Modulateurs à diode
Changement de fréquence et interporteuse
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Après la page sur les modulateurs à diode, nous donnons deux exemples de tels circuits: le changement de fréquence et l'interporteuse (intercarrier).
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Index modulation
Modulation d'amplitude et autres types de modulation
Emetteurs, modulateurs, détecteurs et multiplicateurs


Diode à pointe de contact comme celle utilisée dans un détecteur de radar. Cette même technologie se retrouve dans les détecteurs de radar de la circulation routière. Comme quoi les allemands ont tout inventé avant et pendant la guerre.


Tuner UHF avec oscillateur et diode de mixage


Principe de l'interporteuse

C'est grace à la courbe de la diode que nous pouvons obtenir une multiplication entre deux signaux. Cette multiplication (ou modulation), contrairement à la superposition permet la formation de fréquences qui n'étaient pas présentes à l'origine.

Changement de fréquence par diode

Pendant la seconde guerre mondiale, les alliés utilisaient le magnétron pour leurs radars (voir application du radar lors de la seconde guerre mondiale). L'avantage du magnétron est que les émetteurs travaillent à une fréquence plus élevée et peuvent utiliser une antenne plus petite (ce qui est très interessant dans les avions qui doivent rester maniables). L'utilisation d'une fréquence plus élevée augmente également la résolution du radar: il est ainsi possible de détecter un sous-marin en immersion périscopique.

Les allemands n'avaient pas de magnétron (à l'époque) et n'avaient pas non plus de tubes qui pouvaient monter à plus d'1GHz. Il ne pouvaient donc pas détecter qu'ils étaient frappés par le rayon radar. Mais un avion équippé d'un magnétron s'est abattu près de Rotterdam. Le magnétron construit d'une seule pièce en métal a pu être récupéré. Il a été utilisé pour réaliser des mesures de détection. Le magnétron était par la suite appellé Rotterdam Gerät par les allemands.

Les recherches sur le magnétron ont été mises à l'arrêt sur ordre de Hitler, le sergeant à la moustache, mais les allemands avaient besoin d'urgence d'un système de détection. Une diode à point de contact était utilisée comme modulateur: la diode reçoit à la fois le signal d'antenne (radar) et un faible signal haute fréquence produit par un oscillateur local.

La caractéristique non-linéaire de la diode produit l'apparition de différentes fréquences, dont un battement (fant - fosc), dont la fréquence est plus basse et qui peut donc être amplifiée par les tubes de l'époque.

Quand le mouchard signalait que le sous-marin était frappé par le radar, il avait le temps d'aller en plongée, car le signal en retour (vers l'avion équipé du radar) était une petite fraction du signal touchant le sous-marin. Le mouchard n'était par contre pas très fiable car il a été fabriqué d'urgence et n'était pas en mesure de résister aux conditions climatiques en mer.

Les téléviseurs américains recevant la bande UHF (jusqu'à 800MHz environ) avaient simplement une diode de mixage et un oscillateur: les tubes commerciaux pouvant monter en fréquence étaient trop chers pour une télévision. Le produit du mixage était ensuite envoyé au tuner VHF (comme signal d'antenne) où il était amplifié et transformé en signal moyenne fréquence classique. Plus tard, Philips fournira des tubes spéciaux pouvant travailler en UHF (PC88 amplificateur UHF et PC86 oscillateur UHF).

Interporteuse

La seconde application, c'est le principe de l'interporteuse (intercarrier). Dans la télévision analogique (normes M, B, G et I) le son est transmis sur une fréquence légèrement différente de la porteuse image (de 5.5MHz exactement). Quand dans le récepteur le signal haute fréquence de l'émetteur est transformé en moyenne fréquence (principe du superhétérodyne) la distance entre les deux fréquences reste la même.

Lors de la détection vidéo, nous transformons notre signal moyenne fréquence en signal vidéo "baseband" (non modulé), mais il apparait également des fréquences issues du mélange. Une des fréquences, c'est le signal sonore modulé en FM (le principe de l'interporteuse ne serait pas applicable si le son aurait été modulé en amplitude).

Ce signal "parasite" peut être prélevé directement après la diode de détection vidéo comme dans l'exemple de principe ci-dessus, mais dans la plupart des cas on prélève le signal FM après un ou plusieurs étages vidéo, ce qui nous permet de gagner un étage d'amplification FM. Au moins deux circuits accordés et un discriminateur FM sont malgré tout nécessaires pour éliminer les fréquences parasites.

L'avantage principal de l'interporteuse n'est non pas le fait de gagner un ou deux transistors, mais la stabilité du son. En effet, la bande passante attribuée son est très limitée. Si l'accord n'est pas parfait, le son disparait, alors que l'image est encore bonne. Le récepteur peut se dérégler simplement par l'échauffement naturel des composants et le réglage AFC n'est pas assez pointu pour corriger la dérive. Avec le principe de l'interporteuse, s'il y a de l'image, il y a du son, et la fréquence de la sous-porteuse est toujours de 5.5MHz.

Il y a malgré tout un inconvénient au système de l'interporteuse: S'il n'y a pas d'image, il n'y a pas de son non plus. Rappellez-vous que le signal vidéo est modulé amplitude en négatif (image claire: faible signal, image foncée: fort signal). Normalement il reste une marge et la modulation ne disparait pas totalement, même en cas d'image blanche. Par contre les sous-titres (surtout s'ils sont colorés en jaune) peuvent produire un signal vidéo pratiquement nul (a cause de la sous-porteuse couleur). A ce moment, il n'y a plus de composante vidéo et on entend un bruit de crécelle très typique.

Pour réduire ce problème, les émetteurs sont réglés en sorte que la porteuse vidéo ne peut jamais être nulle et le récepteur a un petit truc pour aider à la détection de signaux vidéo très faibles: la résistance 27 dans le premier schéma et la résistance 116 dans le second schéma mettent la diode de détection en légère conduction, ce qui aide à la détection de signaux vidéo très faibles.

Dans le cas de téléviseurs en couleur, il y a un problème supplémentaire qui se présente: La couleur est présente sur 4.43MHz (modulation en amplitude et phase) et le son sur 5.5MHz (modulation en fréquence). Si on utilise une détection classique, les produits se retrouvent comme battement vidéo (à une fréquence de 1.1MHz, donc très bien visible et impossible à éliminer). On va donc effectuer une détection vidéo normale où on filtre la fréquence de 4.43 et 5.5MHz, et puis une détection séparée où on génère la sous-porteuse couleur et la sous-porteuse son.

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