Un codeur de voix miniature en CMS pour le téléphone et la radio

Ce montage vous permettra de rendre incompréhensible vos communications.
Ses dimensions réduites, dues à l’utilisation de composants de surface, permettent de l’insérer dans quasiment tous les téléphones fixes ou transceivers. Il peut également être utilisé sur un réseau téléphonique privé. Fonctionnement full-duplex, connexions au pas de 2,54 mm.



Quand on transmet un signal radioélectrique, ce dernier n’arrive pas uniquement au correspondant auquel il est destiné. Il se propage sur une zone plus ou moins vaste et peut être capté et écouté par toute personne possédant un récepteur accordé sur la même fréquence.
Il est donc évident, que dans une communication entre deux correspondants, un indésirable puisse s’immiscer sans difficulté. Contre l’intrusion dans les radiocommunications, il existe un remède : le codage des signaux transmis.
De cette manière, une personne peut s’introduire dans une communication pour écouter mais ne pourra pas comprendre la signification du message, à moins de connaître le système de codage et de posséder un décodeur adapté.
Dans le domaine de la radio, ainsi que dans celui de la téléphonie, ce type de codeur est appelé “scrambler”.
“Scrambler” vient du verbe anglais “to scramble“ qui signifie mélanger, mêler en désordre. Le scrambler est un dispositif qui transforme la voix en un son incompréhensible.
Pour parvenir à comprendre le signal produit par le scrambler, il faut le faire passer dans un autre scrambler, identique au premier, afin de le décoder.

Etude du schéma
Le scrambler fonctionne par inversion de bande. Pour pouvoir accomplir l’inversion de bande, le FX118 effectue un battement entre une fréquence fixe et les différentes fréquences de la bande passante. Existant une fréquence fixe, il est nécessaire de limiter la bande passante du signal d’entrée, afin qu’elle soit toujours en dessous de celle-ci. Pour ce faire, le signal qui entre dans un canal (notre intégré est composé de deux canaux identiques) passe de suite à travers un filtre passe-bas qui, coupe toutes les fréquences supérieures à 3 000 Hz.
Pour pouvoir disposer d’une bande passante la plus large possible, le filtre a une très grande pente. On parle en fait d’un filtre du dixième ordre (60 dB/oct). Ceci permet de se rapprocher le plus possible de la fréquence limite supérieure à celle de référence, qui, pour le FX118 avec un quartz de 4,433619 MHz, est de 3 300 Hz.
L’inversion réelle se fait dans un modulateur en anneaux (balanced modulator). Le battement entre la fréquence fixe (3 300 Hz) et la fréquence de la bande passante produit deux fréquences différentes, c’est-àdire la fréquence somme et la fréquence différence.
Un filtre passe-bande approprié, placé immédiatement à la sortie du modulateur, permet d’éliminer la fréquence somme, laissant passer la fréquence différence.
Le filtre passe-bande du FX118 est du quatorzième ordre. Le résultat du battement fait qu’une fréquence de 1 000 Hz en entrée devient du 2 300 Hz (3 300-1 000) et une fréquence de 300 Hz devient du 3 000 Hz. Pratiquement, la fréquence la plus basse devient la plus haute et viceversa.
Les condensateurs C2 et C3 (pour un canal) servent à transporter le signal de la sortie du filtre passe-bas à l’entrée du modulateur à anneaux, en éliminant la composante continue. C8 sert, par contre, à filtrer l’alimentation des amplificateurs d’entrées.
Le gain des amplificateurs d’entrées (des deux canaux) est réglable en modifiant les valeurs des résistances de contre-réaction (R1 pour un canal et R5 pour l’autre) et les résistances d’entrées (R3 pour un canal et R4 pour l’autre). Le gain de l’amplificateur d’entrée de chacun des canaux est égal au rapport entre la valeur de la résistance de contre-réaction et la résistance d’entrée. C4 et C6 permettent de découpler les entrées, alors que C3 et C10 découplent les sorties.
Les composants externes de l’horloge (nécessaires pour obtenir les 3 300 Hz pour les modulateurs et la fréquence de référence pour les filtres numériques) sont le quartz Q1, la résistance R2 et les condensateurs C1 et C5. Le FX118 est alimenté en 5 volts par un régulateur de tension intégré 7805.
Comme nous l’avons vu, le circuit est structurellement et conceptuellement très simple.
Un régulateur de tension a été inséré, car, dans les appareils radio on trouve habituellement des tensions supérieures à 5,5 volts qui est la tension maximale supportable par le FX118.

Figure 1 : Schéma électrique du codeur de voix ou “scrambler”.

Figure 2 : Schéma d’implantation des composants du scrambler.

Figure 3 : Un des prototypes avant soudure des pattes au pas de 2,54 mm (en haut).

Figure 4 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé du scrambler.

Liste des composants
R1 ......... 22 kΩ
R2 ......... 1 MΩ
R3 ......... 22 kΩ
R4 ......... 22 kΩ
R5 ......... 22 kΩ
C1 ......... 47 pF
C2 ......... 100 nF
C3 ......... 100 nF
C4 ......... 100 nF
C5 ......... 47 pF
C6 ......... 100 nF
C7 ......... 100 nF
C8 ......... 100 nF
C9 ......... 100 nF
C10 ........ 100 nF
U1 ......... FX118DW
U2 ......... 78L05
Q1 ......... Quartz 4,433619 MHz
Résistances et condensateurs sont des composants pour montage de surface.


Réalisation pratique
Maintenant que nous connaissons le scrambler, nous pouvons nous occuper de sa réalisation pratique, qui se fait en utilisant des composants de surface et un circuit imprimé. Même si nous avons dit que le circuit ne nécessitait qu’exclusivement des composants en CMS, une exception peut être faite (et nous l’avons faite) pour le régulateur de tension 78L05. Nous pouvons, en fait, utiliser un régulateur pour montage traditionnel. En coupant les pattes à 3 mm maximum du boîtier, il vous suffit de les souder et de plier le régulateur de façon à ce que le côté plat se retrouve appuyé sur le circuit imprimé. Vous devez pour cela utiliser un 78L05 en boîtier plastique TO92.
Pour le montage et pour le positionnement respectif des autres compo sants, exceptés les circuits intégrés qui sont assez gros, nous vous conseillons d’utiliser une petite pince type “Bruxelles” et un fer à souder de 20 watts maximum avec une panne fine.
La soudure doit être, elle aussi, fine de 1 mm maximum. Pour toutes les soudures, nous vous conseillons de ne pas laisser plus de 4 à 5 secondes consécutives la panne du fer sur le composant.
Pour les connexions vers l’extérieur, plusieurs choix sont possibles : par exemple, vous pouvez extraire les contacts d’un support de circuit simple ou double lyres, ou bien utiliser une barrette sécable de 13 points au pas de 2,54 mm. Vous pouvez même utiliser des queues de résistances ou de condensateurs (pas en CMS bien entendu !).

Mise en marche
Le scrambler se connectera ensuite très facilement. Le premier canal est utilisé pour la réception. Sur l’entrée IN1 on raccorde la sortie BF de l’appareil à protéger (signal de ligne) et on récupère ce signal inversé en sortie OUT1 pour l’injecter dans l’entrée BF. Le second canal est utilisé pour l’émission. Le signal produit par le microphone est appliqué à l’entrée IN2 et, de la sortie OUT2, le signal inversé est envoyé sur l’entrée micro du transceiver. A l’utilisation, vous pourrez décider de changer le gain en tension d’un canal ou des deux si vous le souhaitez. Par exemple, le gain du canal réservé à l’émission pourra être unitaire, pendant que celui réservé à la réception sera supérieur.
Pour la vérification, vous devez vous mettre d’accord avec une personne qui dispose d’un scrambler identique (vous devez en construire deux) et effectuer une conversation avec le dispositif connecté comme nous l’avons décrit.
Dans la pratique, il conviendra d’installer des inverseurs de manière à pouvoir connecter ou déconnecter le dispositif selon l’utilisation normal ou scrambler.

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