S-mètre

S-mètre d'un émetteur-récepteur Ten-Tec Orion de radioamateur.

S-mètre Collins avec le point S9 à 100 µV soit +40 dB

Œil cathodique AME RR10B

Le S-mètre est un instrument de mesure qui donne la puissance relative d'un signal reçu par un récepteur radio. Cet indicateur équipe les récepteurs radio de trafic à usage professionnel ou radioamateur.

Historique

Des recherches auprès des anciens amateurs de TSF ont permis d'en retrouver l'origine précise ( ^[1] ).
Il y a une centaine années (dès 1912) aux temps des récepteurs à galène, les utilisateurs ont voulu trouver un moyen de noter la force des signaux qu'ils recevaient ( ^[2] ) en plaçant en parallèle avec l'écouteur une résistance variable qui shuntait l'écouteur plus ou moins en fonction du curseur linéaire d’un rhéostat qui se déplaçait le long d'une règle graduée de 0 a 10.
En face de 0, la résistance étant infinie, la totalité du courant électrique détecté par la galène traversait l'écouteur.
En face du point 10 (la règle étant graduée de 0 a 10), la résistance étant nulle, la totalité du courant électrique détecté était court-circuitée et l'écouteur ne recevait plus rien.
À mi-course du curseur gradué à 5, la résistance du shunt étant égale à l'impédance de l’écouteur, le courant électrique se partageait en deux courants électriques égaux traversant l'un l'écouteur et l'autre la résistance parallèle.
Plus la station reçue émettait un fort signal radioélectrique et plus loin était poussé le curseur jusqu'à 9, et un peu au-delà même pour une station arrivant très forte, sans toutefois aller jusqu'à 10 (résistance nulle de 0 Ω, donc la puissance reçue est infinie).
On prit donc l'habitude de noter les reports des émissions reçues de « S_0 » a « S_9 » et, au-delà de « S_9 » de rajouter + pour lire « S_9 + » (a présent on ajout des dB).
Voici la raison historique et l'explication du terme S-mètre pour noter le report d'un correspondant et de sa notation. S comme Shunt du S-mètre.

Présentation

Dénomination

S mètre est la traduction française de la dénomination anglaise S meter abréviation de Signal strength meter.

Unités de mesure

La force d'un signal au niveau de l'entrée antenne d'un récepteur radio peut être exprimée :

• en μVolt, récepteur radio professionnel,
• en dBm = décibels au-dessus d’un milliwatt. La puissance de référence est 1 mW, récepteur radio professionnel,
• en unité S ou point S, récepteur radio d'amateur.
• en dBμV, qualité de réception de récepteur radio de préamplificateur d'antenne.

Forme

Un S-mètre peut être constitué par :

• un œil cathodique, appelé encore œil magique^[3], sur les récepteurs grand public et certains récepteurs de trafic (exemple : récepteur A.M.E. 7G1480^[4]),
• un galvanomètre à cadre mobile,
• un bargraphe intégré à l'afficheur LCD des récepteurs modernes.

Niveau de mesure

Classiquement la mesure est effectuée à partir du circuit du contrôle automatique de gain (CAG). En effet la tension de CAG est approximativement une fonction logarithme de la tension du signal détecté.

Unité S

L'échelle de force d'un signal radio exprimée en points "S" a été conçue par Arthur Braaten, un radioamateur américain (W2BSR)^[5] et diffusée par l'ARRL^[6] pour la première fois dans la revue QST d'octobre 1934. La puissance de réception est appréciée par l'opérateur et chiffrée de 1 à 9^{[r 1]} ; 1 correspondant à un signal très faible à peine audible au casque, 6 à une écoute correcte casque aux oreilles, 9 à une réception très confortable sur haut-parleur^{[r 2]}.

Par la suite, l'Union Internationale des Radio Amateurs (IARU) Région 1 a édicté une recommandation technique fixant la valeur des points S pour les récepteurs HF^[7] et VHF/UHF^[8] en 1981 et 1990.

Sur les bandes HF, cette recommandation préconise de fixer le point S9 à un niveau d'entrée d'une puissance de -73 dBm, soit l'équivalent de 50 µV à l'entrée antenne du récepteur, pour une impédance de 50 Ω.
Selon cette recommandation, entre deux points S successifs correspond un rapport de puissance de 6 décibels (dB), soit, approximativement, un rapport de puissance de quatre ou un rapport de tension de deux (cf tableau de correspondance ci-dessous). Les mesures supérieures à S9 sont données en dB au-dessus de S9, exemple « S9 +50 dB ».

Correspondance MF/HF
points S / μV (50Ω) / dBm / dBμV / Watt

Points S	μV (50 Ω)	dBm	dBμV (50 Ω)	Watt
S9	50.2	- 73	+ 34	50 pW
S8	25.1	- 79	+ 28	12.5 pW
S7	12.6	- 85	+ 22	3.16 pW
S6	6.3	- 91	+ 16	794 fW
S5	3.2	- 97	+ 10	200 fW
S4	1.6	- 103	+ 4	50 fW
S3	0.8	- 109	- 2	12.6 fW
S2	0.4	- 115	- 8	3.16 fW
S1	0.2	- 121	- 14	794 aW

Sur les bandes VHF/UHF, cette recommandation préconise de fixer le point S9 à un niveau d'entrée d'une puissance de -93 dBm, soit l'équivalent de 5 µV à l'entrée antenne du récepteur, pour une impédance de 50 Ω.

Correspondance VHF/UHF
points S / μV (50Ω) / dBm / dBμV / Watt

Points S	μV (50 Ω)	dBm	dBμV (50 Ω)	Watt
S9	5.0	- 93	+ 14	500 fW
S8	2.5	- 99	+ 8	125 fW
S7	1.26	- 105	+ 2	31.6 fW
S6	0.63	- 111	- 4	7.94 fW
S5	0.32	- 107	- 10	2 fW
S4	0.16	- 123	- 16	500 aW
S3	0.08	- 129	- 22	126 aW
S2	0.04	- 135	- 28	31.6 aW
S1	0.02	- 141	- 34	7.94 aW

Bibliographie

• (fr) Paul, Berché, Pratique et théorie de la TSF, Publications et éditions françaises de TSF et Radiovision, Paris, 1934.
• (en) Arthur, Braaten, The facts on RST, in QST, décembre 1937.
• (fr) Édouard, Cliquet, Le trafic d'amateur sur ondes courtes, SETSF, Paris, 1938.
• (fr) Jean, Bastide, Les Récepteurs de Trafic OC, Réseau des Émetteurs Français, Paris, 1970.
• (fr) Bernard, Baris, Le récepteur RR10B - AME 1480-7G, in TSF Panorama n° 1, 1988.
• (en) George, Wilson, Understanding Signal Strength, in QST july 1994.
• (fr) André, Jamet, Le code RST et le S-mètre revisités, in Radio REF n° 816, décembre 2008.

Notes

1. ↑ mémoire de F9ND Plion
2. ↑ Les principales modifications apportées aux actes signés à Berlin par la conférence de Londres. Journal télégraphique, vol. 37 (1912) article: 11 Page number, 27 ou en PDF page 15, Recherche d'un appareil de réception capable de comparer les émissions des stations
3. ↑ La zone lumineuse varie en fonction de la force du signal reçu. Le système est imprécis mais constitue un bon indicateur visuel d'accord
4. ↑ A.M.E.7G-1480 : récepteur professionnel de trafic ondes courtes, à tubes, construit par les Ateliers de Montages Electriques, entre 1950 et 1960
5. ↑ Cette échelle S fait partie d'un code à trois chiffres, le code RST, mis au point par Arthur Braaten et destiné à noter la réception d'un signal radio
6. ↑ American Radio Relay League, l'association officielle des radioamateurs aux USA
7. ↑ Fréquences inférieures à 30 MHz.
8. ↑ Fréquences supérieures à 30 MHz.

Références

1. ↑ Édouard Cliquet, op. cit. p. 49-50
2. ↑ Article d'Arthur Braaten, op. cit. p. 59-60

Voir aussi

• Code SINPO
• Décibel
• Bargraphe
• dBm
• Code RST
• Récepteur radio
• Radioamateur
• Radioécouteur