1	Synoptique

Le design du récepteur a été grandement inspiré du récepteur du Stanford Solar Center. Voir Stanford SID monitor.

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Schéma

Le schéma a été dessiné sur le logiciel CadSoft EAGLE Layout Editor.

La section 'RF pre-amplifier' contient un amplificateur non inverseur (IC3A) d'un gain de 200 suivi par un amplificateur inverseur (IC3B) de gain réglable entre 0 and 25 par l'intermédiaire de R7.

Le signal est ensuite filtré dans la section 'Tuning'. Le MAX275 (IC4) est un filtre actif d'ordre 4. Il est ici configuré en passe-bande. La fréquence et le gain sont réglés par les résistances R101/R201, R102+R100/R202+R200, R103/R203 et R104/R204.
Un tableau indiquant les valeurs pour certaines stations VLF est téléchargeable ci-dessous. Les valeurs sont calculées pour un Q de 170 et un gain de 4 pour chacune des sections du 2^ième ordre du MAX275.

Valeurs des résistances de réglage du MAX275

(application/pdf, 11Kb, 02 Jul 2007)

Pour calculer les valeurs pour d'autres fréquences, voir le datasheet du MAX275 qui contient l'ensemble des formules.

La section suivante est le 'RF post amplifier'. Le premier étage est un amplificateur inverseur (IC6A) avec un gain réglable entre 2, 5 ou 20. L'étage suivant est un redresseur double alternance et détecteur de crête contruit autour d'IC7A et IC7B. Un signal continu représentant la puissance du signal reçu est disponible à la sortie de cet étage.

Dans la section 'analog output', IC5A et IC5B assurent le filtrage et l'amplification du signal.

Enfin, la conversion analogique-digitale est confiée au MAX187 (IC10) qui assure une conversion sur 12 bits de signaux entre 0 et 4.096V. La conversion des signaux logiques vers une interface série RS232 est faite grâce à un MAX220 (IC8).

Schéma Eagle 4.14		(application/octet-stream, 326Kb, 21 Jul 2007)
Schéma au format PDF		(application/pdf, 157Kb, 21 Jul 2007)
Liste des Composants		(application/pdf, 9Kb, 02 Jul 2007)

Pour visualiser ces fichiers, vou pouvez utiliser un logiciel tel que SumatraPDF (Windows) :  ou Adobe® Reader® (Windows, Mac, Linux) : 

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Carte

La carte a été dessinée avec l'objectif de rester simple face, ce qui a été possible au prix de quelques straps. La carte a une taille de 100x160mm.

Carte (Eagle 4.14)		(application/octet-stream, 49Kb, 21 Jul 2007)
Carte au format PDF		(application/pdf, 227Kb, 21 Jul 2007)
Carte au format PDF (N&B)		(application/pdf, 226Kb, 21 Jul 2007)
Carte au format PDF (N&B, côté cuivre)		(application/pdf, 226Kb, 21 Jul 2007)
Placement des composants		(application/pdf, 403Kb, 21 Jul 2007)

Voici une photo de la carte :

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Réglages

Le réglage du récepteur impose l'utilisation d'un générateur de signaux et d'un analyseur de spectre. Heureusement, les faibles fréquences utilisées permettent de s'appuyer sur une simple carte son... Pourvu que la fréquence d'échantillonnage soit de 96kHz, une carte telle la Sound Blaster  Audigy™ 2 ZS permet pour quelques dizaines d'euros de remplacer tout un labo d'électronique...
Téléchargez ensuite Spectrum Lab, un analyseur de spectre audio qui offre toutes les fonctionnalités dont nous avons besoin et plus encore. Les principes de réglage décrits ci-dessous supposent que le lecteur sait manipuler Spectrum Lab.

Tout d'abord, déconnectez JP1 et JP2 pour isoler la section 'Tuning'
Réglez le générateur de signaux de Spectrum Lab en génerateur de bruit d'un niveau de -72dB. La fonction s'appelle 'Test Tone Generators' dans le menu View/Windows.
Réglez Spectrum Lab de sorte qu'un canal de l'analyseur soit associé à la sortie du générateur de signaux(canal gauche par exemple) et l'autre relié à un canal d'acquisition de la carte son. Pour cela, utilisez la fonction 'Spectrum Lab Components' dans le menu View/Windows.

Connectez le signal généré au point de test TP_TUNING_IN.
Reliez le point TP_FREQA à l'entrée de l'analyseur de fréquence.
Réglez R100 de sorte que le pic du filtre passe-bande corresponde à la fréquence souhaitée.
L'image suivante illustre cette étape pour une fréquence de 23.4kHz. La partie gauche du graphe montre le niveau de bruit. La partie droite est la sortie du premier filtre du MAX275.

Reliez le point TP_TUNING_OUT à l'entrée de l'analyseur de fréquence.
Réglez R200 de sorte que le pic du filtre passe-bande corresponde à la fréquence souhaitée.
L'image suivante illustre cette étape pour une fréquence de 23.4kHz. La partie gauche du graphe montre le niveau de bruit. La partie droite est la sortie du second filtre du MAX275.

Enfin, déconnectez le générateur et reconnectez JP1. Reliez le cable d'antenne et une entrée de l'analyseur de fréquence (canal gauche) à TP_TUNING_IN. Reliez l'autre entrée (canal droit) à TP_TUNING_OUT. Vérifiez que la station choisie est effectivement sélectionnée.
Voir l'exemple ci-dessous pour une fréquence de 23.4kHz. La partie gauche correspond au signal reçu à la sortie du préampli RF. Plusieurs stations VLF sont visibles. La partie droite correspond à la sortie du filtre avec seulement la station sélectionnée. Cette image montre la très bonne réjection des canaux adjacents.

Les dernières étapes consistent à régler le gain RF (R7) et du post-ampli (JP3/JP4/JP5) de manière à utiliser pleinement la plage de tension du convertisseur ADC. En l'absence de signal, la sortie (TP_ANALOG_OUT) doit être proche de zéro (quelques centaines de mV au plus). Au milieu de la journée, la tension doit être entre 1.5 et 2V.

1	Assemblage final

Installez enfin la carte dans une boîte métallique avec le transformateur, le fusible et l'interrupteur.
Voir les photos ci-dessous à titre d'exemple.

0	Interface RS-232