Le montage émetteur-récepteur décrit ici
est piloté par un oscillateur à fréquence
variable (VFO) très simple. Ce type d'oscillateur
est relativement stable quand l'appareil est
utilisé en fixe, dans une pièce où la
température ne varie pas trop brutalement. Mais,
utilisé en pleine nature, surtout quand il y a
du vent, la dérive devient très sensible,
surtout si l'appareil n'est pas enfermé dans un
boitier hermétique. C'est pourquoi l'utilisation
d'un synthétiseur de fréquence est beaucoup
plus intéressant. Encore faut-il qu'il soit
très simple, bon marché, et facile d'installation.
N'étant pas très doué dans la programmation
des microcontrôleurs, j'ai confié ce travail à
mon ami Jean-Marc Eveille F5RDH, que je remercie
pour la conception de ce synthétiseur.Ci-contre un des émetteur-récepteurs
équipé de la platine synthétiseur et
fonctionnant dans la bande des 80m. On aperçoit
le bouton poussoir rouge de sélection des pas.
La commande RIT se faisant par appui sur le
bouton des fréquences.
Description:
Côté simplicité, la technologie
moderne nous gâte. Encore faut-il pouvoir
trouver les bons circuits aux moindres coûts, et
les maîtriser. Le choix s'est porté sur deux
circuits intégrés bon marché. Le circuit MC145170
est un synthétiseur à commande série, et le
PIC 16F84 est un microcontrôleur programmable
pilotant le synthétiseur ainsi que l'afficheur
LCD. L'association de ces circuits ainsi qu'un
bon programme permettent de réaliser des
merveilles. Les caractéristiques sont
intéressantes:
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- synthétiseur à une seule
boucle de phase au pas de 100 Hz, 1 Khz et 10 Khz
sélectionnables.
- RIT couvrant la totalité de la bande, ce qui
permet en plus de travailler en " split
".
- affichage de la fréquence et du RIT sur un
afficheur LCD 1 ligne de 16 caractères.
- correction de la fréquence d'affichage suivant
la fréquence exacte du filtre à quartz utilisé,
et ceci par programmation accessible à l'utilisateur
à la mise sous tension.
- utilisation de l'oscillateur intégré au MC3362
sur le récepteur, en tant que VCO (oscillateur
contrôlé par tension).
- facilité de raccordement au récepteur par la
simple suppression de trois composants.
Le seul petit inconvénient de ce montage est le
temps de verrouillage, mais ceci est normal pour
ce type de synthétiseur à une seule boucle de
phase. Le temps de verrouillage a été calculé
pour un pas de 100 Hz, et de ce fait, en position
1 Khz ou 10 Khz, on entend légèrement la très
brève variation de fréquence. Mais rassurez-vous,
elle est vraiment très brève, de l'ordre de 50
millisecondes. Ce qui n'est pas gènant, mais un
peu déroutant au départ. Sinon il faut passer
à la conception d'un synthétiseur à double
boucle de phase, ce qui complique énormément le
montage, ou alors faire appel à un circuit
intégré DDS type AD9835 , mais ce dernier est
hors de prix et pratiquement introuvable. L'essentiel
pour notre montage est qu'il soit très simple,
très bon marché et que la fréquence et son
affichage restent stables quelles que soient les
conditions. |
Voyons le schéma de principe :
Les impulsions issues de l'encodeur rotatif
traversent un filtre anti-rebonds constitué
respectivement par R19-C14 et R17-C15 avant d'être
appliqué sur les bits RB0 et RB1 du
microcontrôleur IC2 (PIC 16F84). Ces impulsions
activent l'interruption externe du PIC. Elles
sont traitées de façon à savoir s'il faut
monter ou descendre la fréquence. A ce stade le
microcontrôleur envoie sous forme série les
ordre au synthétiseur IC1 (MC145170) via les
bits RA2 (Data), RB3 (Clock), RB4(Enable), et
dans la foulée, il envoie également les ordres
à l'afficheur LCD en mode 4 bits. Les bits RB4
à RB7 fournissent les datas alors que les bits
RA1 et RA3 fournissent les commandes. L'info PTT
est appliquée sur le bit RA0. Cette info PTT est
une mise à la masse en parallèle de celle de la
commande PTT de l'émetteur, afin de pouvoir
signifier au synthétiseur qu'il faut repasser
sur la dernière fréquence affichée avant le
passage en position RIT. D2, C16, R14 et R15
constituent le circuit de reset du
microcontrôleur. R13, R16, R18, R20 et R21 sont
des résistances de pull-up. |
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Le PIC est alimenté par sa
broche 14. C19 sert de découplage, et la self de
choc à large spectre L1 permet d'éviter de
retrouver des résidus d'horloge sur la ligne d'alimentation.
Le microcontrôleur est synchronisé à 8,192 MHz
par le quartz X2. Cette fréquence de
synchronisation n'a pas été choisie au hasard.
Sa fondamentale et ses harmoniques ne perturbent
pas le récepteur et de plus le quartz est d'un
modèle courant et peu cher. P1 permet de régler
la luminosité de l'afficheur et C20 découple
son alimentation. R22 limite le courant d'éclairage
de l'afficheur si l'option est utilisée. Un
interrupteur peut être placé en série avec R22
si vous voulez éteindre le rétroéclairage de l'afficheur.
Très utile pour économiser les accus quand on
fonctionne en autonome.
La fréquence issue de l'oscillateur local du MC3362
du récepteur passe par C2 puis est amplifiée
par Q1 avant d'être appliquée au travers de C4
sur la broche 4 du synthétiseur. R1, R2 et R4
fixent le gain de l'amplificateur.
La fréquence de référence est obtenue à l'aide
d'un oscillateur à quartz externe construit
autour de Q2. La fréquence d'oscillation est
fixée par le quartz X1 à 2,4576 MHz. Ce quartz
est également d'un modèle courant et sa
fondamentale ainsi que ses harmoniques ne
perturbent pas le récepteur. La résistance R7
charge l'oscillateur. La Led D1 permet de
visualiser le verrouillage du synthétiseur. La
résistance R12 fixe le courant de cette Led.
Le filtre de boucle est constitué par R8, R9, R10,
C9, C10 et C11. Ces composants prendront des
valeurs différentes suivant la bande choisie. La
résistance R11 limite le courant avant d'envoyer
la tension d'erreur vers les diodes varicaps de l'oscillateur
local. Le régulateur IC3 fournit une tension de
5V au montage. C12, C13, C21, C22 et C23
découplent celle-ci. |
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Montage: Les dimensions du
circuit imprimé permettent de monter sans
problèmes le synthétiseur dans un boitier
existant, notament en remplacement du
fréquencemètre à PIC décrit dans les pages
précédentes.
Sans vouloir me répéter dans toutes les
descriptions, il est impératif d'être soigneux
au montage de la platine si on veut que le
synthétiseur fonctionne du premier coup.
Vérifiez bien les composants et leurs
emplacements, faites des soudures correctes, en
soudant les composants au plus court.
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Les liaisons avec l'afficheur
LCD se feront avec du câble plat, c'est plus
propre. Attention au sens de branchement des
différents fils de ce câble ! Ils ne sont pas
placés dans le sens d'une suite logique. Ne pas
oublier les straps (à monter en premier) qui
évitent l'utilisation d'une platine double face,
et permettent de mieux répartir le plan de masse.
Placer en dernier les circuits intégrés, et
bien vérifier que IC2 a été programmé pour la
bonne bande de fréquences. Les composants R9, R10,
C9, C10 et C11 du filtre de boucle sont fonction
de la bande choisie (valeurs données dans la
liste des composants).
Le raccordement de la platine n'est pas
compliqué. Le synthétiseur utilise comme VCO
celui intégré dans le circuit MC3362 du
récepteur. Il va donc falloir enlever, sur la
platine du récepteur, les composants inutiles, c'est-à-dire
le potentiomètre Pot2 (monté en face avant), la
résistance R3 et le condensateur C12. Remplacer
éventuellement C12 par un condensateur de 10 nF.
Raccorder au moyen d'un petit câble blindé (le
blindage est impératif) la sortie " Frq
" du récepteur à l'entrée " Frq
" du synthétiseur. Cette liaison permet au
synthétiseur de connaître parfaitement la
fréquence d'oscillation du VCO pour en corriger
la dérive. La tension de correction de la
dérive est envoyée aux diodes varicaps D2 et D3
du VCO par la laison en fil blindé qui relie la
sortie " V/Vco " du synthétiseur, au
point commun de R4, P2 et C12 du récepteur (il
faut impérativement que Pot2 et R3 soient
enlevés, sinon cela ne fonctionne pas). Ensuite
il faut relier par un fil les points " PTT
" du synthétiseur et de l'émetteur. Ceci
permet de signaler au synthétiseur qu'on est
passé en émission, et de ce fait, si on a
activé la commande RIT, la fréquence d'émission
sera celle affichée au moment où on a appuyé
sur le bouton poussoir RIT. Les points " Pas
" et " RIT " sont à relier à
deux boutons poussoir qu'on fixe en face avant.
" Pas " sert à changer le pas (100 Hz,
1 ou 10 Khz), et " RIT " à activer où
désactiver cette fonction, avec rappel sur l'afficheur
LCD. Ne pas oublier de raccorder l'encodeur par
trois fils. Celui-ci sera monté sur la face
avant en lieu et place du potentiomètre Pot2.
Pour terminer, ne pas oublier de raccorder la
tension d'alimentation. Le + 12 volts pourra
être pris après la diode de protection D1 du
récepteur. Réglages:
Tout d'abord s'assurer que le PIC 16F84
est bien programmé pour la bonne bande. Les
fichiers " hexa " peuvent être obtenus
sur simple demande par e-mail à F5RDH. Des
PIC tout programmés peuvent être obtenus chez Dahms Electronic.
Pour que tout fonctionne parfaitement, il faut
absolument que les valeurs de L7, C13+C14, D2+D3
du récepteur soient celles prévues d'origine (liste
des composants page récepteur).
Mettre sous tension. Après deux ou trois
secondes vérifier la Led D1. Si elle clignote,
le synthétiseur n'est pas verrouillé. Régler L7
du récepteur jusqu'à avoir un éclat fixe de D1
(utiliser un tournevis non métallique).
En tournant l'encodeur rotatif, afficher, suivant
la bande, 3.800.0 ou 7.100.0 ou 14.000.0 (pour
aller plus vite choisir le pas de 10 Khz par
appuis successifs sur le bouton poussoir "
Pas ").
Brancher un voltmètre sur la sortie " V/Vco
" et ajuster L7 du récepteur jusqu'à lire
0,83 volts. Aller à l'autre extrémité de bande
et vérifier que l'éclat de la Led D1 est
toujours fixe.
La dernière chose à vérifier est l'exactitude
de la fréquence affichée. Il faut comparer avec
un autre récepteur ou un générateur HF à
affichage précis de la fréquence. Si la
différence est inférieure à 100 Hz, l'ajustage
précis se fait avec le condensateur ajustable CV1
en série avec le quartz X1. Si la différence
est supérieure à 100 Hz, il va falloir
configurer le PIC pour lui indiquer la valeur de
la correction. Pour ce faire, éteindre l'appareil
puis le rallumer en appuyant simultanément sur
le bouton poussoir " RIT ". L'afficheur
LCD affiche " DECALAGE : 00.0 K ". A ce
stade il faut rentrer la valeur du décalage en
fréquence notée entre l'affichage du
synthétiseur et celle du récepteur de
référence. A l'aide de l'encodeur afficher ce
décalage (au pas de 100 Hz). En appuyant sur le
bouton poussoir "PAS " on choisit entre
un décalage positif ou négatif. La
mémorisation de la valeur choisie se fait en
appuyant sur le bouton poussoir " RIT
". Faire des essais en comparant avec le
récepteur étalon ou le générateur HF. Le
décalage restera en mémoire et sera actif à
chaque mise sous tension. Terminer en corrigeant
avec CV1 pour être pile sur la bonne fréquence.
C'est plus facile à faire qu'à expliquer
L'ensemble étant réglé, bon trafic avec votre
nouvel émetteur-récepteur synthétisé.
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Cliquer sur les images
ci-contre, et plus haut pour le schéma
électrique, afin de les agrandir, pour en avoir
un exemplaire utilisable. Les dimensions du
circuit sont 130 x 48 mm. |
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Liste des
composants: Toutes les résistances ¼
de watt
R22 : 22 ohms
R3, R4 : 220 ohms
R12, R15 : 470 ohms
R11 : 4,7 K
R1, R13, R14, R16, R17, R18, R19, R20, R21 : 10 K
R2, R8 : 12 K
R6 : 22 K
R5 : 470 K
R7 : 4,7 M
Tous les condensateurs céramique boule
espacement 1 unité (sauf spécifications
contraires)
C1 : 22 pF
C17, C18 : 33 pF
C6 : 47 pF
C5 : 150 pF
C4 : 470 pF
C3, C8 : 1 nF
C2, C14, C15 : 10 nF
C7, C12, C19, C20, C21, C22, C24 : 100 nF
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C16 : 100 nF
espacement 2U
C13, C23 : 47 µF chimique radial 25V
CV1 : 22 pF ajustable vert 7,5mm
IC1 : MC145170
IC2 : PIC 16F84-04 programmé (Dahms Electronic
le fournit programmé). Sinon, pour les fichiers
hexa, télécharger ici.
Q1, Q2 : 2N2222
D1 : Led 3mm
D2 : 1N4148
P1 : ajustable à plat 10 K
X1 : quartz 2,4576 Mhz
X2 : quartz 8,192 Mhz
L1 : self de choc large spectre BL02-RN2 (peut-être
remplacée par VK200)
1 afficheur LCD 1 ligne de 16 caractères, type
PC1601 ou équivalent
1 encodeur rotatif
2 boutons poussoir 1 contact
Composants dont la valeur est fonction de la
bande de fréquences choisie :
R9 : 39 K (bande 80m), 82 K (bande 40m), 33 K (bande
20m)
R10 : 68 K(bande 80m), 120 K (bande 40m), 47 K (bande
20m)
C9 : 470 nF (bande 80m), 100 nF (bande 40m), 330
nF (bande 20m)
C10 : 10 µF (bande 80m), 3,3 µF (bande 40m), 10
µF (bande 20m)
C11 : 220 nF (bande 80m), 68 nF (bande 40m), 220
nF (bande 20m) |
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