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dimanche 29 juin 2014

VHF UHF home made antenna

Mon antenne verticale VHF UHF simple


J'ai réalisé une antenne bi-bande 145 & 435MHz simple pour le trafic direct & relais en mobile avec 2 W entre Strasbourg et Mulhouse en Alsace.
Je n'achète pas d'antenne;  j'ai toujours préféré inventer des trucs de mon crû.

Caractéristiques:


   Ca fonctionne bien (ben ouais, y manquerait plus que ça...).
   Les signaux sur la bande 70cm (antenne 5/8) sont plus forts qu'un 1/4 d'onde.
   Les ROS V/UHF sont <1,4/1 & faciles à ajuster :

     à 145MHz : L'élément rayonnant est un 1/4 d'onde classique légèrement raccourci par un "nez" (tarin, nazibus, pif & autre péninsule ...) avec peu de perte et non pas par une self.

     à 435MHz : L'élément rayonnant est un 5/8 d'onde.
Comparé à 1/4 d'onde, les signaux faibles FM sortent du souffle.
Y a pas de self mais un "nez" dans le premier 1/8 d'onde du ventre de courant (au bas de l'antenne).
Ceci permet de transformer un 3/4 d'onde classique en 5/8 d'onde par déformation du diagramme de rayonnement (principe Popovic antenna, si, si).
L'angle de départ est plus bas sur l'horizon (caractéristique habituelle du 5/8 d'onde).
La capacité terminale permet de charger le fouet par une petite composante capacitive dans le second ventre de courant.
L'ajustage de la hauteur de la capacité terminale permet d'affiner le ROS en UHF.



Hauteur hors tout de l'antenne 50cm env.





Schéma & réglage de l'antenne




Cotation de la capa terminale & du fouet



Détail du pliage des tiges
 



J'ai testé cette antenne en fixe en 5/8 sur 2m avec 4 radians horizontaux de 51cm dans un grenier.
L'antenne a été réalisée avec du fil de cuivre plein de 2,5mm² isolé PVC (fil d'électricien), une petite planche en bois & un domino pour le raccordement du coax, brin rayonnant, les 4 radians en 2,5mm² isolés PVC.
L'élément rayonnant est cloué à la poutre faitière du grenier.
Le QSJ est insignifiant.
On peut envisager une application 52 & 145MHz.







Pliage 60° env. du fouet & 360° de la capa terminale
 








Détail de la capa terminale & du socle GSM
 






Pliage de la capa terminale
 

La capa terminale pliée
 











Récupération d'un élément de domino 10mm²










Assemblage de la capa terminale & du fouet par domino 10mm²
2 coups de pointeau avant vissage
 







La capa terminale enveloppée de gaine thermo.

Mon antenne sur le toit d'un VL
Au fond, le puit de mine de potasse Rodolphe à Pulversheim entre Colmar et Mulhouse (Haut Rhin)

 

à suivre ...

 

73

Jacky

f6hky@sfr.fr

LT5517 binaural receiver 4 to 450MHz

LT5517

ou mon proto de récepteur à conversion directe de 4 à 450MHz


D'après Linear Technologie, le LT5517 (boitier QFN16) est un récepteur à conversion directe qui évolue entre 40 & 900MHz avec deux sorties en bande de base I/Q jusqu'à 130MHz.
Ce chip devrait monter à 1,3GHz. Par contre, il ne descend pas sous 3,8MHz (vérifié ici mais on peut remédier à la chose).
Le bruit intrinsèque en sortie BF est très faible (par opposition à de célèbres TRX superhétérodynes de marques connues...).
Je teste actuellement ce récepteur large bande de 4 à 450MHz sans filtre de bande RF côté antenne (ça va en faire friser quelques uns...).
L'oscillateur local est un kit SDR PA0KLT.
Le synthé RF est le SI570 (4 à 1400MHz).
Le signal de sortie du synthé est pseudo carré, niveau RF env. 0dBm Out & attaque directos l'entrée OL du LT5517 sans Balun 4/1, ni ampli suiveur.
L'utilisation de ce synthé & ses mémoires est très cool d'emploi (voir le site de F6BCU).

Ce récepteur dispose d'un préampli RF MMIC MAR6 de 20dB côté antenne, noise 3dB suivi d'un tranfo d'impédance Unbal 1/4.
Les sorties BF I/Q sont filtrées (passe bande audio global 300Hz à 3KHz env.) & amplifiées de 74 à 80dB de gain BF au moins (selon INA114 ou AD623 utilisé).
Lorsque je me calle sur des stations bande WBFM large (88 à 108MHz), les signaux BF sont écrêtés (10V càc) mais pas décodables. Les signaux WBFM sont balaises quelque soit l'antenne utilisée.

Mon récepteur décrit ici est à conversion directe binaurale 4 à 450MHz:
     BLI ou LSB:   oreille gauche
     BLS ou USB:  oreille droite

Il décode les signaux AM, CW, BLU.
Signal RF minimum discernable à l'oreille inférieur à -140dBm à 60MHz.
Il fonctionne bien déjà en l'état de 40 à 10m avec une antenne quelconque (80m avec un artifice).
L'écoute sur casque à écouteurs 2K ohm est confortable.
Ce récepteur ne dispose pour l'instant pas de CAG, ni de contrôle volume BF.

La présence d'un CAG  BF, HF (j'étudie ça actuellement...) serait souhaitable surtout le soir sur 40m.

En V/UHF, on peut utiliser un bout de fil en guise d'antenne.
Les signaux balaises WBFM (88 à 108MHz) perturbent peu (ou prou) la sensibilité d'entrée RF du récepteur.
Le trafic aviation AM (119 à 123MHz) est parfaitement décodable.
J'entends les porteuses des relais V/UHF locaux (mais 20dB de gain RF supplémentaires seraient souhaitables).  Par contre, la démodulation des signaux NBFM est très peu compréhensible en l'état.

J'ai testé ce récepteur en déca & 6m avec mon antenne Lévy de balcon 2 à 50MHz & mon Balun à rapport multiple symétrique 1/9 (ce Balun est présenté sur ce Blog) :
       J'ai écouté des QSO BLU sur 10m & 6m entachés de peu de bruit.
       Présence de QRM, QRN local (c'est normal, l'antenne est très large bande) mais les signaux sont exploitables .

J'ai testé ce Rx avec mon antenne Loop magnétique 40 à 10m :
     Là, les signaux sont beaucoup plus nets (peu de QRM, QRN local détectés).
     L'antenne est très sélective.
     Ce récepteur simple est excellent avec ce type d'antenne.

Le circuit imprimé est taillé à l'aide d'une fraiseuse électrique à main en vertu du principe de la "gravure anglaise" (pas de perchlorure de fer; c'est un proto...).
Le chip LT5517 est en boitier QFN16 (4mm de côté). Il est soudé à l'air chaud (>300°) sur un substrat double face cuivré à étamer qui converti QFN16 en DIL.
J'ai déniché les LT5517, substrat époxy QFN16/DIL sur Ebay.
Le Unbal 1/4 est un WBC4-1WLB de Coilcraft.

On trouve peu de chose sur le Net à propos du CI LT5517.
Quelques réalisations pourtant:
       KTH SDR KIT (Rx 1,8 à 450MHz)
       F1TE (Rx 144MHz)
       SQ4AVS (Rx 144MHz)



Schéma de principe du RX binaural évolutif





Récepteur LT5517 & ampli RF BF
Niveaux BF relevés en fonction du signal RF d'entrée


On relève sur le tableau ci-dessus l'amplification en tension à 60MHz :

            U BF2 / U ant = 79000 env. soit 98dB d'amplification globale !!!

De plus, ce rapport est constant quelque soit le niveau HF d'antenne.
La dynamique audible entre le mini (dans le bruit) & le maxi (avant écrêtage) de mon récepteur :

           64dB soit 1600 en tension env.

Elle est joliment linéaire cette affaire, non ...?
C'est cool, Raoul*...!

Signaux de battement 1KHz sortie I/Q NE5532 d'un signal RF 60MHz

Face avant du proto
CI côté composants
Une découpe carrée aux dimensions du substrat QFN/DIL est pratiquée dans le CI pour recevoir le LT5517
CI côté soudures



Côté coulisse du proto RX

Quelques sites intéressants SDR, conversion directe...

 -  YU1LM
 -  F6BCU (cocorico...)
 -  F5CAU (re-cocorico...)
 -  KK7B
 -  S53MV
 -  N7VE

*Cool Raoul, tu m'fous les boules (cf: Muriel Robin)


à suivre ...


73

Jacky

f6hky@sfr.fr







Balun Unun new look

Mes réalisations de Balun large bande de 160 à 6m


ou mes pérégrinations dans le monde des Balun's


Cette présentation ne décrit absolument pas d'improbables Balun/Unun miracles ou autres con... (euh non, disons âneries; c'est moins vulgaire, hein?..) que l'on trouve dans le commerce ou sur le Net.


Ce laïus décrit la réalisation de Balun's transfos vrais RF, large bande 2 à 50MHz qui fonctionnent (ben voyons...) simplement à l'aide de deux tubes de ferrite.

Parlons un peu de tores :

Je ne décrirai pas de symétriseur Balun de courant comme les "Ganella" qui sont des auto transfo.
Excellents par ailleurs, il ont toutefois une connexion électrique entre le TRX et la charge.

Un Balun de courant Ganella : un classique du genre

Pour mes applications, le transfert de courant RF ne tient pas compte du point zéro, de masse et autre terre de la charge (antenne ou autre charge symétrique).


Je ne décrirai pas non plus des systèmes Balun/Unun de tension à base de tore.
D'ailleurs, on trouve un tas d'applications à base de ces tores sur le Net.

Les exemples ne manquent pas...



Un Balun de tension : un autre classique du genre
Les tores de ferrite doivent avoir de fortes perméabilités (ui = 600 à 1500)
J'ai testé divers Balun/Unun dont:
FT 125-43 (ui=850) en Balun 1/1, Unun 4/1, Unun 9/1.
Je n'ai que rarement obtenu un ROS faible (<1,2/1) avec des Balun à tore. Et la bande passante ne s'étend que de 3,5MHz à 30MHz seulement.
Ceci s'explique par:
 -  La constitution physique du milieu magnétique : un anneau. Le champ magnétique véhiculé dans l'anneau présente des fuites vers l'extérieure.
 -  La composante inductive est importante (trop de selfs avec 4 à 5 enroulements (ou plus) de 3 fils de cuivre.
 -  La composante capacitive entre les enroulements limite la bande passante surtout si ces enroulements sont torsadés.

Les tores en poudre de fer (T200-2 ou 6).
Là c'est pire encore : ça ne fonctionne pas dans des applications Balun large bande parce que la perméabilité est franchement trop faible.
Pourtant, les tores T200-2 ou 6 sont excellents pour réaliser, entre autres, des selfs de coupleur (voir mon coupleur symétrique pour FT817 sur ce Blog) ou des circuits accordés pour antennes alimentées à l'extrémité (End Feed Antenna, Fuchs...)


J'ai trouvé aussi des trucs comme ça sur le Net :


A ne pas commettre, mais c'est vous qui voyez...


Balun transfo  1/1 !!!!




Balun transfo ! de coupleur réalisé aves des tores T200-2 rouge (ui=10) ou 4C65 violet (ui=125).
Ici, on suggère un tore 4C65 pour remplacer un T200-2;  c'est guère mieux...

Balun transfo  1/1 !!!!



Un Balun 1/9 réalisé à l'aide d'un T200-2 ou 6 ...





J'suis pas seul à dire ça !

Et j'en passe...

Pour faire simple, je ne réalise pas de Balun large bande avec des tores (pfuii...).


Il y a plus de 20ans, j'ai trouvé un principe simple de Balun réalisé à l'aide de tubes de ferrite.

Caractéristiques générales de mes applications : 


 -  Les transfo d'impédance de PA déca à transistors sont basés sur le même principe.
 -  Les tubes utilisés ici ont une perméabilité ui=850 (type 43). Des perméabilités de 400 à 1500 fonctionnent aussi.
 -  Dimensions de chaque tube pour 100W HF :  diam int.      9 à 10mm
                                                                              diam ext.   17 à 18mm
                                                                              longueur    28 à 30mm
 -  Les prototypes décrits ci-dessous sont réalisés à l'aide de tubes récupérés essentiellement sur des câbles informatiques (si, si).
 -  Il y a aussi les tubes ZFK xx de Amidon, 3W800 (réf 7427009) de Würth Elektronik qui vont bien.
 -  Sinon, deux empilements de 5 tores FT82-43 font l'affaire.
 -  Pour des puissances de l'ordre du KW, utiliser des tubes de dimensions trois fois plus importantes.
 -  Les courbes de ROS sont relevées à l'aide d'un mini VNA.
 -  Les courbes de ROS relevées correspondent au secondaire relié à une charge (résistance) adaptée :
           ex:   50ohm   =   2 résistances de 100ohm en parallèle
                 450ohm   =   1 résistance de 470ohm (ça va aussi)
 -  L'estimation de la perméabilité (ui) s'effectue par calcul de la self (10 spires ou passage dans le trou d'un tube) à l'aide d'un inductancemètre & le soft de DL5SWB "Mini tore calculateur".
 -  Le couplage est serré entre l'enroulement primaire & secondaire parce que le milieu magnétique est bien refermé & contenu dans les trous des tubes (pas avec des tores).
 -  Peu de perte parce que les enroulements sont constitués de peu de cuivre (ex: 2 spires au primaire soit 20cm de fil env.).
 -  Le secondaire est libre de potentiel (pas de masse ou terre à relier au coax, au boom, extra pour FD4, ...).
 -  Pas de connexion électrique entre le primaire & secondaire. Donc, le secondaire est libre
de potentiel.
 -  On peut même utiliser ces transfo en Unun (1 pôle de sortie connecté à la masse, l'autre à l'antenne).     
 -  En adaptant le nombre de tours du secondaire (2 tours ou plus),
    on crée le rapport d'impédance Zout :

                        Zout=(n sec/2)².50                   

Avec:   n sec = nombre de passage du fil secondaire dans les 2 trous des tubes.
Toutefois, évitez les rapports >1/9 (trop de self & capa parasite inter enroulement).
 -  C'est simple à réaliser.
 -  Large bande 2 à 50MHz !
 -  Faible perte (-1dB max).
 -  C'est petit.
 -  C'est pas cher.

   

Avec ce principe, on réalise diverses applications...


 1ère application:


Balun/Unun transfo 1/1   100W HF

 
Un Balun/Unun 1/1
Détail de fabrication
   -  Les primaire & secondaire sont constitués de 2 fils de 2,5mm² souples isolés PVC de 20cm de long chacun.
   -  Enrouler 2 spires (2 passages dans chaque trous) au primaire, idem au secondaire.

Courbe du ROS

 -  Les capa entrée & sortie (30 & 20pF) permettent d'affiner l'adaptation vers 50MHz.
 -  Un cas d'école:  On constate sur le schéma ci-dessus un ROS 1,4/1 sur 160m.
Ceci est dû à la perméabilité un peu faible des tubes (ui env. 400).  Néanmoins, ceci n'empêche pas son bon fonctionnement de 80 à 6m.
Alors imaginez les adaptations (ROS) obtenues avec des perméabilités de l'ordre de ui=10 de T200-2 ou ui=125 de 4C6, et autre qualité 61...

  


2ème application:


Balun/Unun transfo à rapport multiple de 1/1 à 1/9   100W HF


 
Balun symétrique à rapport variable:
   Position  1/1     sortie symétrique   50ohm
                   1/2                                    100ohm
                   1/4                                    200ohm
                   1/6                                    300ohm
                   1/9                                    450ohm




En haut: sortie antenne
Bouton noir: commutation d'impédance
En bas: entrée 50ohm TRX





Intérieur du Balun transfo

 



Balun/unun transfo à rapport multiple

Pour driver un dipôle, beam...
Balun 1/1
ROS <1,2/1 sur charge 50ohm en sortie de 1,8 à 52MHz !!!

Pour driver un trombone
Balun 1/4
ROS <1,2/1 sur charge 200ohm en sortie de 1,8 à 52MHz !!!

Pour driver une FD4
Balun 1/6
ROS <1,2/1 sur charge 300ohm en sortie de 1,8 à 52MHz !!!


Pour driver une lévy, grande Loop...
Balun 1/9
ROS <1,2/1 sur charge 450ohm en sortie de 1,8 à 52MHz !!!

 

3ème application:

Coupleur d'antenne symétrique/asymétrique    100W HF


Schéma de principe de mon coupleur




Détail du Balun



Cheminement d'un système en L asymétrique vers symétrique

Processus de fabrication du Balun transfo 1/1 pour mon coupleur symétrique

 

2 tubes de ferrite
3 bouts de fil 2,5mm²

 

Primaire:         2 tours 2,5mm² fil souple PVC longueur 20cm
Secondaire: 2x1 tour fil idem longueur 15cm





On soude un bout de coax 50ohm au bornes du primaire
On branche une capa variable C & une self variable L (ex : Tore T400-2) aux 2 demi secondaires du transfo
On branche l'antenne aux bornes de la self variable L

Je présente sur ce Blog  deux coupleurs basés sur le même principe décrit ici :

 -  Un coupleur symétrique/asymétrique pour FT817 ou QRP
 -  Un coupleur symétrique/asymétrique automatique

Allez visiter le site de F1FRV.
Dominique y décrit des transfo à base de tubes de ferrite.

  

 

à suivre ...


73

Jacky

f6hky@sfr.fr