mcHF – un TRX décamétrique SDR en kit !

C’est parti pour une nouvelle aventure, la construction d’un émetteur-récepteur décamétrique à conversion directe développé par M0NKA.

Ses caractéristiques principales sont :

  • Réception : couverture continue de 2 à 30 MHz
  • Emission sur les bandes amateurs avec une puissance de 5W
  • Tous modes (CW/AM/FM/SSB) en émission et réception
  • Affichage spectral de la bande de fréquence

S’agissant d’un projet opensource, des « clones » existent sur divers sites, mais je trouve plus opportun de passer par le site de M0NKA, le concepteur du projet.

Un OM (radioamateur) slovaque, OM0ET, propose une vidéo décrivant sa construction pas à pas.

Et toutes les informations techniques (schémas, liste de composants, tutos, ….) se trouvent sur le site de M0NKA, rubrique download : lien direct vers les infos techniques de ma version 0.6.3.

Tout est arrivé (très rapidement) soigneusement emballé, étiqueté :

Un petit coup d’œil au boitier très proprement sérigraphié, mais la mise en boîte n’est pas pour tout de suite… :

Après avoir pris soin de lire les différentes documentations, c’est parti en suivant la vidéo pas à pas de OM0ET. Tous les composants CMS sont déjà soudés sur les 2 cartes RF et IO.

Carte RF

Mise en place des composants sur la carte RF :

Pour réaliser les 12 bobines du filtre passe-bas, les nombre de tours est indiqué sur le schéma. Mais chaque tore est unique… Au final, après mesurage, il m’a souvent fallu 1 à 2 tours de moins pour obtenir les valeurs en uH données sur le schéma. Sur le groupe de discussion mcHF, plusieurs OMs mentionnent également avoir dû retirer 1 à 2 tours pour obtenir les valeurs attendues.

Pour chaque bobine, veillez à bien retirer l’isolant au niveau des connexions une fois la bobine réalisée. Utilisez un cutter et frotter gentiment l’isolant.

Pour le calcul du nombre de tours théorique, se reporter à ce site (toroids.info, en sachant que les tores sont des T37-2). On retrouve alors les valeurs théoriques indiquées sur le schéma.

Pour le mesurage, j’ai utilisé 2 moyens de mesure :

  • un LC-mètre standard,
  • et un nanoVNA (en mode « sweep » entre 2 et 50 MHz, affichage du diagramme de Smith) qui donne ainsi directement la valeur en uH. Vous trouverez sur le site de Patrick (SWL 14VK11) un très bon tuto sur le calibrage du nanoVNA.

Au final, les mesures étaient plutôt voisines entre les 2 modes de mesure.

M0NKA met à disposition un document présentant les réponses attendues des différents filtres.

Une fois les 12 bobines en place, retour avec le nanoVNA pour visualiser la réponse de chaque filtre :

Les filtres 80m, 40m et 30/20m sont OK…. mais le 4ème pour les bandes hautes coupe à une fréquence un peu trop basse…

Après avoir retiré 1 tour sur L20, voici le résultat avant / apres :

Le filtre coupe désormais à la fréquence attendue de 33 MHz.

Voici les nombres de tours réalisés dans mon cas avec entre parenthèses le nb de tours théoriques :

80m LPF          => L13 : 24T (24T) / L17 : 26T (27T) / L21 : 23T (24T)
40m LPF          => L14 : 17T (19T) / L18 : 19T (21T) / L22 : 17T (19T)
20/30m LPF       => L15 : 12T (12T) / L19 : 13T (14T) / L23 : 12T (12T)
17/15/12/10m LPF => L16 :  8T ( 8T) / L20 :  9T ( 8T) / L24 :  8T ( 8T)

J’en profite pour faire un peu de pub pour un petit programme que j’ai trouvé très bien fait : RFSim99 présenté ici sur le site de Denis F6CRP. En moins de 15mn, j’ai pu reproduire le filtre qui me posait problème et en simuler le fonctionnement avec différentes valeurs de bobine, génial !

Pour les tores T2/T3 associés à la mesure SWR/PWR, attention au sens de câblage des bobines qui est différent entre T2 et T3 :

Puis mise en place des autres composants de la carte RF. Pour T5, la vidéo de OM0ET donne de précieuses explications.

C’est maintenant le moment de monter différents composants sur le boîtier. Q5, Q6, U4 et U3 sont d’abord fixés sur le boîtier (pensez à la pâte thermique). Puis ensuite, la carte RF est mise en place. Il est ainsi possible de couper les pattes des composants à la bonne longueur.

C’est un « touchy » pour insérer la carte RF dans le boîter mais en y allant délicatement, la carte prend sa place.

Carte IO

Et maintenant, mise en place des composants sur la carte UI.

Par défaut, le mcHF est prévu pour fonctionner avec un micro dynamique. Si comme moi, vous souhaitez utiliser un micro électret, n’oubliez pas de rajouter la résistance R8 de 680 ohms.

N’ayant pas les bons connecteurs pour installer l’écran (je ne souhaite pas le souder directement sur la carte UI mais pouvoir le retirer facilement), il va me falloir attendre quelques jours l’arrivée d’une commande. Les broches de l’écran sont à un pas de 2.00mm et j’avais des connecteurs au pas de 2.54mm… grrrr….

Boîtier

En attendant, je me suis penché sur la mise en boîte de la bête… et là encore, quelques surprises… Le boîtier chinois, bien que très joliment réalisé, présente quelques imperfections… pour certaines déjà mentionnées dans la vidéo de OM0ET.

Premier problème rencontré, la plaque de blindage à disposer entre la carte RF et la carte UI n’est pas parfaitement adaptée. Certains composants ne passent pas à travers les trous existants, 2 ajustements sont pour ma part nécessaires :

Deuxième problème rencontré, le jeu d’écrous fournis pour réaliser le sandwich carte RF / blindage/ carte IO n’est pas idéal. Dans les articles sur le net, un écrou-entretoise du type celui cerclé en jaune ci-dessous est présent dans le kit :

Dans mon kit boîtier, pas d’écrou de ce type, seulement 12 écrous-entretoises « globalement » similaires. Je dis « globalement » car leur hauteur varie de quelques dixièmes de millimètres… Des rondelles rouges sont fournies et il m’a fallu pas mal de patience pour trouver une bonne configuration de montage, avec un nb de rondelles qui varie en fonction des angles… :

…mais ça ne me convient pas car les vis ne serrent que sur un ou deux filets… il me faut trouver des entretoises adaptées.

Péripéties, réglages, et premier QSO

  • Entretoises : Les entretoises fournies avec le kit ne permettaient pas un ajustement optimum du couvercle supérieur (cf. plus haut). Il m’a fallu commander des entretoises adaptées (entretoises adaptées) pour avoir un résultat correct. Et même avec cela, j’ai utilisé les rondelles fournies dans un angle pour gagner le mm qui me manquait pour avoir la bonne course pour les boutons :
  • Première mise sous tension :
    • La première mise sous tension s’est soldé par la fusion du fusible F1 (fusible CMS). J’ai opté par un remplacement de ce fusible CMS par un porte-fusible et des fusibles traditionnels.
    • Après avoir tout ressorti du boîtier (n’installez rien dans le boîtier avant d’avoir terminé les réglages…), fusible neuf, nouvelle mise sous tension et… nouvelle fusion fusible + petite fumée blanche … en provenance de C105. Cette capa CMS de 10uF était la cause de mes soucis. Elle devait être soit défaillante, soit montée à l’envers sur la carte fournie. Je l’ai remplacée par un condensateur électrolytique. Nouveau fusible (oui, le 3ème), nouvelle mise sous tension, et là… enfin… le petit bijou démarre :
  • Calibration :

Le processus de calibration permet de régler la puissance de sortie de 5W et « full power » (environ 10W selon les bandes). Il permet également de calibrer le wattmètre intégré au mcHF.

  • Pas de puissance sur aucune bande :
    • Dans un premier temps, je n’avais aucune puissance sur … aucune bande. Mon soucis venait du module PA qui avait vraisemblablement subi quelques dommages suite à la fusion de C105 (voir plus haut). J’ai effectivemen trouvé un défaut de continuité entre C99 et Q5.
  • Problème ciblé sur 15/17/12/10m :
    • Ensuite, je n’avais pas de puissance sur l’ensemble des bandes 15/17/12/10m (aucune déviation de mon wattmètre). Ces bandes ont la particularité d’avoir en commun le même filtre passe-bas en sortie de PA. J’ai donc mis tout d’abord en cause ce filtre passe-bas. Je l’ai retesté au nanoVNA : sa réponse en fréquence était toujours la même que durant le montage. J’ai ensuite mis en doute les 4 relais qui permettent la commutation entre ces filtres. Ils commutaient correctement (d’ailleurs au passage, c’est intéressant de savoir que ces relais sont bi-stables, vous pouvez sélectionner une bande sur le mcHF sous tension, puis l’éteindre, les relais restent en position et vous pouvez ainsi tester leur position afin de vous assurer que c’est conforme à la bande sélectionnée). Au final, le problème venait d’une soudure défaillante sur l’un des relais (il commutait correctement, mais l’un des contacts de sortie était mal soudé).
    • Une fois cette soudure refaite, j’ai pu régler la puissance de sortie correctement sur ces bandes.

Et voilà, environ 30h de boulot cumulées pour en arriver là.

Il me reste maintenant à le tester pour de vrai sur l’air et à découvrir ses possibilités (connexion USB, utilisation en portable, etc…).

Quelques remerciements…

  • Tout d’abord au concepteur, M0NKA, merci Chris !
  • A OM0ET pour sa vidéo décrivant la construction du mcHf,

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