Projet pratique — VHF FM
Construire une radio VHF FM 144 MHz
Ce projet utilise un module radio VHF intégré afin de réaliser une station FM simple, stable et mesurable. Le module assure la synthèse de fréquence, la modulation, la réception, le squelch et l’amplification RF de faible puissance.
Les premiers essais d’émission doivent être réalisés sur une charge fictive 50 Ω. Vérifiez le spectre et le filtrage avant tout raccordement à une antenne.
Architecture générale
Le module DRA818V
Bande couverte
Le module couvre la VHF et peut être configuré sur les fréquences radioamateurs des 2 mètres.
Puissance
Deux niveaux de puissance sont disponibles. Commencez toujours par le niveau le plus faible.
Canalisation
Le module permet une configuration en largeur de canal étroite ou large selon le paramétrage.
Squelch
Le seuil de squelch est configurable par la liaison série.
CTCSS
Des tonalités CTCSS peuvent être configurées pour l’accès aux relais ou le filtrage en réception.
Interface série
Les fréquences et paramètres sont envoyés au module par commandes UART.
Schéma de raccordement
Alimentation
Régulation
N’alimentez pas directement le module sous 5 V. Utilisez un régulateur propre et dimensionné pour le courant d’émission.
Une alimentation de 4 V régulée constitue un compromis pratique.
Découplage
- 100 nF céramique près du module.
- 10 µF à 100 µF à proximité.
- Self ou ferrite sur l’arrivée d’alimentation.
- Pistes courtes et larges.
Microphone et audio
Microphone électret
Le microphone doit être polarisé par une résistance et découplé par un condensateur.
Niveau audio
Un niveau trop élevé provoque une déviation excessive et une occupation spectrale trop large.
Réglage
Utilisez un potentiomètre ou un pont résistif fixe après validation du niveau optimal.
Audio reçu
La sortie audio du module attaque un amplificateur LM386 ou un amplificateur audio moderne.
Ronflette
Éloignez le microphone, le préamplificateur et leurs masses des courants d’alimentation RF.
CTCSS
Utilisez le générateur interne du module plutôt qu’un générateur audio externe approximatif.
Commande PTT
Commande directe
Le PTT peut être commandé par un bouton, à condition de respecter le niveau logique et le courant autorisé.
Commande électronique
Pour une commande par microcontrôleur, utilisez un transistor ou un optocoupleur afin d’isoler la logique.
Temporisation
Configurez la fréquence avant d’activer le PTT. Attendez quelques millisecondes après la commutation avant d’envoyer l’audio.
Fail-safe
En cas de plantage du microcontrôleur, le PTT doit revenir automatiquement à l’état réception.
Configuration UART
La commande de configuration générale du module utilise une chaîne ASCII transmise sur l’interface série.
AT+DMOSETGROUP=0,145.5000,145.5000,0000,4,0000
Exemple pédagogique :
- 0 : canalisation large selon le module.
- 145.5000 : fréquence d’émission.
- 145.5000 : fréquence de réception.
- 0000 : CTCSS/CDCSS désactivé.
- 4 : niveau de squelch.
- 0000 : tonalité de réception désactivée.
La syntaxe exacte doit être vérifiée avec la documentation de la
révision du module réellement utilisé. N’envoyez jamais une
fréquence sans contrôler le retour de commande.
Filtrage RF de sortie
Filtre passe-bas
Ajoutez un filtre passe-bas 50 Ω entre le module et le connecteur d’antenne.
Sa fréquence de coupure doit laisser passer 144–146 MHz tout en atténuant fortement les harmoniques.
Construction
- Composants CMS ou connexions très courtes.
- Plan de masse continu.
- Inductances adaptées à la VHF.
- Condensateurs C0G/NP0.
Mesure NanoVNA
Mesurez le filtre seul en S21. Vérifiez l’insertion sur 145 MHz et l’atténuation à 290 MHz.
Analyse spectrale
Le NanoVNA ne remplace pas l’analyseur de spectre pour contrôler les émissions parasites du module en fonctionnement.
Nomenclature
| Élément | Composant indicatif | Fonction | Remarque |
|---|---|---|---|
| Module radio | DRA818V | Émission et réception FM VHF | Vérifier la révision |
| Contrôleur | Arduino Nano, Pico ou ESP32 | Configuration UART | Adapter les niveaux logiques |
| Régulateur | 4 V, au moins 1 A | Alimentation du module | Faible bruit recommandé |
| Microphone | Capsule électret | Audio émission | Préamplificateur réglable |
| Audio RX | LM386 ou module audio | Haut-parleur | Alimentation filtrée |
| PTT | Bouton + transistor NPN | Commande émission | Retour RX par défaut |
| Filtre | Passe-bas VHF 50 Ω | Réduction des harmoniques | Mesure obligatoire |
| Connecteur | BNC | Sortie RF | Montage direct au boîtier |
| Charge | 50 Ω, au moins 2 W | Essais | Faible inductance |
| Boîtier | Métallique | Blindage | Séparer RF et audio |
Ordre de construction
- Construire l’alimentation régulée et vérifier sa stabilité sous une charge d’environ 1 A.
- Connecter uniquement l’interface UART et vérifier la réponse du module.
- Programmer une fréquence autorisée sans activer le PTT.
- Construire l’amplificateur audio de réception.
- Vérifier la réception avec un générateur RF ou un signal connu.
- Construire le préamplificateur microphone.
- Construire et mesurer le filtre passe-bas VHF.
- Raccorder une charge fictive 50 Ω à la sortie.
- Activer la puissance basse et mesurer la puissance RF.
- Contrôler le spectre avant toute utilisation sur antenne.
Procédure de test
Réception
- Configurer une fréquence locale connue.
- Régler le squelch au minimum utile.
- Contrôler l’audio reçu.
- Vérifier l’absence de bruit numérique excessif.
Émission
- Raccorder la charge fictive.
- Sélectionner la puissance basse.
- Activer brièvement le PTT.
- Mesurer le courant et la puissance.
- Contrôler le spectre.
Mesures attendues
| Point | Instrument | Résultat attendu | Défaut possible |
|---|---|---|---|
| Alimentation module | Multimètre | Stable entre 3,3 et 4,5 V | Régulateur insuffisant |
| UART | Terminal série | Réponse positive aux commandes | Niveau logique ou vitesse incorrecte |
| Puissance basse | Wattmètre VHF | Environ 0,5 W | Alimentation ou adaptation |
| Puissance haute | Wattmètre VHF | Environ 1 W | Chute de tension |
| Filtre | NanoVNA S21 | Faible perte vers 145 MHz | Valeurs ou implantation incorrectes |
| Harmoniques | Analyseur de spectre | Fortement atténuées | Filtrage insuffisant |
Dépannage
Aucune réponse UART
- Vérifier TX et RX croisés.
- Vérifier la masse commune.
- Contrôler la vitesse série.
- Adapter les niveaux logiques.
Aucune émission
- Contrôler le PTT.
- Vérifier la réponse de configuration.
- Mesurer la tension pendant l’émission.
- Vérifier la charge 50 Ω.
Audio trop faible
- Contrôler la polarisation du microphone.
- Augmenter progressivement le gain.
- Vérifier le condensateur de liaison.
- Comparer avec une source audio connue.
Audio déformé
- Réduire le gain microphone.
- Contrôler l’alimentation.
- Éloigner les câbles audio de la sortie RF.
- Ajouter du découplage.