Construction du transceiver Bingo 17m CW de F6BCU.

J’ai déjà cité B.Mourot F6BCU dans mon premier blog pour ses montages très intéressants. En effet, contrairement à mes quelques constructions, cet auteur a gardé le soucis de la reproductibilité de ses montages en mettant en ligne – non seulement ses constructions – mais également les circuits imprimés s’y rapportant. Il lui revient aussi le mérite d’encourager les passionnés de radio à reprendre le fer à souder et de réaliser des montages très performants, où effectivement ce n’est pas la forme qui est mise en valeur, mais le fond. C’est en effet le premier impératif d’une réussite. Lorsque celui-ci est atteint, on peut toujours se pencher sur la forme. Réaliser un montage n’est pas si difficile que l’on pourrait penser, car jamais de nos jours il n’a été aussi facile de s’approvisionner en composants ( souvent très bon marché ) grâce à Internet. Il suffit alors de SE PRENDRE DU TEMPS, l’expérience suivra d’elle même.

L’auteur met à disposition une compilation de ses réalisations en ligne sur son site. Mon attention a été attirée par une série de petits transceivers QRP dénommés Bingo pour le trafic en télégraphie ( CW )   ou phonie ( SSB ). Etant un inconditionnel de la télégraphie, j’ai commencé la construction d’un de ses émetteurs-récepteurs pour la bande des 18 MHz pour la télégraphie. Je ne publierai que mes propres photos, les schémas ainsi que leur description sont téléchargeables sur le site de l’auteur.

Le premier module concerne le générateur CW, qui comporte entre autre une chaîne FI complète sur 9830 kHz, équipée des mélangeurs/oscillateur NE612 et son amplificateur BF. En ajoutant un VFO et une tête HF, on en fait déjà un très bon récepteur. Voici deux images du générateur :

le générateur CW en début de construction.

La mise au point du générateur.

Le module suivant concerne le super-VXO construit sur une simple plaque de circuit imprimé qui peut être « taillée » manuellement avec une petite chignole. Cet oscillateur Colpitts a la particularité d’utiliser deux quartz montés en parallèle pour augmenter la variation de fréquence. Celle-ci peut être assez importante en mettant une self et un condensateur variable en série avec les deux quartz. A ce sujet, se référer aux articles de l’auteur, il semblerait que des radioamateurs japonais soient à l’origine de ce type d’oscillateur. Il faut quand même s’arrêter un peu sur ce montage. Mon oscillateur a été construit avec des composants classiques tandis que l’auteur utilise majoritairement des CMS  ( Composants Montés en Surface ). L’oscillateur Colpitts comporte dans sa chaîne de réaction un diviseur capacitif de deux condensateurs identiques entre émetteur et base. On trouve ces deux condensateurs systématiquement doublés  dans les VXO de l’auteur. J’en ai trouvé la raison dans les écrits de Doug De Maw, W1FB : un oscillateur génère inévitablement un échauffement de ses composants. Cet échauffement est dû aux courants de haute fréquence. L’échauffement peut provoquer une dispersion des caractéristiques des composants donc une variation involontaire de la fréquence du générateur. Pour pallier à cet effet, on peut envisager d’utiliser des condensateur du type NPO ( coefficient de température voisin de zéro )  – et c’est même vivement conseillé dans tous les oscillateurs – et /ou doubler les condensateurs de façon à ce que la dispersion thermique soit partagée entre plusieurs composants , amoindrissant ainsi les effets calorifiques néfastes à une bonne stabilité de la fréquence.

J’ai été surpris par la variation de fréquence qu’apporte ce type d’oscillateur. En effet, le générateur se compose d’un VXO équipé de 2 quartz de 14MHz. D’emblée, il m’a été possible de faire varier la fréquence de 60 kHz à l’aide d’un banal CV de 100pF ( càd entre 13,928 et 13,979 MHz), ce qui est extrêmement surprenant, d’autant plus que la stabilité est celle du quartz ! Le générateur comportant un doubleur de fréquence, le delta F obtenu sur 28 MHz est de 120kHz ( mon signal varie entre 27,857 et 27,977 MHz ). Pour ceux qui savent ce qu’est un oscillateur en haute fréquence, ces résultants sont absolument étonnants surtout lorsqu’il s’agit d’un oscillateur piloté par quartz. La variation de fréquence est si importante, que dans beaucoup de cas, ce type de générateur pourra avantageusement remplacer le synthétiseur de fréquence ( bien plus compliqué ) , à partir du moment que l’on se contente de trafiquer exclusivement soit dans la bande de la phonie, soit dans celle de la télégraphie.

Voici quelques images de ce générateur VXO :

Le VXO et son étage de séparation. Le doubleur n’est pas encore câblé.

Les premiers essais sur 14MHz. On obtient un delta F de 50 à 60 kHz en moyenne.

Les essais sur 28MHz.

Le VXO terminé.

Le réglage du circuit doubleur reste assez flou. Cependant la sortie HF obtenue est bien de 1 Volt PEP, soit 360mV efficaces.

L’étape suivante a été la construction du module de commande émission/réception et générateur de tonalité. C’est un circuit très classique de commutation qui peut être repris dans n’importe quel projet de transceiver CW QRP. Il faut noter l’emploi d’un transistor PNP commandé par le manipulateur. En effet c’est la mise à la masse du manipulateur qui permet de commander le PNP. L’emploi  d’un NPN impliquerait la présence d’une tension aux bornes du manipulateur. Un petit NE555 génère une tonalité de contrôle à l’abaissement du manipulateur, le relais de commutation est – quant à lui – temporisé à sa retombée. Pour ma part, la résistance de temporisation est de 47k. Ce circuit doit fonctionner à la première mise sous tension ( après vérification du circuit et des soudures ), c’est vraiment un circuit classique de commutation.

le circuit de commande et de tonalité.

La construction du Bingo 17m se poursuit avec la réalisation de l’amplificateur HF prévu pour la réception. Cet amplificateur comporte un FET en gate à la masse avec circuits accordés en entrée et en sortie. Malgré sa simplicité, il ne faut négliger ce montage. Le sérieux reste de mise, mais une réalisation soignée et vérifiée ( avant sa mise sous tension )  apporte un montage qui fonctionne parfaitement et du premier coup.  L’alignement s’est fait  à l’aide du générateur HF et de l’oscilloscope. Le réglage reste assez pointu , mais aucune auto-oscillation n’a été détectée. Ceci semble faire la réputation des montages de l’auteur, car jusqu’à présent, je n’ai eu aucune mauvaise surprise. Ses montages sont effectivement reproductibles si l’on suit bien les notes s’y rapportant. Une vérification de la courbe de sélectivité a été faite à l’aide de mon générateur wobulé déjà décrit sur mon premier blog.

L’amplificateur HF 17m prêt pour les tests.

L’alignement de l’amplificateur HF à l’aide du générateur HF et de l’oscilloscope.

La mise au point finale de l’amplificateur HF à l’aide de mon générateur wobulé.

Les réglages préliminaires.

Dans ce type de réalisation, rien ne sert de courir… au contraire. Puisque ces modules ont une interaction entre eux, il est bon de vérifier ce qui est déjà prêt.  Ainsi, le générateur Bingo a été testé à l’aide de mon générateur HF et de mon fréquencemètre car je ne possède pas de transceiver bandes WARC. Ces deux appareils suffisent d’ailleurs largement. Une injection d’un signal à 9830 kHz ( via un atténuateur réglable ) m’a permis de mesurer la fréquence exacte de ma FI. Elle est égale à 9832 kHz. Une astuce pour qui ne possède pas de générateur HF : La FI peut être reproduite à l’aide d’un petit générateur ( à 2N2222 par exemple)  équipé d’un quartz 9830 kHz. Puisque la construction du filtre faisait appel à plusieurs quartz à trier, il s’en trouve bien un qui fait l’affaire pour générer une FI.

La partie réception du générateur Bingo est extrêmement sensible, le réglage du gain HF du MC1350 place ce circuit à la limite de l’accrochage, comme l’avait signalé son auteur. J’ai amorti le circuit de sortie de l’amplificateur FI comme précisé dans ses notes.

Le réglage du générateur. On aperçoit le fréquencemètre et l’atténuateur à plot utilisé pour l’injection de la FI.

Mon générateur possède une FI de 9832 kHz.

Le réglage du récepteur a nécessité l’interconnexion des platines ( hors PA ). Le VXO a subit une légère modification de cablâge du condensateur ajustable servant à doubler la fréquence.  Plutôt que de le câbler en parallèle sur sa self ( suivant schéma initial ) , ses deux pattes communes ont été mises à la masse ( voir schéma du CD ROM de 2011 ).  L’interconnexion mérite une grande  attention car il existe plusieurs commandes ( +E, +R, CW, +alim permanente, etc…),  il est conseillé de bien vérifier avant une mise sous tension !

L’interconnexion s’est faite à l’aide de dominos ( hormis les coaxiaux ! )

Les réglages du récepteur ont été rapides puisque l’étage HF avait déjà fait l’objet d’un prérèglage. Il n’y avait quasiment rien à faire : régler le générateur vers 18,080 MHz, atténuer le signal via l’atténuateur à plots, reprendre légèrement les condensateurs ajustables de la tête HF ( avec une légère interaction ), c’était tout ! Aucune mauvaise surprise à ce stade.

L’image est un peu sombre, mais on aperçoit tous les appreils utilisés pour le réglage du récepteur : générateur HF, Fréquencemètre, atténuateur et oscilloscope pour le contrôle des niveaux autour du NE612 nr 2.

L’atténuateur est à son maximum à -60dB, le signal est encore perçu très fort…

Arrive enfin la touche finale avec le P.A. ( Power Amplifier ) et son driver. Cet amplificateur a la particularité d’utiliser un transistor MOSFET de puissance IRF510 comme étage final. Cet élément n’est pas destiné à cette fonction et pourtant …il délivre bien les 3 Watts annoncés sous 12 Volts ! Le module est composé de 3 transistors. On trouve en premier un 2N2222 en classe A suivi d’un 2N2219 comme driver ( classe A ). L’ IRF510 fonctionne en classe C, mais les explications de l’auteur sont très précises concernant le fonctionnement de ce module. Le réglage de l’amplificateur se fait par étapes. A chaque étage son courant de repos. Ce point est très important, il FAUT régler les courants tels qu’ils sont préconisés, il n’y a pas de piège à ce niveau là, mais c’est une étape capitale. On se prend le temps de régler correctement chaque transistor en régime statique. Cette façon de faire est payante car il s’est avéré au cours de ces mesures que mon premier transistor présentait un courant de fuite important, résistance d’émetteur débranchée ! J’avais monté un PN2222, équivalent au 2N2222. En remplaçant le transistor douteux  ( et neuf ) par un vieux 2N2222 traînant dans mes tiroirs depuis des années, tout est rentré dans l’ordre.

Le P.A : Ici, l’IRF510 n’est pas encore câblé. Je me contente de régler les courants de repos des deux premiers étages.

Après montage du transistor final, j’ai procédé à des essais à l’aide de mon générateur HF en injectant un signal de 18MHz via un atténuateur à plots. Ceci m’a permis de prérégler le filtre 18MHz d’entrée. Grâce à l’atténuateur à plots, j’ai pu estimer le gain des deux premiers transistors se situant autour de 35dB. En effet, une mesure supplémentaire à l’oscilloscope m’a permis de relever une tension en sortie de T1 de 40mV pour une entrée de 5mV ( +18dB ) , alors que T2 délivrait une sortie HF de 300mV (+17dB). L’IRF510, quant à lui me délivrait environ 1,5 watts HF sur charge fictive de 50 Ohms  pour une tension  d’alimentation de 12 Volts ( je n’alimente pas en 13,8 Volts ).

Le PA avec son IRF510 et son radiateur. Le réglage de son courant de repos est de 50mA, ajusté à l’aide du petit potentiomètre se situant au premier plan.

A l’arrière se trouve mon Wattmètre QRP ( qui indique presque 2 Watts HF ) , au milieu mon atténuateur à plots injectant ( à l’aide de mon générateur HF ) le 18MHz au filtre d’entrée.

Après ces essais , il ne me restait plus qu’à interconnecter tous les modules tel que préconisé dans les notes de l’auteur. Quand on parle d’avoir un projet dans les cartons,  celà ressemble à l’image ci-dessous !

L’interconnexion ( provisoire ) de tous les modules. Au premier plan, on perçoit le filtre de bande HF de réception, le générateur Bingo CW, le VXO 28MHz. A l’arrière, le PA et les circuits auxiliaires.

Les réglages finaux m’ont permis d’obtenir 3 watts HF sous 12 Volts, comme précisé dans l’article de l’auteur. Un réglage du niveau de sortie du générateur CW et du VXO ne délivrent pas forcément un maximum lorsque ces potentiomètres sont à leur maximum, bien au contraire. Ceci rejoint les notes techniques relatives au NE612, où certains niveaux d’injection doivent être respectés. Chez moi, le réglage du niveau de sortie du VXO est critique. Le courant total en émission se situe autour de 650mA ( mais je travaille sous 12Volts et non 13,8Volts ).

Le transceiver est maintenant prêt pour l’exploitation. Sa « mise en boîte » fera l’objet d’un billet sur mon premier blog.

Conclusions.

Avant toutes choses, je tiens particulièrement à saluer les travaux de B.Mourot, F6BCU, et « sa bande copains », pour la vulgarisation de leurs travaux . La multitude des montages et leur description ( très détaillée ) ne peuvent qu’encourager les radioamateurs à reprendre leur fer à souder et suivre le même chemin. Je leur adresse donc un GRAND MERCI d’avoir publié sur la toile ce qu’ils ont réalisé. F6BCU n’a jamais manqué de préciser que maintes difficultés d’aprovisionnement des composants pouvaient être déjouées par des tours de passe-passe souvent ingénieux et à la portée de tous. Les quelques fournisseurs annoncés sont fiables, alors pourquoi hésiter ?

Complément d’article.

Automne / Hiver 2013, le Bingo est entré dans sa phase de construction mécanique. Voici quelques images de son évolution.

La préparation du P.A. qui sera monté en face arrière sur une plaque de plexy ( la sortie HF -fil vert- sera redirigée vers la platine de commutation en fin de cablâge ).

Le coffret ( de récupération ) est constitué d’un chassis amovible en inox. Tout le Bingo sera câblé sur cette partie amovible afin de pouvoir faciliter la maintenance et les réglages.

Le générateur CW est monté composants vers l’extérieur pour permettre un accès facile pour les réglages .

De ce côté, on retrouve le préampli HF et la commutation émission – réception. Cette dernière platine est équipée d’un petit buzzer ( récupération sur un vieux PC ) pour l’écoute de la CW émise par le NE555.

Une vue des platines montées à la verticale avant cablâge . Le VFO n’est pas encore monté.

Voici le fréquencemètre prévu pour le Bingo 17m. Il s’agit du FP50 équipé d’un PIC 16F84 de F6BQU/F5RDH monté sur veroboard. Une version montée existe ( voir le site de F6BQU ).

Le cablâge final du Bingo. Au centre, on apperçoit le Super VXO 28MHz.

Le cablâge final côté générateur Bingo CW.

Le radiateur du PA est monté sur une plaque isolante en plexyglass.

La face avant du Bingo avec son fréquencemètre FP50 de F6BQU/F5RDH.

Le tansceiver est opérationnel.

 

Très cordialement, F6GLZ.