Circuits radio

(a) Radio Crystal. (b) RF modulée à l'antenne. (c) RF rectifiée à la cathode de la diode, sans condensateur de filtrage C2. (d) Audio démodulé au casque.

Un système de mise à la terre d'antenne, un circuit réservoir, un détecteur de crête et des écouteurs sont les principaux composants d'une radio à cristal illustrée à la figure (a). L'antenne absorbe les signaux radio émis (b) qui se dirigent vers le sol via les autres composants. La combinaison de C1 et L1 comprend un circuit résonant, appelé circuit réservoir. Son but est de sélectionner un des nombreux signaux radio disponibles. Le condensateur variable C1 permet de s'accorder sur les différents signaux. La diode passe les demi-cycles positifs de la RF, en supprimant les demi-cycles négatifs (c). C2 est dimensionné pour filtrer les fréquences radio de l'enveloppe RF (c), en transmettant les fréquences audio (d) au casque. Notez qu'aucune alimentation n'est requise pour une radio crystal. Une diode au germanium, qui a une chute de tension directe plus faible, offre une plus grande sensibilité qu'une diode au silicium.

Alors que les écouteurs magnétiques 2000Ω sont illustrés ci-dessus, un écouteur en céramique, parfois appelé écouteur en cristal, est plus sensible. L'écouteur en céramique est souhaitable pour tous les signaux radio sauf les plus forts.

Le circuit de la figure ci-dessous produit une sortie plus forte que le détecteur à cristal. Étant donné que le transistor n'est pas polarisé dans la région linéaire (pas de résistance de polarisation de base), il ne conduit que pour des demi-cycles positifs d'entrée RF, détectant la modulation audio. Un avantage d'un détecteur à transistor est l'amplification en plus de la détection. Ce circuit plus puissant peut facilement piloter des écouteurs magnétiques 2000Ω. Notez que le transistor est un dispositif PNP au germanium. Ceci est probablement plus sensible, en raison du VBE inférieur de 0,2 V, par rapport au silicium. Cependant, un appareil au silicium devrait toujours fonctionner. Inversez la polarité de la batterie pour les appareils au silicium NPN.

TR One, une radio à transistors. La résistance sans polarisation provoque le fonctionnement en tant que détecteur

Les écouteurs 2000Ω ne sont plus un article largement disponible. Cependant, les écouteurs à faible impédance couramment utilisés avec les équipements audio portables peuvent être remplacés lorsqu'ils sont associés à un transformateur audio approprié.

Le circuit de la figure ci-dessous ajoute un amplificateur audio au détecteur de cristal pour un plus grand volume de casque. Le circuit d'origine utilisait une diode au germanium et un transistor. Une diode Schottky peut être substituée à la diode au germanium. Un transistor au silicium peut être utilisé si la résistance de polarisation de base est modifiée conformément au tableau.

Radio à cristal avec un amplificateur audio à transistor, polarisation de base

Pour des circuits radio plus cristallins, des radios simples à un transistor et des radios plus avancées à faible nombre de transistors.

Regency TR1 : Première radio à transistors produite en série, 1954

Le circuit de la figure ci-dessous est une radio AM à circuit intégré contenant tous les circuits radiofréquence actifs dans un seul circuit intégré. Tous les condensateurs et inductances, ainsi que quelques résistances, sont externes au circuit intégré. Le condensateur variable de 370 pF accorde le signal RF souhaité. Le condensateur variable de 320 pF accorde l'oscillateur local à 455 kHz au-dessus du signal d'entrée RF. Le signal RF et les fréquences de l'oscillateur local se mélangent, produisant la somme et la différence des deux à la broche 15. Le filtre céramique externe de 455 KHz entre les broches 15 et 12 sélectionne la fréquence de différence de 455 KHz. La majeure partie de l'amplification se trouve dans l'amplificateur à fréquence intermédiaire (IF) entre les broches 12 et 7. Une diode à la broche 7 récupère l'audio de la FI. Une partie du contrôle automatique de gain (AGC) est récupérée et filtrée en CC et réinjectée dans la broche 9.

Radio IC

La figure ci-dessous montre le réglage mécanique conventionnel (a) du tuner d'entrée RF et de l'oscillateur local avec réglage de la diode varactor (b). Les plaques maillées d'un double condensateur variable en font un composant volumineux. Il est économique de le remplacer par des diodes d'accord varicap. L'augmentation de la polarisation inverse Vtune diminue la capacité, ce qui augmente la fréquence. Vtune pourrait être produit par un potentiomètre.

Comparaison radio IC de (a) réglage mécanique à (b) réglage de diode varicap électronique.

La figure ci-dessous montre une radio AM encore plus faible. Les ingénieurs de Sony ont inclus le filtre passe-bande à fréquence intermédiaire (IF) dans le circuit intégré à 8 broches. Cela élimine les transformateurs FI externes et un filtre céramique FI. Des composants d'accord L-C sont toujours nécessaires pour l'entrée radiofréquence (RF) et l'oscillateur local. Cependant, les condensateurs variables pourraient être remplacés par des diodes de réglage varicap.

La radio IC compacte élimine les filtres FI externes

La figure ci-dessous montre une radio FM à faible nombre de pièces basée sur un circuit intégré TDA7021T de NXP Wireless. Les transformateurs de filtre FI externes encombrants ont été remplacés par des filtres R-C. Les résistances sont intégrées, tandis que les condensateurs sont externes. Ce circuit a été simplifié à partir de la figure 5 de la fiche technique NXP. Voir la figure 5 ou 8 de la fiche technique pour le circuit d'intensité de signal omis. Le circuit d'accord simple provient du circuit d'essai de la figure 5. La figure 8 a un tuner plus élaboré. Fiche technique La figure 8 montre une radio FM stéréo avec un amplificateur audio pour piloter un haut-parleur.

Radio IC FM, circuit d'intensité du signal non affiché

Pour un projet de construction, la radio FM simplifiée dans la figure ci-dessus est recommandée. Pour l'inducteur 56nH, enroulez 8 tours de fil nu #22 AWG ou de fil magnétique sur un foret de 0,125 pouce ou un autre mandrin. Retirez le mandrin et étirez-le jusqu'à une longueur de 0,6 pouce. Le condensateur d'accord peut être un condensateur de réglage miniature.

La figure ci-dessous est un exemple d'amplificateur RF à base commune (CB). C'est une bonne illustration car il ressemble à un CB faute de réseau de polarisation. Comme il n'y a pas de polarisation, il s'agit d'un amplificateur de classe C. Le transistor conduit pour moins de 180° du signal d'entrée car une polarisation d'au moins 0,7 V serait requise pour 180° de classe B. La configuration à base commune a un gain de puissance plus élevé aux fréquences RF élevées que l'émetteur commun. Il s'agit d'un amplificateur de puissance (3/4 W) par opposition à un petit amplificateur de signal. Les réseaux d'entrée et de sortie font correspondre l'émetteur et le collecteur aux terminaisons coaxiales d'entrée et de sortie 50 Ω, respectivement. Le réseau π de sortie permet également de filtrer les harmoniques générées par l'amplificateur de classe C. Cependant, davantage de sections seraient probablement requises par les normes modernes d'émissions rayonnées.

Amplificateur de puissance RF 750 mW à base commune de classe C. L1 =fil Cu #10 1/2 tour, 5/8 po. ID par 3/4 po. haut. L2 =fil de cuivre étamé n°14 1 1/2 tour, 1/2 po. ID par 1/3 po. espacement.

Un exemple d'amplificateur RF à base commune à gain élevé est illustré dans la figure ci-dessous. Le circuit de base commune peut être poussé à une fréquence plus élevée que les autres configurations. Il s'agit d'une configuration de base commune car les bases des transistors sont mises à la terre pour le courant alternatif par des condensateurs de 1000 pF. Les condensateurs sont nécessaires (contrairement à la classe C, figure précédente) pour permettre au diviseur de tension 1KΩ-4KΩ de polariser la base du transistor pour un fonctionnement en classe A. Les résistances de 500Ω sont des résistances de polarisation d'émetteur. Ils stabilisent le courant de collecteur. Les résistances de 850Ω sont des charges de collecteur DC. L'amplificateur à trois étages offre un gain global de 38 dB à 100 MHz avec une bande passante de 9 MHz.

Amplificateur à gain élevé à petit signal à base commune de classe A

Un amplificateur cascode a une large bande passante comme un amplificateur à base commune et une impédance d'entrée modérément élevée comme un arrangement d'émetteur commun. La polarisation pour cet amplificateur cascode (figure ci-dessous) est élaborée dans un exemple de problème Ch 4 .

Amplificateur cascode à gain élevé et petit signal de classe A

Ce circuit est simulé dans la section « Cascode » du chapitre BJT Ch 4 . Utilisez des transistors RF ou micro-ondes pour une meilleure réponse haute fréquence.

Le commutateur T/R à diode PIN déconnecte le récepteur de l'antenne pendant la transmission

Commutateur d'antenne à diode PIN pour récepteur de radiogoniomètre

Atténuateur à diode PIN :les diodes PIN fonctionnent comme des résistances à tension variable

Les diodes PIN sont disposées dans un réseau d'atténuateurs . Les diodes anti-série annulent une certaine distorsion harmonique par rapport à une diode série simple. L'alimentation fixe de 1,25 V polarise en direct les diodes parallèles, qui non seulement conduisent le courant continu de la terre via les résistances, mais conduisent également RF à la terre via les condensateurs des diodes. La tension de commande, Vcontrol, augmente le courant à travers les diodes parallèles à mesure qu'elle augmente. Cela diminue la résistance et l'atténuation, faisant passer plus de RF de l'entrée à la sortie. L'atténuation est d'environ 3 dB à Vcontrol =5 V. L'atténuation est de 40 dB à Vcontrol =1 V avec une réponse en fréquence plate à 2 gHz. A Vcontrol=0,5 V, l'atténuation est de 80 dB à 10 MHz. Cependant, la réponse en fréquence varie trop pour être utilisée.

FEUILLE DE TRAVAIL CONNEXE :

• Fiche de travail sur les principes fondamentaux de la communication radio