Le R

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Le Récepteur radio

• Notions de base a lusage des radio-modélistes

Par Robert Muller
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La problématique

• Le récepteur doit fortement amplifier un signal
  électromagnétique très faible
• Il doit aussi ne laisser passer quune très
  faible partie du spectre des fréquences, par
  exemple 41,000MHz avec une ouverture en plus et
  en moins de 3kHz

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Le filtre LC

• Pour sélectionner une bande fréquence on utilise
  un filtre LC
• Ce circuit ne laisse passer quune seule
  fréquence, appelée fréquence de résonance

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Le circuit LC, suite

• Les selfs (L) ont la particularité de présenter
  une faible résistance aux basses fréquences, qui
  augmente avec laugmentation de fréquence.
• Le capacités (C) font le contraire, elles
  présentent une forte résistance aux basses
  fréquences, faible aux hautes.
• Dans le montage LC, la self coupe les basses
  fréquences (attention montage shunt), la capacité
  les hautes, à la fréquence de résonance le signal
  passe.
• Toutefois ce circuit seul ne présente pas la
  sélectivité suffisante pour notre réception
  bande de 6000Hz. Pour un fréquence de
  41.000.000Hz, il faudrait plusieurs étages
  similaires couplés.

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Récepteur pour fréquence unique

• Si lon construisait un récepteur ne devant
  recevoir quune seule fréquence on pourrait
  éventuellement se contenter de ceci, répété
  autant de fois que nécessaire
• Les triangles sont des amplificateurs qui non
  seulement amplifient le signal mais jouent le
  rôle de tampon, évitant que chaque étage LC
  influe sur le suivant du fait du montage
  parallèle.

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Inconvénients du montage précédent

• Si lon veut changer de fréquence, il est clair
  quil faut réaligner toute la chaîne de filtres
  sur la nouvelle fréquence.
• Le réglage des filtres est extrémement pointu et
  sensible pour atteindre la sélectivité voulue
  6khz à 41mhz représente un rapport de 1 pour 5000
• Cest pour ces raisons quon utilise le
  changement de fréquence
• Amplification et filtrage utilisent une fréquence
  intermédiaire (FI).

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Principe du changement de Fréquence.

• Un peu de maths
• Une des formules de trigonométrie apprise à
  lécole disait ceci
• cos(a) x cos(b) ½ (cos (ab) cos(a-b))
• Il faut savoir également quun onde est
  représentée par une fonction sinus ou cosinus
  fonction du temps ex cos(a t)
• Et nous y voila, si on multiplie deux ondes de
  fréquence x et y on obtient 2 ondes mélangées
  dont une qui est la somme des 2 fréquences et une
  autre qui est la différence de ces 2 fréquences
• Appliqué à notre récepteur on va simplement
  réaliser la multiplication de la fréquence reçue
  avec une autre générée par le quartz décalée de
  455khz

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Application du changement de fréquence

• Un récepteur à changement de fréquence comprend
  donc les éléments suivants
• Et donc on travaille sur une fréquence fixe de
  455khz avec toujours une bande passante de 6khz.
• Ce type de récepteur est appelé hétérodyne

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Conséquences du changement de fréquence

• Le quartz du récepteur noscille pas à la
  fréquence fondamentale, mais à la fréquence
  décalée de 455khz. Pour cette raison il nest pas
  interchangeable avec le quartz démission.
• En fait la partie fi amplifie 2 fréquences, la
  fréquence dentrée 455khz, et la fréquence
  dentrée -455khz (revoir la formule de trigo),
  cest ce quon appelle la fréquence image,
  décalées de 910khz lune de lautre.
• Lamplification se fait sur une fréquence fixe et
  avec un rapport fréquence, bande passante de
  lordre de 1 pour 50, ce qui simplifie
  considérablement sa réalisation et son réglage.

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Le double changement de fréquence

• Le double changement de fréquence contourne le
  problème de la fréquence image en faisant une
  première conversion à 10,7MHz (bande passante
  250Khz), ce qui rejette la fréquence image à
  20MHz de différence.

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Conséquences du double changement de fréquence.

• Le quartz est spécifique au double changement, il
  ne faut pas utiliser des quartz simple
  changement.
• Il est très facile de rejeter la fréquence image
  par un simple filtre dentrée du récepteur,
  puisque la fréquence image est à 1,5 fois la
  valeur de la fréquence fondamentale.
• Les fréquences 10,7Mhz et 455Khz sont standard,
  lune pour réception FM stéréo à 250khz de bande
  passante, lautre pour la réception AM jusquaux
  ondes courtes à 8khz de bande passante. De ce
  fait il existe des composants nombreux et bon
  marché correspondants (filtres céramiques,
  bobines etc)

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Considérations sur létage dentrée

• Létage dentrée nest pas obligatoire mais
  améliore la qualité du récepteur. Il est en
  général constitué dun étage amplificateur et
  dun filtre passe-bande.
• Le filtre est en général calé sur la fréquence
  centrale de la bande de réception et a une
  largeur de bande permettant de couvrir son
  intégralité par exemple une bande passante de
  40 à 42 mhz.
• Son role est double améliorer le rejet de la
  fréquence image et limiter la bande passante, ce
  qui évite le parasitage par des fréquences plus
  ou moins éloignées.
• Létage ampli, en général un seul transistor,
  améliore le rapport signal/bruit, et donc la
  sensibilité du récepteur.

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Qualité dun récepteur

• La qualité de tout récepteur radio dépend de 2
  critères la sensibilité et la sélectivité.
• La sélectivité est le fait de ne laisser passer
  que la bande de fréquences utiles. Cest le (ou
  les) changement de fréquence qui ont apporté une
  réponse satisfaisante à ce critère.
• La sensibilité est la capacité de travailler avec
  une très faible puissance de signal radio
  disponible. En sortie dantenne quelques
  microvolts sont disponibles et il ne suffit pas
  de les amplifier très fortement pour avoir une
  sensibilité maximum.

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La sensibilité dun récepteur.

• Comme il a été indiqué à la page précédente le
  signal de départ est très faible. Dautre part
  les composants génèrent un bruit de fond non
  négligeable en comparaison. Pour cette raison, le
  critère qui importe le plus est le rapport signal
  sur bruit de létage dentrée exprimé en
  decibels.
• Si par exemple, pour pouvoir exploiter
  correctement le signal il faut un rapport de 10
  sur 1 entre la tension utile et le bruit de fond,
  cela correspond à 20 décibels de rapport s/b. Si
  le transistor dentrée génère 1 microvolt de
  bruit, le minimum utile sera de 10 microvolts.
  Par la suite les amplis suivants vont amplifier
  cette tension autant que nécessaire, mais sans
  pouvoir améliorer cette valeur.
• Cest pour cette raison que la qualité de létage
  dentrée est primordiale pour la sensibilité et
  quun étage est ajouté avant le multiplicateur
  qui ne donne pas en général de telles
  performances au niveau du bruit.

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Remarques sur la sensibilité

• Lantenne ne génère pas de bruit, et donc toute
  augmentation de sensibilité de lantenne est une
  augmentation dans les mêmes proportions de la
  qualité de sensibilité du récepteur. Si une
  antenne augmente de 5db (décibels) la puissance
  fournie par rapport à une autre, cest 5db
  daugmentation de sensibilité. On peut facilement
  en conclure que lantenne est un élément
  primordial de la sensibilité dun récepteur.
• La sensibilité est exprimée en microvolts (ou
  dbm) dans les notices constructeurs et est
  couramment inférieure au microvolt, toutefois le
  rapport signal bruit correspondant à cette mesure
  nest que très rarement indiqué, ce qui enlève un
  peu de crédibilité à ces informations.
• Remarque la valeur 0 dbm correspond à 1mW et
  sexprime sur une échelle logarithmique, en
  valeurs positives si supérieures à 1mW, et
  négatives si inférieures.