Construire une radio

En une phrase

Une radio récepteur capte les ondes électromagnétiques qui traversent l’air et les transforme en sons audibles, permettant d’entendre des émissions à des centaines de kilomètres.

Comment ça marche

Qu’est-ce que c’est ?

Une radio récepteur est un appareil qui capte les signaux radio (des ondes invisibles qui voyagent dans l’air à la vitesse de la lumière) et les convertit en sons. Ces ondes sont émises par un émetteur lointain et transportent de la voix, de la musique ou des signaux codés.

Le plus simple des récepteurs radio s’appelle un récepteur à cristal. Il n’a pas besoin de pile ni d’amplification. Il utilise un cristal minéral (la galène, un minerai de plomb) comme détecteur pour transformer les ondes radio en signal audio, qu’on écoute avec un casque à haute impédance.

Plus tard, avec des tubes à vide ou des transistors, on peut construire des radios amplifiées qui produisent du son assez fort pour être entendu dans une pièce.

Où le trouver / comment le fabriquer ?

On ne trouve pas de radio dans la nature. Il faut la construire. Les composants de base sont :

• Antenne : un long fil métallique tendu en l’air pour capter les ondes
• Bobine : fil de cuivre enroulé pour créer une inductance
• Condensateur : dispositif qui stocke une charge électrique (bouteille de Leyde ou condensateur variable artisanal)
• Détecteur : cristal de galène ou diode pour transformer le signal radio en son
• Écouteur : casque à haute impédance (2000 à 4000 ohms) pour entendre le signal faible
• Mise à la terre : pieu métallique dans le sol

Comment l’utiliser ?

On règle la fréquence en modifiant la bobine ou le condensateur variable. L’antenne capte toutes les stations, le circuit accordé (bobine + condensateur) sélectionne une fréquence, le détecteur extrait le son, et l’écouteur le rend audible.

Étapes détaillées

1. Fabriquer la bobine d’accord

La bobine sélectionne la fréquence radio qu’on veut écouter.

• Prendre un tube en carton (rouleau de papier) ou un cylindre en bois d’environ 5 à 10 centimètres de diamètre et 15 à 20 centimètres de long.
• Enrouler du fil de cuivre émaillé autour du tube. Faire environ 60 à 100 tours serrés et réguliers.
• Gratter l’émail à certains endroits pour créer des points de contact (approximativement tous les 5 tours). C’est là qu’on branchera le curseur pour régler la fréquence.
• Fixer la bobine sur une planche de bois.

Plus la bobine a de tours, plus elle capte les fréquences basses (ondes longues). Pour les fréquences plus hautes (ondes courtes), utiliser moins de tours ou une bobine plus petite.

2. Fabriquer le condensateur variable

Le condensateur, avec la bobine, détermine la fréquence résonante du circuit.

Méthode artisanale (condensateur à lames) :

• Découper des plaques d’aluminium ou de fer blanc en forme de demi-cercles (environ 10 plaques fixes et 9 plaques mobiles).
• Empiler les plaques fixes sur un support isolant, espacées de 2 millimètres.
• Les plaques mobiles sont montées sur un axe central et s’insèrent entre les fixes sans les toucher.
• Quand on tourne l’axe, les plaques mobiles entrent plus ou moins entre les plaques fixes, ce qui change la capacité et donc la fréquence.

Méthode simplifiée (condensateur fixe + réglage par la bobine) :

• Fabriquer une bouteille de Leyde : un bocal en verre avec du papier métallique (ou feuille d’étain) à l’intérieur et à l’extérieur. C’est un condensateur fixe.
• Régler la fréquence en changeant le point de contact sur la bobine (curseur).

3. Trouver ou fabriquer un détecteur

Le détecteur est le composant clé qui transforme les ondes radio signal en son.

Option A : cristal de galène (méthode historique)

• La galène est un minerai de plomb gris et brillant qu’on trouve dans les gisements de plomb. Elle a un éclat métallique et se casse en petits cubes.
• Fixer un morceau de galène dans un petit support (un bout de bois avec un creux).
• Utiliser un fil fin appelé “moustache” (chat’s whisker) : un fil très fin de cuivre, de laiton ou de bronze qu’on pose délicatement sur la surface de la galène. Chercher le point de contact qui donne le meilleur signal en touchant différents endrots du cristal.

Option B : diode rudimentaire

• Si on a accès à des composants récupérés, une simple diode au silicium ou au germanium fait l’affaire. Toute petite bague en verre avec un fil rouge et un fil noir.
• Sinon, on peut fabriquer une diode rudimentaire avec un filament chauffé dans un tube à vide (voir Fabriquer un tube à vide).

4. Fabriquer ou trouver un écouteur

Un récepteur à cristal produit un signal très faible. Il faut un écouteur à haute impédance (résistance interne élevée).

• L’idéal est un casque de téléphone ancien à 2000 ou 4000 ohms.
• Si on n’en a pas, on peut fabriquer un écouteur rudimentaire : une bobine de fil fin enroulée autour d’un noyau de fer, avec une membrane métallique fine (lampe de fer blanc) posée juste au-dessus. Le courant dans la bobine fait vibrer la membrane.

5. Installer l’antenne et la terre

Antenne :

• Tendre un fil de cuivre ou de fer le plus long et le plus haut possible. Un fil de 10 à 30 mètres de long tendu entre deux arbres ou deux poteaux, à au moins 5 mètres du sol.
• Plus l’antenne est longue et haute, meilleur est la réception.
• Isoler le fil aux points de fixation avec des isolateurs en verre ou en céramique.

Mise à la terre :

• Enfoncer un pieu métallique (tige de fer, tuyau) dans le sol, aussi profondément que possible.
• Le sol doit être humide. Arroser si nécessaire.
• Relier le pieu à la radio avec un fil court.

6. Assembler le récepteur à cristal

Le circuit est simple :

1. L’antenne se connecte au haut de la bobine.
2. La terre se connecte au bas de la bobine.
3. Le condensateur est branché en parallèle avec la bobine (aux deux bouts).
4. Le détecteur (galène + moustache ou diode) est branché en parallèle aussi.
5. L’écouteur est branché en série avec le détecteur.

Schéma simplifié : Antenne — Bobine // Condensateur — Détecteur + Écouteur — Terre

7. Régler et écouter

• Mettre l’écouteur sur l’oreille.
• Tourner le condensateur variable ou déplacer le curseur sur la bobine pour chercher une station.
• Avec le récepteur à cristal, ajuster la moustache sur la galène en touchant différents points jusqu’à entendre un signal.
• Les stations les plus puissantes s’entendent mieux le soir et la nuit car l’atmosphère réfléchit mieux les ondes radio.
• Si on n’entend rien : vérifier les connexions, rallonger l’antenne, améliorer la terre.

Variations par climat

• En climat froid : la galène fonctionne très bien. L’antenne peut givrer et se charger de glace : la secouer régulièrement. Les nuits froides sont excellentes pour la réception.
• En climat tropical : l’humidité oxyde les contacts. Protéger les connexions avec de la cire ou de la résine. L’atmosphère humide absorbe les ondes radio : l’antenne doit être plus longue.
• En zone montagneuse : les montagnes bloquent les ondes. Installer l’antenne au sommet d’une crête si possible.

Pièges et erreurs courantes

• Antenne trop courte : c’est l’erreur la plus courante. Une antenne de moins de 5 mètres capte très peu. Viser 15 à 30 mètres.
• Mauvaise mise à la terre : sans bonne terre, le signal est divisé par 10 ou plus. Le pieu doit être dans un sol humide.
• Moustache pas trouvée : sur le cristal de galène, il faut tâtonner pour trouver le point de contact optimum. Avoir la patience de chercher.
• Court-circuit dans la bobine : si le fil émaillé est rayé, des tours se touchent et la bobine ne fonctionne plus. Enrouler avec soin.
• Écouteur à basse impédance : un casque moderne (8 à 32 ohms) ne fonctionne pas avec un récepteur à cristal. Il faut un écouteur à haute impédance ou fabriquer le sien.

Une fois que vous savez faire ça, vous pouvez débloquer

• Fabriquer un tube à vide
• Construire un transistor
• Créer un réseau informatique

Notes

• Le récepteur à cristal a été inventé au début du 20ème siècle. Il ne nécessite aucune pile car il tire son énergie directement des ondes radio captées par l’antenne.
• Pour émettre de la radio, il faut un émetteur, ce qui est plus complexe. Un émetteur rudimentaire utilise un oscillateur à arc ou à étincelle, mais sa portée est limitée et il brouille toutes les fréquences.
• Les ondes courtes (3 à 30 mégahertz) peuvent se réfléchir sur l’ionosphère et parcourir des milliers de kilomètres.
• Les ondes moyennes (300 kilohertz à 3 mégahertz) suivent le terrain et portent à quelques centaines de kilomètres.
• Si quelqu’un émet, vous pouvez recevoir. Si personne n’émet, la radio ne sert à rien.
• Une radio à cristal est le premier pas vers la communication sans fil. En combinant réception et télégraphie, on obtient la télégraphie sans fil (TSF).

Ressources externes

• Universal Radio Hacker (URH) — analyse et décodage de protocoles radio inconnus (SDR avancé, complément GQRX/GNU Radio)

• SigDigger — analyseur spectral et démodulateur SDR (complémentaire de GQRX pour l’analyse avancée)

• noaa-apt — décodeur ultra-simple d’images météo NOAA APT (complément WXtoImg)

• GQRX SDR : https://gqrx.dk/ — Logiciel open source de réception radio logicielle (fonctionne avec dongle RTL-SDR ~25€).

• CHIRP : https://trac.chirp.danplanet.com/ — Programmation open source des radios émettrices.

• APRS : https://aprs.org/ — Protocole de communication radio numérique (évolution moderne de la TSF).

• RTL-SDR : https://www.rtl-sdr.com/ — Clé USB bon marché transformable en récepteur radio large bande.

• Meshtastic : https://meshtastic.org/ — Communication maillée LoRa open source (alternative moderne à la radio traditionnelle).

• GNU Radio : https://www.gnuradio.org/ — Cadre de traitement du signal open source pour créer des récepteurs/émetteurs logiciels personnalisés (décodage météo, APRS, signaux numériques).

• SatNOGS : https://satnogs.org/ — Réseau de stations réceptrices satellites open source (données météo et images satellite post-catastrophe).

• Mumble : https://www.mumble.info/ — Communication vocale basse latence sur réseau local sans internet (coordination de groupe en urgence).

• WEFAX (Android) : Réception de cartes météo par ondes courtes via radio.

• Just Learn Morse Code — logiciel d’apprentissage du code Morse (méthode Koch, 2-4 semaines de pratique)

• ARRL — Formation radio amateur — manuels de formation et licences radio amateur (communications longue distance HF)

• Voir aussi : Ressources et Outils — Section Radio et communications