DETECTRICE A REACTION ONDES COURTES UNE GAMME

 

Olivier ERNST F5LVG

 

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Il s'agit d'un récepteur orienté vers les débutants. Il est relativement simple, et reçoit fort bien les stations de radiodiffusions AM. Il permet, en prime, d'entendre des stations de radioamateurs, mais nettement moins bien que les autres récepteurs à réaction décrit dans ce site et conçus pour la réception de la BLU et la CW.

 

CAHIER DES CHARGES

Il s'agit d'un récepteur OC devant:

* être facile à réaliser;

* permettre l'écoute générale de 6 MH à 18 MHz (donc radiodiffusion et radio amateur) ;

* d'assimiler les bases de la radioélec tricité (intérêt pédagogique).

SCHEMA SYNOPTIQUE (figure 1)

Un récepteur doit comprendre :

- un démodulateur qui permet de décoder l'information transmise, que ce soit de l'AM, de la BLU ou de la CW;

- un étage amplificateur HF précédant le démodulateur. Cet étage détermine la sensibilité du récepteur, c'est-à-dire la possibilité de recevoir des stations faibles ;

DISCUSSION DU PLAN DE CHAQUE ETAGE

L'étage HF

Celui de notre montage est très particulier, il s'agit d'un étage à réaction dont voici la théorie :

a) Théorie d'un étage à réaction

Soit un amplificateur de gain en tension égale à 1 pour simplifier, c'est-à-dire n'amplifiant pas (en l'absence de réaction). On lui applique à l'entrée une tension E, on obtient à la sortie une tension S (sans réaction, on a donc S=E). De plus, on réinjecte à l'entrée une fraction r de la tension de sortie, r est calculée en pourcentage de S (figure 2).Comme le gain de l'amplificateur égale 1, nous avons:

E+rS=S d'où E=S(l -r) donc E=S(1-r) enfin S/E=1/(1-r)=G

Le rapport S/E détermine le gain réel G de l'amplificateur en fonction du taux de réaction. L'amplification dépasse alors 1 et peut devenir considérable, par exemple si r = 99 % (0,99) alors G = 100. Certains réalisateurs ont pu obtenir un gain de 1000 (r = 99,9 %). Quand r=1, le gain devient infini, c'est-à-dire que le montage oscille. On dit alors que le montage accroche.

b) La montage réel (figure 3)

Il comprend un transistor monté en collecteur commun. L'entrée se fait donc sur la base et la sortie au niveau de l'émetteur qui est couplé au circuit oscillant par la prise p. La place de la prise détermine le taux de réaction r. Comme on ne peut la modifier à volonté, on la règle une fois pour toutes lors de la fabrication, et le taux de réaction est ensuite déterminé par la tension base du transistor. Au total, le signal amené par l'antenne au circuit oscillant revient via le transistor à celui-ci mais amplifié à volonté.

c) Caractéristiques d'un montage à réaction

* La sensibilité est excellente. Elle dépend directement du gain et est donc maximale près de l'accrochage (dans notre exemple r = 1). Après l'accrochage, le montage oscille et, en simplifiant, r diminue car l'entrée "capte" tout le signal de sortie. La sensibilité diminue, donc quand on augmente la réaction après l'accrochage.

* La sélectivité dépend aussi directement du taux de réaction. En effet, celui-ci est maximum à la fréquence de résonance du circuit oscillant donnant l'amplification maximale, puis diminue dès qu'on s'éloigne de la résonance, ce qui diminue grandement l'amplification. Pour reprendre notre exemple; si à la résonance r = 99,9 %, G = 1000. A la fréquence d'atténuation de moitié du circuit oscillant r = 49,95 %, donc G = 1,99. L'atténuation qui est donc de 2 sans réaction devient égale à 500 avec la réaction. Plus le taux de réaction est important, plus la sélectivité est bonne. Cependant, une remarque : si une station très puissante est reçue sans réaction, on ne pourra jamais l'éliminer puisque on ne diminue pas le gain en dehors de la résonance. On distingue donc classiquement deux types de sélectivité dans les montages à réaction:

-lointaine qui correspond à la séparation entre stations faiblement reçues (en général lointaines... ) qui est excellente pour les moyens mis en oeuvre ;

- locale qui correspond à la séparation entre une station quelconque et une autre station fortement reçue (en général locale) et qui est mauvaise. Un couplage variable de l'antenne permet de limiter ce phénomène en diminuant la sensibilité du poste. Ce phénomène s'apparente à la transmodulation.

* La stabilité en fréquence : pour l'écoute de la BLU (et de la CW), il faut se tenir en accroché pour reconstituer la porteuse. On est donc en présence d'un oscillateur qui, pour être stable, doit:

- être accordé par une importante capacité ;

- être faiblement couplé au circuit oscillant;

- être le plus faiblement possible couplé à l'antenne, ce qui impose de nouveau un couplage variable de l'antenne ;

- avoir une tension d'alimentation parfaitement stable ;

- avoir une réalisation mécanique solide et donc, pour le débutant, sans commutateurs ou autres bobines interchangeables.

* Le problème de la synchronisation : quand un oscillateur reçoit une fréquence voisine de la sienne mais plus puissante que celle-ci, la fréquence de l'oscillateur varie pour se rapprocher de celle du signal incident. Ainsi, à l'écoute d'une station CW, si on se place en accroché à 1 kHz de la fréquence émise lors des maxima de réception dus au fading, si la puissance reçue dépasse celle de l'étage à réaction, la fréquence BF obtenue par battement sera plus grave voire infra sonore (inférieure à 25 Hz). Dans ce dernier cas, on dit que l'oscillateur "bloque" car on a l'impression qu'il n'oscille plus (ce qui est faux). Pour minimiser cette synchronisation, il faut accorder l'oscillateur par une forte capacité et surtout diminuer le couplage de l'antenne ou augmenter la puissance de l'oscillateur en dépassant nettement l'accrochage (la sensibilité diminue alors puisqu'elle est maximale près de l'accrochage).

Le montage à réaction permet donc, avec un seul transitor, une grande sélectivité, une grande sensibilité, l'écoute de la BLU et de la CW. Il faut cependant que le montage soit bien conçu, tant du point de vu schéma théorique que réalisation pratique et que l'amateur sache régler correctement le taux de réaction et le couplage de l'antenne. Vu les moyens mis en jeu, les résultats sont alors extraordinaires.

Le démodulateur

Le plus simple sera un détecteur permettant la démodulation AM et CW ou BLU quand l'étage à réaction sera en accroché pour les deux derniers types de modulation. Le transistor bipolaire s'est révélé être un excellent détecteur, nettement plus sensible qu'une simple diode, quand il fonctionne à très faible courant collecteur vers 50 µA Le montage choisi est celui en émetteur commun et seule la valeur des résistances de polarisation sera différente par rapport à un montage amplificateur classique.

L'amplificateur BF

Il comprend deux parties

* Un préamplificateur fait de deux transistors amplement suffisants pour l'écoute au casque (en accroché, on perçoit nettement le souffle du récepteur). Avec 4 transistors, on obtient alors un récepteur complet.

* Un amplificateur "de puissance" réalisé avec un circuit intégré TBA 820 dont l'entrée se connecte à la place du casque et permet une écoute excellente sur haut-parleur. Un TDA 2003 est probablement préférable.

Enfin, pour augmenter la sélectivité du montage, un filtre passe-bas en T est connecté juste avant le casque ou le haut-parleur. Un tel filtre est très simple à réaliser et présente théoriquement une atténuation de 18 dB par octave avec peu de pertes d'insertion. L'effet sur la sélectivité d'ensemble du récepteur est spectaculaire.

ETUDE DU SCHEMA THEORIQUE (figures 4, 5 et 6)

* Le potentiomètre Pl permet le couplage variable de l'antenne.

* Le circuit oscillant est accordé par deux capacités CV1 de forte valeur qui permettent de couvrir la gamme de 6 MHz à 18 MHz, alors que CV2, de petite valeur, sert de vernier afin de permettre un réglage facile.

* CA permet de réduire au maximum acceptable le couplage entre le circuit oscillant et le transistor de réaction Tl (ainsi que le détecteur T2) pour obtenir une stabilité correcte (C1 a été suprimé).

* P2 règle le taux de réaction.

* T2 est monté en détecteur.

* C6 évite le passage de HF dans l'ampli BF.

* C7 et C8 sont des valeurs relativement faibles afin de diminuer le bruit d e fo nd g rave (50 H z).

* Le montage du TBA 820 est conçu pour être directement connecté à la sortie du récepteur (figure 5). Attention, il existe un TBA820M qui n'a pas le même brochage. Il faut donc vérifier qu'il s'agit bien d'un TBA820 14 broches lors de l'achat. Depuis la réalisation de ce récepteur, je préfère utiliser le TDA2003 du fait de la présence de connections plus longues. Vous trouverez l'emploi de ce circuit intégré dans les autres récepteur de ce site.

- Le filtre en T (figure 6), identique pour l'écoute au casque et sur haut-parleur, se place entre la sortie du récepteur et le casque ou la sortie du TBA 820 et le haut-parleur.

- P3 sert de commande de volume.

Figure 4 : schéma théorique du récepteur

REALISATION

Le récepteur est réalisé (figure 7) sur une plaquette de bakélite cuivrée sur laquelle on colle des bandes de bkelite cuivrée préalablement découpées. On soude ensuite directement les éléments dessus, ce qui dispense de percer de multiples trous (figure 8).

L'amplificateur BF pour écoute en hautparleur est monté sur plaquette veroboard. Ce montage est très simple, je n'en donne pas le schéma.

Les bobinages Ll et L2 sont réalisées sur un mandrin de plastique (corps de bic cristal) de 8 mm de diamètre. Ll comprend 12 spires et est située à côté de L2 qui comprend 14 spires avec une prise pour l'émetteur de Tl à deux spires de la masse. Si un autre diamètre est utilisé, il faudra modifier le nombre de spires. Un grid-dip est souhaitable pour sa réalisation. Une fois le réglage du récepteur effectué, je mets un peu de colle liquide (cyanocrilate) sur les bobines, ce qui évite aux spires de se déplacer.

CV1 est un condensateur variable obligatoirement démultiplié de 560 pF. Il s'agit d'un condensateur de deux fois 280 pF dont les deux cages sont mises en parallèle. Si vous ne trouvez pas un tel CV, il faudrait en prendre un de plus petite valeur et ajouter en parallèle de L2 un condensateur fixe en série avec un interrupteur pour obtenir la capacité voulu en deux gammes. Ainsi, par exemple, si CV1 = 300 pF, il suffira d'ajouter une capacité de 270 pF en série avec un interrupteur.

CV2 est un condensateur de faible valeur pour étaler l'accord. Il doit aussi être démultiplié. On le réalise facilement en prenant un CV de valeur quelconque et en mettant en série un ajustable 60 pF pour déterminer le degré d'étalement. Ainsi, même un condensateur de forte valeur peut convenir.

L3 et L4 pour le filtre en T comprennent 130 spires en vrac, chacune sur un barreau de ferrite de 6 cm de long que l'on trouve dans les récepteurs portatifs. Leur valeur n'est pas critique et détermine avec Cll (15µF) la bande passante BF. On peut essayer de modifier ces valeurs en fonction des résultats.

C1 a été supprimé.

RÉGLAGES

Mettre le potentiomètre d'antenne au minimum (antenne à la masse), le gain BF au maximum (C8 au collecteur de T2) et CA au maximum.

En manoeuvrant P2, de la masse vers le plus, on doit entendre soudain un souffle : c'est l'accrochage. Se tenir proche de celui-ci et augmenter le couplage de l'antenne ; le poste décroche alors. Il ne reste qu'à parcourir la gamme en se tenant juste avant l'accrochage pour l'AM et juste après pour la BLU et la CW.

Les premiers essais ayant montré que le poste fonctionne, il faut réduire la valeur de CA au minimum permettant un accrochage facile sur 6 MHz. Il ne faut plus le retoucher par la suite.

Plus l'antenne est couplée au circuit oscillant, plus le récepteur est sensible mais il est sélectif et stable. Le couplage doit donc être parfait pour obtenir de bons résultats en sachant qu'il faut le modifier en fonction de la gamme, la propagation, etc.

RESULTATS

Vu les moyens mis en oeuvre ils sont extraordinaires. La sélectivité, comme la sensibilité, sont acceptables. Ce récepteur est une bonne approche pour l'écoute des radio-diffusions OC et, avec le doigté, l'écoute des stations amateurs. Sur 14 MHz, j'ai entendu de nombreux pays d'Europe, mais aussi certains d'Afrique Centrale ou d'Amérique du Nord, le tout en BLU avec, pour antenne, un fil de 5 m. Une prise de terre est quasi indispensable pour augmenter la stabilité sur 14 MHz. Celle-ci est alors acceptable 1/4 d'heure après la mise sous tension. Pour la construction de ce poste, un grid-dip et un contrôleur universel sont souhaitables. Enfin, dernière remarque : l'apprentissage du doigté pour manier ce récepteur sera plus long que sa fabrication!

 

Olivier ERNST F5LVG

 

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