Synthétiseur 7 canaux reprogrammables

Avantages :

• Relativement petit,
• Pas d'afficheur LCD,
• Récupération des commandes existantes (commutateur à galette transformé en roue codeuse),
• Fréquences des canaux reprogrammmables,
• Balayage des canaux,
• Fonctionne en  144 MHz et en 430 MHz.

• Reste assez cher (mais pas plus que le prix de 2 jeux de quartz taillés sur mesure),
• Nécessite un peu de travail pour le montage et un peu de jugeote pour le réglage.

Sommaire

Nomenclature

Implantation

Câblage circuit imprimé

Commutateur à galette transformé en roue codeuse

Câblage synthétiseur / radio

Errare humanum est

 Réglages

Le circuit de synthèse est un MC145191. C'est un synthétiseur complet qui monte à 1,1 GHz.

Référence = XTal ou TCXO 4 à 14 MHz.
Référence ÷ R = 12,5 KHz.
N&A = N*64 + A
f VCO ÷ N&A  = 12,5 KHz

VCO : oscillateur à BFR520 suivi d'un FET en tampon. Correction et modulation par une paire de varicaps.

Le AT89C2051 est un compatible 8051 avec 2 Ko de programme en EEPROM

93C46 : mémoire EEPROM pour la sauvegarde des paramètres (R, N et A de chaque canal plus les indicateurs liés à l'électronique du transceiver).

Liaison RS232 avec un MAX232 pour connexion à un PC.

1    10
1    47
2    1K
1    1,5K
4    2,2K
2    10K
6    33K
4    100K
1    1M                           (sauf si TCXO)
1    5,6pF 2,54 mm                (2,2pF en 430 MHz)
1    12pF  2,54 mm                (4,7pF en 430 MHz)
1    22pF  2,54 mm                (6,8pF en 430 MHz)
1    22pF  2,54 mm                (sauf si TCXO)
2    22pF  2,54 mm
1    33pF  2,54 mm               (sauf si TCXO)
9    1nF   2,54 mm
1    22nF  4,08 mm
5    0,1µF 5,08 mm
8    1µF Tantale 16V    2,54 mm
1    6,8µF Tantale 6V   2,54 mm
1    10µF Vertic 6V     5,08 mm
10   1N4148             D1 - D10
1    1N4007             D11
2    BB409              (Varicap)    (BB105 en 430 MHz)
1    BFR520(CMS)/BF199
1    BF982/BF964/BF963
1    BD135/2SC3246 ...(NPN 1A ECB)
1    78L05
1    78L09
1    MAX232 (DIL)
1    93C46 (DIL)
1    AT89C2051 (DIL)
1    MC145191 (CMS)
1    Xtal 12MHz (ordinaire pour le µP, fréquence à respecter pour la vitesse de la liaison PC)
1    Xtal 4 à 14MHz modulo 12,5KHz (12MHz typ) de qualité pour le synthé (éviter les harmoniques en RX et la FI)
1    Potentiomètre 10K
1    CV 20pF                                 (CV VCO supprimé en 430 MHz)
1    CV 20pF                                 (CV fréquence de référence sauf si TCXO)
1    Self 4 spires de 8/10 sur 5mm à air       (1 tour de 10/10 en 430 MHz)
1    support 8 tulipe
1    support 16 tulipe
1    support 20 tulipe
1    perle ferrite T20-12 (2 x 4 spires)    TR  (2X1 tour dans perle à 2 trous en 430 MHz)
1    barre de connecteurs 2,54 mm une rangée
 

Implantation

Varicaps

Notes

En cas d'utilisation de diodes de référence quelconque, souder les diodes à essayer de façon provisoire sous le circuit imprimé et procéder aux essais de réglage .
 

• En VHF une excursion d'environ 30 MHz est obtenue avec deux BB409. Des BB105 ne permettent qu'une dizaine MHz de couverture c'est donc insuffisant du fait que la FI fait au moins 10,7 MHz.
• En UHF, une excursion de 50 MHz est obtenue avec deux BB105.

Câblage CI

Monter dans l'ordre :
 

• Les CMS : BFR520, MC145191, BF982, LE DETROMPEUR DU MC145191 EST DU COTE DU QUARTZ DEREFERENCE
• Les résistances à plat,
• Les supports,
• Tous les autres composants.

Les diodes D1 à D8 sont à monter verticalement, cathodes côté connecteur, les 4 résistances verticales de la partie HF sont montées de façon à ce que la patte longeant le composant soit ou à la masse ou à un point découplé.
Les 2 quartz sont à souder à environ 8mm au-dessus du CI de façon à les rabattre, l'un sur le MC145191, l'autre au-dessus des résistances du filtre de la boucle de phase.
• Les connecteurs,
• Les 2 résistances de 2,2K à 4,7K côté soudures.
• Après les réglages, prévoir une cloison de séparation HF/numérique : bande de feuillard de cuivre de 10 mm de large pliée en U.
• En cas de test de diodes varicaps disponibles dans les fonds de tiroirs, il faut les souder de façon provisoire sous le circuit imprimé pour tester l'excursion en fréquence du synthétiseur. Voir Varicaps Notes.

TCXO

• Cocher la case TCXO du  configurateur ,
• Supprimer le quartz, la 1M ohm, le 33pF, le 22pF, et le CV d'ajustage de la référence,
• L'entrée TCXO se fait sur la patte 1 du MC145191 (Sur la pastille du CV).

BEBE

 
  Photos © David F1UFD

Il ne reste plus qu'à l'installer dans un boîtier de tuner de télévision. Pour limiter les risques de bruit, utiliser des condensateurs de traversée pour toutes les connexions (sauf pour la HF).
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Version 430 MHz

En UHF, le synthériseur couvre ainsi environ 50 MHz, donc avec une FI  de 21,4 MHz, la couverture TX et RX est d'environ 30 MHz.
Une fréquence de rérérence issue d'un TCXO est particulièrement indiquée car la dérive du quartz de référence est multipliée par 36 contre 12 en VHF.
 
 
 

La self 430 MHz

Faire un tour complet sur une mèche de 5 mm, rabattre vers le bas avec un entre axe de 7 mm. Insérer la self à fond dans le CI en écartant la spire de 4 mm.
Plus la spire est écartée, plus la fréquence monte.

Errare humanum est

Les résistances externes de pullup des ports P1.0 (PTT) et P1.1 (CALL) n'ayant pas été prévues, il faut les câbler sur le CI côté soudures.
Deux résistances de 2,2K à 4,7K entre les pattes 12-20 et 13-20 du AT89C2051 rectifient le tir.
Les ports P1.0 et P1.1 du AT89C2051 n'ont pas de pullup interne car ils peuvent servir d'entrées d'un comparateur analogique (fallait lire la doc Atmel avant de dessiner !).

Les trous des pastilles du BF982 ne font que 0,8mm et les pattes ne passent pas. Solution : plier les pattes vers le bas, couper les pattes assez courtes, étamer les 4 pastilles puis souder comme un CMS.
 
 

Câblage synthétiseur / radio

• Le fil PTT d'origine est coupé. Le côté venant de la pédale est connecté au synthétiseur sur PTT IN et le côté allant à l'émetteur est connecté à PTT OUT.
• Le contact CALL sert à la fois à commander PTT OUT et à la génération du 1750 Hz.
• La borne 1750 est à relier à l'ampli micro de l'émetteur (prévoir éventuellement un condensateur d'isolation et une résistance supplémentaire à la 100Kdu synthé).
• Le signal PTT OUT est mis à la masse en émission par un transistor. Il peut piloter un relais relié au +12V, penser à mettre une diode de protection contre l'extra courant de rupture sur la bobine.
• La BF est prélevée à la sortie de l'amplificateur d'origine de façon à conserver l'ampli et son limiteur.

• Liaison de RXD, TXD et GND au port COMn: par un câble à trois conducteurs :

 SYNTHETISEUR                  PC          9 Pts      25 Pts
 TXD                                       RXD       2              3
 RXD                                       TXD       3              2
 GND                                      Masse     5              7

Commutateur à galette en roue codeuse

Selon le type de commutateur à galette disponible, il est possible d'en faire une roue codeuse en utilisant 12 diodes ou 12 straps.

Le transformateur de sortie HF

Pour confectionner le transformateur VHF, prendre deux fils de cuivre vernis de couleurs différentes (fil A et fil B), les torsader puis passer 4 fois la torsade dans le tore. Relier le début de l'un des fils avec la fin de l'autre : c'est le point milieu.

En UHF, c'est plus simple et en plus on en trouve déjà fait.
 
 
 
 
 
 

Réglage

Matériel de réglage

Pour procéder au réglage, il faut que la totalité des composants soit en place, et à la bonne (sens des CIs, disposition des régulateurs ...),
Déconnecter la roue codeuse (le canal N° 7 est le canal sélectionné car les 3 bits du N° de canal sont en l'air, donc à 1) ,
Connecter un câble 50 ohms à la sortie HF, avec une résistance de 50 ohms en bout (2 de 100 en parallèle),
Mettre sous tension le synthétiseur,
Vérifier le 5 volts sur la patte 20 du AT89C2051 et le 9 volts sur la résistance de 10 ohms près du tore de l'étage de sortie HF,
Connecter le PC et lancer WMF911.EXE,
Procéder à la  configuration matériel et dévalider la case "Info roue codeuse complémentée" de façon à ce que l'absence de roue codeuse corresponde bien au canal N° 7 et non à 0 (balayage),
Régler le canal numéro 7 à la fréquence la plus élevée en émission (146 ou 440 MHz).
 

Important

• Déconnecter le PC,
• Couper l'alimentation du synthétiseur,
• Remettre le synthétiseur sous tension (Reset).

A ce stade, on peut éventuellement vérifier le bon fonctionnement l'oscillateur de référence du synthétiseur avec un récepteur,

Mettre PTT à GND (TX) avec un cavalier de configuration récupéré sur de vieilles cartes PC,
Tourner le CV associé à L1 pour obtenir la fréquence d'émission du canal 7 (à plus ou moins q.q. KHz si la fréquence de référence n'a pas été ajustée) la fréquence doit être stable.
On peut, pour le fun, vérifier si le synthé est bien verrouillé : observer sur la patte 6 du AT89C2051 (signal issu de "Lock Detector" du MC145191) des impulsions à 0 volt très brèves. Si le synthétiseur n'est pas verrouillé, il apparaît alors des crénaux de fréquence et rapport cyclique influencés par l'accord de L1 et de son CV (rien à toucher, il suffit d'approcher le doigt de la self et l'oscilloscope dit le reste).

Ajuster le CV de la fréquence de référence pour obtenir la fréquence de sortie exacte. La fréquence de référence ne doit plus être touchée car elle est maintenant correcte.

Reconnecter le PC,
Régler le canal numéro 7 à la fréquence la plus basse désirée en émission  moins la valeur de la FI soit 133,3 ou 408,6 MHz (si la FI = 10,7 en VHF et 21.4 en UHF),
Faire un reset,
Mesurer la fréquence et ré-ajuster le CV (ou modifier la self à la pince en UHF) si nécessaire.
Reprendre en  pour vérification,

En cas d'impossibilité de verrouillage sur ces deux fréquences extrèmes, il faut changer les diodes varicaps. Voir Varicaps Notes.

Supprimer le cavalier qui a servi à faire générer en émission la plus haute fréquence TX et (toujours en émission) la plus basse fréquence nécessaire au RX.
Régler maintenant tous les canaux et la configuration matérielle : la FI et son signe plus les cases à cocher.
Fixer la self à la bougie pour éviter l'effet microphonique. Relier les boîtiers des deux quartz à la masse avec une patte de résistance.
 

Notes

• Tout ré-ajustage précis de la féquence devra être fait par réglage du CV de la fréquence de référence.
• Par sécurité, le transistor de PTT OUT n'est pas commandé si le synthétiseur n'est pas verrouillé.
• Le synthétiseur doit être chargé avec 50 ohms, il fournit plusieurs dBm et peut attaquer un mélangeur à diodes.
• Toute connexion à un PC entraîne l'arrêt de la fonction de gestion du synthétiseur au profit de la fonction de paramétrage, et ce, jusqu'au prochain reset.

WMF911.EXE

Le logiciel WMF911.EXE permet configurer le synthétiseur.

Configuration matériel

Canal

La version MS-DOS : MF911.EXE.

Logiciels pour MS-DOS et Windows, plus le fichier .HEX pour le AT89C2051