RECEPTEURS A REACTION ULTRA MODERNES

 

Olivier ERNST F5LVG

 

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Pour les premiers amateurs la découverte des bandes ondes courtes s'est fait avec des détectrices à réaction. Ces montages restent d'actualités, sous réserve d'employer des composants modernes pour s'adapter aux conditions actuelles de réception. Il est ainsi possible de fabriquer un récepteur simple qui permettra de découvrir, ou de redécouvrir, la technique HF et la joie d’entendre des stations de radiodiffusion ou même radioamateurs sur un appareil entièrement OM. A titre indicatif, le récepteur de la figure 1 permet de recevoir en BLU des stations amateurs d’Amérique.

 

I GENERALITE

Un récepteur simple ne peut être qu’une détectrice à réaction. La réaction consiste à réappliquer une partie du signal de sortie d’un amplificateur à son entrée. Le signal est ainsi amplifié de multiples fois. Le gain d’un amplificateur unique peut alors atteindre 1000, ce qui est considérable. Si à l’entrée de l’amplificateur se trouve un circuit oscillant, la sélection de fréquence qu’il introduit se fera à chaque réintroduction du signal de sortie à l’entrée. Seule une bande de fréquence proche de la résonance sera réamplifiée. La sélectivité est donc aussi nettement améliorée. Pour obtenir une détection il suffit de faire travailler l’amplificateur dans une région non linéaire.

La réaction a cependant deux limites:

- Un signal hors bande, reçu sans réaction, ne sera pas éliminé par la réaction. Il faut donc un atténuateur à l’entrée du récepteur pour ne recevoir aucune station sans réaction. L’amplification réelle qu’elle apporte est donc moins importante que ne laisse croire théorie.

- L’amplification maximale possible a des limites. A partir d’un certain point, l’amplificateur oscille. C’est l’accrochage. Cet accrochage permet cependant de remplacer la porteuse manquante en BLU. Ce défaut de la détectrice à réaction permet donc de recevoir la BLU, ce qui se transforme en avantage.

Pour obtenir une bonne stabilité en accroché, il est indispensable d'employer une capacité d'accord importante. Il faut que les capacités internes de l'amplificateur à réaction soient négligeables par rapport à la capacité d'accord. Si cette condition est remplie, la dérive en fréquence et le phénomène de synchronisation seront évités. La capacité d'accord maximum possible diminuant quand la fréquence augmente, il existe une fréquence maximale à partir de laquelle la détectrice devient instable en accrochée.

Pour réaliser une détectrice à réaction moderne il faut employer un transistor MOSFET double porte, UHF, au silicium. Le choix de ce composant (type BF960) est critique, travaillant en HF et BF. Voici ces avantages par rapport à d’autres composants que j’ai essayé:

- Les tubes. L’impédance grille cathode est à haute impédance en HF et en BF. Il existe donc une petite induction du courant de secteur sur la grille, ce qui augmente le bruit de fond. Enfin, il s’agit d’une technique dépassée, aujourd’hui très coûteuse. Les nostalgiques pourront cependant construire d'excellents récepteurs à tubes.

- Les transistors au silicium. Leur impédance d’entrée est faible, l’amortissement du circuit oscillant est important, la sélectivité est désastreuse. Du point de vue BF la base n'est pas réunie à la masse, il y a donc un ronflement par induction secteur.

- Les transistors MOSFET double porte, VHF, au silicium. Les résultats sont quasi identiques avec les MOSFET UHF. Cependant sur 14 MHz la stabilité en fréquence est nettement moins bonne toute chose égale par ailleurs. Cette différence est due à des capacités inter électrode plus élevée.

- Les transistors MOSFET double porte, SHF, à l’arsenure de gallium (CF300). Si le bruit de ces transistors est faible en UHF, il est extrêmement élevé en BF.

En résumé, les caractéristiques du BF960 sont les suivantes:

- Pente importante permettant de travailler près du cut-off pour obtenir une détection avec un gain acceptable.

- Impédance d’entrée très élevée, n’amortissant pas le circuit oscillant.

- Du fait de l’emploi de la détection par la caractéristique de drain, la porte d’entrée est reliée à la masse directement par la bobine du circuit oscillant. Les ronflements BF induits sont donc courcircuités à la masse. Il n'y a donc quasiment pas de ronflement BF.

- Très faibles capacités parasites. La stabilité sur 14 MHz est donc excellente.

Pour éviter de charger le circuit oscillant par l’antenne, un étage HF est conseillé. L’amortissement devient plus faible, la sélectivité et la stabilité sont donc améliorées. L’étage HF apporte aussi un gain non négligeable. Les essais ont montré qu’un amplificateur large bande est aussi efficace qu’un amplicateur à bande étroite. Une bonne linéarité est assurée par une contre-réaction. Un transistor UHF (BFR91) est satisfaisant. L’amplification qu’il apporte est plus importante qu’avec un transistor MOSFET. L'étage HF permet aussi de rendre totalement indépendant la fréquence et le point d'accrochage lors du réglage de l'atténuateur d'entrée.

Un filtre BF permet d’améliorer nettement la sélectivité en accroché (BLU, CW), mais aussi en décroché (AM). En radiodiffusion AM ce filtre permet d’éliminer les sifflements d’hétérodynage entre des stations séparées de 5 kHz.

L’amplificateur BF utilisera un circuit intégré moderne, utilisant peu de composant extérieurs.

 

II RECEPTEUR IVI

Ce récepteur est décrit figure 1. Il correspond en tout aux points décrits dans le paragraphe précédent. POT1 est l’atténuateur d’entrée. La bobine de choc (10 spires, ø 8 mm) évite la suramplification des stations locales FM. T1 est l’étage HF. La contre-réaction s’effectue par R1 (C1 évite le passage du courant continu). L’interrupteur INT ne sera fermé qu’en cas d’emploi d’antenne réduite. T2 est la détectrice à réaction. L’accrochage se commande par POT2. La tension à ses bornes est stabilisée à 0,6 V par D1. R9 polarise T2 dans une région non linéaire. R13 C11 évite les accrochages BF. Un filtre passe-bas est intercalé entre T2 et CI. Son rôle est complété par C15 et C16. Bien qu'extrêmement simple, l'ensemble de ces cellules de filtrages donnent un filtre passe bas de 30 dB par octave, du point de vue théorique. A l'écoute ses résultats sont spectaculaires. R12 permet de conserver une impédance constante à la sortie de l’amplificateur quel que soit le casque. Le gain BF est commandé par POT3.

Ce poste sera réalisé sur une plaquette de bakélite cuivrée (15 X 20 cm) qui sert de masse, sur laquelle on colle avec de la cyanolite des petites bandes de bakélite cuivrée préalablement découpées (voir RADIO-REF mai 90 p18 et décembre 93 p33). CV sera un condensateur pour FM démultiplié. Une cage sera utilisée sur 20 m et 40 m. Les deux cages seront utilisées en parallèle sur 80 m. CA permet de caler la bande. Pour éviter l’entrée "en direct" de stations locales FM C6 doit être le plus proche possible de la porte 1 (G1) de T2. En particulier, il ne faut pas échanger de place C6 et CA. En cas de difficulté avec une station FM il faut mettre des petites bobines de choc en série avec CA et CV. Si un accrochage BF survient mettre en série avec C14 une résistance ajustable de 100¦. C6 doit être un condensateur très stable NPO. Si un tel condensateur n’est pas trouvable, il faut essayer les différents types disponibles. Si après réglages du récepteur la stabilité en fréquence est insuffisante, il faudrait le remplacer par 3 condensateurs ajustables de 80 pF en parallèles.

Il ne faut pas supprimer les cellules de découplage dans l'alimentation du collecteur ou du drain de T1 et T2. L'amplification du récepteur est telle que des accrochages parasites deviendraient inévitables.

Il ne faut pas alimenter ce récepteur par le secteur. Une pile de 4,5 V est tout à fait satisfaisante. Le récepteur fonctionne bien jusque 3 v, la durée de vie des piles est donc longue. Pour éviter une pile, il est possible d’utiliser 4 accus Cad-Ni forme R6, 1,2 v en série.

Les mandrins sont constitués de tube PVC provenant d’un magasin de bricolage. Chaque bobinage est fait en vrac, la prise se faisant par une petite tresse. Le fil employé est de 4/10 mm. Les bobinages réalisés, le tube est collé à la cyanolite sur la plaque de bakélite cuivrée. Les bobinages sont eux aussi collés pour obtenir une bonne rigidité mécanique. La distance entre L1 et L2 est de 1 cm.

Le récepteur est mis dans un coffret métallique (ESM. EB 21-08 FA).

Pour tester la stabilité en fréquence du récepteur, Il faut attendre 12 heures après collage. De façon similaire attendre 10 minutes après chaque soudure.

Il est déconseillé de réaliser un récepteur multibande. Ce n’est qu’après avoir mis au point un récepteur avec une bande unique qu’il est possible d’envisager un changement de bande par commutateur. Une grande expérience est nécessaire pour mener à bien cette réalisation.

La mise au point du récepteur est simple. Après avoir vérifié le câblage, mettre sous tension. Attention à ne pas inverser les bornes de l’alimentation ce qui détruit T2. Le transistor fonctionne alors encore un peu, mais accroche mal. Il s’agit donc d’une panne sournoise et je conseille de posséder d’avance au moins deux BF960. Ensuite, vérifier avec un grid dip placé près des bobinages que T2 accroche. Il faut alors dégrossir le réglage de fréquence avec CA. Un réglage fin peut être réalisé avec un récepteur décamétrique. Un simple fil, mis près des bobinages et relié à la prise d’antenne du récepteur de trafic, permet de bien entendre la détectrice à réaction en accrochée. Le récepteur de trafic doit être en position BLU. Il suffit ensuite de brancher une antenne, d’apprendre à manier les trois potentiomètres et de découvrir les joies de l’écoute sur un appareil de sa fabrication. D'excellentes écoutes peuvent être déjà réalisées avec comme antenne un simple fil de 4 mètres le long d'un mur (à l'extérieur).

 

 

POT1 : 1KOHM; POT2 : 10KOHM; POT3 : 100OHM; R1 : 4,7KOHM; R2 : 10KOHM; R3 : 100OHM; R4 : 10KOHM; R5 : 22OHM; R6 : 120KOHM; R7 : 1KOHM; R8 : 1KOHM; R9 : 1,8KOHM; R10 : 10KOHM; R11 : 100KOHM; R12 : 10OHM; R13 : 1KOHM; CA : 60pF; CV : 2X20pF; C1 : 1000uf; C2 : 4,7nF; C3 : 10pF; C4 : 4,7nF; C5 : 10nF; C6 : 220pF; C7 : 0,68uF; C8 : 47nF; C9 : 10nF; C10 : 47nF; C11 : 470uF; C12 : 4,7nF; C13 : 2,2nF; C14 : 10uF; C15 : 22nF; C16 : 10uF; C17 : 47uF; C18 : 47uF; T1 : BFR91; T2 : BF960; CI : TDA2003; D1 : 1N4148

 

 

III RECEPTEUR SIMPLIFIE OV1

Pour l'amateur n’ayant aucune expérience, il est possible de réaliser un appareil encore plus simple. L’écoute des radioamateurs est possible, mais difficile. En fait ce poste permet surtout la réception des stations de radiodiffusion. Son schéma est donné figure 3, sa réalisation figure 4. CA est un condensateur variable de 400 pF. Il sert à parcourir une large gamme de fréquence. CV est un condensateur de 20 pF démultiplié. Il sert à se régler précisément sur une station en jouant le rôle de vernier.

Les recommandations sont identiques à celles du poste précédent. En particulier deux fils doivent être au point chaud de CA pour éliminer les stations locales FM. De façon similaire, le couplage de l’antenne ne peut pas se faire par une capacité ajustable avec le circuit oscillant.

POT1 : 1KOHM; POT2 : 100KOHM; R1 : 4,7KOHM; R2 : 10KOHM; R3 : 4,7KOHM; R4 : 1KOHM; R5 : 47OHM; CV : 20pF; CA : 400pF; C1 : 1,5nF; C2 : 4,7uF; C3 : 100uF; C4 : 22nF; C5 : 100nF; C6 : 10uF; C7 : 47uF; C8 : 1000uF; T : BF960; CI : TDA2003; D1 : 1N4148

 

IV CONCLUSION

Le premier récepteur décrit permet de retrouver la joie des premières écoutes radioamateurs. Pour décoder la BLU et la CW le récepteur doit être réglé juste après l'accrochage. Pour la modulation d'amplitude il faut rester juste en deça de l'accrochage. A titre indicatif la bibliographie de toutes les détectrices à réactions transistorisées décrites dans RADIO-REF est indiquée plus bas. Le récepteur le plus performant correspond vraisemblablement à celui de la figure 1, du fait de l’étage HF et de la qualité des composants actifs employés. L’article d’avril 1987 est intéressant pour l’étude théorique de la détectrice à réaction, et je conseille sa lecture.

BIBLIOGRAPHIE (RADIO-REF)

- Mars 1976 p195-198

- Février 1987 p30

- Avril 1987 p50-54

- Mars 1990 p26-28









Olivier ERNST F5LVG

 



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