FM

Modulation de fréquence — le mode de communication radio privilégié au-dessus de 50 MHz : à bande étroite, résistant aux interférences et constituant l’épine dorsale du réseau de relais suisse.

Sur les fréquences supérieures à 50 MHz, le service de radioamateur utilise principalement (mais pas exclusivement) la modulation de fréquence (FM) pour les liaisons vocales. La FM est notamment le mode de transmission privilégié pour les communications à courte portée et via les relais. En radioamateur, la FM est exploitée selon le mode de modulation F3E — téléphonie avec un signal analogique monocanal sur une porteuse modulée en fréquence.

Principes fondamentaux

Dans la modulation de fréquence, la fréquence d’une porteuse constante est réduite ou augmentée en fonction de l’amplitude du signal en bande de base (par exemple, la voix). Le signal FM oscille donc en fréquence autour de la fréquence porteuse. L’écart maximal est appelé « déviation de fréquence » ou simplement « déviation » ; il est déterminé par le circuit du modulateur. Le rapport entre la déviation de fréquence et la fréquence maximale de la bande de base est appelé « indice de modulation ».

La FM est bien connue de tous grâce à la radiodiffusion analogique en VHF — on y utilise une amplitude de modulation de 75 kHz et des signaux audio d’une largeur de bande allant jusqu’à 15 kHz afin d’offrir une bonne qualité audio. L’indice de modulation est alors de cinq, et la largeur de bande d’un signal mono d’environ 180 kHz. Avec la stéréo et les signaux de données RDS, la largeur de bande d’une station de radio VHF classique s’étend à environ 400 kHz.

Ce serait beaucoup trop large pour la radioamateur : la bande des 2 m ne mesure que 2 MHz de large (144–146 MHz) — avec une largeur de bande de 400 kHz, elle ne pourrait accueillir que cinq canaux sans chevauchement. La radioamateur utilise donc exclusivement la FM à bande étroite : pour la voix seule, un signal mono avec une fréquence audio maximale de 3 kHz suffit ; l’amplitude typique est comprise entre 3 et 5 kHz, et l’indice de modulation est d’environ 1 à 1,7. Les signaux FM amateurs ont ainsi une largeur de bande de 12 à 16 kHz, ce qui permet un espacement des canaux de 12,5 à 25 kHz.

Remarques techniques opérationnelles

Lors de la conception du modulateur FM, on tient compte de l’amplitude maximale prévisible du signal en bande de base et on règle l’amplitude de modulation en conséquence. Si un signal en bande de base trop fort parvient au modulateur, cela entraîne inévitablement un déphasage supérieur à celui prévu : le signal FM occupe alors une largeur de bande plus large et perturbe les canaux adjacents. Cet effet se produit déjà lorsque quelqu’un parle trop fort dans le microphone ou qu’un nouveau microphone délivre un niveau audio plus élevé que l’ancien.

Pour le mode relais correct, il convient donc que l’émetteur-récepteur radio et le microphone soient adaptés l’un à l’autre et au volume de votre voix. Des amplitudes très différentes entre les différentes stations entraînent sinon des variations du volume audio via le relais — et plus l’amplitude diminue, plus l’intelligibilité baisse. En bref : veuillez ne pas crier trop fort — mais il n’y a pas non plus lieu de chuchoter.

Tonalité d’appel et CTCSS

De nombreux relais FM en Europe occidentale et centrale s’ouvrent à l’aide d’une tonalité d’appel de 1 750 Hz — une technique couramment utilisée depuis des décennies. Tous les émetteurs-récepteurs radio commerciaux courants destinés au marché européen disposent d’un générateur de tonalité à 1 750 Hz ; sur les appareils de fabrication artisanale, il est facile de l’ajouter a posteriori dans le câble du microphone.

En revanche, les relais situés dans d’autres parties du monde — notamment en Amérique du Nord — s’activent à l’aide de tonalités subaudio CTCSS. Dans ce cas, l’émetteur-récepteur radio émet une tonalité grave, située en dessous de la gamme de fréquences audibles. Il existe 50 fréquences différentes comprises entre 67,0 et 254,1 Hz, dont 39 sont normalisées selon la norme TIA/EIA-603-D. Lorsque le relais détecte une tonalité CTCSS à la fréquence correcte, il active l’émetteur. En Suisse également, le CTCSS est activé sur de nombreux relais, en complément ou à la place d’autres modes — le réglage précis figure dans la liste des relais de l’USKA.

Les émetteurs-récepteurs radio modernes prennent en charge les tonalités subaudiophoniques de manière native. Pour les appareils plus anciens ou de fabrication artisanale, il est possible d’ajouter la fonction CTCSS a posteriori — ce qui est un peu plus complexe qu’un générateur de tonalité à 1 750 Hz, mais tout à fait réalisable.

FM et radiocommunications d’urgence

Malgré la numérisation croissante, la FM est un mode de transmission solidement établi depuis des décennies dans le service des radioamateurs. Presque tous les radioamateurs disposent d’au moins un appareil de radiotéléphonie FM pour les bandes 2 m et/ou 70 cm. Pour les radiocommunications d’urgence locales, la FM est donc le mode de transmission de choix : simple, robuste, largement répandu et immédiatement opérationnel. De nombreux relais FM suisses sont équipés d’une alimentation électrique sans coupure, ce qui leur permet de rester en service même en cas de coupures de courant pouvant durer plusieurs heures — voir également notre page consacrée aux radiocommunications d’urgence.