Historique de la radio et de la télévision
Les différents circuits utilisés comme détecteur FM (radio et télévision)
Télévision
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Cette page reprend les différents circuits uttilisés comme détecteur FM dans les radios et les télévisions.
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Index modulation de fréquence
 

Système économique (slope detection)

Au début de la FM en Europe (et probablement également aussi aux Etats Unis), les premieres radios n'avaient qu'un décodeur très rudimentaire, basé sur la détection du flanc (slope detection ou détecteur par la pente. Voici quelques schémas des premières radios avec la FM, dont une radio qui utilise la détection par le flanc.

Le circuit à droite reprend la partie interessante de la radio, on voit le tube moyenne fréquence et deux circuits accordés, un pour la modulation en amplitude (455kHz, bande passante de 6kHz) et un pour la modulation en fréquence (10.7MHz, bande passante de 75kHz).

On voit qu'il s'agit d'un récepteur bon marché, car il utilise des tubes de la série "9" (soquets 7 pins): EK90, EF93, EBC91 et EL90.

La détection par le flanc ressemble à la détection AM classique (détection de l'enveloppe), les mêmes composants sont utilisés. La seule différence, c'est que le circuit FM est désaccordé.

La fréquence de l'émetteur FM varie selon le signal audio: quand la fréquence augmente le signal détecté devient plus fort, tandis que quand la fréquence diminue le signal détecté devient plus faible.

Ce détecteur est sensible à la composante AM du signal, surtout pour les faibles signaux, où la pentode moyenne fréquence n'agit pas en limiteur. De plus la linéarité est mauvaise, avec des harmoniques impaires si l'accord est fait au milieu de la partie la plus rectiligne de la courbe (voir figure) et des harmoniques paires si l'accord se fait d'un coté ou de l'autre de la partie rectiligne.

Le désaccord peut se faire à une fréquence inférieure ou supérieure, le signal audio est simplement inversé en phase. Ce type de détecteur a rapidement été remplacé par un détecteur de rapport qui est insensible à la composante AM.



Un prototype de "tuner"

Philips a développé un tube particulier, EQ40 et EQ80 utilisés principalement dans les premiers téléviseurs (le principe de l'interporteuse est également expliqué sur cette page). Philips a également tenté de l'utiliser dans des postes de radio. Mais la plupart des émissions se faisaient en AM et un poste devait nécessairement pouvoir détecter les émissions en AM. Mais ce tube ne pouvait pas servir comme détecteur AM. On a donc utilisé la diode d'un tube moyenne fréquence pour la détection AM, avec le tube EQ40 utilisé comme pentode préamplificatrice basse fréquence.

Mais ce système nécessitait de nombreuses commutations et ne fonctionnait pas bien en pratique. Par contre, on pouvait réaliser un récepteur pour la FM uniquement, mais ces appareils n'ont pas eu beaucoup de succès, car la plupart des émissions se faisaient encore en AM.

Ce récepteur FM utilisait les tubes suivants:

  • EF43 pour l'amplification HF (qui sera effectuée plus tard par une double triode ECC81 en montage cascode). La pentode EF43 a été très peu utilisée: une pentode produit un bruit de fond plus important et ne peut servir que pour recevoir les émetteurs locaux.
  • ECH42 mélangeuse + oscillatrice (on utilisera plus tard également une double triode ECC85 pour cette fonction)
  • EF42 et EAF42 pentodes moyenne fréquence, la diode étant utilisée pour la détection AM en cas de récepteur AM/FM.
  • EQ40 pour la détection FM et la préamplification
  • EL41 pour l'étage de puissance sonore.

Pour les postes de radio, on est finalement passé au tube EABC80 combinant toutes les fonctions nécessaires dans un seul tube: une diode AM, deux diodes FM et un préamplificateur basse fréquence. Le nombre de commutations entre AM et FM était limité. La télévision utiisait les premières diodes au germanium. La déformation plus importante provoquée par ces diodes ne jouait pas un rôle important dans ces premiers téléviseurs.


EH90

ci-dessus peut être réalisé avec une heptode EH90, c'est le genre de tube qui normalement est utilisé pour le changement de fréquence, mais ici le couplage de la seconde grille de commande (g3) est plus serré. Un tube changeur de fréquence classique comme la partie heptode du ECH81 ne peut pas être utilisé.

Ce type de circuit est en pratique uniquement utilisé avec les téléviseurs, qui ne nécessitent qu'un démodulateur FM pour le son. En Grande Bretagne on utilise souvent des tubes avec soquet 7 briches (type "9").

Le signal moyenne fréquence 6MHz ou 5.5MHz arrive sur la première grille. Ce type de circuit était surtout utilisé en Angleterre qui utilise une porteuse son située à 6MHz de la porteuse image, c'est la norme CCIR I, tandis qu'en Europe continentale on utilise la norme CCIR B/G avec une fréquence intermédiaire de 5.5MHz. Un second circuit accordé est branché sur la troisième grille. La modulation du courant d'électrons par la première grille agit sur la troisième grille, dont le circuit accordé se met également à osciller sur la même fréquence. Le déphasage est de 90° et varie selon le changement de la fréquence.

Les deux grilles de commande agissent ici aussi comme fonction AND et nous avons sur la plaque une série d'impulsions plus ou moins larges selon la fréquence. Ces impulsions sont lissées par le petit condensateur de sortie et nous obtenons un signal audio basse fréquence en sortie.

Ce circuit plus simple nécessite une tension alternative assez élevée pour saturer le tube et permettre l'écrètage (élimination de la variation d'amplitude du signal MF), mais l'amplitude élevée du signal en sortie permet d'éviter la triode préamplificatrice.


Système américain avec 6BN6

Le schéma du tube 6BN6 ressemble à celui d'une pentode, mais ce n'est pas une pentode. Ce tube a été conçu vers les années 1948, donc un peu avant l'apparition du tube EQ80 européen. Le nom du tube est "gated beam discriminator". Il s'agit d'un tube 7 pins comme le EH90.

Le but est ici également de réaliser un détecteur FM le plus simple possible (facile à régler) et fournissant un signal suffisamment puissant pour commander directement le tube de puissance. La fréquence intermédiaire audio est de 4.5MHz et le principe de l'interporteuse est d'application. Ce tube sera également utilisé plus tard dans les récepteurs FM.

La construction du tube est assez speciale pour avoir la même réponse sur la grille 1 ("limiter grid") et la grille 4 ("quadrature grid"). Un signal alternatif de 2V ou plus centré sur le 0V permet de passer du cut off (pas de signal sur l'anode) à la saturation (courant maximal sur l'anode). Une augmentation de la tension sur la grille ne fait plus augmenter le courant anodique, le tube travaille en limiteur. Le même signal sur la grille 1 ou 4 produit le même effet: le tube fonctionne en multiplicateur logique.

Le signal sur la grille de quadrature est déphasé de 90° si la fréquence du signal reçu correspond à la fréquence du signal accordé. A ce moment le tube est en conduction 25% du temps. Si la fréquence est plus basse ou plus élevée, le tube est en conduction moins longtemps ou plus longtemps.

La grille accélératrice doit être portée à un potentiel de 60V pour un fonctionnement correct. Le réglage de la résistance cathodique permet d'éliminer au mieux les parasites quand le signal est faible et que le limiteur ne travaille pas encore. Dans les meilleures conditions possibles (signal sur la grille 1 de 3V effectifs), la réduction de la composante AM est de 30dB.

Ce système permet un montage le plus simple possible (toute la complication se trouve dans le tube). Le courant anodique est d'environ 0.5mA et le courant sur la grille accélératrice est de 10mA.


Et remplacement par un PABC80

Le tube EQ80 a été utilisé dans les premiers téléviseurs, en 1952 par exemple, tous les modèles Philips utilisaient ce type de tube. Mais en 1954, on est passé au tube PABC80. La raison? La compexité du circuit avec EQ80 et le fait que ce tube ne pouvait pas être utilisé pour les récepteurs radio (avec bandes AM).

Il s'agit à nouveau d'un système qui utilise l'interporteuse avec un EF80 comme amplificateur 5.5MHz. Il y a ensuite un discriminateur FM et la dernière diode est utilisée pour le controle automatique du gain.

Le discriminateur (ou détecteur de rapport) agit comme un redresseur qui charge le condensateur C14. Le système fonctionne ici aussi à cause du déphasage entre le circuit accordé L4 et la bobine L3. Selon la déviation de la fréquence, une des deux diodes est plus fortement en conduction et il se développe une tension sur le condensateur C9, cette tension est filtrée pour éliminer les fréquences au dessus de 15kHz et le signal est envoyé à l'amplificateur audio.

La triode du EABC80 sert de préamplificateur, mais le signal en sortie du discriminateur étant beaucoup plus faible qu'avec un EQ80 il faut une seconde triode amplificatrice (la contre-réaction est importante pour avoir un son acceptable pour un téléviseur).

Le tube de puissance est un ECL80, une triode-pentode de très faible puissance. Pour que le tube puisse travailler avec une tension de chauffage de 6.3V et un courant de 300mA il faut une seule cathode pour à la fois la triode et la pentode. Il faut alors chercher deux tensions négatives quelque part dans la télévision puisque la cathode est mise à la masse. Le tube ECL80 ne sera pas utilisé très longtemps dans les téléviseurs.

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