Si vous avez déjà construit une radio en cristal, il est quelque chose de magique de pouvoir extraire des voix et de la musique de loin. Si vous n'en avez pas construit un, vous devriez peut-être le faire pendant qu'il y a encore quelque chose sur la bande AM. Bien sûr, de nos jours, l'équivalent pourrait être un DTS. Mais à moins d'une solution informatique, il n'y a pas beaucoup de façons de convertir les ondes radio en intelligence. De la radio de poche au RADAR avancé en passant par un satellite en orbite, la réception d'une onde radio se fait à peu près de la même manière.
Il existe cependant de nombreuses façons de moduler et de démoduler cette onde radio. Bien sûr, une radio AM fonctionne différemment d'une radio FM. Une liaison descendante de données satellite fonctionne également différemment. Mais le processus de capture des ondes radio de l'air et de les mettre sous une forme prête pour un traitement ultérieur n'a pas beaucoup changé au fil des ans.
Dans cet article, je parlerai des architectures de récepteurs radio les plus courantes que vous ayez vues au cours des dernières années, et la semaine prochaine, je parlerai des architectures modernes. Quoi qu'il en soit, la compréhension des architectures des récepteurs vous aidera à concevoir de nouvelles radios ou à les dépanner.
Comparaison des radios
Si vous deviez noter un récepteur, il y a plusieurs choses qui sont de première importance:
- Sélectivité – Il y a beaucoup d'ondes radio qui nagent autour de vous. Un récepteur sélectif peut retirer celui que vous voulez. Cela est particulièrement visible lorsque vous avez deux stations fortes proches l'une de l'autre en fréquence.
- Sensibilité – Le signal provenant d'une antenne est probablement très faible. Les récepteurs ont différents niveaux de sensibilité et un récepteur plus sensible captera un signal plus faible.
- Plancher de bruit – Les récepteurs auront une certaine quantité de bruit qui couvrira un signal faible. De toute évidence, plus le bruit de fond est faible, meilleure est la réception des signaux faibles.
That Crystal Radio
La radio à cristal est l'une des conceptions radio les plus simples, fonctionnant sans amplificateur et tirant sa puissance du signal radio lui-même. La radio en cristal que vous avez construite quand vous étiez enfant a une conception très similaire aux premiers récepteurs radio. Un circuit accordé capte la fréquence et un détecteur – généralement une diode – démodule directement le signal. Si vous faites le calcul, le circuit accordé a une faible impédance à toutes les fréquences sauf celle que vous avez accordée. La bobine et le condensateur s'annulent efficacement à cette fréquence et – si les composants étaient parfaits – présentent une impédance infinie au signal d'intérêt. Cela signifie que tous les autres signaux s'atténueront par rapport au signal principal.
La conception originale de ces radios date de l’époque où il n’existait aucun bon moyen d’amplifier les signaux, ce n’est pas le cas. Cela signifie que vous avez besoin d'un signal puissant et d'une grande antenne. Vous bénéficiez également d'une connexion à la terre solide. Jamais construit une radio en cristal? Mon simulateur préféré, Falstad, a une radio en cristal que vous pouvez simuler. La simulation repose sur la composante d'antenne du programme qui a des signaux modulés AM à 3 kHz, 2,71 kHz et 2,43 kHz.
Bien que le circuit des réservoirs offre une certaine sélectivité, il n'est pas très bon. La sensibilité de ce récepteur n'est pas non plus très bonne. Vous ne voyez généralement pas de circuits comme celui-ci dans les applications pratiques. Cependant, certaines personnes aiment essayer de pousser les meilleures performances possibles à partir d'une radio en cristal, comme Chris Wendling le fait dans la vidéo ci-dessous. Si vous décidez d'en construire un, vous voudrez peut-être commencer par quelque chose de plus modeste.
TRF et Reflex
Une étape par rapport à la radio à cristal est l'architecture TRF ou radio-fréquence accordée. Avec TRF, vous avez fondamentalement une radio à cristal avec quelques amplificateurs devant le détecteur qui amplifient mieux à certaines fréquences que d'autres – essentiellement des filtres avec gain.
Si vous avez déjà vu une radio des années 1920 ou 1930 avec de nombreux boutons de réglage sur le panneau avant, c'est probablement une radio TRF. Vous avez dû régler chaque cadran sur la bonne fréquence.
Le TRF n'est pas une mauvaise conception, surtout si vous pouviez comprendre comment changer le réglage des amplificateurs à partir d'une seule commande. Mais c'est à l'extrémité inférieure du spectre de performance. Cependant, de nombreuses radios bon marché utilisent encore TRF car une puce datant de 1972 et ses successeurs entassent une radio TRF entière dans un petit boîtier IC.
L'appareil ressemblait à un transistor et au moins une variante avait 10 transistors à l'intérieur. Il a fourni l'amplification RF, la détection et même le contrôle automatique du gain en utilisant seulement six composants externes. La puce d'origine s'attendait à ce que vous disposiez d'une bobine et d'un condensateur externes, de quelques condensateurs de filtre et de quelques résistances pour alimenter l'appareil et fournir l'action de contrôle automatique de gain (AGC). Les modèles ultérieurs comportaient également des étapes d'amplification audio.
De toute évidence, un appareil à trois pattes a séduit les entreprises qui souhaitaient fabriquer de petites radios bon marché. En parlant de moins cher, une autre ancienne version du TRF est le récepteur réflexe. Il remonte à 1914, bien qu'il ait été découvert indépendamment au moins une autre fois au début du 20e siècle.
L'idée est d'utiliser un amplificateur pour amplifier à la fois RF et la sortie audio (voir le schéma fonctionnel et le schéma ci-joint). Cela est possible car la fréquence radio est beaucoup plus élevée que les fréquences audio et vous pouvez utiliser des filtres pour diriger les signaux à travers le même tube. Ceux-ci ne sont généralement plus vus, mais c'est une solution intéressante à l'époque où l'enregistrement d'un seul appareil actif était une économie majeure.
Les temps modernes
Bien que vous ne voyiez pas beaucoup de radios à cristaux et à réflexes de nos jours, il existe encore des conceptions TRF flottant, en particulier basées sur les nombreux circuits intégrés qui fonctionnent de cette façon. Cependant, le récepteur régénératif est probablement un meilleur choix si vous voulez faire une radio très simple mais réalisable. Il existe également des récepteurs à conversion directe – vous les voyez souvent avec des configurations radio définies par logiciel. L'étalon-or est le récepteur superhétérodyne, qui est ce qu'un nombre écrasant d'appareils utilisent aujourd'hui.
Je parlerai de ces architectures, et de quelques autres, dans le prochain article. En attendant, voyez ce que vous pouvez faire pour construire cette radio en cristal. Si vous n'avez pas les bonnes pièces, vous pouvez en faire la plupart à partir d'articles courants. Si vous n'avez pas de diode, vous pouvez utiliser une lame de rasoir et un crayon, comme (RimstarOrg) – la chaîne YouTube de Steven Dufresne de Hackaday – le montre dans la vidéo ci-dessous.
Remerciements: La plupart des jolies images de schémas fonctionnels et de schémas ont été adaptées de sources du domaine public sur Wikipédia, en particulier de (Chetvorno). Quelle grande ressource.
