Il porte le nom de LNB « universel
» : s’il est devenu un composant commun, aussi bien pour une antenne fixe que pour
une antenne motorisée, vous devez être attentifs à sa qualité et l’utiliser
correctement. Nous rappelons son rôle et son fonctionnement ainsi que quelques conseils.
Il peut aussi s’appeler LNB Twin, Quatwin, Quattro ou encore Monobloc : explications
et utilisation.
Une antenne
terrestre collecte directement un signal transmis depuis l’émetteur : son niveau est
suffisant pour l’envoyer vers le tuner du téléviseur. En réception satellite, le
niveau de signal recueilli par l’antenne parabolique est trop faible pour être
exploité directement : il faut l’amplifier. C’est l’un des rôles dévolus
au LNB (Low Noise Block downconverter), encore nommé tête de réception ou
convertisseur. C’est un composant actif, contrairement à l’antenne terrestre
qui est passive. Le qualificatif « universel » est relatif à la capacité d’un tel
LNB de pouvoir capter tous les signaux dans la totalité de la bande Ku (10,7 à 12,75 GHz
pour l'Europe) et quelle que soit la polarisation ; ce que ne permettaient pas les LNB
utilisés au début de la réception directe par satellite.
Principe
En transmission dite Hertzienne, que ce soit par voie satellitaire ou par voie terrestre,
la structure de l’onde électromagnétique est la même ; le satellite fait
simplement appel à des fréquences beaucoup plus élevées et donc plus directives. Dans
tous les cas, la détection du champ électrique doit être assurée par une antenne : un
LNB universel en comporte deux (une pour chaque polarisation) dont la longueur est de
l’ordre de quelques millimètres (liée à la longueur d’onde). L’énergie
disponible au niveau d’une antenne est considérablement atténuée (environ 200 dB)
par rapport à l’émission du satellite ; il faut la concentrer au foyer de
l’antenne par réflexion sur l’antenne. Pour en recueillir le maximum, on
utilise une sorte d’entonnoir (comme on le ferait pour recueillir de l’eau de
pluie dans une bouteille) ou « cornet » qui constitue la partie conique du LNB (orienté
vers l’antenne). Ce cornet et le guide d’ondes (circulaire) qui lui est associé
permettent aux deux petites antennes de collecter et de détecter les signaux
correspondant aux deux polarisations émises par le satellite.
Polarisations
En émission terrestre, les émetteurs utilisent généralement la polarisation
horizontale (éléments des antennes « râteau » situés dans un plan horizontal) pour
des fréquences différentes : la bande de fréquence est suffisamment large (compte tenu
du nombre de programmes à diffuser) pour que celles-ci n’interfèrent pas entre
elles ; cependant, devant le grand nombre de réémetteurs, la polarisation verticale est
aussi utilisée pour éviter des brouillages entre émetteurs. En réception satellite, on
utilise systématiquement les deux polarisations, horizontale et verticale, de manière
alternée ; cela permet d’utiliser le maximum de fréquences dans la largeur de bande
disponible et de protéger les deux polarisations les unes par rapport aux autres. Cela
nécessite la présence de deux petites antennes que nous évoquions, pour chacune des
polarisations. Ceci vous explique aussi pourquoi il est très important qu’un LNB
universel soit correctement orienté, avec le maximum de précision, pour que chaque
antenne reçoive ce qui lui est destiné ; dans le cas contraire, chaque antenne
recueillera moins de signal et une partie du signal qui ne lui est pas destiné :
c’est ce que l’on désigne par la « contre-polarisation ».

Schéma
de fonctionnement
Oscillateur local
Les signaux captés par l’antenne ont des fréquences trop élevées
pour être transmises directement vers le terminal numérique : il faut abaisser ces
fréquences afin qu’elles soient compatibles avec celles que peut exploiter le tuner
du terminal, soit entre 950 et 2150 MHz : cette plage de fréquences porte le nom de «
Bande Intermédiaire Satellite ou B.I.S ». Un oscillateur local, intégré au LNB, le
permet en effectuant une opération mathématique simple : une soustraction. La fréquence
B.I.S. est obtenue en retranchant de la fréquence d’entrée celle de
l’oscillateur local. Comme la bande des fréquences d’entrée (10,7 à 12,75
GHz) est plus large (2,05 GHz) que celle de la B.I.S. (1,2 GHz), il faut couper celle-ci
en deux et utiliser deux oscillateurs locaux. Les LNB universels utilisent ainsi deux
oscillateurs locaux dont les fréquences sont normalisées à 9750 MHz et à 10600 MHz. Il
est essentiel que ces deux fréquences soient stables, aussi bien dans le temps qu’en
fonction des importantes variations de température auxquelles sont soumis les LNB en
extérieur (de –20 à +60 degrés Celsius, et quelquefois plus). On obtient ainsi une
couverture totale de la bande des fréquences reçues : pour 10,7 GHz, soit 10700 MHz, on
a 10700-9750 = 950 MHz pour la BIS et pour 12,75 GHz, soit 12750 MHz, on a 12750-10600 =
2150 MHz pour la BIS.
Amplification et bruit
Le signal BIS disponible sur la prise F du LNB doit avoir un niveau suffisant pour
compenser les pertes qu’il va subir avant d’arriver au tuner, notamment dans le
câble coaxial. C’est le rôle de l’amplificateur : la valeur moyenne du signal
de sortie est de 70 dBµV soit 3,16 mV. Cette valeur de niveau n’a pas de
signification en soi : il faut surtout tenir compte du facteur de bruit ou NF (Noise
Figure ou facteur de bruit). Plus cette valeur est basse (exprimée en dB), meilleure sera
la qualité du LNB : elle vaut en général 0,6 à 0,8 dB, et quelquefois moins ; si elle
est trop élevée, le signal utile risque d’être « noyé » dans le bruit et son
exploitation par le tuner devient aléatoire. Au contraire, si cette valeur est faible, il
sera possible d’exploiter un signal plus faible et de compenser, dans une certaine
mesure, la taille de l’antenne.
Vu sur un mesureur
de champ |

Spectre de polarisation verticale
bande haute sur Astra correspondant à un bon positionnement du convertisseur. |
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Même spectre avec un mauvais
positionnement du convertisseur : visualisation de la contre polarisation. |
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Bruit de phase en numérique
La transmission de signaux numériques utilise la Modulation d’Amplitude en
Quadrature (ou QAM) qui permet d’obtenir, à partir de deux signaux I et Q, une
constellation de points correspondant aux symboles transmis. Dans le cas du satellite,
seuls quatre points ou états, correspondant aux sommets d’un carré sont utilisés :
cette modulation porte le nom de 4-QAM ou QPSK (Quadrature Phase Shift Keying). Pour que
la démodulation soit assurée de manière correcte et stable, ces quatre points doivent
rester au sommet du carré ; s’ils s’en écartent trop, les symboles ne seront
plus détectés (pixellisations et gels d’images). Or, dans un LNB, les circuits de
conversion de fréquence/amplification peuvent induire un décalage de phase dont la
conséquence sera justement que les points en question ne sont plus à leur place ; ce qui
ne manquera pas d’induire pixellisation d’image voire coupure totale. Pour
apprécier le bruit de phase, on mesure, en balayant l’espace du carré (360 degrés
ou un cycle), la dispersion de ces points ; cette mesure s’effectue par rapport aux
fréquences de l’oscillateur local dans une bande déterminée par rapport à
celle-ci (1 kHz, 10 kHz et 100 kHz) et s’exprime en dBc/Hz (décibel cycle par
Hertz). Les valeurs limites de ce bruit de phase (spectral) sont –50 dBc @ 1 kHz, -75
dBc @ 10 kHz et –95 dBc @ 100 kHz. De telles mesures ne peuvent se faire qu’en
laboratoire, mais sachez que si ces critères sont respectés, vos ennuis seront moindres.
Orientation du LNB
Lorsque vous avez correctement pointé votre antenne, vous ne devez pas oublier
d’orienter tout aussi correctement votre LNB. Cette orientation correcte conditionne
le bon fonctionnement du terminal qui lui sera raccordé : la contre-polarisation doit
être minimisée. Le seul appareil qui permette de réaliser un parfait positionnement est
le mesureur de champ/analyseur de spectre panoramique : il permet de visualiser et
d’éliminer cette contre-polarisation, mais aussi d’apprécier le taux
d’erreur en réception numérique. Les valeurs (avant correction) doivent être de
l’ordre de 5.10-3 mais peuvent descendre en dessous : nous avons mesuré des valeurs
de 5.10-4 avec de bons LNB. Les figures illustrent la différence entre la « bonne
position » et une « mauvaise position » obtenue en tournant le LNB d’une dizaine
de degrés seulement ! Si vous ne disposez pas d’un tel appareil, vous pouvez vous
aider de l’indicateur de qualité du signal présent dans le menu installation de la
plupart des terminaux numériques : la bonne orientation correspond à la qualité
optimale du signal.
A titre d’exemple, pour Hot Bird à 13 degrés est et pour la région lyonnaise, le
LNB doit être tourné de 8 degrés par rapport à la verticale dans le sens des aiguilles
d’une montre (en vous plaçant devant le réflecteur de l’antenne et le LNB). Si
vous êtes plus à l’ouest par rapport à cette région, il faudra tourner une peu
plus le LNB ; si, au contraire, vous êtes plus à l’est, il faudra tourner le LNB
d’une valeur plus petite. Si vous êtes à une longitude supérieure à 13 degrés
est (celle du satellite), il vous faudra inverser le sens de rotation du LNB !
Un LNB, c’est fragile !
Si
vous habitez dans une région chaude et ensoleillée, vous pourrez peut-être observer la
disparition de tel ou tel programme en milieu de journée ou en fin d’après-midi,
alors que le soir tout est normal. L’explication est simple : l’oscillateur
local dérive en fréquence lorsque le soleil fait son effet ! Le remède est aussi simple
: remplacez votre LNB par un modèle de qualité supérieure ! La pluie et
l’humidité sont aussi les ennemis du LNB : si de l’eau arrive à
s’infiltrer à l’intérieur soit du cornet soit de l’électronique, le
résultat est assuré : plus rien ! Veillez à l’état du plastique protecteur et
obturateur du cornet : l’action des ultraviolets et des variations de température
peut produire des fissures (voyez notre photo !) qui ne manqueront pas de laisser passer
l’eau. Cette « capsule » en matière plastique obturant le cornet peut aussi être
altérée par le soleil : une antenne bien conçue se doit de concentrer au foyer les
ondes issues des satellites et non du soleil ! L’énergie solaire ne doit pas se
retrouver au foyer mais ailleurs (si la surface de certaines antennes est granuleuse, il y
a une raison…) ; sinon, dans le pire des cas, le plastique en question peut arriver
à fondre ! Pensez aussi au fait que plus une antenne est accessible, plus son LNB
l’est aussi et plus vous pouvez surveiller facilement son état ! dans les antennes Cubsat qui sont en ABS vous evitez ces problemes.
LNB Monobloc, Twin, Quatwin et Quattro
Dérivés du LNB universel, ces LNB sont adaptés à des cas particuliers
de réception. Le LNB « monobloc » regroupe en un seul boîtier deux sources, deux LNB
universels et un commutateur DiSEqC pour la réception de deux satellites séparés par 6
degrés de longitude. L’avantage est de pouvoir relier ce LNB avec un seul câble au
terminal. Le LNB monobloc existe avec deux sorties indépendantes, utiles pour alimenter
un terminal à double tuner. Certains d’entre vous veulent utiliser un LNB monobloc
avec une autre antenne et un commutateur DiSEqC : nous vous le déconseillons, car les
commutations d’un LNB monobloc obéissent aux ordres 1, 2, 3 et 4 du DiSEqC. Dans ces
conditions, les conflits sont inévitables ! Pour commuter le LNB supplémentaire, il est
préférable d’utiliser un terminal muni d’une commutation auxiliaire 0/12
volts, ou, à défaut, d’utiliser un commutateur manuel ! Un LNB « twin » comporte
deux sorties indépendantes pour alimenter séparément deux terminaux numériques et un
LNB « quatwin » quatre sorties indépendantes pour en alimenter quatre séparément.
Quant aux LNB « quattro », ils offrent en permanence les quatre polarités sur quatre
sorties distinctes : leur utilisation est spécifique aux installations collectives. Nous
espérons que désormais le LNB « universel » n’aura plus de secret pour vous !

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