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La mémorisation de la courbe d'un filtre HF (1ère Partie)

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.

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.

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 sor tie 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 = 1000.0
RBW = 1 M
SWP = .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-àdire 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 kHz
Marker 2 = –31 dB 203815 kHz
M 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 kHz
Marker 2 = –31 dB 203815 kHz
M 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 kHz
Marker 2 = –31 dB 203815 kHz
M 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 kHz
Marker 2 = –38 dB 205900 kHz
M 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 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”.

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.

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 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.

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 rappor t 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 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.

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).

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”.

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 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).

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).

1ère partie.
2ème partie.
3ème partie.
Comment utiliser le TRACKING sur l'analyseur de spectre.
La mémorisation de la courbe d'un filtre HF (2ème partie et fin).

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