REV 1.1: Gain de conversion > 25 dB et alimentation par câble coaxial

A la différence du 10 GHz, devenu populaire grâce aux LNB TV-satellite modifiés, la réception de la bande 2400 MHz nécessite soit l'achat d'un convertisseur TV-satellite ARABSAT soit la construction de convertisseurs ad-hoc. C'est ce dernier choix que nous avons fait. Le projet décrit ci-après illustre la réalisation d'un convertisseur 2.4 GHz qui peut aussi bien être utilisé pour l'ATV que pour la bande étroite (SSB ou CW) selon le type de l'oscillateur local choisi, libre pour l'ATV (décrit dans un autre article) ou piloté quartz pour la bande étroite.

Schéma bloc

Le circuit utilise principalement des amplificateur monolithiques de type MMIC qui offrent un bon compromis entre gain et facteur de bruit sans pour autant nécessiter de la circuiterie complexe.
Le filtre passe-bande, la ligne normalisée à 50 Ohms et le mélangeur en anneau font appel à la technique du strip-line. Cela permet d'offrir à ce projet un maximum de duplicativité et un minimum de difficulté de réalisation.

Le schéma électrique

Et le design du circuit-imprimé aux dimensions réelles de 98x58mm:

Le circuit-imprimé est réalisé en Vétronite FR4 double face de 1,6mm d'épaisseur

Disposition des composants

Les composants et liaisons dessinées en gris sont faits du côté plan de masse du circuit-imprimé.

J'ai tout d'abord utilisé un MMIC de type MAR6 sur le premier prototype réalisé mais je conseille plutôt le MGA86576 qui a un facteur de bruit de 2,1 dB à 8GHz con*tre 3dB à 500MHz pour un MAR6, et un gain de 22dB (12 pour le MAR6 à 2GHz). Dans le cas où vous optez pour un MGA, la résistance limitant le courant de 390 Ohms ne devra pas être substituée de façon à conserver au montage ses caractéristiques essentielles et une absence d'oscillation. Chacune des 3 résistances qui amènent la tension d'alimentation aux MMIC devra avoir une des ses extrémités bobinées en 1 spire de 3mm de diamètre (côté chaud, voir photo), sauf pour l'INA10386 qui devra en avoir deux. Des diodes HSMS8202 équipent le mélangeur (dans mon cas non appairées) récupérées sur un LNB 10GHz Cambridge modifié en TX. Ces diodes Schottky sont idéales pour un mélangeur ou un détecteur jusqu'à 15GHz et ont une sensibilité tangentielle de –55dBm et 6dB de facteur de bruit à 10GHz! Pour les reconnaître, elles sont marquées 2R sur le plan du C-I.

Pour fonctionner, ce convertisseur nécessite l'adjonction d'un oscillateur local extérieur, que nous avons voulu tel afin de pouvoir utiliser ce convertisseur aussi bien pour la réception d'images ATV (oscillateur libre mais suffisamment stable pour la réception à large bande) que pour des signaux à bande étroite, SSB ou CW (piloté quartz, très stable). Dans tous les cas, la puissance de l'OL devra être comprise entre 5 et 7 dBm. A défaut, le convertisseur verra sa sensibilité notablement réduite et son facteur de bruit dégradé.

Une remarque important au sujet du filtre passe-bande d'entrée: les condensateurs d'entrée et de sortie du filtre devront être soudés avec un maximum de soin et de précision car la qualité finale du convertisseur en dépend. Les lignes des filtres devront être reliées à la masse comme indiqué sur le plan d'implantation avec du feuillard de cuivre de la même largeur que la ligne (récupéré sur du câble H100) et soudé le plus directement possible à la masse de façon à ne pas rallonger les lignes résonantes du filtre! Pour ce faire, une incision sera pratiquée à travers le C-I (3 trous de 1mm chacun, limés). Pour les rivets de masse, vous pouvez utiliser du fil de résistances soudés des deux côtés et limés. La mise à la masse des MMIC est particulièrement importante pour éviter les oscillations.

Et voici le prototype

A noter que le stub de cuivre placé après le dernier élément du filtre IF est destiné à diminuer à -40dBm le signal de l'oscillateur local sur la sortie IF. Sur le prototype, j'ai utilisé un condensateur ajustable de 2-7pF en sortie de ce filtre, dont l'optimal a chaque fois été trouvé à 6pF environ. Vous pouvez le remplacer sans autre par un condensateur fixe CMS de 5.6pF, comme indiqué sur le schéma.

Le stabilisateur de tension 7810 devra être monté du côté plan de masse du circuit-imprimé.

Le circuit devra être soudé dans un boîtier de 100x60x22mm, en ayant auparavant percé les trous pour les trois prises SMA et le condensateur de passage d'alimentation.

REV 1.1

L'alimentation du convertisseur peut être faite via le câble coaxial qui le relie au récepteur TV-sat, exactement comme un LNB TV-sat. Dans ce cas, l'entrée de l'alimentation devra également alimenter le module oscillateur local extérieur.

ATTENTION: De façon à alimenter correctement le convertisseur, le récepteur TV-satellite devra être réglé en polarisation verticale afin d'obtenir une tension de 13,8V et non 18V sur la prise antenne. Cela ne pose pas de problème à l'oscillateur local qui possède son propre régulateur 78L12.

Le gain de conversion est notablement augmenté (>25dB) en insérant un condensateur de découplage de 1nF immédiatement après les selfs qui alimentent les MMIC!

Mesures sur le prototype:

Fréquence de l'OL:         1380 MHz + 2dBm
Signal HF d'entrée:         2380 MHz –12dBm
Signal IF résultant:         1000MHz >+13dBm
Gain de conversion:        >25dB
Facteur de bruit:              4dB
Bande passante:             200MHz
Réjection (OL + image):    >-40dBm

Je referai cette mesure lorsque je serai en possession des MGA86576.

Bons QSO sur 13cm!

73 de IK8UIF Alberto
ik8uif@hotmail.com