[Electronique] : Emetteur FM avec un transistor

02 novembre 2022 rdorigny 0 commentaires

Il est possible de réaliser un émetteur de modulation de fréquence avec un simple transistor et d'observer notre émission avec une radio sur la gamme FM.

Attention, n'allez pas croire que pourrez ouvrir une station FM avec le schéma proposé, et d'ailleurs c'est interdit sauf à émettre pour quelques milliwatts avec une portée maximale de quelques dizaines de mètres. C'est plus dans un objectif pédagogique que je vous évoque ce type d'émetteurs.




1) Schéma et principe de fonctionnement

On trouve beaucoup de schémas qui se ressemblent tous plus ou moins. Celui que je vous présente n'a pas vocation à être le meilleur ni le plus mauvais, je l'ai choisi un peu au hasard à vrai dire.


Alors, comment ce circuit fonctionne t'il?
Pour commencer, le circuit est alimenté par une pile 9V. Le signal à émettre Vin traverse une résistance variable RV1 afin de contrôler le volume entrant. Les résistances R1 et R2 réalisent une tension continue (4.5V) sur la base du transistor Q1 dont le signal Vin se superpose.

A noter que le choix du transistor est important, en effet il doit être adapté pour un fonctionnement en HF. Ce qui est le cas du 2N2219A que je propose, ceci dit je pense qu'un bon vieux 2N2222 devrait faire l'affaire (non testé). Le condensateur C2 court-circuite la base en dynamique, ce qui fait que Q1 fonctionne en base commune. Donc le transistor Q1 donne pas mal de gain et n'est pas affecté par l'effet Miller.

Le réseau Q1-L1-C4-C3 forme un oscillateur COLPITTS dont la fréquence d'oscillation peut-être ajustée par le condensateur variable C4. Le condensateur C3 relie le collecteur et l'émetteur pour assurer un couplage nécessaire à l'entretien des oscillations. Q1 produit une modulation d'amplitude dont la porteuse est la fréquence d'oscillation du COLLPITS. Mais ce n'est pas ce qui nous intéresse ici...

Alors évidemment, ce n'est pas tout. La jonction base-collecteur de Q1 présente une capacité non négligeable par l'effet varicap. La valeur de cette capacité varie selon la tension apportée sur la base qui est elle même modulée par Vin. Cette variation de capacité varicap influe sur la valeur de l'oscillateur LC, en dynamique elle se retrouve quasiment à la masse par C2. Au final, la fréquence de l'oscillation porteuse évolue selon l'amplitude de la tension d'entrée Vin, nous avons bien ici une modulation de fréquence. (Bravo à ceux qui ont suivi :-))

Si je résume, la modulation FM est produite par la variation de capacité du fait de l'effet varicap de la jonction base-collecteur du transistor 2N2219A. Le schéma ci-dessous donne une représentation symbolique de cette capacité parasite.


Il suffit alors d'une radio, d'une bonne oreille et de prendre le temps de chercher notre émission FM ce qui peut être assez fastidieux comme je vous l'expliquerais plus tard.

2) Réalisation

J'ai réalisé ce circuit sur une plaque d'essai. A noter qu'en pratique, construire un circuit HF sur une breadboard est déconseillé pour cause des capacité parasites non négligeables en HF qui perturberont la réalisation.


La bobine est réalisée 1) avec du fil émaillé 8 dixièmes, 2) d'un diamètre 8mm, 3)il faut compter environ 4 spires espacées de 1mm chacune. Le condensateur variable est un modèle dédié à la radio que j'ai acheté sur AliExpress, son intérêt est de permettre une bonne sélectivité de la fréquence de la porteuse. Mais un simple condensateur variable fera l'affaire, il suffit de bien respecter la gamme de valeurs de quelques pico-farad.

Etant débutant dans ce domaine, j'ai rencontré pas mal de difficultés pour faire fonctionner ce circuit du fait de la mauvaise qualité de ma bobine. C'est un point important, j'ai dû recommencer plusieurs fois avant d'atteindre la bonne valeur. Si vous avez la chance de disposer d'un LCR mètre, il sera précieux pour ajuster la valeur d'inductance de cette bobine.

S'agissant d'un montage basique en mono, il ne faut pas s'attendre à recevoir une super qualité mais avec un peu de patience on arrive à un résultat sonore très clair.

Pour finir, il y a quelques effets nuisibles qui perturbent l'émission FM de ce circuit:
  • les capacités parasites inhérentes à la HF ;
  • l'influence de stabilité thermique du transistor qui chauffe un peu (35°C) ce qui influe sur l'effet varicap de la jonction base-collecteur ;
  • le simple fait d'approcher la main perturbe le fonctionnement du circuit. Je ne saurais bien expliquer ce phénomène. L'utilisation d'un trimmer tool en plastique est donc utile pour ajuster la fréquence d'émission.
  • 3) Kit émetteur radio

    Si vous n'êtes pas tellement équipé ou que vous n'avez pas envie de vous casser la tête, il existe des kits (de quelques euros) pour construire un émetteur FM similaire à celui que vous ai évoqué. J'en ai acheté un, je vous montre de quoi il s'agit.


    On reçoit dans un sachet un petit PCB avec les composants à monter avec une documentation en mandarin pur jus. Seul différence notable, le circuit est alimenté en 3VCC par une pile bouton CR2032. Rien de difficile à signaler pour le montage sauf à faire attention à la polarité du micro electret.


    J'ai utilisé un câble électrique d'une vingtaine de centimètres en guise d'antenne. Le micro electret étant de mauvaise qualité il faut avoir une source sonore assez proche. Après quelques tests, il est possible de remplacer le micro electret par un signal sonore, attention à limiter la puissance d'entrée pour éviter de griller le transistor.


    3) Conclusion

    Voila pour ce petit émetteur FM qui fonctionne malgré une grande simplicité. Evidemment, le résultat reste de qualité perfectible mais on ne peut pas tout avoir.

    Dans un prochain article, nous verrons qu'il est préférable d'utiliser un modulateur de fréquence construit autour d'une diode varicap afin d'obtenir plus de stabilité et une meilleure performance d'émission.

    Quelques liens utiles :
  • http://users.polytech.unice.fr/~pmasson/Enseignement/Oscillateurs%20et%20radio%20Cours%20-%20Projection%20-%20MASSON.pdf
  • http://server.idemdito.org/electro/nique/emetteur-fm.htm
  • http://philipperoux.nexgate.ch/Resources/JONCTION%20HF1.pdf


  • Pour finir, voici une vidéo où notre ami Cyrob traite du sujet !








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