Récepteurs radio
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En gros, le condensateur se comporte comme une "mémoire" de la valeur de tension de crête. C'est parfaitement analogue au redressement et lissage d'une alimentation. | En gros, le condensateur se comporte comme une "mémoire" de la valeur de tension de crête. C'est parfaitement analogue au redressement et lissage d'une alimentation. | ||
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** L'article "Single chip frequency converter" de M.A. Covington publié dans Radio Electronics d'avril 1990 ([https://docs.google.com/file/d/0B7h4a-YDAZEjdmR3UkpuOWdLVVk/edit copie locale]) | ** L'article "Single chip frequency converter" de M.A. Covington publié dans Radio Electronics d'avril 1990 ([https://docs.google.com/file/d/0B7h4a-YDAZEjdmR3UkpuOWdLVVk/edit copie locale]) | ||
** Voir aussi l'article [http://frrl.wordpress.com/2008/11/15/direct-conversion-receiver-making-friends-with-the-signetics-sa602/ Direct Conversion Receiver: making friends with the Signetics SA602 IC]. | ** Voir aussi l'article [http://frrl.wordpress.com/2008/11/15/direct-conversion-receiver-making-friends-with-the-signetics-sa602/ Direct Conversion Receiver: making friends with the Signetics SA602 IC]. | ||
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* Le récepteur [https://docs.google.com/file/d/0B7h4a-YDAZEjb1RZZXFDWnFKTHc/edit TDA7000] qui permet la réalisation d'un récepteur FM avec quelques composants discrêt (dont une bobine) et une diode varicap. ([https://docs.google.com/file/d/0B7h4a-YDAZEjb1RZZXFDWnFKTHc/edit copie locale].) | * Le récepteur [https://docs.google.com/file/d/0B7h4a-YDAZEjb1RZZXFDWnFKTHc/edit TDA7000] qui permet la réalisation d'un récepteur FM avec quelques composants discrêt (dont une bobine) et une diode varicap. ([https://docs.google.com/file/d/0B7h4a-YDAZEjb1RZZXFDWnFKTHc/edit copie locale].) | ||
* Le récepteur [http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/motorola/MC3362DW.pdf MC3362] à double conversion (par ex. 10.2MHz puis 455KHz). ([https://docs.google.com/file/d/0B7h4a-YDAZEjZW1LRnVRc0l5dXM/edit copie locale].) | * Le récepteur [http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/motorola/MC3362DW.pdf MC3362] à double conversion (par ex. 10.2MHz puis 455KHz). ([https://docs.google.com/file/d/0B7h4a-YDAZEjZW1LRnVRc0l5dXM/edit copie locale].) | ||
* Le récepteur [http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/motorola/MC13136.pdf MC13135/MC13136] ([https://docs.google.com/file/d/0B7h4a-YDAZEjMzVkZHY3X19falU/edit copie locale]). | * Le récepteur [http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/motorola/MC13136.pdf MC13135/MC13136] ([https://docs.google.com/file/d/0B7h4a-YDAZEjMzVkZHY3X19falU/edit copie locale]). | ||
+ | * Le [http://www.datasheetcatalog.com/datasheets_pdf/T/E/A/5/TEA5767.shtml TEA5767] de Philips. Pour information, le chip est vendu sur une petite carte pour une bouchée de pain (moins de 3 euros en 2011!!!), la voici : [[File:mp3_radio.jpg|200px|thumb|none]] Je l'ai utilisé dans mon [[lecteur MP3 à base de PIC32MX]]. Il est configurable via un bus I2C. | ||
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* Le tuner UV1316(I2C)/UV1315/A qui réalise la réception, préamplification et première "conversion" de fréquence. En 2012, on trouve ce composant chez Electronique Diffusion. | * Le tuner UV1316(I2C)/UV1315/A qui réalise la réception, préamplification et première "conversion" de fréquence. En 2012, on trouve ce composant chez Electronique Diffusion. | ||
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+ | Le montage fonctionne à peu près : je parviens à capter (difficilement...) les échanges entre le contrôle en route et les pilotes. | ||
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+ | Le récepteur est passif : il n'utilise aucun oscillateur, aussi peut-il être utilisé dans un avion (enfin... en théorie). | ||
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+ | Ce récepteur est très proche d'un récepteur "cristal", il est basé sur un circuit d'accord d'antenne et une diode germanium (ou une Schottky). Un ampli LM358 complète le circuit. | ||
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+ | Naturellement, ce type de récepteur ne capte que les émissions les plus puissantes / proches. J'y ai rajouté un pré-ampli rudimentaire (voir [http://circuitdiagramwiring.com/active-radio-antenna-circuit-diagram/ ici]). | ||
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+ | En voici une photo : [[File:recepteur_lm358.jpg|400px|thumb|none]] | ||
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Le montage ne fait appel qu'à un seul circuit (et une tripotée de capas). On en trouvera le schéma sur le site d'[http://electronics-diy.com/TDA7000_FM_Receiver.php electronics-diy] : | Le montage ne fait appel qu'à un seul circuit (et une tripotée de capas). On en trouvera le schéma sur le site d'[http://electronics-diy.com/TDA7000_FM_Receiver.php electronics-diy] : | ||
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===Conclusions=== | ===Conclusions=== | ||
Montage sans grand intérêt puisque tout est réalisé par le circuit intégré. A noter qu'il y a bien des chips qui offrent un tel niveau d'intégration. Pour une carte à microcontroleur, voir par exemple le TEA5767 (utilisé dans le [[lecteur MP3 à base de PIC32MX]]). | Montage sans grand intérêt puisque tout est réalisé par le circuit intégré. A noter qu'il y a bien des chips qui offrent un tel niveau d'intégration. Pour une carte à microcontroleur, voir par exemple le TEA5767 (utilisé dans le [[lecteur MP3 à base de PIC32MX]]). | ||
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+ | Pour ce que j'en comprends, une "SDR" (Software Defined Radio) est une radio dans laquelle une partie significative des traitements (du signal) est réalisée par logiciel. On trouve divers matériels (assez coûteux) qui supportent cette approche : | ||
+ | * le [http://www.funcubedongle.com/ FunCube], aux alentours de 100 livres sterling ; | ||
+ | * la gamme USRP de [http://www.ettus.com/ Ettus Research] ; | ||
+ | * la gamme [http://www.winradio.electronics.fr/ Winradio] ; | ||
+ | * la gamme [http://fivedash.com/index.php?main_page=index&cPath=1 softrocks]. | ||
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+ | Depuis peu, il est possible d'utiliser un récepteur TNT USB à $20 comme base d'une SDR. Le récepteur que j'utilise comporte un chip RTL2832U et un tuner [http://erewhon.superkuh.com/gnuradio/Elonics-E4000-Low-Power-CMOS-Multi-Band-Tunner-Datasheet.pdf Elonics E4000] (voir aussi [http://www.elonics.com/uploads/assets/E4000_WP_English_Benefits_of_DigitalTune_Architecture_March_2008.pdf ici]). D'autres tuners sont utilisables, mais le E4000 est celui qui offre la plus large bande de fréquences. Pour ce qui est de la liste des récepteurs TNT supportés, voir par exemple [http://www.reddit.com/r/RTLSDR/comments/s6ddo/rtlsdr_compatibility_list_v2_work_in_progress/ ici]. Pour ma part, j'ai simplement recherché SDR TNT sur eBay... et je me suis assuré que la description technique était suffisamment explicite pour être assuré du bon fonctionnement en SDR. | ||
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+ | Il n'y a pas à proprement parler de réalisation, sauf à créér son propre schéma SDR... voir plus loin. La plus grosse difficulté est de trouver une clef compatible et d'installer l'ensemble des logiciels permettant de l'exploiter (drivers, notamment). | ||
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+ | L'installation des drivers et du logiciel de contrôle (tuning et extraction des échantillons I/Q) est assez compliquée. On trouvera les détails sur le site d'[http://sdr.osmocom.org/trac/w)iki/rtl-sdr OsmoSDR]. Pour Linux, la procédure est cependant simplifiée à l'extrême par le script proposé ici : | ||
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+ | Le script se charge de tout (installation des paquetages manquants, compilation,...). En fonction de ce qui est déjà installé, l'opération peut prendre ''beaucoup'' de temps. Il faut être patient. | ||
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+ | Une fois ces deux logiciels (driver et contrôleur) installés on peut alors utiliser GnuRadio pour obtenir le spectre de réception et, naturellement, écouter la radio... On trouvera le détail des opération sur le site de [http://doc.ubuntu-fr.org/rtl-sdr Ubuntu-fr]. | ||
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+ | GnuRadio permet de construire graphiquement sa propre radio en assemblant des "briques" dont l'une correspond évidemment à la source du signal (RTL-SDR). Le schéma ainsi créé est traduit en code Python qui peut alors être exécuté (attention à bien positionner la variable PYTHONPATH...). | ||
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+ | Pour ma part, j'utilise la SDR "multimode" construite sur la base de Gnuradio (le fichier qui donne le schéma de la radio s"'appelle "multimode.rgc", on peut l'ouvrir avec gnuradio-companion). | ||
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+ | Il existe bien d'autres logiciels pour exploiter la petite clef. On peut citer : | ||
+ | * sous Windows | ||
+ | ** [http://www.hdsdr.de/ HDSDR] (installation décrite [http://www.tsf70.com/forum/viewtopic.php?id=3570 ici], sans véritable succès pour moi). | ||
+ | ** [http://sdrsharp.com/ SDR#] (installation décrite [http://rtlsdr.org/softwarewindows ici]) | ||
+ | * sous linux | ||
+ | ** [http://www.oz9aec.net/index.php/gnu-radio/gqrx-sdr gqrx] | ||
+ | ** [http://www.sm5bsz.com/linuxdsp/linrad.htm linrad] | ||
+ | ** [http://sdrsharp.com/ SDR#] (installation décrite [http://rtlsdr.org/softwarelinux ici]) | ||
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+ | Voici quelques sites intéressants (il en existe beaucoup d'autres...) : | ||
+ | * Le site du driver RTL, http://sdr.osmocom.org/trac/wiki/rtl-sdr, qui donne une liste (non exhaustive...) des clefs supportées. | ||
+ | * http://superkuh.com/rtlsdr.html | ||
+ | * Le site de GnuRadio : http://gnuradio.org | ||
+ | * Comment capter les signaux ADS-B, https://www.cgran.org/wiki/gr-air-modes | ||
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** Un autre [http://hem.passagen.se/communication/118.html récepteur VHF à SA602] ([https://docs.google.com/file/d/0B7h4a-YDAZEjUXRRcVN2RHdNRUk/edit copie locale]). Le montage n'utilise qu'une seule fréquence intermédiaire (et donc un seul oscillateur local). La démodulation est réalisée par un TCA440. Le montage comprend l'oscillateur local à varicap et BF245 ainsi que le préampli HF à BF990A. | ** Un autre [http://hem.passagen.se/communication/118.html récepteur VHF à SA602] ([https://docs.google.com/file/d/0B7h4a-YDAZEjUXRRcVN2RHdNRUk/edit copie locale]). Le montage n'utilise qu'une seule fréquence intermédiaire (et donc un seul oscillateur local). La démodulation est réalisée par un TCA440. Le montage comprend l'oscillateur local à varicap et BF245 ainsi que le préampli HF à BF990A. | ||
** Un modèle plus compliqué, [http://www.sentex.ca/~mec1995/circ/aviarx/aviarx.html ici] ([https://docs.google.com/file/d/0B7h4a-YDAZEjb1Q3S05OUlBhVXc/edit copie locale]). | ** Un modèle plus compliqué, [http://www.sentex.ca/~mec1995/circ/aviarx/aviarx.html ici] ([https://docs.google.com/file/d/0B7h4a-YDAZEjb1Q3S05OUlBhVXc/edit copie locale]). | ||
- | ** Un récepteur intéressant, utilisant une tête HF de téléviseur (à 5€ chez Elec Dif en 2012) est donné dans le numéro de janvier 2012 du magazine "Electronique pratique" (récepteur FM-VHF-UHF 48MHz à 863MHz). Un montage analogue, avec | + | ** Un récepteur intéressant, utilisant une tête HF de téléviseur (à 5€ chez Elec Dif en 2012) est donné dans le numéro de janvier 2012 du magazine "Electronique pratique" (récepteur FM-VHF-UHF 48MHz à 863MHz). Un montage analogue, avec une tête HF UV916 (à 38€50 chez ElecDif en 2012) est décrit [http://hem.passagen.se/communication/uv916rec.html ici] ([https://docs.google.com/file/d/0B7h4a-YDAZEjNDVKY1VLUTBGWWs/edit copie locale]). Cette tête est configurable via un bus I2C (de la même manière que la tête UV1316). Ces deux montages utilisent un chip MC13136. Comme dans le cas du montage précédent, il semble assez difficile de se procurer le filtre SAW Siemens. Les produits du constructeur EPCOP semblent plus faciles d'accès (au moins sur eBay). |
* Quelques ouvrages | * Quelques ouvrages | ||
** Excellent : Jon B. Hagen, Comprendre et utiliser l'électronique des hautes fréquences, ed. Publitronic/Elektor. Cet ouvrage décrit simplement les principes fondamentaux des RF. | ** Excellent : Jon B. Hagen, Comprendre et utiliser l'électronique des hautes fréquences, ed. Publitronic/Elektor. Cet ouvrage décrit simplement les principes fondamentaux des RF. | ||
** Basique : A. Schommers, L'électronique ? par de panique, 2e partie : expérience en alternatif | ** Basique : A. Schommers, L'électronique ? par de panique, 2e partie : expérience en alternatif | ||
** R. Maillard, Construisez votre émetteur FM. Cet ouvrage décrit par le menu la réalisation d'un émetteur FM. L'intérêt est qu'il ne fait pas usage de composants "tout faits"... ce qui permet de comprendre les principes mis en oeuvre. | ** R. Maillard, Construisez votre émetteur FM. Cet ouvrage décrit par le menu la réalisation d'un émetteur FM. L'intérêt est qu'il ne fait pas usage de composants "tout faits"... ce qui permet de comprendre les principes mis en oeuvre. | ||
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+ | [[Category:Electronique]] | ||
+ | [[Category:Montages]] | ||
+ | [[Category:RF]] |
Latest revision as of 10:27, 13 September 2012
Contents |
Objectifs
Expérimenter le monde des radiofréquences. (Voir la rubrique soeur : Emetteurs radio).
Théorie
Récepteur superhétérodyne
En gros, un récepteur superhétérodyne utilise un signal généré dans le récepteur pour ramener la fréquence de la porteuse à une valeur fixe et connue (appelée Intermediate Frequency). Pour ce faire, il suffit de multiplier le signal local de fréquence F1 par le signal reçu via l'antenne de fréquence F2. Cela génère un signal comportant une composante de fréquence IF=F1-F2 et une autre composant de fréquence F1+F2. On supprime la deuxième composante par filtrage. Cela est d'autant plus facile que la fréquence IF est connue et fixe (par ex. 455KHz) : on peut utiliser des filtres très raides du type "résonateurs céramiques", ou filtres à ondes de surface (c'est d'ailleurs peut-être la même chose, je l'ignore encore...). Voici le schéma de principe emprunté à Wikipedia (article récepteur superhétérodyne) :Les fréquences intermédiaires dépendent de la fréquence initiale : 455KHz pour l'AM, 10.7MHz pour la FM, etc. Un récepteur peut y utiliser plusieurs fréquences intermédiaires.
Amplification à sur-régénération
(A compléter)
Démodulateurs et détecteurs
Détecteur à diodes
Le signal en modulation d'amplitude est extrait de la porteuse au moyen d'une diode et d'un condensateur de lissage. Voici divers montages issus de l'article "Crystal radio" de Wikipedia :
En gros, le condensateur se comporte comme une "mémoire" de la valeur de tension de crête. C'est parfaitement analogue au redressement et lissage d'une alimentation.
Technologies
Les filtres SAW
(Voir ici.)
Les mixeurs HF
- Le "mixeur" NE602/SA602 qui comprend un mixeur et un oscillateur (copie locale). C'est un composant très courant dans le domaine des radio-fréquences. Voir notamment les articles suivants :
- Divers schémas à base de NE602 (copie locale)
- L'application note AN1982 de Philips, "Applying the oscillator of the SA602 in low-power mixer applications" (copie locale)
- L'article "NE602 Primer" de J. J. Carr publié dans Elektor de janvier 1992 (copie locale)
- L'article "Single chip frequency converter" de M.A. Covington publié dans Radio Electronics d'avril 1990 (copie locale)
- Voir aussi l'article Direct Conversion Receiver: making friends with the Signetics SA602 IC.
Les récepteurs intégrés
- Le récepteur TDA7000 qui permet la réalisation d'un récepteur FM avec quelques composants discrêt (dont une bobine) et une diode varicap. (copie locale.)
- Le récepteur MC3362 à double conversion (par ex. 10.2MHz puis 455KHz). (copie locale.)
- Le récepteur MC13135/MC13136 (copie locale).
- Le TEA5767 de Philips. Pour information, le chip est vendu sur une petite carte pour une bouchée de pain (moins de 3 euros en 2011!!!), la voici : Je l'ai utilisé dans mon lecteur MP3 à base de PIC32MX. Il est configurable via un bus I2C.
Les tuners
- Le tuner UV1316(I2C)/UV1315/A qui réalise la réception, préamplification et première "conversion" de fréquence. En 2012, on trouve ce composant chez Electronique Diffusion.
Les PLLs
(A compléter)
Réalisations
Montage à détecteur à diode, sans alimentation
Principes
Réalisation
Récepteur VHF-AM à un transistor
Principe
Il s'agit d'un montage à super-régénération.
Réalisation
Le montage est proposé par Pierre Col [ici] (copie locale).
Le schéma est le suivant (voir le site mentionné ci-dessus pour obtenir la valeur des composants):
Voici le montage une fois achevé :Conclusions
Le montage fonctionne à peu près : je parviens à capter (difficilement...) les échanges entre le contrôle en route et les pilotes.
Récepteur AM à LM358
Principe
Le montage est proposé ici. En voici le schéma :Le récepteur est passif : il n'utilise aucun oscillateur, aussi peut-il être utilisé dans un avion (enfin... en théorie).
Ce récepteur est très proche d'un récepteur "cristal", il est basé sur un circuit d'accord d'antenne et une diode germanium (ou une Schottky). Un ampli LM358 complète le circuit.
Naturellement, ce type de récepteur ne capte que les émissions les plus puissantes / proches. J'y ai rajouté un pré-ampli rudimentaire (voir ici).
Réalisation
En voici une photo :Récepteur FM à TDA7000
Principe
Le montage ne fait appel qu'à un seul circuit (et une tripotée de capas). On en trouvera le schéma sur le site d'electronics-diy :
C'est pratiquement le schéma donné dans la datasheet du TDA7000 :
La petite nuance vient de l'utilisation d'une diode varicap pour le tuning (en lieu et place d'un condensateur variable, voir le rectangle rouge sur le schéma). J'y ai rajouté un ampli BF à LM386.
Réalisation
Voici le montage sur la plaque d'expérimentation :
Conclusions
Montage sans grand intérêt puisque tout est réalisé par le circuit intégré. A noter qu'il y a bien des chips qui offrent un tel niveau d'intégration. Pour une carte à microcontroleur, voir par exemple le TEA5767 (utilisé dans le lecteur MP3 à base de PIC32MX).
Récepteur SDR à RTL
Principe
Pour ce que j'en comprends, une "SDR" (Software Defined Radio) est une radio dans laquelle une partie significative des traitements (du signal) est réalisée par logiciel. On trouve divers matériels (assez coûteux) qui supportent cette approche :
- le FunCube, aux alentours de 100 livres sterling ;
- la gamme USRP de Ettus Research ;
- la gamme Winradio ;
- la gamme softrocks.
Depuis peu, il est possible d'utiliser un récepteur TNT USB à $20 comme base d'une SDR. Le récepteur que j'utilise comporte un chip RTL2832U et un tuner Elonics E4000 (voir aussi ici). D'autres tuners sont utilisables, mais le E4000 est celui qui offre la plus large bande de fréquences. Pour ce qui est de la liste des récepteurs TNT supportés, voir par exemple ici. Pour ma part, j'ai simplement recherché SDR TNT sur eBay... et je me suis assuré que la description technique était suffisamment explicite pour être assuré du bon fonctionnement en SDR.
Réalisation
Il n'y a pas à proprement parler de réalisation, sauf à créér son propre schéma SDR... voir plus loin. La plus grosse difficulté est de trouver une clef compatible et d'installer l'ensemble des logiciels permettant de l'exploiter (drivers, notamment).
L'installation des drivers et du logiciel de contrôle (tuning et extraction des échantillons I/Q) est assez compliquée. On trouvera les détails sur le site d'OsmoSDR. Pour Linux, la procédure est cependant simplifiée à l'extrême par le script proposé ici :
wget http://www.sbrac.org/files/build-gnuradio chmod +x build-gnuradio ./build-gnuradio
Le script se charge de tout (installation des paquetages manquants, compilation,...). En fonction de ce qui est déjà installé, l'opération peut prendre beaucoup de temps. Il faut être patient.
Une fois ces deux logiciels (driver et contrôleur) installés on peut alors utiliser GnuRadio pour obtenir le spectre de réception et, naturellement, écouter la radio... On trouvera le détail des opération sur le site de Ubuntu-fr.
GnuRadio permet de construire graphiquement sa propre radio en assemblant des "briques" dont l'une correspond évidemment à la source du signal (RTL-SDR). Le schéma ainsi créé est traduit en code Python qui peut alors être exécuté (attention à bien positionner la variable PYTHONPATH...).
Pour ma part, j'utilise la SDR "multimode" construite sur la base de Gnuradio (le fichier qui donne le schéma de la radio s"'appelle "multimode.rgc", on peut l'ouvrir avec gnuradio-companion).
Il existe bien d'autres logiciels pour exploiter la petite clef. On peut citer :
- sous Windows
- sous linux
Voici quelques sites intéressants (il en existe beaucoup d'autres...) :
- Le site du driver RTL, http://sdr.osmocom.org/trac/wiki/rtl-sdr, qui donne une liste (non exhaustive...) des clefs supportées.
- http://superkuh.com/rtlsdr.html
- Le site de GnuRadio : http://gnuradio.org
- Comment capter les signaux ADS-B, https://www.cgran.org/wiki/gr-air-modes
Conclusions
(A compléter.)
Références
- Quelques montages :
- Quelques récepteurs radio très simples, dont un utilisant un détecteur au germanium, ici (copie locale) et là (copie locale).
- Un récepteur passif selon même principe que précédemment, mais avec un ampli op, ici (copie locale). Il n'utilise pas une diode au germanium, mais une diode au silicium légèrement polarisée.
- Un récepteur VHF à un transistor, [ici] (copie locale). Si on en croit les extraits audio donnés sur le site, les résultats sont assez surprenants.
- D'autres récepteurs VHF à un transistor, ici et là (copie locale).
- Un récepteur VHF à NE602 et ZN416e, ici (copie locale).
- Un autre récepteur VHF à SA602 (copie locale). Le montage n'utilise qu'une seule fréquence intermédiaire (et donc un seul oscillateur local). La démodulation est réalisée par un TCA440. Le montage comprend l'oscillateur local à varicap et BF245 ainsi que le préampli HF à BF990A.
- Un modèle plus compliqué, ici (copie locale).
- Un récepteur intéressant, utilisant une tête HF de téléviseur (à 5€ chez Elec Dif en 2012) est donné dans le numéro de janvier 2012 du magazine "Electronique pratique" (récepteur FM-VHF-UHF 48MHz à 863MHz). Un montage analogue, avec une tête HF UV916 (à 38€50 chez ElecDif en 2012) est décrit ici (copie locale). Cette tête est configurable via un bus I2C (de la même manière que la tête UV1316). Ces deux montages utilisent un chip MC13136. Comme dans le cas du montage précédent, il semble assez difficile de se procurer le filtre SAW Siemens. Les produits du constructeur EPCOP semblent plus faciles d'accès (au moins sur eBay).
- Quelques ouvrages
- Excellent : Jon B. Hagen, Comprendre et utiliser l'électronique des hautes fréquences, ed. Publitronic/Elektor. Cet ouvrage décrit simplement les principes fondamentaux des RF.
- Basique : A. Schommers, L'électronique ? par de panique, 2e partie : expérience en alternatif
- R. Maillard, Construisez votre émetteur FM. Cet ouvrage décrit par le menu la réalisation d'un émetteur FM. L'intérêt est qu'il ne fait pas usage de composants "tout faits"... ce qui permet de comprendre les principes mis en oeuvre.