Récepteur FM 4 lampes
Pour réagir à la fin de la radiodiffusion en PO GO, je me suis fixé de construire un récepteur FM à lampes, qui soit le plus simple possible et proche de la technique pour PO GO. Ce sera donc un superhétérodyne avec 4 tubes. Toutefois, pour éviter de devoir installer une antenne extérieure, deux étages FI sont indispensables. La première lampe sera une changeuse de fréquence, les deuxièmes et troisièmes seront des amplificatrices FI. La quatrième sera à la fois une pré-amplificatrice AF et une amplificatrice AF de puissance.
Les critères retenus pour la construction de ce récepteur sont les suivants :
Les lampes doivent être faciles à trouver sur Ebay et d’un coût raisonnable. Tous les autres composants sont encore fabriqués en 2021. L’utilisation de diodes semi-conductrices est possible. Le nombre de circuits à régler doit être le plus faible possible, ce qui rend l’utilisation des filtres céramiques indispensables. C’est le seul véritable anachronisme. L’utilisation des blindages est réduite au minimum. Pour simplifier la réalisation, la démodulation se fait par une détection type modulation d’amplitude sur le côté de la bande passante. Il n’y a pas de commande unique.
Le récepteur final s’avère relativement sensible et sélectif : il reçoit toutes les stations reçues par un récepteur pocket standard et sépare parfaitement les stations espacées de 400 kHz ou plus. Sa véritable insuffisance est la démodulation par détecteur d’enveloppe sur le flan. Cela entraîne de la distorsion, mais qui reste acceptable sous réserve d’un réglage fin de la fréquence de l’oscillateur pour obtenir la meilleure audio possible. La qualité sonore n’est pas de la HIFI, mais est meilleure que la réception AM de la plupart des récepteurs PO GO.
Examinons le schéma.
La première lampe est une changeuse de fréquence de schéma classique. Elle utilise un oscillateur Colpitts accordé par les 2 sections 20 pF d’un condensateur variable 443DF. Un deuxième condensateur utilisant une seule section 20pF en série d’un condensateur 22 pF sert de vernier. Ce vernier pourrait être supprimé si vous utilisez un condensateur variable avec démultiplication. La mélangeuse est chargée par une résistance anodique de 47 kohm qui permet d’attaquer directement un filtre céramique sans circuit oscillant intermédiaire. Il ne faut pas réduire la valeur de la résistance, du fait d’une possible apparition d’auto-oscillations. La lampe choisie est une 6N14P (ECC84) qui s’est révélée une remarquable changeuse de fréquence. Elle présente toutefois une particularité à connaître. Ce tube a été conçu comme amplificateur cascode à 220 MHz. Il existe donc un écran, entre les 2 triodes, relié à la grille de la deuxième triode . De ce fait, il existe une capacité de 1.2 pF entre la grille de la triode 2 (broches 1-2-3) et l’anode de la triode 1 ((broches 6-7-8-9) alors que la capacité entre la grille de la triode 1 et l’anode de la triode 2 est de 0.006 pF. Le condensateur de 1 pF entre les 2 triodes est donc inutile, voire délétère, si la mélangeuse est la triode 2 alors qu’il est indispensable si la mélangeuse est la triode 1.
Les 2 étages FI semblent simples. Il a toutefois fallu de nombreux essais pour arriver à un résultat satisfaisant avec les filtres céramiques. De multiples essais ont montré qu’il fallait employer un unique filtre donnant la quasi-totalité de la sélectivité du récepteur placé juste après la convertisseuse de fréquence. La chaîne FI suivant le filtre doit être à large bande jusqu’au détecteur. En pratique, le filtre est composé de trois filtres céramiques élémentaires en série, la sélectivité apportée par un unique filtre céramique étant insuffisante. La largeur de bande des filtres céramiques est critique. Leur une bande passante doit être de 280 kHz, ce qui est facilement trouvable sur internet (LT10.7MA5 ou SFE10.7ML). Enfin, les filtres céramiques doivent obligatoirement être chargés par une impédance proche du kohm. La résistance de 2.2 kohm en sortie est obligatoire pour charger correctement les filtres céramiques. Pour obtenir un gain satisfaisant, il faut employer des tubes à grande pente. Une des meilleures lampes est incontestablement la 6J52P russe avec une pente de 55 mA/V, suivi par la 6J11p (28 mA/V), la 6J9P (17.5 mA/V) et la 6J51P (EF184) (15 mA/V). Le brochage appelle quelques commentaires. Certaines 6J52P n’ont que la broche 3 reliée à la cathode, contrairement aux caractéristiques officielles où les broches 1 et 3 sont réunies à la cathode. La 6J52P la 6J11P et la 6J9P ont exactement le même brochage. Enfin la 6J51P (EF184) a un brochage similaire à l’exception de l’inversion des connexions de G2 et G3. Les résistances de 47 ohm évitent les oscillations VHF. Les résistances de grille de 2.2 kohm des pentodes évite tout risque d’auto-oscillation. Un contrôle automatique de gain est indispensable pour éviter la saturation du récepteur sur les stations puissantes. La mise en série de 3 diodes 1N4148 permet d’obtenir de façon simple un retard à la commande automatique de gain. La polarisation des 2 tubes est obtenue par le courant grille.
La démodulation se fait par une détection en modulation d’amplitude obtenue en accordant la station sur le flan de la courbe de sélectivité du récepteur. La diode 1N4148 s’est révélée être une excellente détectrice avec une polarisation de 3 ou 4 µA. La résistance de 40 Mohm est en fait constituée de 4 résistances de 10 Mohm mises en série. L’obtention d’une démodulation acceptable, par cette technique, impose d’utiliser une sélectivité adaptée pour le récepteur. La déviation de fréquence en FM est de + ou - 75 kHz, pour des fréquences AF pouvant atteindre 15 kHz. La largeur de l’émission est donc de 180 kHz (75*2 + 15*2). La largeur de bande du récepteur doit donc être nettement supérieure à 180 kHz. Elle doit néanmoins rester raisonnable pour assurer une sélectivité correcte. L’emploi de 3 filtres céramiques ayant chacun une bande passante de 280 kHz est donc parfaitement adapté. Un circuit oscillant est indispensable juste avant la détection. La self est une choke miniature de 4.7 µH. Le réglage de ce circuit doit être très flou. Si ce n’est pas le cas, cela traduit une réaction qui réduit la bande passante et qui déformera la modulation. Il faudra alors amortir ce circuit oscillant par une résistance de quelques kohms.
L’amplificateur AF ne comprend qu’une lampe double. Le tube 6F5P (ECL85) a été choisi du fait de sa grande disponibilité. Il a toutefois tendance à auto osciller. Cela explique les résistances de grille de 10 kohm et 220 kohm ainsi que le condensateur de 1 nF entre la plaque de la pentode et la masse. Le câblage de ce condensateur doit être extrêmement court. La valeur des condensateurs est choisie pour privilégier les aiguës. Un interrupteur mettant en service un condensateur de 1 nF permet à volonté d’atténuer les aiguës. Un transformateur d’alimentation est utilisé comme transformateur de sortie.
L’alimentation est classique. Le transformateur pour la haute tension est un transformateur d’isolement 220 V / 110 V. Les filaments sont câblés à 2 fils. Un pont diviseur applique une tension positive aux filaments. Avec cette technique utilisée sur des amplificateurs HIFI, les électrons libérés par le filament sont repoussés par la cathode et la grille de commande qui apparaissent négatives. Cela évite que le circuit filament induise un ronflement en audio ou module en fréquence les oscillateurs. J’emploie désormais cette technique de façon systématique. À défaut, la cathode de la triode amplificatrice AF devrait être découplée par un condensateur de très forte capacité (470 µF) pour shunter à la masse le courant alternatif 50 Hz provenant du filament. L’alimentation est séparée du récepteur, sauf pour les résistances et les condensateurs du circuit filament qui sont dans le récepteur.
Le montage se fait sur une plaque de bakélite cuivrée de 20 X 30 cm, posée sur un cadre en bois, cuivre vers le bas. Des résistances de 10 Mohm permettent de faire des points de connexions isolés de la masse. Les circuits autour de la changeuse de fréquence doivent être câblés très courts, comme les connexions de cathode des FI. Les bobines VHF sont réalisées avec du fil d’installation dénudé de 20 A (2.5 mm²). L’oscillatrice comprend 5 spires, le circuit oscillant d’entrée 3 spires et la self d’antenne 1.5 spire. Le diamètre des bobines est de 10 mm. Les 3 condensateurs variables (443DF) sont collés à la cyanolite sur le cuivre. Les 3 connexions de masse ainsi que les 2 connexions de 120 pF doivent impérativement être soudées directement à la plaque de cuivre. L’antenne est constituée par un fil de 20 A 40 cm, relié à une fiche banane.
Pour la mise au point, le plus difficile est de régler l’oscillateur de 76.8 MHz à 97.3 MHz. Si la fréquence est trop élevée, on retrouve dès 98.2 MHz la bande FM. En effet, il est aussi possible de recevoir la bande FM avec un oscillateur de 98.2 MHz à 118.7 MHz. Ayant la chance d’avoir une puissante station locale sur 87.7 MHz, je mets les 2 condensateurs variables de l’oscillateur à la capacité minimum, puis je règle leurs trimmers pour que cette station ne soit plus audible avec le battement supérieur. Si les trimmers sont insuffisants, il est possible d’ajouter en parallèle de la bobine une petite capacité (3 pF dans mon cas).
Construisez ce récepteur. Les résultats sont à la hauteur quand on a le doigté pour se régler sur la fréquence exacte donnant le moins de distorsion. Vous retrouverez le plaisir de manier 2 condensateurs pour obtenir la meilleure réception possible et la satisfaction d’être le créateur d’un poste à lampes fonctionnel plus d’un siècle après la mise au point des TM. Cela vous rappellera le maniement d’un C-119 ou d’un BGP (voir https://oernst.org/hamradio/Livres/index.html) !
F5LVG 2020
