Réalisation d'un
mélangeur émission
pour la bande amateur
1,2 GHz
La réalisation d'émetteurs hyperfréquences
complexes peut être rendue plus simple en effectuant les tâches
de modulation ou de traitement du signal, à une fréquence basse
et à bas niveau, puis en transposant le signal modulé dans la
bande hyperfréquences souhaitée. Ceci est couramment réalisé
dans le domaine professionnel, avec des fréquences intermédiaires
standardisées de 70 MHz ou 140 MHz, et des fréquences de transposition
de plusieurs GHz.
La réalisation amateur qui est décrite ici pourra,
par exemple, être utilisée pour transposer le
signal à 65 MHz modulé QPSK issu d'une réalisation
précédente, dans la bande 1,2 GHz. Comme nous le verrons,
ce mélangeur émission ne comporte pas d'élément
sélectif et son domaine d'emploi pourra donc être beaucoup plus
large.
Caractéristiques
souhaitées
Niveau d'entrée à 65 MHz : -15 dBm
Niveau d'entrée à 1200 MHz: + 7 dBm
Niveau de sortie à 1265 MHz: -3 dBm
La raie à 1200 - 65 = 1135 MHz, les fuites d'oscillateur
local et les produits indésirables seront éliminés en
aval par un filtre interdigité centré sur 1265 MHz. Le niveau
de sortie n'est pas choisi trop faible de manière à limiter
l'amplification nécessaire en aval du filtrage et réduire ainsi
le bruit d'équipement.
Le mélangeur utilisé
(cliquer pour agrandir)
Le schéma
Pour un fonctionnement correct du mélangeur il faut
prêter une grande attention à deux points:
- aux niveaux injectés. Le port LO doit être
attaqué par un niveau de + 7 dBm. Bien que la fiche technique spécifie
un niveau maximum de + 1 dBm sur le port IF, il est généralement
admis que pour une bonne linéarité de l'opération, le
port IF doit être lui attaqué par un niveau inférieur
d'au moins 10 dB par rapport à celui du port LO. Par précaution,
nous fixerons ce niveau d'injection sur le port IF à - 5 dBm, soit
12 dB au dessous du niveau injecté sur le port LO.
- aux impédances sur les accès. Chaque
accès doit voir une impédance de 50 ohms. Ceci doit être
vrai pour toute énergie présente sur les accès, y compris
les raies indésirables. Il faut tenir compte de ce point pour dimensionner
les capacités de liaisons. De plus des atténuateurs 3 dB sont
placés sur les ports IF et RF dans le but de masquer les désadaptations
éventuelles.
Compte tenu de la perte de conversion de 7 dB apportée
par le mélangeur, l'obtention des caractéristiques souhaitées
nécessite deux éléments amplificateurs, le premier pour
élever le signal d'entrée de -15 dBm à - 5 dBm,
le second pour élever le niveau de sortie du mélangeur de -
13 dBm à - 3 dBm. Ce rôle est dévolu à deux amplificateurs
intégrés MMIC types MAR6 et MAR7.
Un régulateur de tension 7812 est intégré
dans le montage. L'alimentation du boîtier s'effectue donc au moyen
d'une tension non régulée de 18 à 20 V.
Réalisation
A l'exception du régulateur de tension et de ses deux
capacités de découplage, l'ensemble de la réalisation
fait appel à des composants montés en surface (CMS). Le montage
de ces derniers ne présente pas de difficultés particulières.
Les découplages et liaisons sont particulièrement soignés
par la mise en parallèle de condensateurs de 100 pF et de 100 nF. L'équipotentialité
entre les plans de masse des deux faces du circuit imprimé est assurée
par plusieurs morceaux de fil de 0,8 mm traversant et soudés de part
et d'autre.
L'impédance caractéristique des pistes est de
50 ohms à la condition d'utiliser du circuit imprimé FR4 double
face de 0,8 mm d'épaisseur.
téléchargez
le circuit imprimé aux formats Ares et .bmp (15ko zippé)
Les ports d'accès RF sont constitués de connecteurs
coaxiaux SMB de traversée. Le condensateur "by-pass" de traversée
d'alimentation est un modèle professionnel de récupération.
Mesures
On applique un signal à 1200 MHz de niveau + 7 dBm
sur l'entrée LO, un signal de niveau - 15 dBm à 65 MHz
sur l'entrée IF, et, pour l'alimentation des MMIC, du + 20 V
sur l'entrée continue.
Dans ces conditions, on observe à l'analyseur de spectre,
sur la sortie RF, le signal suivant:
(vert: ref= 0 dBm, 10 dB/div, horiz: centr=1200
MHz, 20 MHz/div)
Les deux raies à 1135 MHz et 1265 MHz ont un niveau
de - 5dBm conforme aux attentes. La fuite d'oscillateur local à 1200
MHz est à -13 dBm (- 20 dB d'isolation), ce qui est un peu élevé
(tracé des pistes ?), mais néanmoins acceptable. Des raies
intercalaires d'amplitude faible correspondent à des produits d'ordre
supérieur qui pourront être facilement éliminées
par filtrage.
Conclusion
Ce mélangeur émission, relativement facile à
réaliser, permet de mettre en oeuvre la technologie de "up conversion"
et de se familiariser avec des composants performants.
Eventuellement adapté, il peut trouver d'autres applications,
en particulier dans le domaine de la métrologie.
