Modulateur USB QPSK avec débit de 1024 à 2500 Ks/s.
Auteur: : F1FAU
Créé le : le 29/08/2011
Modifié le : le 02/01/2013
Réalisation (prototype) côté composants : 
. . . côté cuivre : 
Introduction.
La publication en 2006 d’un modulateur QPSK et d’une mire pour la transmission en télévision numérique a intéressé beaucoup d’OM en France et à l’étranger. Ils sont nombreux à avoir construit l’ensemble en France, en Italie au Portugal et même en Amérique du Sud. Les publications d’amateurs sur le sujet sont assez rares et toujours attendues avec intérêts. Après plus, de 2 années de silence… mais pas d’abandon, l’équipe F1FAU, F1GFF et F9ZG, vous propose un nouvel équipement constitué de 2 modules.
Le premier module est un nouveau modulateur QPSK à 27 MHz qui intègre une interface USB FT245BL, un mémoire FIFO SN74V293, un sérialiseur PIC18F13K22 et une commutation de debit PIC12F675.
Les débits disponible sont: 1024, 1333, 1500, 1667, 2000 et 2500 Ks/seconde, au choix.
Le changement de débit se fait par logiciel, pour ce faire, une interface graphique pour mpg2psk (logiciel de F1DOJ) a été développée incluant la commutation de débit via l'USB.
Le second module est un convertisseur émission DATV avec une fréquence d'entrée à 27 mHz sortie à 437 mHz, avec une puissance de 100 mW avec une grande linéarité où les raies indésirables sont rejetées à 70 db du signal. Ce convertisseur est doté d'un oscillateur local à 409.6 mHz piloté par un PLL à composants discret.
Synoptique global : 
La littérature pour une telle réalisation, spécialement dédié à la DATV est rare et le plus souvent il faut adapter des schémas ou transformer la partie émission d’un transverter 28-432 déjà proche en fréquence ou la partie émission d’un Radiocom 2000 comme chez F9ZG qui utilise désormais le nouveau modulateur.
Cet ensemble forme un chaîne complète pour laquelle F1FAU, suit toujours la même démarche ; à savoir un coût de fabrication abordable, une disponibilité maximale des composants ainsi qu’une construction et des réglages faciles. Il est intéressant de rappeler ici les coûts de base. Le modulateur revient à environ 42.00€, sans la mémoire FiFo disponible chez Radiospare au prix de 45.00 € . L'ensemble composants pour le convertisseur émission reviennent à 50.00€, ces prix n'incluent pas le coût des 2 circuits imprimés disponibles auprès de F1GFF.
Présentation du modulateur QPSK.
Synoptique du modulateur QPSK : 
Le synoptique du « modulateur QPSK à 27 MHz » présente toutes les parties fonctionnelles de la carte, en particulier le sérialiseur et le déphaseur qui, par rapport au modulateur 70 MHz de 2006, simplifie la réalisation et les réglages. Pour pouvoir sortir des débits jusqu'à 2500 kb/s le montage requiert un miro PIC dont la fréquence d'horloge est à 80 MHz. Ce modulateur QPSK intègre une mémoire FIFO nécessaire à la régulation du flux de donnée en provenance du PC. Ce module remplace le modulateur QPSK 70 MHz et l'ancienne carte USB Live limitée en débit.
Description du modulateur.
Le modulateur intègre un sérialiseur à PIC très rapide son horloge étant à 80MHz, six débits, 1024, 1333, 1500, 1667, et 2500 Ks/seconde sont disponible. La commutation des débits se fait par IC7 (12F675) celui-ci reçoit les ordres de commutation via le bit D0 de IC9 (FT245BL) et retransmet le debit selectionné au circuit IC8 via les bits A0, A1 et A2, on peut mettre a la place de IC7 des straps entre A012 et la masse pour commuter les debits manuellement pour cela voir sur le schema 1/2 les correspondances straps/debit.
La partie HF est constituée d'un oscillateur à quartz 27.400 MHz suivi d'un déphaseur 90 degrés a circuit RC (R11 et C17), en parallèle avec C17, CV1 permet d'ajuster le déphasage. Les déphasages 180 et 270 degrés sont obtenus par des portes inverseuses. La modulation QPSK est obtenu par commutation de ces 4 phases en fonction des signaux I et Q, cette fonction est dédiée au circuit IC3 (74HC151) a la sortie de IC3 on trouve un filtre passe bande.
L'oscillateur utilise un quartz C.B. de 27.400 MHZ trés facile à trouver (Electronique Diffusion). Dans le convertisseur 437 on ajoute le 27.400 MHZ à l'oscillateur local 409.6 MHZ ce qui donne du 437 MHZ, quant au 409.6 MHz, il est obtenu par multiplication par 64 d'un quartz de 6.4 MHz, également très répandu. La multiplication par 64 se fait grâce à une PLL dont la fréquence de référence est de 1.6 MHz ce qui permet d'avoir un faible bruit de phase.
Réalisation du modulateur QPSK.
Le montage est réalisé sur un circuit imprimé FR4 double face. Le soin et la rigueur est nécessaire pour mener à bien le projet et si aucune erreur n'est commise le montage doit démarrer et tourner immédiatement. Notez que le recours important à des CMS au format 0805 plus petit encore que les 1206 et il va sans dire qu’il faut être vigilant pour éviter toute confusion sur les valeurs. Chaque condensateur CMS doit être vérifié au capacimètre. Les deux microcontroleurs PIC devront etre montes sur des supports tulipe.
Le point délicat de ce montage est la soudure de la memoire FIFO, la meilleur solution est de bien positionner le circuit de souder toutes les pattes ensemble et d'enlever la soudure qui courcircuite les pattes a la tresse a dessouder et de verifier à la loupe l'absence de court circuit.
Une fois le montage en état de fonctionnement, l'installer dans un boitier Schubert 74 X 111 X 30.
Note concernant l'oscillateur 80MHz.
En ce qui concerne l'oscillateur a quartz 80MHz, on a le choix entre une version CMS et une version DIL 14. En version DIL 14 ne pas cabler D5 et C16 et cabler R99 (resistance CMS de 0 ohm).
La programmation du PIC 12F675 ne pose pas de probleme particulier avec ICPROG s'assurer que la config oscillateur est bien sur intOSC GP4 que tous les fusibles sont deselectionnés sauf le fusible BODEN avant de programmer le PIC, il faut le lire pour recupérer la valeur de calibrage oscillateur située en fin de zone programme et la reporter au meme endroit une fois le fichier hex chargé.
Le Programmateur pour programmer le PIC 18F13K22 peut poser des problemes a la programmation
Téléchargement schémas, typons et fichiers pics.
- Schéma 1/2:
Schéma 2/2:
- Implantation top:
Bottom:
- Cuivre top:
Bottom:
- Fichier hex des 2 pics:
Aperçu schemas, implantation et typons.
Sch. 1/2 : 
. Sch. 2/2 : 
Implantation top: 
. Implantation bottom: 
Cuivre côté composants : 
. Cuivre côté soudures : 
Liste des composants.
Resistances CMS 1206:
27 : R4,R10
47 : R1,R13
1.5k : R3
10k : R18
Resistances CMS 0805:
0 : R99
100 : R2
330 : R11
470 : R19
820 : R5,R6
2.2k : R7,R8,R16
4.7k : R17
1k : R9
10k : R15
47k : R14
1M : R12
Condensateurs céramiques CMS X7R 50V 1206:
470nF : C44
Condensateurs céramiques CMS X7R 50V 0805:
x : x
10nF : C45
33nF : C23
100nF : C1 a C3,C6,C14,C16,C18,C19,C25 a C31,C33,C34,C36,C37,C42,C43,C47
Condensateurs céramiques CMS X7R 16V 0805:
470nF : C21
Condensateurs céramiques CMS NPO 50V 1206:
1.8pF : C7,C10,C11
33pF : C4,C8,C9,C12
120pF : C17
180pF : C5,C13
Condensateurs céramiques CMS NPO 50V 0805:
5.6pF : C39
22pF : C20,C22,C40
33pF : C38,C41
47pF : C48
100pF : C24
120pF : C17
150pF : C46
Condensateurs ajustables:
47pF 7.5mm : CV1
Condensateurs chimiques:
22uF 16V Radial 5,08 : C32
100uF 16V Radial 5,08 : C35
470uF 16V Radial 5,08 : C15
Diodes:
BAT41 SOD-80 : D4
Diodes leds:
Rouge CMS 1206 : D1,D2,D3,D5
Circuits intégrés:
74HC04D SOIC 14 : IC1
74AC86M SOIC 14 : IC2
74HC151M SOIC 16 : IC3
74HCT00M SOIC 14 : IC5
74HCT04M SOIC 14 : IC6
PIC12F675-I/P DIP 08 : IC7
PIC18F13K22-I/P DIP 20 : IC8
FT245BL LQFP 32 : IC9
SN74V293-7PZA LQFP 80 : IC10
LE33CZ TO92 : IC11
Quartz:
6MHz HC18 : Q1
27.4MHZ HC25 : Q3
80MHz DIL14 ou SMD 3.3V : Q99 ou Q2 (voir texte)
Inductances:
0.5-1 uH DM-7066 (DI ROTA RF) : L1,L2,L3,L4
22uH VK200 : L5
2.2uH 1206 : L6
Transistor:
BC857A SOT23 : T1
Divers:
Coffret Schubert 74 x 111 x 30
Circuit imprimé double face : 72 x 109
EMBASE USB CI TYPE B : X1
Mise en service et reglage du modulateur
Le montage est alimenté par la prise USB donc avant de le brancher vérifier que l'alim n'est pas en court-circuit A la mise sous tension le montage se met automatiquement sur un SR de 1024 Ks/s Apres verification
Conclusion
A suivre…