Historique de la radio
Récepteurs ondes courtes
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Certains postes de radio peuvent recevoir les ondes courtes, mais il existe des récepteurs spécialement destinés à la réception des ondes courtes. Ces récepteurs ont des fonctions spécifiques que les radios de salon n'ont pas. Les ondes courtes sont utilisées par certains émetteurs commerciaux, mais des bandes sont destinées spécifiquement aux amateurs.
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Les radio-amateurs utilisent spécifiquement certaines bandes dans les ondes courtes. Les récepteurs décrits ici sont principalement destinés à la réception de ces gammes d'ondes.
  • La modulation utilisée est CW (continuous waves) ou ondes entretenues pour le morse et

  • AM pour la parole (émetteurs commerciaux). Les émetteurs commerciaux ont tout intérêt à avoir beaucoup d'auditeurs, et cela est possible avec la modulation AM qui est plus facile à recevoir.

  • Les radio-amateurs utilisent souvent la BLU (bande latérale unique) ou SSB (single side band). Selon la bande, on utilise soit la bande latérale inférieure ou supérieure (fréquences inférieures ou supérieures à 10MHz) poour des raisons de facilité, la fréquence de l'oscillateur local étant placé au dessus ou au dessous de la fréquence de l'émetteur (on vous expliquera tout cela plus loin).

  • Certains récepteurs peuvent également recevoir les programmes en FM bande étroite (NBFM: narrow band frequency modulation). Ce type de modulation est utilisé pour les communications locales (walkies-talkies professionels et émetteurs-récepteurs navigation aérienne et navale). Un émetteur FM est considéré à bande étroite quand la modulation de la fréquence est inférieure à la bande passante audio. Un walkie talkie utilise une déviation en fréquence maximale de 2.5kHz autour de la porteuse pour une bande passante audio qui monte à 3.5kHz. Les programmes radio FM ont une déviation en fréquence de 75kHz pour une bande passante de 18kHz environ.

Les récepteurs ont utilisé des tubes, même après l'avènement des transistors. Les tubes permettaient une meilleure réception (récepteur plus sensible, meilleure réjection des parasites, plus stable et moins de distorsions).

Les schémas montrés ici permettent de voir la différence avec un récepteur de radio classique. Ici, la partie radiofréquences est beaucoup plus élaborée et la partie basse fréquence est limitée au strict minimum avec une puissance sonore réduite.

Geloso est une marque italienne qui s'est spécialisée dans les récepteurs pour radio-amateurs. Cette firme a également fabriqué des appareis audio plus grand-public. Les amplificateurs de sonorisation étaient très connus à l'époque. La firme a disparu quelques années après la mort du créateur de la firme, mais le nom a continué à être utilisé par d'autres firmes qui étaient des sous-traitants. Les tubes utilisés sont fabriqués par Brimar, une firme anglaise qui produit des tubes de très haute qualité, mais qui utilisent la nomenclature américaine.

Les trois appareils sont tous des récepteurs à ondes courtes, avec des possibilités différentes. Les appareils sont repris ici pour mieux voir les différences qui nécessitent des éléments spécifiques.

Geloso 207

Le premier appareil de la gamme, il utilise un 6CB6 comme tube préamplificateur haute fréquence. C'est un tube américain, et comme tous les tubes américains, c'est en fait une tétrode à faisceaux dirigés. Il y a une commande automatique du gain (CAG) sur la grille de commande, la tension devenant plus négative en cas de fort signal pour réduire l'amplification du tube. Un poste de radio classique n'a pas d'étage préamplificateur avant le changement de fréquence.

Nous avons un oscillateur séparé utilisant une double triode 12AU7 (équivalence européenne: ECC82), la seconde triode étant utilisée comme cathode suiveuse pour réduire l'impédance de sortie.

Le premier changement de fréquence s'effectue avec une 6BE6 une heptode (lampe à 7 éléments actifs), aussi appellée pentagrid converter dans les pays anglo-saxons où ce type de tube est plus souvent utilisé. Le signal de l'oscillateur local arrive sur la première grille et la troisième grille reçoit le signal d'antenne amplifié.

Une heptode a un rendement un peu moins élevé qu'une octode utilisée chez nous, mais ce gain moindre est amplement compensé par le tube préamplificateur. Ce tube préamplificateur permet également de bloquer le signal de l'oscillateur local pour qu'il n'arrive pas à l'antenne (un autre inconvénient des heptodes). Le fonctionnement d'un étage mélangeur est décrit plus en détail ici.

La partie haute fréquence est placée dans un boitier séparé pour réduire l'influence des parasites. C'est une pratique qui est également reprise par les tuners FM (radio) et VHF/UHF (télévision).

Le récepteur a un second changement de fréquence: l'appareil a donc deux fréquences intermédiaires, la première à 4.6MHz et la seconde à 467kHz. La première FI élevée permet d'éliminer complètement les fréquences images (le mixer produit aussi bien une fréquence f(osc) + f(ant) que f(osc) -f(ant). Les récepteurs ondes courtes ont une sélectivité moindre des circuits accordés d'antenne (facteur de qualité moins bon). La seconde fréquence intermédiare permet de faire travailler les tubes à une fréquence où leur gain est plus élevé. A cette fréquence plus basse il est plus facile de réduire la bande passante.

On utilise ici également un tube 6BE6 mais avec oscillateur local intégré. L'oscillateur doit travailler à une fréquence fixe ce qui simplifie le circuit et permet d'utiliser l'oscillateur intégré. L'oscillateur utilise la première grille et la cathode pour entretenir les oscillations. Cet étage n'a pas de controle automatique du gain pour ne pas fausser l'oscillateur local. De plus, la tension d'alimentation de l'heptode (grille écran) est stabilisée pour avoir une fréquence d'oscillation plus stable. Tous les oscillateurs sont alimentés per cette tension stabilisée de 150V.

Le circuit accordé à la sortie du mixer utilise un cristal, mais on peut si nécessaire amortir le circuit pour avoir une bande passante plus large.

Nous avons ensuite deux étages moyenne fréquence utilisant des 6BA6, des pentodes à gain variable (ici aussi avec un CAG). L'amplification de ce récepteur est énorme, et malgré tout il n'y a pas de problèmes de stabilité.

La détection se fait par une double diode 6AL5, la première diode fournit la tension CAG et la seconde sert à la détection du signal audio. Le gain peut également être réglé manuellement, par exemple pour la réception CW (morse).

Il y a une seconde diode 6AL5 qui est utilisée pour réduire les parasites. Le principe de fonctionnement est assez simple: normalement la diode est en conduction pour les signaux normaux. Quand un parasite est présent, la forte impulsion met la diode hors conduction et le parasite est bloqué. Un potentiomètre permet de régler le niveau de bloquage, et donc l'influence de l'anti-parasite. Le fonctionnement de l'anti-parasite est expliqué ici. Les téléviseurs français utilisaient la norme SECAM avec un son AM qui ne permet pas d'éliminer les parasites: il faut donc un circuit supplémentaire pour les éliminer (rate of change noise limiter).

L'appareil permet de recevoir les ondes CW (continuous wave ou morse). La démodulation ne produit pas de signal dans le haut parleur, puisqu'il n'y a pas de modulation (on entend tout au plus un clic, mais cela ne permet pas de faire la différence entre le début d'un point, d'un trait ou d'un silence). Un oscillateur local (un demi 12AT7, ECC81) va produire un signal basse fréquence, qui mélangé au signal moyenne fréquence dans la diode de détection va produire un signal audible. Cet oscillateur s'appelle BFO (beat frequency oscillator).

L'appareil permet également de recevoir les programmes en AM (généralement des gros émetteur de radiodiffusion), dans ce cas il n'y a pas de mesures spécifiques qui sont prises.

L'appareil reçoit également les émissions NBFM (narrow band frequency modulation), pour laquelle une pentode supplémentaire est mise en fonction 6AU6 qui alimente un discriminateur FM (6AL5).

L'appareil a deux positions supplémentaires sur le bouton de sélection de la modulation pour enclencher ou non le filtre anti parasites.

L'appareil a un réglage de "phasing" qui est nécessaire pour les appareils à double fréquence intermédiaire. Il permet de régler précisément la fréquence du circuit oscillant avec cristal (circuit avec une bande passante très étroite). Ce réglage ne doit normalement être effectué qu'une fois.

Il y a un S-mètre qui indique la puissance du signal reçu. Il mesure le courant de la seconde pentode moyenne fréquence. Cette pentode est controlée par l'amplitude du signal reçu (CAG) et le courant anodique dépend donc de la tension de CAG. Un potentiomètre placé dans un pont de wheatstone permet de mettre l'aiguille à zéro quand il n'y a pas de signal reçu. Ce système qui ne mesure pas la tension récoltée sur la diode de détection ne fonctionne que quand le CAG est actif.

L'amplification basse fréquence est réalisée par la seconde triode 12AT7 et une tétrode à faisceau dirigé 12AQ5 qui peut fournir une puissance de 4W avec un taux de distorsion de 8%. La tétrode est comparable au tube 6V6, mais dans un boitier plus petit et avec une dissipation totale plus faible.

Geloso G208

Il s'agit d'une version plus simple du récepteur précédent. L'appareil n'utilise qu'une seule fréquence intermédiaire et un seul tube moyenne fréquence. La réception NBFM n'est plus possible. Par contre, l'appareil peut fonctionner sur batterie de voiture avec un trembleur pour fournir la haute tension. L'appareil est trop gourmand pour utiliser des piles pour la tension de chauffage et la haute tension.

L'appareil a toujours un préamplificateur HF, on utilise ici un EF41, un tube qui peut être utilisé pour la fréquence intermédiaire, mais également pour la haute fréquence.

Le changement de fréquence s'effectue avec un ECH42, une triode-hexode. La triode est l'oscillateur local et l'hexode le mixer. Les postes de radio classiques utilisent également cette configuration (mais sans la pentode HF), mais souvent avec des tubes différents: d'abord un ECH41 dans les années 1950, puis ECH81 avec l'apparition des tubes noval début des années 1960.

La détection se fait par une double diode 6AL5, l'une diode sert à la détection et la seconde pour le CAG. Le CAG agit sur la pentode HF, l'hexode et la pentode MF. Le S-mètre est ici également basé sur le courant anodique de la pentode MF.

L'amplification audio est réalisée par une demi 12AX7 (ECC83) suivi d'une tétrode 6V6.

Notons ici également la présence d'un stabilisateur de tension VR150 (tube néon à cathode froide) qui alimente l'oscillateur pour détecter les signaux morse et l'oscillateur du changeur de fréquence.

L'appareil pouvant recevoir les signaux morse, il y a également un oscillateur basse fréquence dont le signal est apporté à la diode de détection. De par ses caractéristiques non-linéaires, la diode agit comme un multiplicateur.

Geloso G209

C'est l'appareil le plus abouti, avec des fonctions supplémentaires. L'appareil peut recevoir les émissions en BLU et c'est cette dernière fonctionalité qui rend l'appareil plus complexe. La réception NBFM n'est plus possible, il est vrai que cette forme de modulation n'était utilisée que localement (communications entre navires, etc). Nous ne reprenons ici que les différences avec le premier appareil.

Nous avons d'abord le préamplificateur HF 6BA6, l'oscillateur est un 12AT7 et le mixer un 6BE6, voyez la description du premier appareil.

Le second changement de fréquence est effectué par un 6BE6. La triode oscillatrice est 12AU7. Une des deux triodes est mise en route et produit une des deux fréquences pour générer la fréquence intermédiaire. On utilise ici des quartz pour avoir une meilleure stabilisation en fréquence. Il faut deux fréquences oscillatrices car la fréquence de l'oscillateur local doit se trouver soit au dessus, soit en dessous de la fréquence radio pour la détection à la fois des signaux bande latérale supérieure et inférieure. Cette sélection n'est pas nécessaire dans un récepteur normal, mais uniquement dans un appareil qui peut recevoir la BLU.

Nous avons ensuite deux étages FI (6BA6) avec un filtre quartz avec la possibilité d'amortir le filtre pour augmenter la bande passante (en cas de réception AM).

La détection et le CAG s'effectue avec un 6T8 (double diode). La triode est un oscillateur local (beat frequency oscillator) pour la réception CW et SSB. Une seconde double diode 6AL5 sert de filtre anti-parasites. L'amplification basse fréquence est assurée par un demi 12AX7 et un 6AQ5. Cet appareil a également un controle de tonalité qui réduit les fréquences élevées.

Pour calibrer l'affichage l'appareil dispose d'un oscillateur à quartz calé sur 3.5MHz. Cet oscillateur est mis en route quand le controle de tonalité est mis au maximum (pour éviter d'ajouter encore un bouton en plus). Le signal de l'oscillateur est injecté sur la grille de commande du tube préamplificateur HF. Le calibrage de l'écran doit être effectué pour chaque bande de fréquences, l'oscillateur produit de nombreuses harmoniques et l'accord s'effectue pour chaque bande sur une harmonique donnée.

L'alimentation utilise maintenant des diodes au sélénium au lieu d'un tube redresseur. Il y a toujours une stabilisation de la tension des oscillateurs avec un OA2 (oscillateur pour la première et seconde FI et BFO). Il y a également un stabilisateur de courant amperite 6H-6 pour la tension de chauffage de l'oscillateur BFO. Celui-ci doit être stable en fréquence pour que le signal détecté reste intelligible.

Bande latérale unique

La modulation à bande latérale unique et porteuse supprimée (SSB-SC: single side band suppressed carrier) permet une portée plus élevée avec une puissance moindre. Les émissions en AM classiques utilisent les deux bandes latérales, ce qui n'est pas nécessaire puisque les deux bandes contiennent la même information. La porteuse elle même ne contient aucune information et peut également être supprimée. En théorie, on peut éliminer 75% de "ballast" et donc avoir une portée plus élevée avec une puissance donnée.

Lors de la réception, il faut rajouter cette porteuse pour permettre une détection du signal. L'accord correct sur la fréquence de l'émetteur est plus difficile à réaliser, car l'émetteur n'émet que quand il y a une modulation. La puissance de l'émetteur varie donc avec la modulation, avec une puissance de 10% environ quand il n'y a pas de modulation et 100% à modulation maximale. En AM, l'émetteur fonctionne à 50% de sa puissance et est modulé entre 0 et 100% par le signal audio.

On fait d'abord l'accord en AM pour avoir le signal d'antenne le plus puissant possible. L'amplitude du signal n'est pas constante. Le signal détecté n'est pas intelligible en AM. On enclenche ensuite la BLU qui met en fonction un oscillateur local supplémentaire. Le but ici est d'avoir une fréquence qui correspond à la fréquence de la porteuse pour permettre une détection normale. Ce n'est que quand cette fréquence est correcte que le signal devient intelligible.

Le même oscillateur peut être utilisé pour la détection de signaux CW, mais alors l'oscillateur doit légèrement être décalé pour produire un battement audible.

Un dernier tube 6BE6 (situé sous la triode 6T8 pour BFO) sert de modulateur pour mélanger la fréquence de l'oscillateur local à celui du signal d'antenne converti et amplifié. Le signal qui est envoyé au détecteur peut alors être démodulé correctement.

Le récepteur peut recevoir les émetteurs commerciaux qui travaillent en AM, tandis que les radio-amateurs utilisent principalement la BLU. La qualité de la réception est fortement limitée à ces fréquences (fading et parasites) et la dynamique est assez réduite. Les distorsions sont plus importantes en BLU.

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