L'atelier des ondes chapitre 2

        Restauration & dépannage des récepteurs 

 Chapitre 2 – Electronique & Dépannage ​​
           

      Par Daniel Maignan  

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 2-1-La réception d’une émission radio :

Au fil du temps, et ce depuis l’époque de l’apparition des premiers postes à galène au début du 20ème siècle, les techniques de réception ont considérablement évolué, mais la fonction nécessaire et indispensable que l’on retrouve dans tous les récepteurs, est la démodulation (appelée aussi détection pour la modulation d’amplitude), qui consiste à séparer l’information de l’onde qui l’a véhiculée. 
En 1917 Lucien Lévy, chef du laboratoire du Centre radiotélégraphique de la Tour Eiffel, invente le montage superhétérodyne, technique qui se généralise dès la fin des années 1920 et qui est toujours utilisée dans nos récepteurs, un siècle plus tard.
Les constructeurs ne la citent cependant plus dans leurs notices techniques depuis bien longtemps. 

Figure 26 – Superhétérodynes

Figure 27 – Synoptique d’un poste superhétérodyne

En partant de l’antenne, le poste superhétérodyne ou changeur de fréquence classique dédié à la réception de la modulation d’amplitude, se compose, comme le montre le schéma synoptique de la figure 27, des étages suivants :

• un amplificateur haute fréquence accordé (facultatif)
• un circuit mélangeur
• un oscillateur local
• un amplificateur à moyenne fréquence
• un étage détecteur
• un circuit de commande automatique de gain
• un préamplificateur basse fréquence
• un amplificateur de puissance basse fréquence
• un haut-parleur

2-2- Prérequis :

Afin de fournir une aide au dépannage, d’améliorer la connaissance des circuits radio, d’aborder les techniques de réglage et de mesure, il est indispensable de passer en revue tous les étages d’un récepteur, en commençant par l’alimentation et la basse fréquence, car autrement comment poser un diagnostic sans être déjà certain de leur bon fonctionnement?
Il sera admis a priori, que le transformateur d’alimentation et le système de diffusion – haut-parleur et transformateur de sortie – parties déjà évoquées précédemment, sont fonctionnels. 
De brefs liens seront disposés dans le texte afin de rappeler si nécessaire, un principe ou une fonctionnalité.

Rappelons qu’un appareil de TSF en fonctionnement représente un réel danger pour la personne en raison des tensions qui s’élèvent souvent à plusieurs centaines de volts. Aussi il est fortement recommandé d’œuvrer dans un local au sol sec et isolé, et de toujours intervenir d’une seule main, avec la seconde dans sa poche. 

Pour mener à bien toutes ces opérations, sans toutefois revenir sur l’outillage classique et indispensable du laboratoire, il est conseillé de pouvoir disposer d’un minimum d’appareils de mesure et de contrôle, dont la figure 28 montre quelques modèles. 
Le générateur HF et BF et le générateur à base d’Arduino (voir sur le site : Réalisations Radio-TSF), conviennent  parfaitement, et d’ailleurs, avec l’un ou l’autre de ces appareils, nul besoin de fréquencemètre.
Il peut être également utile d’avoir dans son laboratoire d’autres équipements, dont certains peuvent être aussi de fabrication maison, tels une alimentation haute tension, un générateur vobulé, un lampemètre etc.

Figure 28 – Appareils conseillés pour le laboratoire.

Des tournevis isolés et adaptés au réglage des noyaux des blocs d’accord et des transformateurs à moyenne fréquence sont également indispensables (figure 29 ).

De grandes marques telles Philips, Radiola et bien d’autres, ont édité d’excellents manuels de service, mais souvent les recherches pour dénicher la documentation ou au moins le schéma du poste à dépanner s’avèrent infructueuses, tant les fabricants de radio furent nombreux. A ce titre la Société des Editions Radio a édité dans les années 40 une quinzaine de fascicules fort utiles aux dépanneurs, la Schémathèque de Toute la Radio.   

            Figure 29 - outils isolés pour les réglages

2-3 – Les alimentations et la polarisation des tubes:

2-3-1- Les postes avec transformateurs :

En termes de fonctionnalité et de sécurité, le bloc alimentation est la partie la plus importante d’un dispositif électronique quel qu’il soit ; pour cette raison le sujet a déjà été abordé dans le chapitre restauration, incluant le transformateur et les condensateurs de filtrage, ainsi que les procédures qui doivent être respectées à la première remise sous tension.
Le système de filtrage qui a été mis au point très tôt, au tout début des années 30 sur les postes secteur, consistant à mettre en parallèle sur la tension redressée un condensateur, puis une self en série et un deuxième condensateur en parallèle, se nomme « filtre avec condensateur en tête » et est en fait un filtre passe-bas classique en pi (∏).
Les condensateurs chargés par une tension alternative sinusoïdale redressée, atteignent la tension crête de l'alternatif, s'il n'y a pas de consommation. Par exemple, avec un transformateur dont l’enroulement secondaire fournit 250V, les condensateurs se chargeront  à la valeur maximum de la sinusoïde, soit 250V x 1,41 = 352,5V. C’est donc cette tension, additionnée d’une marge de sécurité que devront afficher les condensateurs, soit : « Tension de service » ou « WV » pour « Working Voltage » en anglais.
Exemple de marquage: «Tension de service 450V » ou bien « WV 450V ». Si un courant est débité, la tension sera évidemment moindre, en raison des chutes de tension dans le transformateur, le redressement et la self.
Sur le schéma classique de l’alimentation (figure 30) d’un récepteur qui a été restauré et dépanné, on remarque que les condensateurs antiparasites secteur qui existaient à l’origine ont été ôtés (en grisé), et qui montre le cavalier du sélecteur de tension positionné sur 245V. 

Figure 30 – Schéma classique d’une alimentation 

Remarquons que la bobine d’excitation du haut-parleur ou bien l’inductance de filtrage, a été remplacée, à mesure que la technique évoluait au fil des années, par une résistance de 1000 à 3000 Ω d’une puissance de 2W, voire plus, dans les appareils des années 1950/60.
Si la valve de redressement est hors service ou semble « pompée », en d’autres termes si la tension de sortie en charge est trop faible, cela signifie qu’elle ne peut plus délivrer le courant demandé. Il convient d’évaluer ses performances réelles en la testant sur un lampemètre ou en l’essayant sur un autre poste. 
Si elle s’avère défectueuse et si une remplaçante n’est pas disponible, il est possible de la remplacer, pour un coût dérisoire, par des diodes au silicium, 1N4007 ou BY255 par exemple (figure 31), moyennant deux modifications importantes :

• Ajout d’une résistance de 470 Ω 3W (R1) en série avec les cathodes afin de limiter le courant de charge du condensateur en tête de filtrage, car les diodes au silicium ont une résistance interne beaucoup plus faible que celle des tubes redresseurs.
• Ajout entre la sortie et la masse d’une résistance de 33 kΩ 5W (R2) afin de limiter la valeur de la haute tension au démarrage (bleeder en anglais), car les tubes ne consommant rien au départ, celle-ci est à sa valeur maximale et peut mettre en danger les condensateurs de filtrage. 

Figure 31 – Remplacement de la valve par des diodes s/c

2-3-2 – A propos des postes tous courants ou avec autotransformateur :

Souvent de petite taille et relativement moins coûteux, comme par exemple, les « Pygmy » américains des années 30 ou les postes dits de chevet, ils fonctionnent sous 110 ou 125V en courant alternatif ou courant continu. Ceux équipés d’un autotransformateur fonctionnent en 110 ou 220V et, bien évidemment, en alternatif uniquement.
Les américains avec un réseau électrique sur 110V ont mis sur le marché dès les années 30, des postes miniatures sans transformateur d’alimentation. En Europe la fabrication de ce type de poste a perduré jusque dans les années 60, époque où les considérations relatives à la sécurité de la personne n’étaient pas une préoccupation majeure.
A moins d’utiliser un véritable transformateur d’isolement (autotransformateur à proscrire), ces appareils représentent un réel danger pour l’utilisateur, car en effet, le potentiel par rapport à la terre, de la phase ou du neutre, selon le sens de branchement de la prise de courant, se retrouve sur le châssis.

2-3-3- Les différents procédés de polarisation de la grille N°1:

Dans un tube électronique, la grille qui est proche de la cathode ou du filament contrôle le flux électronique, d’où son appellation de grille de commande ou grille N°1 pour les penthodes, à laquelle est appliquée la tension de polarisation continue qui fixe le  point de repos. Les tubes  
L’amplitude du signal qu'on peut appliquer sur la grille de commande, afin d’obtenir sa fidèle reproduction amplifiée, est un paramètre important. Celle-ci va varier autour du point de repos et il faut éviter que son amplitude positive se rapproche de 0, comme le montre la figure 32, et cause l’apparition d’un courant grille.
Plusieurs méthodes décrites ci-dessous permettent d’obtenir la tension de polarisation de la grille de commande.

Figure 32 

a) La polarisation automatique : 

Le circuit qui fonctionne comme un régulateur de courant est largement répandu dans les étages à bas niveau, aussi bien en HF qu’en BF (figure 33). Il consiste à intercaler la résistance Rk dans le retour de cathode du tube. Cette dernière est donc positive par rapport à la grille qui est reliée à la masse par l'intermédiaire de sa résistance Rg. 
Si l’effet de contre réaction, qui limite quelque peu le gain de l’étage n’est pas désiré, la résistance Rk doit être découplée par un condensateur de forte capacité Ck afin que la cathode soit à un potentiel nul en alternatif. L’automaticité du dispositif réside dans le fait que si le courant anodique Ia tend à croître, la chute de tension dans la résistance de cathode augmente la polarisation, ce qui tend à freiner l’accroissement de courant. Notons cependant qu’il y a une perte d’énergie dans la résistance et que le montage exige un condensateur de découplage de valeur élevée, ce qui a pu être un problème autrefois, mais n’en est plus un aujourd’hui.

Figure 33 – Polarisation automatique

        par résistance de cathode.

b) La polarisation fixe :

La cathode est à la masse et une tension négative est appliquée à la grille par l'intermédiaire de sa résistance. Cette tension peut être produite par un enroulement dédié du transformateur d'alimentation, avec redressement et filtrage appropriés, ou parfois par un multiplicateur de tension prélevé sur la tension de chauffage, ou bien, et c’est le plus communément employé dans les postes de radio, par un montage potentiométrique pris sur le retour du redressement de la haute tension. 
Le courant redressé qui alimente les tubes, traverse le point milieu des enroulements haute tension et se referme à la masse à travers une résistance Rp de faible valeur en développant à ses bornes une tension négative égale au produit Rp x Ir, de l’ordre des quelques volts nécessaires à la polarisation négative des grilles de commande (figure 34).

Figure 34 – Polarisation par le retour du courant de la HT.  

 
A noter que la polarisation fixe avec source dédiée, seule ou mixte (avec une polarisation automatique auxiliaire pour chaque tube) est souvent utilisée dans les montages push-pull en classe B, car le courant de repos est nul ou voisin de 0 et la polarisation automatique n’est pas possible. 

c) Une troisième solution: 

Elle consiste à utiliser le courant électronique très faible qui circule dans le circuit grille. En effet, si cette résistance de décharge de grille Rg une valeur très importante, de 2 à 10 MΩ, la grille se charge à un potentiel négatif (figure 35). Cette technique économique ne s’applique qu’aux étages à petits signaux dont la polarisation négative est peu élevée.

Figure 35 – Polarisation par

résistance de fuite de grille.

2-4-Les étages basse fréquence:

2-4-1-Description :

La section basse fréquence à tube (s) est constituée en général de deux étages, regroupés parfois en un seul tube qui intègre plusieurs fonctions sous la même enveloppe. Les tubes multiples

Figure 36 – Exemple d’ampli BF avec 6AV6 et EL84

Examinons un schéma classique des années 60 sur la figure 36.
Le signal démodulé qui provient du détecteur, est connecté par C1 à la grille de commande du tube préamplificateur 6AV6, après dosage par le potentiomètre de volume P1 log (Les potentiomètres log), amplifié sur la résistance R2, puis transmis à la grille de commande du tube amplificateur de puissance EL84 par le condensateur C2. Ce dernier, qui fonctionne en classe A (Les classes d'amplification), est chargé par le transformateur de sortie lien TS. Son courant de repos est déterminé par la résistance de polarisation R4, découplée par le condensateur C3 qui la rend « transparente » pour le courant alternatif, de sorte qu’elle n’affecte pas le gain de l’amplificateur. La résistance R3, associée au condensateur C5 qui limite le gain aux fréquences élevées, évite certaines oscillations intempestives qui peuvent se produire spontanément. On remarque le potentiomètre P2 associé à C4 dont le rôle est de régler le niveau des fréquences aiguës, ainsi que le réseau de contre réaction R7/R8 chargé de réduire les distorsions. Ce moyen astucieux pour améliorer la qualité des amplificateurs a été mis au point en 1927. En réinjectant à l'entrée une partie du signal de sortie en opposition de phase, on obtient une diminution de l'amplification, puisque le signal d’entrée résultant est plus faible. La qualité du signal de sortie est améliorée car les signaux indésirables que peut produire l’amplificateur lui-même sont presque annulés et la bande passante devient plus linéaire. Voir le lien : La contre réaction.

2-4-2- Dépannage, mesures et évaluation des étages BF: 

La procédure décrite ci-dessous prend comme exemple le schéma de base de la figure 36.
Tout d’abord, rappelons qu’il faut éviter de faire fonctionner un amplificateur BF sans charge (haut-parleur ou résistance d’essai), au risque de détruire le transformateur de sortie.

a)Dépannage empirique : 

Une méthode simple pour savoir si l’amplificateur BF fonctionne, consiste à toucher la grille de commande du tube préamplificateur ou le point chaud du potentiomètre de volume avec un objet métallique, le haut-parleur doit émettre un ronflement important. Si aucun bruit n’est perçu, l’amplificateur est en panne et dans ce cas une série de vérifications et de mesures doivent être initiées. Il est également possible d’utiliser l’entrée PU pour ce test avec cette entrée activée par le bloc d’accord. 

Dysfonctionnements et remèdes:

• A la mise sous tension, une fois que les filaments/cathodes des tubes ont atteint leur température de fonctionnement, l’amplificateur entre en oscillations et le haut-parleur diffuse de forts sifflements, ou bien le son est « sourd » et faible: remplacer le condensateur C5 dont le rôle est de limiter la bande passante audio afin d’éviter les accrochages. A noter que ce dernier se trouve souvent entre l’anode et la masse, ce qui le rend d’autant plus susceptible de claquer. Vérifier également la résistance R3. En dernier lieu rajouter un découplage supplémentaire avec un condensateur de 100 nF 630V de qualité (0,1µF) entre la ligne haute tension et la masse. 
• Le son est mauvais, avec de la distorsion: remplacer le condensateur de liaison C2, souvent responsable de cette mauvaise qualité sonore, car il est susceptible de présenter un courant de fuite. Cela se traduit par l’apparition d’une tension positive sur la grille de commande du tube final, entraînant un accroissement du courant anodique qui provoque une distorsion BF importante et une usure prématurée du tube. Vérifier à nouveau la polarisation du/des tubes.
• Tube microphonique: une ou plusieurs électrodes mal scellées entrent en vibration au moindre choc, ce qui se traduit par des bruits métalliques dans le haut-parleur. La seule solution pour remédier à ce problème est le remplacement du tube. 
• Audition d’un ronflement important : il ne peut s’agir, a priori, que d’un ronflement à 50 Hz, le filtrage de la tension redressée (le plus souvent en double alternance = 100 Hz) ayant déjà été vérifié. Dans cette hypothèse, revoir les fils blindés et les prises de masse du châssis.
• Le potentiomètre P1 crache : injecter une giclée de WD40 ® sur sa piste, s’il n’est pas étanche, ou éventuellement le changer. Parfois de simples manœuvres répétées permettent de réduire les crachements. Il arrive également qu’il soit impossible de réduire le niveau sonore avec le potentiomètre ou bien si le son ne s’annule pas lorsque celui-ci est à zéro, il se peut que ce dernier soit coupé. Le vérifier en mettant le point milieu à la masse, dans ce cas, le son deviendra nul.
• Le contrôle des fréquences aiguës est nul ou peu efficace : vérifier R7, C4 et P2.

b)Dépannage à l’aide d’un générateur audio pour localiser une panne :

Opérer comme c’est illustré sur la figure 37 en adoptant la procédure suivante:

• Mettre le potentiomètre de volume P1 au maximum.
• Connecter un condensateur de 10nF 630V en sortie du générateur, régler le niveau entre 100 et 500mV et la fréquence à 1kHz.
• Signal sur la grille du tube final point 1, est-il audible ? non = panne, oui = test suivant--->
• Signal sur l’anode du préampli. point 2, est-il audible ? non = panne, oui = test suivant--->
• Signal sur la grille du préampli. point 3, est-il audible ? non = panne, oui = test suivant--->
• Signal sur le pot. de volume, point 4, est-il audible ? non = panne, oui = test suivant     --->
• Signal sur la sortie détection, point 5, est-il audible ? non = panne.

Noter que le test du point 5 permet également de vérifier la continuité de l’enroulement du secondaire du deuxième transformateur FI.

Figure 37 – Localisation de la panne avec un générateur BF

c)Mesures à effectuer :

L’amplificateur peut être fonctionnel tout en révélant à l’écoute un certain nombre de défauts, c’est la raison pour laquelle il s’avère souvent nécessaire d’effectuer des mesures. Le son peut sembler trop faible, même avec le potentiomètre au maximum. En considérant que les tubes ont déjà été testés et que l’alimentation haute tension a été préalablement vérifiée, il peut être utile de revoir les points de haute tension continue avec le multimètre numérique, les tensions de polarisation, ainsi que la tension de chauffage, tout en surveillant la couleur des filaments. Garder à l’esprit qu’un mauvais contact aléatoire sur un support peut engendrer un comportement similaire à l’absence de tension ou en occasionner des variations intempestives, souvent accompagnées de crachements dans le haut-parleur.

Figure 38 – Points de mesure sur l’ampli BF

Le schéma de base sur lequel sont notés les points de tension importants, est repris sur la figure 38. Les valeurs peuvent varier sensiblement, en fonction de la tension secteur, de l’usure des tubes etc.

Mesures:

• On doit mesurer une tension de 220 à 250V sur la ligne haute tension en A. 
• Le tube EL84 (réputé bon au lampemètre) fonctionne en classe A et consomme Ia sur l’anode et Ie sur l’écran, soit un courant total d’environ 30 mA (27 mA + 3 mA).
• La tension au point B sur la résistance de cathode R4 doit être approximativement égale à 8 volts. Si celle-ci est très différente, il se peut que la résistance R4 ait changé de valeur. Si la tension est nulle, le condensateur C3 peut être en court-circuit ou il y a un mauvais contact dans le support ou bien une mauvaise soudure ou un fil coupé (circuit rompu).
• Avec un courant anodique de 27 mA et une résistance de l’enroulement primaire du transformateur de sortie égale à 400 Ω environ, la tension sur l’anode au point C chute approximativement de 10 volts par rapport au point A. L’absence de chute de tension signifierait que le courant anodique Ia est nul, ou bien que le condensateur C5 est en court circuit. Le déconnecter, si rien ne change cela révèle la présence d’un circuit rompu.

Remarques : 
La tension sur l’anode du tube préamplificateur au point D doit être égale à 100 V environ. Une valeur proche ou égale à celle de la haute tension serait causée par un circuit rompu; à l’opposé une valeur faible résulterait d’un courant de fuite important dans C2 ou bien R2 serait en cause. Vérifier également que cette tension au point D ne varie pas en fonction de la position du curseur de P1. Si c’était le cas, il faudrait changer C1. 

d) Performances de l’amplificateur :

Un récepteur sans marque de fabrication bordelaise datant de 1948, dont le châssis est représenté sur la figure 39 et le schéma de la partie BF sur la figure 40, a été pris comme modèle pour illustrer le relevé de quelques mesures caractéristiques.

Figure 39 – Châssis du poste de 1948

Figure 40 – Schéma de la partie BF

Sur le tube amplificateur EBL1 transco, équivalent au EL3, et qui fut distribué par Philips à partir de 1937, deux diodes de détection ont été rajoutées. En général le gain de cette penthode n’était pas suffisant, il était donc nécessaire d’ajouter un préamplificateur, comme c’est le cas dans ce poste, avec la section triode du tube ECF1. Il résulte de cette association un montage économique, mais qui donne un schéma un peu déroutant, car le signal une fois détecté prend un chemin inverse en remontant la chaîne afin d’être amplifié. 
En injectant un signal à 1 kHz de 400 mV crête à crête sur le point chaud du potentiomètre de volume réglé au maximum, on obtient un signal de 250 V sur l’anode du EBL1, ce qui donne un gain en tension égal à 250/0,4 = 625, tout à fait acceptable et dans la norme des montages de l’époque.
Afin de mesurer la puissance de sortie et avoir un aperçu de la bande passante, un montage sur table a été réalisé avec les deux résistances de 2 Ω/2W en série qui remplacent le haut-parleur. Les deux oscillogrammes de la figure 41 montrent le signal de sortie 1 kHz maximum avec une distorsion visuelle admissible , soit Ucc = 8 V crête à crête (2,82Veff mesuré sur un multimètre alternatif), et pour comparaison, le signal écrêté que l’on obtient en poussant au delà le niveau d’entrée.

Figure 41 – Oscillogrammes en sortie sur charge 4 Ω. 

Dans ces conditions, le calcul de la puissance maximum de sortie est donnée par :

Pmax = (Ueff ) ²/ R = (Ucc)² / 8R = 64 / 32 = 2 watts efficaces

L’évaluation de la bande passante (figure 42) s’effectue dans les mêmes conditions avec un niveau d’entrée plus réduit.

Voir le lien: Le décibel

Figure 42- Bande passante de l’ampli à EBL1
    

2-4-3- Autres schémas d’amplificateurs BF :

a) L’amplificateur du poste Clarville E600 de 1950 : 

Le schéma de la figure 43 est quelque peu différent de l’exemple précédent ; il s’agit d’un montage particulier dans lequel le préamplificateur triode est emprunté à la triode d’un œil magique octal 6AF7, suivi du tube final rimlock EL41. Le signal démodulé en provenance du détecteur (EAF41 rimlock) est réglé par le potentiomètre P1 de 1 MΩ puis appliqué à la grille de commande de la triode du 6AF7. Le tube penthode UL41 qui fonctionne avec une polarisation automatique sur la cathode (Rk), reçoit sur sa grille de commande le signal amplifié à travers le condensateur de liaison CL de 10000pF. A noter la contre réaction réglable CR reprise sur le primaire du transformateur de sortie. La température de fonctionnement de ce tube est très élevée, voisine des 100°C ! Il n’est pas rare de devoir le remplacer en raison de la dégradation du courant anodique, donc du gain de l’étage, en particulier si le condensateur de liaison est le siège d’un courant de fuite. 

Figure 43 – Ampli BF du poste Clarville E600

b) L’amplificateur du poste Ducretet D20 :

Un autre amplificateur à tubes octal issu de la documentation du Ducretet D20 est représenté sur la figure 44. Le préamplificateur utilise la section triode du 6Q7. Le schéma de ce poste de 1940 est simple. Le 6V6 est auto polarisé en classe A par R13 ; il n’y a pas de contre réaction et un contrôle rudimentaire de la bande passante est assuré par le condensateur C27 et le potentiomètre P2 pris sur le primaire du transformateur de sortie. 

Figure 44 – Ampli BF du poste Ducretet D20

c) L’amplificateur du poste Radio LL Supervox 537A de 1937 :

Il ressemble au précédent, excepté pour les  tubes qui sont des modèles américains (figure 45). 

Figure 45 – Ampli BF du Radio LL 537A

d) L’amplificateur du poste Sonneclair HD6 de 1938 :

Le tube préamplificateur est une penthode EF6 suivie d’une penthode de puissance EL3 à brochages transco (figure 46). Noter la contre réaction globale prise au niveau du haut-parleur, à partir d’un pont diviseur constitué de deux inductances, ramenée ensuite sur la cathode du EF6 par la « self à fer » à travers le condensateur de 10 µF.

Figure 46 – Ampli BF du Sonneclair HD

2-5- Détecteur, Commande Auto. de Gain (CAG), indicateur d’accord:

 2-5-1- L’étage détecteur :

Il existe un grand nombre de schémas de circuits de détection plus ou moins élaborés. 
La fonction de cet étage consiste à extraire la modulation de l’onde porteuse qui l’a véhiculée. Pour réaliser cette opération, il y a lieu de faire passer le signal haute fréquence, une fois amplifié, dans un élément non linéaire, et ceci quel que soit le procédé, depuis la détection grille ou plaque des années 20 jusqu’à la détection diode ensuite universellement employée (figure 47).

Figure 47 – Détection diode

En effet, on s’aperçoit en observant sur un oscilloscope la modulation telle qu’elle est intégrée dans l’onde porteuse, que sa valeur moyenne est constamment nulle. La détection consistera donc à « raboter » l’onde modulée de façon à ne récupérer que les alternances positives ou négatives, ainsi qu’une composante continue obtenue après filtrage, proportionnelle à l’amplitude du signal haute fréquence. Celle-ci sera exploitée par le système de commande  automatique de gain (CAG) ou (CAV pour Contrôle Automatique de Volume), comme nous le verrons plus loin. 
Suivons le cheminement du signal décrit dans la figure 47:
En A, le signal modulé est appliqué au deuxième transformateur à fréquence intermédiaire. Les alternances positives du signal en B sont « rabotées », car la diode est conductrice. En C, lorsque la diode conduit, un courant de détection Id, traverse la résistance de détection R1 dans le sens de la flèche en développant une tension négative ; le condensateur C1 élimine les résidus du signal incident, tout en conservant la modulation. Seule la modulation est présente en D sur le potentiomètre R2, car la composante continue est bloquée par C2.

Souvent la détection est associée avec l'amplification dans un tube regroupant plusieurs fonctions. Dans ce cas la cathode est commune et si la polarisation est automatique, la résistance de détection se referme non pas à la masse, mais sur la cathode (figure 48).

Figure 48- Détection avec tube à cathode polarisée 

Il peut être souhaitable d'améliorer la sélectivité, car dans le montage classique, le secondaire du transformateur délivrant un certain courant à la détection, amortit le circuit, ce qui dégrade sensiblement la sélectivité. Certains récepteurs élaborés possèdent en fin de la chaîne, un amplificateur détecteur à charge cathodique. Le secondaire du deuxième transformateur qui n’attaque pas directement la diode de détection, mais la grille d’un tube, ne subit aucune charge et la sélectivité s’en trouve améliorée. Le signal à fréquence intermédiaire sur la cathode n’est pas amplifié, mais présente une faible impédance vis à vis de la détection (figure 49).

Figure 49- Amélioration de la sélectivité avec détecteur à charge cathodique  

2-5-2- La commande automatique de gain:

La Commande Automatique de Gain (CAG) a été inventée au début des années 30.
Les signaux captées par une antenne subissent souvent des variations de niveau dues aux changements rapides des conditions de propagation. Ces fluctuations sont connues sous le nom de phénomènes d’évanouissement ou fading en anglais. En plus du fading normal, le phénomène de fading sélectif auquel il est très difficile de remédier, se manifeste sous la forme d’une déformation de la modulation qui la rend totalement inaudible. A la réception, il est nécessaire d’appliquer une amplification variable dans le but de soumettre la détection à un signal de niveau relativement constant. En ondes courtes le fading est beaucoup plus rapide qu’en ondes moyennes ou en grandes ondes, le temps de réponse de la commande automatique de gain devrait donc être variable, selon la gamme d’onde, avec une constante de temps plus faible en ondes courtes qu’en grandes ondes. Une autre point à considérer est le seuil d’attaque, car il serait dommage que l’action débute pour des signaux trop faibles, ce qui aurait pour inconvénient de désensibiliser le récepteur. En général pour les ondes courtes, on préfère une CAG légèrement différée de façon à protéger les signaux très faibles et dans beaucoup de récepteurs modernes, la CAG classique est également remplacée par un montage différé.
La mise en œuvre de la CAG consiste à récupérer au niveau de la détection, la tension  négative issue de la valeur moyenne du signal que l’on applique ensuite aux amplificateurs à tubes à pente variable, de façon à obtenir un effet de régulation.
La figure 50 représente une simple détection où la tension continue est récupérée pour la CAG.

Figure 50 – Circuit de CAG simple

Le principe de la CAG différée est facile à comprendre. Examinons la figure 51 qui est un montage classique du genre: détection avec l’une des diodes et CAG avec l’autre. La cathode de cette dernière est reliée à la cathode positive du tube BF suivant pour obtenir une action différée. Dès que l’amplitude du signal est supérieure au seuil, un courant parcourt la diode et délivre un potentiel négatif aux grilles des tubes commandés et la régulation débute ainsi. 

  Figure 51 – Circuit détecteur et CAG différée   

2-5-3 – Les indicateurs d’accord visuels:

Leur rôle est d’indiquer l’accord précis d’un récepteur sur la bonne longueur d’onde (ou la fréquence) de la station à écouter, ou bien encore d’orienter au mieux un cadre. Pour en être pourvus, les récepteurs devaient avoir une détection de niveau du signal, circuit du reste indispensable pour faire fonctionner la CAG. 

Voir le lien: Les indicateurs d'accord 
 

Figure 52 – Indicateur cathodique simple

Le trèfle cathodique repose sur le même principe, mais l’anode comporte quatre prolongements au lieu d’un seul. Il se forme ainsi quatre secteurs d’ombre en forme de trèfle à quatre feuilles. Il existe des indicateurs cathodiques à double sensibilité destiné à élargir la dynamique depuis les signaux faibles jusqu’aux signaux forts (figure 53). 

Figure 53 – Indicateur à trèfle cathodique

2-5-4- Dépannages :

Concernant l’indicateur d’accord, hormis le fait que le (les) secteur(s) puisse(ent) rester immobile(s) quel que soit l’accord ou l’intensité du signal, un soucis fréquent concerne l’usure de la couche luminescente verte. Une solution de secours peut être tentée, consistant à augmenter la tension anodique de l’indicateur, si c’est possible, afin de lui redonner un peu de verdeur.
Dans le cas de secteurs immobiles, vérifier le signal de commande issu de la CAG, bien que les pannes des circuits de détection et de CAG soient relativement peu fréquentes. Vérifier que la tension négative de CAG varie bien lorsqu’un signal de force variable est appliqué à l’entrée du récepteur. Le schéma de la figure 54 montre un circuit de CAG associé à l'indicateur d'accord.

Figure 54 – Ligne de CAG classique et indicateur d'accord.

Il peut être aussi utile de contrôler les résistances, dont les valeurs sont assez élevées ( 1 à 2 MΩ) et qui peuvent avoir augmenté. Les condensateurs également, en particulier celui qui détermine la constante de temps peut poser problème. Ces composants, dans certaines circonstances, peuvent parfois provoquer des oscillations à basse fréquence, nommées couramment d’un terme anglais, le « motor boating ».

2-6- L’amplification de la moyenne fréquence (ou fréq. intermédiaire) :

Les tubes des étages à moyenne fréquence ont en général une caractéristique d’entrée (ou caractéristique de transfert) à pente variable, ce qui permet d’obtenir une variation du gain en fonction de la tension négative appliquée sur la grille de commande. 
Le rôle de ces étages est de fournir une sélectivité importante en amplifiant la station qui a été sélectionnée tout en atténuant les stations adjacentes. En général l’amplificateur comporte deux transformateurs passe-bande. Le second est à couplage plus serré, de façon à fournir un niveau de signal acceptable au détecteur, ce qui réduit sensiblement la sélectivité de l’ensemble, comme évoqué précédemment. 
Soulignons que, d’une manière générale, la qualité de fabrication des transformateurs moyenne fréquence a toujours été soignée et leurs performances n’ont cessé de croître. 
Le choix de la valeur de la moyenne fréquence résulte d’un compromis entre diverses considérations techniques : dans les années 1930, en l’absence de matériaux magnétiques, la  meilleure sélectivité était obtenue à des fréquences basses 50 kHz au début, puis 104 kHz, 114 kHz, 128, 135 kHz etc.( Les bobines comportent un grand nombre de spires en fil très fin sous deux couches de soie, la résistance d'un enroulement est de l'ordre de 25 Ω. 
En 1937-38, l’industrie radioélectrique met sur le marché les matériaux magnétiques en poudre de fer agglomérée. Avec l’utilisation du fil divisé (ou fil à brins multiples, mieux connu sous le néologisme « fil de litz »), on obtient des coefficients de surtension de 350 et des impédances à la résonance de 600 kΩ, avec des résistances d’enroulement de 2 à 5 Ω.
Les amplificateurs pourvus de tubes penthodes utilisent désormais des fréquences intermédiaires au delà de 400 kHz (455 kHz, 472 kHz, 480 kHz etc.).
Il est aisé d’identifier le deuxième transformateur (et vice versa), car la distance entre les noyaux de réglage est toujours inférieure à celle du premier, comme on peut le constater sur la figure 55, sauf si la détection est à charge cathodique, par exemple. Dans cas le couplage du second sera identique au premier.

Figure 55 – Différents modèle de transformateurs moyenne fréquence 

2-6-1- Dépannages :

Admettons que les étages BF et le circuit de détection sont fonctionnels, mais le récepteur demeure muet ou exhibe une sensibilité médiocre. Il y a lieu de vérifier en premier les tensions, mais il peut aussi s’agir d’un problème d’accord des transformateurs passe-bande, ou bien encore d’un étage qui entre en auto oscillation ou qui « accroche»...

a) Mesure des tensions et vérification de la continuité des enroulements:

Un exemple des points de mesure et des valeurs que l’on doit mesurer est donné sur la figure 56.
Bien entendu, l’absence de tension ou une tension beaucoup trop faible en un point sera la conséquence d’une panne.

Figure 56 – Points de mesures à effectuer sur la moyenne fréquence

Les valeurs indiquées ci-dessous peuvent varier sensiblement, en fonction de la tension secteur et de l’usure des tubes :

• On doit mesurer une tension de 220 à 250V sur la ligne haute tension en A. 
• Idem sur le point C, si la tension est nulle, le primaire de FI1 est coupé.
• Idem sur le point D, si la tension est nulle, le primaire de FI2 est coupé.
• La tension sur le point B doit être de l’ordre de 50 à 100 volts, si celle-ci est faible, remplacer le condensateur de découplage de 47 nF par un composant moderne 47 nF (400V), vérifier la valeur de la résistance de 50 kΩ, ainsi que l’isolement du support du tube.
• Vérifier que les tensions aux points E et F sont égales, de l’ordre de 1V. Si la tension en F est nulle ou voisine de 0, mettre le poste hors tension et vérifier en premier la continuité du secondaire de FI1, la résistance de 1 MΩ et le condensateur de 47 nF. 
• Mesurer la tension au point G qui doit être de l’ordre de 1 volt. Mettre le poste hors tension et vérifier la continuité du secondaire de FI2.

b) Dépannage empirique, traçage du signal : 

La méthode consiste à injecter un signal modulé sur chaque transformateur à moyenne fréquence afin de vérifier son fonctionnement en écoutant la modulation sur le haut-parleur. 

Figure 57 - Exemple de traçage du signal 

Le procédé est le suivant : 

• Mettre le potentiomètre de volume BF au maximum et caler la fréquence du générateur sur la valeur de la moyenne fréquence, si toutefois celle-ci est connue.
• Moduler le signal avec un taux de 50 % à 1 kHz.
• Etablir le niveau du générateur de 100mV à 1V et connecter sa sortie à travers un condensateur de 100 pF 400V en série avec une résistance de 10 kΩ.
• Connecter la 100pF/10 kΩ au point A.
• Si la fréquence n’est pas connue, la chercher en faisant varier celle du générateur jusqu’à déceler le signal.
• Une fois la modulation audible dans le haut-parleur, réduire le niveau du générateur au seuil de l’audition.
• Renouveler l’opération sur le point B, l’audition doit augmenter, preuve que le tube amplifie.
• Connecter la 100pF/10 kΩ sur le point C. 
• Renouveler l’opération sur le point D, l’audition doit être puissante.

Cette méthode n’est pas infaillible, car un signal d’amplitude trop élevée pourrait passer par effet capacitif à travers le transformateur, même si celui-ci est coupé ou désaccordé. Il est conseillé d’injecter un signal le plus faible possible.

c) Symptômes, diagnostic et dépannage:

L’une des mesures des tensions indiquées dans l’alinéa a) a permis de déceler un condensateur ou une résistance défectueux, nous ne reviendrons pas sur ces pannes de composants qui ont été précédemment abordées.

• Un enroulement – primaire ou secondaire – de l’un des transformateurs est coupé. Vérifier en premier lieu s’il ne s’agit pas d’une mauvaise soudure au niveau de la cosse de sortie. Si la bobine est réellement endommagée, la seule solution consistera à changer le transformateur par un modèle équivalent fonctionnant sur la même fréquence. Mais il faudra auparavant déterminer et remédier à la cause de la panne, probablement due à un court-circuit sur la haute tension.
• Le poste présente un manque de sensibilité permanent ou intermittent, parfois accompagné de forts crachements dans le haut-parleur. La cause est fréquemment due à l’un des condensateurs d’accord en plaquette au mica de quelques centaines de pF ( tolérance en général = 2 %), dont le sertissage est oxydé entre la connexion de sortie et les armatures. La figure 58 en montre un exemplaire qui provoquait ce type de crachements,  marqué 180pF et mesuré 50 pF au capacimètre. Dans un cas semblable, une fois le condensateur changé, il sera certainement nécessaire de revoir l’accord du transformateur. De plus, L’intérieur du capot est un refuge idéal pour les insectes où ils peuvent pondre leurs œufs et où les larves et leurs déjections peuvent provoquer de la corrosion et la coupure des fils des bobinages. Un noyau cassé aura du mal à tourner. Ils sont constitués de poudre de fer agglomérée ; la meilleure solution pour le remplacer sera de le casser complètement, au besoin le chauffer avec un fer à souder, sans détruire le filetage du mandrin, puis d’extraire les morceaux.
• Lorsque le poste est chaud, une forte oscillation (accrochage) se fait entendre dans le haut-parleur. Vérifier les condensateurs de découplage d’écran des tubes et ceux qui se trouvent au pied des deux transformateurs FI. Remuer ou tapoter légèrement chaque capot en aluminium en observant si cela a une influence sur le phénomène ; si c’est le cas, vérifier les contacts de masse avec le châssis, ôter la corrosion et resserrer les écrous de fixation. Vérifier le contact entre la peinture métallisée du tube et la masse (transco en particulier), ou bien s’assurer qu’il ne manque pas un blindage sur le tube (figure 59). Cette oscillation intempestive peut être également due à un mauvais réglage du transformateur, vérifier en observant l’intégrité de la cire de blocage que les noyaux n’ont pas été tournés par un « dépanneur » indélicat. 

Figure 58 – Condensateur plaquette au mica défaillant  

Figure 59 – Modèles de blindage

d) Fréquence d’un transformateur : alignement et bande passante : 

Un transformateur doit être remplacé et l’on en possède tout un stock au fond d’une caisse, mais on ne connaît pas leur fréquence d’accord. Se baser sur le schéma de la figure 60 pour la déterminer simplement à l’aide d’un générateur et d’un voltmètre. Régler la fréquence du générateur sur 450 kHz et ajuster son niveau de sortie de façon à avoir une déviation du voltmètre. Pour obtenir l’accord, faire varier la fréquence entre 450 kHz et 500 kHz de façon à obtenir la lecture du niveau maximum. Il est également possible d’utiliser un oscilloscope pour cette mesure. 

Figure 60 – Détermination de la fréquence d’un transfo FI. 

e) Mise en œuvre de l’alignement:

Il est facile de remédier au désaccord du primaire ou du secondaire d’un transformateur.
L’alignement nécessite l’emploi d’un générateur précis et d’un voltmètre analogique ou bien d’un vobulateur et un oscilloscope pour visualiser la bande passante, ainsi que des outils isolés et adaptés au type de noyau à régler. Lorsque le primaire ou le secondaire est désaccordé, la courbe devient dissymétrique et présente deux bosses, comme illustré sur la figure 61.

                                                                                                                                                                                                                                                                                Figure 61 – Primaire et secondaire désaccordés

Noter que dans les transformateurs à moyenne fréquence, l’enroulement secondaire se trouve en général sur le dessus. 
Pour les anciens transformateurs, la prudence s’impose, car les éléments ajustables sont des condensateurs accessibles sur le dessus du capot dont la vis de réglage se trouve au potentiel de l’électrode du tube correspondant. Ainsi la vis du condensateur du circuit d’anode se retrouve à la haute tension, un outil isolé entièrement, ou bien revêtu à l’extrémité par une gaine thermo rétractable doit être utilisé. D’autre part un repérage préalable doit être effectué pour déterminer quelle vis appartient au condensateur du primaire et du secondaire (figure 62). Le réglage peut s’avérer trop pointu et rendre l’accord difficile. Pour faciliter l’opération , il convient d’amortir les circuits par des résistances, de l’ordre de 220 kΩ à 470 kΩ , placées en parallèle sur les bobines primaire et secondaire, qui seront ôtées une fois les réglages terminés. Assez fréquemment, le fait de régler au maximum les accords primaire et secondaire engendre un accrochage difficile à juguler sans faire appel, encore une fois aux résistances d’amortissement qui, dans ce cas resteront à poste. 

Figure 62 – Transfo FI de 1935 sans capot  

e) Alignement avec un générateur :

Le signal sur la moyenne fréquence, modulé à 1 kHz avec un taux de 30% environ, est injecté à travers un condensateur de 1000pF 400V en série avec une résistance de 10 kΩ sur la grille de commande du tube changeur de fréquence, en l’occurrence un ECH81 sur l’exemple de la figure 63.
La lecture peut se faire soit avec un voltmètre continu qui mesure la tension négative sur la ligne de CAG, soit directement en mesurant le signal de modulation 1 kHz sur le haut-parleur avec un voltmètre alternatif ou un oscilloscope. L’indicateur d’accord (œil magique, trèfle cathodique), si le récepteur en possède un, peut être utilisé. Mais, sans graduation, l’indication sera plus une estimation qu’une véritable mesure. Afin d’éviter toutes perturbations lors des réglages, il est conseillé d’inhiber l’oscillateur local en court-circuitant la cage correspondante du condensateur variable ou bien en court-circuitant la résistance de grille du tube oscillateur. 
 

Régler au maximum de lecture en respectant l’ordre suivant :

1. Le primaire du transformateur FI2
2. Le secondaire du transformateur FI2
3. Le primaire du transformateur FI1
4. Le secondaire du transformateur FI1 

Ne jamais retoucher les réglages du transformateur FI2 durant l’alignement du transformateur FI1.

Faire toujours les réglages avec le niveau de signal minimum acceptable. Il est également possible d’injecter directement le signal FI sur l’entrée antenne, à condition de disposer d’un générateur délivrant un signal suffisant. Cependant cette méthode peut être difficile à appliquer sur les récepteurs qui sont pourvus d’un filtre réjecteur destiné à éviter la réception directe de signaux dont la fréquence est égale ou voisine de celle de la FI. Ces signaux, le plus souvent en morse émanaient du trafic radio maritime, d’où le nom de « filtre anti-morse » souvent donné à ce circuit. 

Figure 63 – Montage pour l’alignement des transfos moyenne fréquence.

Une fois l’ensemble aligné, la courbe de réponse globale devra être symétrique et centrée sur la moyenne fréquence, comme le montre la figure 64. Il pourrait arriver que à + ou - 4 kHz le niveau soit supérieur à celui sur la moyenne fréquence ; cela pourrait provenir d’un mauvais réglage ou d’un amortissement excessif. Il faudrait dans ce cas reprendre les réglages ou bien trouver l’origine de l’amortissement ou encore changer le transformateur en cause, si un alignement correct est impossible.     

Figure 64 – Courbe de réponse des transformateurs à moyenne fréquence

c) Alignement avec un vobulateur, visualisation de la courbe de sélectivité :

Il est possible avec un générateur vobulé de visualiser directement la courbe de sélectivité sur l'écran d’un oscilloscope (figure 65). Comme précédemment le signal est injecté à travers un condensateur de 1000pF 400V en série avec une résistance de 10 kΩ sur la grille de commande du tube changeur de fréquence. Le signal de sortie est prélevé sur le secondaire du deuxième transformateur pour  en extraire la composante continue, grâce à une diode au germanium, dans la sonde connectée à l’amplificateur vertical de l’oscilloscope. Un balayage interne au vobulateur génère simultanément la variation de fréquence du générateur (vobulation) et la base de temps horizontale de l’oscilloscope pour une parfaite synchronisation. On peut injecter sur la sonde un signal sur la moyenne fréquence qui se manifestera par un petit « bip » sur la courbe afin de bien la centrer.

Figure 65 - Alignement de la moyenne fréquence avec un générateur vobulé.

Daniel Maignan

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