Un récepteur FM sur la bande 170 - 173 MHz pour la Hi-FI ou la surveillance

Si vous ne disposez pas d’un récepteur ou d’un scanner en mesure de capter les signaux FM émis par l’émetteur EN1490 sur les fréquences de 170 - 173 MHz, vous pouvez réaliser le récepteur que nous vous proposons dans ces lignes. Pour laisser ouverts tous les choix possibles, le signal BF prélevé sur la prise de sortie “BF OUT” est à bas niveau.


Dans ce même numéro, vous pouvez lire la description d’un émetteur VHF FM Hi-Fi, en mesure de transmettre sur 10 fréquences, entre 170 et 173,6 MHz, simplement en manoeuvrant un commutateur binaire, du canal 0 au canal 9. Ceux qui disposent déjà d’un récepteur FM couvrant cette gamme de fréquence dans la bande VHF, pourront l’écouter en se câlant sur un des 10 canaux. Pour ceux-là, cet article ne présentera qu’un intérêt restreint.
Par contre, ceux qui ne disposent pas d’un tel appareil devront réaliser ce récepteur FM. A ce propos, il faut signaler que le signal BF disponible sur la prise de sortie, en raison de son faible niveau, doit impérativement être appliqué sur l’entrée d’un quelconque amplificateur BF de puissance.
En fonction de vos exigences, vous pouvez utiliser un étage final BF de puissance élevée, par exemple de 20 ou 30 watts ou de moyenne puissance, 8 à 10 watts ou encore de faible puissance, 0,5 à 1 watt, dans le cas où vous souhaiteriez utiliser un casque.

Figure 1 : Cette photo montre le récepteur, couvercle retiré. Comme on peut le voir, l’appareil est compact et sa réalisation très soignée.

Le schéma électrique
En regardant le schéma électrique de la figure 2, ce circuit pourra vous paraître complexe mais, si vous suivez la description, vous vous rendrez compte que c’est celui d’un récepteur superhétérodyne classique, équipé d’une syntonisation à canaux.
Le signal HF capté par l’antenne télescopique passe par induction de la bobine L1 à la bobine L2 et, comme celle-ci est syntonisée sur la fréquence centrale de 172 MHz, les 10 canaux de l’émetteur qui couvrent la bande de 170 à 174 MHz parviennent à passer.
Le signal HF présent sur la bobine L2 est transféré, à travers le condensateur C2, sur la gate 1 (voir G1) du MOSFET MFT1, qui permet son amplification.
De la patte drain du MOSFET MFT1, nous prélevons le signal préamplifié et nous l’appliquons, à travers le condensateur C10, sur la patte d’entrée 1 de IC2, un NE615.
Comme vous pouvez le voir sur le schéma synoptique de la figure 4, ce circuit intégré NE615 est un système superhétérodyne FM complet, contenant :
- 1 étage amplificateur HF (pattes 1-2)
- 1 étage oscillateur (pattes 3-4)
- 1 étage mélangeur (patte de sortie 20)
- 1 étage amplificateur MF (patte 18-19)
- 1 étage détecteur RSSI (patte de sortie 7)
- 1 étage détecteur audio FM (patte 8-9)
Du détecteur RSSI, qui signifie Received Signal Strength Indicator (voir patte 7), sort une tension proportionnelle au niveau du signal RF arrivant sur la patte d’entrée 1.
Comme le circuit intégré IC2 est un superhétérodyne complet, sur la patte 4 qui fait face à l’étage oscillateur interne, il est nécessaire de placer une bobine (voir L5) en mesure de générer une fréquence pouvant varier de 180,7 à 184,3 MHz.
Comme dans le cas de l’étage émetteur, pour cet étage récepteur (voir figure 2), nous avons également utilisé la technique PLL pour faire varier la fréquence générée par l’étage oscillateur grâce à la bobine L5.
En utilisant les deux circuits intégrés IC4 et IC5 et le commutateur binaire S1, nous sommes en mesure de modifier la tension sur la diode varicap DV1 qui se trouve connectée en parallèle sur la bobine L5, à travers le condensateur C51 et, en conséquence, aux bornes de cette bobine, nous prélevons un signal qui varie de 180,7 à 184,3 MHz.
Le circuit intégré IC4 est un microcontrôleur programmé en usine, qui permet de fournir, sur les pattes de sortie 13, 14 et 15, les données sérielles Latch/Enable - Data - Synchro, qui sont ensuite envoyées sur les pattes 11, 10 et 9 du circuit intégré IC5, un PLL référencé MB1502 fabriqué par Fujitsu.
Comme nous avons déjà expliqué le fonctionnement microcontrôleur et celui du MB1502 dans l’article dédié à l’émetteur, nous éviterons de nous répéter.
En tournant le curseur du commutateur S1 de 0 à 9 placé sur les pattes 9, 10, 11 et 12 du microprocesseur IC4, il est possible de modifier la tension sur la diode varicap DV1, de manière à obtenir en sortie de la bobine L5 ces fréquences exactes.
numéro 0 = fréquence 180,70 MHz
numéro 1 = fréquence 181,10 MHz
numéro 2 = fréquence 181,50 MHz
numéro 3 = fréquence 181,90 MHz
numéro 4 = fréquence 182,30 MHz
numéro 5 = fréquence 182,70 MHz
numéro 6 = fréquence 183,10 MHz
numéro 7 = fréquence 183,50 MHz
numéro 8 = fréquence 183,90 MHz
numéro 9 = fréquence 184,30 MHz
Si nous soustrayons à la fréquence générée de la bobine L5 la fréquence qui entre dans la patte 1 d’IC2, nous obtenons la valeur exacte de la moyenne fréquence qui résulte égale à 10,7 MHz.
180,70 - 170,00 = 10,7 MHz
181,10 - 170,40 = 10,7 MHz
181,50 - 170,80 = 10,7 MHz
181,90 - 171,20 = 10,7 MHz
182,30 - 171,60 = 10,7 MHz
182,70 - 172,00 = 10,7 MHz
183,10 - 172,40 = 10,7 MHz
183,50 - 172,80 = 10,7 MHz
183,90 - 173,20 = 10,7 MHz
184,30 - 173,60 = 10,7 MHz
De la patte 20 de IC2 (sortie du mélangeur) sort une fréquence de 10,7 MHz qui est appliquée sur l’entrée du filtre céramique FC1 (évidemment calé sur 10,7 MHz). Elle est récupérée sur la patte opposée pour être appliquée sur la patte 18 de l‘étage amplificateur moyenne fréquence.
De la patte de sortie 16 (voir figure 4 du schéma synoptique du NE615), sort le signal de 10,7 MHz amplifié.
Afin d’améliorer la sélectivité du récepteur, ce signal est appliqué sur l’entrée d’un second filtre céramique (voir FC2), également de 10,7 MHz. Il est récupéré sur sa sortie pour être appliqué sur la patte 14 de l’étage amplificateur limiteur.
A ce stade, le signal est démodulé pour en extraire le signal BF, prélevé de la patte 8, pour être ensuite appliqué sur la base du transistor TR2.
Ce transistor, en plus d’amplifier le signal BF appliqué sur sa base, le filtre pour en limiter le bruit. Enfin, il abaisse l’impédance élevée de la patte 8 d’IC2, pour l’adapter à la basse impédance requise par la patte d’entrée 3 d’IC6.
Comme vous pouvez le noter, le circuit intégré IC6, placé en sortie, est aussi un NE570 ou un NE571. Dans ce récepteur, il est utilisé comme expanseur, pour rétablir à son niveau d’origine le signal ayant été compressé dans l’émetteur.
A ce point, il reste seulement à préciser que le deux amplificateurs opérationnels IC3/A et IC3/B ainsi que le trimmer R13 sont utilisés comme squelch pour rendre silencieux le récepteur en absence de signal HF.
En tournant le curseur du trimmer R13 vers la masse, la fonction est exclue.
Par contre, lorsqu’il est tourné vers le positif des 5 volts, cette fonction est de plus en plus accentuée.
En utilisation normale, il est conseillé de placer le curseur à mi-course.

Figure 2 : Schéma électrique du récepteur superhétérodyne en FM, en mesure de se syntoniser sur les fréquences comprises entre 170 et 173 MHz à l’aide du commutateur binaire S1. Toutes les résistances utilisées sont des modèles 1/8 de watt. Le brochage du LM358 est vu de dessus, celui des transistors BC547 est vu de dessous.

Figure 3 : Photo d’un des prototypes du circuit imprimé, avec les composants montés, prêt à être alimenté.

Figure 4 : Comme vous pouvez le voir sur ce schéma synoptique, le circuit intégré NE615 est un récepteur superhétérodyne FM complet.

Figure 5a : Schéma d’implantation des composants du récepteur. Pour se syntoniser sur les 10 fréquences de 170 à 173 MHz évoquées dans l’article, utilisez le commutateur binaire S1. Avant d’insérer le MOSFET BF966 et le transistor BFR90, il faut replier leurs pattes comme cela est représenté sur la figure 6.

Figure 5b : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé double face du récepteur. Côté composants.

Figure 5c : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé double face du récepteur. Côté soudures. Si vous décidez de réaliser vous-même ce circuit, n’oubliez pas toutes les jonctions entre les deux faces. Le circuit professionnel est à trous métallisés et il est sérigraphié.

Figure 6 : Avant de plier les pattes du transistor BFR90, il faut tourner la patte la plus longue “C” (collecteur), vers la droite et la patte E vers soi. Pour le MOSFET BF966, il faut toujours tourner la patte la plus longue “D” (drain) vers la droite et la patte “S” (source) qui a un ergot-repère, vers soi.

La réalisation pratique
Pour réaliser ce récepteur, il faut utiliser un circuit imprimé double face dont les dessins sont donnés en figures 5b et 5c. Le schéma d’implantation des composants est reproduit à la figure 5a. Il vous aidera à comprendre où placer les divers composants.
Pour commencer, nous vous conseillons de monter les 5 supports pour les circuits intégrés IC2, IC3, IC4, IC5 et IC6. Après avoir soudé toutes leurs pattes, vous pourrez insérer toutes les résistances de 1/8 de watt.
Poursuivez le montage par la mise en place des condensateurs céramique, puis des condensateurs polyester.
Près de la bobine L5/L6, placez la diode varicap DV1, en orientant vers la gauche, le côté de son corps entouré d’une bague blanche (voir figure 5a).
Le composant suivant à monter est le MOSFET BF966 qui, dans le schéma électrique, est référencé MFT1. Avant de le souder, il faut replier ses pattes en forme de “L” comme indiqué sur la figure 6. Après avoir inséré les quatre pattes D, S, G1 et G2 dans leur trou respectif, vous pouvez les souder.
Toujours en regardant la figure 6, préparez TR1, un BFR90, montez-le sur le circuit imprimé en veillant bien à son orientation puis soudez-le.
Pour la suite du montage, insérez tous les condensateurs électrolytiques en respectant leur polarité, puis les deux filtres FC1 et FC2, et près de ceux-ci, les trois inductances JAF1, JAF2 et JAF3 portant le marquage “8,2” sur leur corps, car leur valeur est de 8,2 microhenry.
La quatrième inductance JAF4 marquée 0,15 microhenry est insérée à proximité du transistor TR1.
Poursuivez le montage en soudant sur le circuit imprimé, les trois bobines capotées référencées L1/L2, L3/L4 et L5/L6.
Ces trois bobines sont parfaitement identiques et sont pourvues de 5 broches qui ne peuvent êtres mises en place sur le circuit imprimé que dans un seul sens.
Sur la droite du circuit intégré IC2, insérez la quatrième bobine MF1, qui à la différence des trois autres, a un noyau de couleur verte.
En plus de devoir souder les cinq broches des bobines sur le circuit imprimé, il ne faut pas oublier de souder également les deux languettes latérales qui assureront le blindage de la bobine.
Comme derniers composants, vous pouvez insérer le petit commutateur binaire S1, le trimmer R13, le quartz de 8 MHz et, sur la droite, la prise pour la sortie du signal BF.
Fixez sur le circuit imprimé, près de la bobine L1/L2, le brin télescopique, faisant office d’antenne, puis, insérez tous les circuits intégrés dans leurs supports en ayant bien soin de vérifier leur référence et la position de leur repère-détrompeur en forme de U comme vous pouvez le voir sur la figure 5a, donc, vers la gauche.

Le réglage du récepteur
Après avoir terminé le montage, il faut obligatoirement le régler et nous allons vous expliquer la méthode à utiliser pour mener à bien cette opération à l’aide d’un simple multimètre.
- Tournez le curseur du commutateur S1, sur 4, de manière à pouvoir capter une fréquence de 171,60 MHz.
Sur l’émetteur, positionnez également le commutateur S1 sur 4 (l’émetteur sera utilisé comme générateur HF).
- Deuxièmement, placez l’émetteur à une distance d’environ 10 ou 20 mètres en ayant connecté à sa sortie, la sonde de charge afin d’atténuer le signal HF rayonné.
- Troisièmement, connectez un multimètre commuté en position voltmètre sur TP1, placé près des deux résistances R18 et R19 et, à l’aide d’un petit tournevis plastique, tournez le noyau de la bobine L5/L6, jusqu’au moment oùvous lirez une tension voisine de 2,5 volts sur le voltmètre.
- Quatrièmement, tournez le curseur du trimmer R13 entièrement dans le sens anti-horaire de manière à le mettre en court-circuit à la masse.
- Cinquièmement, connectez le voltmètre sur TP2, placé entre les deux circuit intégrés IC3-IC4 et à l’aide d’un petit tournevis plastique, tournez plusieurs fois le noyau des bobines L1/L2 et L3/L4 afin de lire la tension maximale, pouvant atteindre environ 1 volt.

Important : l’antenne télescopique doit être entièrement déployée et l’émetteur équipé de sa sonde de charge placé à une bonne distance du récepteur, afin qu’il soit possible de lire une tension d’environ 0,5 volt, qui montera à environ 1 volt ou plus après avoir réglé convenablement les bobines L1/L2 et L3/L4.

- Sixièmement, connectez le voltmètre sur TP3 placé près du transistor TR2 et, toujours avec un petit tournevis plastique, tournez le noyau de la bobine MF1 jusqu’au moment où vous pouvez lire une tension d’environ 3,5 volts.

Note : durant la réalisation de ces opérations, aucun signal audio ne doit être appliqué sur l’entrée de l’émetteur.

La longueur du brin télescopique
Si, dans le cas de l’émetteur, il est important de respecter une longueur d’antenne de 40 cm, afin de l’accorder parfaitement sur la gamme des 170 - 174 MHZ, pour le récepteur, il n’est pas nécessaire de respecter une longueur définie, ainsi, vous pouvez déployer entièrement l’antenne sans problème.

La portée maximale
Après avoir réglé sur la table, l’émetteur et le récepteur, il faut réaliser une ultime opération de réglage, afin de pouvoir déterminer la portée maximale.
Déployez l’antenne de l’émetteur (40 cm environ), déployez entièrement l’antenne du récepteur, tournez le curseur de R13 du récepteur vers la masse, puis éloignez vous d’environ 40 à 50 mètres.
Après avoir relié un voltmètre sur le point TP2 du récepteur, retouchez les réglages des noyaux des deux bobines L1/L2 et L3/L4 de manière à augmenter légèrement la tension du signal capté. Durant cette opération, vous vous rendrez compte qu’il ne faut pas trop vous approcher de l’antenne télescopique, sinon, le signal capté sera atténué.
Après vous être assuré qu’a une distance de 40 à 50 mètres le signal est capté dans des conditions satisfaisantes, essayez de vous éloigner à 70, 80, 90 mètres, etc., et dans cette situation, vous pourrez définir la portée maximale.
Il faut souligner qu’un émetteur placé au dernier étage d’un immeuble, pour d’évidentes raisons de dégagement, couvrira une distance plus importante que le même émetteur placé au rez-de-chaussée.

Un émetteur FM sur la bande 170 - 173 MHz pour la Hi-FI ou la surveillance

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