VIDÉO

Le modulateur vidéo, donné figure 4 est chargé de fabriquer la tension vidéo appliquée à la broche 3 du module hybride.

Nous supposons appliqué à l'entrée du modulateur un signal vidéo parfaitement calibré, correspondant donc à l'oscillogramme de la figure 5. Nous voyons en fin d'article ce qu'il y a lieu de faire si la caméra ne fournit pas un signal répondant à ces impératifs.

Le potentiomètre P1 de 100 Ohms agit sur l'amplitude du signal vidéo dirigé sur la porte 1 de l'effet de champ T1 (2N40673, 2N40841) le potentiel de la porte 2 est fixé à 1,5V par le pont diviseur 8,2K, 2K. Le signal vidéo se retrouve amplifié, inversé et décalé en tension par rapport au zéro, sur le drain de T1 (figure 6).

Les deux transistors PNP, NPN qui suivent (12 et 13) ont pour double rôle de rendre sa polarité au signal vidéo, mais surtout grâce au potentiomètre P2 de 2,2K, appelé potentiomètre de seuil, de créer un décalage réglable de ce signal par rapport au zéro, sans agir sur son amplitude (figure 7).

La paire PNP-NPN 15 14 amplifie enfin ce signal dans le rapport, ou à peu près, des résistances de 330 et de 100 Ohms (figure 8).

Le dernier transistor, T6, monté en émetteur suiveur, sert de "ballast" pour fournir le courant nécessaire à la broche 3 du module hybride. Il doit être soudé directement par sa patte d'émetteur, raccourcie au maximum, à la broche 3 du module, de même pour sa patte collecteur, réunie à la broche 5. Il doit être muni d'un radiateur. La figure 9 donne l'allure du signal vidéo sur cette broche 3 le bas des tops synchros correspond bien au Vm de la figure 3, et les crêtes du signal à VM.

IMPLANTATION DES COMPOSANTS AUTOUR DU MODULE HYBRIDE

Le module hybride est fixé sur un radiateur de 8 x 8 cm au moins, une plaquette de circuit imprimé de 7x1,3 cm sur laquelle ont été isolés des petits secteurs à la meule, vient se glisser sous les broches du module (figure 10).

Les broches sont soudées sur les secteurs correspondants.
Comme déjà dit, T6 est soudé directement sur les broches du module, ou tout au moins sur les secteurs de circuit imprimé; il est réuni côté base, au reste du modulateur par du fil isolé torsadé (15 cm maximum). Les autres composants VK200, condensateurs de 1 5OO pF-4,7 micro Farads et condensateur de 1OOO micro Farads sont eux aussi soudés directement sur la plaquette après avoir coupé leurs pattes au plus court. Le condensateur de 1 000 micro Farads est placé en dernier car il masque alors tout le montage.

Les entrée et sortie HF se font en câble coaxial 5O Ohms, le plus court possible là aussi. L'alimentation 12V et masse se fait en fil de diamètre 1 mm ou plus, car il va y passer de 3 à 4 Ampères.


CONSTRUCTION D'UNE SONDE HF

Il est préférable pour la mise au point de disposer d'un oscilloscope passant du continu à quelques MHz. Une procédure de réglage simplifié est donnée cependant ci-après, ne nécessitant qu'un contrôleur universel et un monteur de contrôle.

Dans tous les cas, il faut réaliser une sonde détectrice HF (figure 11).

Cette sonde doit être câblée sur un petit bout de circuit imprimé placé à demeure dans l'émetteur tout contre la sortie HF. La diode D2 est câblée "pattes longues a de façon à pouvoir être placée physiquement tout contre la fiche coaxiale de sortie de l'émetteur. Cela lui permet de capter suffisamment de HF
pour obtenir 1V détectés sur la sortie vidéo moniteur.

La résistance de 27 Kilo Ohms permet d'alimenter éventuellement un vu-mètre 100 micro Ampères.

Cette sonde permet d'observer soit sur un moniteur vidéo, soit sur un oscilloscope, l'image telle qu'elle est envoyée au correspondant ; la solution qui consisterait à se contrôler en HF sur le téléviseur servant à la réception est à déconseiller car des phénomènes de saturation masquent presque toujours la réalité.


PROCÉDURE RÉGLAGE DU MODULATEUR

L'émetteur doit préalablement avoir été réglé en position " porteuse ", donc à sa puissance maximum. On passe alors en position "vidéo" après avoir branché à l'entrée du modulateur une caméra fournissant un signal conforme à celui de la figure 5, et observant une image normalement contrastée. L'idéal serait quand même d'utiliser ici une mire de gris.

Les réglages se font avec P1 et P2, tout en observant la vidéo détectée sur l'oscilloscope

Avec P1 à zéro, on agit sur P2 pour que la tension détectée commence juste à décoller du zéro. On remarque que si l'on pousse trop P2 dans un sens, la tension monte ; dans l'autre sens elle descend bien sûr, arrive à zéro et y reste même si on continue à agir sur P2. Le bon réglage correspond donc au
démarrage de cette tension vers les valeurs positives.

Ceci fait, on agit sur P1, ce qui fait apparaître les signaux vidéos sur la HF détecteur, le bas des tops synchros reste à effleurer le zéro tandis que les crêtes du signal montent à mesure que l'on pousse P1. On cesse de pousser P1 lorsque commencent à apparaître les premiers signes d'écrêtage sur les pointes positives du signal.

La mise au point est alors terminée.

Sans oscilloscope, on met un voltmètre à la place du moniteur vidéo, et on applique une tension de +1 Volt à l'entrée vidéo. Le réglage de P2 se fait comme ci-dessus P1 à zéro, on ajuste P2 à la limite du décollement de l'aiguille du voltmètre. Ceci fait, on pousse P1, l'aiguille monte, et l'on s'arrête à l'instant où l'aiguille semble plafonner, même lorsqu'on ne pousse plus P1. Si la caméra fournit un signal parfaitement calibré, ce réglage sera aussi bon que le précédent.

La mise au point finale doit se faire sur antenne, avec les longueurs de câble coaxial définitives. Ne pas oublier que la fréquence TV est unique, alors attention aux brouillages.

Les figures 12-13-14-15 et 16 donnent l'allure des signaux HF détectés selon les diverses possibilités de P1 et P2.

La figure 12 doit donner chez un correspondant une image très contrastée et difficile à synchroniser; la figure 13 donne une image délavée mais bien synchronisée. Figure 14, les blancs sont écrasés. Figure 15, manque de signal.


SIGNAL VIDÉO NON STANDARD

Voyons maintenant le cas où la caméra ne passe pas le continu ; dans ce cas, le signal vidéo qu'elle fournit correspond à celui de la figure 17.

L'amplitude V n'est pas critique, car elle sera compensée par le potentiomètre P1 du modulateur; si V est vraiment trop faible et que P1 en butée ne suffise pas, on peut alors diminuer la valeur de la résistance de 680 Ohms réunissant les émetteurs de T2 et T3.

Par contre, le fait que le bas des tops synchros ne corresponde pas au zéro volt est plus gênant, le montage de la figure 18 permet de rattraper cela.

La mise au point se fait en agissant sur P3: si P3 est trop à la masse, le signal en sortie présente un rabotage des tops synchros; s'il est trop poussé, les tops synchros décollent largement au-dessus du zéro. Le bon réglage correspond juste au début du décollage des tops synchros.

En l'absence d'oscilloscope, le montage est essayé seul, avec son entrée à la masse (cosse moins du 25 microfarads). P3 est réglé juste au seuil de décollement de la tension, mesuré au contrôleur universel sur la 820 Ohms de sortie.

On pourrait être tenté de coller ce montage avec le modulateur et de l'insérer avec lui dans l'émetteur, mais l'expérience a montré sur quelques réalisations, que la diode D3 (n'importe quelle diode signal, au

germanium) ne demandait qu'à détecter la HF, ce qui brouille tous les réglages. On peut limiter le phénomène en shuntant cette diode par une centaine de picofarads, mais au détriment de la qualité, et avec une efficacité aléatoire.

Une solution assez efficace a consisté à insérer le montage de la figure 18 dans la caméra elle-même, juste au niveau de sa sortie vidéo. La tension d'alimentation, peu critique si elle est stable, est prise elle aussi dans la caméra.

On peut voir sur la photographie 1 une image obtenue à partir de cet émetteur.

LA TÉLÉVISION SUR 1200 MHz, C'EST TRÈS SIMPLE

Les modules hybrides possèdent une assez large bande passante, c'est d'ailleurs la raison pour laquelle il est conseillé de leur fournir un signal très propre en entrée.

Mais cette large bande passante permet de passer facilement du 418MHz.

Or, une chaîne identique à celle décrite dans cet article, mais fournissant du 418MHz peut attaquer un tripleur à varactor (ou une 2039 tripleuse) pour fournir du 1255MHz télévision, sans avoir à rougir de la qualité des images obtenues.

La procédure de réglage est inchangée, sauf que l'on observe le 1200 détecté, pour la mise au point.

Les photographies 2 et 3 montrent des images reçues chez F5JP avec l'ensemble de réception suivant :

Oscillation locale oscillateur de tuner TV 2 chaînes sur 550MHz (canal 34)
Mélange dans une diode HP 2800 (quatre francs)

Sortie sur téléviseur du commerce canal 50 (705MHz)
Préamplificateur à un BFR91 (15 F)
A titre indicatif, le DX sur 1255 TV, avec cet émetteur 418MHz triplé dans une varactor, se situe tout de même à 127 km (F1CWD/04) tout comme en 438,5 d'ailleurs.

N'oublions pas, qu'être équipé TV sur 438 et sur 1200 permet le duplex TV, ce qui n'est pas à négliger, mais aussi le relief.
La photographie n° 4 correspond à des essais en mobile avec F5JP/M, sur 1255MHz distance 35km antennes 23 éléments "home made ". Le tuner TV visible sur la photographie est celui fournissant l'oscillation locale, la diode mélangeuse est à l'intérieur.

André Ducros F5AD

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