Peu de revues ont abordé le sujet des moyens de transmission BLU (SSB).
Avec cet article nous voulons combler cette lacune. Nous allons vous expliquer comment réaliser un modulateur simple, pour transmettre en BLI (LSB) et en BLS (USB). En lisant cet article, vous apprendrez quelque chose de nouveau et de très intéressant. Nous n'en resterons pas là. Vous trouverez dans ce numéro, deux articles complémentaires avec un oscillateur et un amplificateur linéaire ce qui vous permettra de réaliser un petit émetteur BLU complet sur 3,5 ou 7 MHz.
En discutant de BLU avec un groupe de passionnés d'ondes courtes, nous avons découvert qu’ils étaient convaincus qu’un modulateur pour ce type de transmission était un projet difficile à réaliser, pour ne pas dire impossible par l'amateur. Nous avons aussitôt répliqué qu'une telle réalisation était plus simple qu'on pouvait le supposer et que nous étions prêts à relever le défi.
En bons démocrates que nous sommes, nous cherchons toujours à satisfaire les désirs de la majorité des lecteurs et les lecteurs qui prennent contact avec nous souhaitent presque exclusivement (dans le désordre !) de la vidéo, des instruments de mesures, des appareils HI-FI, des alarmes, des préamplificateurs d’antenne, etc. En un mot, ce que vous trouvez chaque mois dans votre revue préférée !
Donc, comme jusqu'à présent nous n'avions jamais eu de demande pour un circuit de ce type, nos bureaux d'études ne s'étaient pas penchés sur la question !
A la fin de notre sympathique réunion avec nos passionnés d'ondes courtes, nous leur avons promis d'étudier et de publier un modulateur BLU, accompagné d'une explication compréhensible de ce type de transmission, de manière à permettre à tous d’en comprendre les secrets.
Une petite leçon !
Commençons par préciser que BLU est l'abréviation de "Bande Latérale Unique", ce qui en anglais se dit SSB qui est l'abréviation de "Single Side Band".
La BLU, comporte en fait deux bandes distinctes, la BLI (Bande Latérale Inférieure) ou LSB (pour Lower Side Band) et la BLS (Bande Latérale Supérieure) ou USB (pour Upper Side Band).
Dans la suite de l’article, nous parlerons donc de BLU même si SSB, LSB et USB sont des termes très utilisés dans le monde de la radio d'amateur.
Avant de passer à la description du schéma électrique du modulateur SSB, nous voulons vous expliquer comment est née la modulation à bande latérale.
La modulation en AM et en BLU
Pour comprendre la différence qui existe entre un signal modulé en AM (modulation d'amplitude) et un signal modulé en BLU, il suffit d’observer comment se présentent les deux signaux sur l’écran d’un analyseur de spectre (figures 1 et 2).
Si nous avons un émetteur en AM qui transmet sur la fréquence de 3,5 MHz, soit 3 500 000 Hz, en l'absence de modulation, nous voyons seulement le signal des 3,5 MHz, appelé porteuse haute fréquence (HF) ou "porteuse" tout court (voir figure 1).
Figure 1 : Un émetteur AM sans signal BF ne rayonne que la porteuse HF, laquelle, dans notre exemple, est de 3,5 MHz.
Si nous modulons les 3 500 000 Hz avec un signal basse fréquence (BF) de 200 Hz, sur les côtés de la porteuse centrale, apparaissent deux autres signaux (voir figure 3).
Un sur la fréquence inférieure de :
3500 000 – 200 = 3 499 800 Hz
Et l’autre sur la fréquence supérieure de :
3500 000 + 200 = 3500200 Hz
Si nous modulons la même porteuse avec un signal BF de 1 500 Hz (voir figure 4), nous voyons apparaître sur la bande inférieure un signal de :
3500 000 – 1 500 = 3 498500 Hz
Et sur la bande supérieure, un signal de:
3500000 + 1500 = 3501500 Hz
Si nous la modulons avec un signal BF de 3000 Hz (voir figure 4), nous voyons apparaître sur la bande inférieure un signal de :
3500 000 – 3 000 = 3 497000 Hz
Et sur la bande supérieure, un signal de:
3500000 + 3000 = 3503000 Hz
Ces exemples ont servi pour vous démontrer que les deux fréquences latérales de modulation se rapprochent et s’éloignent de la porteuse centrale en fonction de la fréquence du signal BF.
Avec un émetteur en BLU qui transmet sur la fréquence de 3,5 MHz, soit 3500000 Hz, nous notons qu’en l'absence de modulation, la porteuse HF n’apparaît plus comme pour la transmission en AM, car elle est supprimée (voir figure 2).
Figure 2 : Un émetteur BLU sans signal BF ne rayonne aucune porteuse HF car elle est supprimée.
Figure 3 : En modulant en AM une porteuse sur 3,5 MHz avec une note de 200 Hz, deux sous-porteuses apparaissent, une sur la fréquence de 3 449 800 Hz et l’autre sur 3500200 Hz.
Figure 4 : En modulant la même porteuse avec une note fixe de 1 500 Hz, deux sous-porteuses apparaissent, une sur la fréquence de 3 498 500 Hz et l’autre sur 3501500 Hz.
Figure 5 : En modulant toujours cette même porteuse avec une note fixe de 3000 Hz, de nouveaux, deux fréquences apparaissent, une sur la fréquence de 3497000 Hz et l’autre sur 3 503 000 Hz.
Si nous avions positionné le modulateur pour la BLI (LSB) et que nous ayons choisi la même fréquence de 3500000 Hz pour la transmission, en la modulant avec un signal BF de 200 Hz, nous verrions apparaître sur l’écran, un seul signal HF à :
3500 000 – 200 = 3 499 800 Hz
(voir figure 6)
Figure 6 : En modulant un modulateur BLI (LSB) transmettant sur 3,5 MHz avec une note de 200 Hz, on obtient une seule porteuse HF sur la fréquence de 3499800 Hz.
Si nous la modulions avec un signal BF de 1 500 Hz, nous verrions apparaître un seul signal HF à :
3500 000 – 1 500 = 3 498500 Hz
(voir figure 7)
Figure 7 : En modulant un modulateur BLI (LSB) qui transmet sur 3,5 MHz avec une note de 1 500 Hz, on obtient une seule porteuse HF, sur la fréquence de 3498500 Hz.
Si nous la modulions avec un signal BF de 3 000 Hz, nous verrions apparaître un seul signal HF à :
3500 000 – 3 000 = 3 497000 Hz
(voir figure 8)
Figure 8 : En modulant un modulateur BLI (LSB) qui transmet sur 3,5 MHz, avec une note de 3 000 Hz, on obtient une seule porteuse HF sur la fréquence de 3497000 Hz.
Le signal HF, se déplace donc sur le côté gauche de la porteuse supprimée des 3500000 Hz.
Si nous avions positionné le modulateur pour la BLS (USB) et si nous modulions la même fréquence de 3 500 000 Hz avec un signal BF de 200 Hz, nous verrons un seul signal HF à :
3500 000 + 200 = 3500200 Hz
(voir figure 9)
Figure 9 : En modulant un modulateur BLS (USB) qui transmet sur 3,5 MHz, avec une note de 200 Hz, on obtient une seule porteuse HF sur la fréquence de 3500200 Hz.
Si nous la modulions avec un signal BF de 1 500 Hz, nous verrions apparaître un seul signal HF à :
3500 000 + 1500 = 3501 500 Hz
(voir figure 10)
Figure 10 : En modulant le modulateur BLS (USB) qui transmet sur 3,5 MHz, avec une note de 1 500 Hz, on obtient une seule porteuse HF sur la fréquence de 3501500 Hz.
Si nous la modulions avec un signal BF de 3 000 Hz, nous verrions apparaître un seul signal HF à :
3500000 + 3000 = 3503000 Hz
(voir figure 11)
Figure 11 : En modulant un modulateur BLS (USB) qui transmet sur 3,5 MHz, avec une note de 3 000 Hz, on obtient une seule porteuse HF sur la fréquence de 3503000 Hz.
Le signal HF se déplace donc sur le côté droit de la porteuse supprimée des 3 500000 Hz.
L’amplitude maximale des signaux latéraux BLI (LSB), comme celle des signaux BLS (USB) est proportionnelle au niveau du signal BF qui est utilisé pour la modulation.
Pour écouter les émetteurs qui transmettent en BLU, il faut un récepteur qui permette de recréer la porteuse HF qui a été supprimée, voici pourquoi ceux qui tenteraient de les capter avec un récepteur AM classique, ne réussiraient pas à décoder un seul mot, tant ils seraient incompréhensibles. Tous les récepteurs adaptés pour les signaux BLU ont une bande passante de 3 kHz seulement, donc, la moitié de celle d’un récepteur AM, dont la bande passante est de 6 kHz.
En rétrécissant la bande passante à seulement 3 kHz, on parvient à augmenter considérablement la sensibilité du récepteur et à réduire la “figure de bruit” donc la quantité de bruit.
Le schéma synoptique d’un modulateur BLU
A présent que nous avons éclairci la différence qui existe entre un signal modulé en AM et un modulé en BLU, nous vous expliquons, avec le schéma synoptique de la figure 12, comment est composé un étage modulateur BLU en mesure de transmettre soit en BLI (LSB) soit en BLS (USB).
Figure 12 : Dans le premier mélangeur équilibré, entrent le signal BF et la fréquence de 456,5 kHz, si on désire transmettre en BLI (LSB) ou de 453,5 kHz, si on désire transmettre en BLS (USB). Le signal qui sort de ce premier mélangeur, est filtré sur 455 kHz et appliqué sur l’entrée d’un second mélangeur équilibré, qui le mélange avec un signal prélevé d’un oscillateur HF.
En haut à gauche, nous trouvons les deux oscillateurs qui génèrent les deux fréquences de :
456,5 kHz pour la BLI (LSB)
453,5 kHz pour la BLS (USB)
La fréquence de 456,5 kHz est donc utilisée pour obtenir un signal BLI (LSB) et la fréquence de 453,5 kHz pour obtenir un signal BLS (USB). Une de ces deux fréquences, choisie grâce à l’inverseur S1, est appliquée conjointement à un signal BF sur les broches d’entrée du premier mélangeur équilibré.
Sur la broche de sortie de ce premier mélangeur sont présents deux signaux HF résultant de la :
Somme du signal HF + BF
Soustraction du signal HF – BF
Il faut immédiatement souligner, que si le signal BF est absent, sur la sortie de ce mélangeur nous n’aurons aucun signal HF.
Le signal HF + BF ou HF – BF issu de ce mélangeur est appliqué sur l’entrée d’un filtre professionnel accordé sur 455 kHz, qui, comme on peut le voir à la figure 13, a une largeur de bande de seulement 3 kHz.
Ce filtre laisse passer la fréquence centrale de 455 kHz ±1,5 kHz, donc :
455 – 1,5 = 453,5 kHz
455 + 1,5 = 456,5 kHz
Toutes les fréquences qui se trouvent au-delà de ces deux limites sont atténuées de 70 dB, cela veut dire de 3162 fois en tension.
Supposons avoir sélectionné la fréquence BLI (LSB) des 456,5 kHz et de la moduler avec un signal BF de 400 Hz, soit 0,4 kHz, sur la sortie de ce mélangeur, nous retrouverons ces fréquences :
456,5 + 0,4 = 456,9 kHz
456,5 – 0,4 = 456,1 kHz
Comme le filtre placé sur la sortie du premier mélangeur équilibré laisse passer les seules fréquences comprises entre 453,5 et 456,5 kHz (voir figure 13), il en résulte que la fréquence obtenue de la somme, donc 456,9 kHz, ne parviendra pas à passer; par contre, celle obtenue de la soustraction, qui est de 456,1 kHz, passera.
Figure 13: le filtre professionnel CFJ455K-5 de Murata, taillé sur la fréquence de 455 kHz, laisse passer uniquement les fréquences comprises entre 453,5 kHz et 456,5 kHz.
Si nous modulions le signal BLI (LSB) avec un signal BF de 1 500 Hz, soit 1,5 kHz, sur la sortie du mélangeur, nous retrouverions les fréquences suivantes :
456,5 + 1,5 = 458,0 kHz
456,5 – 1,5 = 455,0 kHz
Comme le filtre placé sur la sortie du premier mélangeur équilibré laisse passer uniquement les fréquences comprises entre 453,5 et 456,5 kHz, il en résulte que la fréquence donnée par la somme, donc 458 kHz, ne pourra pas passer ; par contre la fréquence donnée par la soustraction, soit 455 kHz, parviendra à passer sans difficulté (voir figure 14).
Figure 14 : Si vous choisissez la fréquence BLI (LSB) de 456,5 kHz et si vous la modulez avec un signal BF, le filtre CFJ455K-5 ne laissera passer que les fréquences de la soustraction, qui vont de 456,5 kHz à 453,5 kHz.
Supposons avoir sélectionné la fréquence BLS (USB) des 453,5 kHz et de la moduler avec un signal BF de 400 Hz, soit 0,4 kHz, sur la sortie du mélangeur équilibré, nous retrouverons les fréquences suivantes :
453,5 + 0,4 = 453,9 kHz
453,5 – 0,4 = 453,1 kHz
Comme le filtre placé sur la sortie du premier mélangeur équilibré laisse passer uniquement les fréquences comprises entre 453,5 et 456,5 kHz, il en résulte que la fréquence donnée par la soustraction, donc 453,1 kHz, ne pourra pas passer (voir figure 15).
Figure 15 : Si vous choisissez la fréquence BLS (USB) de 453,5 kHz et si vous la modulez avec un signal BF, le filtre CFJ455K-5 ne laissera passer que les fréquences de la somme, qui vont de 453,5 kHz à 456,5 kHz.
Par contre la fréquence donnée par la somme, soit 453,9 kHz, parviendra à passer sans difficulté.
Si nous modulons le même signal BLS (USB) avec un signal BF de 1500 Hz, soit 1,5 kHz, sur la sortie du mélangeur équilibré, nous retrouverons les fréquences suivantes :
453,5 + 1,5 = 455 kHz
453,5 – 1,5 = 452 kHz
Comme le filtre placé sur la sortie du premier mélangeur équilibré laisse passer uniquement les fréquences comprises entre 453,5 et 456,5 kHz, il en résulte que la fréquence donnée par la soustraction, donc 452 kHz, ne pourra pas passer ; par contre la fréquence donnée par la somme, soit 455 kHz, parviendra à passer sans difficulté.
Les fréquences qui parviennent à passer au travers de ce filtre professionnel, sont appliquées sur l’entrée d’un deuxième mélangeur équilibré, conjointement à un nouveau signal, prélevé d’un oscillateur à quartz ou bien d’un VFO.
Sur la sortie de ce deuxième mélangeur équilibré, nous retrouvons donc la fréquence de 455 kHz modulée à laquelle est additionnée la fréquence prélevée de l’oscillateur à quartz ou du VFO.
Si l’oscillateur à quartz ou le VFO génère une fréquence de 3 145 kHz, sur la sortie de ce mélangeur, nous retrouvons une fréquence de :
455 + 3145 = 3600 kHz
soit 3,6 MHz
Si l’oscillateur à quartz ou le VFO génère une fréquence de 6 553 kHz, sur la sortie de ce mélangeur, nous retrouvons une fréquence de :
455 + 6553 = 7,008 MHz
Comme la puissance issue de ce modulateur BLU est de quelques milliwatts, nous devons nécessairement l’amplifier.
Schéma électrique
Pour la description du schéma électrique, reporté à la figure 17, commençons par les deux étages oscillateur, obtenus avec les deux transistors FET, référencés FT1 et FT2, qui nous fournissent deux fréquences séparées entre elles de 3 kHz.
La connexion du résonateur FC1 de 455 kHz au transistor FT1 se fait à l’aide de deux condensateurs de 100pF (voir C1 et C2), celui-ci oscille sur 456,5 kHz.
La connexion du résonateur FC2 de 455 kHz au transistor FT2, se fait à l’aide de deux condensateurs de 120pF (voir C9 et C10), celui-ci oscille sur 453,5 kHz.
Lorsque l’inverseur S1 fourni la tension d’alimentation au transistor FT1, sur la sortie de la MF1, nous prélevons la fréquence de 456,5 kHz, que nous utilisons pour transmettre en BLI (LSB).
Lorsque l’inverseur S1 fournit la tension d’alimentation au transistor FT2, sur la sortie de la MF2, nous prélevons la fréquence de 453,5 kHz, que nous utilisons pour transmettre en BLS (USB).
La tension d’alimentation que nous appliquons aux deux transistors FET, nous sert également pour polariser les diodes au silicium DS1 et DS2, connectées aux secondaires de deux pots moyenne fréquence référencés MF1 et MF2.
La diode placée en conduction, se comporte comme un interrupteur et, à travers le condensateur C13 et la résistance R9, fait parvenir la fréquence sélectionnée sur la broche d’entrée 10 du premier mélangeur équilibré que nous avons référencé IC1.
Ce mélangeur (voir figure 16), est prévu pour fonctionner avec des signaux BLU.
Il peut être référencé MC1496B, s’il est fabriqué par Motorola ou bien LM1496, s’il est fabriqué par National.
Figure 16 : Sur la gauche, le schéma électrique interne du mélangeur équilibré LM1496 de National, équivalent au MC1496B de Motorola et, sur la droite, les brochages de ce circuit intégré, plus celui du TL081 vu de dessus et du transistor FET J310 vu de dessous.
Ce mélangeur, ne peut pas être remplacé par un autre, comme le NE602 ou le SO42P.
Nous vous rappelons, qu'aucune fréquence ne sort de la broche de sortie 6 du mélangeur IC1, tant que nous n’appliquons pas un signal BF sur la broche 1.
Si, sur la broche d’entrée 10, parvient la fréquence BLI (LSB) de 456,5 kHz et sur la broche d’entrée 1, un signal BF de 1 500 Hz, soit 1,5 kHz, de sa broche de sortie 6, sortent les fréquences suivantes :
456,5 + 1,5 = 458 kHz
456,5 – 1,5 = 455 kHz
Comme elles parviennent ensemble sur l’entrée du filtre à bande étroite référencé CFJ455K.5 (voir FC3), qui permet de ne laisser passer que les fréquences comprises entre 453,5 et 456,5 kHz, il en résulte que seule la fréquence de 455 kHz passera en rejetant celle de 458 kHz.
Si, sur la broche d’entrée 10, parvient la fréquence BLS (USB) de 453,5 kHz et sur la broche d’entrée 1, un signal BF de 1 500 Hz, soit 1,5 kHz, de sa broche de sortie 6, sortent les fréquences suivantes :
456,5 + 1,5 = 455 kHz
456,5 – 1,5 = 452 kHz
Comme elles parviennent ensemble sur l’entrée du filtre à bande étroite référencé CFJ455K.5 (voir FC3), qui permet de ne laisser passer que les fréquences comprises entre 453,5 et 456,5 kHz, il en résulte que seule la fréquence de 455 kHz passera en rejetant celle de 452 kHz.
La fréquence qui se trouve sur la sortie du filtre FC3 est appliquée sur la broche d’entrée 1 d’un second mélangeur équilibré référencé IC2, un autre MC1496B ou LM1496.
Sur la broche d’entrée 10 de ce mélangeur équilibré, est appliqué le signal HF, que nous prélevons d’un oscillateur à quartz ou bien d’un VFO.
L’amplitude du signal HF à appliquer sur la broche 10, ne devra jamais être de puissance inférieure à 1 milliwatt ni supérieure à 10 milliwatts.
Sur les broches de sortie 6 et 12 du mélangeur, se retrouve une fréquence supérieure de 455 kHz, par rapport à celle prélevée de l’oscillateur à quartz ou d’un quelconque VFO.
Si nous voulons transmettre sur 3600 kHz, nous devrons entrer sur la broche 10 de IC2, avec une fréquence de:
3600 – 455 = 3 145 kHz
Si nous voulions transmettre sur 7 090 kHz, nous devrions rentrer sur la broche 10 de IC2, avec une fréquence de :
7090 – 455 = 6 635 kHz
Il est évident que sur les broches de sortie 12 et 6 du mélangeur IC2, nous devrons connecter un circuit résonnant (voir L1 et L2), qui s’accorde sur la fréquence de travail.
Dans la description de la réalisation pratique, nous vous indiquerons, combien de spires vous devrez bobiner pour le primaire et pour le secondaire des bobines, pour accorder le circuit sur la bande des 80 mètres ou bien sur celle des 40 mètres.
Pour moduler le signal BF d’excitation, nous appliquons, sur la broche 1 du premier mélangeur IC1, le signal BF que nous prélevons sur la broche de sortie 6 de l’amplificateur opérationnel IC3, un classique TL081.
Le trimmer R41, connecté à la broche 3 de cet amplificateur opérationnel, sert pour régler la sensibilité du microphone.
Figure 17 : Schéma électrique du circuit modulateur BLU. Sur la droite, une vue du modulateur monté dans son boîtier.
La réalisation pratique
Le circuit imprimé utilisé pour réaliser ce modulateur BLU, est un circuit imprimé double face à trous métallisés, cela veut dire que sur la périphérie de chaque trou, a été déposée une couche de cuivre qui permet de relier électriquement la piste inférieure et la piste supérieure.
Donc, ne cherchez jamais à agrandir ces trous avec un foret, vous supprimeriez irrémédiablement la métallisation, isolant ainsi définitivement la piste supérieure de la piste inférieure avec les conséquences prévisibles.
Un autre conseil que nous pouvons vous donner, est celui de vous procurer de la soudure de bonne qualité. En effet, la majorité des problèmes qui peuvent apparaître dans un montage électronique ont pour origine une soudure non adaptée. Nous vous rappelons la leçon concernant la soudure sur ELM numéro 5, page 80 et suivantes.
Le désoxydant présent à l’intérieur du fil dans lequel il y a plus de plomb que d’étain, laisse sur le circuit imprimé, des dépôts qui se comportent comme des résistances invisibles, dont la valeur peut varier, en fonction de l’épaisseur de la couche désoxydante, de 90 à 200 kilohms, ce qui est loin d'être négligeable.
Connectées entre les broches de tous les circuits intégrés ou entre les pattes d’un transistor FET ou encore entre deux pistes adjacentes, il est clair que toutes ces résistances de 90 à 200 kilohms, altéreront le fonctionnement normal ou empêcheront purement et simplement le circuit de fonctionner.
Pour éliminer ce désoxydant de la surface d’un circuit imprimé, il suffit de le brosser à l’aide d’une vieille brosse à dents, imbibée de solvant pour vernis, que vous pouvez vous procurer dans n’importe quel magasin de bricolage.
En possession du circuit imprimé, les premiers composants que nous vous conseillons de monter, sont les trois supports pour les circuits intégrés IC1, IC2 et IC3.
Après avoir soudé leurs broches sur les pistes du circuit imprimé, vous pouvez insérer les résistances et les trimmers R17, R34 et R41.
Cette opération terminée, insérez près des deux bobines de moyenne fréquence, les diodes au silicium DS1 et DS2, en orientant leur bague-détrompeur indiquant la cathode, comme vous pouvez le voir sur le schéma d'implantation des composants de la figure 18.
Poursuivez le montage, par la mise en place de tous les condensateurs céramiques, ceux au polyester et puis les électrolytiques, en respectant la polarité de leurs pattes.
Pour ceux qui auraient encore des doutes, nous vous rappelons que la patte positive des condensateurs électrolytiques est toujours plus longue que celle de la patte négative.
Les derniers composants à monter sur le circuit imprimé, sont les trois filtres FC1, FC2 et FC3, les deux bobines moyenne fréquence MF1 et MF2, les deux transistors FET, FT1 et FT2, le condensateur ajustable C24 et le tore L1-L2.
Les deux filtres céramiques FC1 et FC2, en boîtier plastique de couleur rouge, sont insérés en orientant le petit point de repère vers le bornier d’entrée de l’alimentation 12 volts.
Le filtre professionnel FC3, a une position prédéterminée, car c’est seulement d’un côté du circuit imprimé, que se trouve le trou en mesure d’accueillir la languette métallique qui sort de son boîtier. L’extrémité de cette languette, est soudée sur la piste de masse du circuit imprimé.
Les bobines moyenne fréquence MF1 et MF2, pourvues d’un noyau jaune et référencées AM1 ou bien 09/94, ont également une position prédéterminée, car elles ont 3 broches pour le primaire et 2 broches pour le secondaire.
En plus de souder leurs cinq broches sur le circuit imprimé, vous devez également souder, sur la piste de masse, les deux languettes métalliques présentes sur leur corps servant de blindage.
Les deux transistors FET, FT1 et FT2, doivent êtres soudés sur le circuit imprimé, en orientant la partie plate de leur corps vers les deux filtres céramiques FC1 et FC2.
Le transformateur toroïdal composé des deux enroulements L1 et L2, est connecté près de son condensateur ajustable C24, mais seulement, après avoir réalisé les enroulements.
Pour transmettre sur la gamme des 3,5 MHz (bande des 80 mètres), il faut bobiner sur le tore le nombre de spires suivant :
L1 = 40 spires avec une prise centrale, en utilisant du fil de cuivre émaillé de 0,3 mm.
L2 = 3 spires, bobinées sur la prise centrale de L1, en utilisant du fil de cuivre isolé sous plastique, d’un diamètre de 0,8 à 0,9 mm.
Prenez environ 70 cm de fil de cuivre émaillé 3/10 de mm et enroulez 20 spires autour de la circonférence du tore, puis faites une boucle et poursuivez en enroulant 20 autres spires.
Essayez de garder toutes les spires le plus possible plaquées et, l’enroulement terminé, comme le fil est isolé par une couche de vernis, raclez les deux extrémités et la prise centrale de L1.
Au lieu de gratter les extrémités, il est également possible, d’approcher des fils, la flamme d’un briquet de façon à brûler le vernis isolant. Le vernis enlevé, étamez l’extrémité des fils avec un peu d’étain.
L’enroulement de la bobine L1 terminé, sur la prise centrale, vous devez enrouler la bobine L2, composée de 3 spires (voir figure 20), en utilisant le fil de cuivre isolé sous plastique.
Le nombre de spires n’est pas critique et si vous bobinez 2,5 spires, le montage fonctionnera également.
Pour transmettre sur la gamme de 7 MHz, il faut bobiner sur le tore le nombre de spires suivant :
L1 = 20 spires, avec une prise centrale, en utilisant du fil de cuivre émaillé de 0,3 mm.
L2 = 2 spires, bobinées sur la prise centrale de L1, en utilisant du fil de cuivre isolé sous plastique, d’un diamètre de 0,8 à 0,9 mm.
Pour le montage de la bobine sur le circuit imprimé, il faut garder à l’esprit que les deux fils de la bobine L1 sont tournés vers le condensateur C25. Par contre, la prise centrale et les deux fils de la bobine L2 iront du côté opposé, comme cela est parfaitement visible sur la figure 18.
Le montage terminé, enfilez dans leur support, les trois circuits intégrés, en orientant leur repère-détrompeur comme on peut également le voir à la figure 18.
Lorsque tout est terminé, le circuit imprimé est fixé dans le coffret, à l’aide de quatre entretoises auto-adhésives en plastique.
Sur la face avant du coffret, est fixée la prise MIKE, utilisée pour l'entrée du signal BF du microphone, la diode LED et l’inverseur S1, pour commuter de la BLI (LSB) à la BLS (USB) et évidemment, la prise BNC, pour l'entrée du signal en provenance d’un oscillateur à quartz ou d’un VFO.
Sur le panneau arrière, sera fixée la prise utilisée pour prélever le signal de sortie, pour l’appliquer à un amplificateur linéaire.
Si vous utilisez l'oscillateur décrit dans ce numéro, vous pourrez le monter directement dans le boîtier du modulateur.
La prise BNC sur la face avant deviendra alors inutile et vous pourrez l'affecter à la sortie vers l'amplificateur linéaire (voir le câblage des câbles coaxiaux diamètre 3 mm sur la figure 23, à droite).
Lorsque vous appliquerez la tension des 12 volts d’alimentation sur le bornier à 2 plots, vous devrez faire très attention à ne pas inverser la polarité +/– des deux fils, car vous pourriez endommager les transistors FET et les circuits intégrés.
Pour ne pas laisser un projet incomplet, dans cette revue, nous vous présentons un oscillateur à quartz pour le 3,5 et le 7 MHz ainsi qu'un amplificateur linéaire simple pour ces deux gammes de fréquences.
Figure 18 : Schéma d'implantation des composants du modulateur BLU. Pour confectionner la bobine L1-L2 sur le noyau toroïdal, voyez la figure 20. Le signal que vous prélèverez d’un oscillateur à quartz ou d’un VFO, est appliqué sur le câble coaxial indiqué “Entrée osc. externe”.
Figure 19: Photo du circuit déjà monté. On note en haut à droite, le filtre Murata CFJ455K-5.
Figure 20: Pour transmettre sur la gamme des 3,5 MHz, il faut bobiner 40 spires avec une prise centrale pour la bobine L1, en utilisant du fil de cuivre émaillé de 0,3 mm et 3 spires avec du fil de cuivre isolé sous plastique de 0,8 à 0,9 mm pour la bobine L2. Pour transmettre sur la gamme des 7 MHz, il convient de bobiner seulement 20 spires pour la bobine L1 et 2 spires pour la bobine L2.
Réglage du modulateur BLU
Si vous disposez d’un récepteur pour la BLU, régler ce modulateur, sera extrêmement simple.
La première opération, consiste à connecter avec un fil la masse du récepteur avec la masse du circuit imprimé du modulateur, puis, avec un autre fil, connectez le point TP1 du modulateur, à la prise antenne du récepteur (voir figure 21).
Cette opération terminée, commutez le récepteur en mode AM (modulation d’amplitude), puis réglez-vous sur bande étroite.
Syntonisez-vous sur la fréquence de 456,500 kHz et déplacez l’inverseur S1 sur la position BLI (LSB), puis tournez le noyau de la bobine MF1, pour faire dévier l’aiguille du S-mètre du récepteur vers le maximum.
Cette opération terminée, syntonisez-vous sur la fréquence de 453,500 kHz (voir figure 22) et déplacez l’inverseur S1 sur la position BLS (USB), puis, tournez le noyau de la bobine MF2 pour faire dévier l’aiguille du S-mètre du récepteur vers son maximum.
Déconnectez le fil du point TP1 et connectez le récepteur à la bobine L2.
Si vous avez un générateur HF, syntonisez-le sur la fréquence de 3100 kHz.
De ce générateur HF, prélevez la fréquence de 3 100 kHz à l’aide d’un câble coaxial et insérez-le sur la broche d’entrée 10, du mélangeur équilibré référencé IC2 (voir "Entrée VFO" à la figure 24).
A la place du générateur HF, vous pouvez utiliser également l’oscillateur à quartz dont vous trouverez la description dans ce numéro.
Mettez en court-circuit l’entrée du microphone pour éviter de capter un signal BF.
Commutez votre récepteur de la position AM sur la position BLU, puis en BLI (LSB) ou BLS (USB), puis syntonisez-vous sur 3555 kHz.
Si vous entendez des sifflements sur les bords de cette porteuse, cela signifie que les deux mélangeurs IC1 et IC2 ne sont pas parfaitement équilibrés.
Pour éliminer ce résidu ou tout au moins, l’atténuer à son minimum, vous devez tourner les curseurs des trimmers R17 et R34.
Les sifflements éliminés, appliquez sur l’entrée microphone, un signal BF d’une fréquence d’environ 1 000 à 1500 Hz, puis, en gardant au minimum ce signal, essayez d’écouter sur le récepteur cette note acoustique.
Si vous notez que cette note est stridente, contrôlez que le modulateur n’est pas positionné en BLI (LSB) et le récepteur en BLS (USB) et vice-versa.
A ce point, le réglage est complet. Si vous utilisez un microphone pour écouter votre voix, utilisez également un casque pour éviter l’effet Larsen.
Le condensateur ajustable C24, placé en parallèle sur la bobine L1, est réglé seulement après avoir connecté la bobine L2 à l’entrée d’un amplificateur HF tel que celui également décrit dans ce numéro.
Figure 21 : Avec une petite longueur de fil, connectez le point TP1, à l’entrée d’un récepteur commuté en AM, bande étroite, puis, syntonisez-vous sur la fréquence de 456 500 kHz. Après avoir déplacé l’inverseur S1 en BLI (LSB), tournez lentement le noyau de la bobine MF1, jusqu’à ce que la déviation du Smètre du récepteur soit maximale.
Figure 22: En gardant toujours relié avec une petite longueur de fil, le point TP1 à l’entrée d’un récepteur commuté en AM bande étroite, syntonisez-vous sur la fréquence de 453 500 kHz. Déplacez l’inverseur S1 sur BLS (USB), tournez lentement le noyau de la bobine MF2, jusqu’à l’obtention de la déviation maximale de l’aiguille du S-mètre du récepteur.
Figure 23: Avec quatre entretoises plastique adhésives, fixez le modulateur à l’intérieur du coffret. Faites de même avec l’oscillateur à quartz que nous avons publié dans cette même revue si vous avez décidé de le construire.
Figure 24: Pour équilibrer de façon parfaite les deux mélangeurs IC1 et IC2, mettez en court-circuit l’entrée du microphone, puis, reliez Antenne/Terre du récepteur à la sortie du modulateur. A l’entrée VFO, injectez un signal de 3100 kHz et syntonisez le récepteur en mode BLI (LSB) et en BLS (USB) sur la fréquence de 3 100 + 455 = 3 555 kHz. Si vous entendez des sifflements, tournez lentement les curseurs des deux trimmers R17 et R34, jusqu’à ce qu’ils soient supprimés ou fortement atténués.
Note : Si vous prélevez le signal de l’étage oscillateur décrit dans ce numéro et qui est équipé d'un quartz de 3200 kHz, le récepteur sera synchronisé sur la fréquence de 3 200 + 455 = 3 655 kHz.
Liste des composants
R1 = 100 kΩ
R2 = 1 kΩ
R3 = 100 Ω
R4 = 100 Ω
R5 = 1 kΩ
R6 = 100 kΩ
R7 = 1 kΩ
R8 = 4,700 kΩ
R9 = 1 kΩ
R10 = 56 Ω
R11 = 100 Ω
R12 = 1,200 kΩ
R13 = 820 Ω
R14 = 1 kΩ
R15 = 10 kΩ
R16 = 10 kΩ
R17 = 50 kΩ trimmer
R18 = 10 kΩ
R19 = 100 Ω
R20 = 1 kΩ
R21 = 100 Ω
R22 = 2,7 kΩ
R23 = 2,7 kΩ
R24 = 470 Ω
R25 = 33 Ω
R26 = 33 Ω
R27 = 1,2 kΩ
R28 = 220 Ω
R29 = 56 Ω
R30 = 1,2 kΩ
R31 = 3,3 kΩ
R32 = 820 Ω
R33 = 10 kΩ
R34 = 50 kΩ trimmer
R35 = 10 kΩ
R36 = 100 Ω
R37 = 1 kΩ
R38 = 100 Ω
R39 = 10 kΩ
R40 = 1 kΩ
R41 = 50 kΩ trimmer
R42 = 10 kΩ
R43 = 1 kΩ
R44 = 10 kΩ
R45 = 100 Ω
R46 = 100 kΩ
C1 = 100 pF céramique
C2 = 100 pF céramique
C3 = 100 nF polyester
C4 = 33 pF céramique
C5 = 100 nF polyester
C6 = 100 nF polyester
C7 = 33 pF céramique
C8 = 100 nF polyester
C9 = 120 pF céramique
C10 = 120 pF céramique
C11 = 100 μF électrolytique
C12 = 100 pF céramique
C13 = 10 nF polyester
C14 = 47 μF électrolytique
C15 = 100 nF polyester
C16 = 47 μF électrolytique
C17 = 100 nF polyester
C18 = 10 nF polyester
C19 = 47 μF électrolytique
C20 = 100 nF polyester
C21 = 10 nF polyester
C22 = 47 μF électrolytique
C23 = 100 nF polyester
C24 = 7-105 pF ajustable
C25 = 220 pF céramique
C26 = 100 nF céramique
C27 = 47 nF polyester
C28 = 100 pF céramique
C29 = 10 μF électrolytique
C30 = 47 μF électrolytique
C31 = 100 nF polyester
C32 = 470 pF céramique
C33 = 10 μF électrolytique
L1-L2 = Tore Amidon T44.6 jaune-gris (voir texte)
FC1 = Filtre céramique SDF455S-4 Murata
FC2 = Filtre céramique SDF455S-4 Murata
FC3 = Filtre céramique CFJ455K-5 Murata
MF1 = Pot MF 455 kHz (jaune)
MF2 = Pot MF 455 kHz (jaune)
DS1 = Diode 1N4148
DS2 = Diode 1N4148
DL1 = Diode LED
FT1 = FET J310
FT2 = FET J310
IC1 = Intégré LM1496
IC2 = Intégré LM1496
IC3 = Intégré TL081
S1 = Inverseur
Nota : Toutes les résistances sont des 1/4W à 5 %.
Avec cet article nous voulons combler cette lacune. Nous allons vous expliquer comment réaliser un modulateur simple, pour transmettre en BLI (LSB) et en BLS (USB). En lisant cet article, vous apprendrez quelque chose de nouveau et de très intéressant. Nous n'en resterons pas là. Vous trouverez dans ce numéro, deux articles complémentaires avec un oscillateur et un amplificateur linéaire ce qui vous permettra de réaliser un petit émetteur BLU complet sur 3,5 ou 7 MHz.
En discutant de BLU avec un groupe de passionnés d'ondes courtes, nous avons découvert qu’ils étaient convaincus qu’un modulateur pour ce type de transmission était un projet difficile à réaliser, pour ne pas dire impossible par l'amateur. Nous avons aussitôt répliqué qu'une telle réalisation était plus simple qu'on pouvait le supposer et que nous étions prêts à relever le défi.
En bons démocrates que nous sommes, nous cherchons toujours à satisfaire les désirs de la majorité des lecteurs et les lecteurs qui prennent contact avec nous souhaitent presque exclusivement (dans le désordre !) de la vidéo, des instruments de mesures, des appareils HI-FI, des alarmes, des préamplificateurs d’antenne, etc. En un mot, ce que vous trouvez chaque mois dans votre revue préférée !
Donc, comme jusqu'à présent nous n'avions jamais eu de demande pour un circuit de ce type, nos bureaux d'études ne s'étaient pas penchés sur la question !
A la fin de notre sympathique réunion avec nos passionnés d'ondes courtes, nous leur avons promis d'étudier et de publier un modulateur BLU, accompagné d'une explication compréhensible de ce type de transmission, de manière à permettre à tous d’en comprendre les secrets.
Une petite leçon !
Commençons par préciser que BLU est l'abréviation de "Bande Latérale Unique", ce qui en anglais se dit SSB qui est l'abréviation de "Single Side Band".
La BLU, comporte en fait deux bandes distinctes, la BLI (Bande Latérale Inférieure) ou LSB (pour Lower Side Band) et la BLS (Bande Latérale Supérieure) ou USB (pour Upper Side Band).
Dans la suite de l’article, nous parlerons donc de BLU même si SSB, LSB et USB sont des termes très utilisés dans le monde de la radio d'amateur.
Avant de passer à la description du schéma électrique du modulateur SSB, nous voulons vous expliquer comment est née la modulation à bande latérale.
La modulation en AM et en BLU
Pour comprendre la différence qui existe entre un signal modulé en AM (modulation d'amplitude) et un signal modulé en BLU, il suffit d’observer comment se présentent les deux signaux sur l’écran d’un analyseur de spectre (figures 1 et 2).
Si nous avons un émetteur en AM qui transmet sur la fréquence de 3,5 MHz, soit 3 500 000 Hz, en l'absence de modulation, nous voyons seulement le signal des 3,5 MHz, appelé porteuse haute fréquence (HF) ou "porteuse" tout court (voir figure 1).
Figure 1 : Un émetteur AM sans signal BF ne rayonne que la porteuse HF, laquelle, dans notre exemple, est de 3,5 MHz.Si nous modulons les 3 500 000 Hz avec un signal basse fréquence (BF) de 200 Hz, sur les côtés de la porteuse centrale, apparaissent deux autres signaux (voir figure 3).
Un sur la fréquence inférieure de :
Et l’autre sur la fréquence supérieure de :
Si nous modulons la même porteuse avec un signal BF de 1 500 Hz (voir figure 4), nous voyons apparaître sur la bande inférieure un signal de :
Et sur la bande supérieure, un signal de:
Si nous la modulons avec un signal BF de 3000 Hz (voir figure 4), nous voyons apparaître sur la bande inférieure un signal de :
Et sur la bande supérieure, un signal de:
Ces exemples ont servi pour vous démontrer que les deux fréquences latérales de modulation se rapprochent et s’éloignent de la porteuse centrale en fonction de la fréquence du signal BF.
Avec un émetteur en BLU qui transmet sur la fréquence de 3,5 MHz, soit 3500000 Hz, nous notons qu’en l'absence de modulation, la porteuse HF n’apparaît plus comme pour la transmission en AM, car elle est supprimée (voir figure 2).
Figure 2 : Un émetteur BLU sans signal BF ne rayonne aucune porteuse HF car elle est supprimée.
Figure 3 : En modulant en AM une porteuse sur 3,5 MHz avec une note de 200 Hz, deux sous-porteuses apparaissent, une sur la fréquence de 3 449 800 Hz et l’autre sur 3500200 Hz.
Figure 4 : En modulant la même porteuse avec une note fixe de 1 500 Hz, deux sous-porteuses apparaissent, une sur la fréquence de 3 498 500 Hz et l’autre sur 3501500 Hz.
Figure 5 : En modulant toujours cette même porteuse avec une note fixe de 3000 Hz, de nouveaux, deux fréquences apparaissent, une sur la fréquence de 3497000 Hz et l’autre sur 3 503 000 Hz.Si nous avions positionné le modulateur pour la BLI (LSB) et que nous ayons choisi la même fréquence de 3500000 Hz pour la transmission, en la modulant avec un signal BF de 200 Hz, nous verrions apparaître sur l’écran, un seul signal HF à :
(voir figure 6)
Figure 6 : En modulant un modulateur BLI (LSB) transmettant sur 3,5 MHz avec une note de 200 Hz, on obtient une seule porteuse HF sur la fréquence de 3499800 Hz.Si nous la modulions avec un signal BF de 1 500 Hz, nous verrions apparaître un seul signal HF à :
(voir figure 7)
Figure 7 : En modulant un modulateur BLI (LSB) qui transmet sur 3,5 MHz avec une note de 1 500 Hz, on obtient une seule porteuse HF, sur la fréquence de 3498500 Hz.Si nous la modulions avec un signal BF de 3 000 Hz, nous verrions apparaître un seul signal HF à :
(voir figure 8)
Figure 8 : En modulant un modulateur BLI (LSB) qui transmet sur 3,5 MHz, avec une note de 3 000 Hz, on obtient une seule porteuse HF sur la fréquence de 3497000 Hz.Le signal HF, se déplace donc sur le côté gauche de la porteuse supprimée des 3500000 Hz.
Si nous avions positionné le modulateur pour la BLS (USB) et si nous modulions la même fréquence de 3 500 000 Hz avec un signal BF de 200 Hz, nous verrons un seul signal HF à :
(voir figure 9)
Figure 9 : En modulant un modulateur BLS (USB) qui transmet sur 3,5 MHz, avec une note de 200 Hz, on obtient une seule porteuse HF sur la fréquence de 3500200 Hz.Si nous la modulions avec un signal BF de 1 500 Hz, nous verrions apparaître un seul signal HF à :
(voir figure 10)
Figure 10 : En modulant le modulateur BLS (USB) qui transmet sur 3,5 MHz, avec une note de 1 500 Hz, on obtient une seule porteuse HF sur la fréquence de 3501500 Hz.Si nous la modulions avec un signal BF de 3 000 Hz, nous verrions apparaître un seul signal HF à :
(voir figure 11)
Figure 11 : En modulant un modulateur BLS (USB) qui transmet sur 3,5 MHz, avec une note de 3 000 Hz, on obtient une seule porteuse HF sur la fréquence de 3503000 Hz.Le signal HF se déplace donc sur le côté droit de la porteuse supprimée des 3 500000 Hz.
L’amplitude maximale des signaux latéraux BLI (LSB), comme celle des signaux BLS (USB) est proportionnelle au niveau du signal BF qui est utilisé pour la modulation.
Pour écouter les émetteurs qui transmettent en BLU, il faut un récepteur qui permette de recréer la porteuse HF qui a été supprimée, voici pourquoi ceux qui tenteraient de les capter avec un récepteur AM classique, ne réussiraient pas à décoder un seul mot, tant ils seraient incompréhensibles. Tous les récepteurs adaptés pour les signaux BLU ont une bande passante de 3 kHz seulement, donc, la moitié de celle d’un récepteur AM, dont la bande passante est de 6 kHz.
En rétrécissant la bande passante à seulement 3 kHz, on parvient à augmenter considérablement la sensibilité du récepteur et à réduire la “figure de bruit” donc la quantité de bruit.
Le schéma synoptique d’un modulateur BLU
A présent que nous avons éclairci la différence qui existe entre un signal modulé en AM et un modulé en BLU, nous vous expliquons, avec le schéma synoptique de la figure 12, comment est composé un étage modulateur BLU en mesure de transmettre soit en BLI (LSB) soit en BLS (USB).
Figure 12 : Dans le premier mélangeur équilibré, entrent le signal BF et la fréquence de 456,5 kHz, si on désire transmettre en BLI (LSB) ou de 453,5 kHz, si on désire transmettre en BLS (USB). Le signal qui sort de ce premier mélangeur, est filtré sur 455 kHz et appliqué sur l’entrée d’un second mélangeur équilibré, qui le mélange avec un signal prélevé d’un oscillateur HF.En haut à gauche, nous trouvons les deux oscillateurs qui génèrent les deux fréquences de :
La fréquence de 456,5 kHz est donc utilisée pour obtenir un signal BLI (LSB) et la fréquence de 453,5 kHz pour obtenir un signal BLS (USB). Une de ces deux fréquences, choisie grâce à l’inverseur S1, est appliquée conjointement à un signal BF sur les broches d’entrée du premier mélangeur équilibré.
Sur la broche de sortie de ce premier mélangeur sont présents deux signaux HF résultant de la :
Il faut immédiatement souligner, que si le signal BF est absent, sur la sortie de ce mélangeur nous n’aurons aucun signal HF.
Le signal HF + BF ou HF – BF issu de ce mélangeur est appliqué sur l’entrée d’un filtre professionnel accordé sur 455 kHz, qui, comme on peut le voir à la figure 13, a une largeur de bande de seulement 3 kHz.
Ce filtre laisse passer la fréquence centrale de 455 kHz ±1,5 kHz, donc :
Toutes les fréquences qui se trouvent au-delà de ces deux limites sont atténuées de 70 dB, cela veut dire de 3162 fois en tension.
Supposons avoir sélectionné la fréquence BLI (LSB) des 456,5 kHz et de la moduler avec un signal BF de 400 Hz, soit 0,4 kHz, sur la sortie de ce mélangeur, nous retrouverons ces fréquences :
Comme le filtre placé sur la sortie du premier mélangeur équilibré laisse passer les seules fréquences comprises entre 453,5 et 456,5 kHz (voir figure 13), il en résulte que la fréquence obtenue de la somme, donc 456,9 kHz, ne parviendra pas à passer; par contre, celle obtenue de la soustraction, qui est de 456,1 kHz, passera.
Figure 13: le filtre professionnel CFJ455K-5 de Murata, taillé sur la fréquence de 455 kHz, laisse passer uniquement les fréquences comprises entre 453,5 kHz et 456,5 kHz.Si nous modulions le signal BLI (LSB) avec un signal BF de 1 500 Hz, soit 1,5 kHz, sur la sortie du mélangeur, nous retrouverions les fréquences suivantes :
Comme le filtre placé sur la sortie du premier mélangeur équilibré laisse passer uniquement les fréquences comprises entre 453,5 et 456,5 kHz, il en résulte que la fréquence donnée par la somme, donc 458 kHz, ne pourra pas passer ; par contre la fréquence donnée par la soustraction, soit 455 kHz, parviendra à passer sans difficulté (voir figure 14).
Figure 14 : Si vous choisissez la fréquence BLI (LSB) de 456,5 kHz et si vous la modulez avec un signal BF, le filtre CFJ455K-5 ne laissera passer que les fréquences de la soustraction, qui vont de 456,5 kHz à 453,5 kHz.Supposons avoir sélectionné la fréquence BLS (USB) des 453,5 kHz et de la moduler avec un signal BF de 400 Hz, soit 0,4 kHz, sur la sortie du mélangeur équilibré, nous retrouverons les fréquences suivantes :
Comme le filtre placé sur la sortie du premier mélangeur équilibré laisse passer uniquement les fréquences comprises entre 453,5 et 456,5 kHz, il en résulte que la fréquence donnée par la soustraction, donc 453,1 kHz, ne pourra pas passer (voir figure 15).
Figure 15 : Si vous choisissez la fréquence BLS (USB) de 453,5 kHz et si vous la modulez avec un signal BF, le filtre CFJ455K-5 ne laissera passer que les fréquences de la somme, qui vont de 453,5 kHz à 456,5 kHz.Par contre la fréquence donnée par la somme, soit 453,9 kHz, parviendra à passer sans difficulté.
Si nous modulons le même signal BLS (USB) avec un signal BF de 1500 Hz, soit 1,5 kHz, sur la sortie du mélangeur équilibré, nous retrouverons les fréquences suivantes :
Comme le filtre placé sur la sortie du premier mélangeur équilibré laisse passer uniquement les fréquences comprises entre 453,5 et 456,5 kHz, il en résulte que la fréquence donnée par la soustraction, donc 452 kHz, ne pourra pas passer ; par contre la fréquence donnée par la somme, soit 455 kHz, parviendra à passer sans difficulté.
Les fréquences qui parviennent à passer au travers de ce filtre professionnel, sont appliquées sur l’entrée d’un deuxième mélangeur équilibré, conjointement à un nouveau signal, prélevé d’un oscillateur à quartz ou bien d’un VFO.
Sur la sortie de ce deuxième mélangeur équilibré, nous retrouvons donc la fréquence de 455 kHz modulée à laquelle est additionnée la fréquence prélevée de l’oscillateur à quartz ou du VFO.
Si l’oscillateur à quartz ou le VFO génère une fréquence de 3 145 kHz, sur la sortie de ce mélangeur, nous retrouvons une fréquence de :
Si l’oscillateur à quartz ou le VFO génère une fréquence de 6 553 kHz, sur la sortie de ce mélangeur, nous retrouvons une fréquence de :
Comme la puissance issue de ce modulateur BLU est de quelques milliwatts, nous devons nécessairement l’amplifier.
Schéma électrique
Pour la description du schéma électrique, reporté à la figure 17, commençons par les deux étages oscillateur, obtenus avec les deux transistors FET, référencés FT1 et FT2, qui nous fournissent deux fréquences séparées entre elles de 3 kHz.
La connexion du résonateur FC1 de 455 kHz au transistor FT1 se fait à l’aide de deux condensateurs de 100pF (voir C1 et C2), celui-ci oscille sur 456,5 kHz.
La connexion du résonateur FC2 de 455 kHz au transistor FT2, se fait à l’aide de deux condensateurs de 120pF (voir C9 et C10), celui-ci oscille sur 453,5 kHz.
Lorsque l’inverseur S1 fourni la tension d’alimentation au transistor FT1, sur la sortie de la MF1, nous prélevons la fréquence de 456,5 kHz, que nous utilisons pour transmettre en BLI (LSB).
Lorsque l’inverseur S1 fournit la tension d’alimentation au transistor FT2, sur la sortie de la MF2, nous prélevons la fréquence de 453,5 kHz, que nous utilisons pour transmettre en BLS (USB).
La tension d’alimentation que nous appliquons aux deux transistors FET, nous sert également pour polariser les diodes au silicium DS1 et DS2, connectées aux secondaires de deux pots moyenne fréquence référencés MF1 et MF2.
La diode placée en conduction, se comporte comme un interrupteur et, à travers le condensateur C13 et la résistance R9, fait parvenir la fréquence sélectionnée sur la broche d’entrée 10 du premier mélangeur équilibré que nous avons référencé IC1.
Ce mélangeur (voir figure 16), est prévu pour fonctionner avec des signaux BLU.
Il peut être référencé MC1496B, s’il est fabriqué par Motorola ou bien LM1496, s’il est fabriqué par National.
Figure 16 : Sur la gauche, le schéma électrique interne du mélangeur équilibré LM1496 de National, équivalent au MC1496B de Motorola et, sur la droite, les brochages de ce circuit intégré, plus celui du TL081 vu de dessus et du transistor FET J310 vu de dessous.Ce mélangeur, ne peut pas être remplacé par un autre, comme le NE602 ou le SO42P.
Nous vous rappelons, qu'aucune fréquence ne sort de la broche de sortie 6 du mélangeur IC1, tant que nous n’appliquons pas un signal BF sur la broche 1.
Si, sur la broche d’entrée 10, parvient la fréquence BLI (LSB) de 456,5 kHz et sur la broche d’entrée 1, un signal BF de 1 500 Hz, soit 1,5 kHz, de sa broche de sortie 6, sortent les fréquences suivantes :
Comme elles parviennent ensemble sur l’entrée du filtre à bande étroite référencé CFJ455K.5 (voir FC3), qui permet de ne laisser passer que les fréquences comprises entre 453,5 et 456,5 kHz, il en résulte que seule la fréquence de 455 kHz passera en rejetant celle de 458 kHz.
Si, sur la broche d’entrée 10, parvient la fréquence BLS (USB) de 453,5 kHz et sur la broche d’entrée 1, un signal BF de 1 500 Hz, soit 1,5 kHz, de sa broche de sortie 6, sortent les fréquences suivantes :
Comme elles parviennent ensemble sur l’entrée du filtre à bande étroite référencé CFJ455K.5 (voir FC3), qui permet de ne laisser passer que les fréquences comprises entre 453,5 et 456,5 kHz, il en résulte que seule la fréquence de 455 kHz passera en rejetant celle de 452 kHz.
La fréquence qui se trouve sur la sortie du filtre FC3 est appliquée sur la broche d’entrée 1 d’un second mélangeur équilibré référencé IC2, un autre MC1496B ou LM1496.
Sur la broche d’entrée 10 de ce mélangeur équilibré, est appliqué le signal HF, que nous prélevons d’un oscillateur à quartz ou bien d’un VFO.
L’amplitude du signal HF à appliquer sur la broche 10, ne devra jamais être de puissance inférieure à 1 milliwatt ni supérieure à 10 milliwatts.
Sur les broches de sortie 6 et 12 du mélangeur, se retrouve une fréquence supérieure de 455 kHz, par rapport à celle prélevée de l’oscillateur à quartz ou d’un quelconque VFO.
Si nous voulons transmettre sur 3600 kHz, nous devrons entrer sur la broche 10 de IC2, avec une fréquence de:
Si nous voulions transmettre sur 7 090 kHz, nous devrions rentrer sur la broche 10 de IC2, avec une fréquence de :
Il est évident que sur les broches de sortie 12 et 6 du mélangeur IC2, nous devrons connecter un circuit résonnant (voir L1 et L2), qui s’accorde sur la fréquence de travail.
Dans la description de la réalisation pratique, nous vous indiquerons, combien de spires vous devrez bobiner pour le primaire et pour le secondaire des bobines, pour accorder le circuit sur la bande des 80 mètres ou bien sur celle des 40 mètres.
Pour moduler le signal BF d’excitation, nous appliquons, sur la broche 1 du premier mélangeur IC1, le signal BF que nous prélevons sur la broche de sortie 6 de l’amplificateur opérationnel IC3, un classique TL081.
Le trimmer R41, connecté à la broche 3 de cet amplificateur opérationnel, sert pour régler la sensibilité du microphone.
Figure 17 : Schéma électrique du circuit modulateur BLU. Sur la droite, une vue du modulateur monté dans son boîtier.La réalisation pratique
Le circuit imprimé utilisé pour réaliser ce modulateur BLU, est un circuit imprimé double face à trous métallisés, cela veut dire que sur la périphérie de chaque trou, a été déposée une couche de cuivre qui permet de relier électriquement la piste inférieure et la piste supérieure.
Donc, ne cherchez jamais à agrandir ces trous avec un foret, vous supprimeriez irrémédiablement la métallisation, isolant ainsi définitivement la piste supérieure de la piste inférieure avec les conséquences prévisibles.
Un autre conseil que nous pouvons vous donner, est celui de vous procurer de la soudure de bonne qualité. En effet, la majorité des problèmes qui peuvent apparaître dans un montage électronique ont pour origine une soudure non adaptée. Nous vous rappelons la leçon concernant la soudure sur ELM numéro 5, page 80 et suivantes.
Le désoxydant présent à l’intérieur du fil dans lequel il y a plus de plomb que d’étain, laisse sur le circuit imprimé, des dépôts qui se comportent comme des résistances invisibles, dont la valeur peut varier, en fonction de l’épaisseur de la couche désoxydante, de 90 à 200 kilohms, ce qui est loin d'être négligeable.
Connectées entre les broches de tous les circuits intégrés ou entre les pattes d’un transistor FET ou encore entre deux pistes adjacentes, il est clair que toutes ces résistances de 90 à 200 kilohms, altéreront le fonctionnement normal ou empêcheront purement et simplement le circuit de fonctionner.
Pour éliminer ce désoxydant de la surface d’un circuit imprimé, il suffit de le brosser à l’aide d’une vieille brosse à dents, imbibée de solvant pour vernis, que vous pouvez vous procurer dans n’importe quel magasin de bricolage.
En possession du circuit imprimé, les premiers composants que nous vous conseillons de monter, sont les trois supports pour les circuits intégrés IC1, IC2 et IC3.
Après avoir soudé leurs broches sur les pistes du circuit imprimé, vous pouvez insérer les résistances et les trimmers R17, R34 et R41.
Cette opération terminée, insérez près des deux bobines de moyenne fréquence, les diodes au silicium DS1 et DS2, en orientant leur bague-détrompeur indiquant la cathode, comme vous pouvez le voir sur le schéma d'implantation des composants de la figure 18.
Poursuivez le montage, par la mise en place de tous les condensateurs céramiques, ceux au polyester et puis les électrolytiques, en respectant la polarité de leurs pattes.
Pour ceux qui auraient encore des doutes, nous vous rappelons que la patte positive des condensateurs électrolytiques est toujours plus longue que celle de la patte négative.
Les derniers composants à monter sur le circuit imprimé, sont les trois filtres FC1, FC2 et FC3, les deux bobines moyenne fréquence MF1 et MF2, les deux transistors FET, FT1 et FT2, le condensateur ajustable C24 et le tore L1-L2.
Les deux filtres céramiques FC1 et FC2, en boîtier plastique de couleur rouge, sont insérés en orientant le petit point de repère vers le bornier d’entrée de l’alimentation 12 volts.
Le filtre professionnel FC3, a une position prédéterminée, car c’est seulement d’un côté du circuit imprimé, que se trouve le trou en mesure d’accueillir la languette métallique qui sort de son boîtier. L’extrémité de cette languette, est soudée sur la piste de masse du circuit imprimé.
Les bobines moyenne fréquence MF1 et MF2, pourvues d’un noyau jaune et référencées AM1 ou bien 09/94, ont également une position prédéterminée, car elles ont 3 broches pour le primaire et 2 broches pour le secondaire.
En plus de souder leurs cinq broches sur le circuit imprimé, vous devez également souder, sur la piste de masse, les deux languettes métalliques présentes sur leur corps servant de blindage.
Les deux transistors FET, FT1 et FT2, doivent êtres soudés sur le circuit imprimé, en orientant la partie plate de leur corps vers les deux filtres céramiques FC1 et FC2.
Le transformateur toroïdal composé des deux enroulements L1 et L2, est connecté près de son condensateur ajustable C24, mais seulement, après avoir réalisé les enroulements.
Pour transmettre sur la gamme des 3,5 MHz (bande des 80 mètres), il faut bobiner sur le tore le nombre de spires suivant :
L1 = 40 spires avec une prise centrale, en utilisant du fil de cuivre émaillé de 0,3 mm.
L2 = 3 spires, bobinées sur la prise centrale de L1, en utilisant du fil de cuivre isolé sous plastique, d’un diamètre de 0,8 à 0,9 mm.
Prenez environ 70 cm de fil de cuivre émaillé 3/10 de mm et enroulez 20 spires autour de la circonférence du tore, puis faites une boucle et poursuivez en enroulant 20 autres spires.
Essayez de garder toutes les spires le plus possible plaquées et, l’enroulement terminé, comme le fil est isolé par une couche de vernis, raclez les deux extrémités et la prise centrale de L1.
Au lieu de gratter les extrémités, il est également possible, d’approcher des fils, la flamme d’un briquet de façon à brûler le vernis isolant. Le vernis enlevé, étamez l’extrémité des fils avec un peu d’étain.
L’enroulement de la bobine L1 terminé, sur la prise centrale, vous devez enrouler la bobine L2, composée de 3 spires (voir figure 20), en utilisant le fil de cuivre isolé sous plastique.
Le nombre de spires n’est pas critique et si vous bobinez 2,5 spires, le montage fonctionnera également.
Pour transmettre sur la gamme de 7 MHz, il faut bobiner sur le tore le nombre de spires suivant :
L1 = 20 spires, avec une prise centrale, en utilisant du fil de cuivre émaillé de 0,3 mm.
L2 = 2 spires, bobinées sur la prise centrale de L1, en utilisant du fil de cuivre isolé sous plastique, d’un diamètre de 0,8 à 0,9 mm.
Pour le montage de la bobine sur le circuit imprimé, il faut garder à l’esprit que les deux fils de la bobine L1 sont tournés vers le condensateur C25. Par contre, la prise centrale et les deux fils de la bobine L2 iront du côté opposé, comme cela est parfaitement visible sur la figure 18.
Le montage terminé, enfilez dans leur support, les trois circuits intégrés, en orientant leur repère-détrompeur comme on peut également le voir à la figure 18.
Lorsque tout est terminé, le circuit imprimé est fixé dans le coffret, à l’aide de quatre entretoises auto-adhésives en plastique.
Sur la face avant du coffret, est fixée la prise MIKE, utilisée pour l'entrée du signal BF du microphone, la diode LED et l’inverseur S1, pour commuter de la BLI (LSB) à la BLS (USB) et évidemment, la prise BNC, pour l'entrée du signal en provenance d’un oscillateur à quartz ou d’un VFO.
Sur le panneau arrière, sera fixée la prise utilisée pour prélever le signal de sortie, pour l’appliquer à un amplificateur linéaire.
Si vous utilisez l'oscillateur décrit dans ce numéro, vous pourrez le monter directement dans le boîtier du modulateur.
La prise BNC sur la face avant deviendra alors inutile et vous pourrez l'affecter à la sortie vers l'amplificateur linéaire (voir le câblage des câbles coaxiaux diamètre 3 mm sur la figure 23, à droite).
Lorsque vous appliquerez la tension des 12 volts d’alimentation sur le bornier à 2 plots, vous devrez faire très attention à ne pas inverser la polarité +/– des deux fils, car vous pourriez endommager les transistors FET et les circuits intégrés.
Pour ne pas laisser un projet incomplet, dans cette revue, nous vous présentons un oscillateur à quartz pour le 3,5 et le 7 MHz ainsi qu'un amplificateur linéaire simple pour ces deux gammes de fréquences.
Figure 18 : Schéma d'implantation des composants du modulateur BLU. Pour confectionner la bobine L1-L2 sur le noyau toroïdal, voyez la figure 20. Le signal que vous prélèverez d’un oscillateur à quartz ou d’un VFO, est appliqué sur le câble coaxial indiqué “Entrée osc. externe”.
Figure 19: Photo du circuit déjà monté. On note en haut à droite, le filtre Murata CFJ455K-5.
Figure 20: Pour transmettre sur la gamme des 3,5 MHz, il faut bobiner 40 spires avec une prise centrale pour la bobine L1, en utilisant du fil de cuivre émaillé de 0,3 mm et 3 spires avec du fil de cuivre isolé sous plastique de 0,8 à 0,9 mm pour la bobine L2. Pour transmettre sur la gamme des 7 MHz, il convient de bobiner seulement 20 spires pour la bobine L1 et 2 spires pour la bobine L2.Réglage du modulateur BLU
Si vous disposez d’un récepteur pour la BLU, régler ce modulateur, sera extrêmement simple.
La première opération, consiste à connecter avec un fil la masse du récepteur avec la masse du circuit imprimé du modulateur, puis, avec un autre fil, connectez le point TP1 du modulateur, à la prise antenne du récepteur (voir figure 21).
Cette opération terminée, commutez le récepteur en mode AM (modulation d’amplitude), puis réglez-vous sur bande étroite.
Syntonisez-vous sur la fréquence de 456,500 kHz et déplacez l’inverseur S1 sur la position BLI (LSB), puis tournez le noyau de la bobine MF1, pour faire dévier l’aiguille du S-mètre du récepteur vers le maximum.
Cette opération terminée, syntonisez-vous sur la fréquence de 453,500 kHz (voir figure 22) et déplacez l’inverseur S1 sur la position BLS (USB), puis, tournez le noyau de la bobine MF2 pour faire dévier l’aiguille du S-mètre du récepteur vers son maximum.
Déconnectez le fil du point TP1 et connectez le récepteur à la bobine L2.
Si vous avez un générateur HF, syntonisez-le sur la fréquence de 3100 kHz.
De ce générateur HF, prélevez la fréquence de 3 100 kHz à l’aide d’un câble coaxial et insérez-le sur la broche d’entrée 10, du mélangeur équilibré référencé IC2 (voir "Entrée VFO" à la figure 24).
A la place du générateur HF, vous pouvez utiliser également l’oscillateur à quartz dont vous trouverez la description dans ce numéro.
Mettez en court-circuit l’entrée du microphone pour éviter de capter un signal BF.
Commutez votre récepteur de la position AM sur la position BLU, puis en BLI (LSB) ou BLS (USB), puis syntonisez-vous sur 3555 kHz.
Si vous entendez des sifflements sur les bords de cette porteuse, cela signifie que les deux mélangeurs IC1 et IC2 ne sont pas parfaitement équilibrés.
Pour éliminer ce résidu ou tout au moins, l’atténuer à son minimum, vous devez tourner les curseurs des trimmers R17 et R34.
Les sifflements éliminés, appliquez sur l’entrée microphone, un signal BF d’une fréquence d’environ 1 000 à 1500 Hz, puis, en gardant au minimum ce signal, essayez d’écouter sur le récepteur cette note acoustique.
Si vous notez que cette note est stridente, contrôlez que le modulateur n’est pas positionné en BLI (LSB) et le récepteur en BLS (USB) et vice-versa.
A ce point, le réglage est complet. Si vous utilisez un microphone pour écouter votre voix, utilisez également un casque pour éviter l’effet Larsen.
Le condensateur ajustable C24, placé en parallèle sur la bobine L1, est réglé seulement après avoir connecté la bobine L2 à l’entrée d’un amplificateur HF tel que celui également décrit dans ce numéro.
Figure 21 : Avec une petite longueur de fil, connectez le point TP1, à l’entrée d’un récepteur commuté en AM, bande étroite, puis, syntonisez-vous sur la fréquence de 456 500 kHz. Après avoir déplacé l’inverseur S1 en BLI (LSB), tournez lentement le noyau de la bobine MF1, jusqu’à ce que la déviation du Smètre du récepteur soit maximale.
Figure 22: En gardant toujours relié avec une petite longueur de fil, le point TP1 à l’entrée d’un récepteur commuté en AM bande étroite, syntonisez-vous sur la fréquence de 453 500 kHz. Déplacez l’inverseur S1 sur BLS (USB), tournez lentement le noyau de la bobine MF2, jusqu’à l’obtention de la déviation maximale de l’aiguille du S-mètre du récepteur.
Figure 23: Avec quatre entretoises plastique adhésives, fixez le modulateur à l’intérieur du coffret. Faites de même avec l’oscillateur à quartz que nous avons publié dans cette même revue si vous avez décidé de le construire.
Figure 24: Pour équilibrer de façon parfaite les deux mélangeurs IC1 et IC2, mettez en court-circuit l’entrée du microphone, puis, reliez Antenne/Terre du récepteur à la sortie du modulateur. A l’entrée VFO, injectez un signal de 3100 kHz et syntonisez le récepteur en mode BLI (LSB) et en BLS (USB) sur la fréquence de 3 100 + 455 = 3 555 kHz. Si vous entendez des sifflements, tournez lentement les curseurs des deux trimmers R17 et R34, jusqu’à ce qu’ils soient supprimés ou fortement atténués.Note : Si vous prélevez le signal de l’étage oscillateur décrit dans ce numéro et qui est équipé d'un quartz de 3200 kHz, le récepteur sera synchronisé sur la fréquence de 3 200 + 455 = 3 655 kHz.
Liste des composants
R1 = 100 kΩ
R2 = 1 kΩ
R3 = 100 Ω
R4 = 100 Ω
R5 = 1 kΩ
R6 = 100 kΩ
R7 = 1 kΩ
R8 = 4,700 kΩ
R9 = 1 kΩ
R10 = 56 Ω
R11 = 100 Ω
R12 = 1,200 kΩ
R13 = 820 Ω
R14 = 1 kΩ
R15 = 10 kΩ
R16 = 10 kΩ
R17 = 50 kΩ trimmer
R18 = 10 kΩ
R19 = 100 Ω
R20 = 1 kΩ
R21 = 100 Ω
R22 = 2,7 kΩ
R23 = 2,7 kΩ
R24 = 470 Ω
R25 = 33 Ω
R26 = 33 Ω
R27 = 1,2 kΩ
R28 = 220 Ω
R29 = 56 Ω
R30 = 1,2 kΩ
R31 = 3,3 kΩ
R32 = 820 Ω
R33 = 10 kΩ
R34 = 50 kΩ trimmer
R35 = 10 kΩ
R36 = 100 Ω
R37 = 1 kΩ
R38 = 100 Ω
R39 = 10 kΩ
R40 = 1 kΩ
R41 = 50 kΩ trimmer
R42 = 10 kΩ
R43 = 1 kΩ
R44 = 10 kΩ
R45 = 100 Ω
R46 = 100 kΩ
C1 = 100 pF céramique
C2 = 100 pF céramique
C3 = 100 nF polyester
C4 = 33 pF céramique
C5 = 100 nF polyester
C6 = 100 nF polyester
C7 = 33 pF céramique
C8 = 100 nF polyester
C9 = 120 pF céramique
C10 = 120 pF céramique
C11 = 100 μF électrolytique
C12 = 100 pF céramique
C13 = 10 nF polyester
C14 = 47 μF électrolytique
C15 = 100 nF polyester
C16 = 47 μF électrolytique
C17 = 100 nF polyester
C18 = 10 nF polyester
C19 = 47 μF électrolytique
C20 = 100 nF polyester
C21 = 10 nF polyester
C22 = 47 μF électrolytique
C23 = 100 nF polyester
C24 = 7-105 pF ajustable
C25 = 220 pF céramique
C26 = 100 nF céramique
C27 = 47 nF polyester
C28 = 100 pF céramique
C29 = 10 μF électrolytique
C30 = 47 μF électrolytique
C31 = 100 nF polyester
C32 = 470 pF céramique
C33 = 10 μF électrolytique
L1-L2 = Tore Amidon T44.6 jaune-gris (voir texte)
FC1 = Filtre céramique SDF455S-4 Murata
FC2 = Filtre céramique SDF455S-4 Murata
FC3 = Filtre céramique CFJ455K-5 Murata
MF1 = Pot MF 455 kHz (jaune)
MF2 = Pot MF 455 kHz (jaune)
DS1 = Diode 1N4148
DS2 = Diode 1N4148
DL1 = Diode LED
FT1 = FET J310
FT2 = FET J310
IC1 = Intégré LM1496
IC2 = Intégré LM1496
IC3 = Intégré TL081
S1 = Inverseur
Nota : Toutes les résistances sont des 1/4W à 5 %.
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