Conversion 11F3: mieux vaut tard que jamais
Le monde des radiocommunications est plein de surprises, dont certaines auxquelles on se retrouve confronté à ses dépens. Ce billet fait ainsi suite à la tentative infructueuse d'ouvrir certains relais VHF couvrant pourtant très bien la région dans laquelle je me trouve, et ce même avec presque 100W P.A.R.!. Suspectant un décalage en fréquence du générateur 1750Hz, j'ai connecté mon poste au banc radio, mais ce que j'ai constaté m'a vite aiguillé sur une autre piste.
Pour rappel, le KENWOOD TM-241 est un mono-bande VHF '2 mètres' FM datant des années 90, tout comme son frère jumeau, le TM-441, couvrant la bande UHF '70 centimètres'.
En ces temps là, les plans de bande permettaient visiblement l'utilisation d'une bande passante de 16kHz (modulation 16F3 (FM) pour un espacement des canaux de 25kHz) sans que cela ne gène qui que ce soit. Les réaffectations de canaux attribués aux relais ont changé la donne, et poussé à être moins gourmand en ressource spectrale, en limitant la bande passante des émissions à 11kHz (modulation 11F3 (NFM) pour un espacement des canaux de 12.5kHz).
Cette évolution peut paraître anodine, car les postes récents permettent de définir au choix la bande passante FM ou NFM de façon logicielle. Les postes commercialisés avant l'ère 11F3 n'étaient quand à eux pas conçus pour permettre au radioamateur lambda, mas pas incompétent pour autant, de sélectionner à sa guise l'excursion en émission et réception. Cette évolution nécessite donc d'effectuer quelques ajustements sur la/les carte(s) de l'émetteur/récepteur.
Un excellent document récupéré dans la bibliothèque de l'AGRAN décrit toute la problématique d'interopérabilité des modulations 16F3 et 11F3, ainsi qu'une méthode de réglage de l'émission sans appareil de mesure: http://agran.be/Biblio.html (lien direct) (copie locale)
Ayant à ma disposition le matériel nécessaire, je me suis armé du manuel d'entretien du TM-241, et je me suis lancé dans la mise en conformité de mes deux postes.
J'ai détaillé les réglages sur le TM-241 ci-dessous, et ceux-ci sont aussi applicables au TM-441 (voir la conclusion de ce billet).
Émission
L'opération est réalisée avec un banc radio possédant un indicateur d'excursion, ou un analyseur de spectre. J'ai tout simplement maintenu le bouton '1750' appuyé pour effectuer ce réglage.
Avant modification:
Il suffit de tourner VR3 sur le TM-241, ou VR2 sur le TM-441, dans le sens anti-horlogique jusqu'à l'obtention de l'excursion souhaitée:
On voit d'ailleurs que le 1750Hz est en réalité à 1748Hz:
Même mesure, réalisée à l'analyseur de spectre:
La trace bleue clair est la porteuse sans modulation, et la jaune est issue de l'acquisition 'max hold' de l'émission modulée. On mesure l'excursion avec l'écart entre les marqueurs positionnés au même niveau de signal, de part et d'autre de la fréquence centrale.
144.996625 - 144.994125 = 2,5kHz
145.006500 - 145.004000 = 2,5kHz
Réception
Ici, on n'a pas besoin d'appareil de mesure. La bande passante en réception est définie par le dernier filtre de fréquence intermédiaire 455kHz. On reconnaît facilement ce type de composant qui est de forme cubique dans un boîtier plastique noir ou jaune. Ici, il est noir et porte le marquage W55F:
Une recherche rapide dans la nomenclature du manuel d'entretien, puis sur mon moteur de recherche favori, aboutit sur la référence CFWM455F fabriquée par MURATA:
La bande passante indiquée est cohérente avec les données constructeur de mes postes. L'équivalent 'bande étroite' est donc le CFWM455H, ce qui est confirmé dans le document de l'AGRAN.
Je me suis procuré cette référence sur ebay, livrée en quelques jours par ce commerçant: https://www.ebay.fr/itm/Filtre-ceramique-455kHz-miniature-MURATA-CFWM455H-Lot-de-3-pieces-/174073004004
Les broches de ce composants sont accessibles de l'autre côté de la carte électronique. Elles sont entourées en rouge, en face de la flèche:
La méthode de décâblage choisie est l'utilisation de le tresse à dessouder, avec une panne large sur le fer à souder afin de ne pas perdre en puissance de chauffe sur les pastilles placées sur le plan de masse:
L'ancien filtre est à gauche, et le nouveau à droite:
Mesures de bande passante effectuées avec l'ancien filtre:
On constate un SINAD de 30.9dB avec une excursion du générateur réglée à 4.4kHz, contre 27.8dB à 2.5kHz.
Mêmes mesures, avec le nouveau filtre:
On constate à présent un SINAD de 13.8dB avec une excursion du générateur réglée à 4.4kHz, ce qui confirme que le filtre a une bande passante plus étroite, contre 25.8dB à 2.5kHz.
Conclusion
Les relais acceptent à présent ma tonalité d'ouverture de 1750Hz (environ), et les émissions sur les canaux adjacents ne génèrent plus aucune perturbation de réception.
L'intelligibilité des signaux faibles est accrue de façon significative, du fait de la disparition du bruit hors bande passante de l'émission distante. La modification de la chaîne de réception est de mon point de vue aussi importante que celle de la chaîne d'émission. En contrepartie, les émissions parasites générées par les équipements électriques environnants (rayonnements d'oscillateurs dont la bande passante est par principe faible par exemple) provoquent plus facilement l'ouverture du squelch. Je dois notamment régler ce potentiomètre à un niveau proche de sa course maximale pour éviter un arrêt systématique du scan sur 145.500MHz.
Le SINAD observé est plus faible avec le nouveau filtre, dans sa bande passante. Les caractéristiques techniques laissent pourtant apparaître la même perte d'insertion. Soit ce filtre fait partie d'un lot rejeté au contrôle qualité, provenant d'un stock de 'broker', soit il provient d'une ligne de fabrication 'pirate' peu regardante sur les caractéristiques du filtre. Si vous avez d'autres hypothèses, vous pouvez m'en faire part en écrivant un commentaire ci-dessous, car cela m'intrigue.
Quelques photos concernant la modification du TM-441:
Pour la partie réception, le filtre 455kHz est exactement au même endroit sur le circuit:
