Archives de la catégorie ‘SDR’

Alexiares filter for home made SDR

Publié: 12 novembre 2017 dans Filter mobo, Project, SDR

The original OpenHPSDR Alexiares filter (aka “Alex”)  is particularly well suited for most short wave DDC/DUC software defined radio. This complex front-end is a mix of HPF and  LPF filters. The LPF "cleans” the transmited signals and is always “on”, the HPF is only active when receiving and makes a nice “medium width” and adjustable bandpass filter when combined with the LPF. As narrow bpf are not mandatory for DDC-base SDRs –they even could impair the MDS of the receiver-, this architecture is probably the best of breed  in term of filtering

Choosing the righ LPF/HPF combo is simply made by software, via a serial I2S protocol. This protocol also commands and controls many other gadgets : a low noise amplifier for the 6 meter band, a bypass circuit –filtering could be a handicap when dealing with spread spectrum transmissions for example-, a permanent 60 MHz LPF used as an antialiasing filter, and many antenna and receiver switching to select a set of antennas, use a specific external BPF, amplifier or transverter, , select the first or second ADC for receiving, or use the second ADC when transmitting and using the pre-distorsion (aka “pure signal”) function.

But… oh, wait !… Alex is not sold anymore by the TAPR! The bare pcb is almost impossible to find. And anyway, Alexiares cannot be used with certain configurations. Most ham using a Red Pitaya, for example, are looking for a filter board with an I2C protocol. Guys wishing to build a Hermes Lite prefer to use a simple “parallel” protocole that mimic the “J16” 7 bits output (also known as Hermes/Penelope in PowerSDR’s config screen). And people playing with some “kilowatt SSPA” frankly don’t care about the LPF section of Alex : they only need a way to control le kW-class lpf they intend to use, without compromizing the “Hermes/Alex way of combining LPF and HPF filters”

That the reason why I decided to build a new set of board, fully compatible with Alexiares… but with some differences. The two main boards remains the HPF and LPF filters, both of them beeing built on a 10×10 piece of pcb, both of them needing a simple “positive common/ground switched” logic. Depending on the kind of SDR you intend to build, you can drive these two filter with a “plain old” I2S serial interface, an I2C interface, add an antenna selector, add a preamp/transverter/specific filter crowbar, choose to integrate a Solid State Power Amplifier control unit, and adapt you own antialiasing filter depending on you sampling rate (60 MHz for the Red Pitaya or Hermes/Angelia/Orion board, or 31 MHz for the Hermes Lite V1.0 or V2.0).

In the near future, a multi-purpose Tandem-match 33dB coupler will be added to this set of pcbs (for pure signal and vswr control)

Warning : this project is not yet fully tested. It could include a certain number of errors. As long as a full set of prototype boards haven’t been assembled and tested, use these files with caution (and at your own risk).

All these files are open source (CERN Licence) unless specified by it’s respective authors. All schematics from the OpenHPSDR are protected by the OpenHardware licence. The Mentor board intellectual property belongs to ON7EQ. The whole project has been completed with Kicad EDA, an open source CAD software developped by CERN.

– Alexiares_LPF : 

LPF_bottomLPF_Top

A LPF board, stritly using the very same set of filters as the original LPF, and able to widstand 80 to 100 W PEP. Toroids are T68, relays are able to widstand a 3 amp current. This board is based on a 4 layer pcb. All caps are 500 V ATC-like components. This board can be shielded in a 10×10 cm metal box.The Kicad schematic, pcb and gerber could be found on github on this link.

– Alexiares_HPF : 

HPF bottomHPF up

A HPF board with a integrated 6m LNA and a bypass (passall) filter section and a low noise amp (MMIC). It’s a simple 2 layer pcb using small signal relays and T50 toroids.This board can be shielded in a 10×10 cm metal box. The Kicad schematic, pcb and gerber could be found on github on this link.

– Alexandrie :

Alexandrie dwnAlexandrie up

A full featured SPI interface fully compatible with the Hermes serial protocol (J6 connector). This board has the same 10×10 form factor than the HPF an LPF pcb’s.The Kicad schematic, pcb and gerber could be found on github on this link.

– Alexi2C :

Alexi2C dwnAlexi2C up

A fork of the DC2PD interface that converts the I2C protocol used by the Red Pitaya (Pavel Denim’s firmware). This board can directly drive the LPF/HPF set of filter as it includes a pair of ULN2803 drivers. This board could also be used without any I2C decoder. In this case, the parallel bus of the SDR is directly plugged on the board and the pair of ULN2803 could be used in “J16” mode. This board is using a ”half size” format (5x10cm) The Kicad schematic, pcb and gerber could be found on github on this link.

– Alexiares_LPF_RX_In :

Alexiares_LPF_RX_In bottomAlexiares_LPF_RX_In

A specific 60 MHz lpf with a 88/108 notch filter and a TX/RX relay. This board is in fact a sub-section of the RX High-pass filter that couldn’t fit on the HPF board. I decided to enhance the characteristics of the original filter, with a 7th order “M-Modified” LPF. The LPF section acts as a strong antialiasing 60MHz filter and the two elliptic rejection frequencies are centered on each side of the FM broadcast band. This way, one could not be disturbed by FM signals located in the 4th Nyquist zone heard on the 21, 24 or 28MHz band. One side of this filter –the output- goes directly to the HPF input, the other side is ended with a relay that isolate this filter from the RX path when transmitting. During TX, a small amount of the transmited signal is so redirected to the second ADC and used by the pre-distorsion (pure signal) control software. This board has a small footprint (5x5cm). The whole board or only the filter itself could be shielded. The first option is highly recommended; The Kicad schematic, pcb and gerber could be found on github on this link.

– Alexiares_Coax_Out :

RX_Ant dwnRX_Ant_up

A set of two 5×10 boards for the RX and the TX path, used to switch antennas (3 max), external filters or low noise amplifiers, transverters, and select the current ADC. Both board can receive a peripheral shielding. The Kicad schematic, pcb and gerber could be found on github on this link.

– Mentor :

Mentor dwnMentor up

A Deluxe Arduino-based control board for SSPA designed by ON7EQ. This board handles information comming from the linear amplifier (voltage, current, temperature, vswr, direct power….) and takes action in case of difficulties (drives the cooling fan, shuts the amp down, and alerts the Hermes main board). The Kicad schematic, pcb and gerber could be found on github on this link.

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Compaq 386 & SDR retrofit (4)

Publié: 27 octobre 2017 dans Project, SDR

SoC, alimentation et interfaces

Cet article est la suite du billet publié le 12 mai dernier

Afin de réserver l’espace disque à la partie émission -près de 4,5 décimètre cube-, l’intégralité de la section informatique est logée dans le boitier d’alimentation. Le SoC (system on a chip), son alimentation ac/dc, ses interfaces USB, ethernet et vidéo.

Le capotage alu protègera en partie la radio de tout rayonnement électromagnétique direct (je ne me fais pas d’illusion, les câbles de liaison vont bien véhiculer quelques parasites, les ferrites devront faire leur office). Il offrira au SDR un bloc numérique « modulaire », extractible ne nécessitant pas la moindre soudure ou dessoudure : chaque liaison transite par un connecteur spécifique : sorties Ethernet vers le SDR et le monde extérieur, prises d’alimentation 5V pour la partie filtrage et l’alimentation du SDR lui-même, sortie vidéo vers l’écran escamotable, sortie USB vers le clavier, la souris, la console de contrôle et de pilotage… probablement même l’alimentation d’un éventuel amplificateur de puissance et/ou batterie 12V interne (lesquels seront logés dans le boitier d’extension)

Ce qui ne gâche rien, le boitier d’alimentation intègre d’origine un filtre secteur exceptionnel. Les constructions Compaq des années 80 étaient à la hauteur de leur réputation… et de leur prix (9000 dollars la machine, la plus puissance du marché à l’époque)

Après alimentationectomie de l’électronique d’origine, la première modification a consisté à fileter en M4 Iso les 4 points d’ancrage situés dans le boitier.

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C’est sur ces points d’ancrage que son vissés 3 tiges filetées et un tube d’alu servant d’entretoise, lesquelles supporteront une plaque de fixation. Le premier prototype de cette plaque a été réalisé en FR4, la plaque définitive étant en aluminium.

D’un côté de la plaque, dans l’alignement du ventilateur, la carte CPU UP Squared, et à proximité du filtre secteur et de l’entrée 220V, une petite alimentation « open frame medical» de fabrication Taïwanaise, et capable de fournir 10 ampères sous air forcé. Ce qui ne sera jamais le cas, la carte cpu ne consommant que 6 Ampères, et le reste de l’électronique radio moins de 2 ampères. Au pire, un ventilateur 5V peut être ajouté sur le fond de caisse.

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Sur le coté pile de la plaque, également dans l’axe du ventilateur, un commutateur « semi-intelligent » Zyxel 5 ports gigabits, et, sur le côté opposé, un hub USB3.0 4 ports.

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Le Zyxel est un commutateur “non administrable”, mais capable d’offrir un semblant de QoS “matérielle” selon le connecteur utilisé. Le port full speed est situé sur la gauche –en vert-, les deux ports suivants sont considérés comme prioritaires, les deux autres sont réservés au trafic non critique. En toute logique, la carte SoC est reliée au connecteur vert, et le premier brin prioritaire sert à relier le SDR et les quelques 120 MSPS  de flux dans les moments les plus intensifs.

le troisième câble est également branché sur un port jaune à haute priorité, puisqu’outre le travail “internet” lent –synchro ntp, mise à jour du noyau et autres contingences logicielles- il servira également à piloter le SDR depuis n’importe quel poste client situé sur le réseau local ou en remote.

La carcasse du boitier lui-même supporte

– Les 6 sorties 5V (alimentation du Red Pitaya ou de l’Hermes Lite 2.0, de l’écran TFT 10 pouces, de sa carte interface, et des filtres LPF et HPF de sortie). Ces sorties sont reliées à un connecteur hermaphrodite Anderson

– Une sortie vidéo HDMI

– 4 fenêtres découpées à la hâte pour accéder aux connecteurs femelle du hub USB

– Le ventilateur -sous-watté et alimenté en 5 V pour la durée des essais

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Sur la seconde demi-coque du boitier d’alimentation se trouve :

– L’entrée 220V et sa sortie filtrée

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– Une carte audio USB fixée sur la face externe

– Un récepteur SDR 30/1700 MHz

Sur une cornière spéciale attenante au boitier d’alimentation, elle-même située à l’aplomb d’une fenêtre pratiquée sur l’arrière du boitier sont fixé

– Une prise et pigtail Ethernet Cat 6E pour raccordement externe du couple SDR/ordinateur

– Une entrée et une sortie audio (casque/HP externes et micro/entrée ligne). Ces deux jack sont des prises femelles « jack stéréo » pour câble de fabrication Rean/Neutrik… les prises jack châssis 3.5mm que l’on trouve tant dans le commerce Européen que chez les revendeurs Chinois (eBay, Alibaba) ne sont pas assez solides.

– Une sortie SMA femelle destinée à recevoir une antenne large bande VHF (entrée du récepteur SDR)

Trois câbles sortent directement du boitier d’alimentation. Il s’agit

– D’un tronçon de 30 cm de câble Ethernet Cat 6 destiné à relier l’ordinateur et le SDR principal (protocole Metis),

– Du « pigtail » Ethernet provenant de la cornière de support des connecteur externe et allant directement se brancher sur le commutateur Ethernet interne.

– D’un câble USB reliant le SoC et la carte son externe

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Le boitier d’alimentation fermé et câblé. Tel que, il suffit de lui brancher un écran hdmi, un câble ethernet, un clavier et une souris pour qu’il soit exploitable en station de travail.

L’ajout d’une “carte son” externe n’est pas anodin. La section “audio” du Soc “Up Squared” utilise par défaut le port hdmi, et aucune sortie ou entrée BF n’est prévue sur la carte. Il faut donc ajouter une carte audio indépendante, reliée par bus USB.

Si les temps de latence gênent l’opérateur radio, il est alors très facile de remplacer cette carte par un boitier ASIO

beaucoup d’utilisateurs de SDR qui n’ont pas complètement compris ce qu’était une radio logicielle rêvent d’un transceiver “sans ordinateur” (nonobstant le fait qu’ils ne peuvent se passer d’un ordinateur relié à leur émetteur pour remplir leurs logs, consulter leur “cluster”, envoyer leurs “eQSL”, décoder les émissions numériques)

Cette quête du SDR sans ordinateur aboutit généralement à l’intégration d’un codec branché directement sur le SDR… oh, joie : cet ajout n’a que des avantages : il interdit tout usage du port I2S  -généralement exploité par le protocole Alexiares de l’OpenHPSDR- et fait parcourir le signal démodulé deux fois de plus entre l’ordinateur et le transceiver. Accessoirement, ce genre d’accessoire ne sert qu’aux modes de transmission analogique/audio, et non aux communications numériques et large bande.

En toute logique, l’usage d’un codec est donc une hérésie. L’audio, qu’elle soit analogique ou numérique (freeDV par exemple) doit être traitée par l’ordinateur et en rester à ce stade.

Mais revenons à nos prises, fils, câblages et boîtiers.

Une prise de sortie 220 V sur connecteur Molex 4 points de contact sera ajoutée par la suite pour alimenter le coffret d’extension (ampli HF de puissance et couple batterie au plomb gélifié et son chargeur)

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Ci-dessus, l’alimentation glissé dans son logement, est maintenue par deux rails de guidage puis fixée par 4 vis en fond de boitier. La couche de peinture couleur minium qui tapisse l’intérieur est en fait un traitement de surface cuivré déposée par galvanoplastie.

Système, Sofware, les S de SDR

Cet article est la suite du billet publié le 10 mai dernier

Le choix suivant concerne le noyau à adopter. Coupons court au suspens, ce sera Windows, les raisons sont multiples.

En premier lieu, c’est l’environnement pour lequel a été développé le plus grand nombre de logiciels clients pour SDR. Les outils natifs sous OS/X se comptent sur les doigts d’une main en étant optimiste, et les applications sous Linux généralement conçues pour piloter des radios logicielles de type “I/Q audio” ou utilisant un port USB. A moins de s’engager dans un développement GRC sous GNU Radio –la plateforme utilisée n’est pas franchement adaptée à ce genre de sport- ou souhaiter installer un serveur GHPSDR3-Alex, il n’existe quasiment pas, Linrad mis à part, de client compatible Ethernet/protocole Metis.

Sous W10, en revanche, on peut utiliser

  • GRC (avec des fortunes diverses)
  • OpenHPSDR
  • KissConsole
  • HDSSDR
  • CuSDR
  • SDR#
  • QtRadio
  • SparkSDR
  • Quisk + wxPython
  • Hermes VNA
  • HamVNA …

Outre cette richesse potentielle de logiciels clients, Windows est également la plateforme de prédilection des outils de modulation. le nombre de Codec et modem en environnement Microsoft ne se comptent plus : FreeDV, FlDigi, MultiPSK, JT65  et ses multiples avatars, DSD ou les avalanches de décodeurs SSTV, RTTTY, PSK31…Lire à ce sujet la rapide présentation de FreeDV.

Windows est lourd ? les logiciels tels qu’OpenHPSDR le sont tout autant. Le choix d’une carte à base de processeur Intel n’est pas un hasard. Courant juillet 2017, une “UP Squared” nouvelle génération –quad core pentium 2,5 GHz 8 Go/128 Go flash- fera sauter les dernières limitations de ressources des SOC actuels.

Car il faut bien avouer que l’actuelle configuration est “limite utilisation” avec OpenHPSDR (Atom x5-Z8350 ,32Go eMMC, 2Go RAM). Elle fonctionne en revanche très bien avec Spark, KissConsole, QtRadio et autres clients légers, supporte sans broncher Virtual Cable et… boote en 9 secondes. Ajoutons que ces cartes sont équipées d’au moins un port USB 3.0, nécessaire pour pouvoir jouer avec des récepteurs genre AirSpy ou des transceivers tel que HackRF

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L’installation de Windows, des pilotes spécifiques Up Board et des applications ne nécessitent pas d’explication particulière. Tout au plus faut-il préciser de configurer le système en donnant la priorité aux applications, en désactivant le plus possible des “gadgets” graphiques inutiles et les services non essentiels, notamment “expérience client” ou “indexation”. Si la machine n’est appelée qu’à jouer le rôle de station radio, les services serveur peuvent également être immolés. Dans l’absolu, plutôt qu’un noyau Station, il serait préférable d’’utiliser une version Serveur de Windows, plus sobre et plus facile à configurer –et fort heureusement sans Cortana !)

Après une petite heure de gymnastique et d’échanges de clefs USB, le transceiver est opérationnel. Ci-dessus, le Compaq “rétrofité”, et relié à un Hermes Lite (version 1.0) affichant un spectre de plus de 300 kHz “plein écran”.

ET hop, prochaine étape,  retrofit du clavier et ajout d’un Airspy. Il faudra attendre quelques expéditions de Cipango, notamment un hub USB et un switch Ethernet Gigabit, lesquels seront intégrés, toujours dans ce même boitier. Le week-end sera mécanique.

Le chapitre suivant abordera l’intégration de la partie informatique –SoC, alimentation et interfaces

Alimentation générale, ouverte à toutes heures

   

Cet article est la suite du billet publié le 10 mai dernier

Beaucoup de méca et de sertissage de prise, de tergiversations sur les connecteurs à employer, les tensions nécessaires et méthodes de régulation futures prévue… mais promis, le Compaq prend vie à la fin de ce chapitre.

Pour l’heure, les alimentations seront “à découpage”, “open frame” et indépendantes selon la nature de l’élément alimenté

  • Un bloc 5V 4 Ampères pour alimenter le SOC Up board et l’écran TFT
  • Un bloc 8V 2 ou 4 ampères destiné au SDR lui-même. Ce 8 V précèdera un régulateur série qui fera retomber la tension à 5V en éliminant au passage les bruits de hachage. Technique switch/linear
  • Un bloc 13V 5 ampères pour fournir l’énergie nécessaire à l’ampli de puissance 20W. La régulation est moins critique sur les sections de “gros bourrin”, mais une attention particulière doit être apportée à la réjection en mode commun, car HF et découpage font parfois très mauvais ménage. Une alimentation qui perd les pédales, et on a vite fait  de se retrouver avec 100V en sortie… le temps –toujours trop long- que les sécurité se déclenchent.

Tous ces modules open frame sont blindé et intégrés dans le boitier de l’ancienne ailmentation. Seul le bloc 5V est installé ce jour, afin de vérifier le bon fonctionnement de l’écran et du SOC.

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L’alimentation est tellement petite qu’elle peut tenir verticalement dans le capotage d’origine.

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une plaque de polycarbonate est découpée pour servir de support aux deux autres alimentation 8 et 13 V. Compte tenu du volume d’une “5Ampères”, il serait tout à fait possible d’y loger également la carte “ordinateur”. Solution abandonnée car posant de gros problèmes de routage de câbles (notamment 1 ethernet, 1 HDMI, 5 USB)

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Un imposant filtre secteur occupe près de 10% du volume “énergies”… indispensable lorsque l’on joue avec des hautes fréquences.

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le bloc alimentation est à nouveau glissé dans le boitier principal du Compaq… quelques soudures sauvages sur l’alimentation, branchement du SOC 5V et HDMI…

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… et le bios UEFI s’affiche sur un écran couleur HD… le précédent afficheur offrait une définition phénoménale de 640×400 en émulation CGA (16 niveaux de gris) (pardon, d’orange).

Les prochaines étapes prendront un peu plus de temps :

  • Retrofit du clavier aux normes USB (inconnues à l’époque). Il est impossible d’utiliser un autre clavier pour deux raisons : sa frappe est très agréable, et il sert à protéger l’écran en position de transport… coque “custom design”
  • Ajout d’un swiitch Ethernet
  • Ajout d’un hub  USB 4 ports pour les périphériques extérieurs (clavier, souris, console DJ de pilotage du SDR).
  • Intégration d’une unité de stockage (SSD ou carte flash)
  • Intégration d’un Airspy en attendant la disponibilité des cartes Hermes Lite V2.0
  • fixation mécanique de l’amplificateur linéaire 20W
  • Ajout des deux dernières alimentation, fixation du bloc de régulation série
Le chapitre suivant abordera les choix et contraintes techniques : type de SoC, type de système d’exploitation

    Cela faisait plus de 15 ans qu’un antique Compaq386 portable, dit “lunchbox” ou “machine à coudre”, trainait dans les combles de la maison, servant de refuge tantôt aux souris, tantôt aux nids de guêpes. Triste fin pour une des machines “pro” les plus puissantes de son époque, et surtout construite avec un sérieux et une débauche de moyen sans rapport avec ce que l’on retrouve sur les Compaq/HP contemporains.

    L’utiliser pour un “retrofit” à base de Raspberry “mediacenter & retrogaming” ? pas assez overkill. En revanche,le transformer en “Autonomic Software Defined Radio” à base de Hermes Lite 2.0 l’aventure était tentante. Ce sera donc un émetteur-récepteur multimodes, capable d’être utilisée en fixe ou en station portable en situation d’urgence, offrant autant de possibilités en termes de transmissions (analogique ou numérique voix/données) que n’importe quel appareil tactique (et non, ne comptez pas sur moi pour le bomber avec des couleurs “camo”)

    Car mécaniquement, le Compaq “machine à coudre” à des arguments

    • – Ecran 10,1 pouces (tiens donc, le facteur de forme des tablettes), facilement démontable, éventuellement tactile dans un second temps
    • – Boîtier d’une solidité à toute épreuve en plastique chargé verre –des années de reportage, une bonne trentaine de tours du monde, des voyages en soute et des tests parfois limite destructifs
    • Blindé comme une coquette bâtisse de la ligne Maginot : les risques de “spurious” entre la partie numérique et radio seront limités le plus possibles
    • offrant quasiment une contenance interne de 8 litres, idéal pour y loger un SOC, un SDR et un amplificateur linéaire de 20W
    • intégrant en un seul bloc écran escamotable, clavier –un véritable clavier, pas un élevage de limaces pour adeptes de la frappe-gendarme- et unité centrale
    • Et surtout, machine possédant encore son fameux “boitier-d’extension-externe-pour-cartes-longues-format-ISA” qui, débarrassé de son fond de panier, fera un excellent bloc d’alimentation sur batteries au plomb gélifié de 12V/7Ah. C’est que ça consomme, un ampli de 20 W…

    Passons les détails : élimination de la carte mère, pulvérisation de l’électronique de l’alimentation –n’est conservé que son boîtier en alu, le ventilateur et un filtre secteur monstrueux-, atomisation du lecteur de disquettes 5,25 pouces et d’un disque dur MFM que même les moins de 30 ans ne peuvent pas connaître, et affichagectomie d’une dalle plasma norme Hercules en 800×600, fierté de son époque et vendue au prix du platine en lingot.

    Modification de l’écran

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    Tout de même, 35 mm d’espace entre le fond du boitier et la protection de dalle. Largement de quoi loger un TFT de 10,1 pouces déniché sur eBay ainsi que la carte de pilotage. Peut-être même par la suite pourrais-je même y ajouter un “dongle” SDR genre Airspy avec ou sans upconverter.

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    Les fixations de l’écran plasma d’origine sont utilisées pour maintenir une plaque de polycarbonate, laquelle supporte, d’un coté, la dalle TFT à grand renfort d’adhésif double face (les fabricants de tablettes ne font pas autrement) et de l’autre l’électronique de pilotage d’écran, maintenue par 4 entretoises filetées en 3 ISO. Une lumière de 6x60mm a été pratiquée pour que la nappe kapton sortant de l’afficheur puisse tomber dans l’axe du connecteur de la carte contrôleur.

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    L’interface de commande de l’écran est vissée sur le bord supérieur du boitier… le plus difficile dans l’histoire étant de bien mesurer l’entre-axe de chaque bouton

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    Après 3 jours de travail (dont deux passés à usiner plusieurs types de support avant de tomber sur la bonne plaque de plexi, la bonne position de l’interface, le bon câble hdmi etc- le TFT est positionné et prêt à être monté de façon permanente

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    Le bloc CPU est prêt à recevoir l’écran, qui  est fixé par un cantilever associé à deux guides latéraux

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    Et hop, retrofit de l’écran quasiment achevé. Il ne reste plus qu’à visser la façade…

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    Prochaine étape, le retrofit du clavier, ancienne matrice au standard IBM PC AT “grosse prise DIN”

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    Une fois l’écran rabattu et le clavier en position transport, la “machine à coudre est prête pour le voyage. (oui, la poignée est sympa)

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    Prochain épisode : intégration de la partie “ordinateur-alimentations, hub USB, Switch Ethernet” dans le coffret de l’alimentation. Un SOC “UP board” et un ampli 0/30 MHz 20 W (ventilos et radiateur compris) ont été posés sur les blindages internes pour donner une idée du volume utile du boitier. Et ne n’ai pas encore parlé du boitier d’extension pour batteries !

    Le chapitre suivant abordera les tests préliminaires d’intégration

    Il existe, dans le domaine des communications de loisir, bon nombre de formes d’ondes propriétaires soumises à licence et généralement liées, pour pouvoir fonctionner, à des réseaux d’opérateurs. PMR, DPMR, D-Star, System Fusion ne sont que quelques uns de ces protocoles captifs

    Les radioamateurs –qui ne souhaitent inféoder leurs communications ni aux services d’un TelCo ni à une quelconque autorité de certification autoproclamée- ont développé leur propre standard de modulation “voix numérique”, FreeDV. Et ce notamment grâce au talent de David Rowe VK5DGR, le soutiens d’un des pères de l’Open Source et de Debian Bruce Perens K6BP, aux encouragements de Phil Karn KA9Q (père du premier TCP/IP Open Source et CTO de Qualcomm), Brady O’Brien KC9TPA… et quelques dizaines d’autres bonnes volontés.

    Sans entrer dans les détails techniques, FreeDV peut être considéré comme une “boite noire” intercalée entre le micro de l’émetteur et l’émetteur lui-même. Boite noire dont le rôle est de numériser la voix, et fournir un signal acceptable par la chaine d’émission, qu’elle soit en bande latérale unique ou en FM. Le correspondant, quant à lui, doit posséder un décodeur similaire fonctionnant en réception, et capable de traiter le signal pour reconstituer le message vocale de la station émettrice. Précisons au passage qu’il n’existe pas une seule forme d’onde FreeDV, mais une collection de types de modulation, exploitant des largeurs de bande variables, des taux d’échantillonnage également variables (de 700, 800, 1600 et 2400 bits/s), et adaptés tantôt à la SSB, tantôt à la modulation de fréquence bande étroite.

    La cuisine logicielle

    La réception d’un signal FreeDV ne demande pas énormément de moyens. Une clef RTL-SDR associée à un convertisseur “déca” –ou pas, car FreeDV se développe également dans la bande VHF-, un logiciel de décodage

     

    FreeDV client

    et un câble audio virtuel capable de “brancher” la sortie audio du logiciel de réception sur l’entrée du décodeur

    vb cable config

    …. reste à trouver une station émettant en mode numérique pour décoder le flux.

    Ci-dessous, une réception en FreeDV 800XA sous Windows, avec une clef Airspy, un downconverter bricolé maison et le logiciel SDR-Sharp

    success 800XA

    Un examen attentif du spectre du signal facilite la reconnaissance du type de modulation adopté. Le décamétrique, est le royaume des émissions en FreeDV 700 B et C, 800 XA et 1600 b/s. Ci-après, respectivement, la réception d’une émission en 1600 bits par seconde –l’on voit clairement une densité d’information plus importante sur le spectre…..

    success 1600

    … et une communication en mode 700B, nettement moins surchargée.

    success3 700B

    A l’émission, la méthode de configuration est sensiblement identique –le signal du microphone est aiguillé vers le logiciel encodeur FreeDV, lequel envoie le signal numérisé vers l’’entrée “modulation numérique” du transceiver. Il faut avouer que l’opération est considérablement plus simple avec une radio logicielle telle qu’OpenHPSDR (ci-dessous) ou HDSDR.

    La seule et principale difficulté est de ne pas confondre les canaux d’entrée et de sortie… le fil rouge sur la borne bleu, le fil noir sur la borne verte…. ou l’inverse.

    config freedv tx annotate

    La cuisine matérielle

    Si l’on ne possède qu’un transceiver “old school”, il existe deux possibilités

    – Soit l’on construit –ou l’on achète “tout fait” un boitier qui se branche sur les prises micro et sortie audio de l’émetteur-récepteur

    sm1000e

    Pour l’heure, un seul modèle est disponible, le SM1000 de Rowetel. Un modèle 2000 devrait sortir courant 2017. Le prix d’une telle extension gravite aux environs de 200 euros

    – Soit l’on possède un ordinateur qui sera relié à l’émetteur… selon l’inspiration du moment. Par un câble entre l’entrée ligne de la machine et la sortie “digital audio” du TX-RX, ou bien via le connecteur USB qui délivre un signal I/Q –de plus en plus de XMTR sont ainsi équipés. L’on peut également modifier le transceiver avec une clef SDR (réception uniquement) ou un SDR “de fréquence intermédiaire” genre Softrock (émission-réception). Ces modules doivent être branchés sur la plus haute des F.I. afin de convertir les signaux analogiques reçus en signaux I/Q et lycée de Versailles. De cette modification l’on extrait des signaux I/Q récupérés soit via une liaison USB soit via des câbles audio branchés sur la carte “son” de l’ordinateur. Le reste de la chaine de traitement est purement logicielle, –HDSDR, PowerSDR, Rocky, SDR-Sharp, Quisk, GnuRadio, QTradio, Linrad, GQRX… on a l’embarras du choix, d’autant plus que les binaires FreeDV sont disponibles sous noyau Windows, Linux et OSX.

    Principales ressources

    FreeDV se télécharge (binaires, sources, spécifications) depuis le site FreeDV (http://freedv.org/tiki-index.php)

    Les évolutions et informations relatives à de nouvelles intégrations –ainsi le 2400 b/s pour transmissions FM- sont diffusées généralement via le site de David Rowe (http://www.rowetel.com/)

    La recherche d’un correspondant peut être grandement facilitée en utilisant le “qso finder”, un “cluster pour expérimentateurs” hébergé par K7VE (http://qso.freedv.org/)

    I

    I gat the music in me…

    Publié: 13 mars 2017 dans SDR

    IMG_20170310_134225

    PowerSDR mRX, aka “openhpsdr”, version “ouverte” de PowerSDR, possède depuis un peu moins d’un an une extension logicielle destinée à interfacer n’importe quel périphérique Midi avec les commandes CAT du logiciel. A l’origine de cette idée, un radioamateur Allemand,  Tobias, DH1TW, idée reprise par les développeurs du projet HPSDR. Désormais, le tableau de paramétrage établissant la correspondance des ordres Midi et CAT se trouve sous l’onglet Setup/CAT Control/Configure Midi

    .. et précisément, le site de vente PàP “Le Bon Coin” regorge de consoles Midi pour Disk Jockey Hercules, dont les prix varient entre 10 et 40 euros. Ca ne fait pas cher au bouton  de contrôle. Les amateurs les plus exigeants peuvent brancher une table professionnelle… simple question de moyen

    Seule ombre au tableau, le fastidieux travail qui consiste à imprimer et découper des étiquettes autocollantes (ici, un film vinyle Oracal réalisé à l’imprimante laser)… et de choisir la disposition la plus ergonomique selon les goûts de chacun.

    Amplificateur 20W G6ALU sauce VK3PE

    Publié: 26 février 2017 dans Picastar, SDR

    Glenn VK3PE a travaillé sur une variante de l’ampli 20 W de G6ALU connu de tous les bricoleurs du monde décamétrique

    http://www.radio-kits.co.uk/radio-related/20W_PA/index.htm

    Le principal défaut de cet ampli réside dans le choix du tout premier transistor, quasiment introuvable de nos jours, et qui, de toute manière, n’apporte pas toujours le gain espéré. Glenn a donc décidé de remplacer ce transistor par un MMIC, simplifiant du coup les éventuels calculs d’impédance d’entrée de l’amplificateur.

    Le reste est très classique. Le MMIC apporte 20 dB de gain selon l’hybride utilisé, le premier push-pull de RD6HHF1 ajoute 23 dB de gain, le second pushpull passe la seconde couche avec 20 ou 21 dB grâce à des RD16HHF1 –ou RD16HVF1 si l’on compte couvrir le 50 MHz. Les transformateurs de sortie utilisent des binoculaires plus petites que celles utilisées par G6ALU.

    Au total, cet amplificateur présente donc un gain de 60 dB (63 dB moins 3 dB “consommés” par un atténuateur 3 dB de stabilisation d’impédance d’entrée). Il peut donc sortir entre 15 et 20 W à partir d’un signal d’environ –13 dBm , ce qui est très exactement ce qu’il faut pour attaquer le PA 150 G6ALU dérivé de la note d’application AN762 de Motorola, réalisation signée par le pape du transfo HF, Helge Grandberg K7ES.

    Attention cependant : le gain total frisant les 60 dB, un signal de –13 dBm poussera l’ampli à sortir 47 dBm, soit 50 W… l’appel de courant transformera les transistors en grillade. Ne pas chercher à dépasser les 43 dBm, soit en diminuant l’excitation au niveau des réglages de la fréquence intermédiaire, soit en renforçant l’atténuateur d’entrée, soit en choisissant un mmic moins généreux de 4 ou 5 dB.

    A noter que la valeur des composants du circuit de contre-réaction du second push-pulll ont été perdues dans le crash d’un disque dur… les plus prudents peuvent faire l’impasse et monter cette section en “version originale”.

    Le schéma peut être téléchargé sur le site de Glenn à l’adresse http://www.carnut.info/6m_modified_G6ALU_PA/MODIFIED_g6alu_pa_SCH_experimental_.pdf

    mécaniquement, le pcb, plus petit que celui de G6ALU, a une taille équivalente à celle d’un radiateur de processeur “slot A”

    20W

    une fois les trous de fixation repérés, alésés et taraudés, il est nécessaire de tailler des colonnettes d’appui en aluminium pour que les rappels de masse entre pcb et chassis soient le plus francs possible. 

    ampli 20 fixation

    Attention, les entretoises situées sur les transistors sont moins longues d’environ 1,6 mm

     

    Ampli final

    le blindage en clinquant est ensuite soudé sur le bord du circuit imprimé, après avoir prévu les perçages des deux bypass (alimentation, bias) et des deux prises d’entrée-sortie. Après une soudure stakhanoviste des composants restants, il ne reste plus qu’à brancher et régler le bias.

    Certains radiateurs de Pentium  sont équipés d’une sonde de température logée dans l’épaisseur de la semelle. Des ventilateurs 3 ou 4 cm de diamètre peuvent également être vissé directement sur le dissipateur. Mais a priori, cet amplificateur dissipe nettement moins de chaleur qu’un Pentium II, et cette précaution s’est avérée inutile dans mon cas.

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    La dernière photo montre clairement les débords du pcb facilitant la fixation de l’ampli sur la face arrière d’un transceiver ou sur les rails internes du coffret.

     

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    L’amplificateur G6ALU originel peut également être modifié pour que l’étage d’entrée soit remplacé par un MMIC

    preamp

    Sur la gauche du circuit un pad de 3 dB de stabilisation d’impédance, au centre le MMIC, sur la droite le circuit de bias et sa self. Le pcb a été conçu pour que la sortie soit dans l’axe du primaire du second transfo (attaque du premier push-pull de RD6HHF1)

    L’étage d’entrée de l’ampli G6ALU classique est supprimé, et remplacé par le “pcb MMIC”. Rappels de masse énergiques sur 4 points, suppression du premier transfo, modification du second conformément aux instructions de Glenn VK3PE

    La chose est plus longue à décrire qu’à installer.

    modif g6alu

    Ci-dessous, en orange, le gain du G6ALU originel (avec un BF199 en transistor d’entrée, avant modification “MMIC”). En bleu, le gain de la version VK3PE. 6 à 8 dB d’écart entre les deux versions. La graduation 1 en abscisse correspond à une fréquence de 1 MHz, la graduation 10 à 30 MHz

    clip_image001

     

    Les transfos de sortie du G6ALU “rouge” modifié par VK3PE ne permettent pas d’élargir la bande passante en utilisant les astuces de DK5LV. En revanche, le gain est très nettement amélioré et la réponse en fréquence un peu plus plate. Un changement de valeur de la capacité de compensation devrait redresser le niveau sur les bandes hautes, mais probablement au détriment des fréquences basses.

    Angelia, beginning of a long journey

    Publié: 20 février 2017 dans SDR

    Today, February 20th, we have received a small batch of Angelia SDR board and the 10MHz buffer/switching module (small pcb on the lower right corner)

    It’s an 8 layer board full of BGA’s, QFN, QFP, exotic and expensive components. More info on the Apache Labs web site https://apache-labs.com/al-products/1031/Angelia-Assembled–Tested.html

    At first glance, it is obvious that the board we received is different from the commercial version shown on the Angelia page.

    angelia

    The board itself is smaller than I thought, with an impressive density of devices. 6 boards, 6 happy hams, and a long and complex project. We’ll have to assemble the rig from component level (and make it run), design a new version of the Alexiares filter board, choose and build a medium to high power SSPA with all the “bells and whistle” you can imagine (protection and control for VSWR, overvoltage, overcurrent, input power limitation, power supply filtering, “pure signal” coupler etc)

    The first phase will probably takes one year.

    The tools we’ll have to use are definitely “overkill”. One could not solder BGA’s like simple SSOP, that’s the reason why the Electrolab is equiped with eavy-duty relow oven with a nice pick and place workstation.

    2

    a thin deposit of solder compound is put on each solderpad with a stencil. Surface mount component are then placed one by one with the pick’n place station

    4

     

     

     

     

     

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    Temperature parameters are set and controled, following the different soaking and reflow phases

    Most of the passive and “big” SOIC/SSOP/SOT23 ICs will be soldered with a good old soldering iron

    Hermes Lite by KF7O

    Publié: 24 novembre 2016 dans Filter mobo, SDR

    I never mentionned it on this blog or on the Electrolab’s Wiki, but some time ago, I built an Hermes Lite SDR. It’s a nice piece of hardware that Steve KF7O gave to the community. I said “gave”, because it’s a full open hardware, open software project.

    This rig is a true DDC/DUC SDR, with a 12 bits/60 Megasamples ADC (an Analog Device AD9866 transceiver on a chip). It gaves me hours of fun, and could be used as a serious baseband bedrock for many extensions (transverters, power amps etc).

    From a software point of view, this small and low cost SDR is fully compatible with the TAPR’s Hermes high-end system. It could be followed with any kind of Hermes client software, like OpenHPSDR GNUradio, GHPSDR3-Alex….

    double réception hl deca

    This is a snapshot of a dual RX config. of OpenHPSDR behind the Hermes Lite

    The total cost of this system is around 100 to 150 $/€. The version I built (the one here described ) is allready deprecated, and will be soon replaced by a compact, monoboard 2.0 edition.

    Anyhow, let’s take a short tour of this project

     

    cote hermes

    On top, the BeMicro SDK “usb key”, supporting the FPGA. The Hermes lite itself is the small green board located on the right of the BeMicro, followed by a simple output board (two transformers winded on binocular).

    On the lower side, a bandpass filter (tcheb) originally designed for the Softrock Mobo 6.3 project. This bandpass filter is used in transmit mode only. Different receive tests show no difference between an “barefoot” Hermes Lite and a filtered one.

    The bandwidth of each filter has been enlarged to lower insertion losses

    Hermes Filter bw 1-8 to 24-3 MHZ

    On the right of the case, a 10 W power amplivier (a TAPR’s original Pennywhisle).

    As the Hermes Lite is note able to directly drive the Pennywhisle, a 20 dB/1W driver, using a single operational amplifier (OPA2677)  is inserted between the rig and the amp

    amp recto

    This home made amp has been designed to fit into low profile machined cases (former MCL 3dB hybrid couplers sold a few $ on eBay)

    pennywhistle2

    The pennywhisltle itself is mounted on the rear panel. A better amp, like the 20 W G6ALU (particularly VK3PE Glenn’s version) would have been more suited… but I keep this amp for the H.L. 2.0

    So far, this combination gives good results and can drive a 300 W PEP power amp without problems

     

    IMG_20161124_104027

    On the other side of the case, a CW Curtiss Keyer (former MFJ keyer), the linear power supply (as Steve said : “lot’o heat”… but with a good and silent fan, it works as advertized.

    The brown board with 5 connectors is the switching interface between the Hermes Lite and the filter board

    ULN sw

    This is a quick and dirty hack with an ULN relay driver.