Présentation générale

Une version half-duplex avec shift de 54 MHz fonctionne en ce moment dans une dizaine de nodes 38k et 76k aux Pays-Bas.
La version décrite ici est entièrement revue et améliorée.
La 1ere préoccupation a été l'approvisionnement des composants spécifiques, un pic remplace le micro-contrôleur d'origine, les fréquences FI ont été changées pour utiliser des quartz standards, le vco a été remplacé par un modèle 'plug and play' qui fonctionne à tous les coups et sans réglages.
Les filtres du plls sont modifiés pour pouvoir trafiquer en G3RUH alors que la 1ère version était limitée au Manchester.
Couverture totale de la bande 23 cm, et visualisation des fréquences TX et RX sur un afficheur LCD de 16 caractères.
Et la plus grosse modification est la possibilité de faire du full-duplex avec le TX et le RX séparés.
Le concept de ce kit est entièrement modulable.
 

Les possibilités sont les suivantes:

- Rx dans un seul coffret, avec son pic, ses boutons de réglage et son afficheur.
Ce kit intéressera les oms écouteurs, pour les modes packet non connectés (cf satellites packet 38k et 76k), ou pour l'écoute phonie wbfm.
Ce kit pourra être construit et être utilisé sans être indicativé.

- Kit TRX half-duplex dans un seul boîtier.
On pourra construire un trx half-duplex avec un seul circuit imprimé et un seul coffret, mais le shift tx/rx sera figé à 59 MHz avec utilisation d'un quartz 48.3 MHz à faire tailler.

- Kit TRX full duplex, constitué de 2 coffrets, un rx, l'autre tx, chacun équipé de son vco et son pll, réglages de fréquences indépendantes autorisant le shift de son choix, ou aucun shift( mode simplex)

Un seul afficheur sur le coffret tx, un seul jeu de boutons de fréquences pour les 2 boîtiers et un seul pic dans le tx qui pilotera les 2 plls des 2 coffrets.
Qui peut le plus peut le moins, ce kit full duplex pourra faire du half et du simplex sans modif, des diodes pins de commutation équipent les 2 coffrets.
Quelque soit l'option choisie, trx dans un seul coffret, full ou half en coffrets séparés, les vco ne sont jamais commutés pour optimiser le txdelay.

(voir les différents montages sur le schéma joint.)

Caractéristiques de ce kit:

TX:

-Canaux synthétisés de 1240 MHz à 1300 MHz au pas de 100 kHz
-Bande passante modulation tx 40 Hz à 180 kHz.
-Modulations possibles fsk G3RUH et Manchester
-Déviation fm de +/-15 kHz à +/-75 kHz
-Vco à selfs imprimées à très faible bruit de phase.
-Débit 38 kb/s à 115 kb/s
-Txdelay (si utilisé en mode half et simplex) = 10mS.
-Débit efficace =4k caractères en 76 kb sous tcp/ip mode half-duplex.
-Largeur canal 250 kHz
-Puissance tx 2 Watts
-Signaux sur fiche db9: txdatas, ptt.
-Sortie antenne sur fiche bnc.
-Coffret format europe 160mmx100mmx50mm
-Afficheur et boutons de réglages fréquence sur coffret.

RX:

-Canaux synthétisés de 1240 MHz à 1300 MHz au pas de 100 kHz.
-Sensibilité autour de -100dbm.
-Vco de même type que celui du tx.
-1ere fi rx 58.7 MHz,(59 MHz pour modèle mono-boîtier) 2ème fi 10.7 MHz.
-Bande passante 280 kHz.
-Démodulateur fm large bande, 250 kHz max ou 500 kb/s.
-Signaux sur fiche db9: rxdatas, rssi (s-mètre), ptt, dcd
-Entrée antenne sur fiche bnc
-Coffret format europe 160mmx100mmx30mm

Description du kit TX. (voir schéma synoptique joint)

Je commence ici la description du kit tx.
Il sera construit avant le RX, car il deviendra la source 1.2 GHz et fi pour l'alignement du RX.
Au vu du schéma, (voir schéma électrique joint) il pourrait se passer de commentaire, il est très sobre. Le vco est à la fréquence directe de sortie, sa conception est de Laurent F5SOH qui m'a été d'un grand secours autant pour ce vco 'plug and play' que pour le design du circuit imprimé.
Ce vco est à selfs imprimées, démarre tout de suite, il a un très faible bruit de phase, critère essentiel pour le trafic haut débit.

PLL:

Le pll est un TSA5511 de philips, pll équipant les tuners de tv, très bon marché, il a une sensibilité d'entrée de 100mV, un prédiviseur par 8 et peut couvrir de 50 MHz à 1400 MHz. Il est piloté par un bus I2C en bidirectionnel.

Dans le sens entrant il reçoit le taux de division provenant du pic.
Son adresse est fournie par l'état électrique de la broche 10.
Pour le tx cette broche sera à 5 Volts, pour le rx, elle sera à la masse.
Ceci m'a permis de piloter 2 plls identiques avec un seul pic.

Dans le sens sortant je récupère l'indicateur de pll vérouillé que j'affiche à gauche, par la lettre L (pour Lock) ou par la
lettre N (pour No lock).
Le quartz référence est un 6.4 MHz grand public, peu précis (50ppm) ce qui fait 300 Hz de tolérance à mutilplier par 1300/6.4, pas loin de 60 kHz d'erreur, d'où le rôle de la capa ajustable, qui permet de descendre à 500 Hz de précision. A régler après 5mn de chauffe.
Pour les qrg au pas de 50 kHz ou 25 kHz, il suffira de dérégler cette capa.
La dérive en température n'est pas critique on est en large bande (250 kHz)
Le quartz n'a pas besoin d'être thermostaté.

Filtre de boucle du pll:

il est composé du transistor BC547 et de filtres rc. Il est calculé pour une fréquence de coupure basse de 40H et peut monter à 180kHz environ.
On pourra faire du Manchester de 9.6k à 115kb/s, et du fsk G3RUH 38k à 115kb.

Etages de puissance:

Il est constitué d'un hybride de 2 watts.
Il a une alimentation permanente 13v pour son dernier étage et une alimentation 8v commutée pour ses 2 premiers étages.
Cette alimentation 8v est fournie par le régulateur 7808.
Le transistor BD136 conduira si la broche ptt est à 0v et laissera passer les 8v vers l'hybride et le dernier mar8.
La sensibilité d'entrée du pa est de 10mW.
Ces 10 mW sont fournis par 2 amplis monolithiques MAR8 ou ERA3.
Le 1er ampli sert aussi de tampon vis à vis du vco, pour éviter les effets de pulling du vco.
(Le pulling est la variation de fréquence du vco provoquée par la variation de charge et des à-coups du PA.)
La liaison entre les 2 mar8 se fait par couplage de lignes, équivalent à un transformateur très haute fréquence, qui garantit un minimum d'amortissement et une bonne adaptation d'impédance.
 

Circuit de sortie:

Il est constitué de 2 diodes pins, qui conduisent si le signal ptt est validé.
En principe, ces diodes sont inutiles pour le full duplex, elles serviront pour le mode half, mais leurs présence ne gênent pas en mode full-duplex.

Le pic et son afficheur:

Le pic est un micro-contrôleur qui gère a la fois le pll, l'afficheur, les boutons de fréquence et la mémoire. Je ne donnerai pas de description matérielle des pics, se rapporter à mes articles précédents, dans la littérature, ou sur le site web de microchip, son constructeur.
Les boutons fréq+ et fréq - font monter ou descendre par pas de 100 kHz, la mémorisation de la fréquence se fait au lâcher de ces boutons. A la prochaine mise sous tension nous retrouvons la dernière fréquence affichée.
Le commutateur réglage tx/rx permet de régler le pll du coffret tx ou du coffret rx, l'afficheur nous rappelle à droite sur quel pll on agit.

Réalisation du kit TX:

Le circuit imprimé est au format europe 160mm par 100mm en époxy FR4 double face épaisseur 16/10eme. (voir typon joint)

Les circuits imprimés tx et rx sont les mêmes et câblés partiellement.
Le schéma d'implantation joint concerne le tx, je n'ai pas représenté les pistes pour la partie rx.
La face composants est entièrement cuivrée et sert de plan de masse.
La plupart des trous sont à 0.7mm détourés à 2mm.
Les traversées de masse ne doivent pas être détourées.
Prévoir un trou de 5mm pour loger le vco bf91a.
Le patte longue du bfr91a est le collecteur, celle du milieu l'émetteur.
La diode varicap et les 2 diodes pins ne sont pas cms mais se souderont côté pistes avec des queues très courtes.

Ne pas oublier les masses broche 5 du pic, 17 du pll tx.
La broche 10 du pll est à détourer et à relier à la piste 5v tout prêt.
Les mar8 sont des cms assez fragiles, pour leurs masses souder d'abord une queue de résistance en forme de U côté composants, souder puis coupez à ras les 2 bouts côté pistes, puis placer les mar8.

Le pll doit être soudé sans support de c.i, ne pas oublier sa masse broche 17.
Le pic doit être monté sur support, pour les mises à jour logicielles.
Le petit plan de masse rectangulaire côté piste est entouré de trous à relier à la masse de l'autre côté, sans en oublier un seul.
Ce plan sert d'écran entre le pa et le vco. Si l'écran n'est pas fait, le pll risque de décrocher en butée basse.

Fixation du PA:

A faire en dernier, à fixer sur un côté plié du coffret, pas un côté à souder.
Au préalable, il faut que le plan de masse côté composants soit soudé sur le coffret, surtout du côté du PA, si ce n'est pas fait, le vco décrochera l'absence de continuité de masse du coffret transforme celui-ci en antenne qui rayonnera sur le vco.

La masse du PA est son radiateur, pour les essais provisoires avant mise en boîte, il faut relier 2 points extrêmes de son radiateur au plan de masse côté composants. Pas longtemps, ça chauffe vite sans radiateur.

Pour les essais de vco, je vous conseille de ne pas alimenter le PA.
Avec 10mW sans PA, on a de la marge pour les mesures avec un fréquencemètre.
On peut même faire des links sur 1 à 2 km avec 10 mW.

Si vous n'avez pas de fréquencemètre, fiez vous à l'indicateur L de l'afficheur il confirme le verrouillage pll, et la tension varicap doit être comprise entre 1v et 10v, elle doit évoluer en touchant les boutons fréq+ et fréq-.

La broche 7 et 6 du pll fournissent les fréquences du quartz/512 et le vco divisé. La sortie 7 est à 12.5 kHz carré, la sortie 6 des impulsions positives à 12.5 kHz si le pll est verrouillé. Pour voir ces 2 signaux prévoir 2 résistances de 12k à relier entre ces broches et le 5v.

Les capas de découplage doivent être de bonne qualité, céramiques pour les valeurs inférieures à 470nF.

Réglages:

Réglage déviation:
Le réglage déviation se fait par le potentiomètre de 100 Ohms, sa méthode de réglage sera vue après construction du kit rx, car il faudra visualiser son effet à la sortie démodulation fm.

Liste des composants pour platine tx

SEMICONDUCTEURS
1 ampli hybride M67715 2Watts
1 pll Philips TSA5511 boitier dil 18 broches
1 pic 16c(f)84 avec soft f1biu (version full à afficheur)
2 amplis monolitiques MAR8 ou ERA3
1 transistor BFR91A ou BFR91
1 transistor BD136
1 transistor BC547 ou BC548
2 diodes pin BA479 (normales ou cms)
1 diode varicap BB405 (normale  ou cms)
1 régulateur 7805
1 régulateur 7808

BOBINES, FILTRES ET QUARTZ
2 selfs fixes axiales de 50 à 100 µH
1 bobine à construire sur cuivre de 0,3 mm longueur 6 cm, diamètre 1,5 mm
1 quartz  6.4Mhz

CAPACITES FIXES
1    100 µF 25v   radial
3    6.8 µF 25v   radial
2      1 µF 25v   radial
1    470nF
1    150nF céramique
4    100nF céramique
5     10nF céramique
1    3.3nF céramique
4      1nF céramique
5      1nF cms longueur 3.2mm
1     27pF céramique
1     22pF céramique
1    2.2pF cms longueur 3.2mm
1      1pF cms longueur 3.2mm

CAPACITE AJUSTABLE
1 capa  10/47pF
 

RESISTANCES FIXES 1/4watt
1    180k
2     12k (facultatifs, pour tests)
7     10k
5    5.6k
2      1k
2    470 ohms
1    390 ohms
1    150 ohms
1    120 ohms
1    100 ohms
1    100 ohms cms longueur 3.2mm
2     56 ohms
 

RESISTANCES VARIABLES
1   100 ohms verticale
1   10k verticale

DIVERS
1 circuit imprimé 160 mm x 100 mm époxy FR4 double face épaisseur 16/10 ème avec une face plan de masse côté composants, trous de 0.7 mm détourés à 2 mm sauf traversées de masse.
1 afficheur LCD 1 ligne 16 caractères, marque quelconque
1 coffret métal étam‚ 102x162x50
1 fiche bnc femelle 50 ohms droite
1 by pass 1nF
1 radiateur pour l'ampli hybride M67715
1 fiche db9 mâle
1 support de ci 18br (pour pic)
2 boutons poussoirs à fixer sur tôle.
1 inverseur 2 positions
4 entretoises et écrous pour fixation afficheur dans le coffret.

Coût et disponibilité des composants:

Le coût de l'ensemble RX et TX 2 watts est estimé à 170 Euros (1100 FF) et les composants sont tous disponibles en France, chez Cholet composants.
D'autre part, n'étant jamais assez prudent je me suis constitué un stock de puces spécifiques et de circuits imprimés étamés, percés, découpés.
Je fournis aussi les pics programmés.
N'hésitez pas à me contacter, je peux assurer l'approvisionnement pour quelques OM's.

Contactez moi via ou sur le packet F6RAC.
A terme, j'ai prévu la commercialisation, mais je ne garantis pas la date ça ne sera plus mon affaire.