dimanche 30 août 2009

Projet ADS-B: Antenne 1090Mhz - 5

Je me suis attaqué à la réalisation d'une nouvelle version du préamplificateur que j'ai au départ conçu pour utiliser un GaasFET de récupération.

Face à de nouveaux problèmes d'instabilité, j'ai fini par remplacer celui-ci par un ATF-34143 soudé de biais, le boîtier étant différent. Un changement des résistances de source et de drain, et miracle le gain est là sans aucune perturbation. Un ERA-1SM permet de gagner encore quelques dB.

Murphy n'étant jamais très loin, l'amplificateur s'avère ne pas être stable en l'absence de charge d'entrée, et oscille maginfiquement bien à 1.1GHz. Quelques centimètres de câble coaxial sur la prise d'entrée suffisent à retransformer cet oscillateur en un préamplificateur. Tout compte fait, ce problème ne m'apparait pas anormal au regard du gain de l'ensemble.

Je vais désormais pouvoir me consacrer à la suite: l'amplification de la sortie FI par un NE592 et son raccordement sur le détecteur logarithmique AD8307. Après, si tout va bien, viendra le dessert: la programmation d'un PIC pour assurer la décodage des trames et le transfert sur une liaison USB à destination du PC.

samedi 29 août 2009

RTTY: Interface RS232

Depuis longtemps j'envisageais la réalisation d'une interface RS232/RON-TRON afin de pouvoir raccorder un PC sur un 'bon vieux' télétype. Le principal objectif de cette manipulation est tout simplement de pouvoir générer facilement des bandes perforées.

Je souhaite en effet conserver sur bande perforée quelques-unes de ces belles images faites de caractères ASCII qui m'avaient tant ravies étant jeune: Nixon, Einstein et ... Marylin bien sûr. Le fichier ASCII étant chargé sur l'ordinateur, il suffit ensuite de l'envoyer sur le Telex, la perforatrice étant embrayée, pour disposer d'une bande que l'on pourra à loisir repasser sur la machine pour la grande joie des petits et des grands.

Le logiciel "RTTYArt" permet de charger et d'envoyer aux bonnes vitesses n'importe quel fichier texte. Des images ASCII d'époque sont disponibles sur différents sites dont notamment le site RTTY.com. Mon logiciel TTYTerm pourra être utilisé pour dialoguer avec le Telex depuis un PC disposant d'un liaison série.

Le schéma de l'interface est simple, le mode simple courant (SC) ayant été retenu. Cette interface utilise un convertisseur TTL/RS232, un double opto-coupleur intégrant une sortie de puissance et la glue habituelle. J'ai volontairement choisi de travailler en basse tension, et celà fonctionne parfaitement avec des relais télégraphiques classiques (impédance de la bobine: 90R).

L'ensemble est intégré dans un boîtier plastique, l'alimentation étant externe. Trois diodes LED permettent de visualiser 1- la présence de la tension d'alimentation, 2- l'état de ligne TRON et 3- l'état de la ligne RON.

L'interface terminée

mardi 25 août 2009

Projet ADS-B: Antenne 1090Mhz - 4

L'antenne colinéaire n'apportant qu'un faible gain qui sera annulé par l'atténuation des 20 mètres de coaxial, l'utilisation d'un préamplificateur s'avère nécessaire pour obtenir les 200µV requis par l'étage d'entrée du tuner.

Je ne m'attendais cependant pas aux difficultés que j'ai pu rencontrer, difficultés probablement provoquées par mon ignorance en matière de conception dans ce domaine de fréquence, et par l'absence d'un équipement ad hoc pour effectuer les mesures à 1090Mhz. J'en suis réduit à travailler sur l'harmonique 3, mon générateur ne dépassant pas les 990MHz !

Un prototype employant un GaasFET NEC récupéré dans une LNB de satellite s'est avéré parfaitement fonctionnel. Le gain final requis devait être obtenu par l'adjonction d'un MMIC ERA-1SM.

Une première version - tous les composants sur la même surface - a été réalisée. Hélas, ce préamplificateur s'est transformé en un magnifique oscillateur à 1.15Ghz lors de la mise en place d'un blindage en cuivre.


Première version du préamplificateur

Une seconde version - alimentation sur une face séparée - ne m'a pas permis de résoudre ce problème d'instabilité lequel a disparu en séparant le préamplificateur de l'antenne.


Seconde version du préamplificateur - alimentation


Seconde version du préamplificateur - GaasFET et ERA-1SM

L'idée d'intégrer le préamplificateur au pied de l'antenne était probablement une fausse bonne idée, la ligne d'accord en 'J' ayant une influence certaine sur le comportement du préamplificateur.

Je me suis donc rabattu sur une conception plus classique d'une antenne et d'un préamplificateur indépendant logé dans un boitier blindé séparé. L'avantage de cette conception est qu'il me sera plus facile de qualifier, et de faire évoluer, les éléments indépendamment.


Antenne finalisée

Le bon fonctionnement de cette antenne a été validé en la comparant avec la discone qui m'avait permis de confirmer la bonne réception des signaux ADB-S avec le tuner modifié. En l'absence de matériel de mesure ad hoc, dont un analyseur vectoriel montant à cette fréquence, je n'ai pu réellement qualifier ses performances.

L'amplitude des bursts reçus via celle-ci, posée sur un pied de 2m et raccordée avec un bout de coaxial de 10m en RG58 (~2.6dB de perte), semble être légèrement supérieurs à ceux reçu via la discone située à 10m du sol raccordée avec 20m de coaxial CATV19 (~3.8dB de perte). Mais pour être honnête, cette mesure n'a pas grande signification car non reproductible d'une mesure à l'autre: la puissance des bursts reçus est aléatoire, et les caractéristiques de ces derniers - pulses de 1µS dans une trame d'au plus 32uS pulses - ne permettant pas d'estimer avec une bonne marge d'erreur l'amplitude. La sanction tombera quand l'ensemble sera fini et que le taux d'erreur pourra être mesuré par logiciel.

dimanche 23 août 2009

Projet ADS-B: Antenne 1090Mhz - 3

Les antennes actives nécessitent d'être alimentées, généralement par le biais du coaxial. Un injecteur de tension est alors bien pratique pour tester une telle antenne.

Sa réalisation est assez aisée. Le boitier est ici fait de pièces découpées dans de l'epoxy double face, pièces ensuite soudées bord à bord.



L'alimentation est constitué d'un régulateur de tension 500mA configuré pour être ajusté en tension (de 5 à 15V). Des condensateurs CMS assurent le découplage.

jeudi 20 août 2009

Réparation d'un ADRET 6100B/6316A

Il y a quelque temps, j'ai eu l'occasion de récupérer un générateur/synthétiseur ADRET de la série 6100. Cet série a été conçue dans les années 1975 par la société Française ADRET. Constitué d'un châssis 6100B et d'une tête 6316A couvrant la gamme 400kHz-600MHz, l'équipement en ma possession autorise la génération d'un quelconque fréquence pure, ou modulée, par pas de 1Hz.



Lors de la remise sous tension, il y a quelques semaines (il n'avait pas dû fonctionner depuis probablement plus de 10 ans), un panne s'est déclarée qui rapidement a été corrigée: un condensateur tantale en court-circuit dans l'un module de synthèse VHF. Une seconde panne n'avait pu être résolu faute de disposer de la schématique ad'hoc: deux des six décades étaient en panne.



J'ai ressorti ce matériel ce soir, un ancien de la société ADRET que j'ai contacté m'ayant prêté ce midi la documentation et une carte rallonge.



La panne a rapidement été localisée dans la section VCO de la décade, l'absence de signal au point de test PT-07 (encadré en bleu sur la photo) confirmant le dysfonctionnement de l'oscillateur piloté en tension lequel couvre la gamme 3.0 à 3.9Mhz.



Le schéma de cet oscillateur est assez atypique quoique fort astucieux la boucle de rétroaction étant assurée par un circuit logique.



Quelques tests ont rapidement mis hors de cause le transistor et le 7400. La panne ne pouvait donc provenir que des diodes varicap ou de la bobine d'accord, la tension de commande étant correcte.



A ma grande surprise, le test de continuité de la bobine d'accord a montré que celle-ci était coupée, et ceci sur les deux décades en défaut. Le démontage de l'une des bobines a mis en évidence une corrosion au point de soudure du bobinage. Etonnant.



Un travail de précision sous la loupe a permis de corriger le problème par une rebobinage complet. Comme prévu, les décades ont immédiatement redémarré, un léger réaccord de la bobine ayant cependant été nécessaire.



Je m'attends à tomber de nouveau sur ce problème avec les quatre décades restantes mais la procédure de qualification de la panne est désormais connue: en l'absence de signal sur le point PT07, et si la tension d'accord au pied des diodes varicap est correcte, il conviendra de tester la continuité de la bobine d'accord T16.

mardi 18 août 2009

Projet ADS-B: Antenne 1090Mhz - 2

La réalisation de l'antenne avance mais pas aussi vite que je le souhaiterais. J'ai finalement décidé d'embarquer le préamplificateur au pied de l'antenne ce qui m'a posé quelques problèmes de conception. Il a fallu adapter au fur et à mesure mais n'est ce pas là le vrai plaisir de la réalisation.

Le préamplificateur sera donc monté sur une plaque d'époxy de faible largeur, le tout devant pouvoir entrer dans un tube de PVC de 32mm. Celui-ci est obturé d'un coté par un bouchon de pied de chaise ('embout rentrant plastique') et de l'autre par le pied de l'antenne.



L'étanchéité sera assurée par un joint torique compressé entre deux rondelles d'époxy. N'ayant (pas encore) de tour à décolleter dans mon garage, toutes les rondelles ont été réalisées avec une perceuse et une lime. Après avoir testé un raccord 'F' pour câble satellite, je me suis finalement rabattu sur un bon vieux connecteur BNC.



Le pas de vis étant côté câblage, je ne pourrais pas régler la compression du joint comme cela était possible avec le raccord 'F' disposant d'un filet de vis continu. J'avais, dans mes stocks, des prises BNC dont le filetage de fixation se trouvait du coté raccord, mais je n'ai pu remettre la main dessus.

Un petit de Mirror ne sera pas de trop pour masquer l'oxydation et les marques de réalisation avant d'attaquer demain le câblage du préamplificateur.

dimanche 16 août 2009

Projet ADS-B: Antenne 1090Mhz - 1

Avant d'aller plus loin avec le tuner satellite modifié, je me suis attaqué à la réalisation d'une antenne 1090Mhz de type colinéaire. Après une longue recherche, mon choix s'est porté sur la conception proposée par N9ZIA.



Les dimensions des différents éléments ont été recalculées pour un accord sur 1.090Ghz, la réalisation n'a guère posé de problèmes par ailleurs. Les stubs de mise en phase ont été réalisés en laiton plein de 2mm enroulés autour d'un tube puis mis en forme à la pince et à l'étau. Les dipoles demi-onde sont, eux, réalisés en tube de laiton.



L'un des points de raccordement du stub de mise en phase le plus près du point d'alimentation de l'antenne est légèrement décalé de l'axe pour rattraper le déport induit par la forme en 'J' du stub d'alimentation. Des rondelles tournées en epoxy permettent d'aligner l'antenne dans le tube de PVC de 32mm qui servira de protection.



Cette approche autorise l'accord fin ultérieur l'antenne, l'ensemble étant simplement assemblé par soudure à l'étain.



Il me faut maintenant décider de l'implémentation du préamplificateur: dans un boitier indépendant situé au plus près de l'antenne ou directement dans l'antenne au-dessous du point de raccordement.

jeudi 13 août 2009

Projet ADS-B: Tuner SAT Mitsumi TSU2-E01P - 3

Au hasard d'une recherche sur le Net, je suis tombé sur toutes les informations techniques que je cherchais à propos du Tuner Mitsumi TSU2-E01P, trop tard comme bien souvent.

Ceci étant, le synoptique confirme ce que mes mesures faisaient apparaître (et que le bon sens sous-entendait), le tuner intègre un circuit de CAG qu'il faudra peut être modifier, ou dévalider, au regard des caractéristiques des bursts ADS-B. A voir plus tard.

Un premier essai en grandeur réelle a confirmé la viabilité de l'approche. Le tuner modifié a tout simplement été raccordée à mon antenne discone sans même insérer un préamplificateur. Les trames GSM sont parfaitement visibles sur la sortie FI (avant le filtre SAW) en accordant celui-ci aux alentours de 958Mhz. Les squitters ADB-S le sont aussi après réaccord sur 1090Mhz mais quelques dB de plus en entrée ne feraient pas de mal.


Scope mémoire analogique (Tek 7833) configuré en mode réécriture

Il est même possible de visualiser des pulses DME.


La prochaine étape va être de réaliser une antenne accordée - dans un premier temps, une colinéaire à deux ou trois éléments - suivie d'un préamplificateur qui sera doté d'un filtre LC à 1090Mhz pour mesurer avec précision le niveau de sortie exploitable après le filtre SAW.

mercredi 12 août 2009

Projet ADS-B: Tuner SAT Mitsumi TSU2-E01P - 2

La modification consistant à modifier l'attaque du VCO du CXA1165 s'avère être la bonne solution. On notera que ce circuit prend son alimentation (pin 14) sur le rail 5V d'entrée du Tuner (la spécification mentionne une alimentation de 9 à 6.5V), la sortie régulée 5V (pin 13) étant raccordé à la broche d'entrée. Etonnant.

Les tests effectués sur ce VCO dont l'alimentation a été déconnectée du circuit AFC - coupure de la piste au plus près de la self de filtrage - montrent qu'il est possible d'obtenir une FI de sortie de 30 à 80Mhz.



Disposant d'un filtre SAW K3953M recupéré dans un magnétoscope trouvé dans une poubelle, le choix d'une FI à 37Mhz s'est imposé. Il se trouve que cette FI peut être facilement obtenue en polarisant les diodes Varicap avec la tension de 5V d'alimentation du CXA1165 et en retouchant 'un poil' la self d'accord.

Que demander de plus !



Signal en sortie de la broche 1 du CXA1165 pour un signal d'entrée à 900Mhz et une FI à 37Mhz (200mv/div)



Signal en sortie de la broche 5 du K3953M dont la broche 1 est directement raccordée à la boche 1 du CXA1165 pour le même signal d'entrée (200mv/div)

Le tuner d'origine a donc subi les modifications suivantes:
1- Intégration d'un 78L05 CMS pour générer localement le rail 5V depuis le rail 12V
2- Déport la broche 1 du CXA1165 - non câblée - sur une traversée ajoutée à cet effet
3- Alimentation en direct des varicaps depuis le rail 5V disponible sur la brochage 14
4- Accord de la self pour obtenir ~37Mhz boitier fermé


Déconnexion de l'AFC et du VCO


Régulateur 5V, Alimentation VCO, Sortie FI

Le K3953M est, pour l'instant, attaqué sans adaptation d'impédance depuis la sortie 75R du CXA1165, la broche 2 du filtre étant mise à la masse. J'envisage d'amplifier le signal de sortie en mode équilibré (broches 4 et 5) par un amplificateur video classique, LM733 ou NE592, selon ce que je trouverai dans mes tiroirs. Ce signal attaquera ensuite un amplificateur détecteur logarithmique AD8307 dont la sortie fournira un signal binaire directement exploitable par un microprocesseur. Nota: l'étage d'amplification ne sera peut être pas nécessaire, les mesures refaites ce soir sur une charge de 50R (avec désadaptation donc dans les plus mauvaises conditions) me donnant un niveau de sortie de l'ordre de -8dBm soit un peu moins de 2V en sortie de l'AD8307 d'après les spécifications.

On notera que la sortie [LVL] du tuner donne une bonne indication du niveau d'entrée (de 1.4V pour 200µV à quelques 9V pour 650mV) et la sortie [AFC] (déconnecté du VCO) fourni un signal qui semble - à vérifier plus en détail - être bien lié à l'accord sur la porteuse.

La mesure de la fréquence sur la sortie [DIV] permettra d'accorder le tuner sur 1090Mhz. L'accord sera obtenu par la lecture d'une fréquence de 6.130Mhz. La formule Fdiv = (Fin + 479500)/256 donne la relation entre la fréquence lue sur la sortie [DIV] et la fréquence d'accord. Les fréquences sont ici données en kHz.

Le plus dur reste à faire: un préamplificateur accordé à grand gain (pour mémoire, la sensibilité minimale du tuner est de l'ordre de 200µV). Ce préamplificateur sera placé au plus près de l'antenne, et alimenté par le tuner via un coaxial satellite de 75R d'impédance.

Idéalement, un bloc constitué d'un filtre SAW 1090Mhz suivi d'un MMIC pourrait être intégré dans le tuner pour améliorer sa sensibilité, le signal étant préamplifié au niveau de l'antenne par un bloc identique. Mes recherches ne m'ont pas encore permis de trouver une source d'approvisionnement de ces filtres accessibles à l'amateur (sauf à commander un rouleau de plus de 1000 pièces).

dimanche 9 août 2009

Le RS-562 aka RRBM5

De retour de congés, je me suis attaqué à la phase finale de la remise en état d'un ensemble RR-BM5 utilisé notamment par la Marine Nationale dans les années 1970.



Je possédais cet ensemble depuis plusieurs années, don d'un OM aujourd'hui décédé, mais n'avait pas les câbles de raccordement et encore moins les schémas de l'ensemble. Ayant enfin mis la main sur une partie des schémas et un ensemble de raccordement complet, j'ai pu redémarrer un à un les composants de ce système.

Cet ensemble de réception HF synthétisé est constitué d'un récepteur RS-562, un dérivé du célèbre RS560, d'un synthétiseur par pas de 100Hz et d'un préselecteur à tubes dans sa version la plus complète.

Un site américain dédié aux systèmes de réception des années 50 et 60 annonce que les véritables radios ont des moteurs: "Real radios have motors". L'ensemble RRBM5 ne déroge pas à cette règle puisque qu'il comporte deux moteurs: l'un assure l'accord de la tête de réception du bloc RS-562, l'autre se charge du changement de gamme dans le bloc préselecteur.