Récepteur à cristal

Le récepteur à cristal connu sous les noms de poste à galène, de poste à diode ainsi que de poste à pyrite est un récepteur radio à modulation d'amplitude extrêmement simple qui historiquement dès le début du XX^e siècle permit la réception des ondes radioélectriques des premières bandes radios, des signaux de la tour Eiffel et des premiers postes de radiodiffusion. Le récepteur à cristal équipait les stations de T.S.F. des navires, les stations de T.S.F. des ballons dirigeables, les stations de T.S.F. des avions, les stations portables. Il a aussi permis à des milliers d'amateurs de s'initier à l'électronique et joua un rôle important pour la diffusion de messages pendant la Première Guerre mondiale et pendant la Seconde Guerre mondiale.

Poste à galène 1925.

Utilisation du récepteur à cristal

Le récepteur à cristal est extrêmement simple, fonctionnant sans alimentation électrique, d’une très haute fidélité sonore et d’une étonnante musicalité comparé au récepteur moderne superhétérodyne. En revanche, la limite de détection du signal radioélectrique est imposée par le niveau absolu des signaux reçus utile au fonctionnement de l’écouteur ou du casque, car seul le signal radioélectrique de la station radio écoutée fait fonctionner le récepteur à cristal. La sensibilité des meilleurs récepteurs à cristal est de l'ordre de -53 dBm ou 54 dBμV, 5 n W, (soit 500 μV à l'entrée d'antenne du récepteur pour une impédance de 50 Ω ou pour une impédance de 600 Ω une tension de 1,73 m V à l'entrée d'antenne du récepteur) soit une correspondance de S-mètre 9+20 dB. « Une station arrivant à l'entrée d'antenne du récepteur avec un signal radioélectrique de 0 dBm ou 107 dBμV, 1 m W, soit (224 m V/50 Ω ou 775 m V/600 Ω soit S-mètre 9+73 dB) sera reçu fort et clair dans l'écouteur audio du poste à détecteur par diode germanium ou par détecteur à galène ».

Ce niveau absolu du signal radioélectrique utile est fonction des éléments essentiels :

de la puissance d'émission, sur une base watts/kilomètres² ;
de la longueur d'onde, exemple : un émetteur de 1 kW sur la longueur d'onde de 600 mètres, donne à 100 km un champ de 800 μV/m sur terrain bon conducteur et un émetteur de 1 kW sur la longueur d'onde de 300 mètres, donne à 100 km un champ de 250 μV/m sur terrain bon conducteur[1] ;
de l'antenne émettrice ;
de l'antenne réceptrice ;
de la prise de terre ;
de la distance entre les stations : plus la distance entre les stations est grande plus le signal utile au fonctionnement du récepteur est faible, l'atténuation de l’énergie étant fonction du carré de la distance sur une base kilomètres²/watts, avec un renforcement sur terrain bon conducteur et avec un léger renforcement la nuit ;
du terrain entre les stations, exemple : un émetteur de 1 kW sur la longueur d'onde de 600 mètres, donne à 100 km un champ de 20 μV/m sur terrain mauvais conducteur et 800 μV/m sur terrain bon conducteur[1] ;
du type de détecteur, la détection a besoin d’un faible seuil de tension proche de zéro volt, d’une capacité inférieure à 1 pF, l’écouteur de plusieurs kiloohms peut être attaqué par le détecteur de quelques centaines d’ohms.
du type d'écouteur : l’écouteur est de plusieurs kiloohms et doit être très sensible, l’écartement entre la membrane parfaitement plane et le noyau doit être aussi petit que possible ;

Historique

Poste à pyrite 1914.

Récepteur à cristal (1915) - Musée de la radio - Monteceneri (Suisse)

Poste à galène 1925.

Poste à galène 1940.

Poste pédagogique année 1960.

Poste petites ondes à diode germanium année 2002.

L'invention du poste à galène prend place dans l'invention de la radio, invention qui se situe à la fin du XIX^e siècle et au début du XX^e siècle. Cette invention est à situer dans les avancées globales en matière de télécommunication qui ont émaillé le XIX^e siècle.

Au début du XX^e siècle, les chercheurs découvrent que des cristaux métalliques ont des capacités semi-conductrices (la galène (sulfure de plomb) et la pyrite) font partie de ceux-là).
En 1901 : Jagadish Chandra Bose dépose un brevet aux États-Unis, accordé en 1904 pour un dispositif de détection des perturbations électriques par l'utilisation d'un minerai de cristal de galène.
Dès 1904, les paquebots équipés du « Cohéreur » puis de poste à galène effectuaient des liaisons radiotélégraphiques sur la longueur d'onde des 600 mètres, avec la station Ouessant TSF (depuis le Stiff) (indicatif FFU avec un détecteur électrolytique).
Le 30 août 1906 : Greenleaf Whittier Pickard a déposé un brevet pour un détecteur en cristal de silicium, qui fut approuvé le 20 novembre 1906[2]. Le détecteur de Pickard était un fil métallique mince (nommé « moustache du chat ») en contact avec un point sensible d’un minerai de cristal produisant l’effet de semi-conducteur.
La demande pour une station privée de T.S.F. d'écoute était faite au directeur des postes du département où habitait le pétitionnaire de T.S.F.[3]
Dès le début du XX^e siècle, les stations d'amateur de T.S.F. à « poste à galène » effectuaient des écoutes radiotélégraphiques dans la bande d'amateurs, des signaux de la tour Eiffel, des premières bandes des longueurs d'onde radio.
Sur les longueurs d'onde des 600 mètres et (300 mètres pour les petits bateaux), les navires effectuaient des liaisons radiotélégraphiques avec les stations côtières et entre navires avec des stations de T.S.F. à galène.
En 1907, Camille Tissot conçoit, avec F. Pellin, un récepteur à galène sans réglage fastidieux pour recevoir ces signaux à bord des navires de commerce.
En 1910 : la nouvelle station Ouessant TSF FFU (depuis Lampaul), avec un récepteur à pyrite travaille avec une portée d'exploitation de 700 km.
Dès 1911, la station Boulogne TSF indicatif FFB effectuait des liaisons radiotélégraphiques avec les navires de pêche avec un poste à galène.
En 1912 : la nouvelle station Ouessant TSF FFU (depuis Lampaul), avec un récepteur à pyrite de nuit effectue des liaisons radiotélégraphiques avec le grand port de Casablanca et avec l'Afrique du Nord.
Dès 1914 : 50 navires de pêche français sont pourvus d'un émetteur en radiotélégraphie Morse et avec un récepteur à galène.
En 1915 : arrivée d’amplificateur audio à lampes électroniques (en forme de grosses boules) pour le casque audio et le haut-parleur pour les postes à galène.
En 1915 : les récepteurs à pyrite et à galène sont très répandus sur le front dans les tranchées pendant la Première Guerre mondiale aussi bien en téléphonie et en télégraphie (car les fils de téléphone sont fréquemment coupés entre les tranchées).
1917 : En France : Les postes de réception horaires ou météorologiques, dont la concession est sollicitée par des citoyens français, sont autorisés par le chef du service local des P.T.T., sur demande de l'intéressé. Les postes de réception horaires ou météorologiques ne donnent lieu qu’à la perception d'un droit fixe à 5 francs par an et par poste. En temps de guerre, tous les postes privés radioélectriques, sauf ceux utilisés par ou pour le compte des autorités militaires, doivent être supprimés[4].
1923 : En France : Arrêté concernant la réception[5] et le service concernant la réception d'amateur est clarifié[6].
1925 : Le prix d'un récepteur à galène type Oudin à deux écouteurs est de : 130 Francs Poincaré, bien moins coûteux que les technologies électronique à tubes, un poste à lampes coûte de quelques mois à plus d'un an de salaire d'un ouvrier. (Le prix d'un simple poste à lampes est de : 2 000 Francs Poincaré)[7].
1935 : Le récepteur portable de radiodiffusion est à galène (car le poste à tube électronique avec des piles bien trop lourd, fragile et volumineux).
1938 : Des combinaisons de cristaux des détecteurs les plus populaires : Galène/Cuivre • Galène/Laiton • Galène/Argent • Pyrite/Or • Carborundum/Acier • Cuivre/Silicium • Zincite/Acier • Chalcopyrite/Zincite.
Dès 1939 : Dans quelques pays occupés il y avait des confiscations des postes radios de la population ([8]). Ceci conduit des auditeurs particulièrement déterminés à construire leurs propres récepteurs à pyrite clandestins, car c'était un minerai facile à trouver, à ajuster, stable, suffisant depuis la France pour la diffusion de messages entre Londres et la résistance pendant la Seconde Guerre mondiale.
Pendant la Seconde Guerre mondiale, les récepteurs de radiodiffusions à réaction et superhétérodyne à lampes ont l'inconvénient de rayonner une onde radio par l’antenne. L'ennemi dispose de son côté d'appareils radiogoniométriques capables de détecter les ondes produites par les oscillateurs internes des appareils superhétérodynes et à réactions. Il peut ainsi déterminer des positions de l'adversaire par les lieux de fonctionnement de réception des ondes radioélectriques. De ce fait l’autorité militaire interdit aux soldats d'utiliser des récepteurs de radiodiffusions à énergie auxiliaire, le récepteur à cristal refait une large apparition dans les zones de combat.
1946 : utilisation de la diode germanium sylvania 1N34 comme détecteur et de la diode silicium sylvania 1N23B comme détecteur en UHF.
1950 : Le récepteur à galène et à diode portable est remplacé par le récepteur radio à transistor.
XXI^e siècle : des applications toujours présente : le poste à galène ou le récepteur à galène ; le poste à pyrite ou le récepteur à pyrite le poste diode ou le récepteur à diode depuis 1947 sont utilisés pour l'écoute :
- de la radiodiffusion des GO ou LW, de la radiodiffusion des PO ou MW.
- de la radiodiffusion continentale lorsqu’il fait nuit entre le lieu d’émission et de réception dans la bande décamétrique des 49 mètres, SW de 5,8 à 6,2 MHz (car les signaux radio sont forts).

Utilisations modernes

Ce dispositif est toujours utilisé avec une diode comme détecteur sur des appareils de contrôle :

contrôle de champ produit par une antenne radioélectrique ;
recherche de rayonnement de proximité ;
réglage d'antenne ;
et permet aussi à des milliers d'amateurs de s'initier à la radioélectricité par l'écoute de la radiodiffusion.

Galerie

Soldat dans une tranchée avec un poste à galène durant la Première Guerre mondiale 1914-1918.
Soldats australiens avec un poste à galène en 1916.
Poste de radio à cristal sur la table et écouteurs de radiodiffusion en 1920.
Poste de radio à cristal sur la table et un écouteur de radiodiffusion en 1923.
Poste Marconi type 106.
Poste à galène SCR-54A USA 1920.
Poste à galène à cadres circulaires tournants par montage en Tesla.
Poste à galène utilisant un parasol comme antenne.
Poste de radio à cristal sur la table et écouteurs de radiodiffusion.

Description d'un poste

Poste à cristal
Ensemble du poste
Circuit du poste à cristal
Signal radio exploité par le poste

Antenne et prise de terre

Antenne soutenue par un pylône. Pour l'écoute des grandes ondes et des petites ondes.

Antenne verticale ground plane avec un plan de sol conducteur.

Un piquet de terre.

L'antenne et la prise de terre sont essentielles. Ce sont elles qui permettent de recevoir la puissance électrique utile au fonctionnement de l’écouteur ou du casque (hormis le signal radio, il n'y a aucune source d'énergie et un courant ne se créera dans l'antenne que si celle-ci est reliée au sol).

L'antenne long-fil est simplement constituée d'un fil électrique d'une vingtaine de mètres soutenue de 7 mètres à 10 mètres au-dessus du sol pour :
- l'écoute de la radiodiffusion départementale des petites ondes et des grandes ondes;
- l'écoute depuis la France de la Météorologie maritime sur 6 175 kHz à 11h30 Temps universel coordonné[9];
- l'écoute de la radiodiffusion continentale lorsqu’il fait nuit entre le lieu d’émission et de réception dans la bande décamétrique des 49 mètres, de 5,8 à 6,2 MHz.

L'antenne long-fil efficace pour la réception des ondes radioélectriques des grandes ondes et des petites ondes (avec une portée de quelques centaines de kilomètres) est longue d'une centaine de mètres à plusieurs centaines de mètres et résonne en demi-onde :
- L'antenne peut être soutenue par une construction par exemple un pylône,
- L'antenne peut être soutenue par un cerf-volant porte antenne de type stationnaire,
- L'antenne peut être soutenue par un ballon porte antenne type ballon à gaz[10].
- Une antenne 1/4 onde peut être utilisée. La longueur d'onde est divisée par 4, mais au sol plusieurs fils de même longueur sont reliés à la masse de la station radio. L'impédance de l'antenne ground plane est de quelques dizaines d'ohms.

L'antenne en T est une antenne fouet monopôle rayonnante à capacité terminale, cette antenne en T plus courte que λ/4 est dédiée à fonctionner là où d'autres types d'antenne ne sont pas adaptés par leur dimension au gabarit disponible d'un navire ou entre deux pylônes. Cette antenne en T fonctionne par onde de sol avec un diagramme de rayonnement omnidirectionnel en polarisation verticale pour la réception des ondes radioélectriques des petites ondes et des grandes ondes (avec une portée jusqu’à 1 000 km).

À défaut d’antenne.
De la borne de l’antenne du poste à cristal, un fil d’antenne de plusieurs mètres est simplement torsadé le long d’un prolongateur de plusieurs mètres soit :
- Le long d’un prolongateur électrique monophasé (sans terre) branché a une prise secteur (cela si la ligne EDF est aérienne).
- Ou le long d’un prolongateur téléphonique branché a une prise téléphonique (cela si la ligne téléphonique est aérienne).
- Le passage de l’énergie entre la rallonge et le fil d’antenne du poste à cristal est par capacité donc sans branchement direct.

La prise de terre est réalisée à l'aide d'un contact électrique dans le sol par exemple:
- une prise de terre,
- une canalisation d'eau,
- un piquet de terre,
- le circuit de terre du bâtiment.
- un sol artificiel métallique par exemple en grillage de grande surface directement sous la base de l'antenne et autour de l'antenne.
- un contrepoids en fils de masse de grande longueur réparti régulièrement autour de la base de l'antenne.

Circuit d'accord

Récepteur à cristal sans circuit d'accord.

Signal électrique fourni par le circuit d'accord.

Circuit d'accord.

Récepteur à cristal à sélectivité variable et à sensibilité variable.

Sans un syntoniseur ou circuit d'accord, toutes les stations radios sont perçues au même instant.

Description du récepteur à cristal sans circuit d'accord

Antenne et terre.
D1: détecteur à diode à pointe type : OA85 ou OA95.
E1: écouteur d'impédance entre (500 ohms à 10 000 ohms).

Un circuit de résonance inductance-condensateur est accordable pour isoler nettement la station radio à écouter des autres stations. Il est donc constitué d'une bobine de fil (souvent de cuivre) enroulé autour d'un cylindre de carton, ou sur un disque en carton pourvu d'entailles (self dite en « fond de panier »). Le deuxième composant est un condensateur variable à air (afin d'éviter une augmentation de l'amortissement) qui permet donc de faire l'accord du circuit bande passante et de sélectionner la fréquence de la radio désirée. En fonction des soins pour réaliser le circuit d'accord, du type de montage : (Tesla, Oudin, autre) et de la charge branchée à ce circuit d'accord (impédance de l'écouteur et du type de détecteur), de l'effet Ferranti, en fonction du facteur de qualité la bande passante est de 5 à 200 fois inférieure à la fréquence porteuse ([11]), ce qui peut être suffisant pour l'écoute de la radiodiffusion GO, PO. La discrimination entre fréquences proches étant faible, la réception est facilement brouillée. Cette bande passante est inadaptée aux communications modernes dans les bandes décamétriques ou les signaux de dix, quinze, vingt postes d’émission sont perçus au même instant sur le même réglage.

Le circuit d'accord couple, adapte l'impédance caractéristique de l’antenne au récepteur.

Plusieurs types de postes utilisent comme condensateur: le volume de l'espace entre l'antenne et le sol, entre le circuit d'antenne et la Masse (électricité); seule la bobine est accordable (sans condensateur).

La fréquence de résonance $f_{0}$ en hertz du circuit d'accord, L en henry, C en farad : $f_{0}={1 \over {2\pi {\sqrt {LC}}}}$

Pour qu'il y ait résonance, la résistance R en ohm du circuit d'accord doit être la plus faible possible : $R\leq {\sqrt {4L \over {C}}}$

Récepteur à sélectivité et à sensibilité variable

Réglage côté antenne :

Le volume, la force des stations utiles au fonctionnement du casque audio est maximum,
Mais la sélectivité est faible (mauvaise séparation entre les stations radios).

Réglage au centre de la bobine :

La sélectivité est maximum (meilleure séparation entre les stations radios),
Mais le volume, la force des stations utiles au fonctionnement du casque audio est plus faible.

Self en nid d'abeille coefficient Q 80.
Condensateurs variables à air.
Bande passante.
Boîte d'accord.

Valeur des bobines pour une discrimination optimum:

Pour la gamme GO (150 kHz à 300 kHz) la bobine peut être de 2200 μH
Pour la gamme PO (520 kHz à 1 600 kHz) la bobine peut être de 160 μH
Pour la gamme OC (5,8 à 6,2 MHz) la bobine peut être de 5,5 μH

Détecteur

Détecteur à cristal.

Signal de sortie de la diode

Symbole d'une diode

Un circuit de détection est un circuit électrique redresseur simple alternance, composé d'une diode et d'un condensateur en parallèle pour extraire le signal basse fréquence d'une fréquence porteuse modulée en amplitude.

Le détecteur à cristal est une diode, fonctionne en valve. Le rôle du détecteur est de servir de clapet anti-retour électrique au courant électrique alternatif de haute fréquence en supprimant l'une des alternances reçues, de telle sorte que l'effet résultant est:

De ne laisser passer le courant électrique alternatif de haute fréquence que dans un seul sens anode à cathode avec le plus faible seuil de tension appelée barrière de potentiel. La résistance dépend du sens du courant électrique qui le parcourt et de l'intensité de ce courant électrique.

Une demi-alternance électrique avec le + côté de l’anode et le - côté de la cathode trouvera l’image d’une résistance de quelques centaines d’ohms, donc l'intensité du courant traversant la diode sera limitée par l'impédance de l'écouteur et par la résistance du détecteur. C'est cette énergie électrique qui est utile au fonctionnement de l’écouteur, du casque ou du relais de l’inscripteur. En dessous du seuil de tension de 0,2 volt, le détecteur à galène ou diode à pointe type OA85 présente une résistance de plusieurs kilo-ohms. Donc, l'écouteur avec une impédance de plusieurs kilo-ohms fonctionne toujours avec un signal en dessous du seuil de tension.

Une demi-alternance électrique avec le - côté de l’anode et le + côté de la cathode trouvera l’image d’une plus forte résistance (de plusieurs kilo-ohms ou plus), donc l'intensité du courant traversant la diode sera la plus faible. Toute cette intensité de courant de fuite va atténuer l’énergie électrique utile au fonctionnement de l’écouteur, du casque ou du relais de l’inscripteur. Toute cette intensité de courant de fuite mettra le circuit d'accord en charge, donc cause une mauvaise bande passante.

Le détecteur à cristal a une capacité inférieure à un pico farad. Toute l'intensité de courant de la capacité du cristal mettra le circuit d'accord en charge, donc cause une mauvaise bande passante.

Il est bon d'avoir deux ou trois détecteurs pouvant être mis en circuit l'un ou l’autre par le jeu d’une manette. Donc l'un des détecteurs est une diode à pointe type : (OA85 ou OA95), utilisée comme détecteur de référence ou de détecteur étalon. Ceci évitera avec un détecteur quelconque de rester au milieu d'une écoute, du fait d'un réglage du point sensible et permettra de vérifier par comparaison entre les détecteurs, la valeur d'une audition.

Détecteur à germanium

L'une des premières diodes germanium, est la diode germanium Sylvania 1N34 utilisée comme détecteur dès 1946.

Caractéristique du détecteur à germanium

Diode OA85.

Prenons une diode à pointe germanium type : (OA85, OA95)[12].

Fonction détectrice cathode anode sur une diode à pointe type : (OA85, OA95).
Appliquons à cette diode à pointe une tension progressivement croissante, pour une intensité dans le sens cathode à anode.
On obtient les valeurs données dans le tableau suivant :

Tension en volts – sur l’anode et + sur la cathode	1,5 V	10 V	75 V
Intensité dans la diode OA85 ou OA95	1,2 μA	2,5 μA	35 μA

Fonction détectrice anode cathode sur une diode à pointe type : (OA85, OA95).
Appliquons à cette diode à pointe un courant progressivement croissant, dans le sens anode à cathode.
On obtient les valeurs données dans les tableaux suivants :

Caractéristiques de la diode OA85 et OA95 dans une température ambiante de 25 °C, 77 °F

Intensité du courant pour une température ambiante de 25 °C, 77 °F	5 μA	0,1 mA	1 mA	10 mA
Tension typique + sur l’anode et – sur la cathode de la diode OA85	50 mV	0,2 V	0,29 V	1,15 V
Tension typique + sur l’anode et – sur la cathode de la diode OA95	45 mV	0,18 V	0,26 V	1,05 V
Tension + sur l’anode et – sur la cathode de la plus sensible diode de l'échantillon		0,1 V	0,2 V	0,65 V

Caractéristiques de la diode OA85 et OA95 dans une température ambiante de 60 °C, 140 °F

Intensité du courant pour une température ambiante de 60 °C, 140 °F	5 μA	0,1 mA	10 mA
Tension typique + sur l’anode et – sur la cathode de la diode OA85	30 mV	0,13 V	1,05 V
Tension typique + sur l’anode et – sur la cathode de la diode OA95	25 mV	0,1 V	0,95 V
Tension + sur l’anode et – sur la cathode de la plus sensible diode de l'échantillon		0,05 V	0,55 V

Pour avoir une faible tension de détection, il est possible de fixer une résistance électrique contre la diode pour obtenir une température de fonctionnement de 60 °C, 140 °F. Mais, pour une température de 75 °C, 167 °F, la diode subit des dommages irréversibles.

Détecteur à galène

Détecteur à galène.

Détecteur à galène d'un poste Oudin.

Le réglage du détecteur à galène

Régler le détecteur à galène (contact chercheur galène), c'est le mettre en état d'assurer toute réception désirée.
Régler le détecteur à galène c'est mettre la pointe du chercheur sur un point sensible. La surface d'un échantillon de galène n’est pas uniformément sensible en tous ses points. Certains points sont très sensibles, d'autres moins, d'autres, enfin, pas du tout.

Une forte émission telle qu'un orage proche, l'étincelle d'un interrupteur voisin, est parfaitement susceptible d'anéantir le meilleur de nos points sensibles. C'est pourquoi il faut pouvoir chercher fréquemment un autre point sensible ou dopé. Et c'est le rôle du chercheur (contact chercheur galène).

Caractéristiques du détecteur à galène

La démodulation (détection de la valeur de crête du signal) est faite par le cristal et la pointe métallique, formant une diode Schottky.
Ce détecteur comprend un cristal de galène dopé, souvent enserré dans une sorte de coupelle, et un fin fil métallique de laiton ou d'argent enroulé comme un ressort qui « pique » sur cette galène dopée (détecteur à cristaux classique). Diverses combinaisons ont été essayées.
Appliquons à cet ensemble un courant progressivement croissant, d’abord dans le sens pointe à galène, puis dans le sens galène à pointe.
On obtient les valeurs données dans le tableau suivant :

Fonction détectrice pointe-galène :

Intensité du courant	1 μA	1 mA	2 mA	3 mA	4 mA	5 mA	6 mA	7 mA	8 mA
Tension + sur la pointe et – sur la galène	14 mV	0,2 V	0,7 V	0,8 V	1 V	1,1 V	1,2 V	1,3 V	1,4 V
Tension – sur la pointe et + sur la galène	40 mV	2,6 V	6,6 V	20 V	30 V	42 V	55 V	62 V	78 V

Cristal de galène.

La société Telefunken, conçoit une diode à galène, un fil de métal enroulé en forme de ressort et pressant sur un fragment de galène (en un point sensible : dopé), le réglage est opéré une fois pour toutes, et le détecteur est ensuite enrobé dans un diélectrique (isolant électrique).
Le détecteur à galène a quasiment disparu au profit du détecteur à germanium.

Précautions:

Ne jamais toucher la face active de la galène avec les doigts et la préserver le plus possible du contact de la poussière de l'oxydation et du contact de l'air. Le détecteur peut fonctionner dans un tube de verre. La galène ne doit se manipuler qu'avec de petites pinces.
Enfin isoler très soigneusement le tout sur ébonite ou fibre. Telles sont les règles précises qui doivent servir dans la construction d’un détecteur à galène.
Un choc, même très léger, des vibrations, des pas sur le plancher, des voitures passant sur la route, des trépidations, etc., peuvent faire dévier la pointe du chercheur. Le point sensible est alors perdu et il faut recommencer un nouveau réglage.
Il est bon également de le préserver des trépidations ; de le réunir aux autres appareils par des fils souples ; de fixer son support sur un gros mur par exemple.
Il est bon encore d'exécuter deux détecteurs à galène pouvant être mis en circuit l'un ou l’autre par le jeu d’une manette. (Ceci évitera de rester au milieu d'une écoute, du fait de l'affaiblissement du point sensible et permettra de vérifier par comparaison, la valeur d'une audition).

Construction d'un détecteur à galène

Cristaux de galène sensibilisés.

 Précaution à prendre :
La fabrication d'un détecteur à galène produit l’intoxication du personnel.

Bases de construction d’un détecteur à galène [13].
- On sensibilise à température régulière environ : 600 °C (par une lampe à souder ou un chalumeau à gaz ou à essence) en présence de soufre contenant de faibles proportions de tellure en l'absence d'air, des fragments de galène non sensible.
- Pour ce faire, l’on opère dans un creuset de terre rempli de sable sec et quatre parties en poids des fragments de galène à sensibiliser pour une partie en poids de soufre contenant de faibles proportions de tellure (1/100). On bouche le creuset de terre en ne laissant qu'une faible ouverture pour l’échappement des gaz et l’on chauffe lentement et régulièrement dans la flamme du chalumeau, en commençant par la partie supérieure afin de chasser l'air, puis en descendant peu à peu jusqu'à la partie inférieure, où l’on a placé au préalable le mélange de soufre et de tellure. À ce moment, ce soufre se volatilise et traverse la masse supérieure portée à haute température; dans ces conditions, on obtient la formation sure de polysulfures de plomb contenant de faibles proportions de tellurure de plomb. Laisser refroidir lentement l'ensemble avant de casser l’éprouvette pour en sortir le morceau de galène solidifié, qui sans cette précaution serait oxydé au contact de l'air.
- Étant en possession d'un bon échantillon de galène, le monter en le comprimant dans une boulette de papier d'étain (et non d’aluminium) laquelle est sertie dans une petite cupule.

Cristaux d'alliage de Wood sensibilisés.

Détecteur en alliage de Wood du Chirurgien-dentiste Barnabas Wood est aussi utilisé, la description de cet alliage est :
- 7 à 8 parties de bismuth
- 4 parties d'étain
- 2 parties de plomb
- 1 à 2 parties de cadmium.

La pointe est quelconque, mais un conducteur électrique aussi peu oxydable que possible, suffisamment rigide et souple, un fil de laiton ou d'argent aplati à son extrémité, taillé en pointe en deux coups de ciseaux, puis enroulé en spirale assez souple et monté sur une tige permettant l'exploration de toute la surface du cristal et le réglage de la pression doit être aussi léger que possible (légèrement appuyée).

Galène défectueuse :

Si après des mois d'usage, tous les points sensibles paraissent avoir disparu, ne croyons pas qu'il faille forcément renouveler la galène. La galène peut être régénérée.
Une galène est lavée en la trempant dans l’essence à briquet ou l'éther si présence d'une couche de graisse émanant des doigts ou de saletés quelconques.
Si la sensibilité est sérieusement émoussée par des courants trop violents. Il suffira de la briser avec une pince pour que les morceaux présentant de nouvelles surfaces brillantes soient de nouvelles sources de points sensibles.
On peut resensibiliser un mauvais échantillon de galène déjà dopée en le faisant chauffer en vase clos avec son volume de soufre[14].

Détecteur à galène à doubles pointes

Le détecteur à galène à doubles pointes métalliques a été utilisé vers les années 1940, le fonctionnement se rapprochait du transistor PNP à base commune. Ce détecteur comprend un cristal de galène dopé piqué par deux fils métalliques chacun enroulé comme un ressort[15].

Détecteur à rouille

En appuyant légèrement une mine de crayon sur une tache de rouille (oxyde), on crée un détecteur[16].

Détecteur à lame de rasoir

Un récepteur à cristal se servant comme détecteur électrique d'une tige d'électrode de carbone (issue par exemple d'une pile saline ou d'un crayon à papier) touchant légèrement une lame de rasoir.

Des récepteurs employant cette technique ont été construits pendant la Seconde Guerre mondiale, également connus avec le nom de foxhole radio (en), du nom de la station de radiodiffusion de l'armée américaine, donc des récepteurs à lame de rasoir ont été conçus pour l'écoute de cette station NVIS.

Radio foxhole de la Seconde Guerre mondiale
Poste à détecteur en lame de rasoir.
Poste à détecteur en lame de rasoir.
Foxhole radio.
Foxhole radio.

Détecteur au silicium

Caractéristiques des différentes diodes silicium Si et à l'arséniure de gallium GaAs

La caractéristique du détecteur à diode silicium est par une tension de seuil dans le sens anode à cathode de 0,6 V, donc moins sensible que les détecteurs à galène ou à germanium[17] (jusqu'à 0,6 V, le détecteur est bloqué, le détecteur ne conduit pas) donc une station arrivant avec 0,5 V sera totalement bloquée par la diode silicium (et reçu fort et clair dans l'écouteur audio du poste à détecteur par diode germanium ou par détecteur à galène).
Le détecteur à diode silicium est utilisable sur le récepteur à diode comme appareil de contrôle de champ produit par une antenne (et réglage d'antenne) où la puissance et la tension sont élevées et avec une limite de fréquence de l’ordre de 10 GHz.
L'une des premières diodes silicium, est la diode silicium sylvania 1N23B utilisée comme détecteur en UHF par l'armée américaine.

Détecteur à l'arséniure de gallium

La caractéristique du détecteur à l'arséniure de gallium est un semi-conducteur type GaAs avec une tension de seuil dans le sens anode à cathode de 1,1 volt[18] utilisable jusqu'à 300 GHz. Le détecteur à l'arséniure de gallium est utilisé dans la bande Supra-haute fréquence et dans la bande Extrêmement haute fréquence.

Récepteur à cristal à pile

Pour augmenter la sensibilité d’un détecteur à cristal, en approchant électriquement sa barrière de potentiel vers 0 volt, une pile branchée en série (entre le circuit d'accord et le détecteur) fournit une tension réglable avec le + a l’anode du détecteur à cristal. Cette tension réglée doit toujours être inférieure à la tension de seuil du détecteur.
Mais ce système est instable (équilibre instable entre la tension réglable de la pile et la tension de seuil du détecteur à cristal) et avec des pannes de contact. Ce système est abandonné.
Avec ce système dès le début du XX^e siècle, plusieurs radioécouteurs ont hétérodyné la radiotélégraphie (type A1A) création d'une tonalité par l’augmentation de la tension, dès le passage de l'intensité dans certains couples de cristaux donnant la création d'oscillations dans les circuits d'accord, c'est l'effet diode tunnel.

Principe du poste à cristal à pile
À gauche. Potentiometer pour augmenter la sensibilité du détecteur à cristal

Buzzer

Circuit détecteur avec une pile B1 pour améliorer la sensibilité et le buzzer BZ pour régler le fil de galène.

Le buzzer est un générateur de bruit radio.

Tous les points de la galène ne sont pas sensibles, chercher le point le plus sensible au moment d'une émission radio serait perdre un temps précieux d'écoute. Il est donc bon d’effectuer ce réglage avec une source de bruit d’un vibrateur d’essai ou d’un buzzer. Ce petit appareil est un mouvement de sonnerie sans timbre ; placé près de l'appareil de réception, il émet de courtes oscillations amorties qui sont entendues dans le récepteur téléphonique et permettent par la recherche de l’audition maximum, d'effectuer le réglage du détecteur et le réglage des circuits d'accord inductance-condensateur. Une courte antenne sur le buzzer augmente l'intensité des ondes émises.

Description d'un récepteur à cristal à pile et à buzzer

(circuit du buzzer B2, S1, BZ)

L1: self primaire d'antenne et terre.
L2: self secondaire couplé à la self primaire L1 .
C1: condensateurs variables à air de 500 pF environ pour la radiodiffusion des petites ondes et des grandes ondes.
D1: détecteur à galène.
C2: condensateur fixe papier ou céramique de 2 nF à 3 nF environ.
E1: écouteur avec une impédance comprise entre 500 Ω et 10 kΩ.
B1: pile de 1,5 V pour améliorer la sensibilité du détecteur.
R1: potentiomètre pour régler la sensibilité du détecteur.
B2: pile de 4,5 V du buzzer.
S1: interrupteur du buzzer.
BZ: buzzer pour régler le contact chercheur galène du détecteur D1 et le circuit d'accord L2 C1.

Détecteur électrolytique

Circuit du poste à détecteur électrolytique

Le détecteur électrolytique est le plus sensible des détecteurs. Mais d’un entretien compliqué et utilisable seulement par les stations fixes.

Principe de fonctionnement du détecteur électrolytique[19].

Une pile, un potentiomètre et un écouteur appliquent une tension au détecteur électrolytique pour l'électrolyse de l'eau. La polarisation électrolytique de l'anode est très rapide. Le signal alternatif du circuit inductance-condensateur dépolarise partiellement l'anode aux rythmes de la modulation d'amplitude, ce qui oblige la pile à fournir un nouveau courant pour repolariser l'anode. L'écouteur parcouru par ce courant repolarisant aux rythmes de la modulation d'amplitude fait entendre une image de la modulation.
Le détecteur électrolytique est seulement utilisable dans les stations fixes, sensibles aux vibrations, aux mouvements. Donc inutilisable dans les stations radios mobiles : navires, aéronefs, ballons dirigeables, stations portables...
Le détecteur électrolytique a été supplanté par le détecteur à galène pour sa simplicité.

Condensateur audio

Signal aux bornes de l'écouteur par le condensateur papier

Aux bornes de l'écouteur un condensateur fixe en papier paraffiné de 2 nF à 3 nF est inséré.

Ce condensateur est destiné à filtrer et lisser les trains d'ondes des demi-alternances du signal porteur de la fréquence radio de telle sorte que l'effet résultant soit un signal sinusoïdal de la modulation audio (débarrassé des trains d'ondes) parvenant à l'écouteur.
Ce condensateur fixe en papier est destiné à atténuer les sifflements aigus désagréables.
Cette capacité électrique peut être réalisée par le volume de l'espace entre les deux fils électriques de grande longueur entre le récepteur radio et les écouteurs.

L'écouteur

Écouteur à grande impédance

L'écouteur ou le casque audio est de type monophonique dont le noyau présente une aimantation. L'écouteur énergique doit être très sensible, car seulement l'énergie venant des ondes radio elle-même est utile au fonctionnement de l’écouteur ou du casque (la puissance de fonctionnement débute dès 1 p W/cm²) . L’écartement entre la membrane parfaitement plane et le noyau doit être aussi petit que possible; on obtient ce résultat par l'introduction de rondelles métalliques plus ou' moins épaisses entre le boitier de l’écouteur et la membrane. Il n'y a pas de réglage de volume.

Avec un détecteur à galène, l'écouteur a une impédance de 500 Ω à 10 kΩ obtenu par l'emploi d’un fil de cuivre d'enroulement (et non par l'emploi d’un fil d'enroulement en métal ou en alliage résistant).
Avec un détecteur à germanium, l'écouteur a une impédance de 200 Ω à 10 kΩ obtenu par l'emploi d’un fil de cuivre d'enroulement (et non par l'emploi d’un fil d'enroulement en métal ou en alliage résistant).
L'écouteur à une impédance élevée afin d'éviter une augmentation de l'amortissement du circuit d'accord cela pour une meilleure discrimination entre les indésirables fréquences proches. De nos jours, c'est l'écouteur à cristal piézo électrique qui est le plus courant.

Sans écouteur de grande impédance on peut brancher l'entrée d'un amplificateur électronique et écouter sur haut-parleur ou sur casque audio a faible impédance.

Accessoires

Amplificateur micro téléphonique

Principe de l'amplificateur micro téléphonique.

Dès le début du XX^e siècle, l'amateur de TSF qui possède un poste à galène, et qui commence à entendre quelques stations de radiodiffusion, souhaite sans l'application de casque audio faire écouter la TSF à ses amis sur haut-parleur avec un amplificateur micro téléphonique.

Un écouteur de téléphone accouplé par une même membrane à un « microphone au charbon » modulant l'électricité (d'une pile électrique) pour alimenter le haut-parleur.

La figure représente le schéma du montage théorique :

T est le téléphone de réception ;
M le microphone très sensible ;
HP le haut-parleur.

Amplificateur audio à tube électronique. L'un des premiers récepteurs radio Audion, construit par De Forest en 1914. Les tubes Audion ont été montés à l'envers, avec le filament délicat pendant, pour l'empêcher de s'affaisser et de toucher la grille. Il s'agissait d'un détecteur (redresseur) et d' un amplificateur audio à deux étages ; le signal radio provenait d'une unité "tuner" séparée.

Dans les stations TSF aéronautiques, les stations TSF maritimes, les stations TSF militaires et les stations d'amateurs de T.S.F., l'amplificateur micro téléphonique a été progressivement remplacé par l'amplificateur audio à tube électronique.

Dans les stations portables, l'amplificateur micro téléphonique persiste jusqu'en 1947 puis sera totalement remplacé par l'amplificateur électronique à transistor.

Ticker

Principe du ticker.

Le ticker est destiné à rendre audible la radiotélégraphie sans modulation (type A1A). Il donne une tonalité à la présence d'un signal.

Principe : Le rôle du ticker est de couper les trains d'ondes ininterrompues formant chaque signal en tranches de courte durée dans l'intervalle desquelles, aucun courant ne passant, la membrane de l'écouteur E du récepteur peut revenir à sa position d'équilibre et, par ces vibrations successives dont la fréquence est réglée par celle du ticker lui-même, déceler la valeur, brève ou longue, des signaux radiotélégraphiques transmis. Le ticker est donc un appareil qui coupe fréquemment le courant de l'écouteur.

Dès 1910, le ticker est totalement remplacé par l’hétérodyne de la radiotélégraphie.

Ondemètre

Ondemètre 1914

L’ondemètre, (nommé de nos jours dipmètre) est un appareil de mesure des longueurs des ondes électromagnétiques utilisant le phénomène de résonance.

L'ondemètre est utilisé avec le poste à cristal pour :

L'ondemètre remplace le buzzer (générateur de bruit radio pour le réglage du poste).
Le réglage de la résonance du l’antenne radioélectrique.
Le réglage du poste (réglage de la galène, le réglage des circuits d'accord inductance-condensateur).
Le réglage du couplage poste/antenne.
L'ondemètre faiblement couplé hétérodyne la radiotélégraphie crée une tonalité (et remplace le ticker).
Et faiblement couplé donne un semblant de réaction.

Système à néon

Un système à lampe néon entre l’antenne de grande longueur écoule les surtensions vers le sol.
Quand l'aérien est soumis à des charges atmosphériques, celles-ci s'écoulent aux travers du néon contenu dans une ampoule entre l’antenne et le sol. Cette lampe à décharge, normalement isolant ne devient conducteur que très momentanément et pour débarrasser le collecteur d'ondes des charges dangereuses qui sont orientées vers le sol.

S-mètre

Shunt-mètre d'un récepteurs à galène.

Avec des récepteurs a galène, les utilisateurs ont voulu trouver un moyen de noter la force des signaux qu'ils recevaient en plaçant en parallèle avec l'écouteur une résistance variable qui shuntait l'écouteur plus ou moins en fonction du curseur linéaire d’un rhéostat qui se déplaçait le long d'une règle graduée de 0 a 10 ([20]).
En face de 0, la résistance étant infinie, la totalité du courant électrique détecté par la galène traversait l'écouteur.
En face du point 10 (la règle étant graduée de 0 a 10), la résistance étant nulle, la totalité du courant électrique détecté était court-circuitée et l'écouteur ne recevait plus rien.
À mi-course du curseur gradué à 5, la résistance du shunt étant égale à l'impédance de l’écouteur, le courant électrique se partageait en deux courants électriques égaux traversant l'un l'écouteur et l'autre la résistance parallèle.
Plus la station reçue émettait un fort signal radioélectrique et plus loin était poussé le curseur jusqu'à 9, et un peu au-delà même pour une station arrivant très forte, sans toutefois aller jusqu'à 10 (résistance nulle de 0 Ω, donc la puissance reçue est infinie).
On prit donc l'habitude de noter les reports des émissions reçues de s_0 a s_9 et, au-delà de s_9 de rajouter + pour lire s_9 + (à présent on ajout des dB).

Le poste Oudin

Poste type Oudin.

Le poste Oudin est pour l'écoute ordinaire, utilisable par le grand public, une plus grande puissance du circuit d'accord inductance-condensateur arrive a l'écouteur, d’une utilisation très simple, aussi peu coûteux que possible, destiné uniquement pour la radiodiffusion des grandes ondes, de la radiodiffusion des petites ondes, la réception nocturne des grands postes européens est possible (portée jusqu’à 1 000 km si l'on dispose d'une antenne radioélectrique soutenue par un cerf-volant ou par un ballon à gaz). Le poste Oudin est le plus facile à construire.

Le poste Oudin est inadapté aux communications modernes dans les bandes décamétriques où les signaux de dix, quinze, vingt postes d’émission sont perçus au même instant sur le même réglage.

Caractéristiques

Afin de permettre l'accord dans une plage de 30 kHz à 40 MHz (10 000 mètres à 8 mètres), une bobine de 100 m (environ 1 kg) de fil émaillé 6/10 est enroulée sur un tube de 10 cm de diamètre et de 60 cm de long environ. Ces mesures n'ont rien d'absolu et peuvent varier dans certaines limites sans modification du résultat, elles sont fournies comme base sur appareils en fonctionnement.

Afin d'éviter une augmentation de l'amortissement, les condensateurs variables de 2 nF environ C1 et C2 doivent être à air.

Poste à galène montage en Oudin.

Description

Poste complet à cristaux, montage en Oudin.

A : antenne.
T : terre.
B : curseur de self primaire du circuit: BR.
H : curseur de self secondaire du circuit: HR.
J : commutateur de circuit périodique.
D : détecteur.
E : écouteur (500 ohms à 10 000 ohms).
M et N : manettes de mise en série, parallèle ou hors circuit du condensateur de Terre.
C 1 et C 2 : condensateurs variables à air de 500 pF environ pour la radiodiffusion des petites ondes et des grandes ondes.
C 3 : condensateur fixe à papier paraffiné de 2 nF à 3 nF environ.

Fonctionnement et réglage

Le schéma de montage Oudin que représente la figure.

La self primaire de réception est constituée par la partie de self B R comprise entre le curseur d'antenne et la terre; l'accord peut être complété dans ce primaire par le jeu, des manettes M et N permettant la mise en série, en parallèle ou hors-circuit du condensateur de terre C1 La self secondaire est la partie H R comprise entre H, curseur du circuit d'écoute et la terre.

Le réglage du poste s'effectue de la façon suivante :

Le point sensible du détecteur ayant été réglé au buzzer par exemple, le commutateur J étant ouvert, notre circuit d'écoute H R M D est en apériodique; mettons le curseur H sur le milieu environ de la self et cherchons le poste en faisant varier l'accord du primaire par le jeu de B (modifications de la longueur d'onde propre de l'antenne par variations de self), et le jeu de C 1 (modifications de cette même longueur d'onde par variations de la capacité), nous chercherons toujours à réaliser le maximum d'intensité du poste désiré en employant le maximum de capacité de C 1 et le minimum de self. Dans presque tous les cas pratiques, le maximum de capacité n'est autre que la mise directe au sol par court-circuitage du condensateur de terre (manette M sur L et N sur V).

Le poste ainsi réglé, transformons le circuit d'écoute, que nous avons laissé en apériodique, en circuit de résonance, en syntonie. Pour cela, fermons le commutateur J, la capacité C 2 étant minimum. Généralement l'intensité faiblit, parfois même le poste disparaît, rien de plus facile que de le retrouver: diminuons la self H, R par jeu du curseur H, complétons ensuite l'accord par intervention de la capacité C 2. Dès lors le poste est réglé au mieux pour l'onde voulue.

Nous remarquons ici que nous pouvons trouver cet accord pour de multiples positions du curseur H, à la seule condition de faire varier simultanément en sens inverse la capacité C 2 afin de conserver une même valeur au circuit de résonance H, R, J, C 2 en maintenant constant le produit de la self par la capacité. Autant que possible, nous chercherons à réaliser cet accord du secondaire en employant le maximum de self et le minimum de capacité C 2. Toutefois, il faut se souvenir que le couplage étant réalisé par la partie de self H, R commune aux deux circuits, nous pourrons relâcher ce couplage en diminuant cette self; diminution qu'il nous faudra compenser par une augmentation de C 2. Ce relâchement de couplage, souvent utile, affaiblit toujours l'intensité, mais isole nettement le poste voisin gênant.

Dépannage

Les pannes des postes à cristal se manifestent de diverses manières, aussi peut-on en découvrir facilement la cause et appliquer le remède voulu :

Audition affaiblie pour tous les postes ;

Le premier cas provient, presque toujours, d'un détecteur à galène mal réglé : employer le buzzer (générateur de bruit radio, ondemètre, marqueur à quartz) et chercher à obtenir le maximum d'intensité ; l'emploi de deux détecteurs, dont l'un contrôle l'autre, évite facilement cette panne. Il peut encore provenir, d’une connexion mal établie : vérifier le serrage des bornes et la correction du montage. Il peut enfin avoir son origine dans l'antenne ou vers la prise de terre : antenne flottante touchant un corps conducteur, prise de terre desséchée ou dont le fil de prise est oxydé.

Intermittences d'audition, variations brusques d'intensité ;

Les intermittences d'audition proviennent d'un mauvais contact dans le circuit : vérifier le serrage des bornes. Si le défaut persiste, vérifier la conductibilité électrique des divers circuits avec une pile et un galvanomètre, ou, à défaut, une sonnerie électrique. Vérifier soigneusement les plots de contact, les frotteurs des commutateurs. Ces intermittences se produisent fréquemment dans le cas d'emploi de bobines à curseur : passer légèrement une toile d'émeri usée sur le chemin du curseur et sur le frotteur, vérifier l'élasticité des ressorts des curseurs. Le défaut peut provenir des fils du téléphone : froisser ces fils entre les mains en écoutant pour se rendre compte si ce froissement provoque les interruptions incriminées.

Audition nulle ;

L'audition subitement annulée peut provenir :

du cristal à galène : Pointe non en contact, ou bien en contact avec la cupule porte-cristal ;
des circuits de réception proprement dits : Vérifier soigneusement les fils en suivant tous les circuits dans leur ordre d'utilisation, primaire, puis secondaire.

Le plus souvent l'interruption est provoquée par la rupture d'un fil de son attache, parfois le fil tient encore par son isolant ; aussi doit-on, pour vérifier, opérer sur chaque fil une légère traction.
Enfin, cette interruption peut provenir du récepteur téléphonique lui-même : plaque collée. Donner un coup sec sur la plaque avec la pointe d'un crayon ; si la plaque ne vibre pas et rend un son mat, elle est collée. Dans ce cas, dévisser le couvercle d'ébonite et retourner la plaque sans déplacer la bague d'écartement. Ce remède suffit souvent ; sinon, ajouter une bague mince (feuille de carton ou de papier découpée) entre la membrane et le boîtier.
Dans tous les cas, vérifier l'intégrité des condensateurs : ceux-ci ne doivent jamais laisser passer le courant continu d'une pile. Les essayer au galvanomètre ou à la sonnerie, comme pour la recherche de fils brisés.

Le poste Tesla

Poste Tesla à cristal 1914.

Poste à galène montage en Tesla.

Pour le poste en montage Tesla.
La puissance de réception arrivant à l'écouteur est plus faible (due au faible couplage des circuits d'accord), d’une utilisation très compliquée, et destiné à l’écoute d'une bande radio en séparant les stations les unes des autres grâce à la syntonie poussée par le couplage entre les circuits d'accord inductance-condensateur.

Le poste en montage Tesla permet l'accord dans une plage restreinte en bande : BF, MF, HF. Il faut plusieurs jeux de bobines interchangeables par bandes à écouter: bobine d'antenne, bobine primaire et bobine secondaire. Ou un poste Tesla par bande.

Chaque jeux de bobines est parfaitement adapté à la bande à écouter; donc permet une meilleure sélectivité et une meilleure sensibilité.

Ce poste en montage Tesla a eu peu d’utilisation par le grand public par la complexité des réglages et les faibles signaux parvenant à l’écouteur. Le poste en montage Tesla est principalement utilisable par les radiotélégraphistes: des stations des navires, des stations côtières, des stations de radiogoniométrie, des stations aéronautiques.

Description

A : antenne.
T : terre.
B : curseur de self d'antenne.
E : self primaire couplée à la self secondaire S .
S : self secondaire couplée à la self primaire E .
G : curseur de changement des bandes.
J : commutateur de circuit périodique.
D : détecteur.
F : écouteur (500 ohms à 10 000 ohms).
M et N : manettes de mise en série, parallèle ou hors circuit du condensateur de Terre.
C 1 et C 2 : condensateurs variables à air de 500 pF environ pour les petites ondes et les grandes ondes. Et 2 nF environ pour les VLF et LF.
C 3 : condensateur fixe à papier paraffiné de 2 nF à 3 nF environ.

Poste de station utilitaire

Poste à galène vers 1914.

Image de droite: Poste à galène donnant une image de la technique de la radioélectricité vers 1914.

Ce type de poste à galène à montage en Tesla[21] équipait les stations TSF aéronautiques, les stations TSF maritimes, les stations TSF militaires et quelques stations d'amateurs de T.S.F..

Concurrencés par les stations Marconi avec le détecteur magnétique, ces deux types de postes sont restés les maîtres sur onde moyenne jusqu’en 1920 et sur onde courte jusqu’en 1925, (impossibilité de gain des lampes électroniques sur les fréquences de plus de 300 kHz) jusqu’à l’arrivée vers 1920 du tube électronique (architecture lampe électronique en forme de grosse boule et tube électronique en forme de petit tube).

L'amplificateur audio micro téléphonique est en deux étages en cascade (écouteur actionnant un micro au charbon par une même membrane) dont Graham Bell lui-même posa le principe.

L'ondemètre est utilisé pour le réglage du poste/antenne.

Le ticker est remplacé par l'ondemètre faiblement couplé qui hétérodyne la radiotélégraphie (crée une tonalité). (Avec l'inconvénient de rayonner une porteuse radio sur l'antenne).

L'ondemètre faiblement couplé donne un semblant de réaction. Avec l'inconvénient de rayonner une onde radio par l’antenne. Ce qui pose un problème de brouillage radio dès 1925 (par la grande sensibilité des postes à lampe).

Le cadre est pour la radiogoniométrie des stations aéronautiques, maritimes, avec une portée de 60 km.

Récepteur moderne type Tesla

Le poste en montage Tesla est plus difficile à construire.

Avec le poste en montage Tesla, il faut, soit plusieurs jeux de bobines L1 et L2 interchangeables par bandes à écouter, soit un poste Tesla par bande : un poste aéronautique VHF, un poste FM, un poste HF, un poste GO et PO.

Chaque jeu de bobines est parfaitement adapté à la bande à écouter ; donc avec une meilleure sélectivité et une meilleure sensibilité.

Si l'on dispose d'une antenne radioélectrique d'une vingtaine de mètres, il permet l’écoute des stations de radiodiffusion lorsqu’il fait nuit entre le lieu d’émission et de réception dans la bande décamétrique des 49 mètres, SW de 5,8 à 6,2 MHz.

Il permet en outre l’écoute des stations de radiodiffusion des GO ou LW, de la radiodiffusion des PO ou MW (si l'on dispose d'une antenne radioélectrique soutenue par un cerf-volant ou par un ballon à gaz).

Il permet encore l’écoute des stations locales de radiodiffusion de la bande FM grâce au circuit d'accord inductance L2-condensateur C2 pouvant être décalé en fréquence comme un circuit "discriminateur" (qui transforme alors la modulation de fréquence en une variation d'amplitude BF). Mais la sélectivité du seul circuit d'accord L1 C1 est très médiocre (de l'ordre de 10 MHz) ([22]).

À quelques centaines de mètres d’un aérodrome, d'une tour de contrôle, avec une antenne demi-onde de 1,2 mètre, il permettra l’écoute des stations aéronautiques dans la bande comprise entre 117,975 MHz à 137 MHz, grâce aux divers circuits d'accord inductance-condensateur pouvant être calés sur la même fréquence pour réduire le nombre des stations perçues au même instant.

Récepteur à cristal moderne en Tesla.

Description

Antenne et terre.
S1: curseur d'antenne de changement des bandes.
L1: self primaire couplée à la self secondaire L2 .
L2: self secondaire couplée à la self primaire L1 .
D1: détecteur à diode à pointe type : OA85 ou OA95.
E1: écouteur d'impédance entre (500 ohms à 10 000 ohms).
C1: et C2: condensateurs variables à air de 500 pF environ pour la radiodiffusion des petites ondes et des grandes ondes ou (quelques dizaines de picofarad pour la bande VHF)
C3: condensateur fixe papier ou céramique de 2 nF à 3 nF environ.

Récepteur à préamplificateur

Détecteur avec préamplificateur.

Le détecteur prend l'énergie du préamplificateur à transistor à effet de champ (BF244) et non plus au circuit résonnant ce qui donne comme avantages:

le facteur de qualité du circuit résonnant est sensiblement plus élevé,
la bande passante du circuit résonnant pour la séparation entre les stations radios est bien meilleur,
les signaux des stations utiles au fonctionnement du casque audio arrivant au casque ont un volume sensiblement plus élevé.

Le transistor à effet de champ présente une impédance d'entrée de plusieurs millions d'ohms. À ce stade le doubleur de tension (est pour atteindre des signaux plus élevés) par deux diodes à pointe en germanium ou des diodes pour faibles signaux.
La résistance du casque se situe entre 500 Ω et 50 kΩ, si besoin une résistance correspondant est installée.
Dans le contexte du concours Set DX Contest annuel des radioécouteurs avec des récepteurs à cristal. Cela a permis au vainqueur de la compétition 2003 avec le meilleur récepteur de recevoir 190 stations donc la plus éloignée est à 4 000 km[23].

Récepteur à amplificateur opérationnel

Schéma du récepteur moderne à amplificateur opérationnel.

Article détaillé : Conception d'un récepteur radio AM

De nos jours, un radioécouteur qui possède un poste à galène, souhaite sans l'application de casque audio écouter la radiodiffusion sur haut-parleur avec un amplificateur opérationnel (remplaçant l'amplificateur électronique à transistor).

Poste à réception pour écouteur à faible impédance

Poste à écouteur de faible impédance.

Ce poste à réception (type indirecte) fonctionnera avec un écouteur à faible impédance vers 1907.
Le circuit de résonance inductance-condensateur est trop amorti par le détecteur et par l'écouteur ou le casque audio donc :

La sensibilité très faible est insuffisante pour la réception à grande distance.

La bande passante est trop large pour l'écoute de la radiodiffusion GO, PO.

La discrimination entre fréquences proches étant très faible, la réception est facilement brouillée.

Ce système est abandonné.

Notes et références

Aide-mémoire de René BESSON électronique DUNOD "TECH"
error 404 le 23 septembre 2012 « Copie archivée » (version du 24 mars 2006 sur Internet Archive), sur le site bellsystemmemorial.com
les installations radiotélégraphiques privées en France sont prévues par le règlement administratif du 22 juin 1891
(décret-loi du 24 février 1917.
du 14 décembre 1923 concernant les redevances.
le décret du 24 novembre 1923 concernant la réception art 1 à 7
Catalogue la téléphonie sans fil (Radio-Amateur 46 rue Saint-André-des-Arts, Paris 6°
confiscations des postes radios de la population sur les photos File:Chroniques de Jersey Octobre 1941 radios.jpg et File:Chroniques de Jersey Juin 1941 V for Victory.jpg
Radio France International P:250 kW en modulation d'amplitude.
Pour le ballon à gaz : 1 m³ d'air chaud (Δ 60 °C) lève une charge de 0,1 kg ; 1 m³ d'hélium lève une charge de 1 kg.
Une self nid d'abeille de 180 micro Henry a un coefficient Q de 50 a 80 dans la bande des petites ondes une self sur un tore a un coefficient Q de 80 a 300 .
Fiches de caractéristique de la diode germanium OA85 et OA95. Mars 1968.
Voir Précis de T. S. F., de Rothé, édition 1914.
page 54 du Manuel pratique de télégraphie sans fil Berranger édition Etienne Chiron de 1919
Bases d'électricité et de radioélectricité ETSF
Vidéo d'un détecteur en mine de crayon sur une tache de rouille
Caractéristique du détecteur silicium est dans le sens anode à cathode une tension de 0,6 V.
Caractéristique du détecteur à l'arséniure de gallium est dans le sens anode à cathode une tension de 1,1 V (jusqu'à 1,1 V, le détecteur est bloqué, le détecteur ne conduit pas) donc une station arrivant avec 1 V sera totalement bloquée par la diode à l'arséniure de gallium.
Le détecteur électrolytique indiqué par le Capitaine Ferrié, en 1900 au Congrès international d'Électricité
mémoire de F9ND Plion
Le premier livre de l’amateur de TSF, Librairie Vuibert, Paris, 1924.
FM Crystal Radio
Berthold Bosch, Detektor Fernempfang

Bibliographie

Les livres écrits par Camille Tissot, sur le site camille-tissot.fr.
[PDF] Manuel élémentaire de télégraphie sans fil (1914) PDF (21 Mo)., sur le site camille-tissot.fr
Laurent Péricone (officier radio de bord), Le mémento de l’étudiant radioélectricien (à l’usage des radiotechniciens et des candidats aux divers examens d’opérateur radio),, Dunod, Paris, 1949
Manuel des stations radioélectriques de bord, vers 1949
Joseph Roussel (secrétaire général de la Société française d’étude de télégraphie et de téléphonie sans fil), Le premier livre de l’amateur de TSF, Librairie Vuibert, Paris, 1924
Géo Mousseron, Les Postes à galène modernes, 1958
Georges Giniaux, Les Postes à galène - Premiers pas du sans-filiste, Étienne Chiron - Les Cahiers de la T.S.F, 1940
Pierre Hémardinquer, Le Poste de l'amateur de T.S.F, Étienne Chiron, Paris, 1923
Ballon à gaz d'hélium. (Section: Antenne et prise de terre)
(it) Fabio Courmoz, Alessandro Battocchio, La radio a galena. Dal coherer al transistor nella ricezione passiva. Ed. Mosè 2002.
(en) crystal experimenters handbook de 1922
Le poste à Galène est évoqué dans le 47° des 480 souvenirs cités par Georges Perec, dans son texte Je me souviens (Perec)

Annexes

Liens externes

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Récepteur à cristal

Utilisation du récepteur à cristal

Historique

Utilisations modernes

Galerie

Description d'un poste

Antenne et prise de terre

Circuit d'accord

Détecteur

Détecteur à germanium

Caractéristique du détecteur à germanium

Détecteur à galène

Le réglage du détecteur à galène

Caractéristiques du détecteur à galène

Construction d'un détecteur à galène

Détecteur à galène à doubles pointes

Détecteur à rouille

Détecteur à lame de rasoir

Détecteur au silicium

Détecteur à l'arséniure de gallium

Récepteur à cristal à pile

Buzzer

Détecteur électrolytique

Condensateur audio

L'écouteur

Accessoires

Amplificateur micro téléphonique

Ticker

Ondemètre

Système à néon

S-mètre

Le poste Oudin

Caractéristiques

Description

Fonctionnement et réglage

Dépannage

Le poste Tesla

Description

Poste de station utilitaire

Récepteur moderne type Tesla

Récepteur à préamplificateur

Récepteur à amplificateur opérationnel

Poste à réception pour écouteur à faible impédance

Notes et références

Bibliographie

Annexes

Articles connexes

Liens externes