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Electronique > Réalisations > Emetteur FM 003

Dernière mise à jour : 12/10/2014

Article non terminé, volontairement non référencé dans les sommaires du site

Diffusion FM en stéréo ou en Mono ?

L'émetteur dont il est question ici assure une diffusion d'un signal audio en monophonie. Pour connaitre la différence entre diffusion en monophonie et diffusion en stéréophonie, merci de vous reporter à la page Diffusion en FM.

Présentation

Cet émetteur est une version que l'on pourrait qualifier "d'un peu plus sérieuse" que celle de l'émetteur FM 001, il dispose d'une entrée BF niveau ligne apte à recevoir un signal audio provenant d'une console de mélange ou d'un balladeur CD ou MP3, et possède un étage de sortie HF délivrant quelques bons petits mW, autorisant une portée confortable de quelques très bonnes dizaines de mètres. La préaccentuation 50 us est intégrée et de ce fait ne nécessite pas de circuit externe. En contrepartie, on ne peut pas appliquer à l'entrée un signal multiplex (MPX), à moins de supprimer la fonction de préaccentuation, comme cela est indiqué un peu plus loin.

Avertissements

- La puissance HF de sortie de cet émetteur dépassant largement la limite autorisée pour laquelle aucune demande d'autorisation n'est nécessaire (50 nW - et oui, ce n'est pas grand chose j'en conviens), ce dernier ne peut être utilisé qu'à titre d'expérimentation, et il est hors de question de l'utiliser pour assurer une diffusion FM de façon continue. L'auteur (moi-même) décline toute responsabilité si vous ne respectez pas ce point. Et même lors d'expérimentations, assurez-vous que la réception des programmes télévisé n'est pas perturbée chez vos voisins. C'est le minimum de respect dont on peut faire preuve.
- La section HF n'est pas encore parfaitement au point. Elle fonctionne mais chauffe beaucoup trop à mon goût et je pense qu'il faut modifier un peu la polarisation des deux transistors de sortie. C'est la raison pour laquelle cet article n'est pas encore officiellement référencé dans les sommaires du site.

Schéma

Ceux qui ne sont pas familiarisés avec les montages HF devraient trouver ici de quoi peupler leurs peurs les plus intimes : des selfs, des diodes varicap et un condensateur ajustable, rien que ça !

Pour eux, et rien que pour eux, j'ai ajouté des transistors, des résistances, une diode zener et un AOP. Pour compenser largement le sujet en faveur des composants tordus et faire pencher la balance du côté "'je m'y mets !".

Alimentation

Une fois n'est pas coutume, commençons par causer de l'alimentation. Celle-ci se fait sous 12 V, une valeur facile à obtenir avec l'aide d'un régulateur de tension intégré. Par exemple, alimentation simple 001. Ca tombe vachement bien et ça donne envie de continuer (c'est même pourquoi j'ai commené par là, car une fois l'alim réalisée, on ne peut plus faire machine arrière...). Cette alimentation n'a rien de remarquable puisqu'on ne la voit pas sur le schéma de cette page (rappelez-vous, j'ai mis un lien quelques mots en arrière). On notera que la ligne d'arrivée d'alimentation se trouve tout de suite découplée en HF par le filtre en pi composé de la self L4 et du couple de condensateurs C9 / C10, filtre de type passe-bas qui a pour rôle premier d'empêcher la HF qui se ballade dans la section HF de retourner vers l'alimentation régulée, ce qui pourrait la perturber. La protection contre les signaux HF "indésirables" est renforcée au niveau de l'étage BF, qui se voit alimenté au travers d'une seconde cellule de découplage composée de L3 et C11 formant là aussi un filtre passe-bas qui laisse passer la tension continue mais s'oppose farouchement au passage de la HF. Je n'avais pas fait ça sur mon premier émetteur FM, construit quand j'avais 14 ans, et je peux vous dire que je me suis bien tiré les cheveux, avant que mon parrain, spécialiste du domaine HF, n'ait apporté les corrections qui s'imposaient.

Section BF

La section BF joue deux rôles : celui d'adaptation d'impédance pour pouvoir "s'accorder" avec n'importe quelle source sonre, et celui de correction requise dans les aigus pour répondre à la norme de préaccentuation 50 us. Tout cela est fait autour d'un unique petit amplificateur opérationnel et de quelques composants courants, car j'ai eu pitié de vous. Description en quelques mots : ce circuit d'entrée apporte une amplification dont le taux (le gain) varie en fonction de la fréquence du signal audio d'entrée. A partir de 400 Hz, ça commence à amplifier plus, et à 10 KHz, le gain est d'environ +10 dB (un peu moins de quatre fois plus par rapport au signal original). Tout en bas de la bande audio, le gain est nul (pas d'amplification, pas d'atténuation).

Section HF

Sur le schéma, la section HF est relativement bien distincte de l'étage d'entrée BF. J'avais bien pensé au départ tout mélanger (avec la BF) pour vous faire travailler un peu plus, mais ma femme, qui surveille désormais chacun de mes schémas - surtout quand je laisse échapper un sourire en coin de bouche, a jugé l'action un peu sadique. J'ai finalement abandonné, le coeur un peu peiné (je lis en parallèle "Le train bleu" de Agatha Christie, et l'intringue du livre me semblait bien transposable au schéma de l'émetteur). Bon, ce n'est pas si grave que ça et je pense pouvoir m'en remettre. Que voit-on sur cette partie HF, qui commence par les deux transistors Q1 et Q2 en bas à droite, et qui se termine par l'antenne en haut à droite ? On y voit ces fameux composants qui vous font cligner des yeux comme quand vous restez le regard figé sur l'écran flou de votre PC pendant 12 heures d'affilée : des bobines (L1 et L2), un condensateur ajustable (VC1) et des diodes varicap (D2 et D3). Les résistances R1 à R6 jouent le rôle ingrât - et pas toujours reconnu à sa juste valeur, sauf quand ça grille - de polarisation des transistors. La résistance R7 permet d'appliquer aux diodes varicaps la modulation BF préaccentuée, tout simplement pour assurer la modulation de fréquence, dont la profondeur (excursion) est ajustable par le potentiomètre RV1. Avec mes idioties, je me rend compte que j'ai dit des choses qui n'aident pas forcement à comprendre pourquoi ce bout de circuit constitue un oscillateur HF. En réalité, on peut parler d'oscillateur "tout court", comme ceux, également à transistors, décrits à la page Oscillateurs rectangulaires. Ces transistors jouent le rôle de bascules, un des deux seulement conduit pendant que l'autre est bloqué. Le changement d'un état à l'autre des condensateurs produit, sur le collecteur de chacun, deux signaux HF en opposition de phase. Comme la self L1 est branchée entre les collecteurs de ces transistors, on y retrouve une onde oscillant à la même fréquence. La récupération de cette onde se fait par couplage inductif, la seconde self L2, elle-même reliée à l'antenne tout en étant imbriquée dans L1, captant le champ électromagnétique émis par L1 : cela est tout à fait comparable à ce qui se passe avec le primaire et le secondaire d'un transformateur d'alimentation, aux fréquences mises en jeu près.

Utilisation d'un signal MPX en entrée - Suppression de la fonction de préaccentuation

Pour ce faire, peu de choses à changer. Vous allez même sans doute être ravî parce qu'on supprime un composant. Les opérations à réaliser sont en effet les suivantes :
- modification de la valeur de la résistance R9 : de 47 KO, la passer à 10 KO
- modification de la valeur de la résistance R10 : de 3,3 KO, la passer à 10 KO
- modification de la valeur du condensateur C12 : de 1 nF, le passer à 10 uF
- suppression du condensateur C6 de 120 pF (nous y voilà !)
En procédant ainsi, le gain de l'étage est de +6 dB (doublement de la tension d'entrée) et est quasiment plat de 40 Hz à 100 KHz. Côté déphasage (point à ne pas négliger pour usage en stéréo pour des questions de diaphonie), on reste dans une fourchette comprise entre +2 degrés à 20 Hz, et -6 degrés à 100 KHz (-2,7 degrés à 53 KHz et -3 degrés à 57 KHz) . Ce n'est évidement pas parfait, mais on a déjà vu pire et l'étage d'entrée est donc apte à recevoir un signal BF codé en stéréo.

Prototype

Réalisé sur une plaque d'expérimentation à bandes avec un plan de masse côté composants. C'est du luxe que je me permets maintenant, sans en abuser bien sûr car je ne vous parle pas du prix de ce genre de plaque... Tout ici est fait "contre nature" : les liaisons entre composants de la partie HF sont longues (ce qui ne doit jamais être le cas pour un montage HF, où les liaisons doivent toujours être les plus courtes possibles), mais l'idée ici était de voir ce que ça donnait comme ça. Il va de soi que le circuit imprimé que je proposerai plus tard sera plus "sérieux".

Pour la réalisation des selfs, je me suis servi d'un foret de diamètre 6 mm. J'ai d'abord bobiné L1 (5 spires), puis y ai ensuite "intercallé" L2 (4 spires).

J'ai ensuite retiré une partie de la gaine plastique au centre de L1 pour souder la prise intermédiaire. Et ai ensuite soudé des picots plus petits que le diamètre du fil de cuivre pour pouvoir fixer les bobines plus facilement sur la plaque d'expérimentation.

J'ai procédé de la même façon pour le condensateur ajustable, dont les pattes ne rentraient pas dans les trous de 0,8 mm.

Vues grossies sur l'étage d'entrée BF, on remarque bien les deux selfs "de choc" VK200 sur la ligne d'alimentation 12 V...

et vue grossie sur le régulateur de tension +12 V et sur la double diode varicap BB204, montée sur supports en barrette sécable (j'ai mis 4 supports pour rendre possible les tests avec des diodes varicap simples) :