Amélioration des tops de synchronisation

Article paru dans la revue Mégahertz

de juillet 1998

La linéarité de nos émetteurs ATV, particulièrement en AM 438 MHz, n'est pas toujours parfaite; l'utilisation de transpondeurs ATV quelle que soit la qualité de leur réalisation, ne peut qu'aggraver le phénomène à cause de la suite d'opérations que doit subir le signal : première modulation au départ, démodulation et remodulation sur le transpondeur; sans parler des doubles sauts en cas de relayages multiples, les transpondeurs à changement de fréquence, possibles sur les modes FM, s'affranchissent de ces inconvénients, mais au prix d'autres difficultés.


Dégradation des tops de synchronisation

Un signal vidéo standard à l'entrée d'un émetteur, est représenté figure 1 à gauche.

Il a parfois l'allure de la figure de droite à son arrivée sur le téléviseur du correspondant final, et ce n'est pas sans conséquence sur l'image qui apparaît à l'écran.

L'image correspondant à l'exemple de la figure est une série de barres verticales de gris, allant du noir au blanc. On voit, à gauche que les marches correspondant à des gris successifs sont toutes d'égale amplitude, et que les tops de synchronisation utilisent 30 % du signal total (tops synchro 0,3 V, vidéo 0,7 V).

Le récepteur reçoit le signal de droite, le noir est toujours noir, et le blanc est toujours blanc, mais il y a une compression des gris vers le haut, l'image est blafarde, elle a perdu de se dynamique, elle est moins belle, cela peut encore être supportable.

Côté tops synchro, cela peut être plus grave, le téléviseur, qui s'attend à recevoir des tops faisant 30 % de l'amplitude totale du signal, reçoit quelque chose de plus petit, par exemple 0,2 V de top synchro et 0,8 V de vidéo ; un appareil moderne peut s'en accommoder dans une certaine mesure, mais pas à l'infini ; il arrivera un moment où les effets apparaissent à l'écran.

Dans un premier temps, on observe des distorsions sur les verticales de l'image, et si les tops synchro sont trop rabotés, c'est la perte totale de synchronisation, l'image se déchire et devient inexploitable.
Ces phénomènes sont encore plus sensibles sur signaux faibles quand commence à apparaître du souffle sur l'image.

La bonne solution consiste bien sûr à rendre l'émetteur et le relayeur éventuel plus linéaires, mais quand cela n'est pas possible, le montage décrit ci-après permettra au moins de compenser les distorsions du bas du signal et de retrouver la synchronisation chez le correspondant.

Son principe est le suivant : si la chaîne totale n'amplifie pas assez les tops de synchronisation, il suffit de lui fournir des tops plus grands au départ, de telle manière qu'à l'arrivée ils aient l'amplitude souhaitée.

Sur la figure 2, on voit à gauche le signal vidéo agrandi volontairement au départ, les tops synchro dépassent largement les 30% théoriques.

A droite, on voit le signal reçu chez le correspondant ; l'image est toujours compressée dans les blancs, donc blafarde, mais les tops ont l'amplitude correcte et l'image sera synchronisée, ce qui est quand même mieux.

Le schéma complet du montage est donné figure 3, il est relativement simple : trois transistors courants et un circuit LM1 881 le montage s'insère entre la source vidéo, caméra, mire ou autre, et l'entrée de l'émetteur.

Le signal vidéo composite arrive sur la résistance de 82 Ohms et attaque un amplificateur utilisant un couple PNP NPN 2N2222 2N2907 ou équivalents; faisant abstraction, pour l'instant, de la chaîne 100 Q self et CV dont nous parlerons plus loin, le gain de ce type de montage dépend des valeurs des deux résistances de sortie ici ce gain est de deux.
Le signal n'est pas inversé.

En sortie d'amplification, on passe par un condensateur d'isolement de 4,7 micro Farads qui doit être sans fuite (éviter les chimiques et les condensateurs polarisés). On peut mettre deux condensateurs mylar de 2,2 pF en parallèle si l'on n'a pas de valeurs plus élevées. Le signal, après ces condensateurs, a l'allure indiquée figure 4, à gauche pour une image claire, à droite pour une image sombre.

Comme on peut le voir, l'ensemble du signal se centre autour de se valeur moyenne, la position en tension des tops synchro qui nous intéressent dépend donc du contenu de l'image, ce qui n'est pas pratique. Il faut les "clamper":

C est le rôle de la diode et du pont diviseur 820 Ohms 470 Ohms au lieu de se centrer autour de sa valeur moyenne, le signal se positionne alors juste au-dessus de la tension de clamping, aux 0,6 V près de la diode (0,2 V si l'on prend une diode au Germanium). Le signal au sommet de la diode a maintenant l'allure indiquée figure 5 le bas des tops de synchro se situe toujours au même niveau de tension quel que soit le contenu de l'image.

Ce signal clampé attaque le dernier 2N2222 monté en émetteur suiveur qui devra comporter un radiateur vu la dissipation que lui impose la tension permanente de 4 V sur sa base. Il est aussi passible d'utiliser un 2N2219 capable de dissiper un peu plus de puissance que le 2N2222.

Dans l'émetteur de ce dernier transistor, nous trouvons un pont diviseur de tension constitué par deux potentiomètres P2 et P3.

En supposant pour l'instant le curseur de P3 à la masse, c'est à dire avec P3 inactif, on voit qu'une action sur P2 fait varier l'amplitude du signal en sortie, et permet donc de l'ajuster à 1 V crête à crête.

Jusqu'à présent, on a donc pris un signal vidéo 1Vcc à l'origine, on l'a amplifié avec un gain de deux, et on le divise maintenant par deux pour retrouver 1 Vcc. L'ensemble ne sert pas à grand chose...

C'est là qu'intervient le circuit intégré LM1881 attaqué lui aussi par le signal vidéo; c'est un circuit spécialisé dont le rôle est d'extraire les tops vidéo d'un signal composite. Ces tops sont extraits sous forme d'impulsions descendantes fournies sur sa broche 1 ces impulsions mettent à la masse le curseur de P3 à travers la diode D2.

Voyons figure 6 l'effet de la position de ce curseur:

Le signal représenté est celui mesurable entre P2 et P3, avant le condensateur de sortie ; à gauche, on a mis le curseur de P3 coté masse, le LM1881 est donc sans effet, le signal vidéo n'est pas modifié, il est clampé vers 3,5 V A droite, on a poussé le potentiomètre, cela est sans action sur la partie vidéo du signal composite puisque les impulsions en provenance du LMI881 ne se produisent que pendant les tops synchro, (la diode est bloquée pendant le signal vidéo), par contre, elle conduit pendant ces tops synchro et ramène le curseur à la masse aux 0,6 V près); le pont diviseur P2-P3 n'est pas le même pendant les tops, il atténue plus, et les tops descendent en dessous du niveau de clamp d'une valeur qui dépend de la position du curseur de P3.

Tout revient à avoir amplifié les tops synchro et eux seuls.

C'est ce signal, qui après passage par le condensateur de sortie de 1000 micro Farads ira attaquer l'émetteur.


Mise au point

La procédure de réglage est la suivante On observe le retour de sa propre émission sur un oscilloscope (un oscilloscope 10 MHz suffit); le signal est pris sur la prise péritel du téléviseur de contrôle, chargé par 75 Ohms.

On joue sur les positions de P2 et P3, R2 agit sur l'amplitude du signal d'origine, et P3 agit sur l'allongement du top synchro ; le résultat optimum est obtenu quand l'amplitude totale du signal est égale à I V, avec un top synchro de 0,3 V.

La distorsion basse de toute la chaîne de transmission et de relayage est alors compensée pour ce qui concerne la synchronisation, (et pour elle seulement).
En l'absence d'oscilloscope, le réglage est moins précis et se fait à vue on suppose que limage en retour, ou signalée par le correspondant, présente des défauts de synchronisation comme une distorsion des verticales par exemple.

On commence alors par P2, avec le curseur de P3 côté masse, en essayant d'obtenir une image de luminosité générale correcte, ni trop sombre ni délavée ceci obtenu, on pousse PS jusqu'à retrouver la synchronisation correcte des verticales, on va légère ment au-delà de ce point, sans trop, et on y reste. Si l'effet escompté n'est pas obtenu c'est qu'il y a un défaut autre part, à priori dans l'émetteur.


Sous-porteuse couleur

Revenons maintenant sur l'ensemble résistance self condensateur de l'étage amplificateur outre les distorsions en amplitude que nous venons de voir, nos émetteurs et transpondeurs peuvent aussi présenter une distorsion en fréquence, autrement dit une diminution de leur gain sur les parties hautes du spectre vidéo, qui se traduit à l'arrivée par une perte de définition dans les détails de l'image (image plus ou moins floue), ou par la perte de la couleur lorsque la sous-porteuse chroma (4,286 MHz en SECAM, 4,433 MHz en PAL) commence à être atténuée.

Il est possible de favoriser les fréquences élevées en les amplifiant un peu plus au départ, cela s'appelle de la pré accentuation, le reste de la chaîne se chargeant d'effectuer la désaccentuation par son défaut de bande passante; dans ce cas, un simple condensateur en parallèle avec la résistance d'émetteur de 390 Ohms du 2N2222 peut faire l'affaire, mais le résultat n'est pas toujours agréable à l'œil : images durcies, rebonds sur les passages de noir à blanc.

Un condensateur ajustable peut être utilisé seul à cet effet, la résistance de 100 Ohms, la self et le potentiomètre P1 sont remplacés par des straps, le condensateur de 47 pF n'est pas utilisé. Le réglage se fait sur le CV, que l'on règle en observant l'image en retour et en cherchant le meilleur effet à l'œil.
Avec la self et les autres composants du schéma, la pré-accentuation n'agit plus qu'aux environs de 4,3 MHz, c'est-à-dire sur la sous-porteuse chroma.

La procédure de réglage est la suivante On injecte un signal couleur, PAL ou SECAM à l'entrée du montage (mire, ou réception d'une émission commerciale récupérée sur la prise péritel d'un téléviseur) et, P1 étant à la masse, on observe les bursts chroma sur un oscilloscope (figure 7).

Le bon réglage du CV consiste à obtenir l'amplitude maximale pour ces bursts. Avec P1 à la masse, l'amplitude doit quasiment être doublée. Avec P1 à sa valeur maximale de 1 kilo Ohm, les bursts ne sont pratiquement pas modifiés.

Ce réglage terminé, on ne retouchera plus à P1.

En fonctionnement normal, image colorée, tops synchro réglés comme indiqué plus haut, le potentiomètre P1 est laissé à sa valeur maximale, et le montage n'a pas d'action sur la couleur.

Par contre, en cas de signaux faibles chez le correspondant, ou de signal dégradé en fréquence par la chaîne de transmission retransmission, il peut être intéressant d'agir sur P1. La diminution de sa valeur amène progressivement une diminution de la résistance d'émetteur du 2N2222, ce qui se traduit par une augmentation de gain de l'amplificateur autour de 4,3 MHz.

Cette augmentation sélective du gain fera réapparaître la couleur chez un correspondant juste à la limite, ou réduira le fourmillement dans les parties sombres de l'image. Les effets ne sont pas percutants, mais existent. Il ne faut pas trop descendre P1 vers la masse sous peine de dégrader l'image par excès de dureté; il y a un juste milieu à trouver.

La réalisation de ce montage a été faite sur circuit imprimé, sans chercher à miniaturiser les composants, particulièrement pour ce qui concerne les condensateurs chimiques; l'implantation des composants est donnée figure 8 avec vue du cuivre par transparence, la face cuivre est donnée figure 9.

André DUCROS, F5AD

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