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La radio facile
 

Publié le 17 décembre 2004 par BS

Les ondes électromagnétiques

En vrac on y trouve les ondes radio, télévision, radar, ondes lumineuses visibles ou non (infra-rouges, ultra-violet), rayons X, etc...

Un générateur émet des ondes, qui se déplacent dans l'espace (vitesse 300 000 km/s environ), et sont captées par un récepteur. Une onde est caractérisée par sa fréquence, f, mesurée en Hertz (ou cycles par seconde, ou périodes par seconde). Nos balises émettent sur 143,9875 MHz (disons144 mégahertz pour simplifier). Un générateur électrique interne « vibre » 144 millions de fois, il produit 144 millions de périodes chaque seconde.

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La longueur d'onde,

L, (en mètres) est la distance parcourue pendant une période. D'après les physiciens L x f = v, avec v = 300 000 000 m/s et f la fréquence en Hz ; ce qui donne 300 000 000/144 000 000 soit environ 2 m de longueur d'onde dans notre exemple. Cette formule montre que la longueur d'onde varie en sens inverse de la fréquence .

Quand L augmente , f diminue
Haute fréquence => petite longueur d'onde.

A titre de comparaison :
-  La CB : 27 MHz (bande des 10 m)
-  La bande de radio, dite FM : de 88 MHz à 108 MHz (longueur d'onde 3 m).On ne peut pas recevoir les balises sur un autoradio !
-  La télé dite hertzienne : quelques centaines de MHz (200 à 800 : je vous le fais à la louche).
-  Radar et four micro-ondes ; quelques mm ou cm de longueur d'onde (10 000MHz)
-  Lumière visible : environ 0,6 microns = 0,0006 mm (500 000 000 MHz).

Une onde transporte de l'énergie (four à micro-ondes ...).

La propagation des ondes

Elle se fait idéalement dans le vide, mais aussi - avec perte d'énergie - dans certains matériaux, l'air notamment. Les ondes « longues » s'infléchissent à l'abord d'un obstacle et peuvent le contourner partiellement. Plus la longueur d'onde diminue et plus les ondes tendent à se propager en ligne droite (comme la lumière). C'est ainsi qu'avec nos ondes de 2m on reçoit très bien des balises lointaines, mais « en portée optique », sans obstacle sur son parcours, alors que l'on peut ne pas capter les forts signaux de détresse émis par le copain qui vient de se vacher au fond de la vallée, juste derrière la butte, et qui s'inquiète d'une navette !

Alors que les ondes « longues « de France Inter (GO : 160 kHz ou 1830 m) s'incurvent sur le globe terrestre et contournent -r elativement - les obstacles. On capte cette station à Istanbul !

Les ondes émises par notre balise se dispersent dans l'espace, vers le nord, le sud, le haut, la Lune, Sirius ...où elles finiront par arriver un jour ou l'autre (moins de 2 secondes pour la Lune).

Notre matériel

La balise est un émetteur et seulement un émetteur.Nos petites radios, TH22 ou autres, sont des émetteurs-récepteurs ; récepteur quand nous écoutons, émetteur quand nous appuyons sur le bouton PTT (push to talk : appuyer pour parler). Ce bouton est une bascule. On ne peut pas à la fois transmettre et recevoir, comme au téléphone : il n'y a qu'une voie qu'on utilise à tour de rôle. L'un cause, l'autre écoute, puis on change...oui je sais : il y en a qui ont une fâcheuse tendance à appuyer un peu lourdement et à s'attarder sur ce bouton ; mais c'est une autre histoire ! Pas de différence fondamentale entre nos radios et des talky-walky, si ce n'est la bande de fréquence utilisée Bien sûr nos radios ont beaucoup (trop ?) de fonctionnalités.

On peut trafiquer sur une fréquence « personnelle », par exemple 146,5MHz. Emission et réception se font sur cette fréquence, mais en surveillant une autre fréquence. On peut recevoir le 146,5 de façon permanente, et à intervalles réguliers le 143,9875, ce qui permet d'écouter (et seulement écouter !) les balises. Ainsi on ne pollue pas la fréquence FFVL. A bon entendeur...

Le squelch (ferme ton bec) est un « silencieux ». Il permet de ne pas subir en permanence le souffle du récepteur (quand il n'y a rien à recevoir), bruit de vent dans les branches, à la longue assez désagréable. Pour conserver une bonne sensibilité on règle son niveau juste au-dessus de la disparition du souffle. Mais on peut aussi souhaiter une sensibilité moindre, par exemple pour éliminer les signaux faibles de provenances lointaines, sans intérêt (balises dans les Alpes, parapentistes Outre-Pyrénées... On poussera alors le squelch bien au-delà de l'extinction du souffle.

Autre fonctionnalité intéressante : la limitation de puissance (voir paragraphe « antennes « ).On économisera sa batterie en se plaçant en position « low power « (basse puissance). C'est plus que suffisant pour assurer le contact à plusieurs km, voire dizaines de km, en portée optique. Inutile de bombarder pour dire à ceux qui sont à terre que ça bouge un peu au-dessus du Vissou ! Nos radios sont dites VHF (very high frequency) ; ce qualificatif date d'une époque où il était techniquement difficile de « monter en fréquence « . Cette dénomination est maintenant obsolète, mais l'usage en est resté.

Ces postes sont prévus à l'origine pour trafiquer entre 144 et 146 MHz, la bande allouée aux radioamateurs qui peuvent en toute légalité y pratiquer leur loisir. Il faut absolument éviter d'utiliser cette bande pour le nôtre. C'est pour cela que nos postes sont « débridés « à l'achat. Cette manip permet de descendre en dessous de 144 et monter au-dessus de 146. Les antennes sont accordées en milieu de bande, donc vers 145 MHz. Elles fonctionnent encore correctement sur 143,9875, mais logiquement de moins en moins bien si l'on s'écarte trop de 145.

Les antennes

Elle canalisent en quelque sorte les ondes. La géométrie d'une antenne (forme et dimensions) dépend directement de la longueur d'onde, d'où l'importance de cette notion. L'antenne « de base » est un brin métallique dont la longueur est un quart d'onde, soit environ 50 cm dans le cas qui nous occupe, 144 MHz. En pratique un peu moins parce que la vitesse de propagation est inférieure à celle du vide. C'est une antenne omnidirectionnelle, elle rayonne dans tous les sens. Une antenne est accordée quand la transmission d'énergie est maximale, qu'il n'y a pas de retour, de réflexion d'énergie vers sa source.

Pour un émetteur cette question est vitale. D'abord parce que l'énergie est distribuée tous azimuts et qu'il en restera certainement très peu au niveau d'un récepteur éloigné ! Ensuite et surtout parce que l'énergie réfléchie vers l'émetteur est convertie en chaleur, ce qui à terme met en péril l'émetteur.

Pour un récepteur, si sa vie n'est pas mise en danger par une antenne désaccordée, il est quand même important de ne pas gaspiller l'infime quantité d'énergie reçue.

Moralité : Un porte-manteau peut très bien servir d'antenne à la réception, si le niveau est suffisant, et que l'on peut gaspiller ! Mais ce sera quand même mieux avec une véritable antenne.

Pour l'émission... ça va rapidement chauffer, à tous les sens du terme

Actionner l'émetteur - appuyer sur le bouton PTT - si l'antenne est totalement désaccordée ou pir e : pas branchée, équivaut à faire de sa radio un radiateur électrique (Je conseille plutôt une bonne paire de moufles).

Questions Réponses

Pourquoi une antenne 1/4 d'onde (et pas 3/7 ou 2/9...) ?
Parce que l'intensité du courant est maximale à la sortie des circuits électriques de l'émetteur, et nulle à l'extrémité libre de l'antenne (l'air est un isolant). La distance qui sépare un « ventre » et un « nœud » de courant correspond à un quart de période

Oui mais nos antennes sont bien plus courtes, une douzaine de cm à tout casser !
Il s'agit d'un artifice technique. L'antenne est accordée par des circuits électroniques, essentiellement une bobine, placée à sa base. La partie rayonnante est plus courte -et donc un peu moins efficace- que les 47 ou 48 cm requis, mais on assure une réflexion minimale. L'antenne est accordée malgré tout.

Alors il suffit d'allonger l'antenne pour la rendre plus efficace ? (yaka)
En effet on retrouve la situation idéale si l'antenne mesure 3/4 de longueur d'onde ; ventre de courant à la base et nœud à l'extrémité. Donc 3/4 de longueur d'onde, soit un peu moins de 1,5m.

Ou bien 5/4 de longueur d'onde, un peu moins de 2,50 m etc...

En pratique, les gains obtenus par allongement sont dérisoires. Ils ne compensent pas les inconvénients qui s'ensuivent : encombrement, rigidité insuffisante, prise au vent, pertes par induction dans les masses métalliques voisines etc... Je suggère à ceux qui soutiennent qu'une antenne plus longue est forcément plus efficace, de mettre un fil de cuivre dans le c.. de leur portable : l'engin devient-il plus efficace ? S'il suffisait d'allonger un fil pour porter plus loin, on s'en serait peut-être déjà aperçu.

Certes il existe d'autres types d'antennes, certaines procurent un gain important. Par exemple les antennes Yagi (râteaux télé qui décorent si joliment nos toits) . Mais ce ne sont pas des 1/4 d'onde, et elles sont unidirectionnelles : le faisceau d'ondes est canalisé dans une seule direction. On ne peut pas tout avoir !

Alors yaka augmenter la puissance électrique (de la batterie, des piles...) ?
Doubler la puissance consommée par un émetteur ne double hélas pas automatiquement sa portée ; il chauffera davantage, certes... LA façon rationnelle d'augmenter l'efficacité, tant d'un émetteur que d'un récepteur, est de soigner l'antenne. Elle doit être bien accordée, bien dégagée, le plus haut possible sur un toit ou au-dessus du sol, éloignée d'une masse métallique. Les matériaux utilisés, câble coaxial, isolants, etc... adaptés techniquement.

La super antenne flexible de 48 cm que je me suis offert dernièrement, c'est bien ou pas ?
Pas mal, tant qu'elle reste à peu près droite. Tant qu'elle flotte derrière toi en vol, telle une queue de rat, parfait ! Mais si tu la roules en spirale telle une queue de cochon, ou si elle est repliée dans ta poche, elle n'est plus accordée...



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