ELEKTOR février 1986 page 48 "mini émetteur de mesure"

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Merci à l'auteur, article génial !

Voici un résumé commenté de cet article remarquable:

Lorsque l'on désire procéder au test d'un récepteur ou de tout autre montage HF il est indispensable de disposer d'un générateur de signaux, appareil qui fournit un signal à une fréquence et une amplitude données, signal que l'on peut éventuellement moduler

Etant donné son prix, l'achat d'un tel appareil par un amateur ne se justifie qu'en cas d'utilisations très fréquentes.

Pour effectuer un test rapide, l'émetteur de mesure simple que nous allons décrire fait parfaitement l'affaire. Remarque préliminaire: comme l'indique le sous-titre, ce montage est conçu pour être réalisé sur la platine d'expérimentation "spéciale HF" décrite en octobre 1985, (pages 10-28 et suivantes). Ce choix a en outre l'avantage de permettre à chaque réalisateur de ce montage d'expérimenter comme bon lui semblera. Pour ceux d'entre vous qui sont intéressés par ce montage et qui n'ont plus (ou pas) souvenance d'avoir lu l'article en question, nous ne pouvons que recommander sa (re)lecture. L'aspect "étrange" de ce circuit explique ses qualités spécifiques, pour les montages HF en particulier. En effet, la taille de la surface de masse, (qui constitue le blindage et facilite énormément les mises à la masse indispensables en HF), prend une part très active dans l'obtention de celles-ci.

L'auteur de cet article a raison et à mon tour j'insiste

1. sur le principe du plan de masse
2. sur l'utilité de la gravure style "à l'anglaise"
3. avec les composants côté cuivre

pour les montages HF, VHF, UHF.

Mais je me suis parfaitement passé de la plaquette pastillée "spéciale HF".

Cette platine permet en outre de raccourcir au maximum la longueur des connexions des composants. Inutile de percer des orifices pour ces derniers, leurs connexions sont soudées directement sur les îlot de cuivre que comporte la platine. Un tel circuit est idéal pour la construction expérimentale d'un montage complet ou d'une partie de celui-ci et pour son test. Un oscillateur de test... Il existe des alternatives, telles que les appareils d'occasion (ou ceux mis au rebut, pour le bricoleur très expérimenté). Mais quoi de mieux qu'un appareil que l'on a construit soi-même? Une telle réalisation est à la portée de nombre d'entre nous, à condition que les spécifications techniques de l'appareil ne soient pas trop draconiennes. Lorsque l'on définit le cahier des charges d'un émetteur de mesure, il faut commencer par déterminer la taille physique du montage en question. On s'intéresse ensuite au domaine des fréquences qu'il doit balayer, à la stabilité du signal, aux formes de modulation qu'il doit pouvoir fournir, aux niveaux de sortie et autres caractéristiques techniques. Il n'est pas utile de vouloir atteindre les performances des instruments de mesure du commerce: en règle générale, un oscillateur de test est plus que suffisant. Vous l'avez deviné, c'est très précisément le type de montage à implanter sur la platine d'expérimentation "spéciale HF' ...

Disons sur un circuit avec plan de masse, gravé à l'anglaise, avec les composants côté cuivre.

Un oscillateur de Colpitts constitue le coeur de l'émetteur de mesure; l'élément actif de ce dernier est un transistor à effet de champ en technologie MOS (FETMOS). La conductance du FETMOS et de ce fait l'amplitude du signal généré aussi, est commandée par l'intermédiaire de la tension appliquée sur la grille G2. Le système de réglage de l'amplitude mesure l'amplitude du signal et attaque G2 de manière à ce que l'on ait une tension d'oscillateur (relativement) constante. Ce réglage fait aussi en sorte., que le montage soit en mesure d'osciller sur une plage de fréquences assez étendue. Le tampon de sortie a pour fonction de fournir une impédance de sortie de 50 ohms.

Le schéma ci-dessous peut-être cliqué pour obtenir un schéma plus précis destiné à l'impression..

Ci-dessus le schéma complet du montage. La fréquence d'oscillation de l'oscillateur centré sur Tl est fonction de la bobine Ll et des diodes capacitives Dl et D2, (aussi appelées diodes varicaps), varicaps accordées par l'intermédiaire du potentiomètre Pl. A une tension élevée correspond une capacité faible et inversement. En prenant la racine carrée du rapport Cmax/Cmin on peut trouver le rapport des fréquences min-max.

L ' utilisation des diodes capacitives indiquées ici, donne un rapport des capacités de 5 environ, (tension inverse allant de 3 à 25 V), de sorte que nous disposons d'une gamme de fréquences s'étendant pratiquement sur une octave (1 :2). Pour déterminer la fréquence d'oscillation, il faut considérer la mise en série des capacités des diodes capacitives. La capacité totale est alors connectée en parallèle sur Ll. En fonction de la self-inductance de la bobine, on peut envisager un domaine de 300 MHz environ. La mise en série des bobines L2/L3/L4 constitue une autre caractéristique marquante de ce montage. Cet ensemble forme une sorte de "self de choc à large bande". Une bobine de 100 mH n'est pas en mesure de monter à des fréquences plus élevées: l'impédance ne tombe pas en- dessous de plusieurs kilohms (en raison des capacités parasites existantes). Pour cette raison, pour des fréquences plus élevées, on fait appel à une self-induction plus faible. La bobine de valeur la plus faible, L2, est dotée d'un astérisque. Si l'on ne demande pas au montage de fournir un signal de fréquence très élevée, (f < 50 MHz), on pourra supprimer cette bobine et la remplacer par un strap en fil de câblage. Nous en arrivons au réglage de l'amplitude.

D3 redresse le signal fourni par l'oscillateur et appliqué à la grille Gl du FETMOS. Le réseau R2/C3 a une fonction de filtrage et de lissage de ce même signal. Dès que la tension filtrée dépasse 0,6 V, le transistor devient passant, changement d'état entraînant une chute de la tension sur la grille G2 et une baisse de la tension fournie par l'oscillateur. Cette régulation est indispensable car un oscillateur non régulé ne peut travailler que sur une plage de fréquences restreinte et l'amplitude du signal qu'il fournit est fortement dépendante de l'accord de l'oscillateur. Dans les conditions actuelles, les variations d'amplitude ne dépassent pas 10 dB, valeur plus que respectable pour une régulation aussi rudimentaire. Par l'intermédiaire d'un diviseur de tension capacitif, (C7/C8), le signal atterrit à un transistor monté en drain commun, T3. La conductance de ce FET est de l'ordre de 20 mA/V, de sorte que l'impédance de sortie atteint 50 ohms (Z_sor = I/S).

La figure ci-dessus montre la disposition adoptée pour "l'implantation" des composants.

Vous prendrez donc une plaque de circuit imprimé epoxy, simple face, et vous graverez à l'anglaise avec une fraise boule.

Et vous placerez les composants côté cuivre.

La figure ci-dessous montre le montage conçu par ELEKTOR..

On remarquera la faible longueur des connexions. A première vue, l'ensemble peut paraître quelque peu désordonné, mais le respect d'un plan de construction systématique préétabli devrait vous permettre de vous er sortir sans trop de problèmes. En cas de doute, on pourra faire appel à la photographie d'illustration. On pourra éventuellement doter le montage d'un blindage pour éviter tout rayonnement indésirable. Plages de fréquences et modulation

En utilisant les varicaps indiquées, une seule bobine (Ll) donne accès à une plage de fréquences d'une octave environ. Si l'on désire pouvoir battre plusieurs domaines, il faudra réaliser une bobine par domaine. Pour les domaines les plus élevés, on aura recours à une bobine à air, pour les fréquences les plus basses, on utilisera des selfs bobinées sur des tores de ferrite. Quelques exemples:

• l50. . .300 MHz: réaliser une unique boucle (à air) de 5 cm de dia- mètre en fil de cuivre émaillé de 1 mm de section.
• 75.. .150 MHz: Effectuer 9 spires de fil de cuivre émaillé de 0,6 mm de section sur tore T50/12 (Amidon). .
• 7,5... 11,4 MHz: Bobiner 70 spires de fil de cuivre émaillé de 0,3 mm de section sur tore T50/2 (Amidon).

Dans le cas des hautes fréquences, le choix d'une commutation par commutateur rotatif ne constitue pas la solution la plus élégante. Il est préférable d'utiliser des bobines enfichables dans un support. A chaque domaine correspond également un type de diode capacitive "favori". Pour les fréquences dépassant 150 MHz, il est préférable d'utiliser des BB1O5. Pour le domaine des fréquences inférieures à cette valeur et ne tombant pas sous 20 MHz, on optera pour des BB1O6, (solution adoptée dans le montage). Pour les fréquences inférieures à 20 MHz, on utilisera des varicaps à forte capacité, telles que les KV1226. Effectuer une modulation de la fréquence (FM) n'a rien de sorcier. Il nous suffit tout simplement d'appliquer la tension de modulation au curseur de Pl par l'intermédiaire une résistance série et d'un condensateur de couplage. On pourrait en outre envisager l'adjonction d'un potentiomètre pour le réglage de l'amplitude de la modulation, c'est-à- dire de l'excursion en fréquence du signal. Pour obtenir une modulation d'amplitude (AM), la première idée venant à l'esprit consiste à injecter un signai sur la grille G2 du FET- MOS Cette solution est loin d'être idéale, car les capacités caractéristiques du FETMOS varient en fonction du niveau de la tension modulante, de sorte que parallèlement à la modulation d'amplitude naît une certaine modulation de fréquence. Il est préférable de moduler le signal de l'oscillateur séparément à l'aide d'un étage à FETMOS supplémentaire, étage implanté entre l'oscilla- leur et le tampon de sortie.

Il nous reste à réaliser un atténuateur du signal de sortie.

La figure ci-dessus donne le schéma d'un circuit de principe d'une chaîne d'atténuation. On pourra par exemple la réaliser soit à l'aide de sections ayant une atténuation de 2, 4, ou 8 dB soit par la mise en série de plusieurs sections si l'on veut obtenir des atténuations de 10 et 20 dB. Plus le niveau d'atténuation choisi est élevé, plus il faudra surveiller le blindage et le découplage; d'éventuelles fuites de signaux à des niveaux de sortie faibles ont des conséquences néfastes sur la précision de l'atténuation. Le tableau indique les valeurs à donner aux résistances du réseau d'atténuation en fonction du niveau d'atténuation recherché. Comme il s'agit là de valeurs théoriques, on optera pour la résistance ayant la valeur la plus proche dans la série E; on pourra éventuellement la réaliser par la mise en série ou en parallèle de plusieurs résistances.

Pour les basses fréquences HF: 300 Khz-2000 Khz

2) En dessous de 2Mhz il est possible de descendre à 300Khz environ, en remplaçant;

 -D1,D2 par des BB 130 (25~500pf)

 -C1,C5 par des 5nF

 -C6 par une 20 pFmin .....30pFmax

 -L1 de 300Khz à 1.5Mhz est une simple inductance de 1.7mH (style 'résistance').

3) Le filtre L2-L3-L4 est très important pour avoir une linéarité d'amplitude sur toute la bande (350Khz---350Mhz !), j'ai finalement mis en série une 10uH sur perle + 1mH vitrifiée + 4.7mH à noyau + 2*33mH en série à noyau (à défaut de posséder une 100mH).Il faut procéder à tâtons car il y a parfois des phénomènes d'auto oscillations par capacités parasites.

4) Un autre  problème était la stabilité d'alimentation des varicaps en fonction de la T° (LM317T, 78L24, LM723 ont été testés mais Vout. varie de 1mV /°C environ soit environ 300Khz/°C en VHF !), finalement j'ai utilisé une Zener ZTK33 stabilisée en t°; spéciale pour ce genre d'emploi. (Voir p62 du Elektor HF Spécial n°1 de la 17ème année, concernant un récepteur VHF/UHF 47-860Mhz).

La ZTK33 est alimentée par un transistor monté en source de courant ,lui même stabilisé par une LED employée comme référence de tension polarisante du i-eb .

C'est hyper stable et stabilisé en t° après 30 secondes, mais il faut l'isoler des courants d'air et aussi de la lumière qui produit un petit effet d'avalanche dans la ZTK33.

La tension de syntonisation va de 0.5Vmin (Vmin. requis pour stabiliser la varicap) à 26V max (claquage à 30V environ!)

5) Varicaps achetées on-line chez Dahms Electronic à Strasbourg , ils ont beaucoup de composants HF,VHF.......parfois difficilement trouvables ailleurs à bon prix.

Voilà, ce petit bijoux fait maison, économique, à large bande et très stable en fréquence me servira à aligner des Rx de modélisme et des scanners HF-VHF que j'ai réparés.