Circuit RLC et applications à la radio

S. Bourdreux – Term S
Circuit RLC et applications à la radio
Les ondes radio sont des ondes électromagnétiques. Comment assure-t-on leur émission et leur réception
dans le dispositif que l’on appelle couramment « radio » ?
Le qualificatif d'électromagnétique exprime qu'une onde radio est formée de deux composantes : un
champ électrique E et un champ magnétique H. Les deux champs sont perpendiculaires l'un à l'autre, leurs
amplitudes sont en rapport constant et leurs variations sont en phase.
L’antenne radio, qui peut servir à la fois à l’émission et à la réception d’ondes radio, est un conducteur
métallique. Deux phénomènes électriques distincts se conjuguent dans un dipôle parfait isolé dans
l'espace pour donner lieu à la formation d'une onde électromagnétique :
 les courants circulant dans les brins de l'antenne produisent
un champ magnétique (H) autour de chacun des conducteurs.
A chaque endroit du fil, les lignes de champ se développent
dans un plan perpendiculaire au conducteur.
 les différences de potentiel existant entre les deux brins du
dipôle provoquent l'apparition d'un champ électrique (E) dont
les lignes de champ sont réparties dans des plans sécants dont
le dipôle est sur la ligne d'intersection.
Si les courants et tensions étaient d'amplitude constante, il n'y aurait pas formation d'une onde radio. Ce
sont les variations extrêmement rapides et l'inversion de sens à chaque période des courants et tensions
dans les brins de l'antenne qui font que les vibrations locales des champs électriques et magnétiques se
propagent dans l'espace. Des fréquences très élevées, des vitesses de propagation du courant et des ondes
qui ne sont pas infinies, des champs électriques variables qui provoquent l'apparition de champs
magnétiques de fréquences identiques et réciproquement, toute une foule de phénomènes complexes qui
concourent à l'expulsion vers l'infini de paquets d'énergie issus de l'émetteur.
Chaque station émet une onde électromagnétique avec une
fréquence bien déterminée. Pour la capter, le circuit RLC
(résistance, inductance, capacité) est mis en vibration forcée, par
l'intermédiaire de l'antenne qui capte toutes les ondes
électromagnétiques arrivant jusqu'à elle (mais dont la forme peut
favoriser une gamme de fréquences ou une autre). Pour écouter
une seule station, on doit accorder la fréquence propre du circuit
RLC1 avec la fréquence de l'émetteur désiré, en faisant varier la
capacité d'un condensateur variable (opération effectuée en
agissant sur le bouton de recherche des stations).
Un exemple de circuit d’émission-réception ; la présence
de l’AO permet de générer une résistance négative et de
compenser les pertes par effet Joule dans la résistance.
L'intérêt principal de la transmission hertzienne, pour la radio, la télévision ou le téléphone, est l'absence
de support matériel (contrairement au son ou aux transmissions électriques) et la possibilité de
transmission à longue portée sans trop d'amortissement (satellites par exemple...).
Mais la transmission d'onde hertzienne de basse fréquence (grande période et grande longueur d'onde) à
grande distance est pratiquement impossible ; on ne peut donc pas transmettre directement une onde
hertzienne correspondant à un signal audio (son audible par notre oreille : 20 à 20000 Hz).
De plus l'existence de plusieurs émetteurs radio serait impossible car nos récepteurs radio ne pourraient
pas distinguer les diverses émissions produites dans des domaines de fréquence identiques
D'où la nécessité de la "modulation" vue en Spécialité…
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En réalité, un seul circuit RLC n’est pas suffisant pour assurer une sélectivité (et le rejet des fréquences indésirables) acceptable…
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