Un générateur BF et HF

Par Daniel Maignan/F6HMT

Ce générateur d’un fonctionnement éprouvé, dont le schéma est représenté en figure 1, est simple à construire et peu coûteux. 
Il permet non seulement de mettre au point un amplificateur ou un préamplificateur BF,  de fournir un signal de test pour un récepteur en ondes longues ou moyennes, mais également de procéder au réalignement d’un étage moyenne fréquence de récepteur comme nous le verrons à la fin de l’article.
 
Introduction :

Il se compose des trois étages suivants:

- un amplificateur à haute impédance d’entrée avec un transistor à effet de champ 2N3819.
- un amplificateur de puissance à faible impédance de sortie avec deux transistors à symétrie complémentaire.
- une boucle de réaction positive à pont de Wien pour l’oscillation et une boucle de contre réaction pour stabiliser le niveau de sortie.

Les cinq gammes de fréquences standards sélectionnées avec le double commutateur S1/S’1, sont les suivantes:

A- 10 Hz à 100 Hz.
B- 90 Hz à 1000 Hz.
C- 900 Hz à 10 kHz.
D- 9 kHz à 100 kHz.
E- 80 kHz à 800 kHz.

L’oscillation est entretenue par la réaction positive qui renvoie en phase une fraction du signal de sortie sur la grille du 2N3819, avec le potentiomètre double inséré dans les deux branches du pont de Wien et qui de ce fait, assure la variation de la fréquence pour chaque gamme.
Le gain de l’étage oscillateur 2N3819 varie en fonction de la fréquence. Pour cette raison, une régulation automatique, constituée de la résistance de 22 ohms et de la résistance Ra de 100 ohms ajustable d’une part, et de l’ampoule 6,3 V d’autre part dans la source du FET, stabilise le niveau de sortie. Une fraction de signal plus ou moins importante est donc renvoyée en opposition de phase sur la source du transistor. Lorsque la résistance de l’ampoule augmente avec la tension à ses bornes, le taux de contre réaction augmente et réduit le gain de l’étage. 
Par ailleurs, le niveau maximum de sortie est ajusté, par le truchement de la résistance ajustable Ra de la boucle de contre réaction, à 15 volts crête à crête.
L’amplificateur de sortie est un montage à symétrie complémentaire qui fonctionne en classe B.
Le modulateur, d’une simplicité remarquable, avec deux diodes PIN, n’est pas d’une grande linéarité, mais est suffisant pour l’utilisation envisagée.

                                                                       Figure 1 - Schéma du générateur BF

Montage pratique:

Le câblage est réalisé sur un circuit imprimé simple face de 148 x 103 mm (figure 2) d’après le schéma électronique de la figure 1, le schéma d’implantation de la figure 3 et le câblage de la figure 4. 

                                                                                          Figure 2 – le circuit imprimé

                                                                          Figure 3- l’implantation des composants

                                                                          Figure 4 – vue du câblage
   
Il se peut que l’approvisionnement du double potentiomètre s’avère difficile, mais celui-ci peut être réalisé par l’amateur en couplant les axes de deux potentiomètres. Dans ce cas, s’assurer que les valeurs sont rigoureusement identiques en contrôlant particulièrement l’égalité des valeurs minimum et maximum.
Pour les condensateurs C7 à C11 et C’7 à C’11, utiliser de préférence des modèles à film plastique, en technologie « MKT » ou « MKH ». Les valeurs de ces derniers, ainsi que celles des  résistances R1 R’1 et R2 R’2, seront également appariées.
Pour améliorer l’ergonomie de notre montage, car c’est bien pratique de connaître la fréquence exacte du signal, il a été prévu d’y associer un  petit fréquencemètre.
On trouve un kit sur le net pour 4,4 $, port inclus, somme dérisoire (figure 5), voir sa description et son mode d’emploi sur le lien suivant : 

https://www.mikrocontroller.net/attachment/492923/50-MHz-Quarztester.pdf

                                       Figure 5 - Testeur d'oscillateur à cristal numérique 1Hz-50MHz, compteur de fréquence RF.

Il est cependant nécessaire d’adjoindre à ce fréquencemètre un préamplificateur, et de plus il faudra conditionner le PIC avec le bon programme pour la mesure d’une simple fréquence, comme indiqué dans la notice. 

Brochage et liste des composants : 

http://maignan-daniel.e-monsite.com/medias/files/brochage-et-liste-des-composants.doc

 Mise au point :

a) générateur :
Vérifier soigneusement le câblage, équiper Q4 et Q5 de leur dissipateur.
Mettre sous tension et vérifier la valeur des tensions de sortie des trois régulateurs, soit +18V  pour U1, -18V pour U2 et +5V pour U3.
Mettre la résistance ajustable Ra à sa valeur maximum et tourner P3 au maximum.
Connecter la sortie J1 sur un oscilloscope et régler la fréquence sur 1000 Hz, puis ajuster le potentiomètre P2 de façon à obtenir un écrêtage symétrique de la sinusoïde du signal. 
Régler ensuite Ra pour avoir une sinusoïde parfaite, sans écrêtage de 15/16 volts crête à crête.
L’ampoule de régulation doit s’allumer avec un éclairage qui varie selon la fréquence.

b)option fréquencemètre:
Le schéma du préamplificateur qui est câblé sur une petite carte à trous collée sous le circuit imprimé du fréquencemètre est représenté sur la figure 7. L’ensemble est alimenté sous 5V à partir de la carte principale du générateur par JP2.
Se reporter à la notice afin de piloter le PIC avec la bonne routine.

                                                                                  Figure 6 – Schéma du préampli.

La dernière gamme, avec des 82pF (C11 et C’11), s’étend de 80 kHz à 800 kHz, ce qui nous permettra de régler les étages à moyenne fréquence de nos récepteurs avec une modulation extérieure. Positionner CAV sur HF et injecter une modulation sur J3 pour vérifier le fonctionnement du modulateur.

Habillage : 

Le coffret a été confectionné avec des plaques de copper clad (circuit imprimé).
Travailler ce matériau qui se perce, se lime, se ponce et se soude bien entendu aisément, est plaisant !
La face avant est percée pour le passage des axes des potentiomètres, du commutateur de gammes, de l’interrupteur de mise sous tension et son témoin à led, ainsi que pour les embases BNC de sorties BF et HF avec l’inverseur. 
La fenêtre du fréquencemètre se trouve sur la partie supérieure.
Une fois usinée, elle est peinte, puis sérigraphiée une fois la peinture sèche. Le dernier traitement consiste à appliquer un vernis de protection incolore en bombe aérosol. 
La face arrière reçoit l’embase secteur, le porte fusible et l’entrée modulation.

                                                                                                           Figure 7

                                                                          Figure 8 – le fréquencemètre installé

                                                           Figure 9 – Vue de la face avant, générateur sur 1000 Hz. 

                                                          Figure 10 -  Vue de la face avant, générateur sur 455 kHz.

Conclusion : 

Avec un budget plus que modeste, car vous possédez pratiquement tous, j’en suis certain, la plus grande partie du matériel pour construire ce petit générateur qui vous rendra de grands services, alors n’hésitez pas, prenez votre fer à souder !

Bonne réalisation.

Je tiens à remercier Victor Cordoba/F6LIA pour la réalisation du circuit imprimé.

PS : Me consulter pour obtenir le circuit imprimé.

Daniel Maignan/F6HMT
Sanfil9201@wanadoo.fr

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

                                                                                     Appendice :

                             Réglage des transformateurs à Moyenne Fréquence avec notre générateur 

Si la fréquence de la MF est inconnue, on doit rechercher sa valeur et pour ce faire, plusieurs méthodes existent :

a) La première méthode, certes un peu «brutale », consiste à injecter le signal directement sur l’entrée antenne du récepteur à travers un condensateur de 100pF avec un niveau suffisant pour qu’il « traverse » tout le système d’accord d’entrée. Régler par exemple le récepteur en GO sur 200 kHz (proche de la BBC à 198 MHz) et faire varier la fréquence du générateur pour trouver le réglage, sachant que jusqu’en 1938, avant la création du standard SPIR, les valeurs étaient inférieures à 140 kHz (125, 130, 135 ou 137 kHz…), puis passèrent de 450 à 490 kHz dans la majorité des cas pour les postes plus récents.

b) La deuxième méthode, plus précise consiste à injecter un signal incident dans le récepteur    sur un point d’accord au milieu de la gamme PO, sur 900 kHz par exemple. Une fois le récepteur accordé, mettre en service un deuxième récepteur à proximité, bien étalonné et bien gradué et trouver la fréquence rayonnée par l’oscillateur local du récepteur à régler. Si par exemple l’oscillateur local est reçu sur 1355 kHz, la valeur de la moyenne fréquence est égale à : 1355 – 900 = 455 kHz. 

Mise en œuvre du réalignement :

 Il suffit de connecter le générateur sur la grille de commande du tube changeur de fréquence à travers un condensateur de 1000 pF 450V, comme illustré sur la figure 11.
Un oscilloscope ou un voltmètre électronique est raccordé au secondaire du transformateur de sortie (sur le haut-parleur) et le générateur est modulé à environ 30 % @ 1kHz. Le niveau HF du générateur doit être établi au minimum pour avoir une mesure correcte, utiliser éventuellement un atténuateur. Il est conseillé d’ouvrir totalement le condensateur variable et de travailler en PO pour éviter les interférences dans la mesure. De plus il est souhaitable d’inhiber la commande automatique de gain (CAG) en la court-circuitant avec la masse.

                                                                                Figure 11

Opération de réalignement :

Sur les postes très anciens jusqu’à la fin des années 30, l’accord se fait par des condensateurs au mica ou à air ajustables placés au dessus des transformateurs ou au dessous (figures 12 et 13), puis l’évolution technologique se traduisant par une augmentation notable de la valeur des moyennes fréquences, les condensateurs ont été remplacés par des bobines ajustables avec noyaux filetés en poudre fer et positionnées sur la paroi verticale ou parfois à chaque extrémité du transformateur.

                                 Figure 12 – MF anciennes                                Figure 13 – condensateurs au mica de MF ancienne
 
Les outils de réglages doivent toujours être en matière isolante pour ne pas perturber l’accord et, de plus, se méfier surtout des condensateurs ajustables qui sont parfois au + HT !
Encore une remarque avant de débuter le réglage sur les transformateurs de 450 à 490 kHz ; on peut noter que sur l’un des transformateurs, l’entraxe des bobines est plus faible, il s’agit du transformateur attaquant la détection, donc le dernier de la chaîne, avec un couplage plus serré, car il doit délivrer plus d’énergie (figure 14).

                                                                                                 Figure 14

Procédure d’alignement pour deux transformateurs:

La fréquence de notre générateur est réglée sur celle de la moyenne fréquence. Le signal modulé est pris sur la sortie HF sélectionnée par le  commutateur CAV. Connecter un générateur BF sur l’entrée modulation et régler son niveau pour avoir un taux de modulation de ~30 % @ 1 kHz. 
Comme déjà mentionné, l’appareil de mesure est connecté sur la sortie haut-parleur.
Procéder comme suit:
-Dévisser totalement les noyaux ou les condensateurs (Ca).
-Augmenter éventuellement le signal s’il devient trop faible
-Régler le noyau/Ca du secondaire du transformateur N°2 pour une lecture maximum sur l’appareil de mesure.
-Régler le noyau/Ca du primaire du transformateur N°2.
-Faire varier la fréquence de +/- 2 KHz et vérifier la symétrie de ces deux points pour lesquels le signal doit être à peu de chose près le même que sur la valeur centrale de la MF.
-Régler le noyau/Ca du primaire du transformateur N°1.
-Régler le noyau/Ca du secondaire du transformateur N°1.
-Faire varier la fréquence de +/2 kHz et vérifier la symétrie, puis faire varier la fréquence de +/-5 kHz et vérifier qu’il y a bien une forte atténuation.

Pour terminer les problèmes suivants peuvent se produire :

Peu d’effet de l’accord : bobine défectueuse due à l’humidité, présence d’insecte ou oxydation du sertissage d’un condensateur au mica (fréquent), fil de litz partiellement rompu ou soudure défectueuse.
Phénomène d’accrochages : Mauvais blindage, oxydation des contacts, écrou mal serré.  
Si malgré les opérations, le phénomène s’avère endémique, la solution consiste à utiliser des résistances d’amortissement (50 à 500 kohms en parallèle ou jusqu’à 180 ohms en série).

Copyright TLR 2021 – Toute reproduction interdite sans autorisation expresse de l’auteur.