Un émetteur audio-vidéo 2,4 GHz 20 mW

Beaucoup de lecteurs réclament des microémetteurs travaillant sur 2,4 GHz et pourvus de deux entrées audio et d’une entrée vidéo pour leur relier des microcaméras vidéo ou les signaux de sortie des prises péritel SCART d’un décodeur. En utilisant des modules TX et RX construits à Taïwan, vous pourrez réaliser avec une extrême facilité un émetteur (dans cet article) puis un récepteur (dans le suivant) quatre gammes.

Figure 1 : Face avant de l’émetteur audio-vidéo. Le connecteur reçoit l’antenne fouet quart d’onde ou le câble coaxial allant à la Yagi à huit éléments visible au début de l’article consacré au récepteur.

Une réalisation aussi prestigieuse (une liaison audio stéréo et vidéo dans la bande 2,4 GHz sur quatre canaux de 2 400 à 2 483 MHz) n’est à la portée des électroniciens de loisir que depuis la disponibilité de modules taïwanais. Avec les 20 mW du module TX on couvre une distance de 250 à 300 mètres, mais la portée dépend beaucoup de la présence ou non d’obstacles entre émetteur et récepteur. Si l’on veut augmenter la portée, par exemple à 5 ou 600 mètres, on pourra toujours se procurer un petit amplificateur SHF ultralinéaire.

Pour obtenir une puissance supérieure
Vous trouvez de tels amplificateurs à 2,4 GHz, censés délivrer une puissance de 1,8 W, pour environ 150 euros, mais il s’agit là de la puissance consommée et non de la puissance HF, laquelle ne dépasse guère 200 mW. En revanche, en utilisant une antenne directive Yagi à 8 éléments de 13 dB de gain on augmente la puissance rayonnée de presque 20 fois, ce qui donne (à partir de nos 20 mW) environ 400 mW (sans amplificateur, donc sans consommation supplémentaire de courant et pour un coût moindre). On peut acheter deux de ces antennes pour un prix inférieur à celui de l’amplificateur ! De plus, ces antennes étant très directives, on évite d’arroser tout l’horizon et on ne vise que le récepteur concerné. Le gain de l’antenne bénéficie aussi au récepteur s’il en est doté : si le signal arrivant au récepteur avec une simple antenne fouet quart d’onde est de 1,5 μV, avec une Yagi en réception ce signal passe à 6,7 μV (soit un gain en tension de 4,47), ce qui augmente notablement la portée entre TX et RX, surtout en portée optique, sans obstacle.

Figure 2 : Panneau arrière de l’émetteur audio/vidéo. La prise d’alimentation reçoit le jack de l’alimentation 12 V externe (voir figure 7a) et les RCA “cinch” permettent l’entrée des signaux vidéo et audio.

Le schéma électrique
La figure 3 donne le schéma électrique complet de cet émetteur A/V 2,4 GHz EN1557. Il est constitué d’un module TX, d’un microcontrôleur IC1 ST62T01-EP1557 déjà programmé en usine et d’un petit régulateur de tension IC2 fournissant, à partir du 12 V, le 5 V requis par ICI, ce dernier servant à choisir la fréquence d’émission parmi les quatre canaux disponibles.
Vous voyez sur les broches 11 et 12 de IC1 un connecteur mâle J1 à 2 x 8 picots numérotés 1-2-3-4 A et 1-2-3-4 B : si l’on court-circuite avec deux cavaliers femelles A et B deux picots A et deux picots B de mêmes positions (de 1 à 4), comme le montre la figure 7a, on règle la fréquence de l’émetteur selon le Tableau ci-dessous :

Cavaliers femelles sur les paires de picotsFréquence d’émission
A1 - B12 400 MHz
A2 - B22 427 MHz
A3 - B32 454 MHz
A4 - B42 481 MHz

Note importante : prenez garde à ne pas paramétrer les cavaliers A et B sur des niveaux différents, par exemple A1 et B2, mais toujours aux mêmes niveaux, par exemple A1-B1 ou A2-B2, etc. (voir figure 7a)

Sur les broches 9 et 8 du module TX arrivent du microcontrôleur IC1 une série de données sérielles servant au choix de la fréquence. Les autres broches du module TX sont utilisées pour les fonctions suivantes :
broche 7 : entrée du signal vidéo que nous pouvons prélever sur une micro caméra vidéo ou bien sur une prise péritel SCART. Normalement le signal vidéo à appliquer à l’entrée doit être chargé avec une résistance R4 de 82 ohms et avoir une amplitude ne dépassant pas 1 Vpp. Ne sachant pas toujours quelle amplitude ont les signaux des diverses sources, nous avons monté un trimmer R3 pour doser les signaux vidéo de trop grande amplitude.
broche 6 : entrée de la tension positive d’alimentation, entre 12 et 12,6 V pour un courant de 130 à 140 mA.
broche 5 : 1° entrée du signal audio que nous pouvons prélever sur une micro caméra vidéo ou bien sur une prise péritel SCART. Le signal audio à appliquer à l’entrée ne doit pas avoir une amplitude supérieure à 1 Vpp (valeur standard des caméras vidéo et prises péritel SCART). Si le signal BF, provenant d’un microphone préamplifié, a une amplitude excessive, nous devrons la doser avec un trimmer.
broche 3 : 2° entrée du signal audio, identique à celle de la broche 5 (mêmes remarques). On pourra le prélever sur la péritel SCART si le signal est stéréo. Si on fonctionne en mono, on peut utiliser indifféremment la 5 ou la 3.
broche 1 : prise de masse GND reliée au boîtier métallique du module TX. Une seconde prise GND est disponible à l’extrémité opposée du module.

Figure 3 : Schéma électrique de l’étage émetteur. Pour commuter les quatre canaux d’émission, il faut court-circuiter en J1 les paires de picots A1-B1 (premier canal), ou A2-B2 (deuxième canal), ou A3-B3 (troisième canal), ou A4-B4 (quatrième canal).

Figure 4 : Brochages du circuit intégré ST62T01-EP1557 vu de dessus et du régulateur MC78L05 vu de dessous.

Figure 5 : Brochage du module TX délivrant une puissance de 20 mW sur 2,4 GHz.

Figure 6 : Câblage de la prise péritel SCART en émission où l’on prélève par câbles blindés les signaux vidéo et audio.


Figure 7a : Schéma d’implantation des composants de l’émetteur A/V 2,4 GHz.

Figure 7b-1 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé double face à trous métallisés, côté composants…

Figure 7b-2 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé double face à trous métallisés, côté soudures.

Liste des composants
R1 ......................... 10 kΩ
R2 ......................... 10 kΩ
R3 ......................... 1 kΩ trimmer
R4 ......................... 82 Ω
C1 ......................... 100 μF électrolytique
C2 ......................... 100 nF polyester
C3 ......................... 100 nF polyester
C4 ......................... 100 nF polyester
C5 ......................... 47 μF électrolytique
C6 ......................... 100 nF polyester
C7 ......................... 470 μF électrolytique
IC1 ........................ CPU EP1557 programmé en usine
IC2 ........................ MC78L05
MODULE TX .................. FM2400T ou éq.
J1.......................... connecteur à cavaliers
Sauf spécification contraire, toutes les résistances sont des 1/4 W à 5 %.


Figure 8 : Schéma d’implantation des composants et installation dans le boîtier plastique de l’émetteur A/V.
Attention, c’est la partie externe de la prise (et du jack) d’alimentation qui reçoit (et qui porte) le positif 12 V.
N’oubliez pas de souder, côté composants, le boîtier métallique du module à la masse du circuit imprimé. Pour installer la platine dans le boîtier plastique vous devez couper l’entretoise plastique du couvercle.


La réalisation pratique
Quand vous êtes en possession du circuit imprimé double face à trous métallisés (dessins, à l’échelle 1, des deux faces figure 7b-1 et 2), montez tous les composants comme le montrent les figures 7a et 8 : procédez par ordre, afin de ne rien oublier, de ne pas intervertir les composants se ressemblant, de ne pas inverser la polarité des composants polarisés et de ne faire en soudant ni court-circuit entre pistes et pastilles ni soudure froide collée. Les broches du module TX sont à souder sur les pistes du côté composants. Le repère-détrompeur en U de IC1 regarde C4.
Attention, c’est l’extérieur du jack d’alimentation (et donc le contact extérieur de la prise) qui porte le positif 12 V d’alimentation. Comme le montre la figure 8, la platine est fixée dans le boîtier plastique par trois vis autotaraudeuses.
Sur le connecteur du panneau arrière montez un fouet quart d’onde ou le câble coaxial allant à la Yagi.

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