Jean-François FOURCADIER
F4DAY

Montpellier  (France)

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Intermod story

 

La région du sud de la France, chacun le sait, est très dynamique dans le domaine de la télévision amateur. Les transpondeurs phonie VHF-UHF sont importants pour jouer le rôle de voie de service ou bien encore pour permettre des échanges techniques approfondis entre les nombreux adeptes de la télévision d'amateur. C'est dans ce but que notre ami André, F4DVR, a mis en place sur un point haut de l'Hérault le transpondeur F1ZSF qui retransmet sur 430,975 MHz tout le trafic entendu sur 144,575 MHz, et vice-versa. Cette installation permet des échanges phonie de qualité sur tout le littoral méditerranéen compris entre Marseille et Perpignan.

Les nombreux utilisateurs ont cependant vite découvert que le trafic était régulièrement perturbé par le relais RU5, situé à une centaine de mètres, transmettant sur 430,125 MHz. Le transpondeur F1ZSF se mettait en fonctionnement lors du fonctionnement du RU5, laissant entendre des tonalités superposées aux messages du RU5. Tout ceci perturbait gravement au niveau régional la fréquence 144,575 MHz utilisée par ailleurs pour transmettre les ordres de télécommande ATV. Bref, il était urgent de remédier à ce problème.

L'analyse de la perturbation

L'analyse conduite par André, F5AD, a montré que la perturbation dont était victime le transpondeur F1ZSF était le résultat d'un produit d'intermodulation d'ordre 3 entre le signal puissant du relais RU5 voisin et un signal émanant d'une station professionnelle automatique lointaine fonctionnant sur 429,275 MHz. Le fonctionnement simultané du RU5 et de cette station lointaine conduisait dans tous les cas à la création d' un signal sur 430,975 MHz et au déclenchement du transpondeur.

L'équation de la perturbation d'intermodulation d'ordre 3 était dans notre cas :

(430,125 x 2) - 429, 275 = 430,975 MHz

Ce qui peut s'illustrer de la manière graphique suivante :

Le problème technique à résoudre

Il est à noter que le type de perturbation observé, dû à un battement d'ordre 3, est particulièrement difficile à éliminer. Le produit d'intermodulation est créé soit dans l'amplificateur RF, soit dans le mélangeur du récepteur lui-même. Les traditionnels filtres à lignes ou à cavités disposés en standard sur les entrées des récepteurs ne permettent pas en UHF de réjecter suffisamment les signaux situés à moins de 3 ou 4 MHz pour éviter ces difficultés.
Une amélioration est apportée dans les équipements professionnels en ayant recours à un amplificateur RF linéaire à gain modéré, suivi par un mélangeur équilibré à point d'interception élevé nécessitant une puissance d'OL respectable (+13 dBm, voire + 17 dBm ou même + 23 dBm). Dans le domaine professionnel les problèmes de ce type sont au départ minimisés en regroupant les fréquences d'émission dans une bande de fréquence donnée et les fréquences de réception dans une autre bande séparée de la première d'une valeur appelée écart duplex (typiquement 4,6 MHz à 150 MHz et 10 MHz à 450 MHz). Les problèmes résiduels sont ensuite résolus au cas par cas.

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Dans notre cas nous résoudrons le problème au moyen d'un filtre réjecteur accordé sur 430,125 MHz (sortie RU5) et faisant appel à une cavité à facteur de surtension élevé.
Le transpondeur utilisé étant simplement un matériel amateur commercial disposant de la fonctionnalité transposeur, le comportement du filtre devra être satisfaisant aussi bien dans la bande 430 MHz que dans la bande 144 MHz.

Réalisation du filtre

La structure retenue est de type réjectrice. Lors de la conception, puis de la mise au point, on s'efforcera de modeler la courbe de réponse pour obtenir un creux prononcé sur 430,125 MHz et un affaiblissement minimum sur 430,975 MHz et sur 145 MHz. La longueur L de câble coaxial 50 ohms est critique. Elle doit être ajustée pour obtenir la forme de réponse souhaitée.

La cavité employée est un modèle de récupération 400 MHz de marque Kathrein.

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La cavité ouverte, sa plaque de fond retirée

Le dispositif de couplage est très simple.

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Le filtre réjecteur terminé :

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Lecture : Un document particulièrement intéressant rédigé par VE2AZX : ve2azx-duplexerinfo.pdf

Réglages

Le réglage est dégrossi à l'aide d'un analyseur de spectre associé à un générateur de poursuite : ici un antique analyseur HP141T avec son tracking HP 8444A. La fréquence de résonance est ajustée en modifiant la position du piston central de la cavité. Ensuite la forme correcte de la courbe de réponse est modelée en agissant sur la longueur L du câble coaxial et sur le condensateur ajustable de 10 pF : maximum de transmission sur 430,975 MHz, minimum sur 430,125 MHz.

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hor : 500 kHz/div, vert : 10 dB/div

Lorsque l'allure de la courbe est satisfaisante, on affinera le réglage de fréquence des extrema au moyen d'un générateur RF synthétisé et d'une sonde RF à bolomètre. En effet, le calage en fréquence doit être très précis : un écart de 25 kHz est sensible, un écart de 100 kHz apporte un affaiblissement inacceptable. Le transport du filtre peut altèrer le calage en fréquence. Il est donc dans tous les souhaitable de reprendre les réglages au moment de la mise en service sur site.

Performances obtenues

Les mesures sont complétées pour apprécier la désadaptation introduite par le filtre réjecteur. La perte d'insertion sur la fréquence à privilégier 430,975 MHz est de 1,2 dB, alors que l'affaiblissement sur 430,125 MHz est de 26 dB, et sur 429,275 MHz de 19,6 dB. Sur 144,600 MHz l'affaiblissement n'est que de 0,4 dB. Le ROS introduit par le filtre est inférieur à 1,5 à 430,975 MHz et de 1,4 à 144,600 MHz.

Ces résultats ne sont pas exceptionnels mais cependant suffisants pour modifier sensiblement le comportement du récepteur dans son environnement défavorable.

Après raccordement et mise en service du filtre les problèmes d'intermodulation évoqués plus haut ont totalement disparus.

Conclusion

La mise en service de relais ou de transpondeurs, notamment en points hauts, peut réserver des surprises. Lorsqu'on est victime de perturbations, il faut conduire une analyse large, en effectuant tout d'abord l'inventaire des signaux puissants reçus sur le site. Un filtre simple, fut-il à lignes ou à cavité, n'est pas toujours suffisant pour résoudre le problème et la mise en place d'une solution "sur mesure" est quelque fois indispensable. Enfin il faut noter que les récepteurs professionnels ont souvent un meilleur comportement en présence de signaux forts que les matériels amateurs davantage tournés vers la recherche de la plus grande sensibilité.

Bon trafic sur les relais et transpondeurs !

 

 

73 de Jean-François FOURCADIER, F4DAY

 

 

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