Un oscillateur a Quartz pour la BLU et un amplificateur lineaire 1 Watt

Cet oscillateur à quartz, qui sera connecté au second mélangeur du modulateur BLU décrit précédemment, vous permettra de transmettre sur la gamme de 3,5 ou des 7 MHz. Dans cet article, nous vous présentons aussi un amplificateur HF conçu également pour le 3,5 ou le 7 MHz et en mesure de délivrer une puissance d’environ 1 watt sur une charge de 50 ohms.
Dans ce même numéro, nous venons de vous présenter un modulateur pour la BLU. Nous vous proposons maintenant l’indispensable oscillateur à quartz, en mesure de générer une fréquence de 3,5 MHz ou bien de 7 MHz, à appliquer sur le second mélangeur du modulateur. Cette description sera suivie par celle d’un amplificateur linéaire de 1 watt.

L’oscillateur à quartz

Le schéma électrique que vous trouverez sur la figure 2, peut s’appliquer, soit à la gamme des 3,5 MHz, soit à celle des 7 MHz, en remplaçant seulement le quartz et les quelques composants que nous vous indiquerons.

L’étude du schéma de l’oscillateur

De l’émetteur du transistor oscillateur TR1, nous prélevons le signal HF généré par le quartz, qui, avant de rejoindre la base du transistor TR2, passe à travers le filtre composé de C4, JAF1 et C5 qui permet d’éliminer toutes les harmoniques qui pourraient entrer dans le mélangeur équilibré.
Le signal que nous prélevons de l’émetteur du transistor TR2 est appliqué sur la broche d’entrée 10 du mélangeur équilibré IC2 (voir schéma électrique du modulateur BLU) par l’intermédiaire d’un câble coaxial de 50-52 ohms type RG174.
Ce circuit est alimenté avec une tension de 12 V et consomme un courant d’environ 11 milliampères.
A la sortie de cet oscillateur, nous disposons d’une puissance de 6 milliwatts, qui sont plus que suffisants pour piloter le second mélangeur équilibré.

La réalisation pratique de l’oscillateur

Sur le circuit imprimé à double face à trous métallisés, vous devez monter les quelques composants requis, en les disposants comme cela est visible sur la figure 1.
Ce circuit, qui utilise un quartz de 3,2 MHz, soit 3 200 kHz, est prévu pour transmettre sur la fréquence de 3 655 kHz.
Le filtre passe-bas composé des deux condensateurs C4 et C5 de 39 pF et de l’inductance JAF1 de 82 microhenrys a une fréquence de coupure sur 4500 kHz il ne laissera donc pas passer la première harmonique qui tombe sur 7 310 kHz.
Ceux qui veulent réaliser un oscillateur pour la gamme des 7 MHz, devront se procurer les composants suivant :
1 quartz de 6 590 kHz 2 condensateurs de 22 pF (pour C4 et C5) 1 inductance de 47 microhenrys (pour JAF1) Avec un quartz de 6 590 kHz, le circuit transmettra sur la fréquence de 7045 kHz.
Le filtre passe-bas qui, dans ce circuit, est composé des deux condensateurs C4 et C5 de 22 pF et de l’inductance JAF1 de 47 microhenrys et qui a une fréquence de coupure sur 8400 kHz ne laissera pas passer la première harmonique qui tombe sur 14 014 kHz.
Avant de monter sur le circuit imprimé les condensateurs céramiques, contrôlez attentivement la capacité imprimée sur leur enrobage.
Lorsque vous insérez les deux transistors, orientez la partie plate de leur corps vers la gauche (voir figure 1).

Figure 1a : Schéma d’implantation des composants de l’étage oscillateur à quartz.

Figure 1b : Photo du prototype monté.

Figure 2 : Schéma électrique de l’étage oscillateur et connexions, vues de dessous, du transistor BF494. Si, dans ce circuit, vous remplacez le quartz de 3,2 MHz par un quartz de 6,5 MHz, vous devez également changer les valeurs des condensateurs C4 et C5 et de l’inductance JAF1.

Liste des composants de l’oscillateur

R1 = 47 kΩ
R2 = 10 kΩ
R3 = 1 kΩ
R4 = 220 Ω
R5 = 22 kΩ
R6 = 10 kΩ
R7 = 220 Ω
R8 = 100 Ω
C1 = 220 pF céramique
C2 = 100 nF céramique
C3 = 220 pF céramique
C4 = 39 pF céramique
C5 = 39 pF céramique
C6 = 1 nF céramique
C7 = 100 nF céramique
C8 = 10 nF céramique
C9 = 47 μF électrolytique
JAF1 = Self 82 μH
XTAL1= Quartz 3,2 MHz
TR1 = NPN BF494
TR2 = NPN BF494
Note : Toutes les résistances sont des 1/4 W à 5 %.

Un amplificateur linéaire HF de 1 watt

Comme la puissance qui sort du modulateur BLU est dérisoire, pour l’augmenter, vous pouvez utiliser l’amplificateur HF dont le schéma est donné à la figure 3.

Figure 3 : Schéma électrique de l’étage amplificateur HF conçu pour délivrer 1 watt. Pour la réalisation des bobines sur les tores de ferrite, lisez l’article et regardez les figures 4, 5, 6 et 7.

Liste des composants de l’amplificateur

R1 = 12 kΩ
R2 = 1,5 kΩ
R3 = 100 Ω
R4 = 12 kΩ
R5 = 1,5 kΩ
R6 = 33 Ω
R7 = 1 kΩ
R8 = 4,7 Ω 1/2 W
C1 = 150 pF céramique
C2 = 100 μF électrolytique
C3 = 47 nF céramique
C4 = 100 nF céramique
C5 = 7-105 pF ajustable
C6 = 100 pF céramique
C7 = 47 nF céramique
C8 = 100 nF céramique
C9 = 7-105 pF ajustable
C10 = 100 pF céramique
C11 = 100 nF céramique
C12 = 100 nF céramique
C13 = 100 nF céramique
C14 = 10 μF électrolytique
C15 = 100 nF céramique
C16 = 560 pF céramique
C17 = 560 pF céramique
C18 = 560 pF céramique
C19 = 560 pF céramique
L1-L2 = Voir fig. 4
L3-L4 = Voir fig. 5
L5-L6 = Voir fig. 7
L7-L8 = Voir fig. 6
DS1 = Diode 1N4007
JAF1 = Self 5 μH VK200
TR1 = NPN BFY51
TR2 = NPN BFY51
TR3 = NPN D44C8
Note : Sauf indication contraire, toutes les résistances sont des 1/4 W à 5 %

L’étude du schéma de l’amplificateur

Le signal que l’on prélève de la sortie du mélangeur, par l’intermédiaire d’un câble coaxial RG174, est appliqué sur l’entrée du premier transistor TR1, polarisé pour fonctionner en classe A.
La bobine L1 et le condensateur ajustable C5 connectés sur le collecteur de ce transistor nous permettent d’accorder sa sortie sur la fréquence de travail.
De la bobine L2, est prélevé le signal amplifié devant être transféré, à travers le condensateur C7, sur la base de TR2.
Comme le précédent, ce transistor est polarisé, par les résistances R4 et R5, de façon à fonctionner en classe A.
La bobine L3 et le condensateur ajustable C9, connectés sur le collecteur de ce transistor, nous permettent d’accorder sa sortie sur la fréquence de travail.
De la bobine L4, est prélevé le signal amplifié, pour être transféré sur la base du transistor final TR3, polarisé pour fonctionner en classe AB.
Pour faire fonctionner ce transistor en classe AB, nous avons polarisé sa base avec une tension positive de 0,65 volt, que nous avons obtenue en reliant au secondaire de la bobine L4, la diode DS1 et la résistance R7.
Sur la base du transistor TR3, parvient, prélevé de la bobine L4, le signal HF qui est amplifié à sa puissance maximum.
Même si le transistor TR3 amplifie seulement les demi-onde positives, en sortie nous n’aurons aucune distorsion, car le filtre passe-bas composé de la bobine L7-L8 “recrée” virtuellement la demi-onde négative.
La double bobine L5-L6 placée sur le collecteur du transistor TR3, est un transformateur large bande avec un rapport de transformation de 1/4, qui permet d’adapter la basse impédance de sortie du transistor, avec les 52 ohms de l’antenne rayonnante.
De la sortie de cet amplificateur HF, nous prélevons une puissance d’environ 1 watt.
Cet amplificateur HF est alimenté avec une tension d’environ 12 volts. Il consomme un courant d’environ 250 mA à la puissance maximum.

La réalisation pratique de l’amplificateur HF

Avant de monter tous les composants sur le circuit imprimé double face à trous métallisés, vous devez savoir si cet amplificateur doit fonctionner dans la gamme des 3,5 MHz ou bien dans la gamme des 7 MHz, car il faut changer le nombre des spires bobinées sur les tores de ferrite ainsi que la valeur des condensateurs C16, C17, C18 et C19.
Les premiers composants à insérer, sont les résistances et la diode DS1, en prenant soin d’orienter son repère détrompeur (cathode) vers le condensateur électrolytique C2, comme vous pouvez le voir sur la figure 9.
Vous pouvez ensuite mettre en place tous les condensateurs céramiques, les condensateurs polyesters, les électrolytiques (attention à la polarité), l’inductance en ferrite JAF1 et les condensateurs ajustables C5 et C9.
Cette opération terminée, vous pouvez installer le transistor TR1, en orientant son ergot-détrompeur qui se trouve sur le côté de son corps, vers la résistance R3, puis, le transistor TR2, en orientant son ergot-détrompeur vers la résistance R6 (voir figure 9).
Seul le transistor final TR3, est fixé sur son petit dissipateur thermique en forme de “U”, son côté métallique évidemment appuyé sur le dissipateur.

Le bobinage des selfs

Le montage est composé de 5 noyaux toroïdaux Amidon type T44.6 de couleur jaune/gris et d’un diamètre de 11 mm.
Vous aurez également besoin d’une petite bobine de fil de cuivre émaillé de 0,3 mm (3/10).
Sur ces tores, vous devez enrouler le nombre de spires indiqué dans le paragraphe concernant les bobines de la gamme 3,5 MHz ou 7 MHz.
Pour bobiner ces spires, vous devez enfiler, avec une certaine dose de patience, une extrémité du fil de cuivre, dans le trou central du noyau, qui a un diamètre de 5 millimètres, tirer le fil de manière à obtenir une première spire, puis, le repasser de nouveau dans le trou, autant de fois que cela est nécessaire pour terminer l’enroulement complet.
Essayez, dans la mesure du possible, de garder les spires bien jointives et, après avoir terminé l’enroulement, comme le fil de cuivre est protégé par une couche de vernis, raclez les extrémités des enroulements ainsi que celles des prises intermédiaires de L1 et L3 pour supprimer cet isolant.
Comme le diamètre du fil émaillé est de 0,3 mm seulement, au lieu de gratter l’isolant, il peut être judicieux de le brûler avec la flamme d’un briquet (sans aller jusqu’à faire fondre le cuivre !).
Après avoir supprimé l’émail, il faut étamer l’extrémité dénudée du fil.

Les bobines pour la gamme 3,5 MHz

Bobine L1 = 45 spires en fil émaillé de 0,3 mm avec une prise B à la dixième spire.
Bobine L2 = 6 spires en fil isolé sous plastique d’un diamètre de 0,8 à 0,9 mm, bobinée sur L1.
Pour la bobine L1, coupez un morceau de fil émaillé de 0,3 mm d’environ 70 cm et enroulez-le sur le tore comme indiqué sur la figure 4.
L’extrémité du début, que nous avons appelée A, sera reliée à la tension positive des 12 volts (voir figure 3).
Après avoir bobiné les 10 premières spires, faites une boucle, pour obtenir la prise intermédiaire B qui sera reliée au collecteur du transistor TR1.
L’enroulement L1, sera terminé, lorsque vous aurez bobiné les 35 dernières spires.
Son extrémité finale, que nous avons nommée C, sera reliée au condensateur ajustable d’accord C5.
Le nombre de spires, n’est pas critique, avec deux spires en plus ou en moins, l’accord se fera quand même.
Pour la bobine L2, vous devez bobiner 6 spires sur le tore, en utilisant un court morceau de fil de cuivre isolé sous plastique.
Bobine L3 = 45 spires de fil émaillé de 0,3 mm, avec une prise B, à la dixième spire.
Bobine L4 = 4 spires de fil isolé sous plastique, d’un diamètre de 0,8-0,9 mm, enroulée sur L3.
Pour la bobine L3, coupez un morceau de fil émaillé de 0,3 mm d’environ 70 cm et enroulez-le sur le tore comme indiqué sur la figure 5.
L’extrémité du début, que nous avons appelée A, sera reliée à la tension positive des 12 volts.
Après avoir bobiné les 10 premières spires, faites une boucle, pour obtenir la prise intermédiaire B qui sera reliée au collecteur du transistor TR2. L’enroulement L3, sera terminé, lorsque vous aurez bobiné les 35 dernières spires.
Son extrémité finale, que nous avons nommée C, sera reliée au condensateur ajustable d’accord C9.
Pour la bobine L4, vous devez bobiner 4 spires sur le tore, en utilisant un court morceau de fil de cuivre isolé sous plastique.
Bobine L5/L6 = 22+22 spires de fil émaillé de 0,3 mm, connectées en opposition de phase.
Pour fabriquer cet enroulement bifilaire, il suffit de bobiner 35 cm deux fils en main.
Avant de procéder à l’enroulement, nous vous conseillons de gratter l’extrémité du fil A, donc le début A1 et la fin, A2, de manière à le différencier du fil B, dont le début B1 et la fin, B2, ne seront pas grattés pour le moment.
La distinction des deux enroulements est très importante, car, comme vous pouvez le voir sur le schéma électrique de la figure 3, le début A1 est relié à la tension positive d’alimentation.
L’extrémité de fin A2 et celle de début B1, sont connectées sur le collecteur du transistor TR3 ; par contre, l’extrémité de fin de B2 est connectée au condensateur céramique C15.
Sur la figure 7, nous avons dessiné les deux fils A et B, avec deux couleurs différentes, pour vous montrer comment connecter le début et la fin des deux enroulements.
Le bobinage terminé, vous devez gratter également les deux extrémités du fil B de façon à enlever l’isolant.
Bobine L7 et L8 = 26 spires chacune, avec du fil émaillé de 0,3 mm (voir figure 6). Pour réaliser cet enroulement, il vous faut un morceau de fil de 40 cm environ.

Les bobines pour la gamme 7 MHz

La construction de ces bobines est identique à celle que nous venons de décrire pour le 3,5 MHz à l’exception du nombre de spires.
Bobine L1 = 24 spires en fil émaillé de 0,3 mm avec une prise B à la sixième spire.
Bobine L2 = 3 spires en fil isolé sous plastique d’un diamètre de 0,8 à 0,9 mm, bobinée sur L1.
Pour la bobine L1, coupez un morceau de fil émaillé de 0,3 mm d’environ 35 cm et enroulez-le sur le tore comme indiqué sur la figure 4.
L’extrémité du début, que nous avons appelée A, sera reliée à la tension positive des 12 volts (voir figure 3).
Après avoir bobiné les 6 premières spires, faites une boucle, pour obtenir la prise intermédiaire B qui sera reliée au collecteur du transistor TR1.
L’enroulement L1, sera terminé, lorsque vous aurez bobiné les 18 dernières spires.
Son extrémité finale, que nous avons nommée C, sera reliée au condensateur ajustable d’accord C5.
Le nombre de spires, n’est pas critique avec deux spires en plus ou en moins, l’accord se fera quand même.
Pour la bobine L2, vous devez bobiner sur le noyau toroïdal, 3 spires, en utilisant un court morceau de fil de cuivre isolé sous plastique.
Bobine L3 = 24 spires de fil émaillé de 0,3 mm, avec une prise B, à la sixième spire.
Bobine L4 = 2 spires de fil isolé sous plastique, d’un diamètre de 0,8-0,9 mm, enroulée sur L3.
Pour la bobine L3, coupez un morceau de fil émaillé de 0,3 mm d’environ 35 cm et enroulez-le sur le tore comme indiqué sur la figure 5. L’extrémité du début, que nous avons appelée A, sera reliée à la tension positive des 12 volts.
Après avoir bobiné les 6 premières spires, faites une boucle, pour obtenir la prise intermédiaire B qui sera reliée au collecteur du transistor TR2.
L’enroulement L3, sera terminé, lorsque vous aurez bobiné les 18 dernières spires.
Son extrémité finale, que nous avons nommée C, sera reliée au condensateur ajustable d’accord C9.
Pour la bobine L4, vous devez bobiner sur le noyau toroïdal, 2 spires, en utilisant un court morceau de fil de cuivre isolé sous plastique.
Bobine L5/L6 = 22+22 spires de fil émaillé de 0,3 mm, connectées en opposition de phase.
Pour fabriquer cet enroulement bifilaire, il suffit de bobiner 35 cm deux fils en main.
Avant de procéder à l’enroulement, nous vous conseillons de gratter l’extrémité du fil A, donc le début A1 et la fin, A2, de manière à le différencier du fil B, dont le début B1 et la fin B2, ne sont pas grattés pour le moment.
La distinction des deux enroulements est très importante, parce que, comme vous pouvez le voir sur le schéma électrique de la figure 3, le début A1 est relié à la tension positive d’alimentation.
L’extrémité de fin A2 et celle de début B1, sont connectées sur le collecteur du transistor TR3, par contre, l’extrémité de fin de B2 est connectée au condensateur céramique C15.
A la figure 7, nous avons dessiné les deux fils A et B, avec deux couleurs différentes, pour vous montrer comment connecter le début et la fin des deux enroulements.
Le bobinage terminé, vous devez gratter également les deux extrémités du fil B de façon à enlever l’isolant.
Bobine L7 et L8 = 20 spires chacune, avec du fil émaillé de 0,3 mm (voir figure 6).
Si vous réalisez cet amplificateur pour la gamme des 7 MHz, vous devez réduire la capacité des condensateurs céramiques C16, C17, C18 et C19, en la portant de 560 pF à 390 pF.

Figure 4 : Pour la bobine L1, bobinez 45 spires au total, avec une prise à la 10ème spire. Pour la bobine L2, bobinez 6 spires. Lisez le texte, pour connaître le nombre de spires à bobiner pour la gamme des 7 MHz.

Figure 5 : Pour la bobine L3, bobinez 45 spires au total, avec une prise à la 10ème spire. Pour la bobine L4, bobinez 4 spires. Lisez le texte pour connaître le nombre de spires à bobiner pour la gamme des 7 MHz.

Figure 6: Pour les deux bobines L7-L8, bobinez 26 spires, si le circuit est utilisé pour la gamme des 3,5 MHz et 20 spires, s’il est utilisé pour la gamme des 7 MHz.

Figure 7 : Pour réaliser le transformateur large bande d’un rapport de 1/4 qui sert pour adapter l’impédance du transistor TR3 aux 52 ohms de l’antenne, vous devez bobinez 22 spires bifilaires sur le tore. Après avoir couplé les deux morceaux de fils, pour différencier l’enroulement L5 (extrémités A1-A2) de l’enroulement L6 (extrémités B1-B2), grattez seulement les extrémités A1-A2. L’extrémité A2 et l’extrémité BI sont torsadées et connectées au collecteur du transistor TR3 (voir schéma d’implantation à la figure 9).

Le réglage de l’amplificateur
Le montage terminé, l’amplificateur HF doit être réglé et pour cela, connectez-le, à la sortie du modulateur BLU, à l’aide d’un court morceau de câble coaxial type RG174.
Pour le réglage, vous devez procéder de la manière suivante:
1 - Connectez une charge fictive de 50 ohms et une sonde HF à la sortie de l’amplificateur (voir figure 10b, la charge fictive est constituée par les résistances R1 et R2 de 100 ohms montées en parallèle). A la sortie de cette sonde, connectez un multimètre commuté en voltmètre sur la gamme 15/20 volts à fond d’échelle.
2 - Procurez-vous une alimentation stabilisée en mesure de fournir 12 volts pour alimenter le modulateur BLU, l’oscillateur à quartz et, évidemment, l’amplificateur HF.
3 - Déconnectez le microphone de l’entrée BF et à sa place, injectez une fréquence fixe d’environ 1 000 Hz, que vous pouvez prélever de n’importe quel générateur BF.
4 - Augmentez légèrement l’amplitude de ce signal BF et immédiatement, vous verrez l’aiguille du voltmètre indiquer la présence d’une tension.
5 - Lentement, tournez les deux condensateurs ajustables C5 et C9, jusqu’à ce que vous trouviez le point, où l’aiguille du voltmètre déviera à son maximum.
6 - A présent, tournez le condensateur ajustable C24, placé en parallèle sur la bobine L1 du modulateur BLU, de façon à accorder sa sortie et, si vous n’avez commis aucune erreur durant le montage, vous verrez l’aiguille du voltmètre dévier sur environ 10 volts.
Avec cette tension, on obtient en sortie, une puissance d’environ 1 watt.

Figure 8 : Voici comment se présente l’amplificateur HF de 1 watt, après avoir terminé le montage. Sur la droite, les connexions du transistor D44C8 vues de face et du BFY51 vues de dessous.

Figure 9: Schéma d’implantation des composants.
Sur le corps du transistor TR3, est fixé le dissipateur en “U” comme cela est visible à la figure 8.

Figure 10a : Schéma de la charge fictive 1 watt avec sa sonde HF. Les résistances R1 et R2 de 100 ohms, montées en parallèles, donnent une charge de 50 ohms.

Liste des composants de la charge fictive

R1 = 100 Ω 1/2 W
R2 = 100 Ω 1/2 W
R3 = 68 kΩ 1/4 W
C1 = 10 nF céramique
C2 = 1 nF céramique
C3 = 10 nF céramique
C4 = 1 nF céramique
DS1 = Diode schottky HP5082
JAF1 = Self HF

Figure 10b: Pour régler l’amplificateur HF, vous devez connecter la charge fictive et sa sonde HF à la prise de sortie antenne (lire le texte).

Figure 10c: Dessin du circuit imprimé à l’échelle 1.

Note : Si vous alimentez l’amplificateur avec une tension maximale de 14 à 15 volts, vous pourrez faire dévier l’aiguille sur une valeur d’environ 12 volts, obtenant ainsi en sortie, une puissance d’environ 1,5 watt.