Modules HF universels
Par Michel Vonlanthen
HB9AFO
Ces modules ont fait l'objet d'an article dans la revue HB radio 4/2017 |
Lorsqu'on veut construire un convertisseur, c'est un exemple, on a besoin d'amplificateurs, de filtres, d'un mélangeur, d'un oscillateur et de sources d'alimentation. Les éléments de base sont toujours les mêmes d'où l'idée de développer une série de modules ayant chacun une fonction de base. Lorsqu'on voudra construire un convertisseur, il suffira alors de relier les divers modules de base entre eux et le tour sera joué. Le gain de temps sera énorme, car en plus d'avoir ces modules sous la main, déjà prêts à l'emploi, ils auront l'avantage d 'avoir été testés au préalable, ce qui raccourcira dramatiquement le temps de développement. C'est le principe du fameux Meccano de notre enfance, supplanté par le Lego et maintenant complété par les modules haute-fréquence que je pourrais, en toute immodestie, appeler les Modules HB9AFO. Il faut bien se faire des plaisirs de gamins de temps en temps, même si on en a dépassé l'âge depuis longtemps !....
Mon projet actuel est de réaliser un convertisseur 45/600 MHz qui devrait me permettre de recevoir n'importe-quelle émission TV à bande étroite à l'aide d'un récepteur de trafic de haute qualité AR-5001DX. Ce récepteur comporte une sortie à large bande à 45 MHz que j'espère pouvoir utiliser afin d'y raccorder un Minitiouner, le seul récepteur TV capable de recevoir de la DATV DVB-S à bande étroite. Je compte aussi y raccorder un récepteur DVB-T de Hides afin de recevoir de la DVB-T à 1 MHz de bande passante. Je disposerai ainsi d'un récepteur DATV universel, capable de recevoir de la TV numérique amateur depuis ondes-courtes jusqu'aux SHF.
Il s'agira donc de développer un modules amplificateur (1), un module amplificateur à CAG (2), un mélangeur, un oscillateur et des filtres. C'est ce qui suit.
Tous ces modules sont conçus de façon à être insérés dans des boîtiers Schubert de 35 mm de largeur. Les plans de masse y sont soudés sur les parois latérales ce qui en assure le maintient mécanique ainsi que le blindage HF.
1. Amplificateur sélectif à filtres en hélice
Il existe des filtres en hélice à 2 ou 3 circuits
oscillants, 2 dimensions (à pins ou CMS), 2 marques (Toko,
Caractéristiques communes:
a) Avec filtre à pins à 2 circuits:
b) Avec filtre à pins à 3 circuits:
c) Avec filtre CMS à 2 circuits:
d) Avec filtre CMS à 3 circuits:
C'est un amplificateur qui garde sa sortie constante lorsque son entrée varie de 45 dB. C'est le principe du CAG, Commande Automatique de Gain (AGC en anglais, Automatic Gain Control). Il est basé sur le circuit-intégré AD8367 d'Analog Devices. Il est décrit ici.
Nous avons déjà de quoi fabriquer le début d'un convertisseur puisque nous avons des amplificateurs sélectifs, un amplificateur à CAG (pas indispensable pour cet usage mais utile pour les développements futurs) ainsi qu'un filtre à onde de surface 437 MHz très sélectif. C'est la chaîne amplificatrice 437 MHz décrite ci-dessous.
C'est le même amplificateur à part le filtre qui n'est plus un filtre en hélice Toko mais un filtre à ondes de surface (SAW en anglais). La fréquence d'amplification est fixe ce qui a l'avantage de ne pas nécessiter de réglage (et qui ne se dérègle pas avec le temps) et d'être très sélectif.
Caractéristiques:
La courbe de sélectivité est impressionnante !
Mixer Mini-Circuits ADE-2ASK, 1 à 1000 MHz (Lo power +7dBm)
Il faut avoir un signal de -17dBm sur l'entrée LO (Local Oscillator, oscilateur local) afin d'obtenir la meilleure réjection du LO en sortie (-35dBm). RF, Radio Frequency (ou haute fréquence) = signal d'entrée . IF, Intermediate Frequency (ou fréquence intermédiaire ou moyenne fréquence) = signal de sortie après mélange.
Caractéristiques:
Sortie avec RF à -50dBm Sortie avec RF à -10dBm
Avant de passer à la réalisation d'un oscillateur synthétisé, ce qui me prendra un peu de temps, je vais construire un oscillateur équipé d'un VCO, Voltage Controlled Oscillator (oscillator contrôlé par une tension) du commerce ce qui va me faciliter la vie au plus haut point. Mon choix s'est porté sur le POS-535+ de Mini-Circuits que j'avais dans mes tiroirs.
C'est un
circuit-intégrés très bien blindé, dont la fréquence de sortie va de 300 à
525 MHz pour une puissance de
Oscillateur à VCO
La gamme de fréquences dépend du circuit-intégré utilisé:
Caractéristiques:
Important: L'amplitude du signal de sortie de l'oscillateur doit être ajustée au moyen du potentiomètre en mesurant la sortie IF à l'analyseur de spectre. Il faut obtenir à la fois le maximum de signal RF et le minimum de signal de fuite du LO. Ce réglage est très important si on veut obtenir la meilleure réjection de la fréquence de l'oscillateur local.
Par exemple, la fréquence sur l'entrée du mixer, venant du générateur, est à 295 MHz (à -50 dBm). La fréquence désirée en sortie est de 45 MHz donc l'oscillateur VCO est réglé à 250 MHz. Avec différents réglages de la puissance d'injection du mixer (Lo) on voit que le 45 MHz ne change pas d'amplitude mais que le réglage de l'amplitude du Lo fait que ce dernier passe de -17dBM à -42 dBm en sortie. On a donc gagné une réjection supplémentaire du Lo de 25dB en effectuant ce réglage fin.
Cet amplificateur n'a pas de filtre en entrée. En contrepartie il est plus étroit que le modèle standard: 25 x 35mm. Il est conçu pour s'adapter dans un boîtier Schubert de 35 mm de largeur. On le voit sur la courbe ci-dessous, avec un PGA103+, son gain est de 20dB à 437 MHz, avec un GALI-6, 12dB.
Caractéristiques:
Puissance max en sortie: +10 dBm à 300 MHz
Les selfs Murata de chez Reichelt ont les fréquences de résonance suivantes:
C'est le même montage que le mélangeur 5 mais sans l'amplificateur du signal de l'oscillateur (LO), inutile la plupart du temps.
Caractéristiques:
C'est l'oscillateur décrit en amont (8. oscillateur local) mais avec une sortie double grâce au splitter. Il est ainsi possible d'alimenter deux circuits en même temps sans qu'il y ait interaction entre les deux.
Caractéristiques:
Caractéristiques:
Les deux tores sont identiques et comportent 2 enroulement en fil de 0,25 mm émaillé: 1 x 30 spires (= 2,6 µH) et 1 x 1 spire (couplage). On ne peut pas mettre plus de spires dans ce type de tore (6 mm de diamètre extérieur, 3 mm intérieur), il n'y a physiquement plus assez de place. Il est donné pour 15-100 MHz (acheté chez RF Elettronica).
Les tores doivent être éloignés l'un de l'autre afin d'éliminer tout couplage, sinon des résonances parasites apparaissent. La courbe ci-dessous montre la "propreté" du signal une fois les tores disposés judicieusement.
Rechercher: Calcul de la fréquence en fonction de L et de C selon la formule de Thomson
Propreté du signal entre 0 et 1500 MHz
Bibliographie:
Voici la première application concrète des modules universels:
Ce convertisseur est conçu pour faire suite à un récepteur professionnel AR-5001DX qui a une sortie arrière de quelques MHz de large centrée sur sa FI de 45 MHz. Le but est donc de transposer tout ce qui sort de cette prise dans la gamme que peut recevoir le Minitiouner de F6DZP afin de pouvoir démoduler toute émission DATV en DVB-S.
A suivre...
Après avoir failli casser ma pipe il y a quelques semaines, je m'amuse comme un petit fou !...
Avril 2017 Michel HB9AFO |
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