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Récepteurs à première FI basse – Partie 3

Après tout ce qu’on a dit sur les performances supposées meilleures des récepteurs à première FI basses (en tous cas pour un budget et un usage amateur), il faut toutefois y apporter une petite nuance. Tout le monde ne tirera pas réellement profit du Dynamic range étendu de ces postes. Si vous n’avez qu’une antenne filaire, si vous n’êtes pas fondus de contests, si vous préférez les bandes WARC ou si 90% de votre trafic est en local, tout poste récent devrait vous donner satisfaction. Suivant l’usage, un FT-450, un TS-480 ou un IC-7200 offrent un format pratique, des fonctionnalités riches et un prix tout à fait correct sans négliger l’aspect performances. Le marché de l’occasion est aussi plein de bonnes affaires avec des FT-990 ou FT-1000D (pour ne citer que Yaesu) qui se négocient à des prix corrects, sont aisés à utiliser comme postes fixes et sont encore loués par de nombreux DXeurs de pointe.

Aussi, ne regardez les défauts de jeunesse du poste que vous convoitez. Une grosse avancée des équipements actuels (initiée par Elecraft il me semble) est la possibilité de mettre à jour leur logiciel interne de façon simple. Tous les constructeurs, grands ou petits, corrigent régulièrement les défauts mineurs de leurs postes. Parfois les mises à jour sont même beaucoup plus profondes et touchent même es algorithmes de traitement du signal dans le DSP. Prenons l’exemple du Ten-Tec Eagle, celui-ci semble souffrir d’un traitement du signal de Réduction du Bruit (NR ou Noise Reduction) très peu efficace. Quand on sait que sur d’autres postes que le Jupiter leur algorithme est tout à fait performant, il ne fait pas de doutes que le défaut sera corrigé.

Que regarder réellement pour faire un juste choix alors. Passons sur ce que les postes savent tous bien faire aujourd’hui (sensibilité, stabilité, puissance d’émission, compresseur, mémoires, manipulateur électronique…) et attardons nous sur les défauts souvent tus des équipements actuels. Tout d’abord, la corollaire d’une bonne résistance aux signaux forts se situe dans la qualité du circuit d’AGC. En effet, le but d’un contrôle automatique du gain est justement d’augmenter la plage de dynamique réellement utilisable. Dans les postes modernes elle est complexe car elle doit d’une part s’assurer que le convertisseur analogique-numérique de la dernière FI soit toujours dans la bonne plage d’exploitation et aussi garantir le confort d’écoute. Les récepteurs à DSP sur la FI comportent souvent une AGC à 2, 3 ou 4 niveaux (AGC analogique, AGC avant le filtrage numérique, AGC pour la BF…). La première génération de postes à DSP sur la FI souffrait d’un trou dans l’attaque de l’AGC ce qui pouvait causer de forts désagrément. Aujourd’hui tout semble résolu. De plus la plupart des postes disposent de 3 niveaux d’AGC (rapide, moyenne, lente) parfois paramétrables en attaque et délai et même totalement désactivable (à proscrire car le CAN saturerait très vite). Les derniers postes sortis ne semblent plus souffrir de défauts. Ensuite, point important mais souvent négligé la qualité de la BF. A quoi cela sert d’avoir un récepteur très sensible et filtrant parfaitement les signaux indésirables si la partie audio vient ajouter des sifflements ou des distorsions. Pour les longues périodes d’utilisation, ce défaut sera plus fatiguant que 10dB de moins dans le Dynamic Range. Dans la même veine, l’ergonomie n’est pas à négliger. Personnellement, même si j’apprécie toujours mon FT-100 qui me gratifie de DX et de new-ones régulièrement, je suis écoeuré de son ergonomie “par menu” qui oblige à appuyer sur 10 touches pour faire certaines opérations récurrentes en cours de trafic.

Courbe de sélectivité composite Orion II Ten-Tec (http://capheda NULL.files NULL.wordpress NULL.com/2011/07/bruit-de-phase-orionii NULL.png)On a beaucoup parlé du bruit de phase, c’est un élément déterminant des performances du récepteur et de l’émetteur. Toutefois peu d’efforts sont réellement faits par les constructeurs. On peut toutefois citer l’exemple positif de l’Orion II de Ten-Tec, qui bien que datant d’il y a plus de 5 ans offre un circuit down-conversion très résistant aux signaux forts et un oscillateur local très propre dans son récepteur principal. Le récepteur secondaire est lui à couverture général et moins bien doté. Le graphe ci-contre est issue de son banc d’essai par G3SJX pour RadCom paru en Août 2006, le trait plein montre que le bruit de phase est excellent, même si le FT-5000 doit faire mieux de 10dB aujourd’hui et le TS-590s mieux de 20dB pour son récepteur à première FI basse.

Par ailleurs il ne faut négliger l’aspect émission. La forme de l’attaque du signal en CW est importante pour garantir la meilleure efficacité en terme d’émission. Une attaque trop rapide va étaler le spectre à l’émission et envoyer de la puissance inutilement à plusieurs kiloHertz à côté de la fréquence utile. Le circuit d’ALC est souvent considéré comme problématique. Au moins la moitié des postes de la dernière décennie ont soit une ALC trop agressive qui limite inutilement la puissance transmise et compresse trop fortement le signal créant encore une fois un étalement du spectre transmis. L’ALC peut aussi se mettre à osciller… Dernier problème touchant par exemple le TS-590 ou l’IC-7410 (sans parler des FT-840, IC-706…) et un pic de puissance lors du passage en émission. Même avec une puissance réduite à 60W pour accommoder un amplificateur linéaire legal-limit de 1,5kW (Alpha 9500 par exemple), le transceiver envoie pendant un temps bref toute la puissance (100w) ou plus. Les effets peuvent aller de la simple mis en sécurité de l’amplificateur à une destruction progressive du tube ou des transistors. Dernier point, le niveau des signaux d’intermodulation du troisième ordre ou plus en émission est aussi à surveiller sur les postes utilisant un dernier étage à 13,8V (contrairement à ceux à 40V ou plus). Encore une fois la puissance serait inutilement transmise là où il ne faut pas et surtout vous allez perturber du monde sur une large plage de fréquence…

Les revues parue dans les magazines restent néanmoins de très bonnes références, mais il faut savoir lire entre les lignes et ne pas négliger les petits caractères. Personnellement, je trouve que les revues de l’ARRL publiées dans QST sont parfois subjectives et que certaines mesures sont biaisées (mesure du Dynamic Range qui ne prend pas en compte la limitation par le bruit de phase) pour gonfler un peu les chiffres. Je leur préfère celles du magazine RadCom de la RSGB qui sont généralement l’oeuvre de Peter Hart de G3SJX. Elles ont l’inconvénient d’être faites sur un matériel prêté par les constructeurs et non acheté au hasard dans le commerce comme chez QST. Par contre je trouve que Peter est plus objectif, plus proche de la réalité du terrain et surtout n’hésite pas à comparer les produits et les marques entre elles (ce que vous ne verrez jamais dans un QST récent).

Maintenant je pense que vous attendez une conclusion… et bien je n’en ferais pas dans l’immédiat. Par contre tout vous paraîtra plus clair quand je rentrerai de ma petite semaine de vacances en famille à Singapour. Je vous raconterai ce que j’ai ramené dans mes valises, et pourquoi j’ai fait tout le cheminement de recherche que je viens de vous relater.

Récepteurs à première FI basse – Partie 2

En fait la première FI basse n’avait pas vraiment été abandonnée. Le constructeur américain Ten-Tec a continué à produire d’excellents postes sur ce schéma, sans couverture générale. Son compatriote Elecraft a produit les K1, KX1 et K2 qui ont remis au goût du jour l’idée qu’un amateur pouvait monter un transceiver en kit avec des performances comparables (voire meilleures) que ceux du commerce. Tout ces équipements avaient un point commun : d’excellentes performances en terme de résistances aux signaux forts proches (close-in dynamic range). L’avénement de la Radio Logicielle (SDR) avec des récepteurs à conversion directe (numérisation sur une FI VLF) et même à conversion numérique directe a encore enfoncé le clou sur le point des performances. Après avoir remporté la bataille de la sensibilité (défaut des premiers récepteurs à conversion directe), celle de la sélectivité (défaut des récepteurs à double conversion) on s’engageait dans celle de l’IPO3 (point d’interception du troisième ordre).

C’est vrai que ces derniers années nos bandes sont parfois encombrées les jours de concours. Les stations utilisant plus d’un kiloWatt et des antennes directives à plus de 3 éléments ne sont pas rares. Il est donc parfois difficile de trouver une place entre deux signaux forts et entendre la station lointaine arrivant S2-S3 autour de big-guns arrivant S9+20dB avec des splatters ou des “key-clicks” sur toute la bande est un calvaire. Ca commençait à faire un peu désordre, les gros matous du DX se tournaient vers le transceiver d’une petite boîte américaine au lieu d’acheter les derniers postes à 10.000$ des trois japonais.

Quel est le problème? Il est d’une part technique : il est plus simple et donc moins coûteux de produire un filtre étroit (disons moins de 3KHz) à une fréquence intermédiaire basse (disons 10MHz) que le même filtre en VHF. Si on regarde les postes de l’époque des FT-1000, les premiers filtres vraiment sélectifs sont sur la deuxième FI (celle à 10MHz). Ce qui veut dire qu’un signal fort à tout le loisir de saturer le premier étage (amplificateur, mélangeur…) et de créer de beaux produits d’intermodulation. Les constructeurs ont donc trouvé la solution d’ajouter le roofing-filter (filtre de toiture) sur la première FI (celle en VHF). Pour les postes haut de gamme, ceux qui sont à plus de 5000$, on a le budget pour faire des filtres étroits (6 pôles minimum) de 15KHz, 6KHz et 3KHz. Faire plus étroit (500Hz ou moins pour la télégraphie) n’est possible techniquement qu’à des coûts bien trop élevé. C’est là où les postes à FI basse brillent : ils peuvent embarquer des filtres 1,8KHz pour la BLU étroite ou 300Hz pour la CW étroite sans devoir casser la tirelire. C’est la raison technico-économique : pour un usage amateur, la down-conversion est plus appropriée. Un autre effet négatif de la up-conversion, c’est que pour produire un oscillateur local en VHF il faut souvent multiplier l’OL principal. Si le circuit est du type PLL il souffre d’un bruit de phase non-négligeable, et le faut d’ajouter un étage mélangeur en plus dégrade encore plus les caractéristiques dit de mélange réciproque (le vrai signal est noyé dans des signaux “fantômes”). Avec une FI basse, on peut même utiliser un DDS à des coûts raisonnables pour produire les différents signaux nécessaires, réduisant encore plus le bruit de phase.

Schéma fonctionnel du récepteur de l'IC-7700 (http://capheda NULL.files NULL.wordpress NULL.com/2011/07/schc3a9ma_ic-7700 NULL.png)La deuxième raison c’est que les revues techniques les plus lues se sont focalisées sur cet aspect là des performances car il est un des plus facile à démontrer à l’utilisateur. Contrairement au problème du mélange réciproque assez pernicieux ou celui aussi grave de la pureté spectrale à l’émission (intermodulations dans les amplis transistorisés à FET basse tension) qui ne gêne pas la station propriétaire de l’équipement mais les autres, les qualités de résistance aux signaux forts d’un poste saute à la figure les jours de concours. En particulier si on lit les bancs d’essais parus dans QST de l’ARRL, tout est fait pour mettre en avant les chiffres d’IMD et d’IPO3 en réception. Les autres mesures sont faites, mais rarement mises en avant comme défauts, et pis, dernièrement les méthodologies de mesures ont été revues pour masquer certains défauts. Quand Icom (ou un autre) met un bon filtre de toiture dans l’IC-7700, ça se voit tout de suite en première page avec un chiffre qui perce le plafond du graphe. par contre qu’il ne soigne pas le bruit de phase de son OL ou la linéarité de son amplificateur final en émission, il faut lire les petites lettres… De même pour la SDR, si le Flex-3000 est reconnu comme un excellent récepteur, son ergonomie réelle, ses problèmes de latence en particulier en télégraphie et la pureté de son signal en émission ne font pas que des heureux.

Pourtant il est tout à fait possible de produire un récepteur à triple changement de fréquence qui soit aussi performant ou mieux. C’est ce qui se fait dans le monde professionnel car la couverture générale est une nécessité. Contrairement aux radioamateurs disposant d’allocations de fréquences figées ou presque, le large panel des professionnels ne permet de savoir par avance pour quelle fréquence construire un équipement. Quand on regarde l’étude paru dans QST du XK2100 offert par Ulrich Rohde DJ2LR (de Rohde & Schwarz) à W1AW, on voit ce qu’un récepteur conçu sans compromis ou presque peu faire. Cornell Drentea de KW7CD au travers de son prototype Star-10 décrit dans QEX l’explique clairement : les solutions sont connues mais coûteuses. Son livre “Modern Communications Receiver Design and Technology (http://www NULL.amazon NULL.com/gp/product/1596933097/ref=as_li_tf_tl?ie=UTF8&tag=leschroniquhe-20&linkCode=as2&camp=217145&creative=399369&creativeASIN=1596933097)” revient plus en détail sur les technologies actuelles pour obtenir les meilleures performances en réception. L’utilisation à profusion du DSP a quelque peu changé la donne mais les contraintes restent les mêmes. Entre autres, l’obtention des meilleures performances en terme de mélange réciproque passe par un oscillateur local fonctionnant dans le haut des UHF ou les micro-ondes (1GHz est assez facile à réaliser) que l’on divise ensuite pour obtenir les signaux requis. La norme aujourd’hui reste le contraire : un OL bas (les DDS sont peu onéreux) que l’on multiplie.

Si la sélectivité sur les signaux peu espacés continue à s’améliorer, les mesures et surtout l’utilité réelle à en tirer seront de plus en plus “limitées par le bruit”. A noter qu’à ce jeu le TS-590s de Kenwood s’en tire plutôt bien malgré un design non optimal (synthèse directe par le DDS mais multiplication pour obtenir l’OL de la première FI du RX2). L’IC-7200 qui a fait le même choix ne peut en dire autant…

Que regarder alors quand on choisi un émetteur-récepteur pour les bandes amateurs ? Pour le savoir, vous devrez attendre demain…