Électricité et radioélectricité

Fiches techniques

Les notions essentielles du programme officiel, expliquées avec les formules, les ordres de grandeur et les pièges classiques du QCM.

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Unités, préfixes et notation scientifique

La base de presque tous les calculs de l’examen.

PréfixeSymboleFacteurExemple
gigaG10⁹1 GHz = 1 000 MHz
mégaM10⁶7 MHz = 7 000 kHz
kilok10³4,7 kΩ = 4 700 Ω
millim10⁻³250 mA = 0,25 A
microµ10⁻⁶10 µF = 0,000 010 F
nanon10⁻⁹100 nF = 0,1 µF
picop10⁻¹²1000 pF = 1 nF
Piège classique : la lettre majuscule compte. m signifie milli, tandis que M signifie méga : le rapport est d’un milliard.
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Loi d’Ohm, puissance et énergie

Les quatre relations à savoir manipuler rapidement.

Loi d’Ohm U = R × I U en volts, R en ohms, I en ampères.
Puissance P = U × I P en watts.
Autres formes P = R × I² Utile lorsque la tension n’est pas connue.
Autres formes P = U² / R Utile lorsque le courant n’est pas connu.

L’énergie électrique s’écrit E = P × t. La capacité d’une batterie exprimée en ampères-heures indique un produit courant × durée, et non directement une énergie.

Pour contrôler un résultat, vérifiez l’ordre de grandeur : un poste de 100 W alimenté sous 13,8 V ne peut pas consommer seulement 1 A.
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Composants en série et en parallèle

Résistances, tensions, courants et générateurs.

Résistances en série Rtotal = R1 + R2 + … Le même courant traverse tous les composants.
Résistances en parallèle 1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + … La même tension est présente sur chaque branche.
Deux résistances en parallèle R = (R1 × R2) / (R1 + R2) Forme rapide valable pour deux résistances.
Deux valeurs identiques Rtotal = R / 2 Deux résistances identiques en parallèle donnent la moitié.
En parallèle, la résistance équivalente est toujours inférieure à la plus petite des résistances. Si votre résultat est supérieur, le calcul est faux.
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Ondes, fréquence, période et longueur d’onde

Relier ce qui se passe dans le temps et dans l’espace.

Période T = 1 / f Une fréquence de 1 kHz possède une période de 1 ms.
Longueur d’onde λ = c / f Dans le vide, c ≈ 300 000 000 m/s.
Forme pratique λ(m) ≈ 300 / f(MHz) À 145 MHz, λ ≈ 2,07 m.
Sinusoïde Ueff = Umax / √2 Relation valable pour une tension sinusoïdale.

La polarisation correspond à l’orientation du champ électrique. En liaison directe, une mauvaise correspondance de polarisation peut provoquer une forte atténuation.

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Décibels, gains et pertes

Une échelle logarithmique très pratique en radio.

Rapport de puissance dB = 10 log₁₀(P2 / P1)
Rapport de tension dB = 20 log₁₀(U2 / U1) Lorsque les impédances sont identiques.
dBRapport de puissance
+3 dB≈ ×2
+6 dB≈ ×4
+10 dB×10
+20 dB×100
−3 dB≈ ÷2
−10 dB÷10
Les gains et pertes en dB s’additionnent algébriquement. Exemple : amplificateur +10 dB, câble −3 dB, antenne +6 dB : gain global = +13 dB.
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Résistance, condensateur et bobine

Trois comportements fondamentaux.

Résistance R S’oppose au courant et dissipe de la puissance sous forme de chaleur. Son impédance ne dépend idéalement pas de la fréquence.
Condensateur C Sa réactance diminue lorsque la fréquence ou la capacité augmente. XC = 1 / (2πfC)
Bobine L Sa réactance augmente lorsque la fréquence ou l’inductance augmente. XL = 2πfL
Déphasage Dans un condensateur idéal, le courant est en avance ; dans une bobine idéale, le courant est en retard.
Les condensateurs électrolytiques sont généralement polarisés. Une inversion de polarité peut les endommager et devenir dangereuse.
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Résonance, facteur Q et filtres

Sélectionner ou rejeter une plage de fréquences.

Fréquence de résonance f₀ = 1 / (2π√(LC))
Facteur de qualité Q = f₀ / B B est la largeur de bande.
Passe-basLaisse passer les fréquences basses.
Passe-hautLaisse passer les fréquences hautes.
Passe-bandeLaisse passer une plage limitée.
Coupe-bandeRejette une plage limitée.
Plus le facteur Q est élevé, plus le circuit accordé est sélectif et plus sa bande passante est étroite.
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Diodes, transistors et transformateurs

Fonctions usuelles plutôt que physique détaillée.

Diode de redressement Conduit principalement dans un sens et sert au redressement.
Zener Utilisée en inverse pour stabiliser ou limiter une tension.
Varicap Sa capacité varie avec la tension ; utile pour l’accord électronique.
Transistor Peut amplifier ou commuter ; familles bipolaires NPN/PNP et FET.

Pour un transformateur idéal : Usec / Uprim = Nsec / Nprim Le courant varie en sens inverse du rapport de spires et la puissance primaire est égale à la puissance secondaire.

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Modulations et largeur de bande

Ce que le signal transporte et l’espace spectral qu’il occupe.

AM L’information fait varier l’amplitude de la porteuse. Porteuse et deux bandes latérales sont présentes.
BLU / SSB Une seule bande latérale est transmise et la porteuse est supprimée, ce qui améliore l’efficacité spectrale et énergétique.
FM L’information fait varier la fréquence instantanée. La déviation participe à la largeur de bande.
CW Porteuse manipulée, très étroite en bande lorsque la forme des transitions est correctement maîtrisée.
Une modulation excessive n’améliore pas la portée. Elle élargit le signal et peut provoquer des brouillages.
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Récepteurs, émetteurs et construction

Comprendre les blocs, puis passer à des montages réellement constructibles.

Récepteur HF 40 m Filtre d’entrée → mélangeur SA612 → détection directe → filtrage audio → amplificateur LM386.
Émetteur QRP CW 40 m Oscillateur à quartz → buffer → amplificateur final → filtre passe-bas → charge fictive ou antenne.
Dossier de construction Nomenclature, implantation, ordre de montage, tensions de contrôle, réglages et procédure de dépannage.
Validation RF Le typon et les valeurs du filtre doivent être vérifiés sur un prototype avant publication comme montage validé.
Un émetteur ne doit jamais être essayé sans charge fictive 50 Ω et sans filtre de sortie. Un joli typon ne garantit ni la stabilité ni la propreté spectrale.

Ouvrir les dossiers de construction

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Lignes de transmission, ROS et antennes

Transporter la puissance jusqu’à l’antenne avec peu de pertes.

Coefficient de réflexion |Γ| = (ROS − 1) / (ROS + 1)
Puissance réfléchie Préfléchie / Pdirecte = |Γ|²
Impédance caractéristique Valeur propre à la ligne, couramment 50 Ω dans une station amateur.
ROS 1:1 Adaptation idéale et réflexion théorique nulle.
Symétriseur / balun Adapte notamment une ligne asymétrique à une antenne symétrique.
Boîte d’accord Présente une impédance acceptable au poste ; elle ne supprime pas nécessairement les pertes déjà présentes dans la ligne.

Longueur approximative d’un dipôle demi-onde : L total(m) ≈ 143 / f(MHz) Cette formule est un point de départ ; l’environnement impose ensuite un réglage réel.

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Propagation, mesures et brouillages

Ce qui relie la théorie à l’exploitation réelle d’une station.

HF et ionosphère Couches ionosphériques, fréquence critique, MUF, influence solaire, angle de départ et bonds.
VHF/UHF et troposphère Portée optique, hauteur des antennes, inversions de température, propagation troposphérique et sporadique E.
Mesures Multimètre, wattmètre, ROS-mètre, fréquencemètre, oscilloscope et analyseur de spectre.
CEM Filtrage, blindage, mise à la masse, ferrites, découplage et réduction des rayonnements non essentiels.
Un multimètre mal configuré en mesure de courant peut créer un court-circuit. La sécurité électrique n’est pas un détail de l’examen : elle s’applique immédiatement à l’atelier.

Calculateurs pédagogiques

Pour vérifier un raisonnement, pas pour remplacer l’apprentissage.

Fréquence ↔ longueur d’onde

Loi d’Ohm et puissance

Watts ↔ dBm

Dipôle demi-onde

ROS et puissance réfléchie

Résonance LC

Q

Mini-quiz technique

Dix questions avec correction immédiate.

1. Une résistance de 50 Ω est parcourue par un courant de 2 A. Quelle est la tension ?

U = R × I = 50 × 2 = 100 V.

2. Quelle puissance est consommée sous 12 V avec un courant de 5 A ?

P = U × I = 12 × 5 = 60 W.

3. La longueur d’onde approximative d’un signal à 150 MHz est :

λ = 300 / f(MHz) = 300 / 150 = 2 m.

4. Un gain de puissance de +3 dB correspond approximativement à :

+3 dB correspond approximativement à un doublement de la puissance.

5. Deux résistances de 100 Ω montées en parallèle donnent :

Deux résistances identiques en parallèle donnent la moitié de leur valeur : 50 Ω.

6. À la résonance d’un circuit RLC, les réactances XL et XC sont :

À la résonance, XL = XC ; leurs effets réactifs se compensent.

7. Quel filtre laisse passer les fréquences inférieures à sa fréquence de coupure ?

Un filtre passe-bas atténue les fréquences situées au-dessus de sa coupure.

8. Dans un récepteur superhétérodyne, le mélangeur sert principalement à :

Le mélangeur combine le signal reçu et l’oscillateur local pour produire la fréquence intermédiaire.

9. Un ROS de 1:1 indique :

Un ROS de 1:1 correspond à l’absence théorique de puissance réfléchie.

10. Quelle polarisation possède généralement un dipôle horizontal ?

Le champ électrique d’un dipôle horizontal est principalement polarisé horizontalement.
S

Programme et sources

Le contenu de référence reste l’annexe I de l’arrêté.

Ces fiches résument le programme et ajoutent des exemples pédagogiques. En cas de divergence, le texte officiel consolidé et les indications de l’ANFR prévalent.