Poste radio transcodeur

Un appareil radio A.L.I avec antenne et transcodeur : schémas, niveaux de difficulté, matériel à acheter et pistes de programmation pour transformer un texte en onde.

Hypothèse : construire un appareil radio A.L.I capable de recevoir et d’envoyer des signaux, non pas comme une radio de diffusion classique, mais comme un instrument de traduction : un texte entre dans la machine, il est transformé en code, puis en modulation, puis en onde électromagnétique. À l’inverse, un signal reçu par l’antenne peut être enregistré, visualisé, décodé ou rejoué.

Principe

L’objet serait une sorte de poste radio expérimental avec antenne, écran minimal, bouton d’émission et interface de saisie. On écrit un message court : HELLO, A.L.I, WE ARE HERE, ou une phrase plus longue. Le transcodeur transforme ce texte en un signal transmissible.

Le passage peut se faire en plusieurs couches :

Texte : phrase humaine.
Code : Morse, binaire, ASCII, Baudot, protocole maison A.L.I.
Signal : son, impulsions, tons, paquets numériques.
Onde : émission radio par une antenne.
Réception : antenne, démodulation, décodage, affichage du texte.

Schéma général

[Texte]
   ↓
[Transcodeur]
   ↓
[Morse / binaire / FSK / LoRa]
   ↓
[Générateur de signal]
   ↓
[Émetteur radio] → → → onde → → → [Récepteur radio]
                                      ↓
                               [Décodeur]
                                      ↓
                                  [Texte]

Le projet peut donc exister à plusieurs niveaux. On peut d’abord simuler l’onde avec du son et de la lumière, puis remplacer progressivement certaines parties par de vrais modules radio.

Dessin d’objet

        antenne télescopique
              │
              │
      ┌───────┴───────┐
      │  A.L.I RADIO  │
      │  HELLO → ···  │  petit écran OLED
      ├───────────────┤
      │ [TRANSMETTRE] │  bouton principal
      │ [MODE] [RX]   │  modes : Morse / FSK / LoRa
      ├───────────────┤
      │ haut-parleur  │  écoute du signal
      │ LED signal    │  visualisation lumineuse
      └───────┬───────┘
              │ USB / batterie
              │
        module radio interne

Schéma V1 sans radio réelle

Ordinateur ou Raspberry Pi
        │
        ├── page Web : saisie du texte
        ├── script : texte → Morse / FSK audio
        ├── haut-parleur : signal sonore
        └── LED : signal lumineux

Récepteur possible :
        micro → analyse du son → décodage → texte

Cette version est la plus sûre : pas d’émission radio, pas de réglementation complexe, mais déjà toute la chaîne symbolique texte → signal → décodage.

Schéma V2 avec LoRa

Boîte A                                    Boîte B
┌──────────────┐                          ┌──────────────┐
│ Texte / UI   │                          │ Réception    │
│ ESP32        │                          │ ESP32        │
│ LoRa 868 MHz │  ~~~~~ paquet radio ~~~> │ LoRa 868 MHz │
│ Antenne      │                          │ Antenne      │
└──────────────┘                          └──────────────┘
        │                                        │
 message texte                            texte reçu + Morse lumineux

Ici, l’émission est un paquet numérique basse puissance. Le Morse peut être joué avant émission, après réception, ou les deux.

Schéma V3 SDR

Ordinateur
   │
   ├── Python / GNU Radio : texte → forme d’onde
   │
[SDR émission : HackRF / PlutoSDR]
   │
 antenne ou banc fermé avec atténuateurs
   │
[SDR réception : RTL-SDR / HackRF / PlutoSDR]
   │
   └── démodulation → décodage → texte

Cette version est la plus proche d’un laboratoire radio. Elle est puissante, mais elle demande de la prudence et un cadre légal clair.

Niveaux de difficulté

Niveau 1 — sans soudure : M5Stack ou ordinateur + haut-parleur + LED. On développe surtout le transcodeur logiciel.
Niveau 2 — quasi sans soudure : modules M5Stack avec connecteurs Grove, LoRa stackable, écran et boutons intégrés.
Niveau 3 — avec soudure légère : Seeed XIAO / Adafruit Feather + module LoRa + écran OLED + bouton + LED.
Niveau 4 — SDR réception : RTL-SDR pour recevoir et visualiser, sans émettre.
Niveau 5 — SDR émission/réception : HackRF ou PlutoSDR, GNU Radio, antennes, filtres, atténuateurs et attention réglementaire.

Table de choix

Objectif                         Matériel                 Soudure   Code        Risque radio
------------------------------------------------------------------------------------------------
Simuler le signal                ordinateur + HP + LED    non       moyen       aucun
Boîte prototype sans soudure      M5Stack                 non       moyen       faible si pas RF
Envoyer texte local              LoRa M5Stack             non/peu   moyen       à contrôler
Prototype compact propre          XIAO / Feather + LoRa   oui       moyen       à contrôler
Recevoir des ondes               RTL-SDR                  non       moyen       réception seule
Émettre formes d’ondes SDR        HackRF / PlutoSDR       non/peu   élevé       élevé si mal cadré

Matériel à acheter : piste sans soudure

Cette piste est recommandée pour une première boîte A.L.I fonctionnelle.

M5Stack Atom Lite : ESP32 compact, bouton, LED RGB et connecteur Grove. Très pratique pour prototyper sans soudure.
M5Stack LoRa868 Module v1.2 : module LoRa 868 MHz stackable, adapté à l’Europe sous conditions d’usage.
M5Stack RF433R Unit : module de réception 433 MHz, utile pour explorer une réception simple ASK/OOK.
Un petit haut-parleur Grove ou buzzer Grove pour entendre le Morse.
Un écran M5Stack ou un petit module OLED si l’on veut afficher le texte.

Difficulté : faible à moyenne. Pas ou peu de soudure, mais il faut programmer l’ESP32.

Matériel à acheter : piste microcontrôleur propre

Cette piste donne un objet plus compact et plus maîtrisable, mais demande de souder.

Seeed Studio XIAO ESP32C3 : très petit microcontrôleur Wi-Fi/BLE, bon pour une boîte compacte.
Adafruit Feather nRF52840 Express : Bluetooth Low Energy, USB, batterie LiPo et CircuitPython possible.
Adafruit RFM95W LoRa Breakout 868/915 MHz : module LoRa à raccorder en SPI.
Adafruit OLED FeatherWing : écran OLED avec boutons pour la famille Feather.
LED RGB, bouton, haut-parleur ou buzzer, batterie LiPo, interrupteur, boîtier imprimé 3D.

Difficulté : moyenne. Soudure nécessaire, mais code relativement accessible en Arduino ou CircuitPython.

Matériel à acheter : piste réception SDR

Cette piste permet d’écouter et visualiser le monde radio sans émettre.

RTL-SDR Blog : dongle SDR économique pour recevoir un large éventail de signaux.
Une antenne dipôle fournie ou antenne adaptée aux bandes écoutées.
Logiciels : SDR++, CubicSDR, GQRX, Python, GNU Radio.

Difficulté : moyenne. Pas de soudure, mais installation logicielle et compréhension radio nécessaires.

Matériel à acheter : piste SDR émission/réception

Cette piste est à réserver à un cadre laboratoire, avec émission contrôlée ou banc fermé.

HackRF One : SDR open source capable de transmission ou réception de 1 MHz à 6 GHz.
ADALM-Pluto / PlutoSDR : module SDR pédagogique d’Analog Devices pour apprendre la RF.
Atténuateurs, charge fictive, câbles coaxiaux SMA, filtres, antennes adaptées.
Logiciels : GNU Radio, Python, SoapySDR, SDR++.

Difficulté : élevée. Pas forcément beaucoup de soudure, mais vraie compétence radio et réglementation à respecter.

Transcodeur texte → onde

Le cœur du projet est le transcodeur. Il pourrait proposer plusieurs modes :

Morse lumineux/sonore : texte transformé en points, traits et silences.
Audio tones : chaque caractère devient une fréquence sonore.
FSK : le texte est transformé en deux fréquences alternées, comme certains anciens modems.
ASK/OOK : le signal alterne présence/absence de porteuse, très proche du Morse radio.
LoRa : le texte devient un paquet longue portée basse puissance.
Image spectrale : le texte peut être converti en sonagramme ou spectrogramme, lisible comme image dans le signal.

On peut donc fabriquer plusieurs “langues d’onde” : une langue lente, une langue binaire, une langue musicale, une langue visuelle.

Programme à développer

Le code peut être découpé en quatre modules.

Encodeur texte : nettoyer le texte, limiter les caractères, convertir en Morse ou binaire.
Générateur temporel : produire les durées des points, traits et silences.
Sortie locale : piloter LED, haut-parleur, écran, vibration.
Sortie radio : envoyer le message via LoRa, BLE, Wi-Fi local ou SDR.

message = "ALI"
code = texte_vers_morse(message)
for symbole in code:
    if symbole == ".": flash(court)
    if symbole == "-": flash(long)
    if symbole == " ": silence(interlettre)
    radio.send(symbole)

Pour la V1, le programme peut seulement jouer le Morse localement. Pour la V2, il envoie le texte ou le code à un deuxième module.

Version réalisable 1 : radio sans émission réelle

La première maquette peut éviter toute contrainte légale : elle ne transmet pas dans l’air. Elle transforme le texte en signal sonore, lumineux ou en câble.

Un clavier ou une interface Web reçoit le texte.
Un microcontrôleur ou ordinateur le convertit en Morse/FSK.
Un haut-parleur joue le signal.
Une LED ou un oscilloscope affiche la forme d’onde.
Un second appareil écoute par micro ou entrée audio et décode le message.

C’est une excellente V1 d’installation : elle fait comprendre la chaîne texte → code → signal → décodage sans émettre de radiofréquences.

Version réalisable 2 : émission très courte portée

Une seconde version peut utiliser des modules radio autorisés et basse puissance. L’objectif n’est pas de “contacter l’espace”, mais de créer une communication locale contrôlée.

LoRa 868 MHz en Europe : en respectant puissance, temps d’occupation et réglementation locale.
433 MHz / 868 MHz OOK/FSK : modules simples, mais à utiliser prudemment selon les règles locales.
nRF24L01 : communication 2,4 GHz locale, pratique pour prototype.
BLE : pas vraiment radio “poétique” visible, mais très simple pour transmettre du texte à un récepteur.
Wi-Fi local : bon pour prototype, moins intéressant symboliquement.

Dans cette version, le transcodeur peut envoyer à la fois un paquet numérique fiable et une représentation audible/visible du message.

Version réalisable 3 : SDR et vraie modulation

Pour une version plus avancée, on peut utiliser une radio logicielle, ou Software Defined Radio. Un ordinateur génère directement les formes d’onde, et un périphérique SDR les reçoit ou les émet.

Réception : RTL-SDR, Airspy, SDRplay.
Émission/réception : HackRF One, LimeSDR, PlutoSDR.
Logiciels : GNU Radio, SDR++, CubicSDR, Python, Pure Data, Max/MSP.
Modes : CW/Morse, AM basse puissance en banc de test, FSK, PSK, SSTV expérimentale.

Cette piste est très puissante, mais elle demande plus de compétences radio et de prudence réglementaire. Elle peut aussi être utilisée sans antenne, en banc fermé, avec atténuateurs et câbles, pour éviter toute émission non autorisée.

Mode Morse radio

Le mode le plus simple est le Morse. Le texte est transformé en points et traits. Chaque point active une porteuse courte ; chaque trait active une porteuse longue. C’est le mode le plus directement lié à l’histoire radio.

Point : 1 unité de temps.
Trait : 3 unités.
Silence entre éléments : 1 unité.
Silence entre lettres : 3 unités.
Silence entre mots : 7 unités.

Avant toute émission réelle, le même Morse peut être joué en lumière et en son, ce qui rend le message perceptible par le public.

Mode modem poétique

Une autre piste consiste à transformer le texte en son, comme un modem. Chaque bit ou caractère devient une fréquence. Par exemple : 1200 Hz pour 0, 2200 Hz pour 1. Le récepteur écoute le son, identifie les fréquences et reconstruit le texte.

Ce mode peut être très beau en installation : le visiteur entend le texte devenir chant métallique, puis voit l’autre machine le reconstruire.

Mode spectrogramme

Le transcodeur peut aussi écrire une image dans le spectre. Le texte ou un symbole A.L.I est converti en son de telle sorte qu’il apparaisse dans un spectrogramme. Ce n’est pas forcément efficace pour communiquer, mais c’est très fort visuellement : le message existe dans la forme du signal.

Réglementation et prudence

Un appareil qui émet des ondes radio doit respecter les fréquences, puissances et règles locales. La première version A.L.I devrait donc fonctionner sans émission radio réelle, ou avec des modules homologués très basse puissance, ou en banc de test fermé. L’objectif artistique n’exige pas de brouiller l’espace radio : il suffit de rendre visible le passage du texte à l’onde.

Scénarios d’installation

Poste de transmission : le visiteur tape une phrase, l’appareil la transforme en Morse et la joue en lumière/son.
Deux postes : un poste émet, l’autre reçoit et affiche le message décodé.
Écoute du bruit : l’appareil reçoit des signaux ambiants et tente d’y trouver des motifs.
Message vers le ciel : l’appareil simule une émission interstellaire sans réellement transmettre hors du lieu.
Partition radio : chaque message devient une trace sonore et visuelle archivée.

Prototype conseillé

Commencer par une version de table : une boîte avec antenne factice ou antenne de réception, un écran OLED, un bouton TRANSMETTRE, un haut-parleur et une LED. Le texte est saisi depuis une page Web locale. La machine produit Morse sonore, Morse lumineux et paquets LoRa optionnels vers une seconde boîte.

Ensuite, ajouter une vraie réception SDR pour visualiser des ondes existantes, puis une émission contrôlée uniquement si le cadre technique et légal est clair.

Question LABO : à quel moment un texte cesse-t-il d’être une phrase pour devenir une onde adressée à l’inconnu ?