Quel est l'amplificateur de puissance, à tube ou à transistor, qui convient le mieux ?

Si l'on prévoit d'acheter un amplificateur de puissance (amplificateur d'émission), on est vite confronté à la question de savoir s'il faut utiliser un PA à tubes ou à transistors. Dans cet article, Ekki Plicht, DF4OR, met en lumière les avantages et les inconvénients de ces deux technologies.

Comparaison des amplificateurs de puissance : technologie à tubes vs. technologie à transistors

La technologie traditionnelle des amplificateurs d'émission pour les ondes courtes et les VHF utilise des tubes. La raison en est simple : pendant longtemps, il n'existait pas de semi-conducteurs (abordables) pour des puissances élevées. C'est ainsi qu'une grande expérience s'est accumulée. Il n'y a plus de "défauts de jeunesse" notables dans les amplificateurs à tubes. Or, ces dernières années, de plus en plus de transistors ou de modules d'amplification robustes et bon marché sont apparus sur le marché, qui peuvent également générer une puissance suffisante. La technique commerciale n'utilise plus que des semi-conducteurs dans toutes les plages de puissance. Les fréquences les plus élevées avec un besoin de puissance élevé constituent une exception.

Avantages et inconvénients des tubes par rapport aux semi-conducteurs pour les amplificateurs de puissance d'émission

Cas particulier : amplificateurs de puissance mobiles sans bloc d'alimentation

Avant de comparer la taille et le poids, il faut d'abord voir si l'amplificateur de puissance a un bloc d'alimentation intégré. Il y a beaucoup d'amplis de la gamme inférieure de puissance qui sont conçus pour un fonctionnement mobile sur 13,8V et qui sont donc livrés sans bloc d'alimentation. Pour ces amplificateurs de puissance, il n'y a que des appareils à transistors. La question du pour et du contre transistor vs tube ne se pose donc pas.

ACOM-1200S

Le cas général : les amplificateurs de puissance avec bloc d'alimentation intégré

Poids plume contre puissance : quel format d'amplificateur choisir ?

C'est surtout dans la plage de puissance inférieure (jusqu'à environ 500 watts) que les amplificateurs de puissance à transistors sont généralement plus légers et plus compacts. Cela est dû au bloc d'alimentation (à découpage) plus simple qui ne doit pas produire de haute tension. Cependant, les boîtiers plus petits ne sont pas aussi faciles à refroidir. Il faut donc s'attendre ici à plus de nuisances sonores dues aux ventilateurs. Si l'on prévoit d'emporter l'amplificateur en voyage, les PA à transistors sont généralement préférables dans la plage de puissance inférieure en raison de leur taille et de leur poids réduits.

Dans la plage de puissance supérieure (>750 watts et plus), les amplificateurs à tubes dominent. Ceux-ci nécessitent généralement des tensions de fonctionnement très élevées qui ne peuvent être produites efficacement qu'avec un grand et lourd transformateur. Il existe des PA à semi-conducteurs jusqu'à environ 1500 watts, mais ils sont à peine plus petits ou plus légers que les appareils de même puissance à tubes. Si le poids joue un rôle décisif, les PA à transistors l'emportent généralement dans les plages de puissance inférieures et moyennes.

Réglage des amplificateurs de puissance à tubes et à transistors : Comparaison des avantages et des inconvénients

Comme tout appareil de radioamateur, un amplificateur de puissance fonctionne avec une impédance de 50 ohms. Toutes les antennes n'offrent pas cette impédance sur toute la gamme de fréquences. Souvent, on utilise des tuners. C'est certes un compromis, mais c'est mieux que de ne pas avoir d'antenne.

Les amplificateurs à tubes doivent être accordés sur la fréquence d'émission pour fonctionner. Cela se fait via un circuit LC dans le circuit de sortie de l'étage final. De manière pratique, ce circuit (généralement un circuit Pi) agit également comme un adaptateur f'impédances, c'est-à-dire comme un tuner. Ainsi, les amplificateurs à tubes dotés d'un circuit de sortie accordable (ce sont pratiquement tous des amplificateurs à tubes) peuvent compenser certaines désadaptations, même avec une puissance élevée.

Les étages de sortie à transistors n'ont pas besoin d'être accordés, c'est leur grand avantage. Ils sont immédiatement utilisables sur toute la gamme de fréquences spécifiée - à condition que l'antenne ait toujours la bonne adaptation. Si ce n'est pas plus ou moins exactement 50 ohms, un circuit de protection réduit immédiatement et fortement la puissance de sortie. En effet, la mauvaise adaptation a pour conséquence que la puissance n'est pas émise par l'antenne, mais qu'elle est le plus souvent réfléchie. Elle revient ainsi à l'étage final, où elle est transformée en chaleur. Le module semi-conducteur de l'étage final ne supporte cela que très peu de temps. Si la puissance n'est pas automatiquement réduite en quelques fractions de seconde, l'étage final est inévitablement endommagé. C'est pourquoi pratiquement tous les amplificateurs de puissance à transistors sont équipés d'un tel circuit de protection.

Seules des antennes adaptées ou un tuner en aval pour une puissance élevée peuvent y remédier. L'avantage supposé de l'amplificateur de puissance à transistors, à savoir qu'aucun réglage n'est nécessaire, est alors perdu - il faut régler le tuner. En outre, il faut tenir compte du prix d'achat et de la complexité supplémentaire de la station si l'on veut utiliser un tel tuner.

Pour les antennes qui ne sont pas tout à fait parfaites, les amplificateurs à tubes ont donc un net avantage.

Comparaison de la longévité des amplificateurs de puissance à tubes et à transistors

Ces dernières années, le marché des tubes émetteurs a beaucoup évolué. Certains fournisseurs classiques se sont retirés parce que les investissements n'étaient plus justifiés. Pour les amplificateurs de puissance à tubes, il faut aujourd'hui vérifier précisément quel type de tube est utilisé et où l'on peut se procurer ce tube en remplacement. La plupart du temps, les fabricants d'amplificateurs de puissance les proposent, mais il vaut la peine de chercher des fournisseurs alternatifs.

Les semi-conducteurs, une technologie plus moderne, sont généralement plus faciles à trouver. En outre, ils sont pratiquement indestructibles, à condition d'être utilisés correctement, avec une bonne adaptation et une puissance modérée.

Le meilleur conseil pour une longue durée de vie, qu'il s'agisse de tubes ou de transistors : réduire la puissance ! Si l'on fait toujours fonctionner un amplificateur de puissance, quel que soit son type, à environ 60 à 80% de sa puissance de crête nominale, les composants de puissance sont pratiquement indestructibles. Les tubes perdent un peu de puissance au fil du temps. Cela apparaît très vite si on les fait toujours fonctionner à la limite de puissance spécifiée. C'est justement dans les modes d'exploitation comme le FT-8 ou le RTTY qu'il est recommandé de réduire nettement la puissance. 50 % sont souvent suffisants ici. Mettre tous les réglages en butée droite signifie souvent la défaillance rapide de l'étage final.

On constate ainsi que même dans les pays où la puissance est limitée à 750 watts par exemple, il peut être judicieux d'acheter un PA de 1500 Watts. Si l'on fait toujours fonctionner un tel PA surdimensionné dans la plage légale, c'est-à-dire jusqu'à 750 watts, il durera plusieurs décennies, qu'il soit à tubes ou à transistors. La longue expérience de l'atelier de réparation de WiMo montre toutefois aussi que les PA à tubes résistent mieux à un abus à court terme que les PA à transistors. En cas d'utilisation avec une adaptation défectueuse et en porteuse continue, les étages de sortie à semi-conducteurs peuvent être rapidement endommagés.

Refroidissement des amplificateurs de puissance à tubes et à transistors : Comparaison des défis

Qu'il s'agisse de transistors ou de tubes, les deux principes de génération de puissance ne sont pas parfaitement efficaces. Il y a toujours de la chaleur comme effet secondaire indésirable et cette chaleur doit être évacuée. Pour ce faire, les tubes d'émission ont généralement un dissipateur thermique déjà monté. Celui-ci est ventilé par un ou plusieurs ventilateurs au travers d'un canal de refroidissement conçu en conséquence. Un module à transistors est généralement vissé sur un grand dissipateur thermique massif, qui est également refroidi activement par des ventilateurs. Ce dissipateur thermique contribue d'ailleurs très largement au poids d'un étage final à semi-conducteurs.

En ce qui concerne le développement de chaleur et le refroidissement nécessaire, aucune technologie n'a donc d'avantage perceptible.

Le refroidissement actif, idéalement contrôlé par la température, représente une nuisance sonore non négligeable. Il faut donc envisager d'installer l'amplificateur de puissance un peu plus loin pour faire écran au bruit. Ce n'est évidemment pas possible si l'on doit souvent accorder l'amplificateur de puissance, c'est-à-dire avec des amplificateurs de puissance à tubes. Dans ce cas, le PA doit toujours être à portée de main de l'opérateur. C'est là que certains amplificateurs de puissance à transistors présentent un avantage, car ils sont souvent disponibles avec une télécommande. On peut donc installer le PA dans une pièce voisine, à l'abri du bruit, et tout télécommander confortablement.

Comparaison de l'alimentation électrique des amplificateurs de puissance à tubes et à transistors

Comme nous ne considérons ici que les amplificateurs de puissance avec alimentation intégrée, la technique (à tubes ou à transistors) ne joue aucun rôle. L'efficacité est légèrement meilleure pour les amplificateurs à transistors avec une alimentation à découpage bien conçue, mais là où la puissance doit sortir, la puissance doit entrer. Elle provient du réseau alternatif. Il faut toujours veiller à ce qu'une puissance suffisante soit fournie par le fournisseur d'électricité à l'endroit où la PA doit être installée.

Match nul, avec un léger avantage pour les PA à transistors en raison de leur meilleure efficacité.

Pré-distorsion pour des signaux propres : fonction haut de gamme pour les amplificateurs de puissance modernes

Les stations radioamateurs performantes, que ce soit pour les concours ou le DX, utilisent de nombreuses possibilités d'automatisation. C'est donc là que les amplificateurs de puissance disposant d'une commande CAT ont un avantage. Qu'il s'agisse d'une surveillance permanente ou d'une sélection d'antenne automatisée, les amplificateurs de puissance modernes peuvent le faire. Bien entendu, le prix de l'appareil en dépend. Comme le réglage automatique des amplificateurs de puissance à tubes est plus complexe (réglage motorisé), les amplificateurs de puissance à semi-conducteurs ont ici une longueur d'avance.

Les émetteurs-récepteurs très modernes permettent d'adapter le signal d'émission via une rétroaction derrière l'amplificateur de puissance. Un capteur dans le circuit de puissance mesure le degré de distorsion du signal d'émission et renvoie cette valeur à l'émetteur-récepteur. Celui-ci peut alors produire ce que l'on appelle une "pré-distorsion", ce qui a pour effet de rendre le signal d'émission beaucoup plus propre dans son ensemble. Cela permet d'éviter de manière très efficace les émissions secondaires qui peuvent conduire au QRM et au TVI. Seuls quelques amplificateurs de puissance haut de gamme offrent cette caractéristique. Bien entendu, le raccordement entre l'étage final et l'émetteur-récepteur doit être parfaitement adapté.

Rapport qualité/prix des tubes et des transistors

Si l'on ne considère que le rapport "watts par euro", tant les amplificateurs à tubes que les amplificateurs à transistors offrent pratiquement le même rapport. C'est en tout cas le cas pour la gamme de puissance supérieure, à partir de 1000 watts et plus. En dessous, il existe certains modèles à tubes qui offrent un certain avantage en termes de rapport qualité/prix. La raison en est l'utilisation de tubes plus simples et moins chers, comme le 811A.

Tube vs. transistor : quel est l'amplificateur de puissance qui convient à ta station radioamateur ?

Tube ou transistor dans l'étage final d'émission - les deux ont des avantages et des inconvénients. Le choix dépend fortement de l'ensemble de la station, surtout des antennes utilisées (voir adaptation). Un autre aspect important est le lieu d'utilisation. Veut-on utiliser la PA uniquement à la maison ou au radioclub ou aussi en voyage ? Voir la taille et le poids. La technique la plus moderne, mais aussi un peu plus fragile et exigeante, est celle qui utilise des semi-conducteurs. La construction traditionnelle avec des tubes a fait ses preuves et est un peu plus robuste, mais elle présuppose toujours une utilisation routinière de l'accord. L'automatisation ? Elle existe pour les deux technologies, mais de plus en plus pour les PA à transistors.

Le choix n'est pas facile. WiMo vous aide volontiers à réfléchir à un amplificateur de puissance adapté à votre station. Le grand choix et les longues années d'expérience des collaborateurs radio aident beaucoup.

Mes favoris personnels :

Un Acom-1200S serait mon premier choix, à condition de disposer de bonnes antennes adaptées. Si ce n'est pas le cas, l'ACOM-2000A serait mon rêve.

ACOM 1200S Transistor-PA (1200W, 160-6m)

ACOM 1200S Transistor-PA (1200W, 160-6m)

Acom 2000A (1500W, 160-10m)

Acom 2000A (1500W, 160-10m)

OM-2002W 2m-Transistor-PA, 1800W

OM-2002W 2m-Transistor-PA, 1800W

Pour la VHF, j'aimerais poser l'OM-Power OM2002W sur ma table.

Elad

Amplificateurs de puissance de Elad

Si c'est un amplificateur portable pour les ondes courtes - les modèles Elad "DuoArt" ne sont pas seulement beaux, ils fonctionnent aussi très bien.

AL-811XCE (600W, 160-10m)

AL-811XCE (600W, 160-10m)

Et si le budget est le facteur déterminant, mon choix se porterait sur l'Ameritron AL-811XCE.

4O3A Signature Power Genius XL

4O3A Signature Power Genius XL

vy 73,

Votre Ekki, DF4OR

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