Mon premier "poste" radioamateur

D'abord, quoi qu'est-ce que le radioamateurisme?

Soyons clairs, ça n'est pas se prendre pour un présentateur radio sur la bande AM ou FM avec un émetteur posé dans le jardin.

Le rôle des radioamateurs, en France, c'est d'utiliser, sur des bandes de fréquences qui leurs sont réservées, des installations radios expérimentales. Installations qui incluent du poste de radio jusqu'à l'antenne, en passant par les modes de transmission. Et pour ce faire, il est indispensable de passer un test écrit qui permet d'acquérir les connaissances minimales pour éviter de foutre la merde sur les fréquences qu'on est pas sensés toucher et sans (trop) foutre le feu à la baraque!

OSEF, elle ressemble à quoi ta radio bordel !?

Poste est entre guillemets, car ce n'est pas un poste tel qu'on se l'imagine.

Je vous ai bien eu, je l'ai toujours pas montré... le suspense est INSOUTENAAAAAABLE. xD
Bon en vrai, c'est quand même un poste que je possède, mais j'en ai eu un autre plus rigolo avant!

Mais ressemble plutôt à un boitier alu pour disque dur 4.5" avec un tas de connecteurs divers zé variés :

Là, on est sur un SDR de luxe pour un débutant, le Hermes Lite 2. Ce que je veux dire par "de luxe", c'est qu'il coute un certain prix et que vu les fonctionnalités proposées, on est tranquille pour un certain temps (comme l'affut du canon) avant de se dire qu'il est impératif de passer à plus gros. Durée de vie encore rallongée du fait qu'il est opensource hardware et software, donc évolutif.

Ouais, mais c'est toujours pas un poste de radio ça!

Effectivement, il est indispensable d'y ajouter une antenne et de le brancher sur un ordinateur pour recevoir ou émettre avec ce type de SDR. Pour le moment, j'utilise un Lenovo tiny, mais le but final est de bricoler un poste transportable comprenant :

• mon Hermes Lite 2
• un ordinateur, probablement un raspberry pi 4
• un écran compact (5 ou 7") de préférence full HD et tactile (donc image via HDMI et tactile via usb, vu que l'interface dédiée du raspi ne permet pas des résolutions aussi élevées)
• des boutons physiques, parce que c'est plus amusant que tripoter une souris ou laisser des traces de doigts gras sur un écran tactile
• le tout dans un boitier costaud qui protège bien le matos

Ecran

Un écran de 7 pouces m'ayant fait de l'œil sur AliExpress, j'ai sauté le pas. Faut dire, dalle IPS de 1920x1200 pixels (du 16:10, j'adore !), interface hdmi et tactile multipoint sur usb, ça suffit pour me vendre du rêve. Surtout à moins de 100€ !

Interface Humain-Machine

En ce qui concerne les boutons poussoirs et autres bitoniaux à tourner, il existe un projet s'appelant pihpsdr qui comprends un panel physique et du code pour gérer tout ça côté raspberry (voir aussi le projet ElectroLab). Les dimensions du panel existant ne sont pas adaptées au montage sur rack 19", je devrai sortir mes plus beaux logicels de CAO (KiCad, FreeCad et autres) pour l'adapter à mes besoins et exigences.

Informatique & réseau

Un ordinateur assez léger, probablement un raspberry pour sa compacité et sa consommation électrique relativement faible. Par contre, plutôt qu'utiliser une carte micro SD, je pense utiliser un SSD ou HDD sata, plus fiables dans le temps que les cartes SD,même de qualité.

Un petit switch 5 ports assurera la connexion de l'ordi au SDR en laissant de la souplesse pour ajouter d'autres appareils (et pourquoi pas un micro SBC qui servirait de serveur DHCP, je ne ferme la porte à aucune option !)

Boitier

Pour le boitier, un flight case destiné aux éléments rackables standardisés de 19" ferait très bien l'affaire. Thomann propose sous sa propre marque un flight case de 4U (4 unités de rack) pour le prix raisonnable de 55€. J'attends d'avoir avancé un peu dans le projet avant de commander.

Organisation de l'espace

Avec en façade un "trou" à boucher qui ferait approx 482mm (approx 450mm "utile" et les oreilles de fixation) de large et 133mm de haut, je pense que la solution "façade complète en pcb" est peu envisageable.

Une solution pourrait être l'utilisation du form factor repris pour les synthés modulaires : les Eurorack. Ils permettraient d'éviter la production d'une façade massive et peu évolutive au profit de plus petites façades de modules et de calquer l'approche modulaire des synthés. Bien entendu, ça implique d'investir dans la quincaillerie : rails, écrous, vis, support 3U pour rails. On sacrifie aussi un peu d'espace dans le boitier et l'ensemble sera légèrement plus lourd. Mais il me semble que les avantages compensent largement ces petits inconvénients.

By Paul Anthony, CC BY-SA 4.0

Une fois le flight case équipé avec un module EuroRack 3U et éventuellement un module EuroRack 1U, le boitier pourra être organisé et réorganisé à volonté. Il me semble que c'est le meilleur argument en faveur de cette solution. Elle est donc adoptée!

Le coin du gars qui essaye de réfléchir sur son projet

Comme le poste part sur un format plus ou moins compact, je voudrais m'en faciliter l'usage au maximum, standardiser les modules.

alim électrique

Par exemple, je voudrais prévoir un rail d'alimentation commun. Le plus simple serait de mettre en place un fond de panier comprenant ce rail d'alimentation.
Comme les modules risquent de demander des voltages variés (3.3V, 5.5V, etc.) deux options se présentent :

• centraliser les voltages les plus communs sur une alim principale, un peu comme dans une tour pc
• un rail unique de 12 volts qui sera abaissé aux différents voltages nécessaires par un étage alim présent dans chaque module

Les deux approches ont des avantages et des inconvénients.

Pour des raisons de facilité de trouver du 12V "dans la nature" (lire sur l'allume-cigare d'une voiture), le rail unique 12V semble la meilleure option.

Dans un premier temps, je me contenterai d'utiliser une alim secteur pour fournir le 12V. Par la suite, on pourra envisager de coller des batteries et un circuit de gestion de charge dans l'espace vide du flight case ou dans un module.

bus de comm bas débit

Je voudrais que les différents modules puissent échanger des informations sur un bus commun.

Après quelques recherches / lectures sur le net et échangé rapidement sur discord avec des gens plus calés que moi, des options ont été éliminées, d'autres on émergées :

• I²C pas adapté aux "longues" distances et aux risques d'interférences
• SPI pas adapté parce qu'il nécessite une ligne de sélection pour chaque subordonné. L'eurorack va probablement accueillir entre 5 et 10 modules, ça fait autant de lignes de sélection, pas très efficace.
• UART, ouais, non, clairement pas tel quel !
• RS485 une option de comm très solide, résistante aux perturbations et avec des débits théoriques allant jusqu'à 100mbps. Allié à PJON pour la partie software du réseau, ça pourrait donner des résultats de qualité.
• CANbus avec CANopenNode pour l'implémentation software pourrait être vraiment pas mal parce qu'on obtient un réseau prêt à l'usage, complètement standardisé. Avec une vitesse max de 1mbps pour la version 2.0 et 8mbps pour le CAN-FD, ça suffirait largement pour l'usage que je veux en faire.

façades des modules

Dans un premier temps, j'avais pensé à les réaliser en PCB. Une discussion sur discord m'a convaincu qu'il serait faisable, en prenant le temps et avec une bonne dose d'huile de coude, de les usiner dans une tôle en alu.
Le métal est tendre et une plaque de 2mm à 2,5mm d'épaisseur ferait l'affaire. Les avantages de la façade en alu sont la rigidité, la durabilité et la possibilité d'obtenir des finitions correctes avec des outils simples.

Le seul défaut, c'est que la gravure des infos visuelles sera impossible. Ou alors, faut que je me mette à la gravure sur alu à la main. Même si ça pourrait être très amusant à apprendre, j'ai comme un doute sur la qualité du résultat final. 😅

Pour ce qui est de guider la lumière des leds CMS jusqu'à la façade, l'option la plus simple sont des guides de lumière en plastique transparent. A voir si je trouve des modèles adaptés, pas chers et prêt à l'emploi, si ça sera un bricolage à base de tige en plexy retravaillée ou encore une impression 3D en résine transparente.

Pour les boutons, j'en ai trouvé qui semblent costauds et pas trop chers.

C'est du traversant à 6 pins, une fois soudés, ils devraient ne plus jamais bouger! Ils ne prennent pas beaucoup de place sur un PCB, le boitier en plastique faisant 5,8mm de côté. Ils seront équipés de cabochons pour arriver jusqu'à la façade, faudra en trouver qui me plaisent ou les bricoler moi-même.

En plus, ce sont des DPDTDouble Pole Double Throw. Version schéma électrique, ça donne :  ils offrent donc plein de possibilités qu'un simple un contact NONormally Open, donc ouvert ou repos. ou NCNormally Closed, donc fermé au repos..

Module micro-ordinateur

Interne

Pour plus d'infos à propos du "fourrage" de ce module, je vous invite à aller lire Module micro-ordinateur eurorack 😊

Façades

Avant

Les commandes dédiées à la radio ne seront pas du tout intégrées à ce module. Elles se trouveront sur un ou plusieurs modules externes pour augmenter la modularité.

• Interrupteur ordinateur
• Interrupteur écran
• Au moins un port USB3
• -optionnel- Lecteur carte SD
• -optionnel- Port d'entrée HDMI
• -optionnel- Port de sortie HDMI déporté de la seconde sortie du raspi

 Ebauche grossière :

Arrière

• Baie I/O shield

Module HL2

Parce que oui, lui aussi va passer au format eurorack, y a pas de raison qu'il soit le seul à en réchapper !

Il va falloir faire avec le positionnement des différents connecteurs (alim, com, etc.) et des leds. A voir si l'espace disponible permettrait de déporter au moins l'alimentation et le connecteur réseau en façade arrière.

[En réflexion/contrôle/prise de cotes]

Module(s) IHM dédié radio

Toute cette partie sera, comme dit précédemment, basée sur le travail de g0orx et de toutes les personnes ayant contribué à son repository.

Mais, comme le poste sera entièrement composé de modules reliés via un bus encore à définir, un gros travail d'adaptation m'attends. Et ce, aussi bien au niveau software que hardware. Il va vraiment falloir que je me penche sur comment m'en sortir avec les encodeurs rotatifs.

[Sarcasme]J'aime me simplifier la vie![/Sarcasme]

Vu ma manie de tout modulariser, j'envisage même de concevoir plusieurs module ayant des contrôles différents. Par exemple un module horizontal pour l'eurorack 1U et un second module vertical pour l'eurorack 3U. Ce qui me permettrait de reproduire à peu près le panel pihpsdr existant. Mais avec la possibilité de les déplacer, les remplacer facilement, voir de rajouter des modules (clavier numérique physique par exemple).

Interne

• étage d'alim 12V in
• toute la quincaillerie dédiée au bus de données
• un microcontrôleur (j'envisage un STM32 entrée de gamme ou équivalent)
• un ou plusieurs I/O expander (en fonction des besoins)
• un ou plusieurs contrôleurs PWM pour leds (en fonction des besoins)

Dans l'idéal, le bus de donnée passera par un composant qui dialoguera via le bus SPI du MCU qui permet des débits élevés. Tandis que les I/O expander et autres contrôleurs PWM pour leds y seront raccordés via le bus I²C.

Façades

Clairement pas la partie la plus complexe à dessiner, par contre j'ai déjà parlé des soucis pour la matérialisation physique de ces plaques d'alu.

Avant

• boutons poussoirs à contact momentané
• boutons poussoirs à contact maintenu
• leds
• encodeurs rotatifs

Arrière

• Connecteur rail alimentation et bus de données (CAN ou RS485)