Amplificateur
linéaire 50MHz pour TX QRP
J'avais projeté depuis longtemps de réaliser un petit amplificateur linéaire pour suivre mon FT817. La partie mécanique de la réalisation m'avait fait repousser ce projet, jusqu'au jour où je suis tombé par hasard, lors d'une brocante OM, sur un lot d'amplificateurs prévus pour la bande CB. La solution était là : une boîte toute faite avec un design sympathique, tous les composants nécessaire déjà en place, le tout pour un prix dérisoire. Je fis donc l'acquisition d'une paire de ces amplis (toujours se donner le droit à l'erreur!).
Le but de cet article est de montrer comment on peut transformer un ampli CB tout à fait ordinaire en un ampli 50 MHz de bonne qualité moyennant quelques modifications simples.
Le modèle que j'ai modifié est le L92 fabriqué en Italie par Albrech Electronic. C'est un ampli capable de délivrer une cinquantaine de watts sous 13,6 V (MRF450A), muni d'un radiateur sur le dessus et d'un vumètre en face avant.
La plupart des amplificateurs de cette catégorie utilisent quasiment le même schéma (celui qui est donné dans la notice du transistor utilisé), ce qui fait l'intérêt de la description qui suit car il y a peu de chances que vous trouviez exactement le même. Seule précaution, choisir un modèle équipé d'un vrai transistor RF (pas un TO220 comme sur les amplis de bas de gamme).
Vérification du bon fonctionnement
La première étape est de s'assurer que l'appareil est en état de marche et d'évaluer ses performances. Après avoir réaligné le circuit sur 28,5 MHz, j'ai mesuré 42 W de sortie pour 2W d'entrée sous 13,5V, soit un gain de 13,2 dB. La notice du MRF450A donne 11 dB min à 50W - 30 MHz, donc tout est correct et l'on peut passer à l'étape suivante.
Relevé du schéma
Noter la référence du transistor RF utilisé et chercher sa notice (sur internet par exemple). Il y a 99% de chances pour que le schéma utilisé soit celui qui est proposé dans la notice.
Dans le circuit on retrouvera essentiellement deux fonctions principales: l'amplificateur RF et le VOX HF. Les modifications ne concernent que la partie RF qu'il s'agit de ré-accorder sur 50 MHz.
La figure 1 montre le schéma de l'amplificateur modifié.
Modification de la partie RF
Identifier les éléments principaux en vous aidant de la photo du circuit.
Photo intérieure de l'amplificateur
En partant de l'entrée on trouvera le relais (2RT), puis les deux condensateurs ajustables CV1 et CV2 (mica à compression), l'inductance d'adaptation d'entrée L1 et enfin la base du transistor de puissance. La base est en général reliée à la masse par l'intermédiaire d'une self de choc ferrite type VK200, nous y reviendrons plus tard.
Côté collecteur, on retrouvera deux inductances une vers l'alimentation (celle qui a le plus de spires) et une vers les deux condensateurs ajustables CV3 et CV4.
On remarquera qu'en parallèle avec les condensateurs ajustables qui ont une armature à la masse (CV2 et CV3) il y a très souvent des condensateurs fixes (C1 et C2) que nous allons supprimer.
Il faut maintenant modifier les inductances. Sur le modèle en ma possession, l'inductance de base L1 était constituée de 5 spires jointives de fil fin bobinées sur un mandrin muni d'un noyau en ferrite. Enlever le noyau et bobiner sur le mandrin 4,5 spires de fil de 8/10 mm espacées du diamètre du fil.
Dessouder les inductances L2 et L3 et les modifier de la manière suivante:
L2 comportait 8 spires de fil de 1mm de diamètre. N'en conserver que 5 et étirer la bobine pour que les pattes tombent en face des trous du circuit imprimé.
Procéder de la même manière pour
L3 en ne conservant que 3 des 5 spires initiales (gros fil).
Premier réglage
Après avoir tout remonté correctement, connecter un wattmètre et une charge fictive en sortie alimenter le circuit sous tension réduite (11V par exemple) et injecter en entrée une puissance faible (inférieure à 1W). L'idéal est d'intercaler entre le TX et l'ampli un atténuateur de 3 à 6 dB qui masquera la désadaptation pendant les réglages. Si le niveau de puissance est trop faible pour faire coller le relais du VOX HF, forcer le à commuter en reliant à la masse l'anode de la diode de roue libre qui est en parallèle avec la bobine.
Régler successivement les 4 condensateurs ajustables au maximum de puissance de sortie. Ne pas se décourager, au début l'ampli ne sort rien! Augmenter peu à peu la puissance injectée et la tension d'alimentation. Fignoler éventuellement les réglages en comprimant plus ou moins les spires des inductances. J'obtiens environ 25W pour 2W d'entrée sous 13,5V soit un gain de presque 11 dB.
Polarisation du transistor
Bien que ce type d'ampli soit pourvu d'une position SSB, le transistor RF n'est en général pas polarisé, celle ci ne procurant qu'une temporisation de la retombée du relais du VOX HF.
D'origine, la base du MRF450A était reliée à la masse par l'intermédiaire d'une self de choc ferrite VK200 en parallèle avec une résistance de 47 W. Nous allons modifier ce circuit de manière à ce qu'au repos le transistor débite un léger courant collecteur. Pour que le transistor ne débite pas lors des périodes de réception, le circuit de polarisation est alimenté à travers le transistor PNP Q5 commandé par le VOX HF. Ce circuit très simple est câblé en l'air.
Supprimer la résistance émetteur-base, déconnecter la VK200 de la masse et la souder à une capacité de découplage de 1nF qui fera office de support mécanique. On peut utiliser une capacité trapèze, disque ou une capacité céramique à fils dont les pattes seront coupées très court. Les autres composants seront câblés au plus court. Parfaire les réglages pour le maximum de puissance de sortie et le minimum de ROS en entrée, ajuster la temporisation du VOX HF et c'est terminé…
Filtrage des harmoniques
En 50 MHz, l'harmonique 2 tombe au milieu de la bande FM, ce qui présente un risque potentiel de QRM. Il est donc prudent de faire suivre notre amplificateur d'un filtre passe bas particulièrement efficace sur l'harmonique 2. Un simple filtre passe bas en PI ne permet pas d'atteindre une réduction satisfaisante de l'harmonique 2. J'ai donc opté pour la structure de la figure 2 constituée d'un filtre en PI à réponse de Chebychev dont l'inductance série est accordée sur 100 MHz à l'aide d'un petit condensateur ajustable, formant ainsi un circuit bouchon à cette fréquence.
Schéma du filtre passe bas
L'optimisation du filtre a été effectuée à l'aide du logiciel RFSIM disponible gratuitement sur le net. La fréquence de coupure à -3 dB est de 80 MHz. Les valeurs ont été optimisées de manière à obtenir une atténuation maximale de l'harmonique 2, une très bonne adaptation et une faible perte d'insertion à 50 MHz tout en n'utilisant que des valeurs standards de capacité de manière à faciliter la réalisation.
Simulation du filtre sur RFSIM99
La photo montre la réalisation du filtre dans un petit boîtier métallique. Les condensateurs sont des 22pF céramique (2 en parallèle pour faire 44 pF), l'ajustable est un 13pF à air en parallèle avec 15pF céramique.
Photo du filtre passe bas
L'atténuation à 100 MHz est supérieure à 35 dB et la perte
d'insertion à 50 MHz est de l'ordre de 0,1 dB.
Conclusion
Nous avons montré dans cet article comment modifier un amplificateur linéaire CB pour le faire fonctionner en 50 MHz. L'intérêt de cette modification est que ce type d'amplificateur se trouve très facilement d'occasion pour un faible QSJ. Une fois modifié, ce petit accessoire complètera utilement un TX QRP ou un transverter. A bientôt sur la bande magique!
73 de Joël F6CSX
dernière mise à jour le 9 avril 2012