| Le KIWI,
émetteur-récepteur CW monobande avec manipulateur à
mémoire... Nota: cette description devait paraître sur Megahertz Magazine du mois d'octobre 2008, mais malheureusement cette revue a disparue au grand regret de toute la communauté radioamateur (voir site de Megahertz). Pour ne pas faire attendre plus longtemps ceux qui attendent cette description, la voici en complet. Il est à noter que les kits de l'ARTRA ne seront disponibles qu'à partir de la mi-octobre 2008. |
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De nombreuses réalisations d'émetteurs-récepteurs CW (télégraphie)
ont déjà été publiées, soit dans les revues spécialisées,
soit sur Internet. Alors pourquoi en décrire une de plus ? Parce
que le Kiwi a été optimisé pour avoir de très bonnes
performances à tous les niveaux, qu'il est très agréable d'emploi,
les fonctions principales utiles à un télégraphiste étant
présentes en face avant, et qu'il a été conçu avec des
composants courants et bon marché. En plus, le circuit imprimé
a été dimensionné de façon a s'intégrer parfaitement dans un
coffret standard largement répandu.
Le modèle décrit ici fonctionne sur la bande des 40 mètres,
ouverte à toutes les heures de la journée. Un article
ultérieur traitera des modifications à apporter pour le faire
fonctionner sur la bande des 20 mètres ou des 30 mètres.
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| Description : Le Kiwi a été conçu
pour pouvoir être réalisé facilement, avec des
composants courants et bon marché. Ici simplicité ne
veut pas dire gadget, ses performances sont plus qu'honorables,
comparées à une station du commerce. L'essentiel, pour
un adepte de la télégraphie, est présent: - bande passante réduite grâce au filtre à quartz - peu de bruit blanc d'amplification en réception - écoute locale sur récepteur désensibilisé, ce qui permet d'entendre et de contrôler son propre signal émis, rien à voir avec les signaux carrés (issus de certains générateurs d'écoute locale) qui font mal aux oreilles - absence de relais d'émission, donc trafic en « full bk » permettant d'écouter la fréquence entre ses propres signaux - S'mètre, au choix analogique (intégré) ou digital (platine supplémentaire très simple) - manipulateur électronique, à mémoire, avec variation de la vitesse en face avant, et bouton d'envoi de message enregistré - bonne stabilité grâce au VXO (branchement synthétiseur possible) - sortie fréquencemètre (sinon affichage de la fréquence par galvanomètre possible) - puissance HF 2 watts, largement suffisant pour faire de superbes QSO, en utilisant bien sûr une bonne antenne Récepteur simple changement de fréquence : - sensibilité < 0,8 µV - sélectivité 800 Hz à -3db et 6 KHz à - 60db, par filtre à quartz. - IP3 à +8dBm (signaux espacés de 20 Khz) - réjection fréquence image > 50 dB - dynamique CAG 65 dB - puissance BF 600 milliwatts sur 8 ohm Emetteur: - puissance HF 2 à 3 watts efficaces sur 50 ohms - suppression harmoniques > 35dB (h2) et > 50dB (h3) Consommations sous 13,8 volts : - réception 80 mA en moyenne - émission 650 mA maximum |
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| Voyons maintenant la description dans le détail (le mieux est d'imprimer le schéma,
disponible ci-dessous en format PDF, et de suivre les
explications) En réception, le signal issu de l'antenne, transitant par le filtre passe-bas de l'émetteur, est appliqué sur un filtre passe-bande à faible couplage (C6) et à deux cellules parallèles (L3-C5+CA1 et L4-C7+CA2). Les pots Neosid, présents sur mes précédents montages, ont été abandonnés. Ils ont été remplacés par des tores en poudre de fer T50-2 associés à des condensateurs ajustables, le tout donnant une meilleure courbe de sélectivité à gain égal. L'adaptation d'impédance en entrée du filtre se fait au travers du rapport de transformation de L3 et de la valeur de C4. Le filtre est également adapté à l'impédance d'entrée (1500 ohms) du SA612. Q1 et Q2 sont des transistors de commutation à résistances intégrées, ils permettent de réduire le gain du récepteur lors du passage en émission, afin d'avoir une écoute locale confortable. Q1 supprime le signal émis, au niveau du filtre, et Q2 désensibilise IC1 en agissant sur la polarisation sans en altérer le fonctionnement de mélangeur oscillateur local. La fréquence de l'oscillateur local (VXO) est déterminée par les valeurs du quartz X1, des selfs L5-L6, des capacités de la diode varicap D1 et de CA3. Les valeurs données permettent de couvrir facilement une plage de 40 KHz. N'oublions pas que le quartz doit être « tiré » à au moins 60 KHz de sa fréquence fondamentale. Ce qui peut entraîner des instabilités. De ce fait, on met en place la résistance R1 qui augmente le courant de l'oscillateur local, pour assurer une oscillation franche et un niveau suffisant. La tension de commande de D1 est stabilisée par le régulateur de tension IC2 (78L09) et sa valeur est déterminée par le potentiomètre Pot1 (commande de fréquence). P1 règle la valeur haute de la bande de fréquence, et CA3 la valeur basse. La valeur de la fréquence intermédiaire (FI) résulte du mélange de la fréquence de l'oscillateur local (11000 à 11040 KHz) et de la fréquence d'entrée (7000 à 7040 Hz). Elle est disponible en sortie 4 de IC1 (SA612), isolée des autres produits de mélange et filtrée par le filtre à 3 quartz, dont la bande passante est déterminée par la valeur des condensateurs C19 à C22 et par l'impédance d'entrée et de sortie du filtre (ici environ 200 ohms). L'adaptation en entrée de filtre est réalisée par le système abaisseur d'impédance L7-C18, et la sortie par la mise en parallèle des valeurs de R5 et de Rbe de l'amplificateur Q4. Q4 (2N2222) est un amplificateur FI classique. IC3 (oscillateur mélangeur à gain SA612) est le détecteur de produit, c'est-à-dire qu'il mélange la FI (fréquence intermédiaire) à la fréquence du quartz X5, pour restituer la basse fréquence audible (BF). CA4 permet un ajustement précis de la fréquence de l'oscillateur à quartz (BFO) afin de centrer correctement le spectre BF utile par rapport au filtre à quartz. La tension d'alimentation des circuits IC1 et IC3 est fixée à 6,2 volts par la diode zener D2. La BF, issue de la sortie symétrique de IC3, est appliquée à l'entrée symétrique de l'amplificateur BF (IC4-LM386). C30 sert à éliminer les résidus HF, C31 et C32 isolent les deux circuits en tension. La liaison symétrique entre les deux circuits permet de gagner 6db par rapport à une liaison asymétrique. Le schéma de l'amplificateur BF est un peu particulier. Tout a été fait ici pour avoir une amplification maximum sans générer de distorsion, et sans bruit blanc. C35 règle le gain de IC4 à sa valeur maximale (46 dB). Cette amplification est nécessaire, d'une part pour avoir une tension de CAG (contrôle automatique de gain) conséquente, d'autre part pour amener le gain global du récepteur à une valeur compatible à l'utilisation d'un haut-parleur. Les cellules R14-C39 et R16-C38-C40 permettent d'avoir en sortie un niveau égalisé sur le spectre basse fréquence médium-grave, avec atténuation des aigus. La résistance R15 évite de ramener une impédance de haut-parleur trop basse sur la sortie de IC4, ceci afin d'éviter des distorsions, avec le potentiomètre de volume Pot2 réglé à fond. Le CAG (contrôle automatique de gain) est très simple mais néanmoins efficace. Voyons son fonctionnement : la tension continue interne, présente aux broches 1 et 2 de IC3 (SA612), est normalement de 1,4 volts. Si on diminue cette tension, par une action extérieure, le gain du SA612 diminue également, allant jusqu’à une atténuation très forte. Pour générer cette tension de contrôle de gain, on prélève une partie du signal BF en sortie de IC4, on la redresse (D3), on règle la constante de temps de retombée (C34, R9), et on applique cette tension continue au transistor Q5. Ce dernier joue le rôle de résistance variable entre les broches 1 et 2 de IC2 et la masse. R8 est une résistance de limitation. On a donc un pont diviseur variable constitué de la résistance interne à IC4 et de R8. La self L8 sert à égaliser les tensions continues sur les broches 1 et 2 de IC3, tout en évitant à la HF d’être court-circuitée à la masse par C25. La sortie S'mètre est indépendante du CAG afin de ne pas perturber ce dernier. D4 et D5 redressent la tension BF. C42 évite une retombée trop rapide du S'mètre, ceci pour faciliter la lecture de la valeur S. P3 permet d'ajuster le S'mètre. En émission, le signal de l'oscillateur local (VXO), prélevé en permanence sur la broche 7 de IC1, puis passant par l'étage tampon Q3, est injecté dans l'oscillateur mélangeur IC6. Le niveau d'injection est réglable par P2, celui-ci ne devant pas être trop élevé sinon gare aux harmoniques générées par IC6. L'étage tampon est nécessaire afin d'avoir en permanence la même charge en sortie 7 de IC1, sinon il y aurait un petit décalage en fréquence entre émission et réception. Une sortie fréquencemètre à niveau constant est disponible. L'idéal est de raccorder un petit fréquencemètre programmable (soustraction de la FI) comme le FP50. Commandé, soit par un manipulateur pioche, soit par le manipulateur électronique, le transistor PNP Q8 n'alimente la partie émission qu'à chaque signe télégraphique, permettant l'écoute de la fréquence entre les signes (full bk). En sortie de l'oscillateur mélangeur IC6 (SA612) on sélectionne le signal utile, issu du mélange de la fréquence du VXO et de celle du quartz X6, par le circuit L10-C53-CA3. La tension d'alimentation de IC6 est fixée à 7,5 volts par la diode zener D7. Q9, Q10 et Q11 amplifient ce signal jusqu'à une valeur de 2 à 3 watts HF. Avant d'arriver à l'antenne, on supprime partiellement les harmoniques indésirables avec le filtre passe-bas C3-L2-C2-L1-C1. La diode zener D8 limite la tension de sortie, au cas où il n'y aurait pas de charge branchée (antenne ou charge fictive). Pour éviter les auto-oscillations dans la chaîne d'amplification, Q10 et Q11 n'ont pas de condensateur de découplage dans leur émetteur, et R32 a été rajoutée dans la base de Q11. Le transistor final (2N3553) a été choisi à cause de sa grande stabilité, des caractéristiques électriques constantes d'un modèle à l'autre, et il n'y a pas de contre-façon connue à ce jour. Il fonctionne en classe C, ce qui en plus d' un meilleur rendement, permet de le laisser alimenté en permanence, soulageant ainsi Q8 en intensité. Il est à noter cependant que certains exemplaires, vu le grand gain de ce transistor et sa fréquence de coupure très élevée, ont tendance à auto-osciller lorsqu'il n'y a pas de charge à la sortie antenne (à prendre en compte lors du réglage d'un coupleur d'antenne). Le circuit IC5 (12F675) est le coeur du manipulateur électronique. C'est un microcontrôleur programmable (PIC) très courant. On y branche directement un manipulateur double-contact (points-traits). La vitesse est réglable par le potentiomètre Pot3. Le bouton poussoir (marqué MSG) permet de générer automatiquement le message programmé dans le PIC. La programmation de ce message s'effectue directement à l'aide d'un petit programme. Il suffit de brancher un petit câble série entre les broches 2 et 3 de S1 et la sortie TxData d'un port RS232 de votre ordinateur (pour le fichier hexa et le soft, voir la liste des composants). Q7 assure la commande de Q8, et D6 permet d'alimenter IC5 sous 5 volts.
Montage : La
platine doit être montée avec beaucoup de soins si
l’on veut que l’appareil fonctionne du premier
coup. Le circuit imprimé a été réalisé de façon à
avoir le meilleur plan de masse possible, essentiel en
montages HF. De ce fait, les espaces entre pistes et
masse sont très restreints, et, si vous réalisez vous-même
le circuit, l'utilisation d'un fer à souder à
température régulée et à panne fine est indispensable,
sinon gare aux faux contacts. Sinon, l’ARTRA fournit
les circuits imprimés avec vernis épargne, évitant les
courts-circuits lors du soudage.
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Cliquer sur les images ci-contre pour les schémas, le circuit imprimé et le schéma d'implantation, le tout en format PDF, afin de les agrandir pour en avoir des exemplaires utilisables. Les PDF sont directement imprimables à l'échelle 1. | 
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| Liste des composants: Les
marquages des composants sont entre parenthèses |
C41 : 680 nF (684) C34 : 4,7 µF chimique radial 25v C35, C38 : 10 µF chimique radial 25v C37 : 47 µF chimique radial 25v C42, C43 : 100 µF chimique radial 25v CA3 : 5 pF ajustable vert diamètre 5 mm CA1, CA2, CA4, CA5, CA6: 40 pF ajustable violet diamètre 7,5 mm IC1, IC3, IC6 : SA612 ou NE612 IC2 : 78L09 IC4 : LM386 IC5 : microcontrôleur 12F675 Q1, Q2, Q6, Q7 : DTC114 Q3 : BF245C Q4, Q5, Q10 : 2N2222 Q8 : 2N2905 Q9 : 2N5179 Q11 : 2N3553 avec radiateur adapté D1 : BB909A D6 : zener 5,1v D2 : zener 6,2v D7 : zener 7,5v D8 : zener 36v D3 : 1N4148 D4, D5 : 1N60 X1 : quartz 11.059 Khz X2, X3, X4, X5, X6 : quartz 4.000 Khz L1, L2 : 14 spires fil émaillé 0,5mm sur tore T37-2 L3 : 3 spires + 30 spires fil émaillé 0,5mm sur tore T50-2 L4 : 30 spires + 15 spires fil émaillé 0,5mm sur tore T50-2 L10 : 30 spires + 5 spires fil émaillé 0,3mm sur tore T37-2 L11 : 16 spires + 8 spires fil émaillé 0,3mm sur tore FT37-43 L12 : 12 spires fil émaillé 0,3mm sur tore FT37-43 L5, L6 : self moulée 10 µH axiale (brun-noir-noir) L7 : self moulée 22 µH axiale (rouge-rouge-noir) L9 : self moulée 47 µH axiale (jaune-violet-noir) L8 : self moulée 100 µH axiale (brun-noir-brun) Cinq supports DIL8 (tulipe) Deux supports cavaliers (2 broches et 3 broches) et un cavalier Trois socles jack 3,5mm stéréo, pour montage sur circuit Un socle alimentation 2,5mm, pour montage sur circuit Un connecteur BNC femelle pour montage sur circuit Câble RS232 à confectionner (voir schéma raccordement) Un boitier L640 Logiciel pour le PIC à télécharger ici...
(Nota: le contenu de la mémoire est vide, il faut
télécharger le logiciel ci-dessous pour pouvoir
programmer un message. Composants au détail: |
| La
réglementation radioamateur exige que la précision de
lecture de la fréquence soit connue à plus ou moins 1
KHZ. C'est pourquoi il est judicieux d'associer un fréquencemètre programmable au KIWI, tel le FP50. Voici un KIWI équipé d'un fréquencemètre FP50, entièrement réalisé par Alphonse F2WA de Gresswiller (67): |
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