Réalisation d'un booster audio/vidéo en VHF ( Partie 1)

Voici deux versions de puissance d'un mini émetteur de télévision audio/vid éo opérant en VHF sur le canal H. II trouvera son utilité dans la surveillance à distance d'un lieu ou d'un appareil donné ou implement comme retransmetteur d'images pour rediffuser l'image d'un unique magnétoscope sur plusieurs téléviseurs. Bien entendu, en raison de sa petite taille, ce mini émetteur de télévision pourra être embarqué à bord de modèles réduits d'avions ou d'hélicoptères pour la retransmission de vues aériennes et c'est certainement dans cette dernière application que vous trouverez les plus grandes joies.

Les émotions du vol en rase-mottes peuvent se vivre même sans quitter le sol : il suffit de monter une petite caméra et un mini émetteur de télévision sur un hélicoptère à moteur thermique radiocommandé Si vous n'y croyez p as, vous pouvez réaliser l'émetteur TV proposé dans ces pages, spécialement étudié pour les transmissions à distance. Cet émetteur permet une liaison de bonne qualité à quelques centaines de mètres. Couplé à une caméra CCD noir et blanc ou couleur, il permet de voir sur l'écran d'un téléviseur en mesure de recevoir la bande VHF ce que verrait un hypothétique passager de l'aéronef miniature. Combien parmi vous voudraient monter dans un héli- coptère , regarder en bas lorsqu'il se soulève du sol et voir passer les maisons et les arbres au dessous , mais ne l'ont jamais fait par manque de temps, parce que cela coûte cher ou simplement par méfiance ou peur de voler? Probablement beaucoup.
  passe à l'intérieur des locaux surveillés. Mais lorsqu'il s'agit de voir et non plus seulement d'écouter (car si les oreilles sont très utiles, les yeux donnent une idée plus claire et immédiate de chaque situation. ..), le classique micro-émetteur ne suffit plus. II faut autre chose, comme par exemple le projet décrit dans ces pages : il s'agit en substance d'un mini émetteur audio/vidéo opérant sur le canal 12 (bande III), 224,5 MHz en mesure de garantir une portée d'environ 300 mètres. Le signal peut être reçu avec une bonne qualité par un quelconque téléviseur noir et blanc ou couleur équipé d'une antenne pour la bande III. Le circuit que nous vous proposons ne sert pas uniquement à cet usage, les autres possibilités d'utilisation nombreuses : la sécurité active ou passive occupe un poste de premier plan. Pour suivre les mouvements d'une personne ou vérifier ce qui se passe dans un local, il existe de minuscules émetteurs radio en mesure de capter et de transmettre à distance tout ce qui se

  

En installant le circuit et une caméra dans une chambre d'enfant, il est possible de voir sur l'écran d'un téléviseur, même portable (disposé par exemple dans une pièce voisine de la pièce surveillée), ce qui se passe ou si l'enfant pleure dans la pièce sous contrôle, s'il se lève ou a besoin d'aide, etc.
Naturellement les applications possibles ne se limitent pas à la surveillance amateur ou professionnelle et le système se prête àdes applications d'un autre genre comme la retransmission d'un signal ou l'envoi à un immeuble (ou un ensemble complet d'immeubles voisins) d'images ou d'un film, lequel, sinon, devrait être diffusé par l'intermédiaire d'un réseau câblé à circuit fermé. II suffit pour cela de piloter l'émetteur par un magnétoscope.Par ce système il est encore possible de visualiser sur plusieurs téléviseurs simultanément l'émission d'un magnétoscope en évitant ainsi beaucoup de travail comme de devoir poser plusieurs mètres de câbles, des amplificateurs et buffers nécessaires pour renforcer le signal. II suffit simplement de se syntoniser sur le canal 12 (224,5 MHz) pour voir apparaître sur les écrans ce que l'on a injecté à l'émetteur.

De l'utilisation des modules AUREL 

Cela est rendu possible grâce à l'utilisation d'un modulateur hybride CMS nommé MAVVHF 224, produit par la firme AUREL. Comme cela est décrit dans l'encadré de manière plus approfondie, il s'agit d'un module hybride S.I.L. réalisé sur un support aluminium. Extérieurement, il ressemble à une petite platine à 11 broches. C'est un modulateur audio/vidéo complet équipé d'un oscillateur VHF fonctionnant à 224,5 MHz. Ce module fournit une puissance de sortie d'environ 2 mW et dispose de deux entrées séparées, une pour le signal audio et l'autre pour le signal vidéo.Pour la partie audio, la sensibilité est d'environ 1 volt crête à crête sur 100 kilohms d'impédance d'entrée. Pour la seconde entrée, les paramètres sont au standard 1 volt crête à crête sur 75 ohms. Le tout est disponible déjà réglé et parfaitement calé sur son canal d'émission. Ainsi, une fois le montage terminé, il fonctionne immédiatement sans aucune autre intervention.
Avec ce module, nous avons réalisé un projet d'émetteur audio/vidéo pour utilisation domestique de haute qualité mais avec une portée d'environ 50 mètres (ELECTRONIQUE numéro 2, page 24 et suivantes). En effet, avec une puissance de 2 mW et une antenne constituée d'un morceau de fil rigide, il est difficilement possible de faire mieux! Beaucoup d'entre vous nous ont demandé un dispositif plus puissant qui soit en mesure d'atteindre 200 à 300 mètres, toujours avec une antenne constituée d'un fil rigide. Pour obtenir une portée de cet ordre, il est nécessaire de disposer d'une puissance d'environ 50 à100 mW, puissance identique à celle de notre nouveau circuit. Dans cet article, vous trouverez en réalité deux projets. Dans le premier, l'étage amplificateur est constitué par un transistor de puissance. Dans le second, c'est un module hybride AUREL, spécialement étudié pour cette application, qui est mis en oeuvre (c'est le module "MCA" qui dispose d'un niveau de sortie de 19 dBm sur 50 ohms avec une puissance d'excitation de 2 mW).

Deux pour le prix d'un! 

II est évident que le premier montage est adapté à ceux qui ont déjà une bonne expérience des circuits haute fréquence, disposant de l'appareillage de mesures adapté et voulant expérimenter différents transistors plus puissants.
Dans le second cas, le résultat est assuré par l'expérience de la société AUREL! II n'y à rien à régler, la puissance est constante et la qualité du signal rayonné est optimale, avec un niveau de parasites très réduit.
Comme il a été écrit précédemment, ainsi assemblés, les deux circuits (modulateur 2 mW + booster) permettent d'obtenir une puissance comprise entre 50 et 100 mW, puissance avec laquelle il est possible d'obtenir une portée en champ libre d'environ 300 mètres en utilisant une simple antenne en fil rigide. En présence d'obstacles, la portée se réduit en fonction de la nature de la barrière située entre l'émetteur et le récepteur. Par contre, avec l'utilisation de deux antennes directives, la portée peut atteindre 2 à 3 kilomètres! (toujours en champ libre, sans obstacles). La réception optimale est obtenue en laissant le téléviseur relié à l'antenne extérieure, ceci est encore plus vrai si l'antenne de réception est équipée d'un préamplificateur.

LE MODULATEUR TV

Le module hybride pour télévision produit par la firme AUREL contient tous les étages nécessaires pour réaliser, à lui seul, un émetteur vidéo complet. Le MAV-VHF224 (c'est sa référence) est équipé en CMS (composant à montage de surface) qui, extérieurement, apparaît comme une petite plaquette de dimensions 28 x 25 x 8 mm pourvue de 11 broches disposées en ligne au pas de 2,54 mm. Seules 8 broches sortent du module afin de servir de détrompeur lors de son implantation. Le brochage est indiqué cidessous.

  

1)Masse ; 2)Entrée audio ; 3)Masse ;4)Entrée vidéo ;7)Masse ; 8)+5 V(alimentation) ; 10)Masse ;11)Antenne

A l'intérieur, nous avons un double modulateur audio/vidéo qui agit sur un oscillateur très stable accordé sur 224,5 MHz, donc à la limite de la bande VHF (canal TV H2). Telle est la fréquence de la porteuse vidéo. Pour avoir une idée de la qualité de la partie HF, considérez que la déviation maximale est comprise entre +/- 75 kHz. Pour l'audio, la sous-porteuse est à 5,5 MHz avec une excursion en modulation FM de +/- 70 kHz. La limitation des émissions parasites et la linéarité sont telles que ce produit peut être tranquillement utilisé dans de nombreux appareils sans risque de contestations. II peut de ce fait entrer dans les conditions d'utilisation des très sévères normes CE.
Dans la partie audio, nous avons une préaccentuation du signal qui rehausse légèrement les hautes fréquences afin d'éviter le bruit de fond à la réception. Les caractéristiques techniques sont :

Puissance de sortie sur antenne = 2 mW / 75 ohms Tension
d'alimentation = 5 volts CC Consommation = 90 mA (typique)
Intermodulation de troisième ordre < -60 dBm Oscillateur
principal libre Porteuse vidéo = 224,5 MHz (tolérance de +/-
75 kHz) Modulation vidéo d'amplitude négative PAL Sensibilité
entrée vidéo = 1,2 volt crête à crête (max) Sous porteuse
audio = 5,5 MHz Modulation audio en fréquence avec une
excursion standard de +/70 kHz Sensibilité entrée audio 1 volt
crête à crête Impédance entrée audio 100 kilohms
Préaccentuation 50 us

Le booster à transistor final de puissance

La première version de notre booster est très simple. Nous avons pris comme base le module hybride AUREL et nous avons ajouté un étage de puissance VHF composé d'un transistor haute fréquence (BFR36), ce dernier étant relié a l'antenne. Nous avons également un régulateur 5 volts pour alimenter le module et le tout fonctionne avec une tension de 12 à 18 volts, tension avec laquelle nous obtenons la puissance VHF maximale.
L'entrée audio ne disposant pas de préamplificateur, elle est destinée à être attaquée par des signaux d'amplitude relativement élevée, comme ceux fournis par un magnétoscope, un caméscope ou une caméra CCD équipée d'un microphone. La sensibilité est de 1 volt crête à crête (350 mV efficaces), mais, une bonne réception et une écoute discrète sont déjà obtenues avec 150 à 200 mV efficaces. L'entrée audio est directement reliée à la broche 2 du module CMS à travers un condensateur de liaison C4 qui l'isole du courant continu. La résistance R1 sert à décharger C4 afin éviter le "clac" en réception si, durant le fonctionnement, la connexion audio est interrompue.

Quant au signal vidéo, il rejoint la broche 4 du module, directement, sans aucun couplage depuis le bornier marqué IN VIDÉO. Bien entendu, l'amplitude du signal doit être au niveau standard de 1 volt crête à crête sur 75 ohms, même si le module tolère bien une amplitude allant jusqu'à 1,2 volt crête à crête.
Les broches 1, 3, 7 et 10 de l'émetteur sont reliées à la masse. L'alimentation 5 volts est appliquée sur la broche 8. La sortie 11, destinée à l'antenne, est reliée au condensateur de liaison C6 qui transfère le signal VHF modulé par les signaux audio/vidéo sur la base d'un transistor NPN spécial haute fréquence. II s'agit du BFR36, T1 sur le schéma. Le transistor T1 est monté de façon classique, en émetteur commun, avec une résistance d'émetteur qui opère la contre-réaction en courant continu (polarisation). Par contre, en VHF elle est shuntée par C9, nécessaire pour augmenter le gain de l'étage amplificateur. T1 augmente en puissance le signal pour pouvoir l'envoyer à l'antenne d'émission chargée de le rayonner dans l'environnement avec suffisamment de vigueur! La base de T1 est polarisée par le pont diviseur R3/R4 et la tension d'alimentation est filtrée par R2/C5. Cette cellule évite la réinjection du signal VHF dans la ligne positive d'alimentation. La charge du collecteur est en grande partie inductive dans le but de garantir une polarisation avec une Vce qui soit la plus haute possible (au moins 10 volts). Pour cela, la résistance en série avec le collecteur du transistor doit être très basse. En effet, le courant collecteur conseillé par le constructeur pour obtenir la largeur de bande maximale est de quelques dizaines de milliampères. C'est pour cette raison que R5 à une valeur de 10 ohms seulement. Toutefois, une valeur aussi basse et utilisée seule donnerait un gain trop faible, inferieur à l'unité, (dans ce cas l'amplificateur deviendrait inutile et ne serait pas un amplificateur!). Pour palier à cet inconvénient, nous avons inséré la self Ll. A la fréquence de 224,5 MHz, Ll oppose une résistance suffisamment élevée tout en présentant une résistance nulle par rapport à la polarisation statique. Le signal amplifié par Tl est dirigé à t ravers C8 sur l'antenne pour être rayonné et être reçu par les différents téléviseurs.
La totalité de l'amplificateur fonctionne avec une tension continue de 12 à 18 volts et consomme environ 180 milliampères dont environ 90 pour le module hybride. L'alimentation est appliquée entre les points +V et la masse. La diode DI permet de protéger le circuit en cas d'inversion de la polarité.

Réalisation pratique 

La partie théorique étant terminée, passons à la description de la construction. Le circuit imprimé peut être obtenu par la méthode photographique en utilisant un film ou une photocopie réalisée sur un calque ou sur un transparent, le dessin du tracé étant fourni à l'échelle 1/1. Après avoir gravé et percé la plaque, nous pouvons monter et souder les composants.
Nous commençons, comme à l'accoutumé, par les composants les plus bas, les résistances et la diode Dl (lN4004). Cette dernière doit être positionnée comme cela est représenté sur les dessins en se rappelant que la bague indique la cathode. Poursuivre le montage par les condensateurs en faisant attention aux électrolytiques dont il faut respecter la polarité. Insérer ensuite le régulateur U2 (7805) en orientant la partie métallique de son boîtier vers C1.
Procéder de même avec le module hybride dont la broche 1 doit être orientée vers l'extérieur du circuit imprimé. De toute façon, si vous avez réalisé le circuit imprimé à partir de notre tracé, il n'est pas possible d'insérer le module hybride dans un autre sens!

 

II faut à présent réaliser la bobine L1 qui est composée de 6 à 10 spires de fil de cuivre émaillé d'un diamètre de 0,8 mm bobinées sur un support de 5 mm de diamètre (queue de foret). Les spires sont espacées entre-elles d'un millimètre. Souder cette bobine dans son emplacement après avoir gratté et étamé l'extrémité de ses fils afin de permettre une bonne soudure. II ne reste plus qu'à monter le transistor T1 qui sera positionné suivant le dessin du plan de d'implantation. A ce propos, il faut savoir que l'ergot en saillie sur son boîtier correspond à l'émetteur. Le BFR36 doit être coiffé d'un petit dissipateur pour boîtier T05 ou T039. Attention lors de l'insertion du dissipateur à ne pas écraser le transistor ou plier ses broches. Pour éviter que cela n'arrive, il faut légèrement écarter le corps du dissipateur à l'aide d'une pince ou d'une lame de tournevis plat afin de permettre une insertion plus facile. Après relâchement, le radiateur serrera parfaitement sur le corps du transistor.
Pour terminer l'opération de montage, il faut souder les borniers à vis dans les trous marqués +/-V, IN AUDIO, et IN VIDEO. Pour l'antenne, en prévision d'un usage portatif de l'émetteur, il convient d'adopter un morceau de fil rigide ou flexible d'une longueur de 33 cm ou 65 cm (qui sont respectivement 1/4 et une 1/2 onde de la fréquence). Nous pouvons même utiliser une antenne télescopique afin de pouvoir ajuster sa longueur pour obtenir la meilleure réception sur le téléviseur. Dans tous les cas, cette antenne caf soudée sur le plot marqué ANT. Dans le cas d'une antenne tëlèscopique, oelle-ci sera reliée â la platine par un câble coaxial dont l'âme est soudée à l'antenne elle-même et la tresse à la masse du circuit imprimé. Le même montage sera réalisé en cas d'utilisation d'une antenne souple en caoutchouc d'un modèle accordé sur 220-230 MHz. Si nous voulons adopter une antenne pour télévision, genre directive, il faut effectuer la liaison avec du coaxial 75 Ohm dont la tresse sera soudée à la masse côté circuit imprimé. Côté antenne, le conducteur central du câble est soudé au brin rayonnant et la tresse à l'éventuel plan de masse.

Toutes ces options permettent d'utiliser l'émetteur suivant vos propres exigences, sachant que le meilleur résultat est obtenu avec une antenne directive accordée. Dans ce dernier cas, le récepteur reçoit le signal dans de bonnes conditions s'il se trouve dans la direction du rayonnement de l'antenne et moins bien dans les autres cas.
Après avoir terminé le montage, il est temps d'essayer si tout fonctionne bien. Premièrement, il faut relier une caméra, ou un magnétoscope, ou autre chose en utilisant les borniers à vis. II faut se rappeler que le niveau audio doit être d'au moins 150 mV sinon le son sur le téléviseur aura un niveau très faible avec du souffle. Pour les connexions, nous pouvons également utiliser une double prise RCA de panneau. Les cosses de masse seront soudées à la masse et les picots centraux à l'entrée audio et à l'entrée vidéo.
Si, par exemple, nous voulons transmettre le signal issu d'un magnétoscope équipé d'une prise SCART (péritélévision) il faut prélever les signaux sur la broche 3 (sortie audio mono), sur la 4 (masse audio), sur la 19 (sortie vidéo composite) et la sur la 17 (masse vidéo). Aucun problème non plus pour une caméra vidéo qui comporte 3 ou 4 fils. Respectivement
un pour la masse commune, un pour le positif de l'alimentation, un pour le signal vidéo et un pour le signal audio. Les deux derniers peuvent êtres directement vissés dans leur bornier respectif. Pour les caméras, il est possible également d'utiliser des prises RCA reliées sur les bomiers et d'utiliser des cordons équipés de fiches RCA pour les liaisons en prenant garde de ne pas inverser l'audio et la vidéo sous peine de ne rien recevoir sur le téléviseur.

 Deuxième partie ...