Préamplificateur d'antenne
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Un amplificateur (ou préamplificateur) d'antenne est un circuit électronique actif (c'est à dire nécessitant une alimentation électrique pour fonctionner) servant à amplifier les signaux captés par l'antenne d'un téléviseur.
Sommaire |
[modifier] Modes TV terrestre, Wifi et applications amateurs
Amplificateur ou Préamplificateur d'antenne (domestique) est un accessoire actif (électronique) de réception (RX) pour les installations d'antennes terrestres (rateau performant) en "limite" d'exploitation (en raison de distance, cuvette, obstacle et distribution...)
Note: une préamplication d'antenne ne sert à rien s'il n'y a pas, ou que très peu, de signal. Voir dans ce cas les alternatives, la réception satellitaire gratuite (AB 3), ou payante (bouquet TPS-Canalsat), le câble (urbain et péri-urbain), ou la télévision par la prise téléphone, sous réserve d'éligibilité de la ligne ADSL. (éloignement du central)
Les systèmes d'amplification se présentent soit sous la forme d'un boîtier étanche (IP) au ruissellement( usage extérieur et intérieur) soit dans un boîtier plastique (uniquement interne) qui est utilisé principalement dans les antennes individuelles mono ou multiprises et collectives (plusieurs appartements ou locataires) de télévision terrestre.
Dans le jargon des antennistes on parle souvent de préampli ou d'ampli pour désigner cette fonction. Le pré/ampli comporte une entrée et une sortie pour l'entrée de gamme, mais les déclinaisons adaptées peuvent comporter 2 entrées sélectives (ex 1 VHF - 1 UHF), voire plus, reliées aux antennes correspondantes. Certains amplificateurs avec alimentation incorporée( montage interne) disposent 2, 3, voire 4 sorties et donc ils remplissent la fonction de répartition (ou de distribution).
Les préamplis sont téléalimentés à distance via le coaxial, depuis le transformateur primaire/secondaire ou alimentation ( 230V/12-24V continu). Les pré/amplificateurs blindés avec fiche F sont préférables quel que soit leur emplacement. Les préamplis de dipôle ( en lieu et place du symétriseur "dans" l'antenne ) sont disponibles dans certaines marques. L'impédance des accessoires d'amplification avec éventuellement la partie de distribution solidaire est de 75 Ohms.
Le préampli sert à amplifier(relever) le niveau d'un signal VHF, UHF, analogique( Secam ou Pal) ou numérique, cas de la TNT, lorsque les conditions de captage du signal sont faibles, c'est à dire lorsque l'intensité du signal capté par l'antenne est trop faible pour pouvoir être exploité normalement. On estime que pour conserver la qualité d'image analogique observée à la sortie de l'antenne ( boîtier dipôle/connexion coaxial) il faudrait pré/amplifier dès que le signal est inférieur à 60/65 dBµV en UHF et 55/60 dBµV en VHF (données indicatives des fabricants de téléviseurs pour garantir un son et une image de bonne qualité). Dans certaines régions françaises cette recommandation n'est pas suivie, alors que dans le nord-est de la France elle est bien plus appliquée.
Un autre cas de conditions défavorables de réception, c'est quand le niveau du signal est suffisant à la sortie de l'antenne mais de mauvaise qualité, par exemple suite à la récéption d'un signal réfléchi en même temps que le signal direct. Cette multi-réception se traduit par une image démultipliée en analogique( plusieurs contours d'image) et toutes sortes de défauts en numérique, des mosaiques jusqu'à impossibilité de recevoir certaines chaînes ou multiplex. Dans ce cas, seul un meilleur emplacement de l'antenne ou un autre type d'antenne permettra souvent d'améliorer la qualité du signal.(Cliquez sur l'image pour prendre connaisance d'un texte complémentaire)
En revanche un préampli peut être utile lorsqu'on est confronté à certains multiplex ( qui contient 6 chaînes) diffusées plus faiblement que les autres, dans certaines directions (restriction azimutale). Cette hypothèse est assez souvent rencontrée sur les émetteurs TNT. "je recois mal certaines groupes de chaînes alors que les autres multiplex sont bons ! " En revanche, si 2 émetteurs captables sur le site utilisent le même canal,( cas de l'iso-fréquence ou SFN), le préampli ne peut améliorer la situation.
En numérique la qualité du signal est plus importante que son niveau. Un niveau d'antenne de 10 dB inférieur aux niveaux recommandés pour l'analogique est considéré comme acceptable pour autant que la qualité du signal soit suffisante. Un niveau suffisant mais un signal de mauvaise qualité produira imanquablement des dysfonctionnements: mosaiques, gels, coupures, noirs. Ces symptômes typiques de la DVB, notamment les 2 premiers cités, peuvent disparaîtrent si la qualité s'améliore, par exemple en fonction de la saison. On peut aussi passer, dans certains cas, d'absence d'image (écran noir)sur tous les multiplex à un fonctionnement normalisé. Vu l'exigeance d'un signal de bonne qualité pour qu'un récepteur numérique fonctionne correctement, un cable d'antenne moderne à double blindage est recommandé dans tous les cas.
Se reporter à la lecture du thème, la qualité d'image en télévision, échelle d'évaluation subjective. Echelle de Nueffer. L'installation d'un accessoire d'amplification apporte aucune amélioration si les dysfonctionnements sont causés par des interférences quelconques ( parasites, brouillages captés par (au niveau) l'antenne etc. De plus en TNT les échos trop longs peuvent générer la multiplication des erreurs binaires, le préampli ne fera que les amplifier.
[modifier] L'offre
Le marché propose différentes sortes (pré)amplificateurs d'antenne devant être adaptés aux circonstances locales :
- le pré/amplificateur large bande : c'est le produit universel, il pré/amplifie tout le spectre terrestre pour le distribuer en mono-sortie soit une seule prise (possible vers un répartiteur ou dérivateur distant) ou multi-sortie intégrées.
- le préamplificateur monocanal : il amplifie une seule fréquence quelconque, VHF, UHF, large de 7 à 8 Mhz. Exemple : le préampli c 21 pour RTL 9 ou E 7. Il est mono-sortie
- le préampli dit sélectif, à découpe ou à la demande : il amplifie une certaine bande de fréquences, plusieurs canaux consécutifs, voire parfois 2 bandes passantes ou canaux séparés. Il est surtout distribué par les antennistes. Certains sont dotés de filtres passe bande ou réjecteurs, atténuant un spectre perturbateur TV indésirable ou alors hors bande, comme les radiocoms. Généralement mono-sortie. Un filtre sélectif réhausse le facteur de bruit de l'ampli de l'ordre de 1 dB. On les utilise exclusivement en cas de perturbations et interférences.
- le préampli de bande, VHF I (en analogie), VHF III, IV et/ou V (analogique et numérique) .
Le préampli UHF est actuellement le produit le plus demandé car il traite les canaux 21 à 69 soit de 470 à 860 Mhz, spectre rencontré dans la TNT actuelle. Il est vendu par les antennistes et la grande distribution, bricos xyz. Il est surtout dédié aux antennes individuelles (pavillon et appartements sans antenne collective )
- l'ampli de ligne, sert à compenser les pertes coaxiales dans le spectre allant de 5 à 2150 voire 2400 Mhz ( en pratique il amplifie encore bien souvent la bande ISM et radioamateur dite 2.3/2.4 GHz) ou bien dans la seule BIS 950 à 2150 Mhz( + 300 Mhz pour certains). Leur facteur de bruit est secondaire, évoluant de 3 à 6 dB, leur gain ( parfois penté) peut atteindre 15 à 25 dB selon le modèle et le spectre, nominal ou étendu par débordement. Signalons que certains emploient les meilleurs amplis de ligne en guise de préampli dans la bande des 1.2 GHz, et 2.4 GHz.
Ces amplis de ligne sont parfois avec passage d'alimentation et donc il faut prendre en considération un éventuel court-circuit sur une antenne terrestre avec radiateur de type refermé. Idem pour une configuration avec du préampli de bande( ex UHF 21/69) via un coupleur standard VHF- UHF, l'autre entrée (I-II-III) non préamplifiée pouvant être également sous tension.
[modifier] Remarque
Pour les préamplis télé-alimentés à distance via un répartiteur x D ou dérivateur dans les antennes multiprises privées,( et pas collectives) il faudra aussi bien veiller à ce que ces accessoires laissent, certes passer la tension, mais uniquement en direction de l'entrée du répartiteur et pas sur des autres sorties. Dans cette configuation c'est souvent le court-circuit dès branchement d'un téléviseur ou scope . Un stop courant peut être employé, mais un accessoire adapté est tout de suite préférable.
Pour info pour les antennes collectives le courant est en principe pris sur les communs et donc l'alimentation se situe plutôt près du pré/amplificateur bien souvent LB et donc en amont de la distribution.
[modifier] Aide au choix, critères de choix
Tout d'abord il faut savoir quelle sera la destination de l'accessoire, soit il traite un signal arrivant trop faiblement, soit un signal plus fort, mais avec pertes de distribution, parfois un peu des deux.
Si le champ est trop faible, majorité des cas, on choisit un préampli. Si le champ est suffisant, mais la descente d'antenne présente de fortes pertes, on utilise un ampli
N.B. : un préampli peut très bien être utilisé en fonction ampli, mais pas l'inverse.
Pour un préampli le critère principal et le plus important, est la figure de bruit,ou le facteur de bruit . Cette donnée s'exprime en décibel. Plus le chiffre (nombre) est petit, plus le préampli est performant car moins il rajoute du bruit à celui de l'antenne. Le facteur de bruit (Fb ou NF) courant tourne maintenant autour de 2 à 2.5. Au-dessus on ne considère plus qu'il est très faible bruit mais à faible bruit, 3, 4 dB. La meilleure figure de bruit est de 0.4 dB dans la bande UHF.
Un gain d'amplification d'un pré/ampli, suivant le constructeur, varie entre 15 à 25 dB ce qui est suffisant en général. Ce gain actif ne doit pas être confondu avec le pouvoir (gain) d'amélioration visuelle, comme par exemple dans les têtes satellites, pour la réception de l'analogie via Atlantic Bird 3.
Il est préférable qu'il soit ajustable (ou réglable) par potentiomètre. Utilisez le avec modération...sachant que le gain d'amplification n'a aucune influence sur la qualité de l'image/réception observée à la sortie du dipôle de l'aérien, 40 ou 50 dB n'apportera pas une meilleure image qu'un préampli produisant une vingtaine de dB d'amplification..., après on veillera, bien entendu, a ne pas débiter tout le gain dans la descente.
Les préamplis UHF sont plus performants que les VHF, mais ce dernier spectre fonctionne déjà parfaitement, dès 57 dBµV en analogie.
Outre le figure de bruit, l'autre élément est le niveau d'acceptabilité, c'est à dire la capacité de l'amplificateur à ne pas produire des dysfonctionnements en présence de nombreux signaux à niveaux variables et notamment plus élevés,( cas de la diffusion numérique+ analogique depuis un même émetteur, jusqu'à + 20 dB, soit des risques de surmodulation et intermodulation ou transmodulation. ( barres noires et mélange des chaînes en pal-secam). C'est le niveau de sortie. Il faut qu'il accepte au moins 95 dBµV, mais que 100 dBµV est au moins conseillé.
Certains constructeurs donnent en plus le niveau d'entrée minimal conseillé, il se situe autour de 32 à 35 dBµV en UHF.
Sachez : plus le gain d'amplification est élevé, plus les risques de dysfonctionnements sont grands, remarque aussi valable pour les antennes d'intérieur (d'appartement) équipées d'amplificateur à gain ajustable, jusqu'à 36/40 dB. (?)
Appliquez la règle de l'amplification que strictement nécessaire et sachez que 0 dB de signal + 40 dB d'amplification = 0 dB. Evitez d'une part, de placer un préampli à très faible bruit dans un endroit surchauffé (grenier sans aréation) car sa température de bruit va augmenter et donc son rendement va diminuer, d'autre part, de le faire baigner dans un champ hertzien local surpuissant.
Maintenant pour rattraper les pertes on retient un ampli/alim ou ampli + alim devant présenter un certain gain compensant les pertes apportées par le répartiteur, le dérivateur, les prises d'arrivée, le coaxial , les fiches, etc. Le niveau de sortie doit être adapté au nombre de porteuses L,B,G, le facteur de bruit est secondaire. En zone frontalière il est courant de réduire 10 dB au niveau maximal annoncé. ( niveau d'entrée + gain d'amplification = niveau de sortie). L'ampli (souvent LB, 40/860 Mhz) est toujours inséré entre l'antenne ou son coupleur et le répartiteur (x directions) ou le dérivateur (1 ou 2 dérivations, ex:étage). L'entrée et les sorties sont encore parfois assurées par vis et pontets. (obsolète)
Dans ces zones frontalières l'ampli large bande (I-V) encore utilisé en petit-collectif est toujours précédé d'un coupleur dont les entrées ont été préalablement équilibrées ( atténuation ou préamplification) en tenant compte des différentes longueurs de câble et de la pente.
[modifier] Pré/ampli et antenne d'intérieur
Enfin on peut parfaitement utiliser un pré/ampli( à très faible bruit) sur une antenne d'interieur n'en possedant évidemment pas. Il est deconseillé de faire suivre une antenne d'appartement dite active d'un second sytème d'amplification, puisque la séparation(extraction) du signal du bruit est obtenue uniquement au niveau du premier transistor( 1er étage). De plus le rémède envisagé risque d'être pire que le mal...
C'est donc bien le binôme gain (bruit) d'antenne/bruit du préampli qui est décisif aussi bien que pour une antenne d'intérieur que d'exterieur. Le gain (d'amplification) mis en avant dans les antennes d'intérieur amplifiées est un élément pouvant être jugé comme abusif et trompeur, voire malhonnête, pour attirer le consommateur lambda, puisqu'il ne s'agit nullement du gain d'antenne.
[modifier] Performances illustrées
Les illustrations qui suivent nous montrent clairement ce qu'apporte l'insertion d'un préamplificateur UHF à faible bruit, 2 dB, dans une descente d'antenne standard sur un signal analogique Pal (TSR via le Chasseral) reçu faiblement. L'installation se compose d'un coaxial à affaiblissement moyen d'une longueur de 18 m et d'un coupleur.
NB: un préampli est compatible avec les différents standards utilisés, L-B-G, Secam, Pal, DVB-T, Mpeg 2 et Mpeg 4.
(cliquez sur les photos pour la légende)
La photo 1 montre la qualité de la réception brute, sans accessoire d'amplification. La photo 2 montre la qualité de la réception avec le préampli, mais installé à proximité du téléviseur. La photo 3 montre la qualité de reception avec le préampli installé à proximité immédiate du boîtier-dipôle de l'antenne (pertes 0.4 dB).
La photo 4 montre la qualité d'image dans des conditions de réception initiales un peu meilleures, proche de 40 dBµV. Finalement pour atteindre une image dite parfaite, l'antenne doit fournir au moins 48 dBµV, comme l'illustre la photo 5.
 1 Origine :" Médiocre à perceptible " |
 2 Qualité :" Moyen " |
 3 Qualité :" Assez-bon à bon " |
 4 Qualité :" Très-bon à excellent " |
 5 Qualité :"Parfait" |
Nb: En TNT, donc en numérique, il est impossible d'illustrer les différents stades observés en analogie Secam ou Pal, car il n'y a que 2 états en MPEG2, fonctionnement ou pas.
[modifier] Conclusion
Le pré/amplificateur a pour but d'améliorer la qualite de la réception puis de la conserver jusqu'au(x) téleviseur(s) de l'appartement ou du pavillon. Tout comme certains appareillages électroniques il est soumis à des régles techniques qui régissent son bon fonctionnement. Dans certaines zones frontalières leur mise en œuvre est souvent plus délicate. Dans certaines installations il peut être fait usage d'un préampli + ampli, dit montage en cascade. Attention toutefois à ne pas suramplifier = inutile.
Ne pas sous-estimer le coût d'une installation terrestre basique mais performante ( amplification + antenne à fort gain + haut mât) qui représente en général un investissement supérieur à une antenne parabolique...
[modifier] Autres applications
Evoqué ci-dessus pour le mode le plus représentatif, en télévision terrestre, le préamplificateur d'antenne est aussi disponible pour d'autres applications donc autres gammes de fréquences, 433 Mhz, 868 Mhz, 1.2 GHz, 2.4 GHz, 3, 5, 7, 10 et 24 GHz etc. et particulièrement dans les bandes dites de l'ISM. Plus les fréquences sont élevées, plus le préampli devient utile et performant. Le principe et les règles de fonctionnement d'un préampli restent les mêmes, seule l'impédance est souvent différente, 50 Ohms, avec connectique particulière, SMA, N etc. Un préampli est transparent à l'antenne utilisée, yagi, parabole, patch, cornet, quad, etc. Aux fréquences plus élevées il est vivement conseillé de le connecter directement à l'antenne de réception, càd sans ligne coaxiale. Si nécessaire utilisez un raccord (ex SMA/N). Certains amplis de ligne BIS peuvent être employés comme 2 eme étage d'amplification dans le spectre 2.3/2.4 Ghz, particulièrement si la ligne coaxiale est longue.
[modifier] Cas du Wifi
En wifi 2.4 ou 5 Ghz un préampli ne peut être "normalement" utilisé vu le caractère temporairement alternatif, soit bidirectionnel, des signaux. Il faut le compléter d'un système de commutation (relais) réactif (rapide), laissant remonter les signaux TX émis vers l'antenne, qui se transforme en antenne d'émission vu son caractère de réciprocité. Le marché propose toutefois des produits hybrides, càd préamplis d'antenne Wifi 13 cm adaptés ou des préamplis/amplificateur de puissance (TX), qui se montent toujours au plus près de l'antenne exterieure (RX-TX) au moins distante 10 m, qu'elle soit omnidirectionnelle ( tige, fouet, colineaire) ou directionnelle ( préferez la pol V). Le module d'amplification bidirectionnel améliore (un peu) les débits échangés entre utilisateurs,et au sein du reseau, par exemple avec une webcam Wifi qui est significativement déportée du routeur ou de la station d'accueil.
[modifier] Illustration en Modulation FM
Ci-après, à gauche, image composite analogique PAL brute reçue sur un récepteur FM standard 2.4 GHz (Fb: 4.5 dB)avec un signal en limite noir-blanc/couleur. A droite, après la mise en place d'un préamplificateur à faible bruit, < 1 dB, on remarque le nette amélioration du signal, plus marquée, ici, en modulation de fréquence qu'en modulation d'amplitude.
[modifier] Voir aussi
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