1/11

Oscillateur Local pour Transverters SHF Piloté par base de temps 10MHz

F9HX / F5CAU

Août 2004 04/11/2004 23/11/2004 11/05/2005 12/12/2005 27/02/2006

2/11

Version n° 2 Cette version remplace la version n° 1 publiée dans Radio-Ref de mai 2003, dans les Proceedings de CJ 2003 et dans VHF-Communication 2/2003. Elle utilise un filtre à quartz dans la chaîne multiplicatrice 1MHz et la dimension du circuit imprimé a été réduite. Un seul OCXO pour toutes les bandes SHF Ce montage peut être utilisé pour générer les fréquences d’oscillateur local de tous les transverters SHF, en remplaçant les oscillateurs locaux dans chacun des transverters ; un seul OCXO 10MHz peut piloter toutes les bandes SHF. Il y a plusieurs avantages à cette solution :

1. Les problèmes de stabilité thermique ne sont traités qu’une seule fois 2. Il n’est plus nécessaire de faire chauffer tous les transverters 3. Si le décalage en fréquence est connu sur une bande on peut en déduire tous les autres 4. Si on asservit l’OCXO 10MHz sur France-Inter ou sur GPS on obtient assez facilement une précision

de quelques Hertz à 10GHz Description du montage Le montage est constitué de 2 chaînes de multiplication et d’un mélangeur. Le niveau d’entrée du 10MHz doit être au moins de 0dBm. Le 10 MHz est mis en forme par un 4046 utilisé en amplificateur ce qui permet une grande dynamique du niveau d’entrée. Le transistor Q2 fonctionne en multiplicateur, le rang d’harmonique est déterminé par le filtre à hélice F1. IC1 est un diviseur par 10 et génère du 1MHz. Le transistor Q1 fonctionne en multiplicateur, le rang d’harmonique est déterminé par le quartz Q6 IC3 est un diviseur par 2 ou 4. Les signaux issus des chaînes 10 MHz et 1 MHz sont mélangés par SBL1, le produit du mélange est filtré par le filtre à hélice F2 et par le quartz Q5 et amplifiés par un MMIC. Le condensateur variable en parallèle sur le quartz est réglé pour obtenir un « pied » de signal propre, ce réglage est très efficace et sera réalisé avec l’aide d’un analyseur de spectre. Le niveau de sortie est de l’ordre de 0dBm. Facteurs multiplicateurs pour les bandes SHF Bande Chaîne 10 MHz Chaîne 1 MHz Sortie 1296 MHz 10 MHz x 9 x 12 = 12 MHz 12 MHz / 2 96 MHz 2304 MHz 10 MHz x 9 - - 90 MHz 2320 MHz 5.760 GHz x 11 = 110 MHz x 14 = 14 MHz / 2 = 7 MHz 117 MHz 10.368 GHz x 10 = 100 MHz x 13 = 13 MHz / 2 = 6.5 MHz 106.500 MHz 24.048 GHz x 12 = 120 MHz x 9 = 9 MHz / 2 = 4.5 MHz 124.500 MHz 24.192 GHz x 12 = 120 MHz x 21 = 21 MHz /4 = 5.250 MHz 125.250 MHz 47.088 GHz x 12 = 120 MHz x 9 = 9 MHz / 4 = 2.25 MHz 122.250 MHz 76.032 GHz x 13 = 130 MHz x 7 = 7 MHz / 4 = 1.750 MHz 131.750 MHz 145.152 GHz x 13 = 130 MHz x 33 = 33 MHz / 8 = 4.125 MHz 125.875 MHz 24.048 GHz (balise) x 12 = 120 MHz x 21 = 21 MHz /4 = 5.250 MHz 125.25 Mhz 47.088 GHz (balise) x 10 = 100 MHz x 18 = 18 MHz / 2 = 9 MHz 109 MHz 76.032 GHz (balise) x 13 = 130 MHz x 4 = 4 MHz / 4 = 1 MHz 131 MHz 145.152 GHz (balise) x 12 = 120 MHz x 12 = 12 MHz / 2 = 6 MHz 126 MHz 145.152 GHz (balise) x 12 = 120 MHz x 12 =12 MHz / 2 = 6 MHz 126 MHz Marqueur x 10 = 100 MHz x 16 = 16 MHz / 2 = 8 MHz 108 MHz Avec un montage sur 108MHz il reste à faire un multiplicateur par 4 et à envoyer 50mW maximum dans une BAT15-3 montée dans un guide circulaire de 4.1mm pour obtenir un marqueur sur 1296, 10368, 24192 et 47088 MHz.

3/11

Circuit imprimé

4/11

Implantation

C1 10n 1206 C2 100n 1210 C3 10n 1206 C4 10n 1206 C5 220p 1206 C6 10p 1206 C8 10n 1206 C9 10n 1206 C10 10n 1206 C11 100n 1206 C12 10n 1206 C13 33p 1206 C15 10n 1206 C16 39p 1206 C17 100p 1206 C18 220p 1206 C19 10n 1206 C20 100n 1206 C21 470p 1206 C22 15p 1206 C23 10n 1206 C24 10n 1206 C25 4p7 1206 C26 1n 1206 C27 1n 1206 C28 100p 1206 C29 10n 1206 C30 22p 1206 C31 2u2 1210 C32 10n 1206 C33 1n 1206

C34 2u2 1210 C35 18p 1206 C36 10p 1206 C37 2u2 1210 C38 1n 1206 C39 1n 1206 C40 100n 1210 C41 470u E5-8,5 C42 100n 1210 C43 100n 1210 C44 100n 1206 C45 47p 1206 CV1 1.2/3.5p CO50 CV2 1.2/3.5p CO50 D1 1N4001 F1 filtre 25252/511836 F2 filtre 25252/511836 IC1 74HC390 IC2 74HCT4046 IC3 74HC390 IC4 78L05 IC5 78L08 IC6 MAR3 VV105 L1 1uH 7F1K NEOSID L3 5061 NEOSID L4 1mH 1210 L5 1mH 1210 L6 1mH 1210 L7 15uH 1210 L8 1mH 1210 M1 SBL1/SRA1

Q1 2N2369 SOT-23 Q2 2369 SOT-23 Q3 2N2369 SOT-23 Q4 2N2369 SOT-23 Q5 voir texte HC49U Q6 voir texte HC49U R1 voir texte 1206 R2 voir texte 1206 R3 voir texte 1206 R4 1K 1206 R5 4K7 1206 R6 1K 1206 R7 47 1206 R8 100 1206 R9 220 1206 R10 1K 1206 R13 10K 1206 R14 47K 1206 R15 220 1206 R16 100K 1206 R17 100K 1206 R20 220 1206 R21 10K 1206 R22 47K 1206 R23 100 1206 TORE T20-12 vert/blanc TORE T37-12 vert/blanc

R1, R2 et R3 sont à ajuster en fonction du niveau du signal de référence à 10MHz pour obtenir un signal au niveau TTL sur IC2-2.

5/11

Photos du prototype 108 MHz (1er version)

6/11

7/11

8/11

Certains composants, dans les chaînes multiplicatrices, doivent être ajustés en fonction de la fréquence, les tableaux ci-dessous donnent quelques valeurs dont on pourra s’inspirer.

Chaîne multiplicatrice 10 MHz 100MHz 120MHz 130MHz C13 33p 22p 18p C16 39p 27p 22p C17 100p 68p 56p C22 15p 8p2 8p2

Chaîne multiplicatrice 1 MHz 7MHz 13MHz C18 470p 220p C21 1000p 470p

Circuit de sortie 106.5MHz 131MHz C30 22p 15p C35 18p 10p

9/11

Indications pour l’approvisionnement des composants D’ordre général, il est fortement conseillé d’utiliser des composants neufs et, s’il y a le moindre doute, de les mesurer avant montage. Voici quelques détails d’approvisionnement. Les fournisseurs indiqués ne sont probablement pas les seuls à pouvoir vendre les composants spécifiques, mais ils se sont avérés efficaces, sans qu’il s’agisse de publicité déguisée:

- circuit imprimé double face verre-époxy 1,6 mm, étamé, sans trous métallisés : Imprelec 102 rue Voltaire 01100 OYONNAX - résistances CMS de taille 1206 (ou 805 à la rigueur) - condensateurs CMS de taille 1206 (ou 805 à la rigueur)

. faibles valeurs : diélectrique COG (NPO) précision � 5 % . découplages : diélectrique à fort pouvoir inducteur spécifique

- transistors CMS 2369 : attention aux « faux 2369 » qui ont un brochage différent (reverse)

- supports à tulipes pour les boîtiers logiques - filtres NEOSID 25252/511836 : Eisch-Kafka Electronic, Abt-Ulrich-Stras. 16, 89079

Ulm - inductances ajustables 5061 NEOSID : F1BBU Le Goff VIDEOTECHNIQUE 5 rue

des Bas Moulins 44800 ST HERBLAIN ----------Eisch-Kafka - inductance ajustable 1 µH : mandrin, noyau, coupelle et boîtier NEOSID 7F1K : ------

F1BBU, Le Goff ---------- Electronique Diffusion : plusieurs magasins de distribution en France

- tores T20-12 et T37-12 vert /blanc: F1BBU------ Electronique Diffusion composant critique à respecter absolument

- quartz : 106,5 MHz partiel 5(overtone) 30 pF boîtier HC49/U Eisch-Kafka -----------Deloor.Y.-DELCOM BP 12 1640 Rhode-St-Genese Belgique

- quartz : 13 MHz fondamentale 30 pF boîtier HC 49/U Eisch-Kafaka ----- Y.Deloor

- ajustable 1,2/35 pF : BC Components (ex Philips) CO 50 Radiospares (plusieurs magasins de distribution en France) --------composant similaire chez Electronique Diffusion ---------Selectronic (c808 Philips) BP 513 56022 Lille Cedex

- circuit intégré 74HCT4046 : préférer la marque Philips - inductances CMS 1 mH : Murata chez Radiospares -------boîtier 1812 chez

Electronique Diffusion

Conseils pour la réalisation La réalisation de ce montage, qui n’est pas du ressort d’un débutant, demande une bonne pratique de l’implantation des composants CMS, donc l’outillage approprié : fer thermostaté avec panne �1 mm, soudure petit diamètre, loupe éclairante, etc. De plus, un fer puissant avec une panne plus grosse sera nécessaire pour relier la masse de chaque face du circuit imprimé au boîtier Schubert. Comme le CI ne comporte pas de trous métallisés, effectuer les nombreux « vias » reliant les masses de chaque côté du CI ainsi que ceux qui font communiquer les pistes +5 et +8 V. Les blindages des bobinages NEOSID, ainsi que le boîtier du mélangeur, seront reliés par un point de soudure à la masse, côté gros composants. Un trou Ø 3 mm sera ménagé dans le

10/11

circuit imprimé au centre des boîtiers afin de pouvoir accéder aux noyaux par le bas; cela permet de récupérer un noyau dont la fente est cassée du côté supérieur. La ferrite étant très fragile, il est conseillé de graisser les noyaux en faisant bien entrer la graisse à fond de filet pour prévenir tout coincement. Réalisation de la bobine 1 µH : bobiner 10 spires jointives de fil émaillé Ø 0,2 mm émaillé du côté bas du mandrin. Mettre une goutte de colle et enfiler la cupule, puis insérer dans le blindage. Bien décaper le fil, même s’il est auto-soudable, avant soudure sur les broches car la matière plastique du mandrin fond très facilement si l’opération est un peu longue. Bobinage des tores : préparer une longueur de fil émaillé Ø 0,4 mm permettant de réaliser tout le bobinage ; replier au milieu pour obtenir une épingle à cheveux que l’on enfile dans le trou du tore. Faire passer cette épingle 5 fois (T2) et 12 fois (T1) en s’assurant que les deux fils sont toujours jointifs, plaquent sur le tore et que les 5 paquets sont répartis sur la circonférence. Attention à ne pas briser le tore car sa matière est friable. Couper l’excédent de fil et étamer les 4 extrémités, directement si le fil est auto-soudable, sinon après décapage au cutter. Bien repérer les entrées et sorties des enroulements afin de relier ensemble une entrée de l’un et une sortie de l’autre pour la connexion de masse. Le boîtier des quartz ne seront pas relié à la masse. Si l’on craint que cela se produise car le boîtier est très près de la masse, intercaler une cale isolante, par exemple une feuille de mica taillée dans ce qui sert pour isoler pour les transistors de puissance. Pour éviter que les quartz et les tores ne puissent se déplacer et risquer d’être déconnectés par rupture de leurs fils durant le transport ou une chute de l’appareil, une goutte de colle à chaud déposée avec un pistolet sera utile. L’arrivée + 12 volts sera faite par un condensateur de traversée de 1 nF soudé dans un trou pratiqué dans le boîtier Schubert. L’entrée 10 MHz et la sortie VHF seront réalisées par des connecteurs coaxiaux du standard choisi pour votre réalisation : les SMA sont une bonne solution, fiable et peu encombrante. Les résistances R1 et R2 sur l’entrée de la référence à 10 MHz sont à choisir en fonction du niveau de sortie de cette source ; si, par exemple, l’OCXO délivre 0 dBm, on pourra mettre R1 = 0 et R2 = 56 �, le câble coaxial étant alors approximativement chargé sur son impédance caractéristique.

Procédure de réglage (exemple pour 106,5 MHz) Il est conseillé de procéder aux divers réglages et vérifications selon la procédure suivante : 1. vérification générale des circuits d’alimentation en 8 et 5 V : alimenter le montage par une source régulée en tension à 12V et limitée en courant à 100 mA ou une source réglable de 0 à 12 V en surveillant le courant débité. le courant est de l’ordre de 45 mA sans excitation 10 MHz et 55 mA avec. mesurer les tensions 8 et 5 V (déterminées par les régulateurs 78L) vérifier que ces tensions sont bien présentes en divers points clés du montage (cela permet de voir si l’on a oublié un strap !) 2. vérification de la mise en forme du 10 MHz : sur la borne 2 de IC2 on doit trouver un signal rectangulaire à 10 MHz 5 Vcàc 3. vérification de la division par 10 du 10 MHz : sur la borne 7 de IC1A on doit trouver un signal rectangulaire à 1 MHz 5 Vcàc 4. réglage à 13 MHz : Régler L1 pour le maximum lu avec le « renifleur ». Nettoyer le signal en réglant l’ajustable CV2 (peu critique). 5. vérification de la division par 2 et de la mise en forme du 6,5 MHz :

11/11

sur la borne 3 de IC3A on trouve 6,5 MHz rectangulaire 5 Vcàc sur la borne 1 du mélangeur on trouve 6,5 MHz sinusoïdal � 300 mVcàc 6. vérification de la multiplication par 10 du 10 MHz et de la mise en forme à 100 MHz : comme pour le 6,5 MHz et avec le même appareillage de mesure d’une fréquence, couplé lâchement vers la base de Q3, ajuster les noyaux du filtre F1. réglage assez aisé, mais ne pas se régler à 90 ou 110 MHz ! régler les deux noyaux à tour de rôle car il y a une inter- réaction d’un circuit oscillant sur l’autre 7. ajustage de l’amplificateur 100 MHz : brancher le dispositif de mesure directement sur la borne 8 du mélangeur, régler le noyau de L3 pour obtenir le maximum de tension soit � 1Vcàc 8. vérification du mélange (non indispensable): sur les bornes 3+4 du mélangeur, on doit trouver les produits de mélange du 6,5 et du 100 MHz, dont le 106,5 MHz désiré (difficile à mettre en évidence sans analyseur) 9. réglage du filtre à 106,5 MHz coupler le dispositif de mesure de façon extrêmement lâche à la liaison entre C36, CV1 et le tore. Régler alternativement les noyaux de F2 pour obtenir le maximum de tension. 10. réglage du filtre à quartz c’est le réglage le plus ardu sans analyseur de spectre car il est très pointu et permet de « nettoyer » efficacement et éliminer les fréquences indésirables qui subsistent malgré l’action de F2. Une solution : un récepteur à couverture générale réglé sur une des fréquences indésirables et en cherchant à la réduire le plus possible. Le recours à un OM équipé est sans doute la meilleure solution. Le signal à 106,5 MHz doit être � 0 dBm. Pour régler l’ajustable, qui est « en l’air », utiliser un tournevis en plastique sans insert métallique.

NOTA IMPORTANT La réception de signaux provenant de stations de radiodiffusion dans la bande FM peut créer des confusions. Chez F9HX, un émetteur, situé à quelques centaines de mètres, donne un signal visible à l’analyseur sur la sortie 106,5 MHz, lorsque les couvercles du boîtier Schubert ne sont pas en place. Le quartz, l’ajustable et le tore servent d’antenne et le signal est amplifié par le MAR3. C’est encore pire avec le « renifleur » pour toute mesure aux environs de 100 MHz. C’est aussi le cas avec un OCXO DF9LN non entièrement blindé.