Un récepteur radio ou Poste de radio est un appareil électronique destiné à recevoir les ondes électromagnétiques (anciennement appelées radioélectriques) émises par un émetteur radio et, restituer les sons véhiculés par ces ondes.

Les Ondes

Les ondes électromagnétiques sont caractérisées par leur fréquence ou leur longueur d'onde. On a défini un certain nombre de bandes de fréquences (voir ci-dessous, spectre des ondes électromagnétiques). Les autorités compétentes définissent les applications autorisées dans les différentes bandes de fréquence.

Par exemple :

 
• bandes pour radiodiffusion, en modulation d'amplitude (AM) ou en modulation de fréquence (FM) .
 
• bandes pour la télévision .
• bandes radioamateur .
• bandes pour transmission radio professionnelle (civile et militaire) .
• bandes pour la téléphonie mobile .
• bandes pour les radars et systèmes de détection .
• etc.

Voici ce qui nous concerne plus particulièrement.
(voir le tableau complet en rubrique Technique ).

 
Modulation du signal

Tout signal transportant une information doit passer par un moyen de transmission entre l'émetteur et le récepteur. Une fois élaboré, le signal est rarement adapté à la transmission directe par le moyen choisi. Il faut le modifier avant de commencer sa transmission. La modulation peut être définie comme le processus par lequel le message est transformé de sa forme originale en une forme adaptée à la transmission. C'est un processus qui peut être réalisé en utilisant une porteuse haute fréquence, dont les paramètres varient suivant des fonctions linéaires du message à transmettre. Au niveau du récepteur, ce processus est inversé par des méthodes de démodulation.
 

Moduler un signal pour une transmission efficace

Le signal est souvent inadapté à la transmission directe et il doit donc être modifié avant sa propagation par le moyen choisi. Ce processus peut comporter les opérations suivantes :

Un des types de multiplexage est le multiplexage par division de fréquence, processus dans lequel chaque message module une porteuse haute-fréquence, et toutes les porteuses sont transmises simultanément à travers le même médium.

On distingue trois principaux modes de modulation du signal :

Modulation d'amplitude

C'est la valeur de l'amplitude de la porteuse qui est modulée. On parle de modulation AM. Cette modulation correspond à une opération de multiplication (à ne pas confondre avec le mélange de signaux qui correspond à une opération d'addition).

Domaines d'utilisation de la modulation AM:

- Radio (GO, PO, OC)
- Télévision hertzienne


Modulation de fréquence

C'est la fréquence de la porteuse qui varie en fonction du signal à moduler. On parle de modulation FM. Les appareils nécessaires pour la modulation et la démodulation FM sont plus sophistiqués, mais en contrepartie le rapport signal/bruit et la dynamique sont largement supérieurs.

Domaines d'utilisation de la modulation FM:

- Radio FM
- Télévision par satellite
- Procédé couleur SECAM


Modulation de phase

Dans ce cas, c'est bien évidemment la phase de la porteuse qui varie. On parle de modulation PM, bien que cette appellation soit rarement utilisée. Elle est compliquée à mettre en œuvre car le démodulateur nécessite l'utilisation d'un oscillateur de référence pour détecter les variations de phase. Son intérêt est qu'elle peut être utilisée en conjugaison avec la modulation d'amplitude sans que les deux signaux aient à subir de graves interférences.

Domaines d'utilisation de la modulation PM:

- Transmission des signaux horaires sur France Inter GO,
  en combinaison avec les émission en modulation AM.
- Procédés couleur PAL et NTSC, en combinaison avec une modulation AM.
 

Autres variantes

En ne disposant que de 3 modulations de base les combinaisons possibles sont malgré tout nombreuses. Par exemple, on n'hésite pas à moduler en phase en amplitude plusieurs porteuses mélangées entre elles pour parvenir à des modulations de type FSK (frequency-shift keying) ou QPSK (Quad phase shift keying) utilisées pour les transmissions numériques (Modem, TNT, ADSL, DVB)

Par ailleurs, les radio amateurs ont l'usage de la BLU (bande latérale unique) où seule la moitié du spectre du signal AM est émise, selon qu'il s'agit de la moitié supérieure ou inférieure à la porteuse, on parle de bande latérale supérieure ou bande latérale inférieure.

Pour finir, citons également la modulation avec suppression de porteuse, c'est une modulation AM classique dont la porteuse a été supprimée du spectre d'émission. Cette modulation originale connait deux applications concrètes: la modulation du signal stéréo des émissions de radio FM et le cryptage du son de Canal plus.
 

Caractéristiques principales d'un récepteur

Une antenne, quelle qu'elle soit, reçoit de nombreux signaux. Un récepteur doit donc être capable de :
 

- sélectionner, parmi les nombreux signaux, le signal désiré .
- amplifier ce signal afin de permettre son traitement ultérieur .
- démoduler le signal, qui est modulé en amplitude ou en fréquence,
  afin de récupérer une copie fidèle du signal original, appelé signal modulant.

Sensibilité

La sensibilité d'un récepteur est l'amplitude du signal qu'il faut appliquer à son entrée pour obtenir à la sortie du démodulateur un rapport signal/bruit déterminé (en général, 30 ou 50dB). Elle s'exprime en volts ou dBV (tension de référence égale à 1V). Elle est mesurée en utilisant un générateur de signaux calibrés . le signal de sortie est modulé à 30% par un signal audio d'1kHz.

Pour les récepteurs grand public en modulation d'amplitude, incluant l'amplificateur audio et le haut-parleur, on définit souvent la sensibilité comme la tension qu'il faut appliquer à l'entrée pour obtenir une puissance de 50mW dans le haut-parleur.

Pour les récepteurs portatifs à antenne ferrite intégrée, on indique le champ électrique nécessaire pour obtenir le rapport S/B déterminé et on donne donc la sensibilité en V/m.

Sélectivité

La sélectivité d'un récepteur décrit l'aptitude du récepteur à séparer le signal désiré de signaux perturbateurs (autres émetteurs, par exemple) à des fréquences voisines.

On peut tirer la sélectivité d'un graphique donnant la réponse en fréquence du récepteur : on règle le récepteur et le générateur de signaux sur la même fréquence et on règle le générateur pour avoir 50mW dans le haut-parleur. Puis, sans toucher à l'accord du récepteur, on modifie la fréquence du générateur et on note la puissance reçue . on recommence à différentes fréquences.

Souvent les constructeurs se bornent à donner le facteur de réjection du canal adjacent ou du canal alterné, càd. le rapport entre les puissances mesurés dans le haut-parleur lorsque, le récepteur étant réglé sur la fréquence Fp, le générateur est réglé à la fréquence Fp, Fp + LC ou Fp + 2LC. LC, la largeur d'un canal, est de 5 ou 10kHz pour les émission AM en ondes courtes, 9 ou 10kHz pour les émission AM en ondes moyennes ou longues, 200 ou 300kHz pour les émissions en FM en ondes ultra-courtes.

Stabilité

Cette caractéristique indique comment l'accord du récepteur change si la température ambiante ou la tension d'alimentation changent. Dans les récepteurs superhétérodynes, les plus courants, la stabilité du récepteur est déterminée par la stabilité en fréquence de l'oscillateur local.

La stabilité s'exprime en Hz/°C ou en Hz/V.

Dynamique

La dynamique du récepteur est le rapport entre le signal le plus grand toléré à l'entrée (si le signal est trop grand, des distorsions apparaissent) et le signal le plus faible (déterminé par le bruit du récepteur). Elle s'exprime en dB.

Les Composants

Un récepteur radio est constitué de plusieurs blocs ayant chacun une fonction bien précise.

L'antenne

La fonction de l'antenne est de convertir les ondes électromagnétiques provenant de l'émetteur en signal électrique (courant ou tension) qui sera appliqué au récepteur. Il existe de nombreux types d'antennes, le choix dépend principalement de la bande de fréquences que l'on désire capter : antenne dipôle, dipôle replié, antenne cadre, antenne ferrite, antenne Marconi, antenne rhombique, antenne Yagi.

Dans les récepteurs portatifs, l'antenne est directement raccordée au récepteur . dans les récepteurs fixes, l'antenne est généralement placée à une certaine distance du récepteur. On placera l'antenne en un endroit bien dégagé, avec un minimum d'obstacles susceptibles de faire écran, souvent sur le toit des bâtiments ou au haut d'une tour. L'antenne est alors reliée au récepteur par une ligne de transmission, câble coaxial ou ligne bifilaire.

Les amplificateurs

Comme les signaux captés sont généralement très petits (microvolts ou millivolts), il est nécessaire d'amplifier le signal. On distingue différents types d'amplificateurs :

amplificateur RF (radiofréquence) : il amplifie le signal d'antenne, ou le signal provenant de l'ampli RF précédent

amplificateur FI (fréquence intermédiaire) : il amplifie un signal à la fréquence intermédiaire qui sort de l'étage mélangeur . voir plus bas récepteur superhétérodyne et récepteur à double changement de fréquence

amplificateur audio : il amplifie le signal audio qui provient de la démodulation du signal capté par l'antenne.

Le mélangeur

Un mélangeur est un étage auquel on applique d'une part le signal d'entrée, capté par l'antenne et généralement amplifié par un ampli RF, et d'autre part un signal non-modulé, provenant d'un oscillateur local, càd. intégré au récepteur. Après filtrage, le signal de sortie du mélangeur apparaît comme décalé en fréquence, mais avec les mêmes composantes spectrales que le signal d'origine.

L'oscillateur local

Il produit le signal nécessaire au bon fonctionnement du mélangeur.

Le démodulateur

D'une façon générale, un démodulateur opère la fonction inverse d'un modulateur. Alors que ce dernier modifie une des caractéristiques (amplitude ou fréquence) d'un signal haute fréquence appelé porteuse, le démodulateur extrait l'information qui avait été confiée à la porteuse et (si tout fonctionne bien), permet d'obtenir une copie fidèle du signal audio original (musique, paroles...).

Dans un récepteur en modulation d'amplitude, le démodulateur est souvent appelé détecteur.

Le haut-parleur

Sa mission est de convertir le signal démodulé en ondes sonores perceptibles par l'oreille humaine.

Sortie discriminateur

Sortie audio prélevée à la sortie de l’étage de la détection FM avant l’étage d’amplification, ceci afin d’avoir un signal à front raide par rapport à un signal prélevé en sortie BF de manière à optimiser le décodage des trames comme dans le cas du POCSAG, FLEX, DTMF, ACARS, APRS …..

Les filtres

Comme une antenne reçoit de très nombreux signaux, il est nécessaire de recourir à des filtres pour se débarrasser des signaux indésirables. Le plus souvent, on fait appel à des filtres passe-bande, qui laissent passer les signaux dont la fréquence se trouve dans la "fenêtre" du filtre. Caractéristiques principales de ces filtres : la fréquence centrale (le milieu de la "fenêtre") et la largeur de bande (la largeur de la "fenêtre").