MSA Episode 1 : la menace fantôme

Publié: 10 février 2012 dans Instrumentation, MSA, Project, UHF, VNA

Premier et très rapide billet sur la construction de l’analyseur de spectre/ analyseur vectoriel conçu par Scotty Sprowls.

Résumé des chapitres précédents :  Un Wiki, hébergé et animé par le HackerSpace Electrolab de Nanterre (c’est la faute à Voltaire) offre à tout amateur de mesures Hautes Fréquence un manuel de montage et de réglage/étalonnage rédigé en Français. Il s’agit de la traduction la plus fidèle possible du site de Scotty Sprowls lui-même. Les manuels d’utilisation, dont la grande majorité a été rédigée par Sam Wetterlin , seront également traduits, au fil du temps.

Communauté de sujet oblige, les merveilleux articles de vulgarisation et d’apprentissage à l’usage du VNA, rédigés par Fred PA4TIM, seront également disponibles en Français.

Huit exemplaires de cet analyseur sont actuellement en cours de montage,  à des stades d’avancement divers. Ce qui suit n’est qu’une sorte de roman-photo décrivant les différentes étapes et points “clef” de la construction de mon propre exemplaire.

Structurellement parlant, un analyseur de spectre n’est rien d’autre qu’un gros poste radio à changement de fréquence (superhétérodyne disent les initiés… une technique inventée par Eugène Ducretet Lucien Lévy (merci à Laurent f6gox pour avoir signalé l’erreur) avant la guerre de 14). La seule différence avec un poste radio, c’est qu’au lieu de démoduler un signal, le dernier étage est chargé d’indiquer la puissance du signal “capté” sur une fréquence ou une plage de fréquence. Un analyseur de spectre est donc une sorte de wattmètre à affichage bidimensionnel, qui ne mesure que des puissances de signaux. A ne pas confondre avec un analyseur vectoriel qui ne mesure pas un signal mais les impédances complexes d’un composant. Tous deux tracent des courbes, mais le “bidule” que l’on met en entrée n’est pas le même. L’un n’est pas “supérieur à l’autre” (allez rapidement vérifier la présence de spurious d’un ampli avec un analyseur vectoriel…), tous deux sont indispensables.

La modernitude de notre époque nous permet d’économiser nombre d’écus en éliminant la partie “affichage” de l’appareil –au diable les tubes pas catholiques et néanmoins cathodiques- et de la remplacer par un ordinateurs. Lequel, au passage, se charge également d’assurer pas mal de fonctions de calcul fort pratiques lorsque l’on tente de mettre au point un filtre, une antenne, la partie amplificatrice d’un émetteur etc. Oscilloscopes, analyseurs vectoriels ou de spectre, générateurs de tous poils sont de plus en plus, de nos jours, pilotés via un port USB par un ordinateur “wintel” d’entrée de gamme.

La génétique des reprap/imprimantes 3D

Ah, un dernier détail enquiquinant : pour fabriquer un analyseur de spectre, il faut un autre analyseur de spectre –ou vectoriel-, ainsi qu’un bon milliwattmètre, un générateur HF calibré couvrant de 0 à 3 GHz/ 0 dBm à 0,01 dBm près… bref, une histoire d’œuf et de poule qui plongera les admirateurs de Buridan, d’Occam, de ses rasoirs (ceux qui rasent les oeufs) et de ses ânes dans une jubilation sans pareille

Premier élément situé tout de suite après le premier mélangeur du MSA, on trouve un filtre à cavité centré sur 1013 MHz. Ce sera l’objet du premier épisode de ce roman photo torride.

IMG_6902

Le lecteur attentif aura tout de suite saisi le coté “plomberie” des montages pour fréquences UHF. Le filtre, c’est le bidule en tube de cuivre. Il a été soudé au four. Mon four à refusion étant trop étroit, c’est la gazinière qui a fait tout le travail pour porter cette masse métallique à plus de 228°c, température de refusion de la pâte à braser. Le résultat extérieur est plutôt moche, mais la courbe de réponse, donnée par l’analyseur vectoriel (l’histoire de l’oeuf et de la poule, souvenez-vous) est acceptable. En théorie, la perte d’insertion affichée, après étalonnage du VNA, est de 8 dB (maximum tolérable… mon grand copain F1CHM parvient à moins de 2 dB de pertes… je le hai !).

La bande passante est de 2,5 MHz (à –3 dB), le niveau de bruit est à plus de 60 dB… je dis bien “en théorie”, car à 1013 MHz, on est proche des limites d’exploitation du VNA de DG8SAQ, et bien au delà de son régime de fonctionnement linéaire et fiable (lequel se situe plutôt aux environs de 500 MHz maximum).

Band filtering is a tradeoff… soit l’on opte pour une bande passante réduite et une bonne réjection des fréquences indésirables, soit on cherche à minimiser les pertes d’insertion et la largeur de bande s’accroit. en diminuant encore le couplage, la bande passante se transforme en lame de couteau avec des flancs très raides, mais le “ripple” du plateau s’accroit dangereusement… pas bon du tout en analyse de signal. L’idéal eut été de trouver un réglage “mi-1CHM, mi-6ITU”. Genre 3 MHz de largeur de bande, et plateau rectiligne sur la ligne des –5 dB. Le prochain filtre sera meilleur, je le sens.

La Smith (en bleu, centre écran) est conforme aux attentes, la courbe S21 marque un petit “creux” au centre du plateau (un peu moins de 1 dB). Une superbe inversion de phase se calle pile-poil en centre de filtre… as expected.

Les voyeurs peuvent se reporter à l’image suivante, encore moins habillée

cavité soudée

Je pense pouvoir grignoter un petit 0,5 dB en moins de perte d’insertion en ressoudant les prises SMA femelle d’entrée-sortie.

Bon, c’est assez pour le premier jour. Les chapitres suivants seront légèrement plus hard

A suivre …

Publicités
commentaires
  1. ITI dit :

    Le Jura n’est-il pas réputé pour la précision de ses ajustages mécaniques ? La pierre à huile est-elle perdue sous la neige ?
    Je persiffle pour mieux cacher mon admiration. Respect. :o)

  2. […] Continuer la lecture ici Ces articles peuvent vous intéresser:Vidéo: CRT-3DB Portatif bibande VHF/UHF CRT CRT-3DB Portatif VHF/UHF Bibande HAM 144/146 ‐430/440… […]

  3. Laurent dit :

    F6ITU, je vous adresse toutes mes félicitations pour votre blog et vos articles.

    Cependant, vous écrivez : “(superhétérodyne disent les initiés… une technique inventée par Eugène Ducretet avant la guerre de 14)”

    ???

    Bien qu’il s’agisse de deux parisiens, il me semble utile de rendre à Lucien ce qui est dit appartenir à Eugène ! 😉

    En effet le principe “superhétérodyne” ne figure pas dans la liste des brevets déposés par Eugène Ducretet ni dans ses travaux déposés à l’Académie des sciences de Paris.

    Aurais-je mal lu ?

    Il me semblait que le brevet principe du superhétérodyne appartient à Lucien Lévy, découvert un peu avant 1914 mais planqué “secret défense” par Gustave Férié, à l’époque simple Capitaine…

    Lucien LEVY ne sera autorisé que plus tard par Férié à publier son brevet superhétérodyne.

    Brevet n°493660, déposé en août 1917 et Brevet n°506297, déposé le 1er octobre 1918 (source INPI).

    Meilleures 73,

    F6GOX Paris 11ème

Laisser un commentaire

Entrez vos coordonnées ci-dessous ou cliquez sur une icône pour vous connecter:

Logo WordPress.com

Vous commentez à l'aide de votre compte WordPress.com. Déconnexion / Changer )

Image Twitter

Vous commentez à l'aide de votre compte Twitter. Déconnexion / Changer )

Photo Facebook

Vous commentez à l'aide de votre compte Facebook. Déconnexion / Changer )

Photo Google+

Vous commentez à l'aide de votre compte Google+. Déconnexion / Changer )

Connexion à %s