Index modulation de fréquence

Au bout de 3 ans, l'antenne "made in China" a commencé à osciller. Il y avait constamment un bruit de fond (une sorte de sifflement) dès que je passais en stéréo. Ces appareils sont conçus pour tenir le coup tout au plus quelques années, et puis on peut les jeter.

Le problème de ces antennes, c'est qu'elles amplifient tout: les ondes courtes, la FM, les parasites ménagers,... Avec le fonctionnement peu linéaire du transistor, il se produit une intermodulation avec des composantes qui se retrouvent dans la bande FM.

C'est donc le moment de construire moi-même mon antenne FM d'intérieur. J'ai utilisé les transistors et les composants que j'avais sous la main, il n'y a donc pas vraiment d'optimalisation.

C'est devenu un montage cascode qui est souvent utilisé car l'effet nocif de la capacité entre le collecteur (ou drain) et la base (ou gate) est éliminé (capacité de Miller). Ce n'est pas mon invention, ce type de montage existait dès le début des récepteurs de radio et de télévision (bande FM et VHF). On utilisait un ECC85 ou un PCC84 pour la radio ou la télé.

Le drain du premier transistor est maintenu à une tension constante par le transistor suivant qui est branché en base commune et qui a donc une résistance ohmique très faible. Le premier transistor fonctionne ainsi en amplificateur de transconductance (une variation de tension à l'entrée est transformée en variation de courant).

Le premier transistor est un BF245C qui peut monter jusqu'à 700MHz. Le transistor est monté en émetteur commun, mais le second transistor bloque le drain à une tension fixe, pour que la capacité de Miller ne joue pas.

Le second transistor est un BF173 avec base commune. Le signal arrive donc par l'émetteur (la base est à un potentiel fixe et est découplé par un petit condensateur). La résistance d'entrée est très basse, et cela est nécessaire pour assurer un fonctionnement correct du montage cascode. La résistance d'entrée très faible du second transistor fait que le gain en tension du premier transistor est inférieur à l'unité. Toute l'amplification en tension est assurée par le second transistor.

Il est également possible de remplacer le BF173 par un second BF245C, le schéma ne doit même pas être modifié. J'ai finalement opté pour le second montage. Le circuit avec deux BC245C peut également être utilisé comme antenne active DAB ou DVB-T en plus de la bande FM.

Quand on utilise un BF245 comme second transistor, on peut modifier le gain en ajoutant une résistance variable de 100k (entre les deux résistances) avec le gate branché au curseur. Le gain de l'ensemble est assez faible et le circuit peut fonctionner continuellement à son gain le plus élevé (sans résistance variable).

L'antenne est une tige de 1.5m (demi-longueur d'onde) qui est directement connectée à l'ampli. Placez l'antenne avec l'ampli sur une étagère et reliez le tout au récepteur par un cable d'antenne classique. L'amplificateur fonctionne le mieux quand il est placé au dessus d'une plaque métallique d'au moins 30cm de coté avec l'antenne qui s'élève verticalement.

Le circuit ne doit pas nécessairement être construit sur une plaquette de circuit imprimé, il peut être construit "en l'air" (mettez-le quand même dans une boite...). Il faut simplement faire attention que la sortie ne voie pas l'entrée: l'entrée doit se trouver d'un coté et la sortie de l'autre.

La consommation est d'environ 10mA avec une tension d'alimentation de 18V non stabilisée mais bien filtrée. Le gain est d'environ 8dB et le circuit est très stable sans bruit de fond notable. Les montages cascodes sont reconnus comme étant très efficaces.

Au lieu d'utiliser deux transistors indépendants, il est également possible d'utiliser un transistor mosfet à double gate, dont le second gate est placé à une tension fixe. C'est le système actuellement le plus utilisé. En modifiant la tension sur le gate 2 on modifie l'amplification, il s'agit en fait de deux transistors mosfet construits en une seule pièce.

Schéma à gauche:
La cascode était un circuit souvent utilisée dans les montage haute fréquence, car il permettait d'avoir les avantages d'une pentode (gain élevé et couplage grille-anode minimal) sans les inconvénients (bruit de fond plus élevé). Le circuit d'amplification UHF (amplification du signal d'antenne) utilise une double triode PCC84 avant l'arrivée des transistors haute fréquence.

Ce circuit a un filtre passe bande à l'entrée, ce qui permet d'éliminer tous les parasites hors de la bande et laisser passer les très faibles signaux de télévision. L'image est ainsi plus nette avec moins d'interférence.

La cascode était également utilisée dans certains préamplificateurs audio haute fidélité à la place d'une pentode à cause de son bruit de fond plus faible. Et plus tard, la cascode (transistorisée) remplacera également l'étage préamplificateur dans les amplificateurs haut de gamme.