construire un préampli d'antenne de télévision

[Yvan_Delaserge]

Bonjour à tous,

je dispose de quelques MMIC de type SGA-4586 et je veux construire un ampli d'antenne.
SGA4586.jpg
Voici la manière d'utiliser ces MMIC.

Dans le cas particulier, le préampli va se situer entre l'antenne, qui est un simple dipôle et le récepteur TNT, qui possède une alimentation fantôme de 5V.

Comme le dipôle ne fournit pas de composante continue et est isolé de la masse, le condensateur d'entrée n'a pas d'utilité.

Comme l'alimentation est déjà fournie par le récepteur TNT, on pourrait également simplifier le circuit de sortie pour au total, obtenir le circuit suivant:

SGA4586B.jpg

Il y a toutefois un problème, le récepteur TNT fournit 5 V et selon la doc du MMIC, il faudrait 3,2 V.
Ce qui signifie qu'il faudrait une résistance de 22 ohms en série avec l'alim 5 V.
Comment procéder? insérer un résistance de 22 Ohms en série entre la sortie du MMIC et l'âme du coax qui va vers le récepteur TNT? Cela va atténuer le signal...
Ajouter un condensateur en parallèle avec la résistance?
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[DAUDET78]

Euh ...Euh ... tu as quoi comme matériel de mesure en (U)HF ?
tu as quoi comme expérience en (U)HF ?

[Yvan_Delaserge]

Bonjour Daudet,
Depuis une vingtaine d'années, je possède un HP141T ainsi qu'un HP 8620A, avec les tiroirs qui vont bien. Et d'autres choses aussi. J'ai pas mal bricolé avec...

[Yvan_Delaserge]

J'ai commencé à faire quelques essais.

Le SGA-4586 a des performances tout-à-fait étonnantes: plus de 20 dB de gain. Et jusqu'à 5 GHz!
Mais comme on pouvait s'y attendre, il oscille, à des fréquences pouvant aller de quelques MHz à quelques centaines de MHz, selon la réalisation pratique du circuit. Il va s'agir de trouver pourquoi.

Compte tenu du gain extrêmement élevé, il doit s'agir d'un couplage entre l'entrée et la sortie.
En effet, traditionnellement, un préampli de ce type est réalisé dans un boîtier blindé avec des connecteurs coaxiaux à l'entrée et à la sortie.

Mais dans ce cas, il s'agit de monter le préampli directement aux bornes du dipôle récepteur, pour la raison suivante:

Lorsque l'on travaille avec des amplificateurs UHF faible bruit, il est très important d'éviter toute atténuation du signal avant l'entrée du préampli. Par exemple, si l'on utilise un amplificateur de facteur de bruit < 1 dB, et que l'on introduit une atténuation supplémentaire de 0,1 dB avant le préampli, le rapport signal/bruit va se péjorer de 0,2 dB.
Or, tout composant, connecteur, soudure, morceau de coax, etc, va introduire une petite atténuation. Et en UHF, l'atténuation, ça va vite! En montant le MMIC directement au niveau du dipôle, on élimine autant que possible les atténuations avant le préampli.

Mais cela signifie que l'entrée du préampli va maintenant capter tout ce qui se présente à proximité, y compris ce qui est rayonné par le circuit de sortie. Il faut donc blinder scrupuleusement ce dernier.

Je me propose donc de construire le montage suivant:



Le dipôle est réalisé en fil de câblage de 1,5 mm, isolé. Il faut que le gain maximum de cette antenne active se situe vers 620 MHz, car c'est là que se situe le multiplex que je reçois avec peine chez moi. Chaque branche du dipôle mesure donc 12 cm de longueur. Les deux branches sont fixées sur un morceau d'époxy simple face, du côté isolant.

Du côté du plan de masse, il suffit de percer un petit trou pour laisser passer la patte d'entrée du MMIC, qui est soudée à une branche du dipôle. L'autre branche est soudée au plan de masse.

Les deux pattes de masse du MMIC sont soudées au plan de masse, de même que le blindage du coax. l'âme du coax est soudée directement à la patte de sortie du MMIC. Les soudures sont représentées en rouge.

Par-dessus le plan de masse, on va placer un blindage soigneusement connecté sur tout le pourtour, ce qui devrait empêcher tout couplage entre l'entrée et la sortie du préampli.

L'alimentation se fait "en fantôme" par l'âme du coax, sous 3,1 V ceci dans un premier temps. On verra par la suite comment ça fonctionne en alimentant sous 5V (le MMIC devrait tenir le coup, mais on serait à l'extrême de ce qu'il peut supporter).
Puis enfin en alimentant à travers une résistance chip de 22 Ohms, ce qui devrait permettre d'alimenter en fantôme sous 5 V, et d'avoir un MMIC qui "voit" 3,1 V. C'est à cette tension d'alimentation que le facteur de bruit est le plus faible.

Après, on verra s'il convient d'ajouter un condensateur chip de 100 pF en parallèle avec la résistance. En fait, si on laisse la résistance seule en série, on a un MMIC qui est censé voir 50 Ohms en sortie. Et on a une résistance de 22 Ohms en série avec un coax de 75 Ohms. Il voit donc 97 Ohms. Mais d'un autre côté, la résistance va décourager les velléités d'instabilité en rabotant un peu le gain, mais ça n'a que peu d'importance, puisqu'on a du gain à ne pas savoir qu'en faire.

Souhaitez-moi bonne chance!

[A voir en vidéo sur Futura]

[PIXEL]

question : quid de l'adaptation d’impédance entre le dipôle et l'ampli....

as-tu pu faire un diagramme de Schmitt ?

[gwgidaz]

"Lorsque l'on travaille avec des amplificateurs UHF faible bruit, il est très important d'éviter toute atténuation du signal avant l'entrée du préampli. Par exemple, si l'on utilise un amplificateur de facteur de bruit < 1 dB, et que l'on introduit une atténuation supplémentaire de 0,1 dB avant le préampli, le rapport signal/bruit va se péjorer de 0,2 dB. "


Bonjour,
"0,2 dB.." Pas autant quand même, car il ne faut pas oublier que l'antenne vise l'horizon, et donc que sa température de bruit est pas loin de 3 dB. ( contrairement au spatial...)
Donc un tout petit morceau de câble coaxial ( 20 cm?) entre le dipôle et l'ampli ne ferait pas beaucoup de dégradation. Par ailleurs, ii permettait de symétriser, en lui insérant une ferrite, ce qui peut avoir des avantages sur le lobe, le gain, et l'isolation aux courants de gaines, qui ne sont peut-être pas étrangers à l'instabilité. ...

A mon avis, la source d'instabilité peut venir du couplage entre le courant de gaine de sortie et le dipôle: La prise de masse du coaxial sur la carte doit être plus courte. Il faut souder directement le blindage non guipé sur le plan de masse. Sinon, l'impédance de la connexion de masse présente une impédance de mode commun, qui fait qu'il y aura un courant de gaine en sortie, responsable du couplage entré/sortie, rayonnement beaucoup plus important que les pistes sur la carte. On peut aussi placer une ferrite sur le câble de sortie pour bloquer ce courant de gaine, près de la soudure, ou à une demi-onde de la soudure, de façon qu'elle soit à un point basse impédance du courant de gaine.
A ces fréquences, on sous estime souvent ce problème ....

Je pense aussi qu'il vaut mieux placer un condensateur en entrée de l'ampli, car l'isolation galvanique du dipôle est aléatoire, avec l'humidité.

et un petit atténuateur résistif en sortie, de 3 dB, permettra peut-être aussi de calmer les instabilités, car ces modules préfèrent fonctionner sous 50 ohms large bande.

N'oublie pas aussi la question de Pixel... ( je pense que c'est Smith, pas Schmitt...)

[PIXEL]

( je pense que c'est Smith, pas Schmitt...)

pas réveillé !
merci de la correction

[Yvan_Delaserge]

question : quid de l'adaptation d’impédance entre le dipôle et l'ampli....

as-tu pu faire un diagramme de Schmitt ?

Hello Pixel,

La bande de fréquences considérée est très large. Toute antenne connectée directement à l'entrée fournira une impédance de source allant de faible à très élevée, les minima à des multiples impairs d'une demi-onde, les maxima aux multiples pairs d'une demi-onde, et une forte réactance entre les deux.

On va être aux environs de 75 ohms pas trop réactif vers 620 MHz, mais ça ne tient qu'à la longueur du dipôle.

[PIXEL]

on reste en bande IV et V..... la variation ne sera pas si grande....

de mes souvenirs de l'Art , du temps de l'analogique.


d'autre part , tu ne désymétrises pas ton dipôle ...

[Yvan_Delaserge]

Hello gwgidaz

Donc un tout petit morceau de câble coaxial ( 20 cm?) entre le dipôle et l'ampli ne ferait pas beaucoup de dégradation. Par ailleurs, ii permettait de symétriser, en lui insérant une ferrite, ce qui peut avoir des avantages sur le lobe, le gain, et l'isolation aux courants de gaines, qui ne sont peut-être pas étrangers à l'instabilité. ...

L'idée de la ferrite est intéressante. Le problème, c'est de trouver le bon matériau et une fois qu'on croit l'avoir trouvé, comment le tester, pour voir si c'est bien ce dont on a besoin?

A mon avis, la source d'instabilité peut venir du couplage entre le courant de gaine de sortie et le dipôle: La prise de masse du coaxial sur la carte doit être plus courte. Il faut souder directement le blindage non guipé sur le plan de masse. Sinon, l'impédance de la connexion de masse présente une impédance de mode commun, qui fait qu'il y aura un courant de gaine en sortie, responsable du couplage entré/sortie, rayonnement beaucoup plus important que les pistes sur la carte. On peut aussi placer une ferrite sur le câble de sortie pour bloquer ce courant de gaine, près de la soudure, ou à une demi-onde de la soudure, de façon qu'elle soit à un point basse impédance du courant de gaine.
A ces fréquences, on sous estime souvent ce problème ....

Excellente remarque. Il y aurait aussi le transfo coaxial 1/4 d'onde, mais c'est à bande étroite, contrairement à la ferrite.

Je pense aussi qu'il vaut mieux placer un condensateur en entrée de l'ampli, car l'isolation galvanique du dipôle est aléatoire, avec l'humidité.

et un petit atténuateur résistif en sortie, de 3 dB, permettra peut-être aussi de calmer les instabilités, car ces modules préfèrent fonctionner sous 50 ohms large bande.

C'est certain que moins on a de gain, moins ça risque d'osciller. Et dire que ces MMIC sont vendus toujours comme étant "unconditionally stable"!

A mon avis, ils entendent par là que le couplage de la sortie vers l'entrée ne peut pas se faire par le MMIC lui-même. Conclusion: Si ça oscille, c'est forcément que le couplage se fait entre le circuit de sortie et celui d'entrée. Réponse: Blindage, découplage, etc.

[Yvan_Delaserge]

Les choses avancent bien, j'ai réussi à calmer les oscillations en blindant le circuit de sortie.

Et j'ai construit une autre version (stable, elle aussi) que j'ai intercalée dans une rallonge de câble comme celles que l'on utilisait pour connecter une vidéo au téléviseur.

L'utilité de ce dernier montage c'est de le connecter entre deux récepteurs TNT. Ces derniers ont une entrée et une sortie antenne, ce qui permet d''en connecter plusieurs en chaîne. J'en ai trois. Malheureusement, chaque récepteur atténue un peu le signal et le récepteur qui se trouve en queue de chaîne reçoit un signal bien atténué. L'alimentation du préampli se fait comme déjà mentionné en fantôme par le récepteur.

Je publierai des photos bientôt.

[f6bes]

Bonjour à toi,
Ce n'est pas tout à fait le meme domaine de fréquences, mais voiçi
une idée de réalisation avec MMIC (1.2 Ghz)
http://jf.fourcadier.pagesperso-oran...ive/active.htm
Ca n'autooscille pas.
Bonne journée

[Yvan_Delaserge]

Comme promis, voici quelques photos.


DIPOLE.jpg
Voici le dipôle taillé pour 620 MHz. Le préampli est sous le blindage, réalisé en tôle de fer étamée.


DIPOLE2.jpg
Voici un gros plan sur la partie centrale du dipôle. La branche de droite est soudée à la tôle, celle de gauche est connectée par l'intermédiaire d'un condensateur céramique 100 pF (non SMD!) à la patte d'entrée du MMIC que l'on voit juste dépasser de la tôle. Pour éviter tout mouvement de la partie gauche du dipôle, j'ai ajouté une bonne dose de colle.

Et voici la version in-line du préampli:

INLINE.jpg
le petit boîtier est de la récup. le préampli est monté sur de la plaque d'essais phénolique. Entrée à droite, sortie à gauche.

Voici un plus gros plan.

GROSPLAN.jpg
J'ai utilisé des condensateurs d'entrée et de sortie SMD.
L'alimentation +5V arrive du récepteur du côté gauche de l'image, passe dans la petite self au premier plan. puis par une résistance non SMD de 22 Ohms, située sous le circuit, ensuite par la seconde self en fil émaille rouge et arrive finalement à la patte de sortie de l'IC.

Voici les résultats: Les deux versions sont stables. A l'analyseur de spectre, on observe ce qui suit:

0À1GHZ.jpg
Balayage de 0 à 1 GHz. 0 dBm tout en haut. 10 dB par division verticale.
Le pic tout à gauche correspond à la fréquence 0. On voit bien les émetteurs radio de la bande FM vers 100 MHz. Si seulement ceux de télévision pouvaient être reçus avec la même puissance! On n'en serait pas à bricoler des préamplis!

[Yvan_Delaserge]

Gros plan sur la bande FM

BANDEFM2.jpg

A gauche avec le préampli. A droite...sans!

Allez pour le plaisir, un gros plan sur la bande FM

GROSPLFM.jpg

[Yvan_Delaserge]

Plus haut en fréquence, vers 220 MHz, on trouve les multiplex de la radio DAB.

DAB.jpg
La largeur de bande des multiplex DAB est de 1,5 MHz.

Et finalement, les multiplex de la télévision:

MULTITV.jpg
Avant et après amplification. On est ici à 580 MHz. La largeur des multiplex DVB-T est de 8 MHz. Noter l'aspect "Bart's head" comme disent nos amis anglo-saxons, en référence à la forme de la tête de Bart Simpson!