radio

2.3

Les antennes

L'antenne de l'émetteur n'a pas besoin d'être située à proximité. Les stations de radiodiffusion sur moyennes fréquences émettent en général avec une antenne de grande taille, qu'il est en général préférable d'installer à un endroit isolé, alors que le studio de régie est d'ordinaire situé en centre-ville. La modulation de fréquence, la télévision et autres émissions à très hautes fréquences doivent disposer d'antennes de bonne hauteur, permettant des portées assez importantes. Il n'est pas forcément pratique d'installer ces antennes encombrantes à proximité des studios. Dans tous ces cas, les signaux peuvent être transmis à l'antenne par câble. Les lignes de téléphonie ordinaires répondent le plus souvent aux besoins de la radiodiffusion. Si la haute fidélité ou de très hautes fréquences sont nécessaires, on utilise généralement des câbles coaxiaux.

3

Les récepteurs

Les composants essentiels d'un récepteur radio sont : l'antenne servant à capter les ondes électromagnétiques et à les convertir en oscillations électriques ; des amplificateurs permettant d'augmenter l'intensité de ces oscillations ; un dispositif de détection pour la démodulation ; un haut-parleur pour convertir le signal en ondes sonores perceptibles par l'oreille humaine (et, pour la télévision, un tube cathodique convertissant le signal en ondes lumineuses visibles) ; et, dans la plupart des récepteurs radio, des oscillateurs générateurs d'ondes en radiofréquence, qui servent d'onde porteuse (« fréquence intermédiaire ») aux ondes captées.

Le signal d'entrée, en provenance de l'antenne, consiste en une onde porteuse en radiofréquence (RF), modulée par un signal de fréquence audio ou vidéo (AF ou VF) contenant l'information. Ce signal est en général très faible. La sensibilité de certains récepteurs radio modernes est si élevée que, pour peu que le signal à l'antenne génère un courant alternatif faisant intervenir ne fût-ce que quelques centaines d'électrons, ce signal pourra être détecté et amplifié suffisamment pour alimenter le haut-parleur et produire un son audible. La plupart des récepteurs radio sont capables de fonctionner correctement avec un seuil de sortie d'antenne de quelques millionièmes de volts seulement. Cependant, la considération primordiale pour la conception du récepteur est que si les signaux recherchés sont très faibles, on ne saurait les rendre exploitables en amplifiant à la fois le signal et le bruit de fond qui l'accompagne. Par conséquent, la tâche première du concepteur est d'assurer une réception préférentielle du signal recherché.

La plupart des récepteurs radio modernes sont du type superhétérodyne. Dans ce dispositif inventé dans les années 1920 par le Français Lucien Lévy, un oscillateur génère une radiofréquence qui est mélangée à l'onde d'entrée, produisant ainsi une radio fréquence modulée, dite fréquence intermédiaire. Quand on accorde le récepteur sur des fréquences différentes, la fréquence des oscillations de modulation varie, mais la fréquence intermédiaire reste inchangée (fixée à 455 kHz pour la plupart des récepteurs AM et à 10,7 MHz pour la plupart des récepteurs FM). L'oscillateur est accordé en faisant varier la capacité du condensateur du circuit résonnant. Le circuit d'antenne est accordé de façon similaire par son condensateur.

Tous les récepteurs comportent un ou plusieurs étages amplificateurs à fréquence intermédiaire. En outre, ils peuvent également comporter un ou plusieurs étages amplificateurs à radiofréquence. Des circuits auxiliaires comme le réglage automatique de volume (qui fonctionne par redressement d'une partie de la sortie d'un circuit amplificateur que l'on renvoie dans le contrôleur du même circuit ou d'un circuit précédent) sont souvent intégrés dans l'étage à fréquence intermédiaire. Le détecteur, souvent désigné comme détecteur secondaire (le mélangeur étant considéré comme détecteur primaire), se limite d'ordinaire à une simple diode servant de redresseur et produisant un signal AF. Les ondes MF sont démodulées, ou détectées, par des circuits connus sous le nom de discriminateurs, qui sont des détecteurs radioélectriques transformant les variations de fréquence d'un signal en variations d'amplitude.

3.1

Les amplificateurs

Les amplificateurs à radiofréquence (RF) et à fréquence intermédiaire amplifient en fait la tension du signal. Les récepteurs radio peuvent comporter un ou plusieurs étages amplificateurs de tension AF. En outre, le dernier étage intervenant avant le haut-parleur doit être un étage amplificateur d'intensité. Un récepteur haute-fidélité contient à la fois les circuits d'accord et d'amplification de l'équipement radio. Toutefois, un équipement radio haute-fidélité peut comprendre un amplificateur audio et un syntoniseur radio distincts.

Un bon récepteur radio présente comme caractéristiques principales un haut niveau de sensibilité, de sélectivité et de fidélité, et un faible niveau de bruit. La sensibilité s'obtient essentiellement en interposant de nombreux étages amplificateurs à fort gain. Cependant, une bonne amplification est sans objet si l'on ne peut assurer une fidélité satisfaisante et un faible niveau de bruit. Les récepteurs présentant la sensibilité la plus élevée comportent un étage amplificateur RF accordé. La sélectivité est l'aptitude du récepteur à capter les signaux émis par une station donnée tout en éliminant les signaux d'autres émetteurs sur des fréquences voisines. Une sélectivité excessive n'est pas souhaitable, car une largeur de bande de plusieurs kilohertz est nécessaire pour la réception des composantes haute fréquence des signaux audiofréquence (AF). Un bon récepteur radio à large bande, lorsqu'il est accordé sur une station, présente une réponse nulle pour une station éloignée de 20 kHz. La sélectivité dépend principalement des circuits de l'étage à fréquence intermédiaire.

3.2

Systèmes haute-fidélité

Par « fidélité » on entend la constance de la réponse du récepteur à différents signaux audiofréquence modulant l'onde porteuse. Il est très difficile d'obtenir une haute fidélité très poussée, c'est-à-dire une courbe de réponse en fréquence plate (amplification égale de toutes les fréquences audio) sur l'ensemble du spectre audible, qui s'étend de 20 Hz à 20 kHz environ. Un système ou une chaîne haute-fidélité ne saurait être meilleur que son maillon le plus faible, et parmi ces maillons il faut compter non seulement tous les circuits du récepteur, mais encore le haut-parleur, les propriétés acoustiques de la pièce dans laquelle ce haut-parleur est placé, ainsi que l'émetteur sur lequel le récepteur est accordé. La plupart des stations radio en AM ne reproduisent pas fidèlement les sons aux fréquences inférieures à 100 Hz ou supérieures à 5 kHz, alors que le spectre de fréquence des stations FM s'étend en général de 50 Hz à 15 kHz.

3.3

Distorsion

On introduit souvent une forme de distorsion à l'émission du signal radio en amplifiant l'intensité relative des fréquences audio les plus hautes (préaccentuation). À la réception, une atténuation correspondante des hautes fréquences est appliquée. Le résultat net de ces deux formes de distorsion est une réduction du bruit de fond haute-fréquence ou des parasites au niveau du récepteur. De nombreux récepteurs sont aussi équipés de commandes de tonalité réglables par l'utilisateur. L'amplification des hautes et des basses fréquences peut ainsi être réglée selon les préférences de l'auditeur. La transmodulation constitue une autre source de distorsion : il s'agit du transfert de signaux d'un circuit à un autre du fait d'un mauvais blindage. La distorsion harmonique due au transfert non linéaire des signaux par les étages amplificateurs peut souvent être réduite de façon significative par utilisation de circuits de contre-réaction, tendant à compenser l'essentiel de la distorsion générée dans ces étages.