Vous avez tous vu ces petits modules, kits d’évaluation, amplis log, MMIC, mélangeurs, etc., disponibles au compte-gouttes et assez chers sur les sites des fondeurs de composants comme Analog Devices ou Mini-Circuits, et quasi pour rien sur AliExpress ?
Une bonne vieille habitude était de se référer à la note d’application d’un composant pour en tirer le meilleur et l’intégrer à notre réalisation, mais ici on va procéder un peu différemment : tous ces Lego ou presque sont équipés de prises SMA et adaptés à 50 ohms en entrée et sortie, s’alimentent souvent en 5V et vont s’assembler avec des connecteurs mâle-mâle ou des mini câbles. Ça va du simple ampli MMIC, atténuateur, filtre passe-bande, mélangeur au SDR complet comme l’ADALM Pluto d’Analog Devices.

On y ajoutera aussi la gamme de mélangeurs et de MMIC (dont le fameux et historique MAR-8) de Mini-Circuits, ainsi que des appareils de mesure chinois très bon marché.
En effet, réaliser un équipement sans effectuer un minimum de mesures est un échec assuré !
La précision absolue de la mesure a peu d’importance, tant les sources d’erreur sont nombreuses en UHF ou au-delà… 
Il est ainsi possible de réaliser simplement et économiquement des équipements rarement disponibles dans le commerce et dans une gamme jusqu’à plus de 5 GHz.

Je vous propose ici de faire vos premiers pas avec ce jeu de construction et vous montrer un peu les briques que j’ai pu utiliser…

Comme le suggère le titre, l’exemple décrit portera sur un transverter pour l’uplink 2,4 GHz à destination du satellite géostationnaire QO-100.
Les pistes pour réaliser le transverter de réception vous apparaîtront alors d’elles-mêmes…
Commençons donc par les appareils de mesure, qui vont nous permettre de caractériser chaque élément indépendamment, pour ensuite les assembler comme des Lego®.

S’il est possible de s’en passer, le comble du confort reste l’analyseur de spectre (TinySA+). Les 135 € pour une couverture jusqu’à 6 GHz sont un excellent investissement !
Un atténuateur est indispensable : l’appareil pourrait être endommagé au-delà de +6 dBm et fonctionne confortablement jusqu’à —10 dBm maximum. Il dispose également d’une sortie générateur…
Un milliwattmètre chinois basé sur un AD8319, capable de tenir compte de l’atténuateur en amont et d’afficher la bonne valeur en dBm et en mW.
Sa dynamique est limitée à environ 40 dB, mais cela reste suffisant pour la plupart des usages. (Environ 16 €)
Il ne mesure qu’en dessous de 0 dBm et risque d’être détruit au-delà de +5 dBm. Il est donc indispensable de prévoir quelques atténuateurs et câbles SMA.
Le mien est équipé en permanence d’un atténuateur de 30 + 20 dB, ce qui permet de mesurer des puissances allant de 0 à 40 dBm.
Le nombre de décimales affichées est à hurler de rire… mais comme il s’agit essentiellement de mesures relatives, même avec une aiguille tordue et rouillée, ça ferait l’affaire

Un générateur vous permettra d’injecter de la HF dans l’ensemble du montage afin d’effectuer vos mesures. Personnellement, j’utilise le HackRF One (avec PortaPack) ou le Pluto+. Il suffit de l’étalonner à l’aide du milliwattmètre à base d’AD8319 pour savoir que tel niveau de sortie affiché correspond à une puissance précise en dBm.

Le TinySA+ propose également une sortie générateur, mais celle-ci est moins pratique : elle n’est ni dotée d’un tracking générateur ni ajustable en niveau.

On trouve des HackRF One “nus” à partir de 76 € sur Banggood, et il faut compter environ 40 € supplémentaires pour le PortaPack, qui le transforme en un véritable émetteur-récepteur autonome, avec écran tactile et batterie intégrée.
Il est parfois surnommé « Flipper Zero killer », tant il est polyvalent… De nombreux programmes sont déjà préchargés en mémoire (POCSAG, ADS-B, SSTV, APRS, AIS, émetteur renard, tous modes TX/RX, OOK, jammer, météo, spectre, etc.), et une carte SD en accueillera bien davantage !

Les Lego® en eux-mêmes :

Comme pour manger un éléphant, ou procédera une bouchée à la fois, en caractérisant chaque morceau séparément, ainsi pas de surprises lors de l’assemblage de l’ensemble.

Les amplis MMIC et le final :

Sur le net, on se procure le datasheet et la note d’application de chaque élément en question et on y relèvera les caractéristiques qu’on vérifiera sur le module qu’on a en main.

SPF5189z :

Comme on aura préalablement étalonné le générateur utilisé, on peut injecter un signal de 0 dBm (1 mW) à l’entrée du module, puis mesurer la puissance en sortie à l’aide du milliwattmètre (ou de l’analyseur de spectre). On augmente ensuite progressivement le niveau d’entrée jusqu’à atteindre le point de compression à 1 dB : à partir de ce seuil, l’amplificateur continue d’amplifier, mais entre dans une zone de saturation. Il introduit alors de la distorsion et génère des harmoniques.

Même si l’on prévoit de filtrer ces harmoniques, au-delà de ce point, une modulation en BLU (SSB) ne sera plus linéaire… et le résultat sonore risque fort d’évoquer une vieille casserole.

Dans notre exemple, on observe que l’amplificateur délivre 20 dBm dans des conditions acceptables. Il offre un gain d’environ 10 dB, avec une figure de bruit de 1 dB. En revanche, s’il doit délivrer 20 dBm et se retrouve sans charge ou en court-circuit, il ne résistera probablement pas.
S’il est utilisé pour amplifier l’oscillateur local (OL) destiné au mélangeur, il fournira sans difficulté les 13 dBm requis, et la pureté spectrale est alors secondaire, compte tenu du spectre attendu en sortie du mélangeur, que l’on filtrera en aval.

Mesuré à 2,4GHz sur mes échantillons : gain de 9,8 à 10,6dB.,point de compression à 1 dB : 20 à 21dBm   vswr < 1,4

EP AB003

L'ampli final que j'ai trouvé 40€ sur Banggood qui prétend faire 8w, mais qui a en fait un point de compression 1dB à 34-35dBm soit 3w max sous peine de modulation dégueulasse (et d’harmoniques). 

Son gain est d’environ 15 dB lorsqu’il est alimenté par son adaptateur 12 V d’origine. Il existe des modifications permettant de le forcer en émission permanente, notamment par simple pontage de deux broches sur l’AOP du circuit VOX HF.

🔗 Fiche QRZ de OK1UM
🔗 Documentation EA2RCF sur le QO-100 »

D"autres amplis , sur de nombreuses bandes de 2 m à 6 cm pour les caméras de drones existent sur ali... Faites votre marché !
Je l’attends, le premier, (10W, avec un gain de 40 dB) est arrivé défectueux…

À part, mentionnons le module RF2126

Dans sa version d’origine, non seulement il peut griller dès la mise sous tension sans prévenir, mais il n’amplifie pratiquement rien à 2,4 GHz !
En revanche, après modification — comme décritesur hackaday par Denys Zaikin — il s’est révélé excellent et robuste.
Pour obtenir une polarisation optimale, j’ai préféré l’alimenter en 6 V avec une résistance série de 7 Ω, ce qui permet une consommation de 180 mA à vide, plutôt que de modifier la polarisation directement sur la plaquette.

La taille des condensateurs SMD à remplacer, indiquée par Denys (0805), est bien adaptée ; les plus gros (1206) conviennent moins bien.
Les valeurs de condensateurs qu’il préconise donnent de meilleurs résultats que celles de la note d’application, même en format 0402.
🔗 Modifications du RF2126 pour 2,4 GHz – Hackaday
Avec seulement trois condensateurs SMD à changer, on obtient 30 dBm (1 W) de puissance et une bonne tolérance au ROS, le tout pour moins de 8 € ! »

Oscillateur local :

Mon choix s’est porté sur le ADF4350 (13,96 €) en version minimaliste. Ce module nécessite, à chaque mise sous tension, d’être programmé sur la bonne fréquence à l’aide d’un PIC ou d’un Arduino.
Je vous invite à consulter la vidéo de Bertrand, Électro-Bidouilleur, un OM canadien, sur ce sujet :
🔗 https://www.youtube.com/watch?v=vJ-pmoxcYvI

Il existe également une version équipée d’un écran tactile (32 €), bien plus pratique pour le développement.
Le TCXO interne pourra avantageusement être remplacé par un OCXO ou un GPSDO, car la stabilité de fréquence est cruciale, vu le nombre de multiplications nécessaires pour atteindre les GHz.
Une référence unique à 10 MHz pour l’ensemble des horloges (LNB, oscillateur local émission, oscillateur local réception) est idéale.

Le niveau de sortie de l’ADF4350 est d’environ 3,6 dBm. Il devra donc être amplifié, par exemple à l’aide d’un SPF5189Z, afin d’atteindre les 13 dBm requis en entrée du mélangeur.

Mixer :

Deux solutions se sont présentées à moi pour cela :

• utiliser les mélangeurs ADE-25MH de Mini-Circuits (6,05 € sur AliExpress), en boîtier SMD 6 pattes au pas de 2,54 mm,
• ou bien opter pour un module basé sur l’ADL5350 (environ 22 €).

Les deux solutions sont équivalentes en termes de performances, mais le prix, ainsi que mon habitude des modulateurs en anneau de chez Mini-Circuits, ont fini par l’emporter.

J’ai donc intégré le mélangeur ADE-25MH sur une plaquette Veroboard, en prenant simplement soin d’interconnecter toutes les broches de masse aussi courte que possible, aussi bien en surface qu’en dessous. Résultat : il fonctionne parfaitement, sans aucun problème.

Ce composant, entièrement passif (à l’exception de son anneau de diodes), se montre particulièrement tolérant à la surcharge. Je n’en ai jamais détruit un seul, malgré des années d’utilisation.
La gamme proposée par Mini-Circuits est vaste et parfaitement adaptée à une grande variété d’applications.
Autant fabriquer soi-même la brique Lego qui manque à notre projet…

L’ADL5350 reste encore à expérimenter, mais il présente un réel intérêt.
Il nécessite un niveau d’OL nettement plus faible, offre une perte de conversion réduite, mais il doit être alimenté électriquement.
Son niveau de sortie maximal est de 23 dBm. Pour l’instant, il reste dans la boîte à Lego, en attendant une future mise en œuvre…
Analog Devices, c’est quand même la Rolls de l’UHF, et il semble bien que les modules en provenance de Chine intègrent des circuits originaux.

Filtre de bande :

Pour le caractériser, le nanoVNA reste bien entendu la voie royale.
Cependant, la perte d’insertion peut également être déterminée simplement en plaçant le milliwattmètre avant, puis après le composant.
D’autres modèles se présentent sous forme cubique ou cylindrique, à l’image d’un atténuateur SMA.

On peut acheter des atténuateurs comme celui illustré sur la photo ci-jointe.
Mais en cas de nécessité, il reste toujours possible de créer un atténuateur "maison" en coupant une piste 50 ohms sur un module, et en y insérant une résistance SMD en série, accompagnée soit :
– de deux résistances vers la masse (configuration en π),
– soit de deux résistances en série avec une troisième entre leur point commun et la masse (configuration en T).

Le montage en π a ma préférence, car il est plus compact — moins de 5 mm —, ce qui est précieux quand l’espace manque.
Attention toutefois à la dissipation de puissance !

Pour effectuer le calcul, vous pouvez utiliser le simulateur en ligne de Digi-Key :
🔗Calculateur d’atténuateur – Digi-Key »

Câble coaxial :

À 2,4 GHz, l’atténuation d’un coaxial classique est redoutable : il est donc impératif de placer l’amplificateur final à quelques centimètres seulement de l’antenne d’émission.
Mais inutile pour autant d’y installer toute la chaîne ! Il est souvent bien plus économique de compenser les pertes (par exemple 8,2 dB pour 10 mètres de RG58) avec un étage d’amplification, plutôt que d’investir dans un câble haut de gamme bien plus coûteux.

Tant que l’ampli final reçoit le niveau de signal requis, tout fonctionne parfaitement. De plus, le coaxial agit comme un filtre passe-bas, ce qui stabilise le ROS et évite de griller l’étage précédent — même en cas de déconnexion accidentelle de l’antenne. (Un return loss de 16,4 dB, c’est déjà un SWR de 1,4.)

Chez moi, le câble entre le shack et l’antenne, c’est tout simplement 10 mètres de RG58 A/U en 2,4 GHz jusqu’à l’ampli placé sur la parabole… de quoi rendre fou JF, ON4IJ ! 😄

 Pour l’amplification, j’utilise un petit module appelé RF2126, qui coûte environ 7 €. Il est suffisamment puissant pour fournir encore 20 dBm de sortie même après 15 mètres de câble coaxial, ce qui est très pratique.
Pour la réception, j’emploie deux câbles coaxiaux de 75 ohms, comme ceux utilisés pour les satellites, et qui sont peu coûteux :

• Le premier câble transporte la fréquence intermédiaire à 700 MHz vers mon récepteur SDR ou mon transverter de réception.
• Le second câble transmet un signal de référence à 25 MHz au LNB (le récepteur du satellite). Ce signal de référence provient d’un oscillateur stable à 10 MHz (OCXO), qui est multiplié par un composant appelé PLL.

J’ai modifié mon LNB Bullseye pour qu’il reçoive ce signal de référence externe à 25 MHz au lieu d’utiliser son oscillateur interne, qui a tendance à devenir instable quand il fait très froid ou très chaud.
Enfin, un troisième câble fournit l’alimentation électrique à l’amplificateur 2,4 GHz (12 volts, 1 ampère). Le LNB, lui, est alimenté séparément par son propre câble coaxial grâce à un dispositif appelé bias tee, qui combine le signal RF et l’alimentation sur un même câble.

Assemblage des Lego :

Maintenant que nous avons une idée précise des éléments dont nous disposons, de ce que nous souhaitons obtenir, et que nous avons mesuré chaque « brique Lego® » indépendamment, nous pouvons procéder à un assemblage progressif, sans mauvaises surprises.
On commence par l’oscillateur local avec son amplificateur de 10 dB. À l’aide du milliwattmètre, on vérifie que le niveau d’entrée du mélangeur ADE-25MH est bien de 13 dBm, conformément à sa fiche technique.
Il est essentiel de toujours couper l’alimentation avant de débrancher une connexion RF : un MMIC délivrant 100 mW ne résisterait pas à un ROS infini et pourrait être endommagé instantanément.
Ensuite, on injecte un signal de 20 dBm à 144 MHz dans le mélangeur, chargé par le milliwattmètre, afin de mesurer la perte de conversion du mixer. Puis, on ajoute les éléments de la chaîne d’amplification un par un, en contrôlant les niveaux à chaque étape.

À noter qu’un atténuateur de 3 à 6 dB est placé sur la ligne 50 Ω à l’entrée du module RF2126.
Non seulement tout ce gain n’est pas nécessaire, mais cette atténuation protège également le composant.
Si l’on souhaite utiliser directement le HackRF One comme émetteur 2,4 GHz, il peut être connecté au RF2126, puis à l’AB003, puisqu’il est capable de fournir 13 dBm à cette fréquence avec une pureté suffisante. Sa porteuse est atténuée de 40 dB en mode SSB.

Enfin, il convient de vérifier que tous les amplificateurs restent en dessous de leur point de compression à 1 dB, c’est-à-dire autour de 20 à 22 dBm pour les SPF5189Z.
Idéalement, l’oscillateur local sera synchronisé par une horloge 10 MHz provenant d’un OCXO ou d’un GPSDO, bien plus stable que le petit TCXO peu performant d’origine.
Pour le transverter de réception, il suffira de convertir la fréquence intermédiaire (FI) de 750 MHz issue du LNB (qui offre un gain FI de 50 dB) de la même manière que la partie gauche du schéma : en sortie du mélangeur, on obtiendra un signal à la fréquence désirée, prêt à être traité par le récepteur.
Le filtre passe-bande de ce dernier éliminera efficacement les raies parasites générées en sortie du mélangeur.

Le schéma est facilement adaptable pour des fréquences allant de 28 à au moins 430 MHz, il suffit simplement d’ajuster la fréquence de l’oscillateur local !
Et pourquoi ne pas, au passage, utiliser un vieux poste CB en BLU pour s’amuser ?

Cet article n’est en aucun cas une description clés en main !

 Mais c’est surtout un coup de pouce pour vous donner envie de faire de même, en montrant à quel point cela peut être facile !
Peu de réalisations commerciales existent au-delà de 23 cm, ce qui constitue une excellente raison de s’y mettre !
L’avantage de la réalisation en « Lego® » est de pouvoir évoluer en permanence, sans se figer dans un design de PCB… et même de pouvoir démonter les modules pour en faire autre chose, sans avoir besoin de fer à souder !

Certaines parties triviales, comme le switch TX/RX (Analog Devices HMC349) ou l’alimentation, ne sont pas décrites ici : chacun peut les réaliser à sa manière.
Il en va de même pour l’utilisation d’un Pluto+ ou d’un HackRF One en lieu et place d’un transceiver classique.
De très belles réalisations sont visibles sur Internet.
D’autres parties, comme la programmation d’un Arduino pour démarrer l’oscillateur local sur la bonne fréquence, ne sont pas de mon fait : je vous renvoie pour cela à la chaîne YouTube d’Électro-Bidouilleur.
Je tiens à remercier Michel ON1MS pour les échanges que nous avons eus ; il m’a précédé de quelques mois sur OE100.
Et bien sûr, Albert ON5AM, qui m’a donné envie de me lancer…

Pour la partie antenne, la meilleure référence que j’ai trouvée (et réalisée) est l’excellente description de DO8PAT :

🔗 https://nolle.engineering/ice-cone-feed/
🔗 https://www.qrz.com/db/DC8PAT#IceConeFeed
En suivant sa méthode à la lettre, on obtient une antenne avec un ROS d’environ 1,05 !

Veillez toutefois à bien contrôler le diamètre du trou central du réflecteur pour que le LNB puisse y passer aisément.

 Divers :

(*) Des fleurs pour Algernon, roman de science-fiction de Daniel Keyes, 1966.

Sauf exception précisée dans le texte, la plupart des composants proviennent d’AliExpress.
Une excellente explication du point de compression à 1 dB est disponible ici : 🔗 http://portelatine.chez-alice.fr/electronique/hf/mesures.html (réf. 4).

J’attends de recevoir le transverter DxPatrol V4 pour pouvoir comparer cette version commerciale avec la mienne…
Si votre intérêt se limite au trafic satellite, je vous encourage vivement à vous le procurer.
Quant à la réalisation en Lego®, elle vaut l’aventure en elle-même !
« C’est moi qui l’ai fait » est une fierté si facilement accessible !
L’écriture de cet article m’a pris bien plus de temps que l’assemblage et le test du transverter…
Vos réactions sont les bienvenues via qrz.com ou qrzcq.com, afin de limiter la facilité des robots spammeurs à me contacter !

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Jean François
ON1KFK

    'Des Lego® pour Oscar ou des fleurs pour Algernon ?' © 2025 by JF Mussen ON1KFK is licensed under Creative Commons Attribution-Non Commercial-ShareAlike 4.0 International. To view a copy of this license, visit https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/