Réalisation d’un émetteur FM

Définition d’un émetteur

Suivant la règle de la télécommunication, un émetteur est l’appareil destiné à produire de l’énergie électromagnétique en vue d’assurer une radiocommunication comportant l’ensemble constitué de l’émetteur et de son antenne.
Autrement dit, c’est un dispositif pour générer des radiofréquences modulés dans le but de transmettre des informations, il n’est pas nécessaire d’émettre le signal modulant tel quel. Il est nécessaire de recouvrir aux technique de modulation : l’information à transmettre (signal audiofréquence ou vidéofréquence, aussi appelé signal modulant) va modifier l’une des caractéristiques d’un signal haute fréquence appelé porteuse ; on peut modifier soit l’amplitude de la porteuse ou Modulation d’amplitude AM, soit sa fréquence ou modulation de fréquence FM, soit sa phase PM.

Le processus d’émission

Pour établir une transmission à grande distance, on utilise des oscillations électriques à haute fréquence. Ces oscillations se propagent, sans avoir recourt à des fils, sous la forme d’ondes électromagnétiques ; leurs fréquences s’étendent de 100 kHz environ jusqu’à plusieurs centaines de mégahertz.
Les ondes hertziennes qui se manifestent dans ces conditions à des distances considérables de l’émetteur, sont caractérisées par l’existence des deux champs situés en un point R (réception) à une certaine distance de l’émetteur :
Un champ magnétique agissant sur les propriétés magnétiques de l’espace au point R ; Un champ électrique qui agit sur les propriétés électriques d’un élément de circuit placé en R.
Cette dualité du champ dont la démonstration mathématique due à Maxwell serait figurée dans cette étude qui lui a fait donner le nom de champ électromagnétique.
En effet, le champ magnétique se propage. Cela veut dire que dans toutes les directions issues de l’émetteur, les points de chacune de ces directions prennent des états électromagnétiques suivant la même loi des courants à haute fréquence existant dans le circuit oscillant final de l’émetteur (ou dans son antenne).
En récapitulant, quel que soit la modulation utilisée, un émetteur comporte essentiellement les blocs suivant :
Un circuit audiofréquence (AF) qui traite le signal modulant ; Un oscillateur qui génère la porteuse ; Un modulateur qui combine porteuse et signal modulant ; il en sort un signal qui est un signal haute fréquence d’amplitude ou de fréquence variable ;
Un amplificateur qui porte le signal modulé à la puissance nécessaire pour l’émission ; le courant de sortie est envoyé vers l’antenne d’émission.

Propagation ionosphérique

Les ondes ayant une fréquence comprise entre 3 MHz et 30 MHz sont réfléchies par l’ionosphère. L’ionosphère, se situant entre 70 km et 300 km, est composée de plusieurs couches plus ou moins ionisées favorisant la conduction électromagnétique et la réflexion des ondes. Les conditions de propagations sont d’une grande variabilité tant temporelle que spatiale, on trouvera des zones de dispersion (l’onde se divise en plusieurs ondes similaires), de silence (zone au sol ne réceptionnant aucune onde), de fading (diminution temporaire de l’intensité de l’onde). S’il y a des réflexions multiples entre couches ou avec le sol, la distance atteinte peut être très importante. L’étude de l’ionosphère est un élément de l’étude de la physique du globe et de l’espace.
En effet, l’ionosphère peut être subdivisée en plusieurs couches qui sont définies par leur altitude et leur degré d’ionisation. Ces paramètres permettent de déduire les angles de réflexion, la portée de l’onde indirecte et les fréquences pour une propagation plus meilleure.
La couche D est à partir de 50 Km au dessus du sol, puis la couche E se trouve à une distance de 110 Km, en fin la F, le plus éloignée avec une distance de 175 Km et 400 Km. Durant le jour F se divise en deux F1 et F2 tandis que la nuit, elles se fondent en une seule.

Diode Varicap 

On le désigne encore par varactor, variable reactor ou encore Diode d’accord. La diode varicap présente la particularité de se comporter comme un condensateur dont la valeur dépend de la tension continue appliquée à ses bornes, quand elle est polarisée en inverse. La principale caractéristique d’une diode varicap est sa plage de variation de capacité (quelques pF ou dizaines de pF) pour une plage de tension inverse donnée (quelques volts à quelques centaines de volts). Ce type de diode est fréquemment utilisé dans des montages RF pour effectuer une modulation de fréquence.
Il existe aussi des diodes varicap de puissance (12 à 25 W) utilisée pour réaliser des multiplicateurs de fréquence à faible perte sur les gammes VHF et UHF jusqu’à 1GHZ, et des diodes varicap où l’arséniure de gallium est préféré au silicium pour des applications en très haute fréquence. En général, une diode est un composant dit actif, qui fait partie de la famille des semi– conducteur. Il fait référence à tout composant électronique doté de deux électrodes. Il s’agit d’un composant polarisé qui possède donc de deux électrodes : une anode et une cathode. La cathode notée par K est localisée par un anneau de repérage.

Les trois montages fondamentaux des transistors

Montage émetteur commun (E.C)  : On distingue le montage émetteur commun en appliquant entre le signal entre émetteur et base et en prélevant la tension amplifiée entre émetteur collecteur. Donc, c’est l’émetteur qui doit être l’électrode commune pour les signaux d’entrée et de sortie. Montage collecteur commun (C.C) : Dans ce montage, le signal étant appliqué entre base et collecteur, à travers la source d’alimentation. Ce montage est plus rarement utilisé.
Le montage collecteur commun amplifie sans inversion de phase. En effet, sous l’action du signal, la base devient plus positive et les courants de collecteur et d’émetteur d’un transistor PNP diminuent. L’émetteur devient également plus positif.
Montage base commun (B.C) : Le terme base commune vient du fait que l’électrode «base» du transistor est relié à la masse.
Ainsi, le signal de commande est appliqué entre émetteur et base, celui de sortie étant prélevé entre collecteur et base. Cette dernière étant reliée à la source d’alimentation.

Table des matières

INTRODUCTION 
CHAPITRE I : GENERALITES 
I. Définition d’un émetteur 
II. Composants essentiels d’un émetteur radio 
III. Le processus d’émission 
IV. Théorie des ondes électromagnétiques 
– Onde directe ou onde de surface
– Onde indirecte ou onde espace
IV.1. Spectre électromagnétique
IV.2. Equation d’onde ou de propagation
IV.3. Vitesse de propagation
V. Propagation ionosphérique 
CHAPITRE II : ETUDE THEORIQUE DES COMPOSANTS OU UNITES ELECTRONIQUES (Circuits à utiliser) 
I. Résistance 
II . Condensateur 
III. Diode varicap 
IV. Transistor bipolaire
– Type
– Puissance
– Gamme de fréquence
IV.1. Symboles
IV.2. Réseaux de caractéristiques de transistor
– Relations fondamentales
– Montage
– Réseaux caractéristiques
IV.3. Polarisation des transistors
IV.4. Droite de charge
IV.5. Régime de fonctionnement du transistor
– Transistor bloqué
– Transistor saturé et en régime linéaire
IV.6. Les trois montages fondamentaux des transistors
– Montage émetteur commun
– Montage collecteur commun
– Montage base commun
V. Circuit parallèle
VI. Circuit intégré LM 741
– Mode linéaire (amplificateur)
– Mode comparateur (ou saturé)
VI.1. Amplificateur opérationnel idéal
VI.2. Amplificateur opérationnel réel
CHAPITRE III : ETUDE D’UN SCHEMA FONCTIONNEL D’UN EMETTEUR 
I. Schéma général de fonctionnement d’un émetteur 
II. Amplificateur BF 
– Liaison par transformateur
– Liaison par résistance de capacité
III. Amplificateur HF 
IV. Oscillateur HF
V. Modulation 
V.1. Modulation en amplitude
V.2. Modulation de phase
VI. Antenne 
CHAPITRE IV : REALISATION PRATIQUE D’UN EMETTEUR FM 
I. Modulation de fréquence 
II. Attribution des fréquences FM 
III. Signal modulé en fréquence 
IV. Réalisation 
IV.1. Fonctionnement de l’émetteur
– Etude de la partie BF
– Etude de la partie HF
IV.2. La portée
IV.3. Longueur de l’antenne
IV. 4. Mise en marche et réglages
CONCLUSION 
ANNEXES
ANNEXE I : Les caractéristiques de quelques AOP
ANNEXE II : Domaine des ondes électromagnétiques en fonction de la fréquence f ou de la longueur d’onde l0 dans le vide
ANNEXE III : Le principe de fonctionnement du multivibrateur
ANNEXE IV : Brochage du circuit µA 741
ANNEXE V : Estimation du travail
BIBLIOGRAPHIE 

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