It's raining elephants – VA2GKA

Les hyperfréquences m’intéressent beaucoup, mais avant de jouer avec les microstrips, je monte progressivement en fréquence et j’attaque aujourd’hui la bande des 2m.

J’ai calqué le prototype sur mon précédent récepteur et je conserve donc l’architecture SDR-IQ. Cependant, la plupart des récepteurs amateurs SDR-IQ que j’ai pu voir sur Internent disposent d’un LNA, d’un mixer VHF puis réutilisent un mixer HF en quadrature. Pour mon test, j’ai décidé de faire un grand saut : passer directement de la VHF à la BF, avec un simple double mélangeur en quadrature. Je n’y mettais pas trop d’espoir, car souvent, ce que l’on ne trouve pas dans la littérature fonctionne rarement… Avec déjà deux récepteurs sur trois fonctionnels, j’ai tenté le coup :)

Voici la platine assemblée :

Mon récepteur 144 MHz assemblé

C’est essentiellement de la CMS et c’est effectivement tout petit. Les condos et résistances sont au format 0603 (1608 metric, 1.6 mm × 0.8 mm). Les doses de pâte d’étain sont ridicules et difficiles à doser. J’arrive clairement dans le terrain de jeu des robots… Mais bon, l’expérience est intéressante.

Contrairement aux autres prototypes, j’ai monté la platine avec une station air chaud de dessoudage. Ceci m’a permis de tester progressivement mon joujou. Le premier bloc concerne le filtre passe bande d’entrée. C’est encore un 7 pôles qui remporte le pompon mais cette fois-ci, plus question de bobiner des tores. J’ai utilisé des petites self CMS. Je reste dans du très petit signal, donc le dimensionnement ne devrait –en principe– pas poser de problème.

Zoom sur la partie filtrage d’entrée (avec un patch à gauche pour obtenir une charge de 50 ohms)

Ci-dessous la réponse fréquentielle du filtre :

Réponse du filtre d’entrée avec le miniVNA et Zplot

C’est sympa mais ça ne correspond pas exactement à ce que je souhaitais. J’ai tout de même un ROS de 1.5 pour la fréquence qui m’intéresse alors qu’il y a bien mieux pour des fréquences un peu plus basses. Du point de vu des calculs, pas d’erreur. Je vais creuser, mais je pense déjà à des capacités parasites du circuit. J’ai également lu que le miniVNA n’était pas fiable pour l’intégralité de la plage de mesure. A vérifier aussi.

Bon, et la réception ? Là les choses se gâtent… Après quelques tests réalisés avec une porteuse, je m’aperçois que je n’ai aucune réjection de la fréquence image. Après quelques investigations menées avec mon ami l’oscilloscope, je trouve une micro bille d’étain qui fait court-circuit sur un inverseur (ce n’est pas faute d’avoir vérifier, mais très petit, c’est… très petit !). Le problème est vite corrigé, mais le mal est fait : j’ai flingué un canal… Donc plus de réjection avant réparation des composants endommagés. Comme je n’ai pas de stock, je suis grillé ! (le 7805 lui en revanche n’a absolument pas bronché… :)

La capture ci-dessous montre ce à quoi on pouvait s’attendre :

HDSDR pilotant l’oscillateur et réalisant le traitement numérique. Le fait déplacer la porteuse pour visualisation.

Ici, le miniVNA génère une porteuse (0 dBm) et il n’est pas relié au récepteur. La proximité suffi. Concertant le niveau de bruit, on voit que le plancher est à -120/-125 dB ce qui correspond à la limite de la carte son. Mon préampli BF (+23dB) aurait donc pu être un poil plus costaud.

A noter également un important bruit au niveau de la fréquence centrale. Je n’avais jamais eu ce type de perturbation auparavant sur mes récepteurs décamètriques. 10k sont à jeter de part et d’autre de la fréquence centrale. Ce n’est pas réellement dérangeant, mais je ne sais pas d’où cela peut venir. J’ai regardé du coté de l’oscillateur (ci-dessous) mais je ne suis pas convaincu.

Analyse spectrale de la sortie de l’oscillateur (SDR-KITS).

L’oscillateur basé sur un Si570 provient de Sdr-kits.net et je ne trouve pas la réponse et le niveau de sortie formidable. On est jamais mieux servi que par soit-même ? OK, je n’avais qu’a le faire… AND I WILL !!! :o)

Mes prochains tests seront certainement axés sur un VFO 140-150MHz basé sur un montage Vackar et une PLL associée et asservie à un GPSDO, histoire de disposer d’une base de temps correcte.

Le problème avec la radio-technique, c’est que c’est un domaine quasi-fractal. Plus en creuse, plus il y en a à découvrir et à expérimenter :)

Pour le “CQ 160-Meter Contest“, les télégraphistes ont encore une fois fait honneur à la top band. Je ne l’avais jamais vu aussi chargée ! :) Ayant fait le tour de mes chiffres et lettres, j’ai essayé de relever quelques indicatifs et (brefs) messages. Ce n’est pas évident pour un débutant mais je progresse. Je devrais prochainement me pointer à l’exam’ et j’espère bientôt rejoindre cette communauté sur les ondes.

Vue sur la bande des 160m occupée par des échanges CW (autres couleurs ici et ici)

Ça n’a pas traîné. Un peu de pâte d’étain, saupoudrer quelques composants, 5 minutes au four à 200° et hop, c’est prêt ! Bon, avec une petite surprise comme je le précisais dans le précédent billet, mais rien de bien fâcheux. Voila le résultat une fois assemblé :

Le récepteur SDR-IQ 30m assemblé

Pour ce nouveau prototype de réception, j’avance en terre connue. J’ai tout de même fait quelques modifications qui devaient être testées. J’ai modifié l’oscillateur Colpitts pour essayer de gagner en pureté de phase et j’ai remplacé le déphaseur / diviseur par un déphaseur LC.

Beaucoup de récepteurs SDR-IQ utilisent un oscillateur égal à 4x la fréquence centrale et des bascules pour générer un signal en quadrature (avec quelques degrés d’erreur seulement). Cette technique est intéressante car elle permet de couvrir toute la bande HF. Un déphaseur basé sur un pont LC n’est fonctionnel que pour une fréquence donnée. Dans mon cas, cela ne pose pas de problème car le récepteur n’est dédié qu’à une seule bande. L’avantage est que l’on peut alors régler très finement le déphasage pour l’ajuster exactement à 90°. C’est intéressant pour les programmes qui ne savent pas réaliser un pré-traitement de correction.

J’ai réalisé quelques mesures et vérifications rapides du comportement du prototype. Voici la caractérisation du filtre passe bande 7 pôles vu au travers du miniVNA :

Zplot utilisé conjointement au miniVNA pour vérifier rapidement le filtre passe bande d’entrée (charge de 50 ohms pour le test)

C’est conforme à ce que l’on pouvait attendre, pas de mauvaise surprise. Concernant l’oscillateur local, il tourne au poil. Ci-dessous des mesures temporelles et fréquentielles :

Le signal à la sortie de l’oscillateur sur un charge de 680 ohms

Le même signal vu par l’analyseur de spectre

Je suis assez satisfait du résultat car le signal est très propre. Convenable pour mon application mais certainement moins intéressant si j’avais du l’utiliser pour un multiplicateur d’un étage supérieur. Tout est dans l’art du dosage d”une poignée de valeurs :)

Terminons par le déphaseur. J’ai du apporter un petit correctif à la self car je bobine visiblement plus serré que les spec’ du constructeur et mes selfs sont légèrement trop gonflées.

Les deux signaux I et Q alimentant le mixer

Pour le reste, j’ai utilisé la même base que mon précédent prototype. Ça tourne pas mal, j’ai juste un petit problème… Je n’ai pas reçu mes quartz de 10.125 MHz et j’ai donc du utiliser un quartz de 10 MHz pour le test. Le problème est qu’en dehors du segment amateur, il n’y a pas grand chose à écouter… :)

Il y a bien une station commerciale, mais je vais la laisser tranquille et attendre mon quartz pour faire des tests de réception un peu plus intéressants. Je pense notamment à laisser tourner un grabber QRSS pour voir si les perf’ sont au rendez-vous.

Pour le tirage de mes derniers prototypes, j’ai choisi de ne pas utiliser de vernissage pour des raisons de coûts (quasiment du simple au double).  Et bien ce n’est pas une bonne idée ! :)

J’ai comme à mon habitude utilisé la technique de la soudure au four, avec cette fois une petite surprise en fin de process. Les composants se mettent à glisser !

Les condensateur (à gauche, en brun) se mettent à glisser et quittent leurs emplacements

C’est logique, le fluide se répand et il entraîne les plus petits composants. Avec un vernissage qui fait masque, j’avais noté que les condensateurs et les résistances s’ajustaient au mieux, d’eux même, lors de la phase de fusion de l’étain.

Voila, un apprentissage de plus ! Pour mes prochains proto, je pense que je reprendrais une p’tite couche de vernis :) A noter tout de même que le tout reste fonctionnel, et c’est plus une question d’esthétique.

Ça y est, les tirages de mes PCB sont arrivés ! Je les attendais pour la fin de la semaine dernière, mais comme j’étais déjà bien occupé avec ma fraiseuse d’établi, ils ne m’ont pas trop manqué :)

Concrètement, 3 montages de récepteurs. Deux axés pour la bande des 30m avec deux techniques différentes, et un troisième axé sur le 144MHz. Le premier est très proche du système modulaire que j’avais réalisé précédemment. Il devrait fonctionner correctement car le prédécesseur fonctionnait au poil. La différence est qu’il n’est plus modulaire (j’ai fini mes comparatifs de composants) et qu’il dispose d’un filtre passe bande en entrée (7 pôles).

Pour les deux autres, ce sont des déclinaisons qui n’ont été validé que par une simulation informatique. J’aime bien mes petites simulations mais je n’oublie pas qu’il y a un écart avec la réalité. J’ai bon espoir pour le second montage car je reste en HF et j’ai déjà validé le modèle lors de précédents tests. Pour le dernier en revanche, je n’y mettrais pas ma main à couper… Je grimpe un peu en fréquence et je pousse les petits FET’s (low cost) au bout de leurs spec’s. On verra bien… je suis joueur :)

Les 3 nouveaux PCB (au dos, un plan de masse unique)

A noter cette fois que je n’ai pas pris l’option de vernissage. En fait, je régresse :) Je suis passé de –toute options– avec verni et sérigraphie, à rien du tout. Le prix s’en trouve divisé par deux ! Pour un proto, ça ne pose aucun problème. J’ai par ailleurs lu que pour les SHF, le verni était déconseillé, tout comme les résidus de flux. Et après tout, ils ne sont pas beau comme cela mes circuits ? :)

Note : Je suis toujours satisfait de la qualité des circuits réalisés par mon prestataire. Alors un petit coup de pub pour l’occasion : PCB Pool

Ce week-end, j’ai lâché mon fer à souder pour essayer mon dernier joujou, une fraiseuse d’établi :) Je ne suis pas super amateur de mécanique et le fer ne devrait pas refroidir trop longtemps, mais j’en avais vraiment marre de rater le perçage de mes boîtiers et j’ai donc acheté cette machine outil :

La machine en test avec la réalisation d‘un petit boîtier

Sans taper dans du pro “lourd”, la bestiole devrait me permette de faire du petit usinage sur de l’alu et des perçages précis. J’ai fais quelques essais et les résultats sont concluants. Ça ne hoche pas dans tout les sens comme avec ma précédente perceuse montée sur colonne (foireuse). La table XY permet de respecter les cotes sans pointer à vus de nez comme je le faisant avant. Ci-dessous, un boîtier que j’ai réalisé pour le SoftRock Ensemble RX.

Vue de dessus du boîtier + SoftRock Ensemble RX

Vue intérieure

Par ailleurs, je devrais recevoir cette semaine les tirages de mes trois prochains PCB. J’ai pauffiné mon récepteur SDR IQ axé sur la bande des 30m et je fais un test de récepteur VHF pour la bande des 2m. On verra ce que cela donne lors du week-end à venir.

Pour les amateurs de photo, Étienne (photographe) à mis à jour la galerie de son site Web. Le dernier slideshow est consultable ici : EP photo (et ici).

Image extraite du slideshow Istanbul

La page Facebook est accessible ici.