Shibby's blog

Un petit billet sans prétention suite à des échanges avec des opérateurs Corréziens et Albigeois au sujet des tiroirs émission MATRA 410/430MHz utilisés sur les relais du réseau Radiocom 2000.
19/12/2021: Réception d’un colis contenant un tiroir RX/TX ainsi qu’un amplificateur 50W.
02/01/2022: Mise sous tension des tiroirs « RX TX UHF » ainsi que l’amplificateur et test de bon fonctionnement.
06/02/2022: Modification de la PLL et remplacement du quartz.
07/02/2022: Validation du pilotage du VCO par le signal BF appliqué sur l’entrée microphone.
21/02/2022: Amélioration de l’excursion en fréquence avec le nouveau quartz.
27/02/2022: Remise en question, et appel à l’aide.

Tout d’abord, vous trouverez les schémas électriques scannés en très haute résolution à cette adresse: https://sites.google.com/view/rrf19/accueil/radiocom-2000.
Il suffit de demander l’accès en cliquant sur chaque cadre avec le message indiquant que vous n’avez pas accès au fichier. L’admin du site se chargera de vous débloquer l’accès.

L’idée est de ne modifier que la fréquence de l’oscillateur local du circuit émetteur et d’ajuster la PLL, afin de retrancher les 600kHz qui permettent de passer de 10MHz d’écart duplex à 9.4MHz, ce qui est nettement plus simple que de re-générer un signal remplaçant celui du VCO d’origine. Cela permet de conserver la fonction de sélection de fréquence mise à disposition à l’aide de roues codeuses sur la carte synthétiseur.

N’ayant pas ces équipements à porté de main, je poste ici une proposition de modification, pour toute personne souhaitant la mettre en œuvre, à ses risques et périls:

• On commence par changer le quartz de l’oscillateur local, initialement de 31.4MHz, qui passe donc à 30.8MHz. Voir ici: https://www.ebay.com/itm/255064807867. Est-ce que ça rentre sur le circuit imprimé..?
• Ensuite, il faut adapter la PLL créée de toutes pièces avec des portes logiques. Ils savaient s’amuser à l’époque les ingés! Heureusement, on a une bonne idée de la procédure à suivre grâce au travail de F6CSX sur les tiroirs MATRA Radiocom 2000. Je recopie mot à mot un e-mail envoyé à un opérateur Corrézien à ce sujet:
  

  Partons de l’affirmation de F6CSX, qui indique que le diviseur constitué par MN01 à MN04 prend comme entrée la fréquence de Q01, soit 31.4MHz, et génère à sa sortie un signal de 100kHz.

  On devine facilement que le bloc 1/2 de MN02 réalise une division par 2 du 31.4MHz. Ensuite, ça se corse! Je suis resté bloqué sur une mauvaise interprétation du fonctionnement des deux compteurs MN03 et MN04, et j’ai fini par tout comprendre en simulant le montage complet sur le PC.

  J’appellerai ci-dessous n1 la valeur binaire définie sur les entrées de pré-chargement (broches 3 à 6) de MN03, et n2 celle de MN04, lorsque la sortie de MN01 passe à 1.

  A la mise sous tension de la carte TX UHF, il n’y a pas encore de pré-chargement. Il faut attendre un premier débordement simultané de ces deux compteurs pour que la magie opère 🙂

  A partir de ce moment, MN03 va compter les impulsions provenant de la broche 5 de MN02, en partant de la valeur pré-chargée, soit X = 15 – n1.

  MN04 va quand à lui pré-charger en même temps que MN03 la valeur à partir de laquelle il va lui aussi compter, soit Y = 15 – n2.

  15 étant la valeur maximale à laquelle le compteur peut compter (en partant de 0) avant d’indiquer un débordement (la « retenue ») sur sa broche 15, et de reprendre le comptage en partant de 0.

  La valeur binaire de pré-chargement de MN03 est de 0011, soit 3 en décimal, ce qui fait une valeur de X = 15 – 3 = 12.

  La valeur binaire de pré-chargement de MN04 est de 0110, soit 6 en décimal, ce qui fait une valeur de Y = 15 – 6 = 9.

  Avec la câblage d’origine, représenté sur le schéma, on obtient la valeur de division totale suivante:
  2 * (X + (16 * Y) + 1)
  2 * (12 + (16 * 9) + 1) = 314

  Donc, pour conserver une fréquence de sortie de 100kHz en sortie de ce diviseur, en partant de 30.8MHz, il suffit de diviser par 308. On en déduit qu’il n’y a qu’à modifier X pour que ça fonctionne, en gardant à l’esprit que sa valeur est multipliée par 2 dans la formule ci-dessus. L’écart entre 314 et 308 étant de 6, on ne doit retrancher que 3 à la valeur de X, qui passera donc à 9.
  2 * (9 + (16 * 9) + 1) = 308

  Il suffit de réaliser le même brochage des entrées de pré-chargement de MN04, sur MN03:
  Broches 3 et 6 à la masse, et broches 4 et 5 au +5V.

En image, ça donne ceci (cliquer sur l’image):

Simulation du montage avant modification (fréquences exprimées en kHz):

Fichier source: 31400k.DSN

Simulation après modification (fréquences exprimées en kHz):

Fichier source: 30800k.DSN

Vos commentaires et remarques seront les bienvenus.

19/12/2021: Tel un enfant impatient, un peu avant Noël, j’ai déballé un colis reçu la veille contenant un tiroir RX/TX, un tiroir amplificateur, et 3 bretelles d’interconnexion « SUBD25 ».

Tiroir RX/TX

Vue des fonctions qui seront à modifier:

• En haut à droite: l’oscillateur 31.4MHz ;
• Tout le reste sur le circuit imprimé vert: la PLL.

On trouve des quartz fonctionnant à 30.8MHz sur ebay, mais dans un format un peu plus imposant que celui d’origine. L’emplacement des composants autour de celui-ci laisse toutefois la possibilité d’intégrer le remplaçant sans grande difficulté:

Les broches du « gros quartz » (boîtier type HC6/U) sont bien plus espacées que celles du quartz d’origine (type HC49/U), mais on voit qu’il est possible de le câbler assez facilement malgré tout:

La valeur de l’inductance montée en parallèle du quartz sera à ajuster afin que celui-ci fonctionne correctement et sur la bonne fréquence, en « overtone » (multiple de sa fréquence fondamentale).

La hauteur de ce nouveau boîtier ne devrait pas non plus poser problème:

Le quartz servant de modèle a été placé ici dans le seul but de vérifier qu’il peut être intégré sans déborder.

Avant de procéder à la moindre modification, il faudra s’assurer que les tiroirs sont toujours fonctionnels, malgré le temps passé sans être mis sous tension…

02/01/2022: Le test de fonctionnement de cet équipement resté inutilisé pendant une très longue période s’est soldé sur un succès. Ne disposant pas de TCXO 5MHz, je me suis contenté du signal généré par le miniVNA Tiny, après un léger ajustement de la fréquence depuis le logiciel VNA/J, afin de compenser l’imprécision de ce petit appareil.
Quelques images de la manip ci-dessous:



La fréquence de réception définie par défaut sur le synthétiseur est 394.600MHz:

Si on ajoute à celle-ci les 31.4MHz de l’oscillateur local (tel qu’indiqué sur l’étiquette ci-dessus), on doit obtenir 426MHz, et c’est bien le cas (à l’imprécision de ma source 5MHz près):

Il ne reste plus qu’à câbler le quartz 30.8MHz en lieu et place du 31.4MHz et de procéder aux ajustements pour valider la modification. Ce composant doit être livré avant la mi-janvier.

Le test de l’amplificateur va visiblement être moins rapide à effectuer:

La porteuse en sortie du tiroir RX/TX est pourtant bien présente après le changement de configuration:

Cela va nécessiter quelques investigations. À suivre…

06/02/2022: J’ai pu libérer quelques heures pour procéder aux modifications tant attendues du VCO. La manip du jour consistera donc à modifier le préchargement d’un des diviseurs de la PLL, ainsi qu’à remplacer le quartz d’origine.
Tout ceci ayant déjà été largement décrit précédemment, passons aux photos de l’opération.
Il faut retirer le capot présent sur la face opposée:

On a alors accès aux liaisons coaxiales allant et venant vers le module qui nous intéresse, entre autre:

Il faut extraire les trois conencteurs dorés coudés en haut de la photo, à l’aide d’une pince multiprise, et en tirant gentiment vers soi.
Cette opération libère alors totalement le module, qui n’est maintenu en place qu’à l’aide des quatre pions de centrage et de la prise SUBD 9 qui apporte les autres signaux extérieurs.
Vues du module une fois délogé de son emplacement:



Identification des circuits logiques avant décâblage du compteur binaire MN03:

Là, on arrive à une étape délicate. Il faut décâbler le composant sans trop stresser le circuit imprimé, afin de ne pas arracher de pastille et de piste. Après avoir tenté la méthode douce avec la tresse à dessouder, qui s’est soldée par un échec à cause de la présence d’étain sur les pastilles deux faces du circuit, j’ai fini par chauffer avec une panne large côté soudures tout en tirant doucement le composant hors de la carte. Il faut le faire basculer du côté d’une rangée, en chauffant celle opposée, et faire la même chose de l’autre côté. Ainsi, le composant sort doucement des trous métallisés. Il ne faut pas forcer en tirant sur le composant, ni même en chauffant les soudures. La panne du fer à souder ne doit pas frotter sur les pastilles, au risque de les décoller et endommager le circuit imprimé. On se contente donc de faire fusionner l’étain d’une rangée en faisant des allers et retours, et en ajoutant un peu d’étain pour permettre une meilleure conduction de la chaleur sur l’ensemble des broches. Je me suis aidé d’un extracteur de circuit intégré pour le tenir et le faire sortir petit à petit, car celui-ci devient vite extrêmement chaud!



On constatera que dans la lancée, j’ai aussi dessoudé MN04, sans raison… Il faut aussi rester concentré sur ce qu’on fait donc 🙂
On en profite pour dessouder le quartz de 31.4MHz. On le voit côte à côte avec le quartz de 30.8MHz, pour mieux comprendre la différence de taille:


Le câblage du nouveau quartz nécessite d’avoir un accès dégagé à la zone de circuit imprimé sans vernis vert. Il faut alors dévisser les cadres en aluminium qui prennent le circuit imprimé en sandwich. On n’oubliera pas d’enlever aussi les vis qui maintiennent les deux composants en boîtier TO220, utilisant le cadre aluminium le plus haut pour dissiper la chaleur:



Le quartz sera soudé directement sur les broches de l’inductance L05 visible sur le schéma publié précédemment:

Il faut conserver le bout de broche qui était soudé entre le boîtier de l’ancien quartz et la masse, pour le reconnecter sur le boîtier du nouveau quartz. Sans cela, on observe une lente dérive de la fréquence de l’oscillateur.

Les broches 3 et 5 de MN03 sont tordues vers l’extérieur du composant afin qu’elles ne fassent plus contact avec les pistes du circuit imprimé. Elles seront ensuite reliées électriquement avec des petits bouts de fil aux broches proches sur ce même composant, afin d’obtenir la nouvelle valeur de préchargement:



Vue du nouveau quartz, qui rentre pile sans déborder, comme je l’imaginais:

Remise sous tension du tiroir, pour tester, au cas où ça fonctionnerait du premier coup (on peut toujours rêver, non?):

L’oscillation du montage se fait bien à 30.8MHz pile à présent!

Le réglage du synthétiseur est toujours défini sur 394.600MHz. Cette fois-ci, si on ajoute 30.8MHz on doit obtenir une porteuse sur 425.4MHz:

Prochaine étape: Injecter un signal sur l’entrée microphone et valider la modulation du signal généré par le VCO…

07/02/2022: Suite des essais, en injectant un signal sinusoïdal de 1kHz (environ) sur l’entrée microphone en face avant du tiroir. Faute de connecteur adéquat, j’ai relié la sortie du générateur basse fréquence avec des pinces crocodile sur les jonctions internes du tiroir, entre le connecteur et le PCB de la face avant.
Résultat observé sur la sortie TX du tiroir:

On voit un début de modulation du signal, mais à l’écoute cela reste très faible. Il va falloir procéder à certains ajustements permettant d’obtenir l’excursion adéquate avec ce nouveau quartz.

Il faut maintenant comprendre pourquoi l’amplificateur est en défaut. Suite au prochain épisode…

21/02/2022: Après quelques tentatives de réglage à l’aveugle, j’ai fini par relire le schéma électrique et me poser les vrais questions. Il faut visiblement augmenter l’amplitude de la variation de tension appliquée sur la diode varicap, afin d’augmenter la variation de sa valeur et améliorer l’excursion par rapport à ce qui était nécessaire pour le quartz d’origine. Pour faire simple, l’oscillateur local voit sa fréquence de 30.8MHz stabilisée, tant qu’il n’est pas modulé par la BF ou le signal Infra Bande, par l’intermédiaire de la tension issue de la PLL, appliquée sur la broche 5 de MA06. Si on veut bénéficier d’une grande plage de variation de la valeur de la diode varicap, il faut dans un premier temps faire en sorte d’avoir une tension issue de la broche 7 de MA06 se situant à la valeur médiane de la courbe tension/capacité:

Pour faire varier cette tension, il suffit de faire varier la valeur de C08 (juste au dessus du quartz sur le schéma). En faisant cela, la PLL fournit une tension plus ou moins importante pour compenser la variation de fréquence causée par le réglage opéré sur C08.
Ensuite, pour augmenter la variation de tension en fonction de la BF appliquée, il suffit d’augmenter le gain en augmentant la valeur de la résistance de contre réaction située entre les broches 6 et 7 de MA06: R60. J’obtiens de très bons résultats en passant de 10k (valeur d’origine) à 47k. Il faut aussi retoucher les réglages de R26, R27 et R52. Pour l’instant j’ai procédé de manière empirique, faute d’appareils de mesure adéquats. Il faudra me croire sur parole en attendant que je valide ma méthode de réglage: la modulation est nettement améliorée, ce qui fait que cet équipement radio garde sa position de candidat pour réaliser un relais radioamateur.
Côté réception, je me suis limité à des essais de réglage du Squelch. Le signal audio issu du récepteur, lorsqu’il est relié sur l’entrée BF de l’émetteur, sature l’entrée de ce dernier. Le signal audio devient beaucoup plus propre en présence d’une émission distante. En toute logique, le souffle audible en l’absence d’émission ne sera pas retransmis, donc cela devrait rester acceptable, mais il va falloir que je pousse les essais.
Je reconnais que toutes ces explications sont encore un peu brouillon. J’avance pas à pas, et par coup de quelques heures. Pöur l’instant, je reste sur le format « blog », et je rédigerai un PDF nettement plus organisé une fois le travail terminé.

En attendant la suite, voici quelques photos du synthétiseur:

C09 décâblé afin de permettre un meilleur accord du VCO du synthétiseur:

Modification de R34 et C41 pour augmenter la fréquence de lecture des roues codeuses:

Photos du récepteur:

On ne le voit pas très bien sur ces dernières photos, mais les soudures sont vraiment horribles. Il y a visiblement eu une intervention de réparation effectuée par un technicien qui n’a pas fait trop d’effort sur la qualité de celles-ci.

à suivre…

27/02/2022: Un des avantages au fait de ne pas avoir de temps pour réaliser les modifications est d’avoir du temps pour remettre en question ce qui a été fait précédemment! Le 21/02/2022, j’indiquais avoir augmenté l’amplitude du signal « BF » à émettre afin d’obtenir une plus grande variation de la tension appliquée à sur la diode Varicap. La courbe fournie indique une échelle logarithmique pour la tension, ce qui implique une variation tension/capacité non linéaire! Je reviens donc au câblage d’origine, pour comprendre la différence de fonctionnement.
Ci-dessous, la mesure de la fréquence de sortie du VCO récupérée sur TP03 visible en jaune sur les captures d’écran, et la tension appliquée sur le point commun C04/L02 générée par un convertisseur DC/DC (sortie de la PLL déconnectée -> R63 déssoudée temporairement):

4.33V pour obtenir une fréquence d’oscillation de 31.4000MHz:

3.44V pour obtenir une fréquence d’oscillation de 31.3975MHz (excursion de -2.5kHz), soit 890mV de moins:

5.43V pour obtenir une fréquence d’oscillation de 31.4025MHz (excursion de +2.5kHz), soit 1.1V de plus:

L’écart tension/fréquence n’est pas égal, mais mon réglage de C08 contraint très certainement à se placer sur une zone de la courbe qui n’est pas linéaire pour D01. L’objectif pour le moment est de démontrer que l’utilisation du quartz 30.8MHz change largement la donne au niveau du VCO, car il lui faut dans ce cas des variations de tension très nettement supérieures afin d’obtenir une excursion qui reste tout de même inférieure à celle obtenue avec le montage d’origine! Soit il faut remplacer la diode Varicap d’origine par un modèle offrant une plus grande variation de capacité pour une faible variation de tension, soit on conserve la diode actuelle mais il faut modifier une autre partie du schéma… N’étant pas expert, et n’ayant pas de diode Varicap , je vais soumettre la question à un OM qui a déjà effectué ce type de modification. Cela n’empêche pas pour autant un éventuel lecteur de ce blog à proposer une solution 😉