Modulation d'amplitude
Réalisation d'un émetteur
AM
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Voici un petit émetteur que vous pouvez réaliser avec un seul transistor (et un petit module oscillateur de 1MHz, il se vend pour quelques euros sur ebay).
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Modulation avec un transistor


Circuit accordé pour l'émetteur


Circuit accordé pour le collecteur
La baton de ferrite sert d'antenne


Tracé d'oscilloscope,
circuit avec 1 transistor
Voici un circuit tout simple d'émetteur AM de faible puissance. Les principes de la modulation d'amplitude (modulation par la courbe de la diode) sont expliqués sur cette page.

Un transistor également a une caractéristique non-linéaire (il se compose de deux jonctions = diodes). Concretement nous utilisons la caractéristique non-linéaire de la diode émetteur-base qui produit un courant non-proportionnel à la différence de tension appliquée. Le transistor amplifie linéairement ce courant, c'est le courant de collecteur.

L'avantage du transistor c'est l'amplification propre, mais également le fait d'avoir deux entrées, ce qui limite les déformations.

Nous envoyons le signal audio sur la base et la porteuse sur l'émetteur. On aurait pu faire l'inverse, mais le système fonctionne mieux dans cette situation. Un transistor a une capacité importante entre base et collecteur (surtout pour les transistors de puissance). Cette capacité forme presque un cours-circuit entre la base (entrée du signal HF) et le collecteur (sortie). Ce n'est qu'aux fréquences plus basses que la capacité ne joue pas un role important.

Nous décrivons le schéma en détail:

  • Masse et alimentation (par exemple +12V)

  • Entrée audio (mauve), cela peut par exemple être le signal d'un balladeur MP-3 dont nous mélangeons la canal gauche et droit par deux résistances de 15Ω.

  • Entrée radiofréquence sur l'émetteur (vert), voyez plus bas pour plus de détails

  • Nous utilisons une résistance d'émetteur de 1kΩ pour stabiliser le point de fonctionnement du transistor. La résistance a un condensateur en parallèle de 10nF pour cours-circuiter la composante alternative.

    Si le signal modulant est trop faible, on peut ajouter un condensateur de 10µF (impossibilité d'obtenir un index de modulation suffisant).

  • On a un circuit accordé à l'émetteur. Ce circuit va améliorer le fonctionnement en réduisant les harmoniques de la porteuse. La bobine se comporte comme un cours-circuit pour les fréquences audio.

    Il y a une voie basse impédance entre l'émetteur et la masse pour le signal audio: le transistor se comporte comme montage à émetteur commun pour la partie audio.

  • La polarisation est tout à fait classique avec deux résistances, une de 5.6kΩ vers la masse et une de 6.8kΩ vers l'alimentation.

  • Nous avons en plus un condensateur de 1nF entre la base et la masse.
    Ce condensateur se comporte comme un cours-circuit pour la haute fréquence: le transistor fonctionne comme un montage à base commune pour la porteuse.

  • La sortie est une barre de ferrite qui sert d'antenne. Nous en faisons un circuit accordé en y ajoutant un condensateur. Les harmoniques sont mieux éliminées grace au circuit accordé. Les harmoniques apparaissent toujours quand on module un signal et ces harmoniques doivent être éliminées pour éviter que l'émetteur ne brouille toute la bande des petites ondes.

Ce circuit fonctionne parfaitement: avec une tension d'alimentation de 12V nous avons une puissance d'émission d'environ 20mW. Avec un petit transistor 2N2222 on peut augmenter la tension d'alimentation à 24V (monter un petit refroidisseur sur le transistor).

Notre transistor amplifie tout: le signal audio, la porteuse et les produits du mixage. On retrouve tous ces composant si on mesure le courant de collecteur. Le signal basse fréquence (audio) est cours-circuité par la bobine de la ferrite et disparait, tandis que la porteuse est nécessaire en AM (elle est filtrée dans certains émetteurs (SSB/BLU: single side band / bande latérale unique) car elle ne contient aucune information et ne fait que consommer de la puissance).

Avec un choix correct des signaux, on peut obtenir une amplification > 1 (la porteuse modulée a une amplitude plus grande que la porteuse à l'entrée).

D'ou provient la porteuse?
Nous pouvons utiliser un oscillateur à cristal d'1MHz sous forme de petit module (ebay...). Avec cette fréquence, nous sommes tout au milieu de la bande des petites ondes. Ces petits modules fonctionnent sous 5V et fournissent un signal TTL. Le circuit accordé dans l'émetteur de notre circuit sert à transformer le signal carré en signal sinusoïdal. La résistance d'entrée doit pouvoir être ajustée (potentiomètre de 10kΩ).

Les composants dans le schéma sont calculés pour une fréquence radio de 630kHz. Les condensateurs dans les deux circuits accordés doivent être réduits en valeur si vous utilisez une fréquence radio de 1MHz.

Défauts de la modulation par transistor

L'image d'oscilloscope à droite en bas est le signal obtenu sur l'antenne. On voit que la modulation n'est pas très linéaire, dès que le taux de modulation devient important.

En rouge, le signal démodulé (enveloppe). Les déformations ne se remarquent pas tellement à cause de la bande passante très limitée des récepteurs AM. Les déformations étant des harmoniques, elles sont filtrées par le premier étage basse fréquence.

La caractéristique non-linéaire de la jonction (qui permet la modulation) fait également qu'il n'est pas possible d'atteindre une modulation maximale. La déformation augmente avec le niveau de la modulation. C'est surtout le cas si l'étage modulateur est utilisé en étage de puissance.

Ce type de modulateur est principalement utilisé dans les très basses puissances, par exemple dans le changement de fréquence d'un récepteur hétérodyne. Le changement de fréquence est également une sorte de modulation, où on mélange le signal d'antenne préalablement amplifié à un oscillateur local.

Le circuit avec un transistor fonctionne, mais quand on augmente la modulation, la déformation augmente brusquement. C'est déjà visible sur l'oscilloscope avec une modulation de 30%, cela s'entend avec un taux de modulation de 50%. Il est possible d'augmenter le taux de modulation en réduisant l'amplitude de la porteuse, mais alors la portée de l'émetteur est vraiment très limitée.

Un circuit plus élaboré par modulation par l'alimentation est donné page suivante.

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