Archives par mot-clé : down-conversion

HAM Radio, Matériel, SoftRock et SDR

Décryptage des nouveautés du Kenwood TS-590G

3 commentaires

Je n’avais pas eu le temps d’étudier en détail les nouveautés apportées par Kenwood sur le TS-590G (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/2014/10/02/annonce-surprise-du-kenwood-ts-590g-remplacant-du-ts-590s/). La première annonce en japonais ne m’y aidait pas beaucoup non plus. Celle en anglais est une traduction faite par l’équipe japonaise et laisse parfois des zones de doute et il y a des différences notables entre le texte japonais et le texte en anglais, mais voici ce qu’on peut retenir :

  • Kenwood TS-590G Dynamic Range (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/wp-content/uploads/2014/10/TS590G_DynamicRange NULL.png)Meilleures performances de Dynamic Range en circuit down-conversion (première FI basse) sur les bandes 160, 80, 40, 20 et 15 mètres pour des bandes passantes inférieures à 2,7 KHz.
  • Optimisation du circuit d’AGC à DSP sur la fréquence intermédiaire, en utilisant des algorithmes issus du TS-990s.
  • Décodeur de télégraphie (CW) intégré avec affichage 13 caractères sur le LCD ou plein texte sur le logiciel de contrôle ARCP-590G.
  • Plus de boutons et contrôles rotatifs programmables par l’utilisateur. En plus des boutons PFA et PFB, le contrôle rotatif Multi/CH semble avoir un bouton poussoir, de plus, les boutons RIT, XIT et CL peuvent être reprogrammés pour d’autres usages. Un clavier extérieur peut toujours être ajouté pour avoir encore plus de boutons (jusque 6).
  • Fonction Quick Split pour se placer rapidement en mode split avec un écart prédéterminé et Filtres IF différents pour les VFO A et B. Deux fonctionnalités incluses dans le firmware 2.0 du TS-590s.
  • Fonction Sortie Antenne partagée avec le connecteur DRV pour rediriger le signal provenant de l’antenne vers un récepteur externe comme un “adaptateur panoramique” (panadapter) ou un SDR.
  • Inclusion de série du TCXO SO-3. Là les textes japonais et anglais différent. Dans le texte en japonais le TCXO est clairement indiqué comme étant de série, alors que dans le texte en anglais on reprend les anciennes informations du TS-590.

TS-590G Kenwood HF transceiver (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/wp-content/uploads/2014/10/20141002_ts_590g NULL.jpg)Les annonces de Kenwood sont un mélange d’informations techniques et de vernis marketing, il est difficile de faire la part entre les nouveautés et les fonctions déjà présentes qui sont mises en avant. En particulier certains OMs interprète le texte sur le Dynamic Range en pensant que le TS-590G utilise un circuit down-conversion sur toutes les bandes. Pour ma part je n’y vois rien de tel, et les bandes 160, 80, 40, 20 et 15m sont même bien spécifiées. De plus je ne comprendrais pas l’intérêt de Kenwood car c’est là la force du TS-590 : avoir le confort et la simplicité d’une FI haute pour la couverture générale et les bandes peu encombrées, tout en privilégiant les performances de la down-conversion pour les bandes traditionnelles où se déroulent les concours.

Moi ce qui m’impressionne, ce que Kenwood semble avoir vraiment écouté toutes les demandes des propriétaires de TS-590s qui ont été exprimées sur le groupe Yahoo dédié au TS-590. Les deux plus importantes pour moi étaient la possibilité d’avoir deux réglages de filtre FI différents entre VFO A et VFO B ainsi que le Quick-Split, et je les aurai via la mise à jour du firmware 2.0, sans débourser un sous. L’autre demande récurrente était la possibilité de connecter un panadater et là aussi elle est satisfaite! Le reste, honnêtement, pour moi c’est de l’emballage et un effet collatéral des mises à jour. Quel autre constructeur propose une mise à jour majeure gratuite de son firmware pour un modèle vieux de 4 ans ?

Aux USA le TS-590s vient d’être déclaré en “Fin de production” et des remises sont offertes (les mêmes que précédemment, mettant le transceiver à 1200 $US). On peut se demander ce qui pousse Kenwood a renouveler son modèle le plus vendu alors qu’il n’a que 4 ans! Mon avis est le suivant :

  • Le TS-590s s’est très très bien vendu et le stock de composants arrive à épuisement. Il est temps de faire une mise à jour pour approvisionner de nouveaux composants en faisant au passage des économies. Au passage on fait des améliorations et on apporte de nouvelles fonctionnalités qui ne change rien au design intrinsèque du produit. La “sortie antenne” avait déjà été ajoutée par plusieurs OM sans difficulté, il ne s’agit en résumé que d’un reroutage de signal.
  • Bien que le défaut du circuit d’ALC ait été corrigé depuis 9 mois (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/2014/04/04/modification-officielle-du-circuit-dalc-du-kenwood-ts-590s/), les acheteurs se posent toujours la question et il y a la crainte d’avoir entre les mains un “vieux modèle”. Pour profiter à 100% de son travail, Kenwood avait tout intérêt à faire table rase du passé et marquer clairement que le TS-590SG est un modèle amélioré. Le coût d’ingénierie et de logistique sera vite récupéré sur les marges commerciales car plus besoin de faire de rabais. Les acheteurs soucieux de leurs économies achèteront le “vieux TS-590s”, ceux qui ne comptent pas leurs deniers partiront vers le nouveau TS-590SG au prix fort.
HAM Radio, Matériel

Hilberling ou la revanche du “up-conversion”

Ces derniers jours j’ai eu quelques échanges d’e-mails très intéressant avec Rob Sherwood NC0B (http://www NULL.sherweng NULL.com/). Il m’a fait parvenir ses notes de travail autour du PT-8000A (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/2012/10/05/le-hilberling-pt-8000-en-tete-de-la-liste-sherwood-engineering/) et les chiffres sont plus qu’impressionnants. Cela montre qu’avec un choix soigneux des composants et un travail sérieux autour de l’architecture de la radio on peut avoir d’excellents résultats. Plus intéressant, il faut noter que la première FI de cette radio est à 40 MHz alors que tous les constructeurs sauf Icom ont récemment utilisé des architectures down-conversion pour obtenir de bonnes performances de résistance aux signaux forts rapprochés. Ceux qui devraient s’inquiéter sont Icom et Yaesu car pour un prix comparable aux IC-7800 et FT-9000, le PT-8000A offre des performances inégalées et des fonctionnalités aussi avancées, la couverture des VHF en plus! Le reste c’est une histoire d’esthétique et de marque…

PT8000-A Distorsion Audio, 10dB et 500Hz/div (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/wp-content/uploads/2012/10/PT8000-A_distorsion_audio NULL.jpg)
PT8000-A Distorsion Audio, 10dB et 500Hz/div

Deux points de mesure ont toutefois soulevé quelques questions. Le premier c’est la première FI qui ne se trouve pas assez atténuée dans les étages suivants du récepteur. Le deuxième c’est une pente d’atténuation anormalement forte et précoce dans l’audio, ainsi qu’un taux de distorsion trop élevé dans l’étage d’amplification audio. Ce qu’il faut noter c’est que Hans Hilberling et Jan Hauschildt (http://hilberling NULL.de/en/en_son/index_en NULL.htm) ainsi que Marcus leur représentant aux USA étaient dans les labos de Rob ces derniers jours et lui ont rendu visite à sa maison de campagne. C’est une démarche volontaire de leur part de faire tester leur bébé et toutes les remarques seront prises en considération pour améliorer le PT-8000A.

Dans nos discussions nous avons aussi fait le parallèle avec le KX3 d’Elecraft et Rob de me faire remarquer qu’il ne faut pas oublier de lire les notes de bas de page ce que beaucoup d’OM daignent de faire. Le KX3 est pour moi un très beau concept et très certainement un excellent poste pour le portable QRP. Le choix de composants “sur étagère” tel que le Si570 (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/2011/08/24/si570-ou-dds-le-dilemne-de-g0upl/) et d’un traitement de signaux I/Q avec une conversion directe comme les SDR SoftRock est excellent pour avoir de bonnes performances et un prix correct dans un format léger. Je ne vois pas pour autant un KX3 prendre la place d’un K3 ou d’un TS-590s dans le shack d’un DXer ou d’un amateur de concours, même équipé d’un amplificateur 100W. Comme le fait remarquer Rob, les performances du KX3 se dégradent vite en présence de plusieurs signaux puissants dans la bande-passante (saturation du CAN). De plus, bien que le Si570 offre d’excellentes performances en terme de bruit de phase, il “vagabonde” parfois un peu autour de la fréquence d’émission ou de réception. De plus, et c’est un phénomène connu, ce composant n’est pas fait pour “balayer la bande” car ce n’est pas un DDS mais une PLL qui demande du temps pour se verrouiller quand le changement de fréquence est trop important. Cela provoque des “pops” lorsqu’on tourne la commande du VFO rapidement en présence d’un signal fort dans la bande passante. Tout à fait acceptable pour du portable, mais vite lassant pour une utilisation à la station fixe avec des aériens performants.

Dans les jours qui viennent Rob va essayer de refaire des mesures en court-circuitant l’ampli audio par un autre externe. Il continuera ensuite par les mesures d’intermodulation en émission, de réaction du circuit d’ALC et de comportement de l’AGC face aux signaux forts et aux bruits statiques.

HAM Radio, Matériel

Récepteurs à première FI basse – Partie 2

Un commentaire

En fait la première FI basse n’avait pas vraiment été abandonnée. Le constructeur américain Ten-Tec a continué à produire d’excellents postes sur ce schéma, sans couverture générale. Son compatriote Elecraft a produit les K1, KX1 et K2 qui ont remis au goût du jour l’idée qu’un amateur pouvait monter un transceiver en kit avec des performances comparables (voire meilleures) que ceux du commerce. Tout ces équipements avaient un point commun : d’excellentes performances en terme de résistances aux signaux forts proches (close-in dynamic range). L’avénement de la Radio Logicielle (SDR) avec des récepteurs à conversion directe (numérisation sur une FI VLF) et même à conversion numérique directe a encore enfoncé le clou sur le point des performances. Après avoir remporté la bataille de la sensibilité (défaut des premiers récepteurs à conversion directe), celle de la sélectivité (défaut des récepteurs à double conversion) on s’engageait dans celle de l’IPO3 (point d’interception du troisième ordre).

C’est vrai que ces derniers années nos bandes sont parfois encombrées les jours de concours. Les stations utilisant plus d’un kiloWatt et des antennes directives à plus de 3 éléments ne sont pas rares. Il est donc parfois difficile de trouver une place entre deux signaux forts et entendre la station lointaine arrivant S2-S3 autour de big-guns arrivant S9+20dB avec des splatters ou des “key-clicks” sur toute la bande est un calvaire. Ca commençait à faire un peu désordre, les gros matous du DX se tournaient vers le transceiver d’une petite boîte américaine au lieu d’acheter les derniers postes à 10.000$ des trois japonais.

Quel est le problème? Il est d’une part technique : il est plus simple et donc moins coûteux de produire un filtre étroit (disons moins de 3KHz) à une fréquence intermédiaire basse (disons 10MHz) que le même filtre en VHF. Si on regarde les postes de l’époque des FT-1000, les premiers filtres vraiment sélectifs sont sur la deuxième FI (celle à 10MHz). Ce qui veut dire qu’un signal fort à tout le loisir de saturer le premier étage (amplificateur, mélangeur…) et de créer de beaux produits d’intermodulation. Les constructeurs ont donc trouvé la solution d’ajouter le roofing-filter (filtre de toiture) sur la première FI (celle en VHF). Pour les postes haut de gamme, ceux qui sont à plus de 5000$, on a le budget pour faire des filtres étroits (6 pôles minimum) de 15KHz, 6KHz et 3KHz. Faire plus étroit (500Hz ou moins pour la télégraphie) n’est possible techniquement qu’à des coûts bien trop élevé. C’est là où les postes à FI basse brillent : ils peuvent embarquer des filtres 1,8KHz pour la BLU étroite ou 300Hz pour la CW étroite sans devoir casser la tirelire. C’est la raison technico-économique : pour un usage amateur, la down-conversion est plus appropriée. Un autre effet négatif de la up-conversion, c’est que pour produire un oscillateur local en VHF il faut souvent multiplier l’OL principal. Si le circuit est du type PLL il souffre d’un bruit de phase non-négligeable, et le faut d’ajouter un étage mélangeur en plus dégrade encore plus les caractéristiques dit de mélange réciproque (le vrai signal est noyé dans des signaux “fantômes”). Avec une FI basse, on peut même utiliser un DDS à des coûts raisonnables pour produire les différents signaux nécessaires, réduisant encore plus le bruit de phase.

Schéma fonctionnel du récepteur de l'IC-7700 (http://capheda NULL.files NULL.wordpress NULL.com/2011/07/schc3a9ma_ic-7700 NULL.png)La deuxième raison c’est que les revues techniques les plus lues se sont focalisées sur cet aspect là des performances car il est un des plus facile à démontrer à l’utilisateur. Contrairement au problème du mélange réciproque assez pernicieux ou celui aussi grave de la pureté spectrale à l’émission (intermodulations dans les amplis transistorisés à FET basse tension) qui ne gêne pas la station propriétaire de l’équipement mais les autres, les qualités de résistance aux signaux forts d’un poste saute à la figure les jours de concours. En particulier si on lit les bancs d’essais parus dans QST de l’ARRL, tout est fait pour mettre en avant les chiffres d’IMD et d’IPO3 en réception. Les autres mesures sont faites, mais rarement mises en avant comme défauts, et pis, dernièrement les méthodologies de mesures ont été revues pour masquer certains défauts. Quand Icom (ou un autre) met un bon filtre de toiture dans l’IC-7700, ça se voit tout de suite en première page avec un chiffre qui perce le plafond du graphe. par contre qu’il ne soigne pas le bruit de phase de son OL ou la linéarité de son amplificateur final en émission, il faut lire les petites lettres… De même pour la SDR, si le Flex-3000 est reconnu comme un excellent récepteur, son ergonomie réelle, ses problèmes de latence en particulier en télégraphie et la pureté de son signal en émission ne font pas que des heureux.

Pourtant il est tout à fait possible de produire un récepteur à triple changement de fréquence qui soit aussi performant ou mieux. C’est ce qui se fait dans le monde professionnel car la couverture générale est une nécessité. Contrairement aux radioamateurs disposant d’allocations de fréquences figées ou presque, le large panel des professionnels ne permet de savoir par avance pour quelle fréquence construire un équipement. Quand on regarde l’étude paru dans QST du XK2100 offert par Ulrich Rohde DJ2LR (de Rohde & Schwarz) à W1AW, on voit ce qu’un récepteur conçu sans compromis ou presque peu faire. Cornell Drentea de KW7CD au travers de son prototype Star-10 décrit dans QEX l’explique clairement : les solutions sont connues mais coûteuses. Son livre “Modern Communications Receiver Design and Technology (http://www NULL.amazon NULL.com/gp/product/1596933097/ref=as_li_tf_tl?ie=UTF8&tag=leschroniquhe-20&linkCode=as2&camp=217145&creative=399369&creativeASIN=1596933097)” revient plus en détail sur les technologies actuelles pour obtenir les meilleures performances en réception. L’utilisation à profusion du DSP a quelque peu changé la donne mais les contraintes restent les mêmes. Entre autres, l’obtention des meilleures performances en terme de mélange réciproque passe par un oscillateur local fonctionnant dans le haut des UHF ou les micro-ondes (1GHz est assez facile à réaliser) que l’on divise ensuite pour obtenir les signaux requis. La norme aujourd’hui reste le contraire : un OL bas (les DDS sont peu onéreux) que l’on multiplie.

Si la sélectivité sur les signaux peu espacés continue à s’améliorer, les mesures et surtout l’utilité réelle à en tirer seront de plus en plus “limitées par le bruit”. A noter qu’à ce jeu le TS-590s de Kenwood s’en tire plutôt bien malgré un design non optimal (synthèse directe par le DDS mais multiplication pour obtenir l’OL de la première FI du RX2). L’IC-7200 qui a fait le même choix ne peut en dire autant…

Que regarder alors quand on choisi un émetteur-récepteur pour les bandes amateurs ? Pour le savoir, vous devrez attendre demain…

HAM Radio, Matériel

Récepteurs à première FI basse – Partie 1

Un commentaire

Schéma en bloc du récepteur du Kenwood TS-590 (http://capheda NULL.files NULL.wordpress NULL.com/2011/07/ts-590_block_diagram NULL.jpg)Oh non, je ne compte pas faire un cours magistral sur la technique de la down-conversion. D’autres l’ont déjà fait bien mieux que moi. Je veux juste ici vous résumer mes dernières lectures et les échanges que j’ai pu avoir sur internet avec quelques OM très pédagogues comme Cornell de KW7CD (concepteur du Star 10) ou Rob de NC0B (Rédacteur d’un classement des performances des transceivers amateurs (http://www NULL.sherweng NULL.com/table NULL.html)).

Tout d’abord, cette architecture de récepteur où la première fréquence intermédiaire est basse (autour de 10MHz) était celle utilisée pendant longtemps dans les postes à double changement de fréquence. Elle permettait de s’absoudre des problèmes rencontrés dans les postes à conversion directe et offre des performances globales de haut niveau. Elle présentait toutefois deux inconvénients majeurs : une couverture générale impossible et un choix de la FI délicat pour conserver une plage de fonctionnement VFO optimale et une réjection d’image satisfaisante (on y reviendra). Les postes d’alors étaient “segmentés” et les plus performants comportaient plusieurs VFO dédié à telle ou telle bande. Sur la plupart des émetteurs-récepteurs QRP en kit actuels, c’est encore l’architecture de choix. Si les postes sont monobandes, le choix de la FI peut se faire sans compromis et on obtient des performances de premier rang pour un coût faible et une simplicité de mise en oeuvre appréciables. Le choix de la FI est primordial. Prenons un exemple : vous voulez recevoir du 14MHz, vous choisissez une FI à 10,7MHz (très courant) et un VFO autour de 3,3MHz (facile à faire). Après mélange, vous allez aussi recevoir la fréquence image de 7,4MHz. Vous mettez en entrée du poste un filtre passe-bande centré sur 14MHz pour ne favoriser que cette fréquence et vous vous estimez satisfait. Le problème c’est que sur 7,4MHz sont présents de nombreux émetteurs de radiodiffusion très très puissants, et votre malheureux filtre même réalisé avec le plus grand soin va faire que les signaux de ces émetteurs couvriront la station portable sur une île du Pacifique que vous essayez de faire sortir du bruit. La réjection des fréquences images d’alors était entre 40 et 60dB pour les meilleurs…

Avec l’avénement des circuits transistorisés (Solid-State) et de la PLL, faire un poste à triple changement de fréquence avec une première FI située dans les VHF (typiquement autour de 40MHz puis dans les années 90, 70MHz), résolvait ce problème. La FI étant haute et le VFO agile sur une large plage, une couverture générale était possible et la réjection des fréquences images excellente (supérieure à 90dB). C’est ce qu’on fait les trois (disons 4 avec JRC) gros constructeurs japonais pendant presque 3 décennies et ce qui a produit d’excellents récepteurs. Comme illustration à cet article, je vous met le schéma fonctionnel du récepteur du TS-590 de Kenwood qui comporte en fait 2 circuits : un avec FI basse et un avec FI haute, cela montre bien la différence entre les deux.

Alors pourquoi cet effet de mode de la down-conversion ces quelques dernières années? Pourquoi le K3 d’Elecraft, le FT-5000DX de Yaesu, le TS-590s de Kenwood ou le T-599 Eagle de Ten-Tec comportent-ils tous un récepteur à première FI basse ? C’est mieux diront les plus pressés. En fait la réponse n’est pas si simple. Les vraies raisons sont autant technico-économiques que purement marketing. Je vous dit tout dans un prochain article à venir bientôt… (ouah… de la sueur, de l’argent, du suspens… mieux qu’à la télé)