Récepteur de trafic

à transistors

Article paru dans les revues Radio REFde mai, juin et octobre 1968

Beaucoup de radioamateurs, estimant à tort qu'il est nécessaire de disposer de tout un laboratoire pour mener à bien une réalisation importante à semi-conducteurs, hésitent encore

aujourd'hui à utiliser les transistors dans leurs montages; le récepteur de trafic décrit ci-dessous n'ayant été réalisé et réglé qu'avec la seule aide d'un contrôleur Metrix et d'un grid-dip type F8CV, j'espère que cet article pourra stimuler les adeptes de la "construction maison" conquis par les avantages des ensembles transistorisés.
Qu'il me soit permis de remercier ici F3SA à qui je dois ma propre impulsion de départ.


Le schéma synoptique de la figure 1 montre les principales fonctions utilisées.

Amplificateur basse fréquence (fig. 2)

L'étage de sortie est un montage push-pull série sans transformateur et peut fournir l,5W modulé sans distorsion notable sur une charge de 2,5 Ohms; les deux transistors de puissance Tl et T2. sont des ASZ16 ou équivalents (146Tl), donc très largement dimensionnés, ils sont fixés directement sur le châssis du récepteur, mais sont isolés électriquement de la masse par deux feuilles de mica fournies par le constructeur. Il n'y a aucun risque d'échauffement ou d'emballement.
L'étage driver est un déphaseur à transistors complémentaires; T3 est un OC74 PNP au germanium, T4 un OC140 NPN au germanium, ils peuvent être remplacés par une paire AC127, AC132.
Dl qui permet de polariser T3 et T4 est une OA47 (OA85...).
T5 est un OC71 (AC12S, AC126...), la résistance ajustable de 22 kilo Ohms alimentant sa base doit être réglée de manière à obtenir en A la moitié de la tension d'alimentation; on a intérêt après réglage à en mesurer la valeur et à la remplacer par une résistance fixe.
Le condensateur de 1500 pF permet d'augmenter le taux de contre réaction aux fréquences élevées, et de réduire la bande passante très large de ce montage à 8.000 Hz environ; on descend à 5.000 Hz avec un condensateur de 2200 pF.
Le transistor T6 monté en émetteur suiveur (OC7l, ACl25, AC126...) attaque un circuit en pi chargé de réduire fortement la réponse aux fréquences élevées; on obtient une fréquence de coupure de 3000 Hz à -6 dB avec L2=40 mH.
Si Al est l'inductance spécifique du pot utilisé (donnée par le fabricant), le nombre de spires nécessaire

pour réaliser L2 est donné par la formule:


L2 est exprimé en Henry

Le modèle choisi est un FP 18/11 de chez Transco avec Al=400, matériau 3Hl: on trouve donc n = 316 spires: un fil de cuivre émaillé de diamètre 20/100 permet un bon remplissage de la carcasse.
La bande passante de cet amplificateur a pu être mesurée par la suite, elle s'étend de 340 à 2400 Hz à -3 dB et de 230 à 3000 Hz à -6 dB, ce qui convient parfaitement pour l'écoute du trafic amateur.
L1 est constituée de 30 spires de fil émaillé sur une résistance de 10 kilo Ohms, elle peut éviter certains accrochages, surtout sur les étages HF et FI.

Démodulateur BLU (figure 3)

Le transistor mélangeur T7 (SFT3l7, OC44...) reçoit sur sa base le signal BLU ou CW 455 kHz à démoduler et sur son émetteur le signal de battement produit par T8 (SFT316.OC45) monté en oscillateur à quartz, et amplifié par T9 (SFT3l6, OC45).
La basse fréquence est recueillie sur le collecteur à travers un filtre RC passe-bas 4700 pF - 1,5 kilo Ohms.
Les fréquences d'oscillation des deux quartz Q1 et Q2 dépendent de la courbe de sélectivité des étages FI; si l'on dispose d'un filtre mécanique pour imposer cette courbe, les deux fréquences sont données par le

constructeur du filtre; si l'on ne dispose pas d'un tel filtre, il faut prendre deux quartz dans la bande 455 kHz espacés de 3 kHz environ, par exemple 455 et 458 kHz; on règlera ensuite les étages FI de façon à obtenir la bande passante correspondante, la méthode de réglage sera donnée dans le paragraphe suivant.
Les transformateurs TRI et TR2 sont des transformateurs FI 455 kHz pour transistors (Oréor); il faut cependant noter que pour obtenir l'oscillation de T8 dans ce montage, il est nécessaire de désaccorder fortement TR1 par la mise en parallèle sur la capacité déjà existante d'un condensateur C1 dont la valeur peut atteindre 1000 pF. On vérifie l'entrée en oscillation en réalisant, avant câblage définitif, les liaisons de la figure 4: on fait l'essai de diverses capacités C1 et l'on conserve

celle donnant à la mise sous tension un démarrage immédiat de l'oscillation et une bonne déviation de l'appareil de mesure pour les deux quartz.
L'étage amplificateur T9 compense la perte de niveau due au désaccord de TR1, il est intéressant de jouer sur l'accord de TR2 pour compenser une éventuelle différence d'activité des deux quartz, le montage de la figure 4 effectué sur TR2 avant câblage définitif permet de vérifier ce point

Amplificateur FI 455 kHz

Ne disposant pas au début de la réalisation de ce récepteur, d'un filtre mécanique pour assurer la sélectivité de l'ensemble, mon choix s'est porté sur le montage de la figure 6; le réglage de CLl et CL2 permet d'atteindre une bande passante de 2 kHz à -3 B.
T10 T11 et T12 sont des SFT3l6 (OC45)
TR3 à TR7 sont identiques a TR1 et TR2
CL1 et CL2 ajustables 0-7 pF déterminent la sélectivité de la chaîne.
Un câblage soigné avec blindages et découplages efficaces permet de s'affranchir de neutrodynage.
T 10 détecte les signaux AM, le signal BF est recueilli sur le collecteur à travers un filtre passe-bas RC; le pont de base 100 kiloOhms -1,1 kiloOhms le polarise à la limite de la conduction en l'absence de signal d'entrée. On obtient en D une tension dont la composante continue peut varier de zéro à 12 V suivant la force du signal incident, cependant, il y a un écrêtage de la tension BF au-delà de 8 V dû à la saturation du transistor; le système de CAG utilisé permet de pallier cet inconvénient en empêchant justement cette tension d'atteindre les 8 V fatidiques.
Notons que le transistor fonctionnant quel que soit le mode de transmission utilisé, le S-mètre et la CAG seront conservés pendant l'écoute BLU ou CW.
Le réglage de la bande passante à l'aide de CL1 et CL2 nécessite la construction d'un petit générateur 455 kHz dont le schéma est donné figure 5, sa réalisation ne pose pas de problème; le transistor est un OC45 ou tout autre modèle capable d'osciller sur 455 kHz.
Pour l'étalonner, on injecte le signal obtenu à l'entrée du démodulateur BLU et l'on effectue le battement zéro, contrôlé sur le haut-parleur, avec Q1 et Q2, les deux positions correspondantes ayant été repérées, il est alors possible de graduer grossièrementt le cadran entre les deux valeurs inscrites, la précision semble suffisante pour l'utilisation projetée.
Ceci étant fait, nous pouvons passer au réglage des circuits FI, le contrôleur étant branché entre le point D et la masse, et la sortie CAG étant provisoirement à la masse (point E).
On branche l'hétérodyne à l'entrée de l'ampli, accordée au centre de la bande désirée (Ici 456,500 kHz).On place les ajustables CL1 et CL2 au minimum de leur capacité, et l'on règle les noyaux plongeurs des différents transformateurs de façon à obtenir la déviation maximum en sortie, sans oublier de retoucher le niveau d'entrée de façon à ne pas dépasser 8 V sur le contrôleur. Une excursion de fréquence autour de 456 kHz doit alors montrer une grande sélectivité de l'ensemble.
Sans plus toucher aux noyaux plongeurs, il suffit maintenant d'augmenter les valeurs de CL1 et CL2, et de s'arrêter à la bande passante désirée. On notera une forte augmentation du gain de la chaîne en cours d'opération.
Ayant fait par la suite l'acquisition d'un filtre mécanique 455 kHz, une telle sélectivité au niveau de la FI devenait inutile, le montage a donc été simplifié en conséquence suivant la figure 7 et n'apporte aucun commentaire particulier; le gain plus important de ce montage sera compensé par la perte d'insertion du filtre.

Circuits de CAG et de S-mètre (figure 8)

a) Constantes de temps.

Pour l'écoute d'une CW ou d'une BLU, il est agréable que le S-mètre indique la valeur crête du signal reçu,

plutôt que d'osciller de zéro à une valeur indéfinissable dépendant entre autre de l'amortissement du cadre; pour cela, la diode D2 (OA47, OA85...) permet, à partir de la tension obtenue en D et filtrée par le circuit RC (7,5 kilo Ohms - 3,2 microfarads), de charger rapidement un condensateur de 25 microfarads qui ne peut se décharger que lentement dans les circuits d'entrée à haute impédance des deux transistors NPN T13 et T14. montés en émetteurs suiveurs (2N2923, OCI40...).

L'action très nette de ce condensateur peut être supprimée à l'aide de S8; ce système de constante de temps agit aussi sur la CAG appliquée aux étages FI, et évite une remontée du gain, donc du bruit de fond, entre les signaux CW ou BLU.

b) Circuits de CAG

Le transistor T13 évite de charger trop fortement le circuit de constante de temps, on retrouve sur son émetteur une tension sensiblement égale à celle obtenue en D.
Le gain de la FI tend vers zéro lorsque la tension en E tend vers 12 V, comme l'on ne veut pas que la tension en D dépasse 8 V sous peine de distorsions en AM, Il est nécessaire de disposer une tension constante de 4 V entre les tensions en D et E, en effet, lorsque VD tend vers 8 V, VE tend alors vers 12 V ce qui tend à annuler le gain de la chaîne; VD ne peut donc pas dépasser 8 V.
La tension de 4 V est obtenue à l'aide d'une diode Zener Z1 type OAZ200 ou 104Z4.
Le potentiomètre de 50 kiloOhms accessible sur le panneau avant permet d'obtenir simultanément sur l'étage amplificateur 1600 kHz une commande manuelle et automatique du gain, une valeur inférieure à 50 kiloOhms augmenterait la tension au repos sur l'émetteur de T13 et retarderait l'effet de l'antifading.

c) Circuit de S-mètre

T14 a le même rôle adaptateur d'impédance que T13, la tension obtenue sur son émetteur agit sur un galvanomètre 0-500 microAmpères (0-1 mA).
La résistance ajustable de 47 kiloOhms étant au minimum de sa valeur, on règle le potentiomètre de 20 kiloOhms pour annuler la déviation du milliampèremètre (compensation de la tension de repos sur J'émetteur de T14); ceci étant fait, on règle la résistance ajustable de 47 kiloOhms de manière à avoir la déviation maximum du S-mètre pour une tension de 8 V en D.
Ce système de S-mètre est très stable, et insensible aux variations de température rencontrées au cours d'un trafic normal, même en mobile.

Filtres FI (Figure 9)

ils sont montés sur une même plaque de circuit imprimé et permettent trois positions de sélectivité si l'on est possesseur d'un filtre mécanique: AM-BLU-CW, et deux seulement dans le cas contraire: AM/BLU - CW.
Le contacteur S2 permet de commuter les différents filtres et leurs alimentations.

a) Position CW

Le montage classique à transformateur à prise médiane est remplacé ici par un déphaseur à transistor plus facile à réaliser: T15, SFT316, OC45... Le condensateur de neutrodynage CVn est accessible sur le panneau avant et permet le déplacement de la crevasse de réjection de part et d'autre de la fréquence de résonance de Q3.
Si l'écoute de la télégraphie se fait en utilisant le quartz 455 kHz de l'étage démodulateur, la fréquence de résonance de Q3 devra se situer vers 456 kHz afin d'obtenir une note BF aux environs de 1000 Hz; 455,800 kHz donneront 800 Hz, etc.
T16 identique à T15 n'a qu'un rôle de séparateur.

b) Position BLU

Lors des essais, seul l'accord série du filtre par un ajustable 6-60 pF en parallèle avec 68 pF, et son attaque à basse impédance ont permis d'obtenir une réponse uniforme dans la bande passante; les ajustables 6-60 pF sont réglés au maximum de gain, le montage présente alors l'avantage de fournir la même atténuation d'un signal incident que le filtre CW, si bien que les déviations du S-mètre restent inchangées quel que soit le mode de sélectivité utilisé.
T17 et T18 sont des SFT316, OC45...

c) Position AM

Afin de ne pas perdre l'avantage précédent, le condensateur ajustable 3-30 pF est réglé aux essais finaux de manière à obtenir la même atténuation que sur les positions BLU et CW.

Filtre BF pour la télégraphie (figure 10)

T10 est un OC71.
Cet étage n'est pas indispensable, mais il permet cependant une écoute plus agréable de la télégraphie grâce à l'importante diminution du bruit de fond et du QRM qu'il apporte, il réduit en effet la bande passante BF au strict minimum nécessaire à l'écoute d'une CW, et le résultat est semblable à celui d'un filtre à quartz sur la FI.
La fréquence d'accord du circuit LC dépend de la fréquence du quartz utilisé dans le filtre FI; avec Q3 = 456 kHz et Q2 = 455 kHz il faut une fréquence d'accord de 1000 Hz; avec un pot BF identique à celui utilisé dans l'amplificateur basse fréquence, et C = 0.22 microFarads, il faut L3 = 114 microHenrys; soit np = 535 spires, ce qui est réalisable avec du fil émaillé 15/100 si l'on fait ns = 100 spires.
Avec les valeurs indiquées, la bande passante à -3 dB est de quelques centaines de Hertz, Il faut donc vérifier que l'on bien sur la fréquence désirée et régler le potentiomètre ajustable de 10 kiloOhms de telle sorte que la mise en fonction de l'amplificateur sélectif ne modifie pas le niveau sonore sur le haut-parleur. Pour cela, on branche l'hétérodyne 455 kHz à J'entrée du filtre CW. On règle la fréquence à l'accord exact sur la fréquence du quartz (contrôlé au S-mètre); la note entendue sur le haut-parleur est alors de 1 kHz.
On remplace, au grand soulagement du QRA, le haut-parleur par une résistance de 2,5 Ohms 2 W et l'on ajuste à J'aide du potentiomètre de volume P1 la tension aux bornes de cette résistance à l V environ, tension mesurée sur le contrôleur en position 3 V alternatifs.
Il faut alors essayer des groupements de condensateurs, dont la valeur avoisine 0,22 microFarads pour accorder la bobine L3, de manière à obtenir la déviation maximum du contrôleur de sortie; on est alors certain de l'accord sur 1000 Hz, il ne reste plus qu'à régler le potentiomètre P2 de 10 kiloOhms pour obtenir la même déviation avec et sans ampli sélectif.

Second changement de fréquence (figure 11).

Le transistor mélangeur T20 est un SFT317 (OC44) chargé sur son collecteur par un transformateur 455 kHz, il reçoit sur son émetteur J'oscillation locale à 2055 kHz produite par T21 (OC44, SFT317) piloté par Q4.
La réalisation des transformateurs TR9 et TR10 appelle quelques commentaires: On part d'un transformateur FI pour transistors que l'on débobine en notant le nombre de spires primaire et secondaire. la position de la prise médiane et la valeur du condensateur; comme les caractéristiques magnétiques du noyau nous sont inconnues, nous nous baserons sur ces résultats pour la confection du nouveau transformateur.
Les rapports n1/np et ns/np resteront inchangés.
soient: F1 la fréquence initiale, et F2 = la fréquence désirée

on a L1.C1/L2.C2=F2.F2/F1.F1

Si nous prenons C2 = C1.F1/F2 cela nous impose L2=L1.F1/F2

Nous pouvons admettre que L1 est de la forme L1=k.np1.np1 et L2=k.np.np

d'où

Prenons un exemple simple:
F1 = 500 kHz
np1 = 100 spires, prise à 50
ns1 = 10 spires
C1 = 200 pF

On veut travailler sur F2 = 2000 kHz.
on a C2=200x500/2000 = 50 pF
np2=100x1/2 = 50 spires, prise à 25


Notons que comme pour l'oscillateur 455 kHz déjà décrit, la fréquence d'accord de TR10 doit être inférieure à 2055 kHz si l'on veut obtenir un bon fonctionnement du montage.
T22 monté en amplificateur accordé est un SFT3l6, sa polarisation de base est commandée par la GAG et par le potentiomètre de gain HF, sa résistance d'émetteur n'est découplée que partiellement par un condensateur de 50 nF, ce qui permet, lors des réglages finaux, de ramener à une valeur convenable le gain trop important de cet étage.
TR9 et TRll sont réglés en injectant faiblement le signal du grid-dip accordé sur 1600 kHz, à l'entrée L de l'étage.

Etages HF (figure 12)

a) Schéma

Le transistor mélangeur T23 (AF102) reçoit l'oscillation locale sur son émetteur, le circuit collecteur est accordé sur 1600 kHz (TR12); sa tension d'alimentation est stabilisée à 8 V par une diode Zener type 108Z4 ou équivalente.
L'amplificateur haute fréquence T24 est un AFZ12 monté en émetteur commun, sa base doit être couplée d'une manière lâche au circuit d'antenne; les deux diodes OA85 en tête-bêche. constituent une protection contre des surcharges éventuelles de l'étage d'entrée, cette protection n'étant pas absolue, la borne antenne est mise à la masse par SlA commandée par une relais 12 V, durant les périodes d'émission, ce même relais coupe l'alimentation de tous les étages excepté l'étage oscillateur local T25; cela permet d'éviter tout glissement de fréquence à la reprise de l'écoute, il est alimenté depuis l'émetteur par une prise située sur le panneau arrière du récepteur.
L'oscillateur local T25 est un NPN au silicium (2N914 ou autre, capable d'osciller à ces fréquences), il est alimenté par une pile séparée de 4,5 V coupée par l'interrupteur S9A du potentiomètre de gain BF, son oscillation est visible très facilement sur le grid-dip en position réception.
Le condensateur trois cages accordant les étages HF, mélangeur et oscillateur est un modèle 2-14 pF miniature, pour tuners FM de chez Aréna, il possède un démultiplicateur dans l'axe de rapport 1/3.
Tous les condensateurs d'accord doivent être au mica.

b) Réalisation pratique

Les trois étages sont montés sur un rotacteur de télévision à 12 positions, une seule sur deux étant utilisée on a la possibilité de 6 gammes, la bande 28 MHz a donc été coupée en deux, ce qui permet une lecture et un trafic BLU plus aisés.

La rigidité mécanique doit être poussée au maximum, pour cela, les barrettes du rotacteur sont collées à l'araldite sur des pièces en laiton elles-mêmes soudées aux flasques du rotacteur; on a deux pièces de laiton par barrette puisqu'il y a une séparation centrale.
Les mandrins d'origine ont été remplacés par des mandrins Lipa diamètre 6 mm montés perpendiculairement à l'ensemble barrette laiton et fixés de part et d'autre à l'araldite.
La bobine antenne se trouve sur la première moitié de la barrette, les bobines mélangeuse et oscillatrice sont sur l'autre moitié donc blindées par rapport à la première. Les contacts de sortie (8 par demi barrette) sont repérés sur le schéma de la figure 12.
Les trois étages HF et le CV 3 cages sont montés sur une plaque de circuit imprimé remplaçant la platine du rotacteur; une démultiplication à ficelles complète celle du CV et permet le déplacement linéaire d'une aiguille devant les 6 échelles correspondant aux six gammes utilisables

.

c) Réglages

Le mélange se fait par battement supérieur sur 80 et 40 m et par battement inférieur sur 20, 15 et 10 m, si bien qu'il n'est pas nécessaire de disposer de deux quartz au niveau de la démodulation BLU puisque ce mode de travail inverse automatiquement la bande latérale du correspondant sur 40 et 80 m.
Le premier réglage consiste à dégrossir la fréquence de l'oscillateur local à l'aide du grid-dip en position réception, il doit alors être possible d'entendre l'oscillation du grid-dip en position émission couplé à l'étage mélangeur; en profiter pour régler les transformateurs 1600 kHz TR12 et TR11.
Il est alors intéressant de monter un oscillateur à quartz et de se procurer quelques quartz dans la bande 40 ou 80 m, cet oscillateur couplé à T24 doit être entendu après quelques manœuvres du noyau plongeur de l'oscillateur, il ne reste plus alors qu'à coupler cet oscillateur à l'entrée antenne et à aligner les deux circuits HF.
Un quartz 3,5 MHz donnera tous les débuts de bande, des quartz de différentes fréquences, un marqueur 100 kHz, ou l'écoute du trafic permettront d'étalonner le reste de la bande.
Avec les valeurs indiquées, les bandes amateurs couvrent exactement le cadran, sauf le 40 m qui s'étend jusqu'à 7.175 kHz et le 10 m jusqu'à 30 MHz.
Les détails des circuits accordés sont donnés au tableau 1.

Alimentations (Figure 13)

L'oscillateur possède sa propre alimentation à l'intérieur du récepteur sous forme d'une pile de 4,5 V; elle n'est coupée que par S9A sur le potentiomètre de gain BF; les autres étages peuvent être alimentés soit par un jeu de 3 piles inclus dans le récepteur, soit par une alimentation extérieure (batteries, secteur); l'inverseur correspondant (S8) se trouve sur le panneau arrière, elle est coupée par S9B en même temps que l'oscillateur (position arrêt).
S7 est une position attente commandée manuellement sur le Rx et ne coupe pas l'oscillateur HF, de même pour S1B qui est commandé depuis l'émetteur grâce au relais Rl.
Une diode type llJ2 protège le récepteur contre toute erreur de branchement.

Réalisation mécanique et résultats

L'ensemble, avec piles et haut-parleur est contenu dans une boîte de 30 x 12 x 21 cm; tous les modules sont séparés par des cloisons métalliques, les liaisons entre circuits imprimés se font par câble coaxial ou fil micro suivant la fréquence.
Le cadran mesure 3,5 sur 15,5 cm.
Ce récepteur est utilisé depuis plus d'un an soit en station fixe à Nîmes, soit en mobile ou portable dans la région parisienne, les résultats sont nettement supérieurs à ceux obtenus avec l'intransportable BC3l2, ce qui est heureux; la sensibilité, qui a pu être mesurée est inférieure au microvolt, et il m'est déjà arrivé d'entendre sur 15 m des stations d'Océanie avec antenne intérieure de l,50 m accordée par self au centre. Il ne faut cependant pas cacher que comme ses semblables, ce récepteur est sensible à la transmodulation, ceci se remarquant le soir sur le 40 m; mais il est à l'étude actuellement de modifier les étages HF et mélangeur en remplaçant les transistors utilisés par des effet de champ (FET).

André Ducros F5AD

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