Cours HF - EICAR PDF

Module H.F 1. Le signal audio est notre signal de base, aussi appelé signal Basses Fréquences, BF. Le signal transporté comporte le signal audio, mais à une autre fréquence bien plus haute qui sert à...

Module H.F 1. Le signal audio est notre signal de base, aussi appelé signal Basses Fréquences, BF. Le signal transporté comporte le signal audio, mais à une autre fréquence bien plus haute qui sert à « porter » le signal de base. Cette fréquence est la porteuse, « carrier » en anglais. La combinaison des deux s’appelle le signal Hautes Fréquences, HF. On parle souvent de micro HF. Quelques dé nitions importantes : Onde : « Une onde est la propagation d’une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales du milieu. Elle se déplace avec une vitesse déterminée qui dépend des caractéristiques du milieu de propagation. » Fréquence : La fréquence est le nombre d’occurrences d’un événement en un temps donné. Sur une seconde, la fréquence est exprimée en Hertz, Hz. La longueur d’onde est la distance dans l’espace qu’il faut à cette onde pour se reproduire. La fréquence et la longueur d’onde sont inversement proportionnelles : plus la fréquence augmente, plus les ondes sont courtes. Ondes Mecaniques / Ondes électromagnétique : Une onde mécanique est le résultat du déplacement d’une force mécanique qui se propage dans la matière, par collision de proche en proche. Exactement comme l’onde provoquée à la surface de l’eau par le lancer d’un caillou. Les ondes mécaniques se déplaçant dans notre environnement à des fréquences situées entre 20 Hz et 20 kHz sont les ondes sonores. Elles sont perçues par l’appareil auditif humain et interprétées par notre cerveau comme des sons. Les ondes mécaniques se transmettent sans avoir « d’orientation » particulière ; elle ne se propagent pas dans leur milieu selon un plan. Il n’est pas utile de tourner la tête pour entendre quelqu’un qui parle la tête allongée sur un canapé. On dit que ce sont des ondes non polarisées. Les ondes électromagnétiques sont d’une toute autre nature. La force qui se propage n’est plus mécanique mais électromagnétique. Chaque particule transmet à sa voisine la force électromagnétique qu’elle a emmagasinée de la précédente. Les ondes électromagnétiques correspondent aux variations d’oscillations couplées du champ magnétique et du champ électrique. Ces deux composantes se propagent perpendiculairement l’une par rapport à l’autre. On dit que les ondes électromagnétiques sont polarisées, c’est-à-dire qu’elles ont un sens d’orientation. Ce sera essentiel pour le positionnement et l’orientation de nos antennes.  fi  Module H.F 2 Un système de microphone sans l est toujours constitué d'un émetteur (capsule microphone + électronique d'émission) et d'un récepteur. Emetteur main : L'émetteur HF peut être intégré dans le corps même du micro, c'est le cas des microphones appelés émetteurs à main. Ces derniers se présentent sous la forme d'un micro conventionnel, excepté le fait qu'ils sont un peu plus grands, car leur extrémité (comporte une antenne protégée par un petit radôme en plastique (transparent aux hautes fréquences). L'emetteur peut aussi être une pièce rajoutée à un microphone standard style SM58. C'est le cas par exemple de l'extension "plug-on" de Sennheiser.  fi  Module H.F 3 Emetteur de poche (Pocket) L'émetteur HF est dans ce cas constitué d'un boitier indépendant de petites dimensions et plutôt léger (parfois moins de 200 g) que l'on peut accrocher à la ceinture. La liaison audio entre l'émetteur et le micro est alors assurée par un câble de petit diamètre soit en mini-jack chez Sennheiser soit en tqg chez Shure Exemple : d’utilisation micro casque / Guitare   Module H.F 4 FONCTIONNEMENT Préaccentuation / Désaccentuation Ce procédé consiste à augmenter la quantité d'aigus (pré-accentuation) lors de l'émission, et à atténuer lors de la réception (dé-accentuation), le surplus d'aigus apporté à l'émission, a n de retrouver le son d'origine. Ce procédé est adopté pour la transmission des émissions de radio en FM (modulation de fréquence). L'amélioration se situe dans le rapport signal / bruit, qui est dégradé par le principe même de la transmission en RF : les circuits électroniques utilisés en émission et en réception sont en e et complexes à réaliser et ne permettent pas facilement d'obtenir de hautes performances dans ce domaine. En outre, la modulation de fréquence (FM) utilisée en général pour la transmission HF des micros sans l, apporte un bruit non négligeable au signal utile. Compression / Expension (Compendeur) Compendeur (ou compendor) est l'abbréviaton de Compresseur Expendeur (ou expenseur). Tout comme avec la préaccentuation / désaccentuation, la compression de dynamique (à l'émission) et l'expension de dynamique (à la réception) permettent d'améliorer le bilan de transmission pour les caractéristiques dynamique et bruit de fond. Le principe est assez simple et permet de "faire tenir" une dynamique large (celle autorisée par la capsule de prise de son) dans la dynamique (réduite) de la liaison HF. Tous les sons contenus dans une dynamique de 100 dB peut ainsi loger dans une dynamique réduite de 50 dB si le taux de compression possède un rapport de 2:1. Une dynamique originale de 100 dB pourrait fort bien être réduite à 33 dB avec un taux de compression de 3:1, mais il faut savoir que plus le taux de compression est élevé et plus il est di cile de faire correspondre la fonction d'expendeur à la réception (un mauvais alignement du niveau de référence entre compresseur et expendeur peut résulter en un son plutôt désagréable). Le Rapport Signal / Bruit Le signal que nous transportons est le signal utile. Tous les autres sont considérés comme du bruit ou des interférences. Le ratio entre l’amplitude du signal utile et le bruit de fond s’appelle le rapport signal sur bruit, S/N. Quand il devient inférieur à un certain seuil, il n’est plus possible de décoder le message utile. En transmission, le bruit est un ensemble de fréquence ; une interférence est une fréquence isolée venant masquer tout ou partie de notre signal HF. Nous parlerons alors de rapport « porteuse sur interférence » : C/I (« carrier to interference ratio »), ou de CNR (« carrier to noise ratio »). La base de la transmission de signal est d’optimiser sans cesse le CNR. Sans l, votre portée sera directement liée à votre gestion du CNR. Squelch Le squelch est un système de Gate sur le récepteur qui permet de muter le signal BF lorsque le niveau de réception HF est insu sant ou inexistant. Le seuil à partir duquel agit le silencieux est parfois ajustable. Le squelch coupe bien le signal BF en sortie du récepteur, mais sa commande est liée au niveau de réception HF : il n'agit pas sur les silences audio, mais sur les silences de réception HF  fi fi ffi ffi fi ff  Module H.F 5 Gain audio de l’émetteur Il est important que le gain du micro soit convenablement ajusté ( niveau ligne / niveau mic ) pour pouvoir béné cier de la plus grande plage dynamique possible, et béné cier ainsi d'un bon rapport signal / bruit. Le bon réglage dépend toujours de la source, du micro … de la sensibilité de la capsule (de la tension de sortie qu'elle délivre pour une pression acoustique donnée, par exemple 2 mV pour une pression acoustique de 1 Pascal émise à 1 mètre dans l'axe du micro); de la distance entre la source sonore à capter et le microphone. de la puissance de la source sonore Puissance HF d'un microphone Elle est généralement de quelques milliwatts (1 mW à 50 mW), sachant que la puissance apparente rayonnée (PAR) maximum autorisée est de 10 mW en VHF et de 50 mW en UHF.. plus la puissance est élevée et plus la consommation est élevée et donc plus l'autonomie des piles ou accus est réduite. Rapport Signal / Bruit Le signal que nous transportons est le signal utile. Tous les autres sont considérés comme du bruit ou des interférences. Le ratio entre l’amplitude du signal utile et le bruit de fond s’appelle le rapport signal sur bruit, S/N. Quand il devient inférieur à un certain seuil, il n’est plus possible de décoder le message utile. En transmission, le bruit est un ensemble de fréquence ; une interférence est une fréquence isolée venant masquer tout ou partie de notre signal HF. Nous parlerons alors de rapport « porteuse sur interférence » : C/I (« carrier to interference ratio »), ou de CNR (« carrier to noise ratio »). La base de la transmission de signal est d’optimiser sans cesse le CNR. Sans l, votre portée sera directement liée à votre gestion du CNR.  fi fi fi  Module H.F 6 Positionnement des équipements La meilleur transmission entre un émetteur et un récepteur est obtenue avec une vue directe entre l'émetteur et le récepteur. On appelle cela, la ligne de vue. Tout obstacle (table, meuble, porte, portique lumière, public) situé entre les deux équipements atténue le niveau du signal qui arrivera au récepteur, et doit donc être évité dans la mesure du possible Notez que cette caractéristique de "directivité" est d'autant plus importante que la fréquence du signal est élevée. Vous avez donc interêt de placer le récepteur (ou son antenne) en hauteur, au dessus des obstacles classiques tel le public venu vous écouter. L'orientation des antennes est également importante, car ces dernières travaillent dans une polarisation verticale ou horizontale (généralement verticale pour les micros sans l), et la polarisation doit de préférence être la même en émission et en réception. De nition Polarisation : Si l'émetteur est intégré au microphone, la polarisation de l'antenne d'émission (également intégrée au micro) bougera en fonction de la position du micro. Si l'émetteur est déporté (boitier à la ceinture par exemple) la polarisation de l'antenne d'émission changera peu pendant la performance de l'utilisateur. On parle de polarisation horizontale ou verticale: Une antenne placée verticalement travaille en polarisation verticale, une antenne placée horizontalement travaille en polarisation horizontale. Règle de mise en Place : Ne pas utiliser une fréquence correspondant à une fréquence déjà utilisée par un émetteur voisin, émetteur de télévision par exemple ou autre appareil. Le récepteur pourrait être perturbé et donner des résultats plus que médiocres et être dangereux pour les oreilles des utilisateurs. (interférences ) L'utilisation d'un récepteur doté d'un système de balayage automatique des fréquences (scan), peut grandement faciliter la recherche des fréquences disponibles. Vous avez la possibilité et aussi le devoir dans un contexte professionnel de vous renseigner sur les fréquences utilisées par les émetteurs de télévision sur la zone géographique où vous voulez mettre en oeuvre votre ou vos liaisons HF. Ne pas placer côte à côte deux émetteurs, même s'ils travaillent à des fréquences d'émission di érentes. Des phénomènes de battement peuvent se produire et provoquer des dysfonctionnements audibles ( intermodulations ). Séparer chaque émetteur de quelques 10 cm au minimum. Ne pas approcher trop près un émetteur d'un récepteur, sauf si ce dernier dispose d'un atténuateur RF. Un niveau RF trop important peut en e et provoquer une saturation de l'étage d'entrée RF du recepteur et occasionner une distorsion importante du signal démodulé. En règle générale, la distance entre émetteur et récepteur doit être d'au moins deux mètres. Ne pas placer les récepteur vers des équipements connus pour être "rayonnants" : équipements audio-numériques, alimentation à découpage de puissance, gradateurs de lumière, néon, etc. De même, ne pas placer les récepteurs à proximité de surfaces métalliques imposantes.  fi ff ff fi  Module H.F 7 Dans tous les cas, il est un accessoire qui sera d'une grande et réelle utilité : l'a chage du niveau de réception RF sur le récepteur, au moyen d'une échelle de leds ou d'un galvanomètre à aiguille (ce dernier n'étant tout de même plus vraiment à la mode). Antennes et câbles Dans la majorité des cas, l'antenne raccordée directement au récepteur su t pour une qualité de réception exploitable. Mais il est des cas où une mauvaise réception du signal HF émis par l'émetteur donne envie d'essayer ou impose de déporter l'antenne du récepteur. Cela est notamment vrai : quand des obstacles (surtout s'ils sont métalliques) se dressent entre l'antenne d'émission et l'antenne de réception; quand le récepteur est logé dans un rack avec d'autres équipements; quand d'une façon générale le récepteur est situé dans une zone où le signal HF reçu est faible. L'utilisation d'une antenne déportée s'e ectue avec un câble RF BNC 50 ohms. 1- Choix de l’antenne https://www.youtube.com/watch?v=An2xTiKV3yA Attention à ce que l'antenne soit positionnée bien perpendiculairement au plan de masse (surtout pas parallèle à ce dernier) : si le plan de masse est horizontral, l'antenne doit être verticale, et inversement. Type Référence Gain théorique (dBi) Omni A1031 2.15 dBi Cardioide PA805WB 6,5 dBi Gain : 7,5 dBi Cardioide + UA874WB ampli ée Ampli cation réglable Hélicoidale A5000CP 8 dBi   fi fi ff ffi ffi  Module H.F 8 2- Choix du câble Le choix du câble est très important, surtout si sa longueur est importante. L'atténuation apportée par un câble RF est plus importante en UHF qu'en VHF, aussi un même câble utilisé en UHF ne pourra-t-il pas être aussi long que s'il est utilisé en VHF. Les références de câbles RF les plus répendus sont les suivantes : RG58 économique - Limiter la longueur à 4 mètres en UHF, et à 10 mètres en VHF RG58 de qualité - Limiter la longueur à 7 mètres en UHF, et à 16 mètres en VHF RG8 économique - Limiter la longueur à 9 mètres en UHF, et à 21 mètres en VHF RG8 de qualité - Limiter la longueur à 14 mètres en UHF, et à 33 mètres en VHF RG8 pro - Limiter la longueur à 23 mètres en UHF, et à 55 mètres en VHF (source pour les longueurs : site internet de Audio-Technica) RG58 (Belden 8259) RG8 (Belden 9913) 5m -3 10 m -6 20 m -12 -3 Couplage avec séparateur d'antenne (splitter) L'usage simultané de plusieurs récepteurs peut poser problème avec des antennes déportées, car il faut qu'elles soient su samment éloignées les unes des autres. L'usage d'une antenne unique est à ce titre une bonne chose. Il existe deux types d'équipements permettant de coupler plusieurs récepteurs à une seule antenne : les coupleurs / séparateurs passifs (non ampli és) et les coupleurs / séparateurs actifs (ampli és). Les coupleurs passifs ne demandent aucune alimentation pour fonctionner, la répartition du signal reçu sur leur entrée s'e ectue par partage : s'il y a deux sorties, on retrouve approximativement la moitié du signal d'entrée sur chacune des sorties (perte de 3 dB sur chaque sortie). Plus le nombre de sorties est grand, et plus le signal se retrouve a aibli sur chaque sortie. Autant dire que ce type d'équipement ne convient pas toujours très bien, surtout si on utilise un cable RF de grande longueur ! Le séparateur actif quant à lui apporte un certain gain au signal reçu, avant sa distribution. Les pertes liées aux séparations sur les diverses sorties sont donc compensées. 3- Bilan de liaison : https://www.youtube.com/watch?v=WIQoW2EH_hY De nitions : Le bilan de liaison est un calcul par étapes permettant de déterminer la qualité d’une liaison. Exercice Pratique : Bilan de liaisons  ff fi fi ffi ff fi  Module H.F 9 Normes Les microphones sans l travaillent dans des bandes de fréquence qui sont utilisées pour d'autres applications, entre autres la télévision. Il est important de savoir qu'aucune bande de fréquence n'a été réservée pour l'utilisation des microphones sans ls, ces derniers n'ont donc aucune priorité en cas de brouillage avec d'autres équipements RF. Rappel : depuis le 01/12/2011, les fréquences utilisables doivent désormais être comprises dans une des bandes suivantes : Bande Fréquences ou bandes de Puissance Largeur Remarques / fréquences autorisées max. canaux Exemples 32,8 MHz 1 mW PAR 200 KHz Arrêté du 11/03/1994 36,4 MHz 39,2 MHz 111 MHz à 125 MHz VHF 173,800 à 213,200 MHz VHF Normes ETS 300/422 et 300/455, 8 fréquences disponibles de 174.600 MHz à 204.600MHz 182,400 MHz; 204,820 MHz; 212,320 MHz; 227,32 MHz; 235,820 MHz VHF 175,500 à 178,500 MHz 10 mW PAR 200 KHz Arrêté du 11/03/1994 183,500 à 186,500 MHz UHF * 470 à 830 MHz 10 mW PAR 200 KHz 1440 fréquences Bande M3 de 692 à 716 MHz ou réparties en plusieurs Bande P4 de 702 à 726 MHz 50 mW PAR bandes de fréquences Bande P3 de 724 à 745 MHz ? larges de 36 MHz Bande Q2 de 748 à 784 MHz chacune : Bande R7 de 782 à 810 MHz UHF 863 à 865 MHz 10 mW PAR 200 KHz Décision ART N°99-799 et 99-800 Exemples : 863,100 MHz et 864,375 MHz 1785 à 1800 MHz 50 mW PAR 200 KHz Recommandation ERC/REC/70-03 - Annexe 10 Utilisé pour les émetteurs à 2400 MHz modulation HF numérique. / Exemple iem  fi fi  Module H.F 10 VHF = 150 à 250 MHz environ UHF = 450 à 950 MHz environ (canaux 21 à 69) * - Bande A de 518 à 554 MHz - Bande B de 626 à 662 MHz - Bande C de 740 à 776 MHz - Bande D de 786 à 822 MHz - Bande E de 830 à 866 MHz (1) 1140 fréquences dans la bande 554 à 865 MHz 15 fréquences disponibles entre 863 et 865 MHz. 16 fréquences disponibles dans une plage de 24 MHz. (1) La bande 865 à 868 MHz est aussi ouverte aux étiquettes électroniques à radiofréquence   Module H.F 11