DESCRIPTION DE MON TRANSCEIVER 80m SSB HOME MADE
Par F1IEY – 2022
Le cahier des charges : Réalisation entièrement home made, pas de composants onéreux ou difficiles à trouver, amplificateur RF de 50 Watts protégé contre un ROS excessif, synthétiseur de fréquence au pas de 1HZ – 100HZ – 1KHZ – 5KHZ - 100KHZ géré par un Arduino uno et un encodeur, afficheur OLED, modulateur équipé d’un compresseur de modulation et d’une porte de bruit (noise gate).
Le coût de cette réalisation n’a pas été chiffré car la majorité des composants ont été récupérés ou achetés à bas prix sur internet.
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Je considère ce montage comme expérimental, la conception est donc modulaire et permet de le modifier ou de l’améliorer sans avoir besoin de tout reconstruire.
Les liaisons entre les modules sont réalisées par des petits câbles coaxiaux pour la RF et du fil de câblage pour le reste.
Une petite vidéo...
https://www.youtube.com/watch?v=KrR1Ux6zMc0
LES SCHEMAS
Le filtre de bande :
Il a été mis au point avec RFSIM et calculé pour une impédance de 800 Ohms pour avoir des valeurs de selfs et de condensateurs réalistes. Les adaptations à 50 Ohms se feront avec des prises.
La carte TX / RX :
Le préampli micro est un simple LM741, le modulateur équilibré un MC1496. L’annulation de porteuse est très efficace, aux alentours de 50 dB, elle s’ajuste avec l’ajustable de 47K. A la sortie du MC1496, on récupère les deux bandes latérales (DSB). Le filtre à quartz utilisé pour supprimer une des deux bandes latérales et un XF-9B de chez KVG, il est performant et on le trouve encore sur le marché de l’occasion. Une construction en échelle reste possible mais plus complexe.
L’impédance du XF-9A est de 560 Ohms, les adaptations à l’entrée et à la sortie devront être respectées sous peine de dégrader le facteur de forme et l’ondulation. A l’entrée c’est fait avec un transistor (2N2222) en émetteur commun et à la sortie avec un mosfet double grille (BF982) qui permettra aussi d’amplifier les signaux.
Le filtre à quartz est commun à l’émission et la réception, il est commuté avec des diodes (BA283). Des diodes 1N4148 ont été essayées, ça fonctionne parfaitement à 9MHz !
Pour l’émission le signal SSB à 9MHz est mélangé avec la fréquence du synthétiseur (12,6MHz) pour produire de la SSB à 3,6MHz. Un MMIC (MAV-11) charge le mélangeur à 50 Ohms et procure 12,5 dB de gain, il est suivi d’un filtre passe-bande pour éliminer les produits indésirables.
Le niveau disponible est d’environ 0,5mW.
La carte amplificateur FI / BFO / CAG /
Amplificateur BF :
L’amplificateur utilise un classique TCA 440 mais dans une configuration un peu particulière. Le circuit de CAG est externe (2N2222, 2N3819), cette partie a été décrite par mon ami Michel – F6FEO sur son site :
http://f6feo.homebuilder.free.fr/transceiver_50%20Mhz.html (merci Michel).
Les signaux d’entrée à 9MHz sont disponibles à basse impédance (50 Ohms), j’ai dû faire une adaptation vers les 3000 Ohms d’entrée du TCA440. Le circuit en « L » est détaillé ci-dessous.
L’amplificateur BF est un LM386 chargé par un HP de 8 Ohms.
L’oscillateur à 8,9985MHz est commun à l’émetteur et au récepteur, en RX il sert pour le BFO et en TX c’est l’oscillateur de porteuse. Il est donc alimenté avec un + permanent. C’est un oscillateur Colpitts, le calage se fera avec le condensateur ajustable de 50pF.
Sur la bande 80m (3,5 à 3,8 MHz) l’émission se fait en LSB mais ici on utilisera le quartz porteur pour l’USB car la fréquence de l’OL est supérieure à la fréquence de travail (supradyne), la bande latérale est inversée en sortie des mélangeurs.
L’amplificateur de 50 Watts:
La chaine d’amplification se compose de 3 étages à transistors, le gain total est proche de 50 dB ! Le 1er est un 2N3904 polarisé en classe « A ». Il est suivi d’un 2N3866 polarisé avec un courant de repos d’environ 50mA. Le dernier étage est un push-pull équipé de 2 IRF530, les courants de repos sont réglés de façon indépendante à 50mA par transistor. D’autre transistors mosfet ont été expérimenté, IRFZ24N, IRF510,… certains donnaient plus de puissance mais supportaient mal les désadaptations d’antenne à cause de leur tension drain / source insuffisante. L’IRF530 est robuste, il supporte 100V.
La linéarité de la chaine est bonne, le niveau à l’entrée ne devra pas dépasser 0,5mW.
Mesure 2 tons
L’étage push-pull est suivi d’un filtre passe-bas pour éliminer les harmoniques et d’un pont de Bruene pour obtenir une tension proportionnelle à l’onde directe et une autre proportionnelle à l’onde réfléchie.
La puissance de sortie peut être baissée à environ 20Watts en actionnant l’inter PW LO / HI.
Le circuit de protection, SWR !
La tension « REF » est comparée à une tension de consigne (réglable avec l’ajustable de 10K). En cas de dépassement de la valeur réglée la sortie de l’ampli-op ¼ passe à « 1 », le 2N2222 rentre en conduction, la LED SWR ! s’allume et le relais colle. Le 1er contact maintient le transistor passant pour mémoriser l’information et le 2ème envoi une tension de commande au PA pour passer en petite puissance et épargner les transistors. La puissance restante est suffisante pour refaire le réglage de l’antenne, il suffit de relâcher le PTT pour réinitialiser le système.
J’ai récupéré la tension directe pour faire dévier le s-mètre en émission et indiquer la puissance relative.
La commutation TX / RX :
Au début du projet, elle était composée de 2 transistors PNP. Au final ce sera des transistors mosfet canal « P » (IRF9540), le schéma est inspiré de celui de DK7IH – Peter :
https://dk7ih.de/an-experimental-hf-6-band-ssb-transceiver-part-8-transmit-receive-switch/
La carte est alimentée en + permanent. Au repos le transistor de droite conduit et génère le +RX. Un appui sur PTT fait conduire le transistor de gauche qui génère le +TX et bloque le transistor de droite. Le système fonctionne comme une bascule commandée par le PTT.
Le compresseur de modulation :
Il utilise un circuit SSM2167 qu’on trouve facilement sur internet sous forme d’une petite plaquette pour quelques euros !
La compression et le seuil de la noise gate sont fixés par les résistances CMS R1 et R2. Il faut prévoir une tension d’alimentation de 3V3. Un micro Electret est bien adapté, il faut dans ce cas fermer JMP1.
Le synthétiseur de fréquence :
J’ai utilisé une plaquette SI5351 disponible sur internet pour quelques euros. Ce circuit permet de générer des fréquences entre 10KHZ et 200MHZ et se pilote par bus I²C. L’Arduino nano gère l’encodeur, l’afficheur OLED et le bus I²C.
Il existe beaucoup d’exemples de codes pour piloter un SI5351, je me suis inspiré de celui de Julio César qui est très bien fait et trouvable sur son site :
https://create.arduino.cc/projecthub/CesarSound/10khz-to-225mhz-vfo-rf-generator-with-si5351-version-2-bfa619
Mon transceiver étant monobande (80m), j’ai utilisé qu’une partie du code et j’ai apporté des modifications sur l’affichage et le courant de sortie du driver pour améliorer la pureté spectrale. En effet, pour avoir le signal de sortie le plus propre possible il faut utiliser le courant le plus faible en attribuant 1, 2, 3 ou 4 dans l’instruction SetPower(x), cela correspond à 2, 4, 6 ou 8mA.
Avec 2mA le signal et propre, un filtre passe-bas permettra encore d’améliorer le spectre en atténuant les harmoniques du signal et un MMIC apportera un niveau suffisant pour les mélangeurs à diodes TX et RX.
Conclusion :
Déjà 160 QSO réalisés au moment de publier cet article.
La puissance de 50 Watts est suffisante pour la plupart de contacts, les reports sont excellents. Le compresseur de modulation est efficace, on voit bien l'augmentation de la puissance moyenne sur le wattmètre.
La construction demande un peu d'expérience et du matériel de mesure mais quel plaisir de travailler avec du matériel fait maison !
73 - Jean-Luc - F1IEY
