Voile et Electronique : Christian Couderc

Cette petite note décrit un matériel commercial, accessoire utile pour une station de télévision amateur.
Le Nextwave EX 310 est un petit démodulateur satellite très répandu dans les stations TV ham PACA.

Un lot de démodulateurs satellites Nextwave EX-310 a été récupéré et les OM's de la région de Marseille ont pu s'équiper d'un récepteur parfait pour débuter en réception télévision 1.2 GHz.
Vous trouverez les schémas sur le site de Joël (voir les liens); j'ai aussi une documentation complète de tous les composants et les schémas.

Certains de ces matériels fonctionnent sans problème comme il est décrit dans la notice, d'autres pourtant neufs comme le mien, avaient des fonctions incomplètes, pas de filtres, touche RF (de changement canal modulateur) inactive…
Le programme d'exploitation est contenu dans le Hynix GMS 90c56 qui est un OTP de 24 ko, mais le problème vient de l'eeprom 24c32 qui contient les réglages canaux et les activations des menus. Si l'eeprom a été vidée ou altérée, une partie des menus est inactive.
Voici le fichier complet, copié chez Bernard, F1NST chez qui tout fonctionnait. Si vous avez ce problème, reprogrammez l' eeprom (montée sur support) et tout reviendra dans l'ordre.
Contenu eeprom 24c32 :

Une petite astuce d'exploitation permet de savoir facilement, d'un simple coup d'œil, quelle est la fréquence en cours . Le trafic local tourne principalement entre 1250 et 1255 MHz. Il suffit donc de programmer 1250 sur le canal 250, 1251 sur le canal 251,.., 1255 sur le canal 255,…
Autre avantage, en montant ou descendant le canal pour se centrer, cela permet aussi de raccrocher le son très capricieux.

Le bouton arrêt/marche ne coupe que l'afficheur (3 barres), tout reste sous tension. D'origine la consommation est de 9 VA "éteint " et de 13 VA allumé.
Le transformateur est sous-dimentionné et chauffe beaucoup. Par sécurité, n'hésitez pas à ajouter un interrupteur sur l'alimentation pour éviter de griller le transformateur.

Jean-François, F1LVO a remarqué que le transistor PNP Q119 qui commande l'alimentation du préamplificateur se met facilement en court-circuit et délivre 2 A sur une antenne (le dipôle est un court-circuit en continu), alors que la commande est coupée. Attention le transformateur chauffe alors énormément et les alimentations s'écroulent. Sans préamplificateur, il est préférable de mettre un condensateur en sortie du tuner par sécurité.
Une astuce consiste à mettre en série dans l'alimentation du préamplificateur une ampoule de 12 V, 4 W. Quand tout est normal, le préamplificateur ne consomme que quelques dizaines de mA, la lampe est éteinte et présente une chute négligeable. En cas de court circuit en sortie, la lampe s'illumine montrant qu'il est temps de réparer avant l'arrivée des pompiers.
Le plus simple est de couper le fil sur la patte d'entrée du régulateur U103 (7812 fournissant le 14/18 V), et souder la lampe en série. C'est facile sans démonter la carte.

Ce démodulateur a un problème énervant, le son accroche très mal. Il faut souvent changer de canal pour verrouiller le son. L'astuce basique est de programmer chaque fréquence sur deux canaux adjacents et d'alterner plusieurs fois jusqu'au verrouillage. La pll est calée vers 7.5 MHz, sur le son satellite, il faudra la recentrer vers 6.5 MHz pour notre utilisation TV ham.

En signaux faibles, les sorties directes et OSD sont affligées d’un squelch très médiocre qui passe la vidéo en écran bleu, empêchant de deviner les stations faibles dans le bruit. Merci, au premier qui trouve comment éliminer ce défaut très gênant, d’en informer les copains.

Le CAG est le "Contrôle Automatique de Gain ", ou AGC en anglais. C'est une tension variant avec le niveau du signal reçu, destinée à piloter le gain des étages d'amplification dans la plage optimale.
Ce tuner possède une sortie CAG non câblée vers l'extérieur, mais facile à repérer car indiquée sur la sérigraphie. Il très intéressant de la récupérer pour en faire un S-mètre. La courbe suivante, montre la relation entre le niveau d'entrée et la tension de sortie.

En l'absence de signal, dans le bruit, moins de -78 dBm, la tension est de 3.7 volts.
Pour des signaux très faibles, la tension décroît d'abord très vite, à 3 V pour -71.5 dBm.
La relation est ensuite sensiblement linéaire sur la plage des signaux exploitables, jusqu'à 1.5 V pour -25 dBm, ce qui donne une excellente dynamique de presque 50 dB.
Dans la zone des signaux très forts, plus de -25 dBm, l'entrée est saturée et la tension s'écroule. Des signaux d'un tel niveau apparaissent seulement si une antenne d'émission est trop près de l'antenne réception. Le tuner ne grille pas pour -20 dBm, mais il vaudrait mieux ne pas trop insister.

Pour exploiter ce signal de CAG proprement, le plus simple est de tirer un fil sous la carte et de le relier à la sortie du bornier marqué par le signe "impulsion " en déssoudant la résistance inutile.

Un simple contrôleur universel en calibre 5 V suffit pour indiquer le champ, mais il est beaucoup plus élégant d'utiliser un ampli opérationnel, monté en inverseur, pour fournir un courant nul pour 3.7 V d'entrée et au maximum de la déviation d'un galvanomètre vers 1.5 V d'entrée, car en pratique le tuner ne recevra jamais un signal aussi fort.

Un autre de ces démodulateurs présentait des anomalies sur le tuner et partait en oscillations pour des niveaux forts à plus de -20 dBm, la tension s'écroulant brutalement de 1.3 V à zéro. Celui ci descend progressivement à 0 V pour des signaux saturants, plus de -20.7 dBm.

Il faut expliciter ce niveau de bruit, en réalité il correspond à des signaux très faibles, mais l’image reste encore exploitable alors que le CAG n’a pas encore réagi.
Voici les relevés correspondants sur le relais local, reçu très fort (antennes à vue). Ces mesures sont faites sans préamplificateur en intercalant un atténuateur dans l’antenne (en n’oubliant pas un isolateur pour éviter de le griller avec le 18 V de l'amlimentation du préamplificateur!).

Atténuation ajoutée	Qualité d'image	Tension CAG
29 dB	Traces de synchro perdues	3.7 V constant Gain maximum
28 dB	- 3dB
25 dB	B1
22 dB	B2
19 dB	B3
16 dB	B4
13 dB	B5
9 dB	Image parfaite, aucune amélioration n'est perceptible	3.40 V
6 dB		3.00 V
3 dB		2.86 V
0 dB		2.77 V

Le tuner est sensible. Nous constatons que l’image B5 est obtenue pour un signal très faible, le CAG n’ayant pas encore commencé à réagir. Ce CAG ne sera donc exploitable que pour les signaux forts, c’est bien son rôle, il faut réduire le gain quand le signal augmente, afin d’augmenter la dynamique de le plage de fonctionnement.

On ajoute un préamplificateur (coté station, pas à l’antenne, pour faciliter les mesures). Il a été soigneusement optimisé et mesuré avec un gain de 28 dB pour un facteur de bruit de 1 dB. Le résultat semble assez inattendu.
Pour obtenir une qualité d’image à –3 dB, à la limite du souffle, il faut maintenant atténuer de 32 dB, ce qui ne fait qu’un gain effectif de 32-28=4 dB.
Par contre, l’image B5 est obtenue avec 23 dB d’atténuation, soit 23-12=11 dB de gain effectif.
Cet écart semblant considérable par rapport aux 28 dB espérés s’explique par le niveau propre de bruit du tuner.
Sur des signaux forts, nous retrouvons bien les 28 dB du gain mesuré, mais cela ne sert à rien si l’ampli est en bas à la station.
Ce gain n'est très intéressant que si l’ampli est monté à l’antenne car il compensera alors les pertes du câble de descente et améliorera considérablement la réception des signaux très faibles.
Placé à la station, il amplifie le bruit du câble (qui perd 7 dB sur 25 m à 1255 MHz) et n’apporte que très peu de bénéfices.

Il est plus élégant d'utiliser un microcontrôleur avec un convertisseur analogique numérique, en passant par une table (lookup table), pour traduire sur un afficheur le champ en dBm , avec une résolution du dixième.
Il est simple alors d'utiliser aussi les autres entrées multiplexées du convertisseur AD pour réaliser des fonctions supplémentaires.

Un potentiomètre qui permettra de caler le niveau d'image reçu et d'afficher en clair B5, B4,…, suivant le niveau, sera lu par une des entrées. Il faut que le seuil soit variable car la qualité d'image ne dépend pas que du niveau du signal. Un point étant calé, l'affichage sera cohérent, un point TV correspond à 3 dB.

Il est aussi très simple de lire la position du rotor (signal de recopie) et l'afficher sur le même écran. Cela permet aussi de faire un relevé de lobe d'antenne, en lançant un tour de rotor à vitesse minimale et en relevant les niveaux pour chaque angle. Un port série ou USB permet de récupérer la courbe sur un PC.
Voir goniomètre automatique

Il est possible de mesurer le gain d'un préamplificateur d'antenne en utilisant cette courbe. La méthode est très simple, en exploitant le bruit à l'antenne sans signal discernable.

Branchez l'antenne et lire la tension CAG puis brancher le préamplificateur, et lire la nouvelle tension.
Mesurer sur la courbe l'écart en dBm, c'est tout simplement le gain de l'amplificateur.

Exemple :
CAG à vide = 3.7 V, soit -77.8 dBm .... CAG avec préamplificateur ampli = 2.4 V, soit -51 dBm
Le gain de l'amplificateur est de (-51)-(-77.8) =27.8 dB. La mesure exacte à l'analyseur de réseau donnait 28 dB !
Cette application amusante n’est évidement qu’un gadget, il est très facile de mesurer le gain d’un préamplificateur avec de petits moyens, mais la seule donnée vraiment intéressante est le facteur de bruit dont la mesure demande des moyens lourds.

Ce chapitre a été commencé par Bernard, F1NST en vue de rajouter la réception 2.4 GHz.

Les canaux commencent au byte 20.
Chaque canal est un octet, les deux premiers sont les paramètres SON ( Mono, Stéréo, Porteuse, etc., 3B = mono, 7B = stéréo, 96 = 6.5Mhz G+D, 7A=7.02G = 7.2D etc.), les deux suivants sont les bytes de synthèse. Le contrôleur envoi la trame I2C au tuner commandé par un 5055. En fait, après plusieurs essais j'en ai déduit que même si l'on force une fréquence à l'affichage, les données restent figées au maximum pour la bande de fréquence du tuner, c'est à dire de $4800 =18432=900Mhz à $4CE2 = 19682 = 2150Mhz.
La fréquence de l'OSC est donnée par le 5 ème Byte (52 = 9.750Ghz, 53 =10Ghz, 54 =10.750Ghz, 55 =11.000Ghz, 56 =11.475Ghz, 57= Hi et 58 =Lo) le chiffre des dizaines correspond à la tension sur LNB Arrêt ou Marche lié au type de décodeur (ex : 77 = Hi LNB ON Dec PAL)
Il y a bien sûr d'autres possibilités mais cela demande du temps pour comparer. Les derniers Bytes concernent les différentes options type diseq, skew, lt etc.
En interceptant la trame I2c de lecture de l'Eeprom à chaque changement de canal, on peut récupérer les bytes fréquence, qui après transformation dans un PIC, commanderaient aussi un deuxième tuner 2.4 Ghz ainsi que la commutation de la BB permettant d'utiliser tout le reste du décodeur, même l'affichage qui en fonction de l'oscillateur choisi donnerait la fréquence réelle (ex : OSC = 11.000Ghz Fréq = 12.308 correspond à 2.308 GHz.

De nombreuses anomalies sont apparues à l’usage, perte du LF, anomalies d’affichage, perte du son…
Ces curiosités sont liées à des pertes de données inexplicables dans l’EEPROM. Une simple reprogrammation remet tout dans l’ordre.