RACAL: Codeurs voix MA-4014 et MA-4204

Les codeurs de voix MA-4014 et MA-4204 sont très semblables au nombre de combinaisons près. Ils partagent par ailleurs une logique très similaire à celle du codeur MA-4224 comme je l'avais déjà étudié ici mais sans disposer d'un exemplaire de ces deux équipements.

Hormis le nombre de sélecteurs, la seule différence que j'ai pu noter concerne la carte logique et son circuit spécialisé ainsi que la présence d'un commutateur OFF/FM sur le MA-4014.

 

MA-4014                                                                                    MA-4204

Ces deux matériels ont l'avantage d'être très simples de mise en œuvre (sélection du code via trois/cinq boutons rotatifs)  contrairement au modèle MA-4224 (entrée du code via un clavier).

Je reste particulièrement impressionné par la conception mécanique de ces matériels Racal, lesquels ne font appel à aucun connecteur entre carte tout comme d'ailleurs le magnifique récepteur RA-1772. 

Ceci renforce notamment la fiabilité du matériel dans des conditions d'exploitation complexes au détriment cependant de solidité du câblage s'agissant d'un matériel qui pourrait chauffer. Ce n'est pas le cas ici contrairement au récepteur RA-1772 dont les isolants des câbles ont tendance à se désagréger a proximité des radiateurs de l'alimentation.

RA-2309B: Réparation - Suite et fin

Le tiroir RA-2296 est enfin opérationnel sur ses deux gammes. Il m'aura fallu plusieurs soirées pour bien comprendre la logique de fonctionnement de ces oscillateurs et remonter à l'origine de la panne.

La carte logique de chaque tiroir assure la sélection de l'alimentation 12V et 20V des modules d'une gamme ou de l'autre. Pour ce qui concerne le module oscillateur, celui-ci est alimenté en 12V pour la partie amplification et en -10V pour l'oscillateur, cette dernière tension étant générée depuis le rail -12V à l'aide d'une diode Zener. Ce rail d'alimentation n'étant pas commuté, l'arrêt de l'oscillateur s'effectue en polarisant la base du transistor oscillateur à partir d'une tension construite depuis le rail 12V en s'appuyant sur une diode Zener de 18V (12+10-18=4V).

L'étude détaillée du schéma du circuit oscillateur de mon tiroir a mis en évidence plusieurs différences avec le schéma d'origine laissant à penser que ce tiroir était un prototype: 
- transistor BFY90 en lieu et place du 2N3571 de la nomenclature,
- polarisation fixe à 4v de la base vis à vis de sa référence à -10V,
- ajout d'un circuit de modification de la polarisation monté en l'air et forçant celle-ci à 1.5V.

Constitué d'un BC107 connecté entre le rail -12V et le circuit de polarisation, et dont la base est raccordée au +5V par le biais d'une Zener de 10V suivie d'une résistance, ce circuit bloque le transistor de l'oscillateur. Je n'ai toujours pas compris son intérêt sauf à envisager un test abandonné en atelier...

Je décide alors de modifier ce module pour le rendre conforme au plan: déconnexion de la résistance de polarisation de 4.7K à la masse, ajout d'une résistance CMS de 1K dans la base, d'un condensateur de 22µF et enfin d'une diode Zener de 18V.

A la mise sous tension, le module fonctionne comme il le faut et après quelques réglages, la réception sur la bande basse est parfaite. Le tiroir RA2296 est de nouveau opérationnel avec une sensibilité assez remarquable.

 

Le récepteur peut alors être remonté et les tiroirs sont tous de nouveau testés sans apparition de nouveaux problèmes. Il me reste à tailler une tôle d'aluminium de 42x42 pour remplacer la protection supérieure avant ranger l'ensemble.

RA-2309B: Réparation - Suite - 2

Après plusieurs jours de recherche, la panne affectant le verrouillage du synthétiseur de l'unité RA-2291 a été résolue. Comme je le pensais, l'utilisation d'un BWF11, un FET VHF, dans le circuit de génération de la tension d'asservissement avait bien une raison. Le remplacement du 2N3966 installé à tout hasard par un BWF11 a instantanément résolu le verrouillage en bas de gamme sur les tiroirs RA-2394 (20MHz à 90MHz) et RA-2395 (90MHz à 400MHz) mais pas sur le tiroir RA-2996 (400Mhz à 1GHz).

Ces tiroirs comportant des modules des deux cotés d'une plaque centrale, un cordon de rallonge s'avère indispensable pour extraire le tiroir du châssis et ainsi accéder à l'ensemble des modules. N'ayant aucun connecteur DB27 doté de trois emplacements pour des inserts coaxiaux mais disposant de ces derniers, il m'a fallu improviser en créant deux rallonges coaxiales et une rallonge de 22 points à partir de deux connecteurs DB27, un mâle et un femelle, recoupés. Cet ensemble, guère présentable, fonctionne parfaitement et c'est bien l'essentiel.

Ici encore plusieurs soirées ont été nécessaires pour identifier le problème tout d'abord sans aucun succès: vérification de la plage de fonctionnement de l'oscillateur en pilotant la tension d'asservissement via une alimentation externe (0 - 22V), vérification de son niveau à l'analyseur de spectre en notant un léger affaiblissement en milieu de gamme sur la sortie allant vers le pré-diviseur, contrôle du fonctionnement du prédiviseur Plessey SP8613B à l'oscilloscope et vérification de la fréquence. Rien ne permet de comprendre le problème ...

Et comme le hasard fait souvent bien les choses, un verrouillage a été temporairement obtenu alors que je tenais la sonde au plus près de la sortie du diviseur et que l'un de mes doigts s'appuyait sur la résistance de charge du transistor d'entrée. Mettant alors en doute le bon fonctionnement de ce module, je ai remplacé celui-ci par un module identique extrait d'un second tiroir incomplet ... et le verrouillage s'est immédiatement effectué sur tout la gamme haute !

Les signaux en sortie du premier module semblaient être corrects tant sur la forme d'onde et que sur son niveau, je n'ai donc aucune explication à ce phénomène en notant toutefois que le diviseur du module assurant un verrouillage est en boîtier céramique et non en plastique comme celui de l'autre module. L'essentiel est qu'un fonctionnement correct a été retrouvé sur la gamme haute.

Il reste maintenant à redémarrer l'oscillateur de la gamme basse, et ce n'est pas gagné au regard de la construction de celui-ci. A suivre...

RA-2309B: Réparation - Suite

La tentative de réparation de la tête RA-2296 (400MHz/1GHz) de l'ensemble de réception RA-2291/RA-2309B s'est soldée par une panne affectant le synthétiseur, celui-ci ne verrouillant plus du tout sur aucun des deux autres tiroirs.

Et comme souvent la recherche de ce type de panne (système bouclé) s'avère longue et difficile, ceci d'autant plus qu'ici une partie de la boucle se trouve dans le tiroir amovible. Après plusieurs soirées consacrées à comprendre le fonctionnement des trois boucles puis à vérifier chacune d'elle, un défaut dans la section générant la tension d'asservissement de l'oscillateur principal est confirmé. Les transistors sont testés bons et l'origine du problème n'est toujours pas identifiée jusqu'au moment où je découvre un transistor sur le PCB qui n'est pas référencé sur mon schéma. 

Le tracé est rapidement relevé qui met en évidence que la tension d'asservissement est désormais générée par un FET monté en résistance variable, et celui-ci est bien sûr HS. Il est fort probable qu'un court-circuit entre la sortie et la masse ait conduit à la destruction de ce FET  lors de l'installation d'une sonde sur la sortie du PCB

Celui-ci, un BWF11 normalement utilisé dans les oscillateurs RF, est dessoudé et remplacé par un 2N3966 que j'avais en stock et temporairement monté sur support. Un rapide test montre que le synthétiseur se verrouille de nouveau mais pas parfaitement en bas de gamme. Ne souhaitant pas immédiatement reprendre les réglages sur chacun des tiroirs, j'ai passé commande d'un BWF11 pour vérifier que le problème ne viendrait pas du choix du 2N3966. Les concepteurs de chez  Racal devaient bien avoir une raison pour avoir choisi un FET VHF. A suivre donc.

La boucle HF du synthétiseur utilise une PROM HM-7603 pour générer le rapport de division à utiliser en fonction de la gamme de fréquence active. J'ai profité de l'occasion pour faire une copie de son contenu à l'aide d'un bout de code avec un Arduino. Cette PROM chauffant énormément, je l'ai remplacée par le circuit logique présent sur le schéma de cette boucle que j'avais en ma possession.

Mon ensemble de réception RA-2291/RA-2309B semble être différent sur plusieurs points de celui décrit dans mes manuels: carte de commande à base de 6802 en lieu et place d'une logique câblée, utilisation d'une PROM de décodage en remplacement d'un 74LS139 et de trois diodes, ajout d'un FET sur le rail d'asservissement... et probablement d'autres modifications mineures que je n'ai pas encore découvertes.

RA-2309B: Réparation

Un ami m'a donné un ensemble de réception RACAL datant des années 80 et couvrant la bande de 20Mhz à 1000Mhz par le  biais de trois tiroirs amovibles. La construction modulaire permet de disposer d'un panneau avant avec les commandes locales (RA-2309B) ou distantes (RA-2310) et s'installant sur un ensemble commun (RA-2291).

Après un démontage complet pour inspecter visuellement chaque module, l'ensemble est mis sous tension avec un tiroir RA-2295 (90-195MHz/195-400MHz). Le panneau avant réagit correctement et les stations de la bande FM sont reçues sans problème sur le filtre 300KHz. Cependant, l'accord est rendu difficile car, quelque soit le pas sélectionné (100/10/1Khz), chaque changement de fréquence entraîne automatiquement l'incrémentation  ou la décrémentation du compteur des Mhz. Une panne à priori liée à un problème de propagation d'une retenue dans le système de comptage mais dont le dépannage est ardu sans les schémas du panneau avant.

Par chance, un appel à l'aide lancé sur une liste trouve immédiatement une réponse et la lecture des schémas permet d'isoler le signal à tester qui, de fait, reste systématiquement positionné à 0. Le compteur est en conséquence incrémenté/décrémenté à chaque impulsion d'horloge laquelle provient de l'encodeur du système d'accord.

N'ayant pas ces compteurs en stock (MC14510BCP  aka CD4518), je passe commande puis je me souviens que la panne n'est pas toujours franche. La réfection des soudures de la piste ne changeant rien, j'ai l'idée d'installer un pull-up sur la ligne ... et miracle le système de comptage se remet à fonctionner. Je n'ai pas regardé la constitution interne d'un MC14519BCP mais le problème provient peut-être du vieillissement de l'un des transistors de la structure de commande ...

Il me faut maintenant compléter la visserie de fixation des blindages et refaire un panneau de protection pour la partie supérieure puis tester chaque tête de réception pour qualifier le bon fonctionnement.  

L'étude du schéma de ce récepteur et sa constitution mécanique n'est pas sans rappeler celles des RA-1792 et RA-6790 à base d'un châssis en aluminium coulé. La conception est modulaire, soignée (presque trop) avec un mélangeur à haut niveau (17dBm), quatre filtres à quartz sur des cartes enfichables et comportant chacune un mécanisme de réglage du gain, quatre démodulateurs pour les quatre largeurs de bande ainsi qu'un mécanisme de sélection automatique de la tête de réception et de la gamme active dans la tête sélectionnée en fonction de la fréquence.

Un tiroir 19" dédié existe qui permet d'insérer les deux têtes complémentaires et qui se raccorde au récepteur permettant ainsi une réception continue de toute la gamme sans plus aucune manipulation ou changement de tête.

PRM-4051: Test

J'ai enfin pu trouver le temps de travailler sur le RACAL PRM-4051 que j'ai eu l'occasion d'acquérir fin 2019 lors du salon HamExpo au Mans. Il s'agit d'un petit manpack synthétisé des années 80 couvrant la bande HF basse, de 2MHz à 12MHz en CW et dans les deux modes BLU.

Avec 5W en sortie et une boite d'antenne à accord manuel, cet équipement se rapproche du TRC-340 produit à la même époque par Thomson mais bien plus simplifié en l'absence de réglage de CAG et d'un vu-mètre. Les seuls indications visuelles disponibles sont trois témoins lumineux indiquant le sens de l'accord, et l'état de la batterie.

L'ensemble est remarquablement conçu notamment sur le plan de l'assemblage. Quatre vis BTR maintiennent la face arrière laquelle est raccordée au bloc électronique par une simple prise DB9.
Une fois la face arrière déconnectée, le coffret en plastique renforcé peut à son tour être glissé en arrière dégageant ainsi l'accès aux deux cartes électroniques (synthétiseur et radio) ainsi qu'au système d'accord d'antenne basé sur le déplacement d'une self sur deux noyaux à perméabilité variable. Tous les composants sont classiques à l'exception du synthétiseur qui utilise un pion dédié portant une référence RACAL.

L'équipement est parfaitement fonctionnel mais il me faudra trouver un combiné pour l'exploiter dans les bandes amateurs 80m et 40m.

Un système de batterie provenant d'une série plus récente - YOEMAN - est ici utilisé. Le pack embarque non seulement les éléments CadNi mais aussi l'électronique permettant d'assurer une recharge rapide (3h pour un pack 12v/7Ah dans des condition de température normale).

Cet ensemble n'ayant pas été chargé depuis longtemps il m'a été nécessaire de procéder à des cycles de charge/décharge adaptés pour le reformer. Un des éléments légèrement gonflé (annoté HS) et en court-circuit semble avoir pu être récupéré par le procédé consistant à décharger un condensateur dans l'élément afin de volatiliser le court-circuit.

Une première charge avec un dispositif de récupération 'maison' à permis de ramener le pack dans un état permettant une charge à courant constant via une alimentation de laboratoire offrant cette fonction. La suite va consister à décharger le pack pour lancer un cycle complet utilisant l'électronique embarquée.

Après lancement d'un cycle complet avec calibrage et charge rapide, le pack semble être de nouveau apte à reprendre du service. Il me faut maintenant trouver un col de cygne adapté au format de connexion du PRM 4051 ainsi qu'un combiné pour l'utiliser lors de mes ballades, sa taille étant plus adaptée à cet exercice que le TRC340.

Racal: Voice encoder MA4224 - Suite 1

L'étude attentive des photos du site CryptoMuseum montrant la constitution de la section de stockage des données m'a permis d'identifier les composants mémoires spécifiques et de pouvoir confirmer l’hypothèse initiale d'un fonctionnement identique de toutes les unités. 

Ainsi:
- le modèle MA-4014B visible ici utilise 2x8 mémoires Signetics référencées '2525V'. Un datasheet permet d'identifier une mémoire MOS de 1024 bits. Chaque mémoire contient donc la moitié d'un segment de voix et doit probablement être remplie pendant que la segment précédent est renumérisé. Les deux mémoires sont chaînées en série et formant ainsi un bloc de 2048bits. Ces mémoires datent des années 70.

Photo CryptoMuseum

- le modèle MA-4204 visible ici est strictement identique à ce niveau.

Photo CryptoMuseum   

- le modèle MA-4204 utilise un seul pion dont la capacité en conséquence de 2048bits. Une recherche peut désormais être engagée dans les datasheets de ces époques pour trouver un composant référencé '2827' de type 'Dynamic Shift Register' (appelation d'époque) et d'une telle capacité et dans un boiter DIP8.

Le fabuleux site 'BitSavers.org' donne immédiatement une réponse: il s'agit de mémoires d'origine AMD référencées 'AM2827' ce qui confirme le mode de fonctionnement et m'ouvre une porte pour tester, un jour et à l'analyseur logique, le bon fonctionnement des huit circuits. Ce composant date de la fin des  années 1980 ce qui confirme que ce modèle est légèrement plus tardif, les concepteurs ayant su tirer parti des évolutions technologiques. Le modèle du site CryptoMuseum doit être encore plus tardif, cette mémoire ayant été produite dans les années 80.

En attendant, je vais quand même vérifier les tensions d'alimentation de ces pions: un Vss à 5V et un Vgg à -10V ce qui confirme l'utilisation de portes MOS maintenues pincées lorsque le Vgg est appliqué au point MOS sélectionné.

Racal: Voice encoder MA4224 - Suite

Les premiers tests du MA4224 laissent entendre qu'un problème existe dans la chaîne de traitement. Le signal audio brouillé est affecté de 'plop' pouvant laisser supposer que l'encodage ou le décodage d'une ou plusieurs trames est défectueux. Ne disposant d'aucun schéma ni manuel de service, la recherche de la panne risque d'être délicate. Et ceci d'autant plus que le modèle en ma possession semble être l'une des premières versions.

Il suffit de comparer la photographie de la carte analogique de l'exemplaire de CryptoMuseum - à gauche sur la photo ci-dessus - avec celle de la carte de mon exemplaire - à droite - pour découvrir que 90% du circuit imprimé est identique hors la section visiblement destinée à sauvegarder les trames. La mémoire de trame est une classique mémoire statique 8K 'Toshiba TC5564' sur l'exemplaire de CryptoMuseum là où des composants spécifiques 'Racal 2827-1' semblent jouer ce rôle sur mon exemplaire.  Huit boitiers pour le stockage de huit trames, cela semble coller, du moins si le procédé décrit par CryptoMuseum concernant le MA-4014B s'applique ici aussi. Mon problème pourrait donc provenir d'un défaut de l'une ou plusieurs de ces RAM statiques. On notera aussi que deux fournisseurs (et deux génération) du circuit d'encodage adaptatif sont utilisées: MC3417L d'un coté, CML FX209 de l'autre.

J'ai par ailleurs trouvé la procédure de mise à la clef tout à fait par hasard en visionnant la vidéo 'PYE EUROPA & RACAL MA4224 AUDIO ENCRYPTION UPDATE' de G8EPR (SK) présentant un équipement utilisant ce même codeur et avec lequel une feuille de papier décrit la procédure (à 9:17). On peut même lire (à 8:51) la très robuste clef  utilisée à l'époque: 'ABC-0123456'. Est-ce bien sérieux pour un équipement annoncé avoir été employé par des équipes de surveillance des services anglais ?

La procédure est donc la suivante:

- Sélectionner le numéro de la clef à entrer via le commutateur (1,2 ou 3)

- Appuyer sur la touche 'ST' (Store)

- Inscrire les trois premiers digits de la clef en maintenant la touche 'ST' appuyée

- Basculer le commutateur sur 'Load'

- Inscrire les sept digits suivants de la clef toujours la touche 'ST' appuyée

- Rebasculer le  commutateur sur le numéro de la clef entrée

Je suis persuadé qu'il existe une procédure ou une clef spécifique permettant de valider le bon fonctionnement de la chaîne en désactivant temporairement le mixage des trames. Je pense que la clef 'ABC-0123456' est à rejeter ... quoique ...

Racal: Voice encoder MA4224

L'unité MA-4224 permet d'encoder la voix avant transmission en s'appuyant sur un procédé consistant à numériser la voix, à réorganiser les échantillons par paquets, puis à reconvertir ces derniers pour récupérer un signal audio. On notera qu'un signal FSK est superposé en permanence sur le signal audio. J'ai pu obtenir une unité de ce type il y a maintenant 5 ans sans jamais avoir essayé de la tester.

Après avoir réalisé des cordons de test, l'unité est mise sous tension, le voyant s'allume brièvement puis s'éteint sans qu'aucun appui sur les touches ne change quelque chose. La présence de condensateurs tantale goutte conduit à immédiatement rechercher un problème sur les lignes d'alimentation. Et de fait, le rail 5V présente une résistance bien trop faible laissant supposer un tantale en court-circuit partiel.

Les condensateurs tantales présents dans ce rail sont tous identifiés - je ne dispose, bien entendu, pas des schémas - puis marqués d'un point noir au feutre. Chaque condensateur est ensuite dessoudé, testé et ressoudé jusqu'à trouver le(s) condensateur(s) en défaut.

Le quatrième dessoudage permet d'identifier le coupable bien vite remplacé par un condensateur identique. Si le problème devait réapparaître, je remplacerai l'intégralité de ces condensateurs par des chimiques de petite hauteur. La remise sous tension confirme que cette panne est corrigée mais il m'est impossible de tester l'unité sans disposer d'un manuel d'opération.

Racal: Morse burst encoder MA4010

Destiné à s'interfacer avec le manpack TRA-967 de Racal, l'unité MA-4010 permet de transmettre ou de recevoir des messages codés en morse et compressés afin d'en réduire le temps de transmission. Cet équipement a probablement été conçu pour les forces spéciales mais aucune information précise n'est disponible.

J'ai eu la change de pouvoir acquérir l'unité de codage/décodage, le manipulateur morse ainsi qu'un chargeur de batterie intégrant aussi une interface ligne. Contrairement à ce que j'imaginais, ce chargeur ne permet pas d'alimenter l'unité de codage. Si le câblage de l'alimentation n'a pas été trop difficile à retrouver il n'en est pas de même avec l'interface ligne dont je recherche le brochage. Avis aux lecteurs.

L'ensemble fonctionne parfaitement. Le principe est assez simple: le message manipulé est enregistré (position 'KEY') sur une bande magnétique intégrée dans un bloc a priori non démontable. L'enregistrement démarre à la première fermeture du contact du manipulateur et l'affichage 'RUN' s'allume. Un indicateur à aiguille permet de connaître le temps d'enregistrement restant. Ce message peut ensuite être transmis (position 'SEND') à très grande vitesse par accélération de la vitesse de déroulement de la bande. Une séquence de deux tons est transmise préalablement qui sert de déclencheur sur l'équipement récepteur (position 'REC'). A réception de cette séquence, le message est enregistré à grande vitesse sur la bande et peut ensuite être relu (position 'REPLAY') à vitesse normale. Il est possible de se positionner en avance ou en recul sur la bande (bouton 'FAST WIND') tout en écoutant l'enregistrement.

Le bloc mécanique contenant la bande est parfaitement visible sur ces deux photos. En mode lent, le mécanisme est extrêmement silencieux et seul l'indicateur à aiguille permet de confirmer l'avance de la bande.

Mon équipement a été reçu avec une bande contenant encore un message partiel, parfaitement lisible malgré l'age de l'équipement et une bande ayant probablement déjà bien servie.

Je recherche des informations sur ces deux équipements, idéalement une copie des manuels d'utilisation et de service, et a minima le câblage de la connectique du chargeur de batterie.

RACAL MA-4224: Unité de chiffrement voix

Il arrive parfois que le hasard réserve de bonnes surprises. C'est le cas de cette unité de chiffrement de voix trouvée à prix modeste alors que je ne pensais plus pouvoir trouver ce type de matériel pour ma collection. 

L'ensemble est remarquablement conçu. Le boîtier aluminium est étanche et la face avant peut facilement se détacher. Cette unité a certainement été sur des terrains d'opération extérieurs au regard de la quantité de sable et de poussière rouge trouvée sur la face avant.

Les trois cartes électroniques constituant l'unité sont empilées les unes sur les autres par le biais d'une astucieuse construction. La batterie n'a pas résisté au temps et a été déconnectée pour éviter que la corrosion qui commence a poindre hors de l'enveloppe en résine.

Il me restera à trouver les connecteurs NATO ad'hoc pour alimenter cette unité et écouter par curiosité la sortie audio après chiffrement.