Projets:Lab:2011:SA-Scotty:SLIM-2P4T
Description Technique
La carte de commutation des filtres SLIM-2P4T a été conçue par Sam Wettellin. Son rôle est de remplacer, par une électronique pilotée par logiciel, d'éventuels relais coaxiaux, coûteux, chargés de commuter les filtres à quartz RBW situés dans la fréquence intermédiaire du MSA.
Attention cependant : sa réalisation est loin d'être économique, puisqu'elle nécessite 10 connecteurs femelle SMA. Si l'on compte les 8 connecteurs femelles correspondants situés sur les filtres RBW (4 paires pour 4 filtres à quartz de largeur différente) et les 20 connecteurs mâle nécessaires au raccordement de tous les filtres et du commutateur sur les autres SLIM de l'analyseur, on se rend compte que le "2P4T" est un sous-ensemble relativement "lourd" à la fois d'un point de vue financier et sur le plan câblage. On peut dénicher sur eBay des commutateurs coaxiaux 4 ports spécifiés de 0 à 18 GHz, capables d'encaisser plus de 1000 W sur 0 MHz pour à peine plus cher. Chinez donc un peu avant de vous lancer dans cette réalisation.
La fabrication de cette carte simplifie énormément les opérations d'usage courant du MSA. Le principal avantage de cette carte est de ne pas ajouter de "filasse" (ajout de capacités parasites, rayonnements électromagnétiques etc) dans les circuits de mesure qui suivent immédiatement les premiers mélangeurs. La fréquence de travail de ce commutateur est celle de la fréquence intermédiaire choisie par chaque constructeur, généralement 10,7 MHz.
Le commutateur de filtres utilise deux circuits 1P4T électronique d'Analog Device ADG704. Un mot de 2 bits est envoyé parallèlement sur entrées A0 et A1 de chaque circuit intégré, qui, selon l'information reçue, fermera le circuit sur l'une de ses 4 positions.
Ce mot est envoyé par logiciel Spectrum Analyzer via la carte de commande. A0 est repiqué sur P1D5 et A1 sur P1D6.
Le premier circuit (U1) assure la commutation du circuit d'entrée de filtre, le second est relié aux sorties de ces mêmes filtres.
Il est important de noter que l'entrée (ou sortie) de chaque commutateur est polarisé aux environs de 2 V par un pont diviseur (R3,R1,R2 pour le commutateur d'entrée), avec pour effet une diminution de la résistance d'entrée du circuit. Cette composante continue est isolée des circuits HF amont et aval par une série de condensateurs de 100nF placés en série avant chaque prise SMA. Il est important de garder ce détail en mémoire :
- Le commutateur vidéo, peut être testé avec un ohmmètre car fonctionnant sans cette tension de polarisation. Son schéma de principe peut être employé pour distribuer des tensions sur plusieurs terminaisons.
- Le commutateur de filtres, polarisé, est "étanche" au courant continu et ne peut commuter que des signaux alternatifs. Il n'est utilisable qu'en commutation de signaux, pas en commutation de tensions continues.
La table de vérité de l'interrupteur électronique s'établit comme suit :
| A1 | A0 | Sortie Filtre | |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | Filtre étroit | |
| 0 | 1 | Filtre 7 kHz | |
| 1 | 0 | Filtre 15 ou 30 kHz | |
| 1 | 1 | Filtre large | |
Réalisation
Commutateur de filtre optionnel SLIM-2P4T
Le changement de ces filtres F.I. peut être effectué à la main ou à l’aide d’un commutateur, prévu pour commuter 4 filtres différents. L’envoi des commandes de commutation s’effectue par logiciel. La table de vérité du commutateur est identique à celle du filtre "vidéo" qui utilise les mêmes circuits intégrés
Après avoir testé plusieurs designs à base d'ADG704 qui se sont avérés reativement décevants, il a fallu revenir sur le design original de Scotty. Le pricipal problème de cette architecture (filtres indépendants, commutateur de filtre autonome) est son coût : il "consomme" du connecteur SMA en pagaille : 10 sur le commutateur lui-même, 10 autres sur les filtres... soit 20 connecteurs, soit 40 connecteurs mâles et femelles pour une quadruple commutation à 10 MHz.
Il serait souhaitable à terme, pour ceux qui ne souhaiteraient pas s'engarer dans de telles dépenses, de re-concevoir une platine intégrant les 4 filtres et les deux circuits de commutation ADG704. Cela ne "coûterait" que deux connecteurs SMA femelle (et les deux mâles associés)
F1CHM a développé un milar pour ce circuit, qui utilise des composants passifs au format 0603 (légèrement plus petit que les 0805 du reste de cette réalisation.
Les rappels de masse d'une face sur l'autre sont faits en fil de cuivre argenté de 5/10eme. Ce fil est vendu en bobines de 150 mètres pour un ou deux euros dans magasins de "loisir créatif" et rayons spécialisés des supermarchés.
Le blindage est réalisé à la cisaille et à la plieuse, découpé dans de la tôle de fer émaillé (clinquant)de 5 à 7 dixièmes
Test Unitaire
Vérifiez la présence du 5 V en sortie de régulateur 78L05 ainsi que sur les broches 6 et 8 de chaque ADG 704. Une mise à l'état haut des entrées de commutation A0 et A1 doit se mesurer également sur les broches 10 et 1 des ADG704
La table de vérité du commutateur est identique à celle du filtre vidéo
| A1 | A0 | Sortie Filtre | |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | Filtre étroit | |
| 0 | 1 | Filtre 7 kHz | |
| 1 | 0 | Filtre 15 ou 30 kHz | |
| 1 | 1 | Filtre large | |
Il suffit donc de polariser à l'état haut (+5V via une résistance pull-up quelconque de 1 à 100kohms) pour actionner les adg704. Le fonctionnement de la commutation peut être vérifié à l'Ohmmètre entre l'aval de C1 et C2/C3/C4/C7 (coté ADG704) et entre l'aval de C21 et C15/C16/C19/C20.
Si le commutateur est déjà dans un boitier étanche et difficilement démontable, il faudra remplacer l'ohmmètre par un signal tracer ou tout autre générateur de signal entre 1 et 10 MHz injecté sur l'entrée, et vérifier au scope la présence de ce signal sur J1 à J4. La seconde section du commutateur s'opère de la même manière, en injectant un signal sur la sortie et en vérifiant sa présence sur les connecteurs J1a à J4a.
Contrairement au filtre vidéo, qui travaille en courant continu, ce commutateur de filtres ne peut être testé simplement à l'ohmmètre via ses connecteurs, puisqu'un condensateur vient couper la composante continue avant la sortie. Cette précaution est destinée à protéger les ADG en cas de court-circuit des sorties, court-circuit plus que probable si l'étage adaptateur d'impédance d'un filtre commence avec une self montée en shunt
ATTENTION : l'ADG704 ne supporte pas les signaux de plus de +15 dBm
Ce montage n'est pas utilisable en HF de manière générale, car les ADG704 commencent à atténuer et dégrader le signal au delà de 20 MHz. En outre, les caractéristiques d'isolation se dégradent fortement passée cette fréquence.
Platine bg6khc
Il n'existe pas de platine de commutation dans le jeu de pcb vendu par BG6KHC.
