Avec l’Analyseur de Spectre décrit dans les premiers numéros d’ELECTRONIQUE et Loisirs magazine, il est possible de mémoriser 4 courbes différentes de filtres. En rappelant ces courbes, on pourra leur superposer les courbes d’autres filtres et, ainsi, être à même de vérifier les différences existant entre les unes et les autres. Dans cet article, nous avons pour objectif de vous apprendre comment mémoriser des courbes de référence et comment les utiliser.
Il arrive souvent aux installateurs d’antennes TV de se retrouver avec un coupleur dont les filtres sont complètement déréglés. Comme la calibration d’un tel coupleur est pratiquement impossible sans un analyseur de spectre, la seule solution restante est le remplacement pur et simple.
Au contraire, si l’on dispose d’un analyseur de spectre capable de mémoriser la courbe d’un filtre correctement réglé, il est toujours possible de la rappeler pour lui superposer celle du filtre déréglé. On peut ainsi visualiser sur l’écran de l’analyseur deux courbes différentes, ce qui permettra de régler les différents filtres, jusqu’à obtenir une courbe identique à celle de référence.
Lors de l’acquisition de nouveaux filtres, toujours grâce à l’analyseur de spectre, il sera également possible de contrôler, par rapport aux données mémorisées d’un filtre témoin, s’ils sont trop étroits au point de ne pas laisser passer le signal du télétexte, ou bien s’ils atténuent de façon exagérée le signal appliqué sur leur entrée.
En ayant à sa disposition un instrument permettant de mémoriser 4 courbes différentes, celui qui travaille en haute fréquence et qui réalise des filtres passe-bande, passe-haut et passe-bas pour émetteurs et récepteurs, pourra, non seulement, voir comment varie la courbe selon la capacité des condensateurs ou la valeur des inductances, mais il pourra également connaître les valeurs d’atténuation en dB.
Comment visualiser une courbe
Supposons que vous ayez un filtre passe-bande dont vous ignorez à la fois la fréquence centrale et sa largeur. Pour visualiser sa courbe, et ensuite la mémoriser, vous devez procéder comme suit.
Si le filtre est de type passif, il suf fit de relier sur son entrée le signal prélevé sur la prise BNC TRACKING et de relier ensuite sa sortie sur la prise BNC INPUT (voir figure 2).
Si le filtre est de type actif, il faut, en plus, l’alimenter avec une tension externe (voir figure 3), car sans cela, vous ne verrez aucune courbe.
Etant donné que vous ignorez la fréquence de travail du filtre, vous devez, pour la trouver, effectuer ces opérations très simples.
Une fois l’analyseur allumé, réglez-le de façon à faire apparaître ces données :
Activez ensuite le “tracking”, en appuyant sur les touches F1, 5 et ENTER, puis la touche “+” jusqu’à faire apparaître “– 30” sur la ligne TRCK.
Le tracé d’un signal, comme celui représenté sur la figure 4 pourrait très bien s’afficher à l’écran.
Pour en connaître la fréquence de travail, vous devez activer le Marker 1, en appuyant sur les touches F2 et 0, puis la touche ENTER avant de positionner le curseur du Marker 1 sur le sommet du pic de façon à pouvoir lire la fréquence sur la ligne Marker 1.
Dans le cas de l’exemple reproduit sur la figure 4, vous lirez 205000 kHz équivalents à 205 MHz.
Une fois la fréquence connue, désactivez le Marker 1 en appuyant sur les touches F2, 0 puis ENTER.
Pour élargir ce tracé, appuyez sur les touches F1, 1 puis tapez “10” sur la ligne SPAN puis ENTER.
Vous verrez alors automatiquement s’afficher “100 kHz” sur la ligne RBW et “200 ms” sur la ligne SWP (Sweep).
Pour établir la fréquence lue dans l’exemple de la figure 4, appuyez sur les touches F1 et 0 pour accéder à la ligne CENTER, puis tapez le nombre 205 et pour finir, ENTER.
Une fois toutes ces opérations effectuées, vous verrez s’afficher la courbe de la figure 5 et, puisqu’elle est trop large, il faudra augmenter la valeur de la ligne SPAN.
Toutefois, avant de l’augmenter, il est préférable que vous alliez sur la ligne PEAK src et que vous appuyez sur ENTER de façon à déplacer la courbe au centre de l’écran.
Ensuite, appuyez sur les touches F1 et 1 afin de reporter le curseur sur la ligne SPAN, tapez 20 et appuyez sur ENTER.
Si vous désirez ultérieurement resserrer la courbe, il suffit de tourner le bouton de l’encodeur jusqu’à ce que la courbe apparaisse entièrement à l’écran, comme sur la figure 6. Positionnez le curseur du Marker 1 sur le sommet de la courbe, et, en admettant que vous lisiez 202 000 sur la ligne CENTER, appuyez sur les touches F1 et 0 puis tapez 202 000 sur la ligne CENTER et appuyez sur ENTER de façon à déplacer la courbe à nouveau au centre de l’écran (voir figure 6).
Pour voir la largeur de bande de ce filtre, vous devez également activer le Marker 2 en appuyant sur F2 et 1, puis ENTER et déplacer les deux curseurs sur les deux côtés de la courbe (voir figure 7).
Sur la ligne Marker 1, vous lirez alors la valeur en dB de l’atténuation ou du gain, ainsi que la fréquence du point de positionnement du marqueur 1.
Sur la ligne Marker 2, vous lirez la valeur en dB de l’atténuation ou du gain et la fréquence du point de positionnement du marqueur 2.
Sur la dernière ligne en bas, c’est-à-dire le M Delta, vous lirez la largeur de bande et l’écart en dB entre les deux points de positionnement des marqueurs :
Si vous calculez la différence entre la fréquence du Marker 2 et celle du Marker 1, vous obtiendrez exactement 2762 kHz, égal à 2,762 MHz.
En regardant les données indiquées sur la figure 7, vous pourriez penser que le filtre en examen réduit le signal de –31 dB, mais il n’en est rien, car l’analyseur prend comme référence les –30 dBm du TRCK (tracking) et donc l’atténuation réelle présente sur les deux points de positionnement des marqueurs, est de 31 – 30 = 1 dB.
Pour connaître avec précision l’atténuation d’un signal de –3 dB, vous devez placer le curseur du Marker 1 sur le sommet de la courbe (voir figure 8), de façon à ce que la fréquence centrale soit de :
Vous devez donc déplacer le Marker 2 jusqu’à obtenir une valeur de M Delta = –3 dB (voir figure 8) et vous lirez sur les trois lignes de gauche :
Pour connaître la largeur de bande passante totale, il suf fit de positionner le curseur du Marker 1 sur la gauche de la courbe, jusqu’à obtenir une valeur de M Delta = -0 dB et vous verrez à nouveau apparaître à l’écran :
En général, pour définir la largeur de bande, on prend comme référence les deux points placés à –3 dB (voir figure 7). On a donc, dans notre exemple, une largeur de bande de 2762 kHz.
Pour connaître la largeur de bande à –10 dB, il faut répéter les mêmes opérations que celles décrites précédemment.
Donc, sachant que l’extrémité supérieure de la courbe est à –28 dB (voir figure 8), vous devez positionner les deux curseurs sur –38 dB et vous verrez alors apparaître à l’écran ces nouvelles données (voir figure 9) :
Ce filtre aura donc une bande passante de 7000 kHz, équivalant à 7 MHz, mais avec une atténuation de –10 dB.
Figure 1 : Touches de commande présentes sur la face avant. Pour sélectionner les différentes fonctions indiquées sur le panneau, appuyez sur la touche fonction F1 ou F2, puis sur la touche numérique désirée.
Figure 2 : Si le filtre à contrôler est de type passif, c’est-à-dire dépourvu d’étages amplificateurs, vous pouvez le relier directement entre la sortie TRACKING et l’entrée INPUT.
Figure 3 : Si le filtre à contrôler est de type actif, vous devez appliquer sur la ligne d’alimentation la tension positive qui servira à alimenter les transistors internes.
Figure 4 : Pour visualiser une fréquence, démarrez toujours avec une valeur de SPAN de 1 000 MHz, puis placez le Marker 1 sur le tracé du signal.
Figure 5 : Si vous démarrez avec une valeur de SPAN de 10 MHz et que la courbe apparaît trop large, choisissez une valeur de SPAN de 20 MHz pour la réduire.
Figure 6 : Quand la courbe s’affiche entièrement à l’écran, vous devez mesurer la fréquence centrale, en utilisant le Marker 1.
Figure 7 : En positionnant sur les deux côtés de la courbe les Marker 1 et 2, vous pouvez connaître l’atténuation en dB du filtre et sa largeur de bande.
Figure 8 : Pour savoir si il y a bien, entre les deux marqueurs, une différence de –3 dB, positionnez le Marker 1 sur le sommet de la courbe (lire le texte).
Figure 9 : En déplaçant les deux marqueurs à –10 dB par rapport au centre, vous pouvez voir la nouvelle largeur de bande sur M Delta.
Comment mémoriser une courbe
Appuyez sur les touches du CURSOR en croix pour vous positionner sur la ligne MEM (voir figure 10), puis sur la touche ENTER pour voir apparaître à l’écran le menu de la figure 11.
Toujours en utilisant les touches du CURSOR, sélectionnez la ligne STORE 1, placée sous la ligne “FIGURE” et appuyez sur ENTER.
En haut à droite, vous verrez apparaître un numéro qui, en partant de 0, comptera jusqu’à une valeur indéfinie. Une fois la mémorisation terminée, vous verrez apparaître le mot “STORED” (mémorisé).
Pour mémoriser une courbe, il faut en moyenne 10 secondes (voir figure 12).
A la fin du comptage, la courbe sera mémorisée avec tous ses paramètres : le SPAN, le RBW, le SWP et le CENTER (fréquence centrale).
Quand vous éteindrez l’analyseur, toutes ces données mémorisées, c’est-à-dire les paramètres et la courbe, ne seront pas effacées et vous pourrez donc les rappeler, même après plusieurs années !
Dans la mémoire du STORE, se trouvant à gauche, on peut mémoriser 4 courbes différentes.
Figure 10 : Pour mémoriser la courbe qui s’affiche à l’écran, placez le curseur sur MEM, puis appuyez sur ENTER.
Figure 11 : Quand ce menu apparaîtra, allez sur la ligne STORE 1, placée sous “FIGURE”, puis appuyez sur la touche ENTER.
Figure 12 : En phase de mémorisation vous verrez apparaître en haut à droite “STORE” ainsi qu’une valeur, qui se changera ensuite en “STORED”.
Figure 13 : Pour rappeler la courbe mémorisée, il suffit de positionner le curseur sur la ligne RECALL 1, puis d’appuyer sur ENTER.
Figure 14 : Le curseur se placera automatiquement sur la ligne MAIN et le mot “CLEAR” viendra à remplacer “RECALL 1”.
Figure 15 : Si vous positionnez le curseur sur la ligne CLEAR et que vous appuyez sur ENTER, vous ferez apparaître à l’écran la courbe mémorisée.
Figure 16 : La courbe d’un nouveau filtre à calibrer peut être superposée à une courbe mémorisée déjà rappelée à l’écran (lire l’article).
Figure 17 : En tournant les condensateurs du filtre (voir figure 2 et 3), essayez de faire coïncider cette courbe avec celle mémorisée.
Figure 18 : Quand les courbes se superposeront, le second filtre sera calibré avec les mêmes caractéristiques que celles du filtre de référence.
Comment mémoriser une seconde courbe
Pour mémoriser une seconde courbe, vous devez procéder comme suit.
Placez le curseur sur la ligne MAIN et appuyez sur la touche ENTER de façon à revenir au menu principal. Après avoir visualisé à l’écran la seconde courbe, positionnez-vous grâce, aux touches en croix du CURSOR, sur la ligne MEM, puis appuyez sur ENTER : vous verrez alors apparaître le menu de la figure 11.
Toujours en utilisant les touches en croix du CURSOR, allez sur la ligne STORE 1 et appuyez sur la touche “+” de façon faire apparaître STORE 2, puis appuyez sur ENTER.
Sur la droite de l’écran, vous verrez apparaître à nouveau un numéro qui, en partant de 0, comptera jusqu’à une valeur indéfinie et lorsque la courbe sera complètement mémorisée, vous verrez apparaître le mot “STORED”.
Pour retourner au premier menu, il suffit d’aller sur la ligne MAIN et d’appuyer sur ENTER.
Figure 19 : Pour mémoriser une seconde courbe, allez sur STORE 1 puis appuyez sur la touche “+” de façon à faire apparaître STORE 2.
Figure 20 : En appuyant sur la touche ENTER une fois la courbe mémorisée, vous verrez s’afficher sur la ligne en haut à droite, le mot “STORED”.
Comment rappeler une courbe mémorisée
Pour afficher à l’écran une courbe mémorisée, il suffit de sélectionner à l’aide des touches du CURSOR la ligne MEM et appuyer sur ENTER, puis sélectionner la ligne RECALL 1 et appuyer à nouveau sur ENTER. Vous verrez alors apparaître la courbe mémorisée sur STORE 1 (voir figure 13).
Pour rappeler la courbe mémorisée sur STORE 2, STORE 3 ou STORE 4, quand vous vous trouvez sur la ligne RECALL 1, appuyez sur la touche “+” afin de faire apparaître RECALL 2, RECALL 3 ou RECALL 4, après quoi vous pouvez appuyer sur la touche ENTER.
Le tracé de la courbe mémorisée apparaît à l’écran avec une faible luminosité pour vous permettre de la distinguer du tracé que vous lui superposerez.
Après avoir appuyé sur ENTER, le mot “RECALL 1” se change en “CLEAR” (voir figure 14), le curseur se place automatiquement sur la ligne MAIN et donc en appuyant sur ENTER, vous retournerez au menu principal.
Figure 21 : Pour rappeler cette nouvelle courbe, il faut aller sur RECALL 1 et appuyer sur la touche “+” de façon à faire apparaître RECALL 2.
Comment effectuer un calibrage avec une courbe de référence
En admettant que vous deviez rappeler la courbe de la figure 9, déjà mémorisée sur STORE 1, parce qu’elle vous sert pour calibrer un filtre ayant les mêmes caractéristiques, vous devez procéder comme suit.
Quand vous vous trouvez dans le menu de la figure 4, reliez le filtre à calibrer entre la sortie TRACKING et l’entrée INPUT comme sur les figures 2 et 3.
Allez ensuite sur la ligne MEM et appuyez sur la touche ENTER de façon à faire apparaître le second menu, puis en utilisant les touches en croix du CURSOR, allez sur la ligne RECALL 1 et appuyez sur ENTER.
Apparaîtra alors à l’écran, la courbe mémorisée sur STORE 1 qui, comme vous le remarquerez, sera moins lumineuse (voir figure 13) par rapport à celle du filtre que vous voulez calibrer.
A présent, tournez les compensateurs de calibrage placés dans le nouveau filtre jusqu’à superposer les deux courbes (voir figure 16 et 17).
Quand la courbe du nouveau filtre apparaîtra parfaitement superposée à celle de référence (voir figure 18), le filtre sera calibré.
Pour retourner au menu principal, il suffit d’aller sur la ligne MAIN et d’appuyer sur ENTER.
Figure 22 : Pour effacer la courbe mémorisée en STORE 1 et la remplacer par celle de la figure 10, vous devez positionner le curseur sur STORE 1 et appuyer sur ENTER (lire le texte).
Une nouvelle courbe sur STORE 2
Si vous ne voulez pas effacer la courbe présente sur STORE 1 (voir figure 10), et que vous voulez au contraire mémoriser celle de la figure 19 sur STORE 2, effectuez les opérations suivantes.
Appuyez sur les touches du CURSOR pour aller sur la ligne MEM, puis sur ENTER : vous verrez alors apparaître à l’écran les paramètres de la figure 11.
Toujours en utilisant les touches du CURSOR, allez sur la ligne STORE 1 et appuyez sur la touche “+” de façon à faire apparaître “STORE 2” (voir figure 19), puis sur la touche ENTER.
Quand “STORED” apparaît sur la droite (voir figure 20), la courbe est mémorisée avec tous ses paramètres sur STORE 2.
Une fois la courbe mémorisée, pour pouvoir la rappeler, appuyez sur les touches du CURSOR pour vous positionner sur la ligne RECALL 1 et appuyez sur la touche “+” afin de faire apparaître RECALL 2. A présent, en appuyant sur la touche ENTER, vous verrez apparaître le tracé que vous avez mémorisé (voir figure 21).
Comment effacer une courbe mémorisée
Pour retirer de l’écran une courbe mémorisée, il suffit de porter le curseur sur la ligne MEM, puis d’appuyer sur ENTER : apparaîtra alors le menu de la figure 14. En positionnant le curseur sur la ligne CLEAR et en appuyant sur ENTER, la courbe disparaîtra de l’écran (voir figure 15), mais vous ne l’aurez pas effacée de la mémoire et donc vous pourrez toujours la rappeler en cas de besoin.
Si vous voulez remplacer cette courbe par une nouvelle, vous devrez avant tout la faire apparaître à l’écran. En appuyant sur les touches en croix du CURSOR, vous devez vous positionner sur la ligne MEM (voir figure 10), puis appuyer sur ENTER et vous verrez alors apparaître à l’écran le second menu de la figure 11. Toujours à l’aide des mêmes touches, positionnez-vous sur la ligne STORE 1, placée sous la ligne “FIGURE”, et appuyez sur ENTER.
En haut à droite, vous verrez apparaître un numéro qui, en partant de 0, comptera jusqu’à une valeur indéfinie et lorsque la mémorisation sera terminée, le mot “STORE” apparaîtra.
Grâce à cette opération, vous aurez remplacé la première courbe par la nouvelle (voir figure 22).
Comment éliminer les harmoniques
Sur la sortie d'un étage oscillateur, et de tous les étages amplificateurs de puissance d'un émetteur, outre à la fréquence fondamentale, on trouve de nombreuses fréquences harmoniques qu'il est préférable d'atténuer car, une fois qu'elles rejoignent l'antenne, elles rayonnent une grande quantité de fréquences parasites.
En admettant que vous ayez réalisé un émetteur accordé sur 100 MHz, vous trouverez aussi des signaux HF sur 200, 300, 400 et 500 MHz (voir figure 24). Si vous parvenez à atténuer toutes ces harmoniques avant qu'elles ne rejoignent l'antenne, la fréquence fondamentale sera la seule à être rayonnée et les transistors débiteront la même puissance mais consommeront moins de courant.
Pour atténuer toutes ces harmoniques, il faut utiliser un filtre passe-bas composé d'une inductance et de deux condensateurs (voir figure 23). Avec ce filtre, vous parviendrez à atténuer toutes les harmoniques de 18 dB. Si vous en montez deux en série (voir figure 30), vous les atténuerez de 36 dB.
Pour connaître la fréquence sur laquelle vous devez calculer ce filtre passe-bas, multipliez la fréquence fondamentale par 1,5. Donc, si la fréquence de travail est de 100 MHz, vous devez calculer la fréquence de coupure sur :
100 x 1,5 = 150 MHz
Si la fréquence de travail est de 27 MHz, vous devez calculer la fréquence de coupure sur :
27 x 1,5 = 40,5 MHz
Si la fréquence de travail est de 145 MHz, vous devez calculer la fréquence de coupure sur :
145 x 1,5 = 217,5 MHz
Figure 23 : Si vous voulez éliminer toutes les fréquences harmoniques sur les sorties d'un émetteur, vous devez relier un filtre passe-bas entre la sortie et le câble coaxial d'antenne. Vous trouverez dans l'article les formules servant à calculer la valeur de L1 et des condensateurs C1.
Comment calculer le filtre passe-bas
Pour calculer un filtre passe-bas, vous pouvez utiliser ces formules :
L1 microhenry = 15,9 : MHz
C1 picofarad = 3 180 : MHz
Fréquence de coupure = 318 : √[L1 x (C1 + C1)]
En admettant que vous vouliez calculer un filtre passe-bas pour une fréquence de 100 MHz, commencez par calculer la fréquence de coupure :
100 x 1,5 = 150 MHz
calculez ensuite la valeur de l'impédance à utiliser :
15,9 : 150 = 0,1 microhenry
puis calculez la valeur des condensateurs :
3180 : 150 = 21,2 picofarads
Pour connaître la fréquence sur laquelle ce filtre commence à atténuer de 18 dB, vous pouvez effectuer cette opération :
318 : √[0,1 x (21,2 + 21,2)] = 154 MHz
Même en utilisant des condensateurs ayant une valeur standard de 22 pF, vous obtiendrez une fréquence de coupure de 151 MHz.
Comment contrôler les harmoniques avec l'analyseur
Puisque le calcul théorique ne correspond jamais à ce que l'on obtient en pratique en raison de la tolérance des composants et des capacités parasites du circuit, la solution la plus adéquate est toujours de contrôler l'amplitude des signaux HF à l'aide de l'analyseur de spectre.
Important : ne reliez jamais la sortie de l'émetteur à l'entrée de l'analyseur car vous détruiriez son étage d'entrée.
Comme nous l'avons déjà indiqué dans le tableau des caractéristiques techniques de l'analyseur, paru dans le numéro 2 de notre revue, celui-ci n'accepte que des puissances inférieures à 0,2 watt.
Pour faire vos mesures, il vous faudra monter une petite antenne sur la prise INPUT de l'analyseur (voir figure 31).
Par exemple, si l'on considère une fréquence de 100 MHz, pour voir toutes les harmoniques vous devrez effectuer les opérations suivantes.
Appuyez sur les touches F1 et 1 pour aller sur la ligne SPAN, tapez 1 000 et appuyez sur ENTER : "1 M" apparaîtra alors automatiquement sur la ligne RBW, c'est-à-dire 1 MHz, et sur la ligne SWP apparaîtra ".5 Sec.", c'est-à-dire 0,5 seconde. Une fois toutes ces opérations effectuées, vous verrez apparaître à l'écran la fréquence fondamentale ainsi que toutes les harmoniques générées (voir figure 24).
Si la fréquence fondamentale des 100 MHz devait dépasser le bord supérieur de l'écran, il faudra réduire la sensibilité.
Pour ce faire, appuyez sur les touches F1 et 7 de façon à aller sur la ligne 0 dBm, puis sur la touche "–" jusqu'à faire apparaître le chif fre 20 :
ainsi, vous verrez que le tracé de la fréquence fondamentale s'affichera à nouveau entièrement à l'écran (voir figure 25).
A présent, vous devez réduire la valeur de SPAN en appuyant sur les touches F1 et 1, puis en tapant 400 et en appuyant sur ENTER.
La valeur du Sweep (SWP) changera automatiquement de .5 Sec. à 200 ms (200 millisecondes).
Puisque la fréquence du signal fondamental est de 100 MHz, vous devez appuyer sur les touches F1 et 0 de façon à vous positionner sur la ligne CENTER pour ensuite taper 200 et enfin appuyer sur ENTER.
Nous avons choisi une fréquence centrale de 200 MHz pour obtenir la fréquence fondamentale sur la gauche et la première harmonique à atténuer, au centre (voir figure 26).
Activez maintenant le Marker 1 en appuyant sur les touches F2 et 0, puis sur la touche ENTER et ensuite, à l'aide du bouton de l'encodeur, positionnez le petit triangle sur le sommet de la fréquence fondamentale.
Activez alors le Marker 2 en appuyant sur les touches F2 et 1, puis ENTER et à l'aide du bouton de l'encodeur, positionnez le petit triangle sur la première harmonique des 200 MHz (voir figure 27).
Comme vous le remarquerez, ces trois données apparaîtront à l'écran :
La ligne M Delta nous indique que la distance entre le Marker 1 et le Marker 2 est égale à environ 101000 kHz, soit 101 MHz, et que l'amplitude de la fréquence fondamentale est de +11 dB tandis que celle de l'harmonique est d'environ –4 dB. Dans cet exemple, l'atténuation totale sera donc de –15 dB.
Nous vous signalons qu'avec une valeur de SPAN de 400 MHz, les valeurs des fréquences qui apparaissent sur les deux marqueurs sont très approximatives et qu'il ne faudra donc pas vous étonner si, au lieu de lire 100000, vous lisez 101.000 ou 99.000.
Pour obtenir une plus grande précision, vous devez réduire la valeur de SPAN de 400 à 200 MHz, puis choisir une fréquence centrale de 150 MHz pour pouvoir afficher aussi bien la fréquence fondamentale que la fréquence harmonique de 200 MHz (voir figure 28).
Chaque fois que vous modifierez la valeur de SPAN ou de la fréquence centrale, vous devrez toujours repositionner les deux curseurs des marqueurs sur les deux tracés.
Si vous reliez à présent sur la sortie de cet émetteur un filtre passe-bas qui atténue de 18 dB, vous verrez apparaître ces données (voir figure 29) :
En voyant ces chiffres, on pourrait penser que l'analyseur a affiché des données erronées, alors que bien souvent c'est nous qui commettons des erreurs en remplaçant un chiffre positif par un chiffre négatif.
C'est, par exemple, le cas du thermomètre : si la colonne de mercure passe de +11 degrés à –5 degrés, la différence entre les deux extrêmes ne sera pas de 6 degrés mais de 16 degrés.
En comparant les données reportées sur la figure 28, où il apparaît sur le Marker 2 :
à celles de la figure 29, où il apparaît sur le Marker 2 :
soustrayons –4 dB à –22 dB, et obtenons ainsi –18 dB.
Figure 24 : Pour visualiser les harmoniques générées par un émetteur, il est nécessaire de toujours démarrer avec une valeur de SPAN de 1 000.
Figure 25 : Si vous remarquez que la fréquence fondamentale sort de l'écran, vous devez réduire la sensibilité de 0 à 20 dB.
Figure 26 : Pour mieux voir la fréquence fondamentale ainsi que ses harmoniques, il est préférable de réduire le CENTER (fréquence centrale) à environ 200000 kHz.
Figure 27 : En positionnant les curseurs des marqueurs sur les sommets des deux signaux, vous pouvez lire l'atténuation en dB entre les deux fréquences.
Figure 28 : Si vous voulez obtenir des mesures plus précises, vous pouvez régler le CENTER sur environ 150000 kHz.
Figure 29 : En reliant le filtre de la figure 23 sur la sortie de l'émetteur, vous verrez l'amplitude de toutes les harmoniques se réduire de 18 dB.
Figure 30 : Pour atténuer encore plus toutes les fréquences harmoniques, il suffit de relier en série deux filtres de 18 dB : de cette façon, on obtient une atténuation totale de 36 dB qui réduit de 18 dB supplémentaires la fréquence harmonique de 200 000 kHz de la figure 29.
Figure 31 : Pour visualiser le signal rayonné par un émetteur, ne le reliez jamais sur l'entrée de l'analyseur pour ne pas endommager son étage d'entrée. Pour capter ce signal, il suffit de monter une petite antenne sur l'entrée de l'analyseur.
Comment mémoriser les différents SETUP
Notre analyseur de spectre est capable de mémoriser en plus des 4 différentes courbes, plusieurs SETUP, de façon à pouvoir les rappeler au besoin.
En effet, il pourrait être utile de pouvoir afficher ce SETUP à l'écran (voir figure 32) :
Remarque : quand vous allumerez l'analyseur, le SETUP mémorisé sur STORE 1 (placé à gauche) apparaîtra toujours à l'écran. Donc, pour faire apparaître un autre SETUP, vous devez rappeler les STORE 2, 3, 4, etc., placés sur la gauche, à condition, bien sûr, que vous les ayez précédemment mémorisés.
Pour ce faire, appuyez sur les touches en croix du CURSOR et positionnez-vous sur la ligne MEM, puis sur ENTER et vous verrez alors apparaître à l'écran le menu de la figure 11.
Toujours en utilisant les touches du CURSOR, allez sur la ligne STORE 1 placée sur la gauche et appuyez sur ENTER. Le mot "STORED" apparaîtra immédiatement car la mémorisation des données de ces paramètres est très rapide (voir figure 33).
Si vous voulez mémoriser un nouveau SETUP, retournez à l'aide des touches en croix du CURSOR sur la ligne MEM, puis appuyez sur ENTER. Toujours en utilisant ces touches, allez sur la ligne STORE 1, puis appuyez sur la touche "+" de façon à faire apparaître STORE 2 et enfin, appuyez sur ENTER.
Pour rappeler ces SETUP, il suffit de se positionner sur la ligne MEM, d'appuyer sur la touche ENTER, puis d'aller sur la ligne RECALL 1, placée à gauche de l'écran (voir figure 34) et, au lieu d'appuyer sur ENTER, appuyez sur la touche "+" de façon à faire apparaître RECALL 2, RECALL 3 ou RECALL 4 et enfin sur ENTER.
Figure 32 : Si vous voulez mémoriser des données de SETUP, pour ensuite les rappeler lorsque vous en aurez besoin, vous devez d'abord les entrer dans le menu.
Figure 33 : Une fois les données entrées, allez sur la ligne STORE 1, placée sous "SETUP", puis appuyez sur la touche ENTER.
Figure 34 : Pour rappeler ce SETUP, il suffit de positionner le curseur sur RECALL 1, placé à gauche, puis d'appuyer sur ENTER.
Conclusion
Vous ayant fourni dans les détails tous les éléments nécessaires pour mémoriser des courbes ou bien le SETUP, certains d'entre-vous penseront peut être encore, en lisant cet article, que l'utilisation de cet instrument est très complexe.
Nous pouvons toutefois vous assurer que lorsque vous aurez l'analyseur sur le plan de travail de votre atelier, il vous suffira d'effectuer ces opérations quelquefois seulement pour ne plus avoir besoin de lire les instructions !
En fait, l'auteur de cet article se retrouve dans les mêmes conditions qu'un instructeur d'auto-école qui devrait expliquer à un élève désireux d'obtenir le permis de conduire, comment effectuer les premières opérations pour que la voiture démarre sans pour autant être au volant de ladite voiture !
Mais, comme vous le savez par expérience, il suffit de passer à la pratique, c'est-à-dire de s'asseoir au volant pour que tout devienne extrêmement simple et intuitif.
Glossaire
CENTER (fréquence centrale) – Pour modifier la valeur de la fréquence, appuyez sur les touches F1 et 0, puis numérotez la valeur de la fréquence et appuyez sur ENTER.
CLEAR – Cette touche sert à effacer des chiffres numérotés par erreur.
CURSOR – En appuyant sur les 4 touches en croix présentes sur le clavier, vous pouvez déplacer le curseur sur les différentes lignes du menu.
Pour activer la fonction sélectionnée, il faut toujours appuyer sur la touche ENTER.
dB par carré – Pour modifier la sensibilité en vertical de 10 dB par carré à 5 dB par carré ou vice-versa, appuyez sur les touches F1 et 9, puis sur les touches avec les symboles "+" et "–".
dBm – Pour passer de la lecture dBm à dBμV ou vice-versa, appuyez sur les touches F1 et 8.
ENCODER – Le bouton de l'encodeur sert à positionner les deux curseurs des marqueurs et à modifier les valeurs de SPAN et du CENTER, une fois positionnés sur les lignes correspondantes.
ENTER – Cette touche sert à activer la fonction sélectionnée ou à confirmer la valeur de la fréquence sur la ligne >********.
FILTER VF – Cette touche active un filtre qui réduit le bruit sur le tracé apparaissant en bas, en horizontal. Ce filtre passe-bas peut être réglé sur 100, 10, 1 et 0,1 MHz.
LEVEL – Pour modifier la sensibilité indiquée par la colonne de gauche des dBm, appuyez sur les touches F1 et 7, puis sur "+" et "–". Pour obtenir 5 dB par carré, appuyez sur les touches F1 et 9 et pour obtenir 2 dB par carré, tournez le bouton de l'encodeur.
Marker 1 – Pour activer la fonction du Marker 1, appuyez sur les touches F2 et 0, puis ENTER. Pour le désactiver, appuyez à nouveau sur ENTER.
Marker 2 – Pour activer la fonction du Marker 2, appuyez sur les touches F2 et 1, puis ENTER. Pour le désactiver, appuyez à nouveau sur ENTER.
M. Delta – Vous lirez sur cette ligne la différence en kHz entre le Marker 1 et le Marker 2 ainsi que la différence en dB ou en dBμV entre les deux points sur lesquels sont positionnés les deux marqueurs.
MEM – En positionnant le curseur sur cette ligne et en appuyant sur ENTER, on passe sur le menu de la figure 11 et cette fonction se transforme automatiquement en MAIN. En appuyant à nouveau sur ENTER, on retourne sur le menu de la figure 10.
MAIN – En positionnant le curseur sur cette ligne et en appuyant sur ENTER, on passe sur le menu de la figure 10 et cette fonction se transforme automatiquement en MEM. En appuyant à nouveau sur ENTER, on retourne sur le menu de la figure 11.
MAXHOLD – Cette touche mémorise le niveau maximum du signal et le corrige automatiquement lorsque cette valeur est dépassée.
STORE (mémoriser) – Pour mémoriser une courbe, allez sur cette ligne et appuyez sur F2 et 2 (lire le texte).
PEAK scr – Pour positionner le signal avec l'amplitude la plus grande au centre de l'écran, appuyez sur les touches F1 et 4.
RBW – Pour changer la valeur de la ligne SPAN, appuyez sur les touches F1 et 2, puis sur "+" et "–". Il est possible de sélectionner 1 MHz, 100 kHz ou 10 kHz.
RUN – Pour immobiliser les tracés sur l'écran, appuyez sur les touches F1 et 6.
Sensibilité – Pour modifier la sensibilité en vertical des dBm ou des dBμV, appuyez sur les touches F1 et 9, puis sur "+" et "–".
SPAN – Pour changer la valeur de la ligne SPAN, appuyez sur les touches F1 et 1, puis sur "+" et "–" ou tournez le bouton de l'encodeur, ou bien encore, tapez directement sur le clavier la valeur SPAN qui vous intéresse.
SWP – Pour changer la valeur de la ligne SWP, appuyez sur les touches F1 et 3, puis sur "+" et "–". Les temps de Sweep sont : 50, 100 et 200 millisecondes et 0,5, 1, 2 et 5 secondes.
Touches "+" et "–" – Ces deux touches servent à augmenter ou à réduire les valeurs qui apparaissent sur les lignes CENTER, SPAN, RBW et SWP.
Clavier numérique – Il sert à entrer la valeur d'une fréquence sur la ligne >******** qui sera transférée sur la ligne CENTER seulement après avoir appuyé sur la touche ENTER.
Tracking – Pour activer le tracking, appuyez sur les touches F2 et 3. Pour le désactiver, appuyez sur les touches F2 et 4.
Il arrive souvent aux installateurs d’antennes TV de se retrouver avec un coupleur dont les filtres sont complètement déréglés. Comme la calibration d’un tel coupleur est pratiquement impossible sans un analyseur de spectre, la seule solution restante est le remplacement pur et simple.
Au contraire, si l’on dispose d’un analyseur de spectre capable de mémoriser la courbe d’un filtre correctement réglé, il est toujours possible de la rappeler pour lui superposer celle du filtre déréglé. On peut ainsi visualiser sur l’écran de l’analyseur deux courbes différentes, ce qui permettra de régler les différents filtres, jusqu’à obtenir une courbe identique à celle de référence.
Lors de l’acquisition de nouveaux filtres, toujours grâce à l’analyseur de spectre, il sera également possible de contrôler, par rapport aux données mémorisées d’un filtre témoin, s’ils sont trop étroits au point de ne pas laisser passer le signal du télétexte, ou bien s’ils atténuent de façon exagérée le signal appliqué sur leur entrée.
En ayant à sa disposition un instrument permettant de mémoriser 4 courbes différentes, celui qui travaille en haute fréquence et qui réalise des filtres passe-bande, passe-haut et passe-bas pour émetteurs et récepteurs, pourra, non seulement, voir comment varie la courbe selon la capacité des condensateurs ou la valeur des inductances, mais il pourra également connaître les valeurs d’atténuation en dB.
Comment visualiser une courbe
Supposons que vous ayez un filtre passe-bande dont vous ignorez à la fois la fréquence centrale et sa largeur. Pour visualiser sa courbe, et ensuite la mémoriser, vous devez procéder comme suit.
Si le filtre est de type passif, il suf fit de relier sur son entrée le signal prélevé sur la prise BNC TRACKING et de relier ensuite sa sortie sur la prise BNC INPUT (voir figure 2).
Si le filtre est de type actif, il faut, en plus, l’alimenter avec une tension externe (voir figure 3), car sans cela, vous ne verrez aucune courbe.
Etant donné que vous ignorez la fréquence de travail du filtre, vous devez, pour la trouver, effectuer ces opérations très simples.
Une fois l’analyseur allumé, réglez-le de façon à faire apparaître ces données :
SPAN = 1000.0RBW = 1 MSWP = .5 Sec.
Activez ensuite le “tracking”, en appuyant sur les touches F1, 5 et ENTER, puis la touche “+” jusqu’à faire apparaître “– 30” sur la ligne TRCK.
Le tracé d’un signal, comme celui représenté sur la figure 4 pourrait très bien s’afficher à l’écran.
Pour en connaître la fréquence de travail, vous devez activer le Marker 1, en appuyant sur les touches F2 et 0, puis la touche ENTER avant de positionner le curseur du Marker 1 sur le sommet du pic de façon à pouvoir lire la fréquence sur la ligne Marker 1.
Dans le cas de l’exemple reproduit sur la figure 4, vous lirez 205000 kHz équivalents à 205 MHz.
Une fois la fréquence connue, désactivez le Marker 1 en appuyant sur les touches F2, 0 puis ENTER.
Pour élargir ce tracé, appuyez sur les touches F1, 1 puis tapez “10” sur la ligne SPAN puis ENTER.
Vous verrez alors automatiquement s’afficher “100 kHz” sur la ligne RBW et “200 ms” sur la ligne SWP (Sweep).
Pour établir la fréquence lue dans l’exemple de la figure 4, appuyez sur les touches F1 et 0 pour accéder à la ligne CENTER, puis tapez le nombre 205 et pour finir, ENTER.
Une fois toutes ces opérations effectuées, vous verrez s’afficher la courbe de la figure 5 et, puisqu’elle est trop large, il faudra augmenter la valeur de la ligne SPAN.
Toutefois, avant de l’augmenter, il est préférable que vous alliez sur la ligne PEAK src et que vous appuyez sur ENTER de façon à déplacer la courbe au centre de l’écran.
Ensuite, appuyez sur les touches F1 et 1 afin de reporter le curseur sur la ligne SPAN, tapez 20 et appuyez sur ENTER.
Si vous désirez ultérieurement resserrer la courbe, il suffit de tourner le bouton de l’encodeur jusqu’à ce que la courbe apparaisse entièrement à l’écran, comme sur la figure 6. Positionnez le curseur du Marker 1 sur le sommet de la courbe, et, en admettant que vous lisiez 202 000 sur la ligne CENTER, appuyez sur les touches F1 et 0 puis tapez 202 000 sur la ligne CENTER et appuyez sur ENTER de façon à déplacer la courbe à nouveau au centre de l’écran (voir figure 6).
Pour voir la largeur de bande de ce filtre, vous devez également activer le Marker 2 en appuyant sur F2 et 1, puis ENTER et déplacer les deux curseurs sur les deux côtés de la courbe (voir figure 7).
Sur la ligne Marker 1, vous lirez alors la valeur en dB de l’atténuation ou du gain, ainsi que la fréquence du point de positionnement du marqueur 1.
Sur la ligne Marker 2, vous lirez la valeur en dB de l’atténuation ou du gain et la fréquence du point de positionnement du marqueur 2.
Sur la dernière ligne en bas, c’est-à-dire le M Delta, vous lirez la largeur de bande et l’écart en dB entre les deux points de positionnement des marqueurs :
Marker 1 = –31 dB 201053 kHzMarker 2 = –31 dB 203815 kHzM Delta = –0 dB 2762 kHz
Si vous calculez la différence entre la fréquence du Marker 2 et celle du Marker 1, vous obtiendrez exactement 2762 kHz, égal à 2,762 MHz.
En regardant les données indiquées sur la figure 7, vous pourriez penser que le filtre en examen réduit le signal de –31 dB, mais il n’en est rien, car l’analyseur prend comme référence les –30 dBm du TRCK (tracking) et donc l’atténuation réelle présente sur les deux points de positionnement des marqueurs, est de 31 – 30 = 1 dB.
Pour connaître avec précision l’atténuation d’un signal de –3 dB, vous devez placer le curseur du Marker 1 sur le sommet de la courbe (voir figure 8), de façon à ce que la fréquence centrale soit de :
Marker 1 = –28 dB 202434 kHz
Vous devez donc déplacer le Marker 2 jusqu’à obtenir une valeur de M Delta = –3 dB (voir figure 8) et vous lirez sur les trois lignes de gauche :
Marker 1 = –28 dB 202434 kHzMarker 2 = –31 dB 203815 kHzM Delta = –3 dB 1381 kHz
Pour connaître la largeur de bande passante totale, il suf fit de positionner le curseur du Marker 1 sur la gauche de la courbe, jusqu’à obtenir une valeur de M Delta = -0 dB et vous verrez à nouveau apparaître à l’écran :
Marker 1 = –31 dB 201053 kHzMarker 2 = –31 dB 203815 kHzM Delta = –0 dB 2762 kHz
En général, pour définir la largeur de bande, on prend comme référence les deux points placés à –3 dB (voir figure 7). On a donc, dans notre exemple, une largeur de bande de 2762 kHz.
Pour connaître la largeur de bande à –10 dB, il faut répéter les mêmes opérations que celles décrites précédemment.
Donc, sachant que l’extrémité supérieure de la courbe est à –28 dB (voir figure 8), vous devez positionner les deux curseurs sur –38 dB et vous verrez alors apparaître à l’écran ces nouvelles données (voir figure 9) :
Marker 1 = –38 dB 198085 kHzMarker 2 = –38 dB 205900 kHzM Delta = –0 dB 7095 kHz
Ce filtre aura donc une bande passante de 7000 kHz, équivalant à 7 MHz, mais avec une atténuation de –10 dB.
Figure 1 : Touches de commande présentes sur la face avant. Pour sélectionner les différentes fonctions indiquées sur le panneau, appuyez sur la touche fonction F1 ou F2, puis sur la touche numérique désirée.
Figure 2 : Si le filtre à contrôler est de type passif, c’est-à-dire dépourvu d’étages amplificateurs, vous pouvez le relier directement entre la sortie TRACKING et l’entrée INPUT.
Figure 3 : Si le filtre à contrôler est de type actif, vous devez appliquer sur la ligne d’alimentation la tension positive qui servira à alimenter les transistors internes.
Figure 4 : Pour visualiser une fréquence, démarrez toujours avec une valeur de SPAN de 1 000 MHz, puis placez le Marker 1 sur le tracé du signal.
Figure 5 : Si vous démarrez avec une valeur de SPAN de 10 MHz et que la courbe apparaît trop large, choisissez une valeur de SPAN de 20 MHz pour la réduire.
Figure 6 : Quand la courbe s’affiche entièrement à l’écran, vous devez mesurer la fréquence centrale, en utilisant le Marker 1.
Figure 7 : En positionnant sur les deux côtés de la courbe les Marker 1 et 2, vous pouvez connaître l’atténuation en dB du filtre et sa largeur de bande.
Figure 8 : Pour savoir si il y a bien, entre les deux marqueurs, une différence de –3 dB, positionnez le Marker 1 sur le sommet de la courbe (lire le texte).
Figure 9 : En déplaçant les deux marqueurs à –10 dB par rapport au centre, vous pouvez voir la nouvelle largeur de bande sur M Delta.Comment mémoriser une courbe
Appuyez sur les touches du CURSOR en croix pour vous positionner sur la ligne MEM (voir figure 10), puis sur la touche ENTER pour voir apparaître à l’écran le menu de la figure 11.
Toujours en utilisant les touches du CURSOR, sélectionnez la ligne STORE 1, placée sous la ligne “FIGURE” et appuyez sur ENTER.
En haut à droite, vous verrez apparaître un numéro qui, en partant de 0, comptera jusqu’à une valeur indéfinie. Une fois la mémorisation terminée, vous verrez apparaître le mot “STORED” (mémorisé).
Pour mémoriser une courbe, il faut en moyenne 10 secondes (voir figure 12).
A la fin du comptage, la courbe sera mémorisée avec tous ses paramètres : le SPAN, le RBW, le SWP et le CENTER (fréquence centrale).
Quand vous éteindrez l’analyseur, toutes ces données mémorisées, c’est-à-dire les paramètres et la courbe, ne seront pas effacées et vous pourrez donc les rappeler, même après plusieurs années !
Dans la mémoire du STORE, se trouvant à gauche, on peut mémoriser 4 courbes différentes.
Figure 10 : Pour mémoriser la courbe qui s’affiche à l’écran, placez le curseur sur MEM, puis appuyez sur ENTER.
Figure 11 : Quand ce menu apparaîtra, allez sur la ligne STORE 1, placée sous “FIGURE”, puis appuyez sur la touche ENTER.
Figure 12 : En phase de mémorisation vous verrez apparaître en haut à droite “STORE” ainsi qu’une valeur, qui se changera ensuite en “STORED”.
Figure 13 : Pour rappeler la courbe mémorisée, il suffit de positionner le curseur sur la ligne RECALL 1, puis d’appuyer sur ENTER.
Figure 14 : Le curseur se placera automatiquement sur la ligne MAIN et le mot “CLEAR” viendra à remplacer “RECALL 1”.
Figure 15 : Si vous positionnez le curseur sur la ligne CLEAR et que vous appuyez sur ENTER, vous ferez apparaître à l’écran la courbe mémorisée.
Figure 16 : La courbe d’un nouveau filtre à calibrer peut être superposée à une courbe mémorisée déjà rappelée à l’écran (lire l’article).
Figure 17 : En tournant les condensateurs du filtre (voir figure 2 et 3), essayez de faire coïncider cette courbe avec celle mémorisée.
Figure 18 : Quand les courbes se superposeront, le second filtre sera calibré avec les mêmes caractéristiques que celles du filtre de référence.Comment mémoriser une seconde courbe
Pour mémoriser une seconde courbe, vous devez procéder comme suit.
Placez le curseur sur la ligne MAIN et appuyez sur la touche ENTER de façon à revenir au menu principal. Après avoir visualisé à l’écran la seconde courbe, positionnez-vous grâce, aux touches en croix du CURSOR, sur la ligne MEM, puis appuyez sur ENTER : vous verrez alors apparaître le menu de la figure 11.
Toujours en utilisant les touches en croix du CURSOR, allez sur la ligne STORE 1 et appuyez sur la touche “+” de façon faire apparaître STORE 2, puis appuyez sur ENTER.
Sur la droite de l’écran, vous verrez apparaître à nouveau un numéro qui, en partant de 0, comptera jusqu’à une valeur indéfinie et lorsque la courbe sera complètement mémorisée, vous verrez apparaître le mot “STORED”.
Pour retourner au premier menu, il suffit d’aller sur la ligne MAIN et d’appuyer sur ENTER.
Figure 19 : Pour mémoriser une seconde courbe, allez sur STORE 1 puis appuyez sur la touche “+” de façon à faire apparaître STORE 2.
Figure 20 : En appuyant sur la touche ENTER une fois la courbe mémorisée, vous verrez s’afficher sur la ligne en haut à droite, le mot “STORED”.Comment rappeler une courbe mémorisée
Pour afficher à l’écran une courbe mémorisée, il suffit de sélectionner à l’aide des touches du CURSOR la ligne MEM et appuyer sur ENTER, puis sélectionner la ligne RECALL 1 et appuyer à nouveau sur ENTER. Vous verrez alors apparaître la courbe mémorisée sur STORE 1 (voir figure 13).
Pour rappeler la courbe mémorisée sur STORE 2, STORE 3 ou STORE 4, quand vous vous trouvez sur la ligne RECALL 1, appuyez sur la touche “+” afin de faire apparaître RECALL 2, RECALL 3 ou RECALL 4, après quoi vous pouvez appuyer sur la touche ENTER.
Le tracé de la courbe mémorisée apparaît à l’écran avec une faible luminosité pour vous permettre de la distinguer du tracé que vous lui superposerez.
Après avoir appuyé sur ENTER, le mot “RECALL 1” se change en “CLEAR” (voir figure 14), le curseur se place automatiquement sur la ligne MAIN et donc en appuyant sur ENTER, vous retournerez au menu principal.
Figure 21 : Pour rappeler cette nouvelle courbe, il faut aller sur RECALL 1 et appuyer sur la touche “+” de façon à faire apparaître RECALL 2.Comment effectuer un calibrage avec une courbe de référence
En admettant que vous deviez rappeler la courbe de la figure 9, déjà mémorisée sur STORE 1, parce qu’elle vous sert pour calibrer un filtre ayant les mêmes caractéristiques, vous devez procéder comme suit.
Quand vous vous trouvez dans le menu de la figure 4, reliez le filtre à calibrer entre la sortie TRACKING et l’entrée INPUT comme sur les figures 2 et 3.
Allez ensuite sur la ligne MEM et appuyez sur la touche ENTER de façon à faire apparaître le second menu, puis en utilisant les touches en croix du CURSOR, allez sur la ligne RECALL 1 et appuyez sur ENTER.
Apparaîtra alors à l’écran, la courbe mémorisée sur STORE 1 qui, comme vous le remarquerez, sera moins lumineuse (voir figure 13) par rapport à celle du filtre que vous voulez calibrer.
A présent, tournez les compensateurs de calibrage placés dans le nouveau filtre jusqu’à superposer les deux courbes (voir figure 16 et 17).
Quand la courbe du nouveau filtre apparaîtra parfaitement superposée à celle de référence (voir figure 18), le filtre sera calibré.
Pour retourner au menu principal, il suffit d’aller sur la ligne MAIN et d’appuyer sur ENTER.
Figure 22 : Pour effacer la courbe mémorisée en STORE 1 et la remplacer par celle de la figure 10, vous devez positionner le curseur sur STORE 1 et appuyer sur ENTER (lire le texte).Une nouvelle courbe sur STORE 2
Si vous ne voulez pas effacer la courbe présente sur STORE 1 (voir figure 10), et que vous voulez au contraire mémoriser celle de la figure 19 sur STORE 2, effectuez les opérations suivantes.
Appuyez sur les touches du CURSOR pour aller sur la ligne MEM, puis sur ENTER : vous verrez alors apparaître à l’écran les paramètres de la figure 11.
Toujours en utilisant les touches du CURSOR, allez sur la ligne STORE 1 et appuyez sur la touche “+” de façon à faire apparaître “STORE 2” (voir figure 19), puis sur la touche ENTER.
Quand “STORED” apparaît sur la droite (voir figure 20), la courbe est mémorisée avec tous ses paramètres sur STORE 2.
Une fois la courbe mémorisée, pour pouvoir la rappeler, appuyez sur les touches du CURSOR pour vous positionner sur la ligne RECALL 1 et appuyez sur la touche “+” afin de faire apparaître RECALL 2. A présent, en appuyant sur la touche ENTER, vous verrez apparaître le tracé que vous avez mémorisé (voir figure 21).
Comment effacer une courbe mémorisée
Pour retirer de l’écran une courbe mémorisée, il suffit de porter le curseur sur la ligne MEM, puis d’appuyer sur ENTER : apparaîtra alors le menu de la figure 14. En positionnant le curseur sur la ligne CLEAR et en appuyant sur ENTER, la courbe disparaîtra de l’écran (voir figure 15), mais vous ne l’aurez pas effacée de la mémoire et donc vous pourrez toujours la rappeler en cas de besoin.
Si vous voulez remplacer cette courbe par une nouvelle, vous devrez avant tout la faire apparaître à l’écran. En appuyant sur les touches en croix du CURSOR, vous devez vous positionner sur la ligne MEM (voir figure 10), puis appuyer sur ENTER et vous verrez alors apparaître à l’écran le second menu de la figure 11. Toujours à l’aide des mêmes touches, positionnez-vous sur la ligne STORE 1, placée sous la ligne “FIGURE”, et appuyez sur ENTER.
En haut à droite, vous verrez apparaître un numéro qui, en partant de 0, comptera jusqu’à une valeur indéfinie et lorsque la mémorisation sera terminée, le mot “STORE” apparaîtra.
Grâce à cette opération, vous aurez remplacé la première courbe par la nouvelle (voir figure 22).
Comment éliminer les harmoniques
Sur la sortie d'un étage oscillateur, et de tous les étages amplificateurs de puissance d'un émetteur, outre à la fréquence fondamentale, on trouve de nombreuses fréquences harmoniques qu'il est préférable d'atténuer car, une fois qu'elles rejoignent l'antenne, elles rayonnent une grande quantité de fréquences parasites.
En admettant que vous ayez réalisé un émetteur accordé sur 100 MHz, vous trouverez aussi des signaux HF sur 200, 300, 400 et 500 MHz (voir figure 24). Si vous parvenez à atténuer toutes ces harmoniques avant qu'elles ne rejoignent l'antenne, la fréquence fondamentale sera la seule à être rayonnée et les transistors débiteront la même puissance mais consommeront moins de courant.
Pour atténuer toutes ces harmoniques, il faut utiliser un filtre passe-bas composé d'une inductance et de deux condensateurs (voir figure 23). Avec ce filtre, vous parviendrez à atténuer toutes les harmoniques de 18 dB. Si vous en montez deux en série (voir figure 30), vous les atténuerez de 36 dB.
Pour connaître la fréquence sur laquelle vous devez calculer ce filtre passe-bas, multipliez la fréquence fondamentale par 1,5. Donc, si la fréquence de travail est de 100 MHz, vous devez calculer la fréquence de coupure sur :
Si la fréquence de travail est de 27 MHz, vous devez calculer la fréquence de coupure sur :
Si la fréquence de travail est de 145 MHz, vous devez calculer la fréquence de coupure sur :
Figure 23 : Si vous voulez éliminer toutes les fréquences harmoniques sur les sorties d'un émetteur, vous devez relier un filtre passe-bas entre la sortie et le câble coaxial d'antenne. Vous trouverez dans l'article les formules servant à calculer la valeur de L1 et des condensateurs C1.Comment calculer le filtre passe-bas
Pour calculer un filtre passe-bas, vous pouvez utiliser ces formules :
C1 picofarad = 3 180 : MHz
Fréquence de coupure = 318 : √[L1 x (C1 + C1)]
En admettant que vous vouliez calculer un filtre passe-bas pour une fréquence de 100 MHz, commencez par calculer la fréquence de coupure :
calculez ensuite la valeur de l'impédance à utiliser :
puis calculez la valeur des condensateurs :
Pour connaître la fréquence sur laquelle ce filtre commence à atténuer de 18 dB, vous pouvez effectuer cette opération :
Même en utilisant des condensateurs ayant une valeur standard de 22 pF, vous obtiendrez une fréquence de coupure de 151 MHz.
Comment contrôler les harmoniques avec l'analyseur
Puisque le calcul théorique ne correspond jamais à ce que l'on obtient en pratique en raison de la tolérance des composants et des capacités parasites du circuit, la solution la plus adéquate est toujours de contrôler l'amplitude des signaux HF à l'aide de l'analyseur de spectre.
Important : ne reliez jamais la sortie de l'émetteur à l'entrée de l'analyseur car vous détruiriez son étage d'entrée.
Comme nous l'avons déjà indiqué dans le tableau des caractéristiques techniques de l'analyseur, paru dans le numéro 2 de notre revue, celui-ci n'accepte que des puissances inférieures à 0,2 watt.
Pour faire vos mesures, il vous faudra monter une petite antenne sur la prise INPUT de l'analyseur (voir figure 31).
Par exemple, si l'on considère une fréquence de 100 MHz, pour voir toutes les harmoniques vous devrez effectuer les opérations suivantes.
Appuyez sur les touches F1 et 1 pour aller sur la ligne SPAN, tapez 1 000 et appuyez sur ENTER : "1 M" apparaîtra alors automatiquement sur la ligne RBW, c'est-à-dire 1 MHz, et sur la ligne SWP apparaîtra ".5 Sec.", c'est-à-dire 0,5 seconde. Une fois toutes ces opérations effectuées, vous verrez apparaître à l'écran la fréquence fondamentale ainsi que toutes les harmoniques générées (voir figure 24).
Si la fréquence fondamentale des 100 MHz devait dépasser le bord supérieur de l'écran, il faudra réduire la sensibilité.
Pour ce faire, appuyez sur les touches F1 et 7 de façon à aller sur la ligne 0 dBm, puis sur la touche "–" jusqu'à faire apparaître le chif fre 20 :
ainsi, vous verrez que le tracé de la fréquence fondamentale s'affichera à nouveau entièrement à l'écran (voir figure 25).
A présent, vous devez réduire la valeur de SPAN en appuyant sur les touches F1 et 1, puis en tapant 400 et en appuyant sur ENTER.
La valeur du Sweep (SWP) changera automatiquement de .5 Sec. à 200 ms (200 millisecondes).
Puisque la fréquence du signal fondamental est de 100 MHz, vous devez appuyer sur les touches F1 et 0 de façon à vous positionner sur la ligne CENTER pour ensuite taper 200 et enfin appuyer sur ENTER.
Nous avons choisi une fréquence centrale de 200 MHz pour obtenir la fréquence fondamentale sur la gauche et la première harmonique à atténuer, au centre (voir figure 26).
Activez maintenant le Marker 1 en appuyant sur les touches F2 et 0, puis sur la touche ENTER et ensuite, à l'aide du bouton de l'encodeur, positionnez le petit triangle sur le sommet de la fréquence fondamentale.
Activez alors le Marker 2 en appuyant sur les touches F2 et 1, puis ENTER et à l'aide du bouton de l'encodeur, positionnez le petit triangle sur la première harmonique des 200 MHz (voir figure 27).
Comme vous le remarquerez, ces trois données apparaîtront à l'écran :
Marker 1 = 11 dB 100 000 kHzMarker 2 = –4 dB 201 000 kHzM Delta = –15 dB 101 000 kHz
La ligne M Delta nous indique que la distance entre le Marker 1 et le Marker 2 est égale à environ 101000 kHz, soit 101 MHz, et que l'amplitude de la fréquence fondamentale est de +11 dB tandis que celle de l'harmonique est d'environ –4 dB. Dans cet exemple, l'atténuation totale sera donc de –15 dB.
Nous vous signalons qu'avec une valeur de SPAN de 400 MHz, les valeurs des fréquences qui apparaissent sur les deux marqueurs sont très approximatives et qu'il ne faudra donc pas vous étonner si, au lieu de lire 100000, vous lisez 101.000 ou 99.000.
Pour obtenir une plus grande précision, vous devez réduire la valeur de SPAN de 400 à 200 MHz, puis choisir une fréquence centrale de 150 MHz pour pouvoir afficher aussi bien la fréquence fondamentale que la fréquence harmonique de 200 MHz (voir figure 28).
Chaque fois que vous modifierez la valeur de SPAN ou de la fréquence centrale, vous devrez toujours repositionner les deux curseurs des marqueurs sur les deux tracés.
Si vous reliez à présent sur la sortie de cet émetteur un filtre passe-bas qui atténue de 18 dB, vous verrez apparaître ces données (voir figure 29) :
Marker 1 = 11 dB 100000 kHzMarker 2 = –22 dB 200000 kHzM Delta = –33 dB 100000 kHz
En voyant ces chiffres, on pourrait penser que l'analyseur a affiché des données erronées, alors que bien souvent c'est nous qui commettons des erreurs en remplaçant un chiffre positif par un chiffre négatif.
C'est, par exemple, le cas du thermomètre : si la colonne de mercure passe de +11 degrés à –5 degrés, la différence entre les deux extrêmes ne sera pas de 6 degrés mais de 16 degrés.
En comparant les données reportées sur la figure 28, où il apparaît sur le Marker 2 :
Marker 2 = –4 dB 200000 kHz
à celles de la figure 29, où il apparaît sur le Marker 2 :
Marker 2 = –22 dB 200000 kHz
soustrayons –4 dB à –22 dB, et obtenons ainsi –18 dB.
Figure 24 : Pour visualiser les harmoniques générées par un émetteur, il est nécessaire de toujours démarrer avec une valeur de SPAN de 1 000.
Figure 25 : Si vous remarquez que la fréquence fondamentale sort de l'écran, vous devez réduire la sensibilité de 0 à 20 dB.
Figure 26 : Pour mieux voir la fréquence fondamentale ainsi que ses harmoniques, il est préférable de réduire le CENTER (fréquence centrale) à environ 200000 kHz.
Figure 27 : En positionnant les curseurs des marqueurs sur les sommets des deux signaux, vous pouvez lire l'atténuation en dB entre les deux fréquences.
Figure 28 : Si vous voulez obtenir des mesures plus précises, vous pouvez régler le CENTER sur environ 150000 kHz.
Figure 29 : En reliant le filtre de la figure 23 sur la sortie de l'émetteur, vous verrez l'amplitude de toutes les harmoniques se réduire de 18 dB.
Figure 30 : Pour atténuer encore plus toutes les fréquences harmoniques, il suffit de relier en série deux filtres de 18 dB : de cette façon, on obtient une atténuation totale de 36 dB qui réduit de 18 dB supplémentaires la fréquence harmonique de 200 000 kHz de la figure 29.
Figure 31 : Pour visualiser le signal rayonné par un émetteur, ne le reliez jamais sur l'entrée de l'analyseur pour ne pas endommager son étage d'entrée. Pour capter ce signal, il suffit de monter une petite antenne sur l'entrée de l'analyseur.Comment mémoriser les différents SETUP
Notre analyseur de spectre est capable de mémoriser en plus des 4 différentes courbes, plusieurs SETUP, de façon à pouvoir les rappeler au besoin.
En effet, il pourrait être utile de pouvoir afficher ce SETUP à l'écran (voir figure 32) :
SPAN 50.0 CENTER 150.000 RBW 100 K
SWP 200 ms dBm 20
Remarque : quand vous allumerez l'analyseur, le SETUP mémorisé sur STORE 1 (placé à gauche) apparaîtra toujours à l'écran. Donc, pour faire apparaître un autre SETUP, vous devez rappeler les STORE 2, 3, 4, etc., placés sur la gauche, à condition, bien sûr, que vous les ayez précédemment mémorisés.
Pour ce faire, appuyez sur les touches en croix du CURSOR et positionnez-vous sur la ligne MEM, puis sur ENTER et vous verrez alors apparaître à l'écran le menu de la figure 11.
Toujours en utilisant les touches du CURSOR, allez sur la ligne STORE 1 placée sur la gauche et appuyez sur ENTER. Le mot "STORED" apparaîtra immédiatement car la mémorisation des données de ces paramètres est très rapide (voir figure 33).
Si vous voulez mémoriser un nouveau SETUP, retournez à l'aide des touches en croix du CURSOR sur la ligne MEM, puis appuyez sur ENTER. Toujours en utilisant ces touches, allez sur la ligne STORE 1, puis appuyez sur la touche "+" de façon à faire apparaître STORE 2 et enfin, appuyez sur ENTER.
Pour rappeler ces SETUP, il suffit de se positionner sur la ligne MEM, d'appuyer sur la touche ENTER, puis d'aller sur la ligne RECALL 1, placée à gauche de l'écran (voir figure 34) et, au lieu d'appuyer sur ENTER, appuyez sur la touche "+" de façon à faire apparaître RECALL 2, RECALL 3 ou RECALL 4 et enfin sur ENTER.
Figure 32 : Si vous voulez mémoriser des données de SETUP, pour ensuite les rappeler lorsque vous en aurez besoin, vous devez d'abord les entrer dans le menu.
Figure 33 : Une fois les données entrées, allez sur la ligne STORE 1, placée sous "SETUP", puis appuyez sur la touche ENTER.
Figure 34 : Pour rappeler ce SETUP, il suffit de positionner le curseur sur RECALL 1, placé à gauche, puis d'appuyer sur ENTER.Conclusion
Vous ayant fourni dans les détails tous les éléments nécessaires pour mémoriser des courbes ou bien le SETUP, certains d'entre-vous penseront peut être encore, en lisant cet article, que l'utilisation de cet instrument est très complexe.
Nous pouvons toutefois vous assurer que lorsque vous aurez l'analyseur sur le plan de travail de votre atelier, il vous suffira d'effectuer ces opérations quelquefois seulement pour ne plus avoir besoin de lire les instructions !
En fait, l'auteur de cet article se retrouve dans les mêmes conditions qu'un instructeur d'auto-école qui devrait expliquer à un élève désireux d'obtenir le permis de conduire, comment effectuer les premières opérations pour que la voiture démarre sans pour autant être au volant de ladite voiture !
Mais, comme vous le savez par expérience, il suffit de passer à la pratique, c'est-à-dire de s'asseoir au volant pour que tout devienne extrêmement simple et intuitif.
CENTER (fréquence centrale) – Pour modifier la valeur de la fréquence, appuyez sur les touches F1 et 0, puis numérotez la valeur de la fréquence et appuyez sur ENTER.
CLEAR – Cette touche sert à effacer des chiffres numérotés par erreur.
CURSOR – En appuyant sur les 4 touches en croix présentes sur le clavier, vous pouvez déplacer le curseur sur les différentes lignes du menu.
Pour activer la fonction sélectionnée, il faut toujours appuyer sur la touche ENTER.
dB par carré – Pour modifier la sensibilité en vertical de 10 dB par carré à 5 dB par carré ou vice-versa, appuyez sur les touches F1 et 9, puis sur les touches avec les symboles "+" et "–".
dBm – Pour passer de la lecture dBm à dBμV ou vice-versa, appuyez sur les touches F1 et 8.
ENCODER – Le bouton de l'encodeur sert à positionner les deux curseurs des marqueurs et à modifier les valeurs de SPAN et du CENTER, une fois positionnés sur les lignes correspondantes.
ENTER – Cette touche sert à activer la fonction sélectionnée ou à confirmer la valeur de la fréquence sur la ligne >********.
FILTER VF – Cette touche active un filtre qui réduit le bruit sur le tracé apparaissant en bas, en horizontal. Ce filtre passe-bas peut être réglé sur 100, 10, 1 et 0,1 MHz.
LEVEL – Pour modifier la sensibilité indiquée par la colonne de gauche des dBm, appuyez sur les touches F1 et 7, puis sur "+" et "–". Pour obtenir 5 dB par carré, appuyez sur les touches F1 et 9 et pour obtenir 2 dB par carré, tournez le bouton de l'encodeur.
Marker 1 – Pour activer la fonction du Marker 1, appuyez sur les touches F2 et 0, puis ENTER. Pour le désactiver, appuyez à nouveau sur ENTER.
Marker 2 – Pour activer la fonction du Marker 2, appuyez sur les touches F2 et 1, puis ENTER. Pour le désactiver, appuyez à nouveau sur ENTER.
M. Delta – Vous lirez sur cette ligne la différence en kHz entre le Marker 1 et le Marker 2 ainsi que la différence en dB ou en dBμV entre les deux points sur lesquels sont positionnés les deux marqueurs.
MEM – En positionnant le curseur sur cette ligne et en appuyant sur ENTER, on passe sur le menu de la figure 11 et cette fonction se transforme automatiquement en MAIN. En appuyant à nouveau sur ENTER, on retourne sur le menu de la figure 10.
MAIN – En positionnant le curseur sur cette ligne et en appuyant sur ENTER, on passe sur le menu de la figure 10 et cette fonction se transforme automatiquement en MEM. En appuyant à nouveau sur ENTER, on retourne sur le menu de la figure 11.
MAXHOLD – Cette touche mémorise le niveau maximum du signal et le corrige automatiquement lorsque cette valeur est dépassée.
STORE (mémoriser) – Pour mémoriser une courbe, allez sur cette ligne et appuyez sur F2 et 2 (lire le texte).
PEAK scr – Pour positionner le signal avec l'amplitude la plus grande au centre de l'écran, appuyez sur les touches F1 et 4.
RBW – Pour changer la valeur de la ligne SPAN, appuyez sur les touches F1 et 2, puis sur "+" et "–". Il est possible de sélectionner 1 MHz, 100 kHz ou 10 kHz.
RUN – Pour immobiliser les tracés sur l'écran, appuyez sur les touches F1 et 6.
Sensibilité – Pour modifier la sensibilité en vertical des dBm ou des dBμV, appuyez sur les touches F1 et 9, puis sur "+" et "–".
SPAN – Pour changer la valeur de la ligne SPAN, appuyez sur les touches F1 et 1, puis sur "+" et "–" ou tournez le bouton de l'encodeur, ou bien encore, tapez directement sur le clavier la valeur SPAN qui vous intéresse.
SWP – Pour changer la valeur de la ligne SWP, appuyez sur les touches F1 et 3, puis sur "+" et "–". Les temps de Sweep sont : 50, 100 et 200 millisecondes et 0,5, 1, 2 et 5 secondes.
Touches "+" et "–" – Ces deux touches servent à augmenter ou à réduire les valeurs qui apparaissent sur les lignes CENTER, SPAN, RBW et SWP.
Clavier numérique – Il sert à entrer la valeur d'une fréquence sur la ligne >******** qui sera transférée sur la ligne CENTER seulement après avoir appuyé sur la touche ENTER.
Tracking – Pour activer le tracking, appuyez sur les touches F2 et 3. Pour le désactiver, appuyez sur les touches F2 et 4.
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