Après le succès de la série des kits ATS de Steve KD1JV, le flambeau a été repris par Hans G0UPL au travers de sa série de kits Qxx dédiés au trafic en CW/QRP, basés sur quelques principes simples qui ont fait le succès de ses prédecesseurs :
* un niveau de performances en émission-réception dignes des meilleurs transceivers,
* l'absence de fils de connections car tous les connecteurs et composants périphériques (afficheurs, potentiomètres) sont directement soudés sur le circuit imprimé,
* des moyens de mesure intégrés au montage, tel que voltmètre pour les mesures HF et pilotage du synthetiseur,
* un manuel de montage très bien fait, digne de ses illustres prédecesseurs Heathkit et Elecraft,
et un prix défiant toute concurrence, de l'ordre de 60 € pour un transceiver monobande.
LA SERIE DES TRANSCEIVERS MONOBANDE QCX
Hans a d'abord visé le secteur des transceivers QRP en CW, avec la série des transceivers QCX monobande
dont les premières versions sont sorties en 2018, et utilisaient essentiellement des composants "traversants".
J'en ai monté plusieurs, ici la version 14 MHZ :
L'une des orignalités de cette série est qu'elle utilise la technique de la conversion directe (pas de changement de fréquence et utilisation de l'incontournable synthétiseur HF Si5351) associée à la technique du phasing très efficace pour générer une fonction de filtrage BF avec élimination d'une bande latérale. Cette technique consiste à générer 2 signaux déphasés de 90° puis à les additionner. Les résultats sont excellents en réception avec un niveau de bruit très faible, une très bonne résistance aux signaux forts et une bande passante de 200 Hz similaire à celle obtenue avec un filre à quartz pour les schémas à changement de fréquence. La partie émission est très simple puisque qu'elle se réduit au Si5351 associé à un ampli en classe E avec 3 incontournables transistors TMOS FET BS170 qui délivrent 5 watts HF. La commutation émission/réception se fait sans relais, à l'aide des fameuses diodes 1N4007 utilisées en diodes PIN.
L'ensemble est piloté par un microprocesseur qui permet d'accéder à des fonctions de manipulateur CW intégré avec des mémoires et le décodage automatique des messages CW reçus.
J'ai réalisé des milliers de QSO avec ces QCX disponibles pour les bandes entre le 80 et le 17m, notamment en contest - dont le CQWW CW en 2019 - et en trafic portable pour le programme SOTA où la faible consommation - 140 mA en réception, 500 mA en émission avec 5 watts HF sous 13.8 V est très appréciable. Leur utilisation est vraiment agréable et sans faille.
Les difficultés à approvisionner les composants discrets (composants passifs et circuits intégrés), ont conduit Hans à passer en 2020 à la technologie des composants CMS qui permet de gagner encore en performances, en fiabilité et en densité. Pour éviter les difficultés de montage de ces composants chez de nombreux OM, Hans propose maintenant la version QCX mini qui est livrée avec tous les composants CMS montés (et testés) ; il reste à monter les plus gros composants tels que les bobines, les gros condensateurs, et les connecteurs. L'ensemble tient vraiment dans la main !
et l'intérieur est bien rempli :
L'EVOLUTION VERS LES TRANSCEIVERS SDR DE QRP LABS
Le concept a évolué avec la disponibilité de microprocesseurs beaucoup plus puissants qui ont permis à Hans de passer à un concept différent dans lequel c'est la partie utile du spectre qui est directement
numérisée, ce qui permet ensuite d'appliquer des algorythmes de traitement de signal : c'est le concept des SDR que l'on trouve maintenant dans les gros transceivers les plus récents.
LE TRANSCEIVER QDX POUR LES MODES NUMERIQUES
Le premier modèle utilisant cette architecture SDR est le QDX (transceiver 5 watts pour les modes numériques mono fréquence tels que FT8/FT4/RTTY, 5 bandes - 80/60/40/30/20m ou 20/17/15/12/11/10m - CAT control).
Ce concept élimine la quasi totalité des réglages ; seul reste le réglage du courant de repos des 3 FET BS170 de l'amplificateur en classe E pour la partie émission.
J'ai construit un QDX à la fin 2022 :
Comme pour ses prédecesseurs QCX, le montage est certes délicat compte-tenu de la grande densité des composants et des jeux très faibles entre
les différentes parties du transceiver, mais le montage de ce type de kit est accessible à toute personne disposant :
- d'un minimum de rigueur,
- de méthode (le manuel de montage est parfait)
- d'une bonne vue (une mini caméra affichée sur écran de PC aide beaucoup)
- et surtout d'un bon fer à souder (j'utilise un fer de 30 watts avec panne 0.3 mm et de la soudure 0.2 mm).
Le résultat est à la hauteur des espoirs ! Après 2 séances d'assemblage de 6 heures, le flux BF des signaux FT8 s'est affiché du premier coup sur l'écran du PC utilisant le logiciel WSJTX. J'ai alors pu contacter les 6 continents en 1 heure de trafic sur 14074 kHz avec 5 watts et une levy 2x21 m !
c'est tout simplement bluffant !
Ce transceiver s'interface très facilement avec un PC, via un port COM virtuel simulé dans une liaison USB. Ceci permet de piloter facilement la bande utilisée depuis le logiciel de décodage des modes numériques ; ici j'utilise WSJT-X qui est parfait pour cela. Après 2 ans de trafic en FT4/FT8 avec le QDX, et pas mal de comparaisons avec le KX3 et 50 watts, les 20 db de différence (en tension) se retrouvent grosso modo dans les reports reçus, bien que de fortes variations de niveau soient constatées avec le QSB. La réalisation de nombreux QSO en QRP en mode numérique impose encore plus des modalités de trafic efficaces.
Ainsi j'ai identifié plusieurs paramètres qu'il me semble important de maitriser pour optimiser le nombre et la qualité des QSO réalisés :
- le choix d'une fréquence d'émission libre dans le spectre BF visualisé : il est prudent d'attendre plusieurs cycles d'émission (15 secondes en FT8, 7.5 secondes en FT4) pour s'assurer de
cela
- privilégier les fréquences basses (80 au 30m) au moment du passage de la zone grise (lever/coucher du soleil en France), surtout le matin : ces parcours qui relient la France
à un autre pays en suivant la limite jour/nuit permettent de réaliser des QSO DX avec une facilité déconcertante - mais pendant une durée courte.
- préférer le FT8 au FT4, car la réduction de la largeur du spectre émis en FT8 procure un abaissement du plus petit niveau décodable d'environ 6 dB par rapport au FT4.
- avoir une bonne connaissance des habitudes de trafic des OM européens qui constituent la principale source de concurrence donc de QRM du point de vue des stations DX ! -
en matière d'horaires de trafic : ainsi il vaut mieux éviter les weekends !
- utiliser les fréquences maximales utilisables en fonction des heures de la journée et des indices de l'activité solaire, notament les indices A et K.
LE TRANSCEIVER MULTI-BANDES QMX
Une évolution récente du QDX est le QMX, similaire à l'architecture du QDX mais avec en plus la CW et bientôt la SSB (un micro est déjà présent sur la carte !).
Il s'agit donc d'un transceiver 5 bandes à choisir entre le 80 et le 10m, avec une puissance comprise entre 3 et 5 watts suivant les bandes et la réalisation des inducances dans les
filtres passes-bas.
Il existe un outil d'alignement inclus dans le logiciel qui permet de visualiser directement les caractéristiques en fréquence de chaque filtre :
et de visualiser en temps réel l'effet de retouches sur les tores : très pratique !.
Une nouveauté par rapport aux kits précédents est la possibilité de facilement mettre à jour le logiciel en le téléchargeant sur son PC depuis le site de QRP Labs, puis en le transférant via la liaison USB dans le QMX.
Il existe maintenant une version "étendue" du QMX : c'est le QMX+ qui reprend toutes les fonctionnalités et l'architecture SDR du QMX, mais qui permet d'accéder en outre à toutes les bandes entre le 160 et le 6m, et de disposer d'un module GPS intégré qui permet d'afficher l'heure avec une grande précision, et donc de synchroniser l'horloge du microprocessure du QMX (et donc la fréquence d'émission/réception, et le séquencement des trames émises et reçues pour les modes numériques) sur celle du signal GPS. La seule évolution notable est d'ordre purement mécanique, avec un boitier un peu plus grand :
LE KIT ULTIMATE 3S
Il s'agit d'un émetteur utilisant un module synthétiseur basé sur le célèbre Si5351A, piloté par un microprocesseur,
avec un afficheur sur 2 lignes
qui permet d'accéder à un grand nombre de modes avec une seule fréquence émise à un instant donné, comme :
- la CW (bien sûr !)
- le Hellscreiber
- le QRSS : émission de messages en CW à très basse vitesse, ce qui permet, moyennant un traitement du signal adapté, de décoder des signaux très faibles, voir sous le bruit
- le WSPR
- le JT9/JT65
- et bien d'autres modes.
Moyennant la mise en place d'un filtre passe-bas adapté, l'émission peut se faire sur toutes les bandes entre le 2200 m et le 2m. La configuration de base nécessite de changer manuellement le filtre passe-bas en ouvrant le boitier. C'est la configuration que j'utilise, car les changements de bandes sont peu fréquents en WSPR, vu la durée des cycles d'émission/réception (2 minutes).
Il existe un module permettant la sélection par relais de 1 filtre passe-bas parmi 5 ; ce module est directement piloté par le module Ultimate3S via 5 signaux qui sont reliés aux relais des cartes filtres passe-bas. Ce module peut être directement intégré dans le boitier de l'Ultimate3S ce qui limite les connexions externes.
La puissance d'émission possède 3 niveaux : 100 mW si 1 seul BS170 est cablé dans le PA en classe E, 1 watt avec 2xBS170, et environ 5 watts avec 3xBS170.
Pour les modes nécessitant un réglage précis sur l'heure universelle, Hans a développé un petit module GPS : le QLG2, qui permet, entre autre, de récupérer un signal "top seconde" synchronisé sur les horloges des satellites GPS (c'est à dire avec une dérive de l'ordre de 1uS/an !), et de synchroniser le synthétiseur Si5351A sur ce signal.
Une description complète ainsi que le manuel d'utilisation de l'Ultimate3S et des modules associés sont accessibles ici.
L'AMPLIFICATEUR 10 WATTS
Hans a développé un ampli HF linéaire de 10 watts qui possède un gain de 26 dB (soit x 400) entre 1 et 30 MHZ, sous 12 à 14 V : il ne faut donc ne pas dépasser 25 mw en entrée !. Le passage en émission se fait par la mise à la masse d'une connexion (circuit PTT). Attention : le kit ne comporte pas de commutation des signaux en émission/réception.
J'ai implanté mon ampli 10 watts dans une boite en alu brossé :
Pour la commutation RX/TX, j'utilise :
- un VOX HF fonctionnant parfaitement avec 100 mW HF en entrée TX ; pour des puissances d'entrée plus faibles, j'utilise la commande PTT qui doit donc être fournie par l'émetteur basse puissance extérieur ;
-un relai 2x2 voies qui permet la commutation RX/TX proprement dite. Hans fournit d'ailleurs relais de ce type qui possède de bonnes caractéristiques en isolation RX/TX et supporte largement 10 w HF.
J'ai également ajouté sur l'entrée HF un atténuateur à 3 positions : 0 dB / -10 dB / -17 dB, qui permet d'accepter en entrée les niveaux de puissance suivant : 25 mW, 100 mW, 500 mW.
Bien que linéaire, cet ampli nécessite de placer à sa sortie un filtre passe-bas ; j'utilise pour cela le kit filtre passe-bas de QRP Labs qui permet de choisir 1 filtre parmi 5 ; la commutation est manuelle :
L'AMPLIFICATEUR 50 WATTS
Hans propose maintenant un kit pour un ampli HF de 50 watts avec 2 x IRF510, qui reprend certains circuits de l'ampli 10 watts décrit ci-dessus. Il était initialement destiné à donner du "punch" au QCX, mais il est tout à fait utilisable avec la plupart des émetteurs QRP CW du marché qui sont dans la gamme 2 à 5 watts.
Les principales différences avec l'ampli 10 watts sont :
- fonctionnement en classe E, donc non-linéaire : l'ampli est destiné uniquement aux modes CW et numériques type FT4/FT8 dont la fréquence d'émission n'est pas modulée ;
- gain en puissance de 13 dB entre 3 et 20 MHZ (soit x 20) sous 20 V ;
- alimentation entre 12 V (l'ampli produit alors 20 watts) et 20 v (l'ampli produit alors 50 watts) ;
- commutation RX/TX intégrée par diodes PIN en full break-in QSK (pas de relais) ; par contre il reste à fournir le signal PTT (mise à la masse en TX) ;
- le kit comporte un filtre passes-bas pré-déterminé à la commande du kit ; mais il reste possible de by-passer ce filtre implanté sur le circuit imprimé,
et d'implanter une batterie de filtres passe-pas commutable sur la sortie antenne, ce que j'ai fait ; il existe de nombreux fournisseurs extrêmes-orientaux ...
qui utilisent tous à peu près le même schéma.
Le montage est rapide et sans problème, grâce aux manuels de montage et d'utilisation toujours aussi parfaits !.
A l'utilisation le fonctionnement et les performances sont conformes à l'attendu.