Source de bruit HF-VHF-UHF

Dear English-speaking readers. All the explanations are writen in French, but I try to keep schematics  in English. If there is something you do not understand in this project, ask your question in English in the comments, I will answer you in English.

Voila un projet qui devrait être utile à tous ceux qui utilisent des sources de bruit blanc HF pour leurs mesures. Je l’ai construite car j’avais besoin d’une source de bruit VHF pour mettre au point un diplexer, mais quand j’ai vu qu’on pouvais monter jusqu’aux UHF, j’ai peaufiné le montage pour assurer la réponse la plus plate possible sur les UHF. Vous devriez donc aussi pouvoir l’utiliser pour évaluer des filtres sur la bande des 70cm.

La réponse en fréquence est quasiment plate de 200 MHz à 1 GHz, et légèrement plus élevée entre 20 MHz et 200 MHz. En dessous de 5 MHz cette source n’est pas utilisable.

Schéma:

UHF noise source schematic

La source de bruit est un transistor utilisé en avalanche ( tension inverse sur jonction base – émetteur ).  J’ai pris un BC560C (PNP) car c’est, dans les transistor encore fabriqués ( en traversants et en SMD sous la nomenclature BC860C) celui qui me donnais les meilleurs résultats. On obtiens aussi de bons résultats avec des MPSH10, mais dans ce cas il faudra inverser la base et l’émetteur sur le schéma vu qu’il s’agit d’un transistor NPN.

Le bruit est amplifié ( d’environ 30dB) par un MMIC INA-02186, qui fourni un gain à peu prés constant jusqu’a 1 GHz ( si on l’alimente avec au moins 40mA ). Le signal de sortie est disponible sous une impédance de 50 Ohms.

Le montage est alimenté par un accus NiMH de 9V  d’une capacité de 500 mAh.
Si vous désirez l’alimenter en 12V, il faudra remplacer la résistance de 82 Ohms par une résistance de 120 Ohms,

Voila le prototype construit:

UHF noise source

Au niveau de la réalisation il faut vraiment couper les pattes des composants le plus court possible, sinon l’effet inductif amènera des oscillations. On gagne aussi un peu de propreté au niveau de la sortie en « couchant » les composants contre le circuit imprimé.
Je ne pense pas que l’utilisation du material 43 pour la self de choc soit indispensable, ça devrait aussi marcher avec d’autres matériaux qui filtrent les EMI jusqu’au quelques dizaines de MHz.

Il est très important de respecter la mise à la masse du MMIC INA-02186 comme réalisé sur le prototype, si les chemins de masse des deux broches présentent une inductance de quelques nH, le montage part en oscillation.

Je peux vous assurer que ce montage n’oscille pas, afin de vous assurer de construire quelques chose de très proche, essayez de suivre autant que possible ce circuit imprimé.

UHF Noise source PCB

l’image est a 600 dpi, si vous reproduisez le circuit en tenant bien compte des dpi les dimensions seront exactement les mêmes que sur le prototype. Si vous utiliser de la photogravure, n’oubliez pas de faire un « miroir » sur le circuit avant d’imprimer le typon.

Idéalement il faudrait monter une version SMD, sur un circuit double face. Je n’ai pas actuellement sous la main l’équivalent SMD de tous les composants qui sont utilisés ici, mais si je construisais cette version, elle sera décrite dans un article.

Les captures d’analyseur de spectre qui suivent on été réalisées avec un Anritsu M160B ( analyseur de spectre analogique qui a pas loin de 40 ans), en utilisant le filtre vidéo 100Hz et prenant la photo en pause longue ( 4 minutes pour la plus longue) avec un appareil reflex sur pied déclenché par télécommande.

L’appareil a enregistré deux passages, le premier avec la source de bruit alimenté, ce qui permet de capturer sa réponse, et le second en débranchant l’alimentation de la source, ce qui permet d’avoir le plancher de bruit du dispositif de mesure.

Au niveau de la réponse en fréquence, de 0 à 2 GHz, voila ce que ça donne:

UHF Source noise – bandpass ( Anritsu MS160B)

Donc cette source de bruit est utilisable jusqu’à 1GHz, ici on la mesure a environ -50dBm, l’analyseur de spectre étant réglé pour avec -40dBm en offset de mesure.

Voila en regardant de plus prés, sur les VHF ( de 0 à 200 MHz)

noise source, VHF bandpass ( Anritsu MS160B)

Et pour finir, voila la réponse sur 50Mhz

0-50Mhz

Autre appareil de mesure, low cost et moderne cette fois ci, la clef RTL-SDR

En utilisant le logiciel « Spektrum », on obtient cette courbe de réponse en fréquence ( de 30 MHz à 1700 MHz)

Clic to enlarge

Réglages:
Les réglages s’effectuent en ajustant le potentiomètre de 10k. Une faible valeur du potentiomètre assure une courbe de réponse en fréquence très régulière, mais on perd du niveau de sortie, ainsi que du niveau en HF et VHF ( < 200 MHz). Une valeur de résistance importante permet par contre d’avoir plus de niveau en début de spectre ( de l’ordre de 10dBm de plus en dessous de 100Mhz), et aide aussi à bien fonctionner au niveau des basses fréquences. Avec un potentiomètre réglé au maximum ( 10k ) la source fourni un signal puissant à partir de 5Mhz.

Modifications:
Si vous voulez surtout l’utiliser en HF et en VHF,  et que les UHF ne vous intéressent pas, vous pouvez augmenter le niveau du signal en dessous de 200 MHz en remplaçant le condensateur de 100pF par un condensateur de 1nF. Votre source sera ainsi utilisable à partir de 1 MHz, avec 6dBm de plus de signal sur la bande HF, mais elle fonctionnera moins bien en UHF.

 

David F4HTQ.

 

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