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 Sujet du message: Module TX/RX 14HAM-TRM
MessagePosté: 21 Juil 2020, 17:55 
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TABLE DES MATIERES.


1°) - Présentation du module.


2°) - Le schéma.

____2.1) - La partie émission.

_______2.1.1) - De l'entrée BF au filtre à quartz.

_______2.1.2) - Du filtre à quartz à la sortie HF.

____2.2) - La partie réception.

_______2.2.1) - De l'entrée HF au filtre à quartz.

_______2.2.2) - Du filtre à quartz à la sortie BF.

_______2.2.3) - Le Control Automatique de Gain.

_______2.2.4) - L'ampli BF.

____2.3) - Le filtre à quartz.

____2.4) - Le S-mètre.


3°) - La construction du module.

____3.1) - Les documents à télécharger.

____3.2) - Préparation du PCB.

____3.3) - Fabrication de l'optocoupleur.

____3.4) - Implantation des composants.


4°) - Le réglage du module.


Fred

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 Sujet du message: Re: Module TX/RX 14HAM-DK v3
MessagePosté: 21 Juil 2020, 22:50 
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1°) - Présentation du module.

Ce module émission / réception nommé, "14HAM-TRM" est une version nettement améliorée du premier module de ma conception (Dépos INPI n° 605865 10.04.19), appelé, "14HAM-DK" qui équipe mon TRX HAMateur 10 bandes HF, le "14HAM-DK" et qui porte, par extension, le même nom.

Le nouveau module nommé "14HAM-TRM" à été adapté pour fonctionner avec le VFO Arduino MEGA2560/Si5351 utilisé pour le projet du TRX HAMateur, "14HAM-DK2". Il est aussi adapté pour fonctionner en plus sur le 6 mètres

J'ai donc apporter quelques améliorations non négligeables par rapport à la version 14HAM-DK.

Voici les différences notoires entre la nouvelle version et la première:


=> Ce qu'il n'y a plus par rapport au module 14HAM-DK:

-L'étage préampli UA733 juste avant le premier mélangeur NE612 de la partie réception.
-L'oscillateur BFO (oscillateur SSB).


=> Ce qu'il y a en plus:

-L'ampli BF réception.
-Les éléments pour le fonctionnement du S-mètre.
-La modulation en AM.
-La possibilité de modulation en FM avec l'ajout d'un module optionnel.
-Le niveau de sortie HF émission réglable (réglage de la puissance de sortie émission manuelle ou avec ALC).
-Un emplacement pour le petit module Si5351.

Toutes les explications techniques de ce module sont expliquées dans les chapitres suivant.

Voici une image de synthèse du circuit imprimé côté composants:
Image

Et côté soudures:
Image

Le module assemblé:
Image

Ce module mesure 220 x 80mm.


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 Sujet du message: Re: Module TX/RX 14HAM-DK v3
MessagePosté: 21 Juil 2020, 22:57 
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2°) - Le schéma.

La particularité de ce module réside dans le fait que toutes les liaisons internes, tant pour la partie émission que pour la réception, sont réalisées de manière symétrique. En effet, les composants principaux utilisées (NE612, NE592, UA733) ont tous une entrée et une sortie symétrique. J'ai donc utilisé cette méthode d'interconnexion de manière à optimiser leur performances.


____2.1) - La partie émission.

Le schéma complet de la partie émission:

Image



_______2.1.1) - De l'entrée BF au filtre à quartz.

Image

Modulation en LSB et USB:

En général, quand on veut générer un signal DSB avec un NE612 (SA612), on place un potentiomètre entre les 2 broches "1" et "2" de l'entrée symétrique de celui-ci et son curseur relié à la masse, et on ajuste ce potentiomètre de manière à supprimer la porteuse . Puis on injecte un signal BF en provenance du micro, sur l'une de ces 2 broches .

Dans le cas de ce module, j'ai opté pour une méthode quasiment parfaite en utilisant un transfo BF basse impédance.

Celle-ci consiste à raccorder l'un des enroulement de ce transfo, "TR3" (transfo BF 600/600 Ohms ou mieux 200/200, par exemple NTE-1 NEUTRICK) directement aux 2 broches de l'entrée symétrique. L'impédance de chaque enroulement de ce transfo est de 600 Ohms et leurs résistances est d'environ 130, 140 Ohms (Environ 90 Ohms pour un NTE-1). Ainsi, en absence de signal BF, l'enroulement raccordé à l'entrée symétrique va se comporter comme une résistance de faible valeur qui va permettre aux 2 bases des 2 transistors internes du NE612 d'être au même potentiel et ainsi "parfaitement" équilibrées, et donc, absence total de signal en sortie du composant. Quand on applique, maintenant, un signal au transfo BF, celui-ci va être injecté simultanément sur les 2 broches de l'entrée symétrique, mais avec un déphasage de 180° (ou signal inversé, si vous préférez) de l'une par rapport à l'autre. De cette manière, il n'y a pas qu'une seule base des 2 transistors internes du SA612 qui se trouve déséquilibrée , mais les 2 et de 180°. Ainsi les performance du NE612 sont optimisées avec une bien meilleur dynamique et un beau signal modulé en sortie.


Rajout de l'AM:

Sur le schéma, on peut voir la présence d'un relais, "RL2". Au repos, les condition sont celles expliquées ci-avant.

Mais quand il est alimenté, la broche "2" de l'entrée symétrique du "SA612" se retrouve déconnectée du transfo BF "TR3" et relié à la masse via un condensateur de 100nF pour empêcher que la broche "2" ne se retrouve à 0Volt, tandis que la broche "1" reste raccordé à celui-ci pour l'injection du signal BF. (A l'origine, la liaison de la broche marquée de 2 étoiles, était directement reliée à la masse, mais c'était une erreur; de ce fait, les 2 composants marsués d'une étoile avec leur valeur et reliés avec les traits en gras ne sont pas prévu sur le PCB et sont à rajouter). L'autre extrémité du transfo qui était relié à la broche "2" est maintenant relié à la masse à travers un condensateur, "C12" . Ce condensateur empêche aussi que la base du transistor de la broche "1" ne se retrouve pas à 0 Volt ce qui empêcherait un fonctionnement normal. De cette façon et avec les contacts du relais collés, et en actionnant le potentiomètre ajustable de 500K, on ajuste l'amplitude du signal de la porteuse en déséquilibrant l'entrée symétrique de manière à avoir 50% sur signal maximal. Et quand un signal BF est injecté à l'entrée, on obtient, en sortie, un signal modulé en AM. On règle le % de modulation en agissant sur l’amplitude du signal BF du micro (module préampli micro).

On injecte, aussi, le signal BFO en mode "AM" sur l'entrée asymétrique, broche "6" et on récupère le signal AM sur la sortie symétrique, broches "4" et "5". De cette sortie, on va au filtre à quartz, très particulier, qui permet de supprimer,en mode LSB ou USB, l'une des 2 bandes latérales. J'ai pu déterminer que la bande passante de ce filtre avec les composants utilisée, se situe à environ 4KHz. Il est à noter qu'il est nécessaire de rajouter, comme montré en traits gras, une résistance de 1K5 entre les broches "4" et "5" côté soudures en sortie du NE612 pour adapter correctement l'impédance du filtre à quartz.



_______2.1.2) - Du filtre à quartz à la sortie HF.

Image


Le signal de sortie du filtre à quartz étant faible, on va l'amplifier afin d'obtenir un signal optimal pour attaquer l'entrée du mélangeur NE612. Pour ce travail, j'ai fait appel à un NE592 qui est un ampli de type "vidéo" très utilisé dans le passé pour amplifier les têtes de lecture vidéo des magnétoscopes par exemple. Il a la particularité d'avoir une entrée et une sortie symétrique et un gain réglable de 0 à 400. Les bases des 2 transistors de l'entrée symétrique ne sont pas polarisées en interne. Deux résistances de 10K, "R2" et "R5", vont se charger de cela en créant un 0V virtuel (A la base, le NE592 est prévu pour être alimenté en alimentation symétrique, soit, +6V broche "6" et -6V broche "3"). Deux autres résistances de 470 Ohms, "R3" et "R4" permettent de fixer l'impédance à l'entrée de cet ampli. Le réglage du gain du "NE592" s'obtient avec une résistance ajustable de 10K, "P1", placée entre les broches "2" et "7".

En sortie, on attaque l'entrée symétrique du mélangeur "NE612" qui reçoit en même temps, le signal du VFO sur son entrée asymétrique en broche "6".

Ensuite et en sortie de celui-ci, on amplifie le signal pour attaquer, de manière optimal, les filtres de bandes suivis de l'ampli HF émission. Cette mission est confiée à un autre ampli vidéo, mais quelque peu différent, un "UA733". En effet, celui-ci monte beaucoup plus haut en fréquence que le NE592 et à un gain réglable de 10 à 400. Son entrée est polarisée par le "NE612" qui le précède. Une résistance de 100 Ohms, "R1", est placée entre les broches "1" et "14" pour fixer l'impédance à son entrée. Son gain est, cette fois-ci, commandé par un optocoupleur de type LED/LDR qui permettra de commander la puissance en sortie du PA de façon manuelle ou avec un ALC. La LDR que j'ai utilisée, une GL5516, à une résistance minimum d'environ 160 Ohms quand elle est illuminée à 100% par une LED rouge, ce qui fait que le gain maxi est de 80 environ.

En sortie de ce UA733, le transfo HF "TR1" récupère le signal HF symétrique et le transforme en signal asymétrique. Ensuite, on se connecte au module "Filtres passe-bandes" commun à l'émission et la réception, d'où la présence du relais "RL1" .

Le rajout d'une FI à 57MHz c'est avéré nécessaire. Les raisons sont expliquées dans le sujet concerné ici: Modules FI

De ce fait, voici le schéma pour réaliser les petits modules d'adaptation à mettre à la place de TR1 et TR2:

Image

Ce sont en fait des petits filtres passe-haut avec une fréquence de coupure vers 56MHz.


Modifié en dernier par Saxon33 le 27 Juin 2021, 14:40, modifié 44 fois.
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 Sujet du message: Re: Module TX/RX 14HAM-DK v3
MessagePosté: 11 Aoû 2020, 10:35 
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____2.2) - La partie réception.



Le schéma de la partie réception:

Image


Vous pourrez constater que ce schéma est pratiquement identique à celui de la partie émission.


Modifié en dernier par Saxon33 le 27 Juin 2021, 14:30, modifié 22 fois.
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 Sujet du message: Re: Module TX/RX 14HAM-DK v3
MessagePosté: 19 Sep 2020, 17:55 
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_______2.2.1) - De l'entrée HF au filtre à quartz.


Image



Sur le schéma ci-dessus, le signal HF arrive d'abord sur un transfo HF qui va permettre de symétriser le signal pour attaqué l'entrée symétrique du NE612 de manière optimal.

Le secondaire de ce transfo est relié à l'entrée symétrique d'un premier mélangeur NE612 (ou SA612) qui va recevoir le signal HF réception et le signal VFO sur son entrée asymétrique.

La sortie symétrique est relié au filtre à quartz qui laissera passer la bonne fréquence voulue. Il est à noter qu'il est nécessaire de rajouter une résistance de 1K5 entre les broches "4" et "5" côté soudures en sortie du NE612 pour adapter correctement l'impédance du filtre à quartz.

Rappel:

Citation:
Le rajout d'une FI à 57MHz c'est avéré nécessaire. Les raisons sont expliquées dans le sujet concerné ici: Modules FI

De ce fait, voici le schéma pour réaliser les petits modules d'adaptation TR1 et TR2:

Image

Ce sont en fait des petits filtres passe-haut avec une fréquence de coupure vers 56MHz.


Sur le PCB, il est prévu l'emplacement d'un opto-coupleur de type LED/LDR pour le CAG avec la LDR entre la broche "1" et la masse. A l'usage, il s'est avéré que le comportement du CAG était trop violant. La LDR a donc été déplacée.



_______2.2.2) - Du filtre à quartz à la sortie BF.


Image



En sortie du filtre à quartz, on retrouve quasiment la même chose que dans la partie émission, mise à par que les 2 amplis vidéos sont identiques, soit, des NE592.

Le CAG est composé d'un optocoupleur de type LED/LDR commandé par la tension CAG. Comme expliqué ci-avant, il a été nécessaire de déplacer la LDR et de la mettre à la place de "C39" avec une résistance de 330 Ohms en série. Ainsi, le comportement du CAG est nettement amélioré.



Rajout de l'"AM":

Pour rajouter l'"AM" sur ce module normalement prévu et à l'origine pour fonctionner qu'en "SSB", il suffit simplement de rajouter un petit relais.

Ainsi, quand le relais est au repos et donc, en mode "SSB", le signal "BFO" est injecté sur la broche "6" de l'entrée symétrique pour rajouter la porteuse manquante.

Puis quand on colle le relais, l'entrée asymétrique ne reçoit plus le signal "BFO", mais celui prélevé en sortie du précédent ampli "NE592".

Explication:

Quand on reçoit un signal modulé en "AM", celui-ci a déjà une porteuse. Et donc, le signal "BFO" pour la recréer en "SSB" n'est plus nécessaire en "AM". J'ai donc fait des premiers essais de réception en "AM" simplement sans le "BFO". Cela fonctionnait, mais avec un signal BF très faible. Puis, je me suis aperçu, après expérimentation de plusieurs solutions, que le mélangeur "NE612" a besoin d'avoir des signaux à ses deux entrées pour fonctionner correctement. J'ai donc eu l'idée de prélever un signal en sortie du "NE592", juste avant le mélangeur "NE612" pour l'injecter à son entrée asymétrique, pour en conclure que c'est bien la bonne méthode à employer.

La facilité pour rajouter l'"AM" sur ce module est essentiellement du à la présence du préampli "NE592" placé entre le filtre à quartz et le "NE612". Sans lui, il aurait été nécessaire de le rajouter pour l'AM.

Poursuivons.

Ensuite et entre les 2 broches de la sortie du mélangeur "NE612" (et donc aussi, en entrée du "NE592" qui le suit) on a un condensateur, "C62" qui va permettre de supprimé tout signaux HF et ainsi laisser passer que les signaux BF. Le signal BF recueilli est préamplifié par le "NE592" placé à la suite du "NE612".

Une particularité de ces amplis vidéo, c'est que l'on peut utiliser la sortie symétrique comme 2 sorties asymétriques splittées (avec déphasage de 180°). C'est très pratique. Et de ce fait, et sur le schéma, une sortie est utilisée pour le signal BF qui sera amplifié et l'autre, pour le CAG.


Modifié en dernier par Saxon33 le 27 Juin 2021, 14:32, modifié 24 fois.
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 Sujet du message: Re: Module TX/RX 14HAM-DK v3
MessagePosté: 20 Sep 2020, 16:19 
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_______2.2.3) - Le Control Automatique de Gain.


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Pour contrôler le gain RF en entrée de la chaîne réception, on commence par prélever sur la broche "4" du dernier "NE592" le signal BF en sortie de celui-ci. Ensuite, on garde uniquement les alternances positives grâce au diode "D13" et "D14", puis on supprime le signal audio grâce au condensateur "C*", marqué "2,2µF" sur le PCB qui sera en réalité un 10µF, et on obtient une tension continu qui varie en fonction de la tension crête du signal BF. Cette tension est appliqué au transistor "T3" qui va se charger d'alimenter des diodes LED des 2 optocoupleurs.

Comme expliqué dans la partie réception, la LDR du premier optocoupleur était placé à l'entrée du premier mélangeur NE/SA612 qui faisait chuter la tension de polarisation des 2 transistors internes quand le signal BF était trop important. Maintenant, elle fait chuter la tension de l'entrée du NE592 placé juste après le filtre à quartz. Le résultat est bien meilleur.

Ensuite, le connecteur "J5" va pouvoir permettre de raccorder l'autres LED du second optocoupleur placé cette fois et de la même manière, sur l'entrée symétrique du préampli réception placé sur le module de commutation HF émission/réception.

Un deuxième condensateur de 10µF (C65) commutable par le transistor "T4", va permettre d'avoir un CAG avec une action plus longue, très utile pour l'écoute de la CW et de la SSB (Le transistor "T4" permet au condensateur de se charger et la diodes en parallèle de celui-ci, lui permet de se décharger). La commutation (J7-2) se fera grâce à la sortie de commutations "trigger1" non utilisées sur le VFO. Le module est aussi prévu pour connecter, en option, un potentiomètre de réglage du "release" (sur J7-1,2,3). Si l'on ne désire pas utiliser de potentiomètre, il suffira de raccord la commutation de cette fonction, non pas en "J7-4", mais en "J7-2".


_______2.2.3) - L'ampli BF.

Image


Là, rien de bien compliqué. Il suffit, en fait, de suivre les recommandations du PDF du "LM380" et de s'inspirer de schémas classiques utilisant ce composant. Le "LM380" existe en format "DIL8" et "DIL14". Ici, on utilise un "LM380" en "DIL14".

Juste pour info, en sortie du dernier "NE592" (IC8) de la partie réception, on collecte le signal BF à travers un condensateur de 10µF (C59), puis on limite le signal maxi avec un potentiomètre ajustable de 1K (P5) que l'on va raccorder, comme sur le schéma, au potentiomètre variable de 10K logarithmique (J10) pour le réglage du volume audio désiré.

Le haut-parleur à utiliser sera de préférence un 8 Ohms de quelques watts.


Modifié en dernier par Saxon33 le 26 Juin 2021, 20:50, modifié 27 fois.
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 Sujet du message: Re: Module TX/RX 14HAM-DK v3
MessagePosté: 20 Sep 2020, 16:21 
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____2.3) - Le filtre à quartz.

Image


Le filtre à quartz est commun au deux parties, émission et réception, d'où la présence des 2 relais.

Toutes les interconnexions des composants de ce module étant de type symétrique, celui-ci à du s'adapter à cette particularité. En fait, et comme on peut le voir, j'ai utilisé deux filtre à quartz 4 pôles pour réaliser un filtre à quartz "symétrique" 2x4 pôles. Pour le choix des quartz, j'ai trouvé chez MOUSER des 9MHz avec une tolérance de 10ppm ce qui correspond à un écart de +/- 90 Hz. La FI sera donc au alentour de 9 MHz.


Modifié en dernier par Saxon33 le 26 Juin 2021, 17:50, modifié 7 fois.
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 Sujet du message: Re: Module TX/RX 14HAM-DK v3
MessagePosté: 28 Sep 2020, 19:36 
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2.4) - Le S-mètre.

Le schéma:

Image



On retrouve ce même schéma de principe pour les S-mètre, les CAG, les ALC , les compresseurs audio et autres.

Pour résumer, on prend un signal BF ou HF, on ne garde que les alternances positives grâce au diodes, on supprime le signal BF ou HF à l'aide du condensateur polarisé et on obtient une tension qui varie au rythme de l'amplitude du signal BF ou HF.

Dans le cas du S-mètre, on a besoin de mesurer des signaux même très faibles. De ce fait, on utilise des diodes au germanium, genre 1N60, qui présente une chute de tension plus faible que les diodes au silicium.

La connexion "J9-3" n'est pas utilisé. C'est une option qui permet de récupérer le signal du PA dans le cas où l'on utiliserait un simple vu-mètre en sortie "J9-2" à la place de l'affichage du VFO.


Modifié en dernier par Saxon33 le 26 Juin 2021, 21:01, modifié 8 fois.
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MessagePosté: 02 Déc 2020, 04:48 
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3°) - La construction du module.

Maintenant que les présentations sont faites, nous allons pouvoir passer à première étape passionnante, à savoir, la construction du module. Mais avant de faire chauffer le fer, il nous faut d'abord rassembler les documents nécessaires à la construction de celui-ci.


Modifié en dernier par Saxon33 le 05 Jan 2021, 04:26, modifié 3 fois.
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 Sujet du message: Re: Module TX/RX 14HAM-DK v3
MessagePosté: 05 Déc 2020, 01:51 
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____3.1) - Les documents à télécharger.

Les schémas du module:


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MessagePosté: 05 Déc 2020, 02:12 
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 Sujet du message: Re: Module TX/RX 14HAM-DK v3
MessagePosté: 05 Déc 2020, 02:15 
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Le plan d'implantation des composants:


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Modifié en dernier par Saxon33 le 27 Juin 2021, 01:53, modifié 7 fois.
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 Sujet du message: Re: Module TX/RX 14HAM-DK v3
MessagePosté: 05 Déc 2020, 02:28 
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Le listing des composants:


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MessagePosté: 05 Déc 2020, 02:38 
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L'image de synthèse du PCB côté composant (très utile pour zoomer):


Image


Modifié en dernier par Saxon33 le 30 Mar 2021, 18:20, modifié 3 fois.
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____3.2) - Préparation du PCB.

Une petite intervention est nécessaire avant de commencer.

En observant les quartz, on peut constater que l'espace entre leurs pattes et leur boitier est très faible. Donc par précaution, il est préférable de supprimer leur pastilles sur le PCB côté composants à l'aide d'un petit foret.

Image

Cette opération est normalement réalisée par mes soins, mais une petite vérification supplémentaire est plus sage.


Une petite modification de dernière minute au niveau de l'AM nécessite aussi de supprimer une connexion d'une broche du relais "RL2" vers la masse en supprimant, la aussi la pastille en haut à droite de ce relais comme montrée sur la photo (à côté de "C25"). Il faut intervenir aussi au même endroit côté soudure.

Image

Là aussi, cette opération est normalement déjà réalisée par mes soins, mais une petite vérification supplémentaire n'est jamais superflue.


Fred

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