Génération d'ondes porteuses FM

J'essaie de comprendre comment fonctionne le schéma de radio FM suivant.

Plus précisément, je veux savoir comment l'onde porteuse est générée. Je comprends le concept d'un réservoir LC et je pense que je le vois là en haut à droite, mais ce que je ne comprends pas, c'est comment l'oscillation / résonance commence. Tous les exemples que je vois en ligne montrent l'utilisation d'un générateur de fréquence pour faire "partir" un réservoir LC. Évidemment, il n'y a pas de générateur de fréquence attaché à ce petit (simple) circuit.

J'ai demandé à un ami et il m'a dit qu'il soupçonnait que le ou les transistors étaient impliqués, ce qui est logique, mais j'espère que quelqu'un pourra m'expliquer cela plus en détail ou s'il est trop impliqué pour répondre ici, pointez-moi au quelques ressources (livres, sites web, vidéos, etc.) pour me faire avancer dans la bonne direction.

Merci!

Mise à jour
Merci beaucoup pour toutes les informations utiles. Après avoir appris qu'il s'agit d'un oscillateur Colpitts, j'ai pu trouver les ressources suivantes qui donnent encore plus de détails. Je publie ici pour ma future référence et pour ceux qui pourraient trouver cette question utile:
Wikipedia
En savoir plus sur l'électronique
YouTube Video
Un exemple basé sur une planche à pain
Falstad Circuit Simulator
En savoir plus sur l'électronique

Q2 et le circuit qui l'entoure forment un oscillateur Colpitts . Cela utilise le fait qu'un transistor dans la configuration de base commune peut avoir un gain de tension de l'émetteur au collecteur. Considérez ce circuit simple:

Lorsque IN est polarisé de sorte que OUT se trouve près du milieu de sa plage, de petits changements de tension dans IN provoquent de grands changements de tension dans OUT. Le gain est en partie proportionnel à R1. Plus R1 est élevé, plus le changement de tension résultant d'un petit changement de courant est important. Notez également que la polarité est préservée. Quand IN descend un peu, OUT descend beaucoup.

Un oscillateur Colpitts exploite ce gain supérieur à l'unité d'un amplificateur de base commun. Au lieu que la charge soit R1, un circuit de réservoir résonnant parallèle est utilisé. Un réservoir résonnant parallèle a une faible impédance, sauf au point de résonance, auquel il a en théorie une impédance infinie. Étant donné que le gain de l'amplificateur dépend de l'impédance liée au collecteur, il aura beaucoup de gain à la fréquence de résonance, mais ce gain tombera rapidement en dessous de 1 en dehors d'une bande étroite autour de cette fréquence.

Jusqu'à présent, cela explique Q2, C4 et L1. C5 alimente un peu la tension de sortie de l'amplificateur de base commun de OUT à IN. Comme le gain au point résonnant est supérieur à un, cela fait osciller le système. Une partie du changement de OUT apparaît à IN, qui est ensuite amplifié pour faire un changement plus important de OUT, qui est renvoyé à IN, etc.

Maintenant, je vous entends penser, mais la base de Q2 n'est pas liée à une tension fixe comme dans l'exemple ci-dessus . Ce que j'ai montré ci-dessus fonctionne chez DC, et j'ai utilisé DC pour l'expliquer parce que c'est plus facile à comprendre. Dans votre circuit, vous devez penser à ce qui se passe en AC, en particulier à la fréquence d'oscillation. À cette fréquence, C3 est court. Puisqu'elle est liée à une tension fixe, la base de Q2 est essentiellement maintenue à une tension fixe du point de vue de la fréquence d'oscillation . Notez qu'à 100 MHz (au milieu de la bande FM commerciale), l'impédance de C2 n'est que de 160 mΩ, ce qui est l'impédance avec laquelle la base de Q2 est maintenue constante.

R6 et R7 pour un réseau de polarisation CC brut pour maintenir Q2 suffisamment près du milieu de sa plage de fonctionnement pour que tout ce qui précède soit valide. Ce n'est pas particulièrement intelligent ou robuste, mais fonctionnera probablement avec le bon choix de Q2. Notez que les impédances de R6 et R7 sont des ordres de grandeur supérieurs à l'impédance de C3 à la fréquence d'oscillation. Ils n'ont aucune importance pour les oscillations.

Le reste du circuit est juste un amplificateur ordinaire et pas particulièrement intelligent ou robuste pour le signal du microphone. R1 polarise le microphone à électret (vraisemblablement). C1 couple le signal du microphone dans l'amplificateur Q1 tout en bloquant DC. Cela permet aux points de polarisation CC du microphone et du Q1 d'être indépendants et de ne pas interférer l'un avec l'autre. Étant donné que même l'audio HiFi ne descend qu'à 20 Hz, nous pouvons faire ce que nous voulons avec le point DC. R2, R3 et R5 forment un réseau de polarisation brut, travaillant contre la charge de R4. Le résultat est que le signal du microphone est amplifié, le résultat apparaissant sur le collecteur de Q1.

C2 couple ensuite ce signal audio dans l'oscillateur. Comme les fréquences audio sont bien inférieures à la fréquence d'oscillation, le signal audio passant par C2 perturbe effectivement un peu le point de polarisation de Q2. Cela modifie légèrement l'impédance de conduite vue par le réservoir, ce qui modifie légèrement la fréquence de résonance à laquelle l'oscillateur fonctionne.

Dans ce schéma, Q1 est un amplificateur audio de classe A avec un gain d'environ 50-100. Il est utilisé pour piloter l'étage de l'oscillateur - je n'ai jamais été très bon pour reconnaître les types d'oscillateurs [s'avère Q2 est un oscillateur Colpitts] avec C4 / L1 @ ~ 110 MHz. Si ma mémoire est bonne, C5 augmente l'effet miller pour amener Q2 dans un état instable et auto-oscillant.

EDIT : Voir la réponse de Kevin White sur le fonctionnement de la modulation dans ce circuit.

Q2 est configuré comme ce que l'on appelle un oscillateur Colpitts. C5 transmet le signal du collecteur à l'émetteur. Un composant important dans l'oscillateur d'un Colpitt est un deuxième condensateur qui n'existe pas en tant que composant physique et est la capacité émetteur-base de Q2.

Comme vous le mentionnez, le réservoir LC forme un circuit résonnant à la fréquence de transmission.

Pour qu'un oscillateur nécessite plus qu'un simple circuit résonnant, il a besoin d'un amplificateur pour compenser les pertes dues à la résistance de l'inductance et au fait qu'une partie de la puissance est rayonnée.

Le transistor Q2 forme un amplificateur en transportant une partie du signal via C5 vers l'émetteur, une version amplifiée du signal apparaît ensuite au niveau du collecteur dans le réservoir LC. Ce signal est ensuite renvoyé à l'émetteur pour être encore amplifié et ainsi de suite.

Ceci est appelé rétroaction positive et le signal continuera d'augmenter jusqu'à ce qu'il soit limité par quelque chose comme atteindre l'amplitude du rail d'alimentation ou la non-linéarité en Q2 qui limite l'amplitude. Il n'a besoin que d'un signal infinitésimal pour démarrer les choses et les oscillations s'accumuleront rapidement.

Comment les choses commencent-elles? Comme le déclare Martin, cela peut commencer par les perturbations causées lors de la mise sous tension, mais ce n'est pas nécessaire. Tout circuit électronique pratique génère ce que l'on appelle du bruit (le sifflement à l'arrière-plan de l'audio par exemple). Même si ce n'est que quelques millionièmes de volt, il s'accumulera comme je l'ai décrit dans le paragraphe précédent.

Que fait Q1?

Q1 amplifie le signal du microphone à un niveau de 10 ou 100 millivolts qui est envoyé à l'oscillateur Q2. Bien que j'aie déclaré que la fréquence d'oscillation est déterminée par le réservoir LC, elle est également affectée par les caractéristiques du transistor Q2. Comme la tension d'entrée de Q1 est envoyée à Q2, elle change légèrement ses caractéristiques et variera la fréquence d'oscillation provoquant FM.

Il fera également varier l'amplitude de l'oscillation et provoquera également une modulation d'amplitude (AM), mais un récepteur FM l'ignorera.

Concernant le démarrage du circuit oscillateur, je soupçonne C3 d'être la partie importante. Au premier moment, alors que l'alimentation est appliquée, C3 est essentiellement un court-circuit et active Q2. Cela fournit de l'énergie pour l'oscillation initiale. C5 fournit alors une rétroaction positive pour maintenir l'oscillation.