Constitution des émetteurs

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Et il faut bien en avoir un pour envoyer des messages et communiquer avec les autres radioamateurs. Description de la bête
Qu'est-ce qu'un émetteur ?
Nous avions dit pour le récepteur qu'il s'agissait grossièrement d'un amplificateur à grand gain. On pourrait reprendre cette définition en la complémentant. Un émetteur est un dispositif amplificateur qui a la possibilité de transmettre de l'information. Cette information sera transmise à l'émetteur par le biais de la modulation.
L'émetteur AM ou Modulation d'amplitude
Même si de nos jours les bandes amateur ne sont plus occupées par ce mode de modulation (que les caricaturistes ont aussi appelé Ancienne Modulation) il est souhaitable d'en connaître le principe.

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Voici un modèle d'émetteur AM assez évolué. On trouve un oscillateur variable le VFO permettant de changer de fréquence contrairement au pilotage par quartz. Ce VFO est mélangé avec un oscillateur fixe à quartz. La résultante (somme ou différence) est filtrée puis amplifiée dans une chaîne d'amplificateur. Le dernier étage d'amplification est appelé PA pour Power Amplifier (l'ampli de puissance). A ce stade nous ne pouvons qu'envoyer une porteuse sur l'air ou faire de la télégraphie.
C'est ici qu'intervient le modulateur. Nous retrouvons un microphone (indispensable !) qui va transformer les ondes de pression formées par nos systèmes vocaux en signaux électriques de basse fréquence. Evidemment le signal est faible et nous devons l'amplifier. Ce signal passe dans une chaîne d'amplification conséquente (dans le montage décrit il faut autant de puissance modulante que de puissance HF) et va aller attaquer le PA comme dans l'exemple donné dans le chapitre modulation-démodulation.
Dans le montage ci-dessus, l'immense avantage est que l'amplification de puissance n'a pas l'obligation d'être linéaire, un amplificateur en classe C convient tout à fait, c'est gage de rendement élevé. En revanche l'inconvénient majeur comme déjà souligné est qu'il faut autant de puissance BF modulante que de puissance HF. Il existe une autre méthode pour parvenir au même résultat mais qui va inverser les données du problème.
Nous allons moduler très tôt, c'est à dire dans les étages basses puissances et ensuite amplifier mais amplifier linéairement. C'est moins bon quant au rendement mais cela dispense d'un modulateur BF puissantissime. Chacun choisit sa méthode, ni l'une ni l'autre ne sont exempte de complications.
L'émetteur FM ou Modulation de Fréquence  
C'est certainement un des émetteurs les plus facile à construire. Nous allons donc agir sur la fréquence cette fois-ci et non plus sur l'amplitude. Comme la FM est essentiellement utilisée en VHF, nous allons voir le principe d'un émetteur 144 MHz.

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  • Partant du microphone, nous trouvons un classique amplificateur appelé ici modulateur. Le principe est rigoureusement identique à celui de l'AM, à savoir transformer les ondes de pression vocales en signaux électriques BF.
  • Nous voyons un oscillateur à quartz, pour la facilité de compréhension, nous dirons que cet oscillateur oscille sur 8060 kHz. Nous notons la présence sur cet oscillateur d'une diode varicap. Comme nous le savons depuis l'étude sur les diodes, une diode varicap est une diode dont la capacité varie en fonction de la tension appliquée à ses bornes. La diode varicap est reliée à l'amplificateur BF, donc dès que vous parlerez dans le micro une tension alternative sera appliquée à ses bornes ce qui aura pour effet de faire varier la capacité de la diode et de changer au rythme de la modulation, la fréquence de l'oscillateur puisque la diode fait partie intégrante de l'oscillateur. Nous obtiendrons donc une oscillation sans modulation sur 8060 kHz et dès que la modulation sera présente une variation  D f autour de cette fréquence. Nous avons réalisé un émetteur FM.
  • Le signal modulé en fréquence est ensuite appliqué à une chaîne multiplicatrice. Cette chaîne est composée de plusieurs étages à transistors qui polarisés pour amplifier non linéairement produisent un certain nombre de signaux harmoniques. On récupère l'harmonique de rang désiré par un circuit accordé sur le collecteur. Dans notre exemple le facteur de multiplication est égal = 18 ce qui nous donne une fréquence finale de 8060 x 18 = 145 080 kHz soir 145,080 MHz.
  • Il ne reste plus qu'à amplifier à un niveau convenable ce signal dans le PA.
Ceci est le schéma d'émetteurs FM tels qu'on les connaissait il y a 20 ans. Aujourd'hui avec l'avènement du synthétiseur, on n'opère plus par multiplication mais par mélange. Toutefois le principe est le même car on agit en général sur le VCO du synthétiseur en injectant la tension BF issue des étages préampli micro sur une diode varicap faisant partie de l'oscillateur.
L'émetteur BLU ou SSB (Single Side Band)
Le roi des émetteurs, le seul, l'unique le vrai. La BLU jouit (enfin presque) d'une réputation de complexité et il n'est pas rare d'entendre sur l'air que construire son émetteur BLU est impossible. C'est faux. Ce qui est difficile est de réaliser un émetteur BLU toutes bandes car la BLU contrairement à l'AM ou la FM ne supporte pas la multiplication de fréquence, on ne peut transmettre sur d'autres fréquences que par transposition (mélange additionnel ou soustractif).
Voyons le schéma synoptique d'un émetteur monobande.

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Bon c'est vrai c'est un peu plus compliqué mais pas de panique, nous allons détailler tout cela et vous constaterez, comme nous avons déjà étudié séparément tous les blocs qu'il n'y a rien de difficile.
1 - Commençons par les oscillateurs de porteuse représentés par le bloc contenant les deux quartz. Le quartz de 8,9985 MHz est utilisé pour la bande latérale supérieure (USB/BLS), le 9,0015 MHz pour la bande latérale inférieure (LSB/BLI). On commute un oscillateur ou l'autre en fonction des besoins, soit par tension continue soit par diode, soit par commutation mécanique à relais. 2 - Vient le microphone (si l'on veut parler, c'est mieux) qui attaque un banal amplificateur classe A en BF. Les signaux issus du micro sont trop faibles pour être exploités immédiatement, on doit les amplifier. Dans cet étage on peut également commencer à travailler la réponse BF en limitant la bande passante de l'amplificateur de manière à contenir la voix dans la bande 300-3000 Hz qui est une norme. C'est également ici que l'on pourra adjoindre quelques gadget comme compresseur BF etc.
3 - Maintenant que nous avons une oscillation stable et de la BF, il ne nous reste plus qu'à mélanger le tout dans un mélangeur dit équilibré, nous en avons déjà parlé. On ne trouvera un signal en sortie que lorsque la BF sera appliquée. Le signal de sortie sera composé de Fosc + BF et Fosc - BF. A ce stade nous aurons généré de la DSB (double side band) ou double bandes latérales. 4 - La DSB ne nous intéresse pas, nous nous voulons de la SSB d'où l'utilité du filtre. Pour cet exemple, nous avons choisi le classique filtre sur 9 MHz et naturellement les quartz "porteurs" (8,9985 et 9,0015) qui vont avec. La fréquence centrale du filtre est de 9 Mz, il a une bande passante à -3dB de 2,4 kHz. Si nous utilisons le quartz BLS de 8,9985 et un spectre BF de 3 kHz, en sortie du modulateur nous aurons un signal couvrant de 8,9985 à 9,0015 MHz qui passera dans le filtre, l'autre composante sera hors bande passante et ne transitera pas. Ceci revient à dire que nous avons éliminé une bande latérale, nous somme en BLU.
5 - Bon, tout cela est joli mais pour le moment nous n'avons de la SSB que sur une fréquence fixe, ce n'est guère commode. Nous souhaitons transmettre sur 14 MHz. C'est là qu'intervient le VFO (Varaible Frequency Oscillator) que nous allons faire osciller entre 5 et 5,5 MHz.  Son oscillation sera stable, spectralement aussi pure que possible. 6 - Vous l'avez deviné, nous allons mélanger la SSB 9 MHz issue du filtre à quartz avec le VFO qui oscille entre 5 et 5,5 MHz. Ces deux signaux vont être appliqués à un mélangeur en anneau comme celui que nous avons étudié. Comme tout bon mélangeur, celui-ci nous fournira au moins la résultante somme et la résultante différence. Ce qui nous intéresse est la résultante somme (9 + 5=14), nous positionnerons un circuit accordé sur cette fréquence pour mettre en évidence le signal.
7 - Nous avons ce que nous désirions, de la SSB dont on peut faire varier la fréquence de 14 MHz à 14,5 MHz. Toutefois le niveau est très bas en sortie de mélangeur, à peine 1 mW, pas vraiment de quoi faire une multitude de QSO, il faut amplifier. C'est ce qui sera fait dans une chaîne d'amplification qui devra être impérativement linéaire sans quoi la distorsion sera énorme et non seulement rendra votre modulation épouvantable mais générera des signaux indésirables. 8 - Il ne reste plus qu'à effectuer l'amplification de puissance, cette tâche sera accomplie par le PA qui outre cela comportera en sortie un filtre passe bas qui atténuera dans les limites légales l'émission de signaux harmoniques.
C'est fini.
Nous en avons terminé avec la constitution des émetteurs, ce n'était pas compliqué n'est-ce pas ?



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