Récepteur décamétrique 3 - 30 MHz 
Détection classique et SDR


Version 01 - Août 2009
F6CRP


 

1 - Naissance d'un projet

Voici le résultat final de quelques (pas mal) de soirées de soudures, essais, déceptions, démontages, tests, réussites.

Comme j'ai fréquemment l'occasion de le dire, jamais, jamais il n'a été aussi facile de bricoler et de produire des ensembles cohérents et performants. Aujourd'hui on trouve facilement et à coût réduit, des composants de qualité, des kits ou semi-kits aux performances étonnantes.

Mon cahier des charges était le suivant : réaliser un récepteur performant, si possible en évitant les classiques couples NE612/MC1350P. J'avais construit en 1994 (c'est loin) le "progressive receiver" de W7ZOI - K5IRQ, un des meilleurs récepteurs que j'ai jamais eus. J'ai pensé qu'on pouvait utiliser le même concept, certains bouts de schémas et moderniser ce qui était un peu passé de mode, faire autant que faire se peut appel à des produits en kits de manière à disposer de circuits imprimés professionnels, ne pas avoir de CI à réaliser, obtenir une forte reproductibilité tout en maintenant l'ensemble dans une enveloppe de coût raisonnable, disposer d'une détection classique par mélange sur la FI et d'une détection SDR avec carte son et PC.

Partant de ce cahier des charges, j'ai commencé par élaborer le synoptique du récepteur.

Mais avant d'attaquer, cette partie technique qui est assurément la plus agréable, je vais vous présenter (vive le multimédia) sous forme de sons et d'images ce que donne ce récepteur. Vous trouverez sur ce lien une page qui vous présentera différentes captures d'écran ainsi que quelques images de la construction du récepteur. Un commentaire accompagnera, quand nécessaire, les images.

Après l'image (ou en même temps pour les plus audacieux), voici le son codé MP3. J'ai essayé d'enregistrer des choses similaires à peu près au même moment de manière à ce que vous puissiez appréhender la différence entre la détection classique et le SDR. La sélectivité en fonctionnement classique n'est assurée que par le filtre à quartz 2,4 kHz, je ne dispose pas d'autre filtre plus étroit pour la CW (hélas ...). C'est ce qui a motivé l'installation du filtre à capacités commutées qui, pour un trafic standard, apporte beaucoup de confort. Bien évidemment la détection SDR offre en termes de sélectivité et de réduction des bruits divers et variés des performances supérieures. Mais ne pas en tirer trop rapidement de conclusions ... optimistes :-)

F6DSB 80 m détection SDR F5JM avec un K3 sur 80 m détection SDR
Détection classique sur 80 m SSB - fichier n°1 Détection classique sur 80 m SSB - fichier n°2
Détection classique sur 80 m SSB - fichier n°3 SSB 40 m détection classique
Détection SDR sur 80 mSSB fichier n°1 Détection SDR sur 80 mSSB fichier n°2
CW 40 m détection SDR CW 40 m détection classique
CW 20 m contest IOTA détection SDR CW 20 m contest IOTA détection classique

Et pour conclure, certains puristes pourraient regretter l'absence de toute donnée chiffrée qui caractériserait le récepteur. Effectivement, c'est le cas, je ne dispose pas de l'instrumentation nécessaire, donc plutôt que d'écrire des bêtises (et j'ai déjà un lourd passé sur la conscience dans ce domaine), j'ai préféré vous livrer le projet, tel quel.


lien vers les images du projet

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2 - Description du récepteur

 

L'ampli FI fournit 70 dB de gain, il est naturellement doté d'un CAG. C'est un montage qui est dû à W7ZOI. A la sortie de la FI, le signal est envoyé vers la détection. Vous constaterez qu'il y a deux détecteurs, c'est plus commode de commuter ainsi plutôt que de faire varier la fréquence d'un quartz. (méthode empruntée à F6CER :-).
Vient ensuite un préampli BF suivi d'un filtre à capacités commutées (le montage de F6BQU) et d'un ampli BF à LM380.

Sommaire de cet article

  1. Naissance d'un projet
  2. Description du récepteur
  3. Schémas
  4. Où s'approvisionner ?
  5. Détection SDR
  6. Quelques conseils
  7. Conclusions

    Le projet en images ...

Comme vous ne noterez, il n'y a rien de révolutionnaire, cette architecture classique fournit d'excellents résultats. Le préampli d'entrée est commutable, nous n'en n'avons pas besoin sur les bandes basses. Le signal traverse les filtres d'entrée, passe par le préampli ou pas et attaque le mélangeur passif à diodes. L'OL est constitué par un DDS. Le signal issu du mélange est amplifié par un transistor qui fonctionne sous courant élevé et ensuite envoyé au filtre à quartz. J'ai choisi 9MHz uniquement parce que je disposais du filtre (un 9M22), la FI est apériodique, tout autre valeur "raisonnable' conviendra.

En parallèle, le signal issu du mélange et amplifié par le post-amplificateur est envoyé vers un mélangeur QSD qui produira deux signaux IQ pour la détection SDR. Ce point particulier sera traité au chapitre 5. La détection SDR est un vrai avantage sur ce récepteur et ne demande qu'une mise en oeuvre simple; je vous engage à vous lancer.


3 - Schémas

 

Rien de particulier ici, nous sommes dans un schéma extrêmement classique. Comme toujours, il faudra apporter un peu de soin lors de la réalisation des bobinages.
- rappel utile : on compte une spire à chaque fois que l'on passe à l'intérieur du tore.

Le tableau ci-contre fournit la valeur des condensateurs à utiliser, le type de tore et surtout le nombre de spires à bobiner.

Le chapitre 4 vous précisera l'adresse du fournisseur où vous trouverez les circuits imprimés, les tores, les condensateurs et même le fil.

Chez ce même fournisseur, il vous sera également possible de choisir des filtres plus sélectifs. Naturellement ces filtres comportent plus de composants et sont donc plus volumineux.

Concernant le réglage, si vous n'avez rien de mieux, utilisez vos oreilles en essayant de régler de manière à avoir une bande passante acceptable. Si vous disposez d'un oscillo et d'un générateur, ou d'un analyseur de réseau type MiniVNA, le travail en sera facilité. Les récents gagnants du loto pourront effectuer la chose avec un analyseur de spectre muni du générateur de tracking :-)


Cet étage est utilisé deux fois dans le récepteur :


- dans l'étage préamplificateur commuté
- dans l'étage post-amplificateur derrière le mélangeur


C'est un montage qui a été publié par l'ARRL dans les années 80. Attention, le montage est alimenté sous 8 V. Le collecteur débitant environ 35 mA  il est plus sage de mettre un radiateur sur le boîtier du transistor.

L'atténuateur 3 dB en sortie (300 -18 - 300) est facultatif. Je vous recommande toutefois de l'insérer, il améliore l'adaptation de 6 dB, c'est une sage précaution notamment vis-à-vis du mélangeur.
Attention à la phase du transfo dans le collecteur du transistor, elle est repérée sur le schéma. La fin du premier enroulement attaque le début du second. Les enroulements sont constitués de 10 tours bifilaire sur FT37-43



Le mélangeur est on ne peut plus simple et efficace. Un seul composant, un mélangeur équilibré à diodes. En fonction du niveau d'oscillateur local et de votre porte-monnaie, vous pouvez opter pour un modèle haut niveau.

Ce n'est vraiment pas indispensable, un modèle standard sera de toute façon un excellent choix.

J'ai monté le mien sur une platine "à trous" que vous pourrez approvisionner chez le fournisseur indiqué chapitre 4. Il vous sera ultérieurement possible de sophistiquer cette partie essentielle en rajoutant un diplexer .. mais c'est une autre histoire
Platine FI de W7ZOI  

La platine FI : un gros morceau. Outre avoir un impact prépondérant sur les performances du récepteur, elle fournit la majeure partie du gain, elle doit être dotée d'un CAG efficace, d'un système de Mute, d'un réglage manuel du gain HF.
L'oiseau rare existe et est l'oeuvre de W7ZOI.
La construction est simple même si la documentation qui gravite autour de cette platine est minimaliste. Se reporter comme d'habitude au chapitre 4 pour le fournisseur puisqu'on trouve cette merveille sous forme d'un kit ...

lien vers les images du projet

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La platine a subit quelques modifications au cours du temps, le kit fournit la dernière version, il peut être intéressant d'aller sur le site de W7ZOI pour prendre connaissance des évolutions. Cela semble un peu fouillis au départ, il faut y chercher un peu sa pitance mais le site vaut vraiment le coup.


Quand on fabrique un récepteur susceptible de recevoir la BLU, se pose inéluctablement le problème des oscillateurs du BFO qui pourront être utilisés comme porteurs en émission.

Quel problème ? Celui de la variation de fréquence entre BLI et BLS. J'ai opté pour une solution que je trouve élégante à savoir, commuter plutôt les signaux qu'un système de varicap ou commutation de capacités. En l'occurrence, il faudra deux détecteurs comme celui que vous voyez à gauche.

Donc les détecteurs de produit utilisent des NE612 (ne soyez pas effrayés, le K2 aussi !), le signal d'entrée a son niveau limité par le CAG, il n'y a pas de saturation à cet endroit. Autre avantage, ce montage fournit du gain. Prévoir naturellement deux platines identiques (BLI/BLS).

Le montage est alimenté sous 8 V, attention.


Rien de notable à signaler sur ce montage, soyez quand même attentifs à la saturation des étages. Il convient de bien observer avec un signal puissant que l'on reste dans une plage linéaire et qu'un ou des transistors ne se mettent pas à sortir des signaux carrés :-)
Un potentiomètre de 4,7 k à l'entrée résoudra alors le problème. Vous pouvez également insérer à l'entrée un filtre RC pour limiter la bande passante, j'ai essayé mais sans conserver cette option.

 

lien vers les images du projet

Last but not least, les régulateurs ... Rien de novateur ... 

 

lien vers les images du projet

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Cela ne vous aura pas échappé, il manque deux modules :

  • l'OL constitué à partir d'un DDS
  • le filtre à capacités commutées avec l'ampli BF à LM380.

Concernant le DDS, il y a de multiples pistes, one note une belle effervescence sur le sujet actuellement. Pour ma part, j'ai fait appel au kit de DDS du Norcal, cherchez sur le net, on trouve d'autres fournisseurs.

Pour l'ampli + filtre, j'ai opté pour le kit d'Artra (kit F6BQU), je l'avais testé sur un autre récepteur et j'avais été enchanté par les résultats... dont acte, il est également sur ce modèle. Indispensable en CW !

lien vers les images du projet

4 - Où s'approvisionner ?  

Inutile de maintenir le suspense (d'ailleurs certains ont certainement déjà fait le grand saut), voici les adresses des fournisseurs :

Matériel
Fournisseur
- filtres de bandes
- préampli HF (et post ampli)
- détecteur de produit
- amplificateur BF
- régulateurs de tension
- platines à trous
Kits and parts W8DIZ
- DDS (tout autre fournisseur que le Norcal convient, recherchez sur le net, il y a bcp d'offres) Norcal
- ampli BF + filtre capacités commutés ARTRA
- platine FI Hycas W7ZOI KA7EXM
- mélangeur QSD + DDS (pour la détection SDR) JA7TDO

 

lien vers les images du projet

Oui, on trouve toutes les platines sous forme de kits, il n'y aura pas de perchlo répandu dans la cuisine ou la salle de bain. L'élément le plus coûteux est sans conteste le DDS. Fouillez sur le net, on trouve maintenant des kits à base de SI570 pour 30 euros, les performances sont stupéfiantes.

5 - Détection SDR

 

C'est un point important, de plus il faisait partie du cahier des charges. Alors comment procéder ?
Dans l'état actuel de la technique amateur concernant le SDR (radio logicielle pour les adeptes de la langue de Molière mais qui deviennent rares de nos jours), la meilleure solution consiste à utiliser un mélangeur QSD sur la FI. Le montage est simple, on trouve des kits partout (SoftRock, soft66 etc.), il suffit seulement de recalculer le filtre d'entrée pour la FI de votre récepteur.
Partant de là, le QSD demande une fréquence d'oscillateur local quatre fois (oui 4x) supérieure à la fréquence à recevoir, dans mon cas il fallait un OL sur 36 MHz. Pour m'affranchir du quartz (pas facile en plus à trouver), j'ai commandé chez le même fournisseur de kits SDR un DDS commandé par le port USB. C'est malgré les apparences assez souple, la seule contrainte est qu'il faut commander le DDS à chaque mise sous tension.
Le signal FI est extrait (disponible sur une Cinch sur le panneau arrière) derrière le post-amplificateur qui suit le mélangeur, il y a suffisamment de signal et de gain pour alimenter une batterie d'accessoires :-), voir le synoptique. Le signal est envoyé vers l'entrée du récepteur SDR . La sortie IQ est envoyée à l'entrée ligne de la carte son. (stéréo obligatoire, attention aux portables d'entrée de gamme qui n'ont qu'une entrée mono)

Le mélangeur QSD et son  DDS


6 - Quelques conseils lien vers les images du projet

Ce récepteur est relativement simple, sa conception modulaire permet de tester les étages au fur et à mesure de la construction. Cette architecture présente en outre l'avantage de fournir au constructeur une plate-forme évolutive, si tel module ne vous satisfait pas ou plus, il est relativement aisé de passer à autre chose.
Il est souhaitable d'avoir une démarche structurée dans la construction de son matériel. Se fixer des buts à atteindre (pour ne pas parler d'objectifs qui nous rappelleraient le boulot) avec un échéancier est une bonne pratique. Rester simple et progresser pas à pas est une autre bonne pratique.
Pour donner un exemple, vous possédez tous (ou presque) un transceiver, lequel est doté d'un récepteur à couverture générale. Vous avez déjà à votre disposition un appareil de mesure de précision. Imaginions que vous commenciez par construire l'OL, vous allez pouvoir l'écouter sur votre transceiver. Maintenant vous décidez de construire le mélangeur, vous allez pouvoir écouter le mélange en injectant la sortie de votre mélangeur à l'entrée de votre récepteur. Vous venez de câbler le détecteur de produit, vous allez pouvoir vérifier qu'il oscille bien en écoutant, toujours avec votre RX, l'oscillation des quartz. Bref, on peut avec peu de choses tirer des enseignements précieux.

Concernant  Rocky et Vista qui sont en délicatesse l'un vis-à-vis de l'autre, la page suivante sur laquelle vous trouverez les images du projet vous fournira une solution pour faire fonctionner cet attelage.


7 - Conclusions  

Voilà ce sur quoi j'ai passé quelques moments de loisir. La construction amateur est l'essence même de notre hobby, on peut s'y livrer facilement, sans instrumentation sophistiquée et onéreuse, avec des résultats qui n'ont rien à envier à certains produits commerciaux..

J'ai volontairement décrit la construction de ce récepteur de manière succincte, d'une part il n'y a pratiquement aucune chance qu'il soit reproduit, d'autre part je répondrai volontiers aux éventuelles questions que cette description pourrait susciter.

Et pour définitivement conclure, un grand merci à F6BAH pour le boîtier et la peinture !

73 Denis

 


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