Réalisation d'un Grid Dip Oscillator (GDO) à tube. Modulateur AM

La partie HF étant maintenant stabilisée, j'ai entrepris la réalisation d'un modulateur AM.
Le GDO pouvant être utilisé pour effecteur des réglages sur des récepteurs afin de refaire les réglages d'alignement de la FI et comme il est aussi bien utile d'avoir une source de signaux HF pour tester un récepteur en cours de réparation il est utile d'avoir une porteuse modulée en amplitude.

Le modulateur AM réalisé est à transistors et n'utilise pas un transformateur de modulation dont le secondaire est inséré dans le circuit plaque de l'oscillatrice comme il d'usage en règle générale. Je voulais éviter cette méthode car cela demandais de se farcir le bobinage d'un tel transformateur avec un secondaire comportant beaucoup de tours de fil de cuivre. J'ai donc opté pour une autre méthode.

Le générateur BF se doit de produire un signal aussi proche que possible d'une sinusoïde, par ailleurs sa fréquence reste fixe. Partant de cela j'ai réalisé l'oscillateur BF avec un seul transistor monté en ampli avec une cellule de déphasage, les valeurs RC de la dite cellule déterminant sa fréquence.
On a donc un simple 2N 2222A avec un déphaseur à 4 capa et 3 résistances bouclant entre collecteur et base. La BF produite est à 1.3 kHz.
Cet oscillateur commande ensuite un second étage amplificateur (driver) qui attaque un petit transformateur miniature d'un rapport de 1 sur 3.

Le secondaire de ce transformateur attaque un transistor BF871 qui supporte 300V. son collecteur est relié au plus HT 150 et son émetteur alimente l'anode de la 6HA5.
un potentiomètre permet de régler le taux de modulation et un inter permet de shunter entre collecteur et émetteur pour un usage classique du GDO sans modulation.
Aux essais les résultats sont excellent on peut moduler la porteuse HF de 0 à 90% de modulation sans distorsions ni écrêtages.

Voici le schéma du modulateur :



Rien de particulier dans le montage la cellule RC est composée de 3 x 10 nF plus un quatrième condo (C4) de même valeur pour le couplage vers le collecteur Et 3 résistance de 22k (R2,R3,R4).
R5 et R6 forment un seule résistance dont la valeur permet d'ajuster la polarisation de base formant un diviseur avec R1 de 22k
C6 de 0.1µF sur le secondaire du transfo driver permet de charger le secondaire afin d'obtenir une parfaite sinusoïde.
R11 était initialement un ajustable afin de trouver le bon réglage de polarisation de Q3 pour obtenir un taux maximum de modulation à 90% sans distorsions. La valeur définitive de 650k est réalisée par la mise en série de plusieurs résistances.
L'inter shunte le BF871 pour passer en porteuse non modulée, le géné BF reste en permanence alimenté vu sa consommation dérisoire.

Ah oui, mais là tu triches. Il fallait faire ça avec des tubes aussi...  avec une double triode et sans aucun transfo c'est possible !  L'alim de l'oscillateur se fait à travers une triode, l'autre est l'oscillateur BF avec un schéma voisin de ce que tu as fait avec le 2N2222.

C'est vrai Pierre j’admets tricher.
Sur l'aspect schéma je n'ai pas pensée à ça, la plupart des montages de modulation AM se faisant avec un transfo de modulation intercalé dans le circuit plaque, ce qui peut se comprendre quand le courant anodique est élevé ou que la tension de l'étage final est élevée, cas d'un émetteur modulé en AM.
Mais maintenant que tu me dis ça il est vrais que dans le cas présent vu le peu de courant passant dans l'oscillatrice cela peut se faire en faisant passer le courant de l'oscillatrice dans une triode banale genre 12AU7. L'autre section étant en effet montée en oscillateur BF.

Je retiens l'idée et du reste par la suite je bidouillerai un petit oscillateur à tubes modulé avec ce principe.

Dans la pratique et dans le cas de ce GDO je n'avais pas pensé à ça, déjà parce que ce que tu me proposes est en effet simple et évident mais n'avait pas traversé mon esprit et d'autre part en raison de mon alimentation du montage qui reste limitée en HT à quelques milliampères et idem pour mon chauffage tube fabriqué avec un régulateur. Je reste donc limitée en nombre de tubes. Et puis le manque de place dans le boitier qui doit pas devenir trop gros. J'ai donc pensé à cette méthode peu encombrante.

En fait j'aurai du au départ penser à faire comme l'a fait Ferisol avec son HR102, toute la partie alimentation, modulation et galva dans un coffret et la partie HF se trouvant déportée dans un petit boitier relié par un câble.

Mais c'est bien, ces réflexions suite à ton idée seront pour moi l'occasion de construire un autre GDO sur ce principe. On pourrait me dire mais pourquoi plusieurs GDO ? Ah la réponse tu la connais, le plaisir de réaliser des montages !

Oui... enfin surtout j'attends que tu attaques la réalisation d'un GDO montant à 2,5 giga !  J'ai quelques idées là dessus, mais beaucoup moins que pour les VHF, j'en ai construit 3 ou 4 je ne sais plus, ça fait longtemps. 

Pour le tube, non, pas 12AU7 mais ECC88 pour avoir un débit suffisant sous faible tension anode-cathode. Et il faut employer comme tube de sortie celui qui est prévu comme second étage de cascode, l'isolement filament cathode est prévu pour...

Merci Pierre, je note pour l'ECC88.
Pour le GDO à 2.5 giga, là je suis dans le jus. Je n'ai jamais fait de montages à semi conducteurs dans de telles fréquences. Mes seules bidouilles dont certaines donnant d'assez bon résultats sont des antennes en 2.4 giga, antennes de type boucle accordée avec un élément réflecteur (réflecteur panneau) et un directeur. Egalement des petites Yagi dans la même bande. Comme beaucoup j'ai débuté avec la célèbre antenne Ricoré, je suppose que tu connais.

Bref, pourquoi pas un GDO qui grimpe à 2.5 giga mais là pour le coup j'aurai furieusement besoin de tes lumières ! Je sens que on se promène dans le domaine des micro strip et de l'horlogerie. Je veux bien tenter le coup mais faudra que tu me m'aide pour concevoir l'engin.

Du coup, là pour l'étalonnage je serais dans les choux, le meilleur de mes fréquencemètres plafonne à 2.5 giga mais coté niveau HF qu'il faut lui fournir faut que je regarde c'est pas un appareil formidable, hélas vu le prix des fréquencemètres disons semi pro dans ce domaine de fréquences je me suis pas encore équipé.

Mais bon je ne refuse pas l'idée, là on s'attaque à un domaine de fréquence qui m'est encore inconnu mais c'est intéressant d'y mettre les pieds.

Concernant l'actuel GDO l'alim est terminée la partie HF est à mettre un peu au propre (replacer les composants proprement) mais c'est validé. Les bobinages sont tous terminés et passé au vernis. Le modulateur AM est sur un bread board (machin a trou plaquette d'essai à trous) mais bon vu le peu de composants le circuit sera assez rapide à faire sur de la plaquette pastillée, je vais pas me casser la tête à faire un CI gravé pour si peu de composants. Reste après la tolerie ! le mécanisme CV et tambour est terminé, mais il restera le coffret.

Pour le GDO à 2.4 giga j'ai été voir quelques spécialistes radio-amateurs à la réunion annuelle de Seigy, mais le résultat est assez décevant. 

Aucun de ceux que j'ai intérrogés n'a entendu parler de GDO en hyperfréquences. Ils bossents tous avec des sources de bruit large bande ou des génés tracking, et analyseurs de spectre, ou analyseurs de réseau.   Bon, comme ça sont des pros, ils ont tout l'équipement au boulot, donc... 

Eric M. assez connu dans les milieux pense que le plus simple est d'acheter un VCO pour quelques euros sur eBay et de triturer ça pour voir ce qu'on peut en tirer.   Je pense comme lui...

Mais si on arrivait à faire un GDO qui marche bien à 2.4 giga, ça permettrait à des tas de gens d'expérimenter des antennes un peu plus évoluées que la boite Ricoré...

C'est quand même curieux que les OM ne cherchent pas à construire un GDO à 2.4 giga. D'un autre coté peut être que les OM actuels sont moins fer à souder et outls à l'ancienne comme le GDO.

Le VCO Ebay et le triturer, oui c'est une possibilité, je suppose que ce sont des VCO avec pilotage par PLL et des portes cmos en multiplicateur ou diviseur ? Je vais jeter un oeil la dessus.

Et c'est vrai, comme tu le dis ce serait bien de faire un GDO hyper fréquence, c'est l'outil bien pratique pour expérimenter et accorder des antennes.

Le modulateur AM est terminé.
Voici le montage sur du veroboard :



Les 3 résistances à 1% à gauche sont bien évidemment les résistance de la cellule de déphasage valeur 22k.
la suivante de 22k également est le bas du diviseur de polarisation du 2N2222A entre base et masse.
la 2.2k juste au dessus du 2N2222A est la charge collecteur
les 2 résistances de 82k et 150k à droite des capas sont montés en série et forment le haut du diviseur de polarisation de base vers le +12
la 47k alimente la base du 2N2219A via le collecteur du 2N2222A
En dessous du transfo le 2N2219A en driver, il est un peu tiède d’où son petit refroidisseur pas indispensable mais tant qu'à faire...
A droite du transfo la 100 Ohms est en série avec le circuit collecteur et primaire du transfo vers les +12
En dessous un chimique de filtrage

Coté HT le BF871 avec 1 Mégohm en polarisation de base (initialement 650k sur le schéma qui sera modifié)
à sa droite une 10k qui est en série avec le potentiomètre 100k de réglage du taux de modulation, afin d'empêcher de dépasser les 90% de modulation.

Au dessus du BF871 le 0.1µF qui charge le secondaire du transfo pour conserver un signal sinusoïdal propre.

Les 2 connecteurs tulipe 3broches sont :
Celui à coté du chimique permet le raccordement du potentiomètre de dosage du niveau de modulation.
Celui vertical à droite n'utilise que les 2 broches externes et va vers le +HT et l'anode de l'oscillatrice.

Les 2 fils à gauche étant l'alimentation 12V

2 Copies d'oscillogrammes :




La légère diminution d'amplitude sur la partie droite n'existe pas, c'est une déformation optique lors de la prise de vue mon support d'appareil photo
n'était pas parfaitement perpendiculaire à l'écran de l'oscilloscope.

Quelques modifications ont été apportées au schéma du modulateur :
Dans les bandes VHF le modulateur sous tension et l'inter shuntant le BF871 (HF non modulée), une résiduelle du signal BF se superpose à la HF.
Un inter double inverseur à la place d'un simple est mis en place, il coupe le +12V du géné BF quand il shunte le BF871.
La polarisation du BF871 est passée de 650k à 1MΩ
C5 placé en parallèle sur la 100 Ω de charge du driver est supprimée car inutile.

Admin a écrit:C'est quand même curieux que les OM ne cherchent pas à construire un GDO à 2.4 giga. D'un autre coté peut être que les OM actuels sont moins fer à souder et outls à l'ancienne comme le GDO.

Le VCO Ebay et le triturer, oui c'est une possibilité, je suppose que ce sont des VCO avec pilotage par PLL et des portes cmos en multiplicateur ou diviseur ? Je vais jeter un oeil la dessus.

Les VCO dispos sont vraiment des auto-oscillateurs (destinés à être pilotés par un PLL avec diviseurs, mais externes.  Mais ça ne va pas, parcque'il y a trois problèmes insolubles :  

-  Le VCO est en fait un circuit intégré (varicap et bobine compris !) et il n'y a rien de bidouillable par un amateur même bien équipé !

-  Le VCO est goupillé pour être le plus insensible aux variations de charge (il y a un étage tampon) et ça c'est exactement l'inverse de ce qu'on attend d'un GDO 

-  Pour des raisons de stabilité la plage de variation en fréquence est assez étroite, et donc là aussi c'est l'inverse qui nous intéresse.

Je sens qu'il va falloir fouiller très profond.

C'est bien ce que je pensais en ce qui concerne les VCO, j'en ai bricolé quelques un notamment pour ajouter (les canaux sup) sur des CB de 40 canaux, bricolage que je me suis amusé a réaliser.
Mis à part le quartz tout est dans le composant.
ce qu'il nous faut c'est un VFO pas un VCO, sauf que les VFO hyper fréquence en modulé précâblé ça doit pas courir les rues ?
et donc si on en trouve pas il faut le faire complètement nous même. Avec les contraintes que je devine et que toi tu connais bien, à ces fréquences un millimètre ça compte. Les capacités inter pistes aussi.
Mais on peut tenter, ça ne coûte rien.

je vais fouiner de mon coté.

Je pense qu'on peut simplement (hahaha...) raisonner en termes d'échelle. C'est une méthode simple, et Frank Tonna (le fils du fondateur de Tonna) m'a confirmé qu'il l'utilisait souvent dans la conception d'antennes.

Pour l'anecdote : ne pas chercher à faire une antenne sur une fréquence déterminée, mais essayer d'obtenir une antenne aussi performante que possible, en s'accommodant de la fréquence obtenue.

Ensuite, on amène par approximations successives cette antenne à la fréquence désirée en multipliant toutes les dimensions par un même facteur (pas commode avec les vis par ex !) 

Pour revenir à ce qui nous occupe, en observant qu'un GDO qui monte à 300 méga tient pour l'essentiel dans un cube de 4 cm de côté, pour en obtenir un qui monte à 3 giga, il "suffit" de le faire tenir dans un cube de 4 mm de côté.

Ca donne une idée : tous composants cms, et on ne parle même pas de pistes ou de fils : tout est soudé directement l'un à l'autre, le seul fil actif c'est la self qui se réduira à une boucle de 2,5 mm de diamètre maximum (broche à wrapper dorée pliée en U)

Le bidule que j'imagine aurait la forme d'un stylo, avec la partie HF au bout... la liaison avec la "base" (alim + galva + réglage) se limitant à 4 fils et la masse : alim, commande de varicap, commande de gain, signal de sortie.

Reste à déterminer quel genre d'oscillateur va bien dans ces fréquences.  Je fouille dans mes docs...