La normalisation des récepteurs

La normalisation des blocs d’accord et des
       condensateurs variables

 

par Daniel Maignan


Cet article qui provient d’un article de Radio Constructeur et Dépanneur N° 66 de février 1951 nous remémore les conventions et conférences internationales qui ont été organisées au cours de l’histoire de la TSF et ont abouti, entre autres, à la définition des circuits d’accord de nos chers postes. Les lignes qui suivent donnent une courte synthèse des conditions et des valeurs d’alignement.



 

La TSF des débuts et les problèmes internationaux :

Avant 1914, la TSF servait principalement les besoins de la navigation maritime. La première convention de Londres en 1912 avait eu surtout pour objet de formaliser un certain nombre de prescriptions mondiales dont le but était de garantir sur tous les océans l’unité du trafic radiotélégraphique.
En particulier, les stations côtières et mobiles maritimes se voyaient attribuer des indicatifs internationaux , avec la première lettre correspondant au pays (K,N,W pour les USA, G et M pour l’UK, F pour la France, D pour l’Allemagne, I pour l’Italie etc. 
A la suite de la catastrophe du paquebot Titanic en 1912, une conférence internationale pour la sauvegarde de la vie humaine en mer, dans laquelle la TSF tenait un rôle important, fut organisée à Londres en 1914.
Une seconde conférence eut lieu également à Londres en 1929.
Entre ces deux conférences de Londres pour la sauvegarde de la vie humaine, s’était tenue à Washington en 1927 une seconde conférence internationale radiotélégraphique qui reprenait sur de nouvelles bases l’œuvre de 1912.
Avec le progrès, les données avaient complètement changé en quinze ans et la TSF n’était plus le domaine presque exclusivement réservé de la navigation maritime. Pour les mêmes raisons et à un degré encore plus élevé, la navigation aérienne y revendiquait aussi sa place. La radiodiffusion, devenue majeure, réclamait également son droit de cité.
Et l’encombrement des fréquences sévissait déjà !
La conférence de Washington eut pour objet de partager le domaine entre les différents prétendants, en faisant abstraction des états. Le tableau de distribution des fréquences ne mentionne que des services mobiles maritimes ou aériens, services spéciaux, radiodiffusion etc.
Les techniques évoluant, le domaine disponible ne cessait de croître et avait pratiquement doublé avec l’annexion des ondes courtes. Les systèmes à ondes amorties et à arcs électriques, générateurs de taux d’interférences prohibitifs, appartenaient désormais au passé. 
Les problèmes techniques inhérents à une réglementation plus sévères furent confiés à un organisme consultatif international, le CCIR (Comité Consultatif International Radioélectrique).
Après la conférence de Washington, les usagers dotés de leurs bandes de fréquence, durent à nouveau se réunir pour organiser l’exploitation de leur nouveau domaine avec le maximum d’efficacité.
C’est à Madrid en 1932 et au Caire en 1938 que se réunirent les troisième et quatrième conférences internationales.
A côté de ces débats périodiques et passionnés, et face aux progrès techniques, l’industrie radioélectrique devait se moderniser et définir de nouvelles normes de fabrication pour les récepteurs.       


Les principes de la normalisation en radiodiffusion:

En 1938, le Syndicat Professionnel des Industries Radioélectriques (SNIR) entreprit, avec la Société des  Radioélectriciens, de mettre au point une normalisation des bobinages, des condensateurs variables et des cadrans. 

Les bases de la normalisation étaient les suivantes :

- Graduation en fréquence au lieu de longueur d’onde.
- Choix de la moyenne fréquence de 472 KHz.
- Condensateur variable avec une capacité résiduelle de 15 pF max. et une capacité utile de 445 pF min.
- Transformateurs d’antenne du type Bourne à haute impédance. (figure 1)
- Gammes de fréquence :

                          GO : 150 à 300 KHz 
                          PO : 530 à 1530 KHz
                          OC : 5,8 à 17 MHz
                          OC1 : 3,5 à 10 MHz 
                          OC2 : 9 à 24 MHz
 
La gamme GO a été un peu réduite afin d’améliorer l’alignement, d’élargir l’espace entre les stations sur le cadran et éviter aussi les accrochages entre les circuits d’entrée et la moyenne fréquence en haut de gamme.
La gamme PO a été aussi réduite pour réduire le rapport Fmax/Fmin et faciliter l’alignement, malgré une capacité résiduelle de 30 à 35 pF.
Pour les ondes courtes, on effectuait l’alignement aux deux points extrêmes seulement : réglage de l’inductance en bas et retouche du trimmer en haut de gamme.
Le changement de fréquence s’opérait en battement infradyne sur les ondes courtes, mais il pouvait s’avérer nécessaire d’utiliser le battement supradyne pour améliorer la couverture de l’oscillateur local.
Rappel : Le battement est dit infradyne lorsque la fréquence de l’oscillateur local (Floc) est inférieure (de la valeur de la moyenne fréquence MF) à la fréquence du signal incident (Finc). A l’opposé, lorsque la fréquence de l’oscillateur local est supérieure (de la valeur de la moyenne fréquence) à la fréquence du signal incident, le type de battement est appelé supradyne. 

 

Les caractéristiques des éléments suivants avaient été déterminées :

- jeu de bobinages
- antenne fictive
- courbes type
- avec le montage Bourne (figure 1), la fréquence de résonance du primaire couplé avec l’antenne minimum doit être inférieure à la fréquence la plus basse de la gamme considérée. 

Figure 1 bourne 1

                                       Figure 1

 

La normalisation SPIRE 1939 :

La norme SPIRE 1939, adoptée le 24 novembre 1938 et entrée en vigueur le 1er février 1939, définissait les caractéristiques des éléments suivants (voir Note) :

a) Trois types d’antennes fictives :

- Antenne maximum (normale IRE, voir figure 2)
- Antenne minimum : 50 pF en série avec résistance de 250 .
- Antenne type, soit l’antenne de l’IRE avec câble et capacité de 100 pF à l’entrée du récepteur.


b)  Le condensateur variable doit avoir une capacité maximum, Cmax = 480 pF, avec une résiduelle Cr =15 pF et capacité utile Cu pouvant atteindre 465 pF.
Les tolérances par rapport à la courbe étalon sont de  1pF jusqu’à 200 pF, résiduelle comprise et de  0,5pF de la capacité totale au-dessus de 200 pF. 

c) Les courbes normalisées sont tracées, avec le montage Bourne à haute impédance avec l’écart maximum admis pour la capacité et l’inductance.
Pour le circuit d’antenne, les courbes de variation de la fréquence d’accord en fonction de la capacité utile sont tracées avec l’antenne minimum et  l’antenne maximum et doivent se trouver à l’intérieur de la surface comprise entre les deux courbes-types (étalon).
Pour l’oscillateur local, la courbe passe par les points d’alignement parfait à la moyenne fréquence près.

d) Aux points d’alignement parfait, pour les circuits d’antenne et HF, l’écart de fréquence ne doit pas dépasser d’une pièce à l’autre 0,5%  en PO et GO  et  1%  pour les OC.

e) Pour le circuit oscillateur, aux points « trimmer » (fréquences auxquelles sont ajustés les trimmers), et « padding » (fréquences auxquelles sont ajustés les paddings ) en PO et GO et aux points « trimmer » seuls en OC, l’erreur  de fréquence par rapport à la fréquence normale du point  « self » au milieu,  ne doit pas dépasser 0,2%  en PO et GO et  1%  en ondes courtes.

       Les échelles sont graduées en KHz sur les cadrans en PO et GO et en MHz en OC. La 
       largeur des repères est de 6 KHz au moins en PO et 4 KHz en GO.

       Note : On aurait dû parler plutôt de recommandations, car on pouvait prendre une 
                  moyenne fréquence différente de 472 KHz, les points d’alignement pouvaient être 
                  déplacés et l’on pouvait en augmenter le nombre. Le type de battement en OC 
                  pouvait également être changé.

Figure 2 ant fictive norm ire 1
                                     Figure 2
 

Rappel sur les points d’alignement parfait :

Les points d’alignement parfait sont les points de réglage préconisés pour obtenir une courbe d’accord se rapprochant de l’idéale. 
Cette optimisation est indispensable à cause de la commande simultanée de l’accord des étages d’entrée et de la fréquence de l’oscillateur local (appelée commande unique ou mono-réglage)  par un condensateur variable à plusieurs cages sur le même axe.
Il faut en effet satisfaire à la condition : Floc – Finc = MF ou Finc _–  Floc = MF sur toutes les fréquences et toutes les gammes.
Si le récepteur n’avait comporté qu’une gamme d’ondes, avec une moyenne fréquence invariable, on aurait pu profiler les lames du CV de l’oscillateur de façon que sa variation fût dans un rapport donné pendant que celle du CV d’accord d’entrée fut dans un autre rapport.
Prenons le cas des petites ondes : pour une MF à 455 kHz, avec un battement supradyne, le rapport
 Finc max  /Finc min (1600/500) est égal à 3 environ, alors que le rapport Floc max/Floc min (2055/955) est égal à 2 environ, ce qui implique une variation du CV oscillateur dans un rapport de 4 et du CV d’accord dans un rapport de 9. 
Les profils adaptés à cette gamme ne l’étant pas sur les autres gammes, cette solution ne pouvait donc pas être envisagée en Europe.
La solution qui a été adoptée, bien que théoriquement imparfaite, donne de bons résultats  pratiques. Elle est basée sur des compromis grâce à l’emploi de deux petits condensateurs ajustables, le padding Cp et le trimmer Ct, dont le rôle est de corriger la courbe de variation du CV oscillateur. 
Examinons les courbes de la figure 3.   
Soit à couvrir une gamme qui s’étend de F inc max à F inc min. 
La fréquence moyenne  est égale à :

                                                                   F inc max -  F inc min. 
                                               Finc moy =  ---------------------------
                                                                              2

Les courbes 1 et 2 représentent la variation de la fréquence des circuits d’accord et d’oscillateur, respectivement, en fonction de l’angle de fermeture du CV. 
On réalise un alignement sur trois points, un point à Finc moy  et deux autres points pris vers les extrémités.
La condition Floc – Finc = MF est satisfaite à Finc moy  en réglant la self (point self).
En début de gamme, Floc est trop élevée, on augmente la valeur du trimmer (point trimmer) pour avoir la coïncidence.
A l’autre extrémité, Floc  est trop faible, on l’augmente en réduisant la capacité équivalente de l’oscillateur avec le padding pour avoir la coïncidence (point padding).
Avec des valeurs d’inductance, de trimmer et de padding judicieusement choisies, l’erreur d’alignement peut être réduite à 1 ou 2 kHz (courbe de la figure 3). 
Pour l’alignement, les réglages sont répétés plusieurs fois jusqu’à ce que le réglage du padding n’affecte plus le réglage du trimmer et réciproquement.

Figure 3 cde unique 1

                                                                  Figure 3

 

Normalisation SPIRE 1940  issue de la conférence du Caire:

   
Dès que fut arrêtée la normalisation de 1939, il s’avéra déjà nécessaire de la modifier pour tenir compte des décisions de la Convention des Radiocommunications du Caire qui modifiait sensiblement les gammes :
                         
                           PO : 515 à 1620 KHz
                           OC : 5,9 à 18 MHz
                     (pas de changement pour les  GO : 150 à 300 KHz)

La figure 4 représente le centre d’un cadran gradué selon la norme SPIR 1940, facilement reconnaissable avec l’image stylisée du Sphinx et des pyramides de Gizeh. 
                         
Les antennes fictives, bobinages, valeurs de moyenne fréquence restaient inchangées, mais le condensateur variable voyait sa valeur maximale portée à 490 pF pour s’adapter à l’élargissement des PO, avec les modifications suivantes :

                           Capacité utile Cu = 490 pF
                           Capacité totale maximum Ct = 505 pF
                           Capacité résiduelle Cr ≤15 pF

Figure 4 logo caire v1 1

                                                               Figure 4
 


Normalisation SNIR 1948  issue de la conférence d’Atlantic City :

A la suite de la conférence d’Atlantic City qui eut lieu en 1947, il devint urgent de fabriquer un condensateur variable susceptible de couvrir la gamme élargie en PO, comme défini à la Conférence du Caire.
Il avait été mentionné que, depuis le Salon de la Pièce Détachée de 1948, un nouveau condensateur variable à air d’une capacité utile maximum de 490 pF était disponible.
Préalablement les fabricants fournissaient des condensateurs variables dérivés des anciens 460 pF par l’adjonction d’une lame et qui ne sont pas conformes à la courbe de variation normalisée.
Les nouveaux condensateurs variables avec deux cages, dont la fabrication ne débuta réellement qu’en 1949 présentent les caractéristiques suivantes à la température ambiante de 20 °C (±5°C) :

                           Capacité utile Cu = 490 pF
                           Capacité résiduelle Cr ≤13 pF

Le sens de rotation normalisé est celui dans lequel la capacité augmente et s’identifie avec le sens des aiguilles d’une montre. La capacité totale est obtenue pour une rotation du rotor de 180°.
La courbe de variation de la capacité est différente de celle de l’ancien condensateur variable de 460 pF, intermédiaire entre la loi de variation linéaire en capacité et la loi de variation linéaire en fréquence.
La première lame du rotor est fendue afin d’ajuster la capacité par une légère torsion et obtenir ainsi la coïncidence parfaite de la valeur des deux cages. 
La courbe de la figure 5 qui donne la valeur de la capacité en fonction de l’angle de rotation du rotor représente cette loi. Au nombre de 20, chaque graduation de l’axe horizontal correspond à un écart angulaire de 9°.
Il s’agit de la capacité maximum Cmax  du condensateur en tenant compte d’une capacité utile augmentée d’une capacité parasite Cp = 55 pF qui représente les capacités du câblage et les tolérances. 
 
Note : Cmax = Cu + Cr + C p 

Figure 5 cv 1

                                                                   Figure 5
 


Application aux blocs d’accord:

La normalisation SNIR, comme on vient de le voir, a permis de couvrir les PO en une seule gamme. La construction des récepteurs grand public en fut ainsi facilitée.
On adopta un condensateur à stator fractionné de 130 + 360 pF, la partie 130 pF servant pour les GO et les  OC, alors que la somme des deux sections couvrait les PO.
Le condensateur variable étant passé de 460 à 490 pF, il fallut élaborer de nouveaux blocs d’accord. 
Dans les postes à 3 gammes, on utilisa un condensateur simple de 490 pF et le condensateur à stator fractionné sur les postes à 4 gammes. 
Le tableau ci-dessous rassemble l’ensemble des points d’alignement parfait pour les différentes normes et on représente sur la figure 6 les courbes d’accord suivant la norme de SNIR de 1948. Les courbes et tableaux indiquent la fréquence du signal reçu en fonction de la capacité variable utile et les points sur les courbes sont les points d’alignement parfaits (3 en GO et PO et 2 en OC).
Il est bien évident que le fractionnement des OC en deux gammes (OC1 = 22,85 à 11,4 MHz et OC2 = 11,5 à 5,9 MHz) procure de meilleures performances au récepteur.

Figure 26

                                                               Figure 6

 

   Points d’alignement parfait pour le bloc à 3 ou 4 gammes d’onde (SPIR 1939):


Gammes fréquences          Point « padding »             Point « self »              Point « trimmer »

                                             F (kHz)      C (pF)          F (kHz)      C (pF)           F (kHz)      C (pF)

GO       150-300 kHz           160            373,4              205           172,6              264            49,8
PO        540-1500 kHz         592            355,8              904           116,75          1300            23,88
OC          6-16 MHz           6000            422                -----            -----            15000           12,17
OC1        9-24 MHz          10000           347,1             -----            -----            20000           32,1
OC2       3,5-10 MHz          4000           326,3             -----            -----              9000           14,5

 

  Points d’alignement parfait pour le bloc à 5 gammes  (SPIR 1940 Le Caire):


Gammes fréquences          Point « padding »             Point « self »              Point « trimmer »

                                             F (kHz)      C (pF)          F (kHz)      C (pF)           F (kHz)      C (pF)

GO       151-275 kHz            163             89,5              213               32              263              4,2
PO2      510-928 kHz            556             84,5              713               31,6           886              4
PO1      878-1600 kHz           952            88                1240              31             1528             3,8           
OC2       5,9-10,8 MHz        6400            91                 -----            -----            10350            4,5
OC1     10,2-18,75MHz     11500            77,5              -----            -----            18000            4,5


  Points d’alignement parfait pour le bloc à 3 gammes  (SNIR 1948 Atlantic C.) :


Gammes fréquences          Point « padding »             Point « self »              Point « trimmer »

                                             F (kHz)      C (pF)          F (kHz)      C (pF)           F (kHz)      C (pF)

GO       150-300 kHz            160             401,8            205            182,9             265             49,2
PO      520-1600 kHz            574             383              904             121,2           1400             18,6
OC         6-18MHz               6500            393,2           -----            -----            14000             15,7

 


  Points d’alignement parfait pour le bloc à 4 gammes  (SNIR 1948 Atlantic C.) :


Gammes fréquences          Point « padding »             Point « self »              Point « trimmer »

                                             F (kHz)      C (pF)          F (kHz)      C (pF)           F (kHz)      C (pF)

GO       150-273 kHz            163              96,8            213             32,3                263              4,2
PO      520-1600 kHz            574             383              904            121,2           1400             18,6
OC2     5,9-11,5 MHz          6500              98,5           -----             -----           10500            10,4
OC1    11,4-22,85 MHz      12500             99,6           -----             -----           21000              9


                     

Normalisation SNIR 1950 de Copenhague:

Les éléments d’accord haute fréquence n’étaient nullement visés par cette nouvelle norme. Toutes les valeurs restaient celles définies par la SNIR 1948 d’Atlantic City, avec les mêmes points d’alignement. 
En raison de l’augmentation des fréquences d’émission en Europe, afin de limiter les interférences, la moyenne fréquence standard de 472 KHz ne pouvait plus être conservée.
C’est la raison pour laquelle la nouvelle valeur de 455 KHz a été choisie, avec une transition temporaire sur 480 KHz, fréquence permettant d’écouler les stocks de 472 KHz, moyennant un réglage différent, et aussi d’offrir une alternative dans les régions côtières, où les fréquences de 472 et 455 KHz étaient utilisées par les navires et certaines stations côtières. 
Il fut établi que la valeur de la moyenne fréquence devait être clairement indiquée en chiffre sur les transformateurs.
Avec l’expérience acquise, le plan prévoyait à terme l’adoption d’une moyenne fréquence unique.
La présentation des cadrans devait rester totalement indépendante de la valeur de la moyenne fréquence.


Extension de la normalisation:

On en vint à définir ensuite les bandes étalées (BE) : 
                             
                                          BE1 (31 mètres) :  9,35 à 10 MHz 
                                          BE2 (25 mètres) :11,5 à 12,4 MHz
                                          BE3 (19 mètres) :14,8 à 15,8 MHz 
                                          BE4 (16 mètres) :16,9 à 18,1 MHz
                                          BE5 (13 mètres) :20,8 à 22,1 MHz 
                                          BE6 (11 mètres) :25 à 26,8  MHz 

Dans ce but, l’adjonction d’un condensateur variable différent avec une résiduelle significative devint nécessaire.
On adopta un 40 pF avec une résiduelle de 8 pF monté en série avec un condensateur fixe de 40 pF, afin de fournir une échelle de fréquences quasi linéaire sur le cadran.
Ces récepteurs, répondant aux exigences de la réception « coloniale » par bandes ondes courtes étalées, comportaient un condensateur variable à deux ou trois cages, avec chacune une ou deux sections de 490 pF et une de 40 pF. 
                          

Daniel Maignan/F6HMT

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