Restauration d'un Hallicrafters S20R

 Le récepteur de trafic HALLICRAFTERS S-20R   
                            Sky Champion

 


Par Alain Fargeix/F8BWR 

La société Hallicrafters basée à Chicago aux Etats-Unis a été une marque très prolifique qui ciblait essentiellement la communauté radioamateur. Elle est entrée dans la légende au même titre que Collins, Hammarlund, Bendix ou National.
En 1932, William J. Halligan, radioamateur à vie, fondait la Hallicrafters Company. 
Le récepteur S-20 est né en 1938, peu avant la Seconde Guerre mondiale, suivi presque aussitôt par la version S-20R qui sera fabriquée de 1939 à 1945 et sera très répandue Outre-Atlantique, grâce sans doute à son prix jugé modique à l’époque (49,50 dollars).

Le récepteur S-20R, bien que destiné aux bandes radioamateur décamétriques, pourrait prétendre être considéré comme récepteur de trafic puisqu’il couvre de 550 kHz à 44 MHz en 4 bandes sans trou :

Bande 1 : de 550à 1780 KHz (battement supradyne)
Bande 2 : de 1,74 MHz à 5,4 MHz  (battement supradyne)
Bande 3 : de 5,3 MHz à 15,8 MHz  (battement supradyne)
Bande 4 : de 15,5 MHz à 44 MHz   (battement infradyne)

C’est un appareil équipé de 8 tubes octal plus une valve redresseuse double alternance de type 80. Le montage est un superhétérodyne à simple conversion de fréquence avec une moyenne fréquence sur 455 kHz, 1 étage ampli HF (6SK7), 1 étage oscillateur local + mélangeur (6K8), 2 étages mais 3 transfos MF (6SK7), prévu pour les modes AM (modulation d’amplitude A3) et CW (télégraphie Morse A1), grâce à un oscillateur de battement en basse fréquence (BFO) par tube 6J5, 1 étage de détection + préamplificateur BF (6SQ7) et enfin un étage amplificateur de puissance (6F6). 
En face avant il dispose d’un réglage d’accord en fréquence, d’une commande d’étalement de bande (Band Spread), de réglages des gains HF et BF, de tonalité et de CAV, d’un suppresseur de parasites (6H6). 
L’appareil pouvait être alimenté par le secteur alternatif 110 V (230 V en option) ou par batteries (6 V pour le chauffage des filaments et 340 V pour la haute tension), ou par un dispositif à vibreur Vibrapack, comme on l’a connu sur nos premiers récepteurs à lampes pour voitures.
De l’avis de beaucoup d’utilisateurs sur les forums, avec le S-20R, il ne faut pas s’attendre à des performances hallucinantes, malgré son nom de « Sky Champion », ce n’est pas un foudre de guerre ! Il n’était pourtant pas un appareil bas de gamme, mais sa conception et la réalisation des circuits HF n’étaient pas des plus pointues. Il s’agit donc d’un récepteur honorable, sans plus, mais n’oublions pas qu’il date de la Seconde Guerre mondiale.
Avant de tenter toute intervention, il est sage de se documenter pour bien se familiariser avec l’appareil. Nous avons à notre disposition la schémathèque Radiofil mais malheureusement le S-20R n’y figure pas. Il reste internet qui est une mine inépuisable à condition de savoir où chercher. Après des heures de consultation infructueuse, j’ai enfin déniché une notice d’origine en 5 pages, plus que succincte, puis un manuel de maintenance de 21 pages… qui ne comporte en plus que la nomenclature des composants et une vue de dessus du châssis avec la position respective des tubes. C’est presque superflu puisque sur le châssis chaque support indique la référence du tube correspondant. Par contre, aucune mention des performances de l’appareil (sensibilité, réjection de la fréquence image etc.), ni des tensions que l’on doit trouver en différents points des circuits. Il va donc falloir travailler à l’aveuglette ? Mais l’opiniâtreté finit toujours par payer ! Je viens enfin de dénicher, toujours sur le net, une notice très complète « revisitée », avec procédure détaillée d’alignement des circuits HF et un tableau de toutes les tensions que l’on doit trouver aux broches de tous les tubes. On ne pouvait rêver mieux, avec le schéma (figures 1 et 2).

Figure 28

                                                                              Figure 1

Figure 2 schema 1

                                                                                        Figure 2

 

Etat des lieux :


L’appareil qui m’a été gracieusement offert, traînait depuis un certain temps sur un sol en terre battue dans une grange et malgré cela son aspect extérieur n’était pas aussi décourageant qu’on aurait pu le craindre : quelques points de rouille sur le coffret, des coulures de ce qui ressemblait à un vernis jaunâtre et évidemment beaucoup de poussière ou de crasse extérieure et intérieure. Le châssis était légèrement oxydé mais rien de critique, par contre et beaucoup plus gênant, quelques indications sérigraphiées en face avant étaient effacées. J’aurais bien repeint le coffret dans le ton d’origine (gris/bleu foncé) mais je ne sais pas comment faire pour restaurer la sérigraphie. J’ai le temps d’y songer, il faut d’abord tester l’engin et lui redonner vie du mieux que je pourrai. Première opération, il faut extraire le châssis du coffret après avoir démonté tous les boutons de commande et compris comment il y était fixé par les canons des inverseurs et potentiomètres en face avant et 2 tiges filetées à l’arrière. Il faut aussi démonter le haut-parleur Jensen d’origine, en bon état malgré son grand âge, qui est fixé derrière la face avant. 
L’examen du dessus du châssis ne suscite pas de commentaire (figure 3). Les lampes demandent au moins un bon nettoyage, mais peut-être sont-elles pompées ?
Je les démonte et les range soigneusement dans l’ordre : il y a 3 tubes de même référence 6SK7, pour préserver les réglages d’alignement HF il est sans doute judicieux de ne pas les intervertir. Les 2 ficelles de cadran sont en bon état et pas détendues (condensateur variable principal et condensateur variable du band spread). 
Je ferai un bon dépoussiérage, puis un lavage, et enfin une protection du châssis, comme préconisé par nos mentors.

Figure 3 vue dessus chassis s20r 8

                                                                                                     Figure 3

Mais l’examen sous le châssis est loin d’être aussi idyllique ! Le câblage est touffu, désordonné, les composants sont empilés de sorte qu’il sera très malaisé de les remplacer. A commencer par les 18 condensateurs au papier qui ont triste mine et sans doute quelques résistances en carbone aggloméré qui ont dû allègrement changer de valeur ! Il y a eu aussi quelques bricolages plus ou moins heureux : une prise « entrée pickup » avec inverseur, le transformateur de sortie haut-parleur qui pend au bout de ses fils de liaison car son raccordement ne respecte pas le schéma d’origine, et enfin des soudures improbables. Les mises à la masse au châssis se font par des cosses rivetées, je trouve cela un peu douteux (figure 4). Seul point positif, le bloc d’accord et ses bobinages sont impeccables, ce qui n’exclut en rien des mauvais contacts dans les galettes du commutateur de gammes (figures 5 et 6). 
L’état des lieux terminé, il faut maintenant se mettre au travail !

Figure 4 cablage initial s20r 02

                                                                                                      Figure 4

Figure 5 vue complete s20r 04

                                                                                                     Figure 5

Figure 6 bloc accord s20r 03

                                                                                                   Figure 6

 

Vérification de l’alimentation :


Après avoir nettoyé et remis en place les lampes, remplacé le cordon d’alimentation  secteur qui était un scindex isolé au caoutchouc « désintégré », je mets l’appareil sous tension via un Variac pour ajuster au mieux les 120 V. Je reste vigilant, prêt à débrancher rapidement si quelque chose d’anormal se produit ! Je mesure à la sortie du transformateur d’alimentation 5,1 V pour le chauffage du filament de la valve 80, c’est normal. Je mesure ensuite 6,15 V pour le chauffage des filaments des autres tubes, c’est un peu léger mais pas dramatique. Par contre, je ne mesure que +225 V à l’entrée du filtre en pi d’alimentation et +185 V en sortie, cela me semble vraiment faiblard, d’autant que le manuel de maintenance précise que le transformateur d’alimentation délivre 680 V avec point milieu et que si on alimente le S-20R avec batteries, il faudra 340 VCC pour la haute tension. Il faut donc mesurer ce que délivre ce transformateur. J’enlève le tube 80 de son support et trouve 2 x 330 VCA à ses bornes, ce qui est normal. A ce point des investigations, il y a trois hypothèses : soit le tube redresseur 80 est pompé, soit les condensateurs chimiques du filtre en pi sont fatigués, soit il y a une surconsommation en HT des étages qui suivent.
Les 3 condensateurs chimiques majeurs sont inclus dans une cartouche en aluminium qui est vissée sur le châssis (30 µF + 10 µF + 10 µF). Les deux condensateurs de 10 µF sont encore bons malgré leur âge respectable, par contre celui de 30 µF à l’entrée du filtre en pi qui semble-t-il avait déjà été jugé défectueux par le précédent propriétaire, car il avait été remplacé par un 33 µF tubulaire tropicalisé, soudé « en volant » (figure 6). 

Figure 7 cablage initial s20r 01

                                                                                                     Figure 7

Hélas, ce dernier ne vaut pas mieux que l’ancien et je le remplace donc ipso facto par un 47 µF que j’ai sous la main. Sa valeur est peut-être un peu élevée et risquera de fatiguer le tube 80, on verra bien plus tard. En attendant, la tension redressée n’a pas encore augmenté selon mes espérances, alors je vais me résoudre à essayer un autre tube 80 que j’ai, par chance, récupéré sur une épave de récepteur. Et là, satisfaction, je suis gratifié d’un +350 V avant filtrage et +260 V en sortie de filtre. Tout va bien, voyons plus loin. Je branche un fil de quelques mètres sur la borne antenne, pousse les potentiomètres de gain HF et BF, manipule l’accord dans un sens puis dans l’autre : Il y a bien du souffle dans la BF (c’est déjà ça) mais aucune station reçue. Il va maintenant falloir se pencher sur l’état des résistances, des condensateurs papier et enfin des tubes, et sans doute aussi sur l’alignement des circuits HF/MF. Cela ne promet pas d’être une sinécure mais je suis confiant, le jeu en vaut la chandelle.

 

 

Remplacement des composants :


N’ayant hélas pas de lampemètre, je n’ai plus qu’à me mettre d’emblée en quête de quelques tubes au cas où un remplacement serait nécessaire et mon ami Daniel F6HMT me sauve la mise, comme toujours !
Je commence par vérifier la valeur de toutes les résistances accessibles et, surprise, elles n’ont quasiment pas changé de valeur à l’exception de deux résistances de puissance qui ont dû chauffer plus que de raison. Je les remplace sur-le-champ et passe au chapitre « condensateurs papier ». Au vu de leur état pathétique, il n’y a pas à hésiter, ils seront remplacés, s’ils sont accessibles, car quelques-uns d’entre eux sont câblés sous le bloc d’accord. Espérons qu’ils ne sont pas hors service. Les indications inscrites sur les condensateurs étant pour la plupart illisibles, la nomenclature du manuel technique me sera d’un grand secours. Pour mener à bien ces opérations de remplacement de composants, il est préférable de ne pas être impatient, car cela requiert une bonne dose de dextérité, d’où l’expression « avoir des mains de sage-femme ».
Comme je le redoutais, le câblage a été un peu « jardiné » car j’ai relevé plusieurs modifications au schéma original : prise PU et circuit HP/casque pour ce qui sautait d’emblée aux yeux, mais il y a peut-être d’autres bricolages plus pernicieux.  Il va falloir remettre tout cela dans l’état initial, plus tard. Pendant que le châssis est sorti du boîtier, son câblage est accessible et j’en profite pour appliquer une dose de produit pour les contacts en aérosol dans les deux potentiomètres et les commutateurs.


 

Mise en peinture :

Après pas mal de tergiversations, je me décide enfin à repeindre le boîtier en tôle qui en a vraiment besoin ! Ce qui me faisait hésiter, c’était le fait que les inscriptions des différentes commandes allaient être fatalement effacées sous la nouvelle peinture et ça, je ne voulais pas m’y résoudre.
J’ai eu la solution en consultant les forums : la Société Radio Daze LLC aux USA, propose des milliers de décalcomanies (comme au bon vieux temps) ainsi que des copies de cadrans pour des modèles très variés d’appareils électroniques de toutes marques. Et par chance, les décalcomanies du S-20R figurent dans leur catalogue. J’ai donc largement le temps de repeindre le boîtier puisque Radio Daze m’a prévenu que ma commande ne me sera pas livrée avant 2 ou 3 mois ! 
Maintenant il faut trouver la nuance exacte de la couleur d’origine, un gris bleu assez foncé. Dans ma campagne, je n’ai guère de choix en magasins de bricolage. Après quelques essais peu convaincants de bombes aérosols en différentes nuances de gris anthracite, j’ai enfin trouvé un RAL 7016 qui est très proche du ton d’origine. Je ne vais pas lésiner sur la dépense et achète deux bombes qui suffiront largement pour appliquer quelques couches de peinture pour obtenir un bel effet. Il me reste à dégraisser les deux parties du boîtier à la lessive Saint Marc, bien rincer, sécher et frotter le tout avec du papier abrasif ultra fin pour enlever tout le brillant pour une meilleure accroche de la peinture. C’est une sage précaution de photocopier la face avant du coffret avant ponçage, afin de se souvenir de la position exacte des inscriptions ! Les quelques points de rouille ont été grattés et recouverts de Rustol, mais, mauvaise surprise, la peinture le fera « friser ». C’est sans importance puisque cela se situe à l’intérieur du boîtier. Il n’y a donc plus qu’à mettre tout en peinture avec application. Le résultat sera à la hauteur de mes espérances, un fini glacé du plus bel effet (figure 8). 

Figure 8 boitier peinture s20r 05

                                                                                         Figure 8

En attendant l’arrivée des décalcomanies, je peux remonter les deux enjoliveurs latéraux après les avoir rajeunis avec du Miror et de « l’huile de coude », puis l’ensemble haut-parleur et transformateur de sortie sont équipés d’amortisseurs en caoutchouc neufs. J’en profite également pour remplacer les 4 pieds en caoutchouc sous le coffret, qui sont « cuits ».
Ma commande Radio Daze enfin arrivée après 2 mois d’attente impatiente, je vais pouvoir transférer les inscriptions en décalcomanies, si je me souviens bien de la manière dont on procédait quand on était gamin (figure 9). 

Figure 9 boitier apres transfert et vernis s20r 06

                                                                                         Figure 9

Après le transfert, j’ai appliqué un voile de protection avec un vernis transparent brillant en aérosol, de même nature que la peinture utilisée (acrylique).

Remontage du châssis dans le coffret :
Cette opération n’a rien de compliqué puisqu’on a compris comment le châssis est fixé en face avant par les canons d’interrupteurs, potentiomètres et commutateurs, ainsi que par deux vis sur le fond à l’arrière du châssis. Serrer les écrous avec précaution pour ne pas rayer la face avant. Les boutons de commande en ébonite sont nettoyés à l’eau savonneuse, frottés avec une vieille brosse à dents, séchés puis frottés avec de l’huile pour les raviver. Il ne reste plus qu’à les remonter sur leurs axes respectifs.

 

Alignement des circuits FI et HF :

Heureusement, je bénéficie d’une notice détaillée qui s’avérant très utile. Pour régler les trois transformateurs de fréquence intermédiaire, j’ai suivi à la lettre le mode opératoire décrit dans l’Encyclopédie Pratique de la Radio. Cette opération n’a présenté aucune difficulté, mais cependant un transformateur sur les trois était particulièrement désaccordé. Pour peaufiner le résultat il ne faut pas hésiter à revenir plusieurs fois sur les réglages de chaque transfo, cycliquement.
Les circuits du bloc HF sont réglables par condensateurs trimmers et paddings, puisque les selfs n’ont pas de noyau ferrite. Pour l’alignement, il suffit de suivre méticuleusement le mode opératoire du manuel pour les 4 gammes, ensuite j’ai aligné les circuits HF (ampli HF, oscillateur local et accord antenne) des 4 gammes et le tour était joué. Comme j’avais un tube 6K8 de rechange (OL+mélangeur), j’en ai profité pour le tester et l’ai laissé finalement en place puisqu’il m’a fait gagner quelques points de gain.

 

Mesure des performances :


Appareils utilisés : 
Générateur HF Hewlett Packard 8654B + Down Converter HP 11710B – Voltmètre électronique Ferisol A207S - Oscilloscope Tektronix TAS 465. 
Pour disposer d’une base d’évaluation, les différentes mesures suivantes seront réalisées dans les mêmes conditions et comparées à celles du « pseudo R254 » de Daniel F6HMT (Radiofil n°93 – juillet-aout 2019), mais mes appareils n’étant plus étalonnés depuis quelques années, je ne connais pas leurs incertitudes respectives.

1- Sélectivité statique FI:
Malgré le soin que j’ai apporté pour réaliser l’alignement des transfos FI, on constate que l’accord optimum est légèrement décalé (455,40 kHz) et que la courbe de réponse en fréquence à –6 dB est dissymétrique (455 kHz +4 kHz / -3 kHz), voir la figure 10. Le pseudo-R254 présentait une meilleure sélectivité dans les mêmes conditions de mesure : 472 kHz +/- 2,7 kHz.

Figure 10 selectivite fi statique s20r

                                                                                         Figure 10

2- Réjection de la FI (FFI) :
Cette mesure évalue la sensibilité du récepteur à un signal de 455 kHz présent sur l’entrée antenne.
Fréquence générateur 7,00 MHz à –80 dBm de niveau
Fréquence récepteur (FHF) = 7,00 MHz. Sortie BF 1,2 Veff pour la référence 0 dB
Fréquence récepteur 7,00 MHz. Fréquence générateur 455 kHz (FFI), niveau à –2 dBm pour égaler la référence 0 dB. 
On a donc une réjection de la FI = 80 - 2 = 78 dB

3- Réjection de la Fréquence image (FIM) :
L’oscillateur local étant en supradyne sur la gamme 3, pour FHF = 7,00 MHz, la fréquence image se situera à deux fois la fréquence FI soit à 7,910 MHz.
Fréquence générateur 7,00 MHz à –50 dBm de niveau
Fréquence récepteur (FHF) = 7,00 MHz. Sortie BF 1,2 Vrms pour la référence 0 dB.
Fréquence récepteur 7,00 MHz. Fréquence générateur 7,910 MHz, niveau à –28 dBm pour égaler la référence 0 dB. 
On a donc une réjection de la FIM = 50 - 28 = 22 dB

4- Sélectivité HF (figure 11) :
Après traçage de la courbe avec les valeurs mesurées relevées, la sélectivité HF se révèle très abrupte. A –6 dB on a une bande passante de 130 kHz mais décentrée autour de 7,00MHz (6,95 – 7,10MHz). A titre de comparaison, le « pseudo-R254 » avait une BP de 530kHz à –12dB alors que le S-20R a 180kHz !

Figure 11 selectivite hf s20r

                                                                                               Figure 11

5- Sensibilité pour S/B=20 dB :
Ne disposant pas des appareils indispensables, cette mesure n’a pu être réalisée avec les appareils dont je dispose.

 

Conclusion et impressions :

Faute d’antenne convenable, le récepteur a juste bénéficié d’un bout de fil de 1,5 mètre environ, dans mon sous-sol, et malgré cela j’ai pu capter du trafic radioamateur sur les bandes 7 et 14 MHz aussi bien en phonie (BLU) qu’en télégraphie avec le BFO en service. La bande 3,5 MHz s’est révélée inexploitable à cause d’un QRM/QRN violent (parasites). Quant à la gamme 4, elle semble beaucoup moins sensible, ce qui n’a rien d’étonnant, car les circuits accordés HF ne sont pas d’une réalisation permettant de monter suffisamment haut en fréquence (facteur Q).
Des radios commerciales ont également été entendues notamment vers 9,71 MHz (Radio Romania International) et 13,75 MHz (station asiatique ?). Il faut souligner que la fréquence de l’oscillateur local est d’une stabilité étonnante, car avec un battement 0 du BFO sur une station balise, aucune dérive n’a été constatée durant une dizaine de minutes.

Et voilà… c’est terminé et l’appareil a fière allure (figures 12 et 13). 

Figure 12 cablage apres restu et align s20r 08

                                                                                              Figure 12

Figure 13 en ordre de marche s20r 09

                                                                                                   Figure 13

Finalement, les seules lampes remplacées seront la 80 et la 6K8, toutes les autres me semblent encore bonnes pour le service puisque je n’ai pas noté d’amélioration notable en essayant d’autres tubes de remplacement. Il ne me reste plus qu’à tendre un fil d’une trentaine de mètres dans le jardin pour redonner toute la parole à cet ancêtre, témoin d’un autre âge ! Tout cela m’a mis en appétit et si je trouvais un RU93 ou 95 de la SFR, je reprendrais volontiers le fer à souder.

Alain Fargeix/F8BWR

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Commentaires (2)

Francois Starck
  • 1. Francois Starck | 04/01/2021
Du bel ouvrage, aussi bien du point de vue technique que du point de vue ecriture
maignan-daniel
  • maignan-daniel | 04/01/2021
Bonjour cher ami, Merci et meilleurs voeux pour 2021. DM

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