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Dernière mise à jour : 04/10/2006

Présentation

Un système de microphone sans fil est toujours constitué d'un émetteur (capsule microphone + électronique d'émission) et d'un récepteur.

Emetteur 001

L'émetteur est doté d'une entrée destinée à y raccorder un microphone et fonctionne sur pile (2 x 1,5V ou 9V), alors que le récepteur dispose d'une sortie audio destinée à être raccordée sur l'entrée d'une console de mixage (ou tout autre système d'amplification) et tire généralement son énergie d'une alimentation secteur (il existe des récepteurs portables fonctionnant sur pile). Suivent quelques mots décrivant les caractéristiques principales des microphones sans fils. Nous n'entrerons pas dans les détails, car le domaine de la RF est vaste et assez complexe. Mais comme vous allez le voir, on peut en dire, même sans entrer dans les détails...

Emetteur main, boitier ceinture

Emetteur main - L'émetteur est intégré dans le corps du micro, ou est monté dans un petit boitier qui vient se fixer sur le connecteur XLR d'un micro standard à fil. Ce type de micro HF est donc réellement "sans fil", puisque la liaison audio entre micro et émetteur n'est pas apparente.
Boitier ceinture - L'émetteur est constitué d'un petit boitier qui s'accroche à la ceinture. La liaison audio entre l'émetteur et le micro est assurée par un cable. Alors que l'émetteur main semble plus dédié aux micro chant, l'émetteur ceinture peut se voire raccorder plus de sources différentes : instrument, micro cravate, micro serre-tête...

Mono-fréquence / Multi-fréquences / Double canal

Mono-fréquence - Certains modèles de micro sans fil sont dits mono-fréquences, mais sont cependant disponibles à l'achat sous plusieurs fréquences. Le terme mono-fréquence signifie que la fréquence d'émission ne peut pas être modifiée, ou que si elle peut l'être, ce ne sera pas facilement (nécessité d'ouverture du boitier de l'émetteur pour changer un composant - Quartz en général). Celà peut être embettant si l'unique fréquence d'émission disponible est déjà exploité sur le lieu d'utilisation... Certains micros émetteurs mono-fréquence bas de gamme ne possèdent aucun système de stabilisation de la fréquence d'émision, qui peut alors varier selon la température ambiante ou l'environement. Il va de soi que ce type de micro doit absolument être évité pour un usage professionnel (mais il conviendra sans doute très bien pour un petit spectacle en famille).
Multi-fréquences - 64, 1280 ou 1440 fréquences disponibles par exemple, avec un certain nombre de fréquences mémorisables et que l'on peut rappeler immédiatement (4 ou 8 par exemple). Ce type d'émetteur présente évidement plus de souplesse d'utilisation, surtout dans les lieux où les fréquences disponibles sont moindres. En contrepartie, et comme vous pouvez aisement vous en douter, ce type d'émetteur est plus cher.

Amélioration de la qualité au niveau BF

Il existe plusieurs procédés permettant d'améliorer la qualité de la transmission audio. En règle général, ces procédés permettent d'atténuer les effets néfastes liés justement à la transmission elle-même, qui n'est pas exempte de défauts. Grace aux procédés mis en oeuvre, des rapports signal / bruit de 110 dB peuvent être obtenus, ce qui est tout de même bon ! Citons donc et parlons un peu de quelques-uns de ces procédés.

Préaccentuation / Désaccentuation - Ce procédé consiste à augmenter la quantité d'aigus (préaccentuation) lors de l'émission, et à atténuer lors de la réception (désaccentuation), le surplus d'aigus apporté à l'émission, afin de retrouver le son d'origine. Ce procédé est adopté pour la transmission des émissions de radio en FM (modulation de fréquence), et est similaire à celui adopté pour la gravure des disques vinyl (selon la fameuse courbe RIAA). 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 effet 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 fil, apporte un bruit non négligeable au signal utile.
Compression / Expension (Compendeur) - Compendeur est l'abbréviaton de Compresseur Expendeur. 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 parties dynamique et bruit de fond. Ce procédé peut être utilisé seul ou en association avec le précédent de préaccentuation / désaccentuation.
Réduction de bruit HDX (Sennheiser) - Ni plus ni moins qu'un compendeur (voir ci-avant)
Shure Audio Reference Companding - Compendeur, comme ci-avant.
HiDyn Plus (Sennheiser) - A compléter
Squelch - Le squelch est un système de silencieux implémenté sur le récepteur, qui permet de couper le signal BF lorsque le niveau de réception est insuffisant ou inexistant. Le seuil à partir duquel agit le silencieux est parfois ajustable.
Gain audio de l'émetteur - Il est important que le gain du micro soit convenablement ajusté pour pouvoir bénéficier de la plus grande plage dynamique possible, et bénéficier ainsi d'un bon rapport signal / bruit.
Numérisation - Conversion analogique / numérique à l'émission, associé à une conversion numérique / analogique à la réception, permettent une haute qualité de transmission, puisque les défauts qui affectaient la transmission d'un signal analogique n'auront pas la même influence sur une transmission effectuée en numérique. Le signal reçu est certes toujours entaché des mêmes défauts, mais y est beaucoup moins sensible. C'est le même principe que celui adopté pour le transport des chaines télé numériques depuis les nouveaux émetteurs de diffusion TV et votre poste de réception TV (attention, je n'ai pas dit que la transmission s'appuyait sur les même normes et même procédés de modulation). Bien que ce procédé donne d'excellents résultats, il est bien plus couteux et finalement moins utilisé.

Amélioration de la qualité au niveau RF

Les choses sont ici plus délicates, car les conditions d'utilisations peuvent être extrêmement variées. Il existe cepeandant quelques façons de garantir un minimum ou d'améliorer la qualité de la transmission.

La puissance HF d'un microphone est généralement de quelques milliwatts (1mW à 10mW), sachant que la puissance apparente rayonnée (PAR) maximum autorisée est de 10mW en VHF et de 50mW en UHF. L'utilisation d'un émetteur de puissance plus élevée (10mW à 50mW) permet une meilleur portée et de meilleurs performances. Mais en contrepartie, plus la puissance est élevée, et plus la consommation est élevée et donc l'autonomie des piles ou accus est réduite. Il convient donc de trouver le bon compromis entre puissance désirée et autonomie. A noter en parallèle qu'un bon récepteur permet d'obtenir une bonne qualité de transmission avec une puissance d'émission "normale". Dit autrement, vous pouvez très bien n'obtenir que de piètres résultats avec un micro émetteur puissant associé à un récepteur de qualité moyenne...
L'utilisation d'un très bon récepteur, ayant une bonne sensibilité et une bonne sélectivité (la sélectivité d'un récepteur determine son aptitude à bien séparer deux canaux adjacents et donc plus ou moins sa sensibilité au brouillage par des émissions sur des fréquences voisines) permet en général de meilleurs performances. Si vous le pouvez, optez pour un récepteur à diversité de fréquence ou à diversité de polarisation, qui possède deux systèmes de réception indépendants (deux antennes + un tuner pour les systèmes d'entrée de gamme, et deux antennes + deux tuners pour les plus perfectionnés) et dont les niveaux de signal reçu sont comparés en permanence (l'antenne ou le tuner recevant le plus haut niveau RF est automatiquement sélectionné). Parenthèse : vous pouvez vous demander comment deux antennes aussi rapprochées sur un même récepteur peuvent ne pas recevoir le même niveau de signal RF à un instant donné. Et bien il faut savoir qu'en haute fréquence, le niveau de réception peut varier dans de grandes proportions à quelques centimètres près (si vous avez un poste de télé avec une petite antenne portative, vous devez savoir de quoi il s'agit). Cela est en partie dû aux reflections multiples des ondes sur les obstacles environnants, qui si elles arrivent en opposition de phase sur l'antenne, s'annulent tout bonnement.
Le choix des antennes, quand elles sont externes et qu'elles peuvent être changées (surtout vrai pour le récepteur). Si vous devez acheter une nouvelle antenne, assurez-vous que la bande de fréquence pour laquelle son fonctionnement est optimal, encadre la fréquence d'émission de l'émetteur. Il existe en effet des antennes dont la "bande passante" est limitée plus que d'autres (par exemple bande 620 à 722 MHz, alors que d'autres vont de 470 à 870 MHz). Le choix d'une antenne "inadaptée" n'empêchera pas le fonctionnement de l'ensemble, mais ne permettra pas d'obtenir les meilleurs résultats possibles. Sachez qu'il existe des antennes directionnelles, qui ont le mérite d'apporter du gain (d'amplifier le signal reçu de façon entierement passive). Le gain de ces antennes est d'autant plus élevé quer la directivité augmente. Mais plus c'est directif, et moins l'émetteur peut se permettre de bouger. Pour ce qui est de l'émetteur, le choix de l'antenne est encore bien plus important, mais en règle générale, celle fournie avec l'émetteur n'a pas à être changée.
Le positionnement des équipements, et notement des antennes, est important. Celà peut sembler évident, et pourtant... La meilleur transmission entre un émetteur et un récepteur est obtenue avec une vue directe entre l'émetteur et le récepteur. Tout obstacle (table, meuble, portique lumière, public) situé entre les deux équipements atténue le niveau du signal qui arrivera au récepteur, et doit donc être évité. Notez que cette caractéristique de "directivité" est d'autant plus importante que la fréquence du signal est élevée (un peu moindre en VHF qu'en UHF, mais tout autant applicable). Vous avez donc interêt, dans la plupart des cas, 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 fil), et la polarisation doit être la même en émission et en réception. Si l'emetteur 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'emetteur est déporté (boitier à la ceinture par exemple) la polarisation de l'antenne d'émission changera peu pendant la performance de l'utilisateur. Alors, quelle position adopter pour l'antenne de réception ? En général, de meilleurs résultats sont obtenus avec une antenne positionnée en vertical. Au fait, on parle de polarisation horizontale ou verticale, mais quid de ce terme ? Facile à retenir : une antenne placée verticalement travaille en polarisation verticale, une antenne placée horizontalement travaille en polarisation horizontale. Ce n'est pas plus compliqué que ça. Un récepteur à diversité de fréquence a en général deux antennes qui sont positionnées soit verticalement (rare), soit inclinées à 45 degrés (fréquent), les deux antennes formant alors un "V".
Dans la mesure du possible, ne pas utiliser une fréquence correspondant à une fréquence déjà utilisée par un émetteur voisin (émetteur de télévision par exemple). Le récepteur pourrait être perturbé et donner des résultats médiocres. L'utilisation d'un récepteur doté d'un système de balayage automatique des fréquences, peut grandement faciliter la recherche des fréquences disponibles.
Dans le même esprit, ne pas utiliser sur un même lieu, deux émetteurs travaillant sur la même fréquence d'émission, car là aussi, le ou les récepteurs pourraient être fortement perturbés voire inexploitables.
Ne pas placer côte à côte deux émetteurs, même s'ils travaillent à des fréquences d'émission différentes. Des phénomènes de battement pourraient se produire et provoquer des dysfonctionnements audibles. Séparer chaque émetteur de quelques 10 cm au minimum.
Ne pas approcher trop près un émetteur d'un récepteur, saus si ce dernier dispose d'un atténuateur RF. Un niveau RF trop important pourrait en effet provoquer une saturation de l'étage d'entrée RF du recepteur et ocasionner une disorsion 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.
Le déport de l'antenne de réception, quand il est possible (présence d'un connecteur RF BNC 50 ohms pour la connection de l'antenne) peut apporter une amélioration des performances de réception. Voir un peu plus loin le paragraphe Antennes et cables.

Dans tous les cas, il est un accessoire qui sera d'une grande et réelle utilité : l'affichage du niveau de réception RF sur le récepteur, au moyen d'une échelle de leds ou d'un galvanomètre à aiguille.

Antennes et cables

Dans la majorité des cas, l'antenne raccordée directement au récepteur suffit 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 de déporter l'antenne du récepteur. Cela est notement 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 le récepteur est situé dans une zone où le signal HF reçu est faible.
L'utilisation d'une antenne déportée s'effectue avec un cable, et ce cable doit être choisi avec grand soin. Les fréquences utilisées pour les microphones sans fil sont en effet élevées (bande VHF - Very Hight Frequency - et UHF - Ultra Hight Frequency), et on ne peut pas utiliser du cable blindé standard. Dans le domaine HF, on doit utiliser du cable blindé "spécial HF", et dans ce domaine comme dans bien d'autres, il existe différentes qualités de cables. Ce qu'il faut retenir, c'est qu'un cable RF présente toujours une perte d'insertion (atténuation du signal HF) qui est loin d'être négligeable. Il serait bien dommage d'utiliser 10 mètres de cable et retrouver à son extrémité un signal 10 fois plus faible que celui que l'on aurait eu avec l'antenne d'origine. Il est donc important de ne pas toujours penser que "plus l'antenne sera haute et mieux ce sera".
Choix de l'antenne
Dans la bande de fréquences qui nous concerne (mais c'est aussi c'est vrai pour d'autres bandes, comme la bande CB sur 27 MHz), l'antenne de réception présente de meilleurs performances quand elle est positionnée sur un plan de masse (ground plane) de dimensions suffisantes (environ 90 cm * 90 cm pour la bande VHF, et environ 30 cm * 30 cm pour la bande UHF). 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. L'antenne est généralement de type omnidirectionnelle, mais il est possible d'opter pour une antenne directionnelle, qui apporte du gain de façon entièrement passive. L'inconvénient majeur des antennes directionnelle est leur encombrement, surtout pour la gamme VHF. Il est aussi possible d'utiliser une antenne amplifiée, mais dans ce cas, il faut faire très attention à ce que le niveau de réception HF qui parvient à l'antenne ne soit pas trop important, sinon il y a risque de saturation du préampli HF et création d'intermodulations qui peuvent faire plus de mal (au récepteur) qu'un niveau HF reçu trop faible ! Réserver de préférence l'antenne amplifiée (appelée aussi antenne active) aux situations où l'émetteur et le récepteur peuvent être très éloignés.
Choix du cable
Comme déjà dit, le choix du cable est très important, surtout si sa longueur est importante. L'atténuation apportée par le cable RF est plus importante en UHF qu'en VHF, aussi un même cable utilisé en UHF ne pourra-t-il pas être aussi long que s'il est utilisé en VHF. Les références de cables 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)
Pour des longueurs supérieures à celles indiquées ci-avant, utiliser une antenne amplifiée ou un amplificateur entre antenne et début de cable pour compenser les pertes d'insertion du cable.
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 suffisement éloignées les unes des autres. L'usage d'une antenne unique est à ce titre une bonne chose, mais qui n'est pas si simple à mettre en oeuvre autrement qu'avec du matériel de très haute qualité. Il existe deux types d'équipements permettant de coupler plusieurs récepteurs à une seule antenne : les coupleurs / séparateurs passifs (non amplifiés) et les coupleurs / séparateurs actifs (amplifiés). Les coupleurs passifs ne demandent aucune alimentation pour fonctionner, la répartition du signal reçu sur leur entrée s'effectue 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 affaibli sur chaque sortie. Autant dire que ce type d'équipement ne convient pas toujours très bien, surtout si on utilise un cable RF de brande 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. Inconvénient de ce type de coupleur : le même qu'avec une antenne amplifiée, à savoir le risque de saturation de l'entrée du préampli HF en cas de réception de signal HF trop fort (émetteur du micro HF trop proche de l'antenne de réception, le respect d'une distance minimale de 6 mètres entre les deux est recommandé).

Normes

Les microphones sans fil 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 fils, ces derniers n'ont donc aucune priorité en cas de brouillage avec d'autres équipements RF. En clair, si un microphone sans fil brouille une télé, vous devez éteindre le micro ou changer sa fréquence d'émission. En résumé, on peut dire que l'emploi des microphones sans fil est illégal, mais qu'il est toléré.

Tableau ci-dessous incomplet, données non vérifiées.
Sources : Agence Nationale des Fréquences

Bande	Fréquences ou bandes de fréquences autorisées	Puissance max.	Largeur canaux	Remarques / Exemples
-	32,8 MHz 36,4 MHz 39,2 MHz	1 mW PAR	200 KHz	Arrêté du 11/03/1994
-	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 183,500 à 186,500 MHz	10 mW PAR	200 KHz	Arrêté du 11/03/1994
UHF	470 à 830 MHz Bande M3 de 692 à 716 MHz Bande P4 de 702 à 726 MHz Bande P3 de 724 à 745 MHz Bande Q2 de 748 à 784 MHz Bande R7 de 782 à 810 MHz	10 mW PAR ou 50 mW PAR ?	200 KHz	1440 fréquences réparties en plusieurs bandes de fréquences larges de 36 MHz chacune : - 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.
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

VHF = 150 à 250 MHz environ
UHF = 450 à 950 MHz environ (canaux 21 à 69)
(1) La bande 865 à 868 MHz est aussi ouverte aux étiquettes électroniques à radiofréquence (RFID).

Risques de brouillage

Brouillage ?
Le risque de brouillage du récepteur par un émetteur "indésirable" proche et puissant existe bien. Cet émetteur indésirable peut être un émetteur TV analogique ou numérique (pour la bande UHF), un émetteur FM (pour la bande VHF), mais il peut tout aussi bien s'agir d'un émetteur rayonnant une fréquence qui à priori n'a rien à voir avec la bande couverte par votre récepteur (une CB fonctionnant à 27MHz par exemple). L'arrivée de la TNT (Télévision Numérique Terrestre) amène de nouvelles questions, et cela est justifié. Elle peut augmenter le risque de brouillages, pour la simple et bonne raison qu'il s'agit d'émissions ajoutées à celle actuellement diffusées en analogique. Il y a donc plus d'émetteurs TV qui fonctionnent, et il y en aura de plus en plus, jusqu'à déploiement prévu complet et tant que vivra la TV analogique. C'est comme à la maison : on rajoute un lecteur DVD, un ordinateur, et le tuner de la chaine Hifi fonctionne moins bien pour les radios qu'on arrivait tout juste à capter, parce qu'il est un peu plus brouillé par les appareils environnants. Il y a de plus en plus de rayonnements électromagnétiques dans les airs, c'est comme ça, il faut faire avec. Pour rappel, les fréquences autorisées pour les micros HF ne sont pas prioritaires sur celle de la TV ou de la radio (ou de toute autre fréquence allouée). Pour cette raison, il devient de plus en plus judicieux d'opter pour un micro HF multi-fréquences (c'était déjà indispensable avant pour les professionnels). Si ça peut vous consoler : à une fréquence donnée, la puissance d'émission des émetteurs TNT est moindre que la puissance d'émission des émetteurs TV analogique (rapport d'environ 10), mais le spectre d'émission est étalé différement dans la bande de fréquences, et s'apparente un peu à une grande bande de bruit mais dont l'amplitude reste en relatif plus faible à chaque fréquence diffusée.
Un peu de technique...
Un émetteur FM analogique émet sur une fréquence (dite fréquence centrale ou porteuse) qui varie en fonction de l'amplitude du signal audio que l'on veut transmettre. On appelle ça de la modulation de fréquence. Un émetteur TV analogique émet aussi sur une fréquence centrale, mais la largeur de spectre occupée est plus importante que pour la radio (plusieurs MHz pour la TV au lieu de plusieurs dizaines de KHz pour la FM). Et là, on ne fait pas varier la fréquence centrale, mais son amplitude. On appelle ça de la modulation d'amplitude. En télévision numérique, nous ne sommes pas en présence de 1 porteuse - plus ou moins "encombrante", mais de plus de 1000 (mille) "petites" porteuses d'amplitude identique, chacune se répartissant le signal à transmettre ! Chaque porteuse n'a pas une amplitude extraordinaire en soi, mais les faits sont là, il y en a plus. Le spectre fréquentiel est donc beaucoup plus rempli, et laisse moins de places libres pour les micro HF qui jusqu'à maintenant arrivaient assez bien à se frayer un petit passage dans la jungle des porteuses...
Alors que choisir ?
Si vous vous trouvez dans une zone géographique où la TNT a démarrée, les risques d'être brouillé vont forcement être un peu plus élevés. Si vous en êtes au stade de la recherche d'un équipement, renseignez-vous sur les déploiements de la TNT, et demandez à votre revendeur de micro HF de vous conseiller pour le choix des fréquences utilisables.
Liens utiles :
http://www.sennheiserfrance.com/fr/icm.nsf/root/topics_dvbt-wireless_interaction
http://www.tdf.fr/tnt-cartes-couverture/