Comment gonfler un Softrock

Publié: 30 août 2009 dans SDR

Point sur l’avancement du projet MoBo 4.3/ Evolution of the 4.3 Mobo’s project

The English version will follow within next week.

Elle tourne ! Elle, c’est la MoBo (pour Mother Board, ou Carte mère) conçue par Alex 9V1AL, Mike KF4BQ et Loftur TF3LJ. Une MoBo qui transforme un petit softrock en un tranceiver toutes bandes et tous modes, puisque c’est un SDR, une radio à définition logicielle.

Après une longue maturation sur le papier –ou plus exactement sous le soft de CAO Kicad- et un déverminage virtuel, la phase matérielle a pu être entamée. Les pcb sont arrivés à pied par la Chine (PCBCart est un excellent sous-traitant), accompagnés des composants méticuleusement “kités” par Art KY1K. Lorsque l’on regarde l’impressionnante liste des fournitures nécessaires et que l’on constate que Art a su trouver de la moindre résistance au plus exotique des convertisseurs de niveau, on ne peut être qu’émerveillé. Ce n’est plus du prototypage, c’est presque du confort à la Heathkit.

Loftur a pris une photo des différents éléments « avant montage »… on ne sait jamais. Bien souvent, une version alpha s’achève recouverte de piggy-backs et de verrues inélégantes, et la beauté des premiers cuivre est bien vite oubliée.

 

Le Softrock

Y’a plus qu’à. En premier lieu, il faut une base : Le Softrock de Tony, KB9YIG (http://www.kb9yig.com/) , version émission-réception « toutes bandes » avec son VXO Silab 570.

Coté face

Et coté pile.

Faut-il rappeler que le Softrock est un tranceiver « couverture générale » d’une sensibilité remarquable (à antenne égale, il bat à plate couture mon Kenwood TS50s) vendu 58$ (40 euros) frais de port compris. Son montage et les tests étage par étage s’effectuent en environs deux à trois jours si l’on n’est pas pressé. C’est une excellente approche des montages CMS et une électronique très tolérante. Il est très difficile –voir impossible- de « louper » un Softrock, surtout si l’on se réfère au « pas à pas » rédigé par WB5RVZ (http://wb5rvz.com/sdr/RXTX_V6_3/index.htm).

A titre d’information, cet émetteur tel que vendu par Art est accompagné d’un P.A. par bande et d’un filtre de réception par bande (ou groupe de 3 bandes plus exactement). Le changement de filtre et de PA s’effectue à la main à chaque QSY important… c’est ce que se propose d’automatiser la « MoBo 4.3 » d’Alex 9V1AL et ce que faisait déjà sa précédente carte version 3.6

La 3.6 porte ici sa référence “proto” 3.5. A gauche, les filtres de réception d’origine Softrock, à droite, le push-pull et son driver.

Pour que cet ensemble fonctionne, il fallait lui ajouter un microcontroleur possédant plusieurs E/S : un bus I2C pour piloter l’oscillateur, un bus USB pour récupérer les commandes provenant de l’ordinateur (la démodulation et le pilotage sont totalement logiciel, ne l’oublions pas) et deux bits de contrôle pour commuter les filtres de bandes situés sur la Mobo. Généralement, les amateurs ayant réalisé cette extension ont utilisé un UWB, l’USB Bit Whacker de Sparkfun (http://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=762), avec le firmware également développé par Alex 9V1AL (décidément, cet homme sait tout faire).

LA MoBo 4.3

Qu’apporte la version 4.3 ? En premier lieu, un exciter nettement plus propre que le précédent. Un RD06HFF1 Mitsubishi remplace le push-pull d’origine, deux BS170 (des petits FET de commutation de signal). L’étude de cette partie amplificatrice à faible IMD est le fruit du travail de Mike KF4BQ, dont l’œil du maitre décèle la moindre erreur.

Mais revenons à la Mobo, et plus particulièrement à son microcontrôleur embarqué Atmel 90USB162, dont le principal avantage est de posséder un nombre de gpio (entrées-sorties) assez élevé pour que l’on n’ait pas à refreiner les envies d’extension. Grâce à ce microcontrôleur « sur place », l’utilisateur dispose d’un bus I2C – en logique 3,3 et 5v, selon ses nécessités -qui permettra de commander une multitude de périphériques. Notamment :

– La commande en fréquence du Softrock lui-même

– Un ROSmètre/wattmètre qui lui-même asservi l’exciter en cas de désadaptation trop importante

– L’asservissement du bias du P.A.

– Un capteur de température de ce même exciter

– La gestion du manipulateur CW

– Un filtre de bande d’émission 16 bandes

– Un atténuateur 0/30 dB par pas de 1 dB

– … toute autre suggestion est la bienvenue.

Ajoutons que le microcontroleur gère également

– La mémorisation de certaines fréquences (9 emplacements)

– Le pilotage « direct » du VFO par un encodeur rotatif –plus ergonomique qu’un balayage à la souris et à l’écran

– La commutation émission/réception

– La sélection des 8 filtres passe-bande réception situés sur la Mobo

– L’affichage, sur un panneau LCD, de la fréquence, de la tension de service, de la température de fonctionnement, de la puissance d’émission, du ROS… tiens, il manque le call de l’opérateur 😉

Andrew.g.Miller a dressé l’organigramme I2C du tranceiver. Et ce n’est qu’un début…

Comparativement au Softrock, le montage de la carte mère 4.3 exige nettement moins de temps (elle est assemblée en une journée) mais considérablement plus de minutie. Les composants passifs sont au format 0805, et certains circuits intégrés, notamment le microcontroleur, exige une certaine pratique. Tout est soudable au fer, mais il faut bien admettre que c’est beaucoup plus simple avec une station à air chaud, et franchement une sinécure si l’on possède un four à refusion. Les plus flemmard peuvent s’offrir une « dosette pneumatique » pour déposer la pate de soudure (rechercher « solder dispenser » sur eBay). C’est le seul moyen d’éviter à la fois les surdosages de soudure et les crampes du pouce lorsque l’on monte des platines complexes.

La 4.3 alpha version

Une fois achevée, il suffit de brancher la carte d’Alex sur le Softrock, d’y ajouter un afficheur (celui-ci est un simple 2×16 caractères… Loftur travaille actuellement à la mise au point d’un 2×40 rétroéclairé absolument superbe (et pas cher avec çà …). Au risque de me répéter, je signale le passionnant site que Loftur TF3LJ consacre à la Mobo 4.3, et notamment à ses travaux sur le développement du firmware (http://sites.google.com/site/lofturj/mobo4_3)

 

Les extensions 

Sur la MoBo viennent se raccorder les équipements accessoires. Deux d’entre eux ont entamé la phase de prototypage :

Le rosmètre-wattmètre, ou plus exactement le pont de mesure (la mesure et l’asservissement du PA étant effectué par le microcontroleur)

Et le filtre de bande émission 16 bandes (en deux cartes de 8 bandes), qui a été conçu pour être le plus « ouvert » possible.

Platine filtre vu de face, avec l’une de ses cartes de commande –ici l’interface I2C-

Etudié à l’origine pour jouer le rôle de filtre passe-bas du « super-softrock », il peut également, par simple changement de sa carte de commande, accepter un pilotage binaire sériel (conception assurée par Michel F1CHM), ou binaire parallèle (bcd), voir plus simplement par commutateur 8 ou 16 positions, selon le choix de l’usager. Le tracé des pcb des filtres autorise aussi bien des montages passe bas de type Wetherhold que des passe-bande PA3AKE. Rien n’interdit donc de l’utiliser derrière un récepteur SDR Elektor, un Pic-A-Star ou tout autre appareil, quelque soit sa logique de commande.

filtre coté pile, les relais

 

Les premiers filtres en cours de mesure

 

Dernière minute…. Mike vient à l’instant de tester rapidement un filtre passe-bas 20 mètres. La courbe de son VNA (un N2PK) est sans appel : plus de 100 dB de réjection

 

J’avais monté un passe-bande à la mode PA3AKE, mais mon analyseur vectoriel, limité à 50 dB de dynamique, ne laissait qu’espérer de tels résultats. La courbe était déjà assez belle

 

Ce soir : Champagne.

Le préampli pas à pas piloté par I2C et l’atténuateur à gain fixe sont encore en cours d’étude (voirs billets précédents), et devraient voir le jour aux environs des fêtes de fin d’année.

Ce petit tour d’horizon donnera ou redonnera, je l’espère, l’envie de bricoler à tous les OM de France et de Navarre. Nous restons à la disposition de tous pour répondre aux questions.

Les différents éléments sous tension. Encore pas mal de bobinages à réaliser. Pour les curieux et les lecteurs appartenant à la Brigade des Stups, la shooteuse situé derrière le filtre est une seringue de soudure en pâte… indispensable pour souder les composants à montage de surface avec la technique “stations à air chaud” ou “four à refusion”.

PS : detail sordide : combien tout çà peut coûter ? Une rapide estimation effectuée par Art situe aux environs d’une centaine de dollars (dont 28 dollars uniquement pour les connecteurs) le coût des composants nécessaires à la fabrication de la MoBo. Ce prix n’inclus pas celui du circuit imprimé, très variable en fonction de la demande. Le pont du rosmètre ira chercher dans les 6 euros, l’atténuateur avec ampli dans les 10 ou 15, l’atténuateur « haut de gamme » seul dans les 20 ou 25 euros blindage compris (contre 80 chez Minicircuit, pour donner un ordre d’idées)

Le coût du filtre n’est pas encore estimé. Il peut varier du simple au décuple selon certaines options. Rien n’interdit par exemple de remplacer les relais EA2 par leur équivalent « qualifiés HF » chez Omron. On passe alors de 4 à 24 euros pièce… faites le calcul pour 32 relais. Les tores sont peu couteux lorsqu’achetés en quantité chez Parts and kits. Les capas, quand à elles, risquent de peser lourd dans la balance. Pour un filtre réception 8 cellules « de qualité » avec des condensateurs à Q élevé (ATC porcelaine), il faut compter environ une centaine d’euros (le double pour une version 16 filtres). Pour la même option pour l’émission (ATC, mais spécifiées 500 V), j’avoue ne pas avoir eu le courage de compter. A 2 euros la capa, voir 3 euros pour certaines valeurs, c’est plus que ruineux. Les prix chutent de moitié environ si l’on utilise des condos au mica argenté spécifiées 500 V. Si aucune contrainte de tension HF n’est obligatoire –cas d’un filtre de réception-, un lot de condensateurs styroflex –toujours Parts & Kits- devrait faire l’affaire, pour un investissement d’une trentaine d’euros maximum.

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commentaires
  1. Unknown dit :

    j\’y comprends rien mais c\’est cool! 🙂

  2. marc dit :

    Voir le billet sur les SDR rédigé sur le blog de Bruno. C\’est en fait la première pierre d\’un projet visant à fabriquer une radio logicielle couvrant de 0 à 3 GHz… et les softs d\’eavesdroping qui vont avec .

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