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DATV sur 10 GHz


Par Michel Vonlanthen HB9AFO

 

 

 

Mon système de pointage avec calage sur le bruit solaire est opérationnel. J'arrive à une précision de pointage d'environ 1 degré. En plus j'ai remis en route mon SDR Funcube Pro+ sur un vieux notebook. J'en ai profité pour faire des mesures de bruit (le SDR est idéal pour ça). Résultats:

 

Sol/ciel:                             env. 5 dB (PLL-LNB seul, sans antenne)

Bruit solaire:                     env. 4dB sur ciel froid (avec parabole 60 cm)

F1URI/B sur Mont Blanc: env. 25dB/bruit au max (= S7 sur le s-mètre de l'AR3000) (avec parabole 60 cm)

 


Sur l'écran, à gauche la balise HB9G (10368.885 MHz) et au centre F1URI/B (10368.928 MHz)

 

 

Mesuré avec le SDR Funcube Pro+ et le logiciel SDR Sharp.


 

 

Récepteur 10 GHz SSB révolutionnaire Par Michel Vonlanthen HB9AFO    Télécharger (PDF)

 


 

Ce 19 mai 2014, j'ai fait mon premier QSO DATV en DVB-T sur 10 GHz avec Bernard F5DB.
 

 

Cela faisait plusieurs semaines que j'effectuais des essais en local avec mes propres équipements mais ce jour-là c'était le premier "vrai" QSO en portable. J'étais sur les hauteurs du lac Léman en portable en JN36DK avec mon TX 10GHz constitué d'une caméra-TX DVB-T Hides, d'un convertisseur-PA DB6NT et d'une parabole de 65 cm. La puissance de sortie était d'environ 200mW.

De son côté, F5DB était devant son QRA en JN36DA (Haute-Savoie) et était équipé d'un récepteur DVB-T commercial, un Optex, d'un PLL-LNB pour le 10GHz et d'une parabole de 80 cm.

Nous avions fait un premier essai quelques jours auparavant mais sans succès à cause de la grêle et d'un faux contact dans le câble USB de ma caméra. Cette fois j'avais pris la précaution d'emporter un mesureur de champ afin d'être sûr que le TX sortait quelque chose.

La liaison était 100% en B5 couleur, avec une réserve de 33 dB. En abaissant la puissance à 100 microWatts (-33dB), la liaison était toujours B5 ce qui laisse bien augurer de l'avenir. La distance était de 46 km, à vue.
 

Nous allons continuer les essais et augmenter les distances, déjà avec cet équipement-là, mais aussi avec le prochain qui sera équipé d'un ampli à TOP ultra-linéaire de 15 Watts. Mon appel sur les listes n'est pas resté vain et plusieurs copains m'ont proposé des tubes et alim pour réparer mon ampli qui avait QRT en Sardaigne dans les années 2000 suite
à une chute. J'ai été hier en récupérer deux à Nancy (800km aller-retour...) grâce à l'amabilité de Pascal F5LEN.

Ce qui est le plus remarquable dans tout cela, c'est que la réception 10GHz est extraordinairement facile en DVB-T (TNT), plus facile qu'en DVB-S, puisqu'il ne faut qu'un récepteur DVB-T du commerce (30 Euros pour le mien) et un PLL-LNB (20 Dollars).  Une parabole de récupération et on est QRV en réception 10GHz DVB-T pour seulement une cinquantaine
d'Euros !...

Et avec le même récepteur et un antenne yagi on peut recevoir directement le 437MHz en DVB-T. C'est vraiment facile!

Lors de notre QSO 10GHz, Bernard avait réglé son récepteur sur 619 MHz puisque c'est la fréquence que sort le PLL-LNB lorsqu'il reçoit du 10'369MHz, ma fréquence d'émission.



 

 

 

 

Il s'agit de mesures en laboratoire destinées à connaître la puissance maximale que peut délivrer l'ampli en DVB-T. Et grosse déception: moi qui croyais un TOP ultra-linéaire, il ne l'est en fait que très peu !...

 

Après avoir été récupérer 2 TOP à Nancy chez Pascal F5LEN, j'ai pu remonter un amplificateur complet à l'aide des deux alimentations et de 3 tubes que j'avais. Une alim et un tube étaient QRT si bien que je dispose maintenant d'un ampli complet en ordre de marche et d'un tube de rechange. Je tenterai de dépanner l'alimentation défectueuse afin d'avoir une  réserve au cas où. C'est tellement frustrant d'avoir un sked important et de tout rater à cause d'une panne!

 

A l'origine, l'ampli sortait 12 Watts en CW. Après avoir enlevé tout ce qui pouvait occasionner des pertes, je suis arrivé à le faire monter à 17 Watts. Presque 30% de plus c'est tout ça de pris. Son gain est énorme: 56 dB, ce qui fait une amplification de 400'000 fois. Pour obtenir 17 Watts en sortie, il me faut injecter dans les 40 microWatts.

 

Le convertisseur d'émission peut sortir 16 mW de DVB-T sans épaules, avec 30dB de signal. Au-dessus, la distorsion prend naissance. Normalement il peut sortir 1 Watt en CW.

 

Avec le DVB-T c'est une autre histoire car il faut que la linéarité soit parfaite faute de quoi le signal se distord et des "épaules" apparaissent de part et d'autre du beau signal normalement rectangulaire. Et si le signal est distordu, il sera moins bien démodulé par le récepteur.

 

Voilà les courbes que j'ai obtenues. Elles sont décevantes car j'espérais pouvoir obtenir une puissance plus élevée de mon TOP. La puissance indiquée est mesurée à l'aide d'un bolomètre HP 435A et l'analyseur est un HP 8569B.

 

       

120 mW                                 800 mW                                       2 Watts                                    4 Watts

 

Dans la foulée, j'ai mis mon mesureur de champs en boîte afin de pouvoir le visser sur un pieds de photo. Le galvanomètre est déporté afin de pouvoir mettre la sonde à distance et le galvanomètre près de la parabole à mesurer.

 

 

 


 

Après avoir envoyé des images DVB-T 10 GHz à Bernard F5DB depuis un endroit qui était à vue de son QRA, voir ci-dessus, nous avons voulu tenter le coup depuis nos QTH respectifs. Le challenge est ardu car nous ne sommes pas à vue. Voici le profil de terrain entre La Roche-sur Foron (F5DB) à gauche et Bussigny  (HB9AFO) à droite:

 

 

Au début de nos essais, en CW, je suis partis en portable au-dessus de Rolle, en visibilité (50 km), et ensuite au réservoir de Bussigny, ceci pour bien repérer le signal de F5DB avec mon équipement de réception 10GHz portable équipé d'une parabole de 70 cm, d'un PLL-LNB, d'un récepteur AR-3000 et d'un récepteur SDR Funcube Pro+ (relié à un niotebook). Auparavant nous avions tenté le coup de QTH à QTH mais sans succès. A cela 2 raisons: nous ne sommes pas à vue et ensuite des obstacles locaux nous masquent nos directions respectives.

 


F5DB: vue dans ma direction
(arbre plus clair au centre)

HB9AFO: vue dans sa direction
(le petit trou au centre)

Le seul endroit où je pouvais
placer ma parabole

 

J'avais déjà "fait le ménage" (têté 2 arbres afin qu'ils ne soient plus sur le trajet de mon antenne 430 MHz sur le toit)  lors de mes tentatives de QSO 430 MHz DATV avec F5DB. Il me restait donc à faire de même avec la végétation qui obstruait la vue au niveau de la terrasse d'où je pouvais avoir l'espoir d'entendre la balise 10 GHz de Bernard. Cela m'a pris du temps car il y avait surtout des buissons épineux sur cet axe. Le résultat est visible sur la photo ci-contre: un beau trou devant la parabole.

 

Avant Après...

 


Mon équipement de réception 10 GHz:
A gauche le notebook + Funcube (sur le câble), au centre la parabole et le PLL-LNB et à droite le récepteur AR3000

 

Conclusion de tout ceci:

  • Au début, je n'ai pas entendu F5DB  depuis mon QTH parce que je ne savais pas où pointer l'antenne, la direction vraie étant totalement masquée. Et d'autre part nous avions chacun de la difficulté à déterminer avec précision notre fréquence 10 GHz. D'où l'utilité de faire les premières tentatives en étant à vue.
     

  • Ceci fait, j'ai pu me balader autour de ma maison afin de trouver un endroit ayant un peu de visibilité dans la direction d'où venaient les signaux de Bernard. Ce fut fait et on voit ci-dessus où s'est faite la première réception. La balise CW de Bernard arrivait dans le 20 dB au-dessus du souffle.
     

  • Après avoir taillé un "tunnel" dans la végétation, j'ai récupéré dans les 6dB de signal supplémentaire. Et c'est cela qui est intéressant: la végétation absorbe du signal, c'est un fait, mais pas dans la proportion qu'on pourrait croire. Le 10 GHz n'est pas totalement amorti par de la végétation, loin s'en faut. Dans mon cas, même mouillées les buissons laissaient passe le signal de Bernard. Et en plus je n'avais aucune zone de Fresnel digne de ce nom.

Moralité:
Entre la théorie et la pratique il y a de la marge. Dans le doute, tenter le coup!
C'est comme au loto: ceux qui ont gagné ont au moins joué une fois!

 

Un PLL-LNB est très sensible, plus que mon ancien transverter 10 GHz pourtant équipé d'un LNA à faible souffle. Je décidait alors de reconstruire mon transverter 10 GHz et de l'équiper d'un préamplificateur (LNA, Low Noise Amplifier, préamplificateur à faible bruit). Et en plus lui rajouter quelques accessoires afin que je puisse également transmettre et recevoir de la télévision avec lui. Parce que recevoir un signal CW est une chose, mais de la DATV en est une autre. Ce dernier a un handicap de 30 dB ! A vue de nez, il faut au moins un signal de 40dB au-dessus du bruit pour avoir une chance de décoder de la DVB-T. C'est l'objet des perfectionnements qui suivent.


 

 

Avec la caméra Hides DC-101 et le récepteur Hides HV-110, la configuration de la caméra doit être:


Configuration pour 2 MHz BW sur 10 GHz
Constellation QPSK, la plus efficace
 

Frequency : [433000]
Bandwidth : [2000]
Constellation : [0]                   // 0:QPSK, 1:16QAM, 2:64QAM
CodeRate : [4]                        // 0:1/2, 1:2/3, 2:3/4, 3:5/6, 4:7/8
GuardInterval : [0]                   // 0:1/32, 1:1/16, 2:1/8, 3:1/4
FFT : [2]                                   // 2:2K, 8:8K
Gain : [6]
SIPSI_Table_Duration : [0]
Resolution : [3]                       // 1:1280x720, 2:720x576 3:720x480
PTSPCR_Interval : [10]
VQ : [Low]                              // High, Middle, Low
FlickerHz : [50]                      //50 or 60Hz
CH_Name : [HB9AFO]
HW_BTN : [Yes]                    //YES: New or NO: Old


En cas de QRM, on peut augmenter le FEC (CodeRate) jusqu'à 2/3, après ça bloque, le flux ne passe plus.

 

 

Avec ce paramétrage, la réception est OK à partir d'environ 10 dB de rapport s/b, y compris le son. Il faut passer à environ 15 dB pour que les bargraphs du récepteur Hides arrivent à SQ=100% et SS=95%.

 

 

Avec 2 MHz de bande passante sur 10 GHz:

10 dB = lock
A 15 dB, SQ=100% et SQ=95%

 

 

J'ai obtenu à-peu-près les mêmes résultats avec 6MHz de bande passante mais en QPSK.

 

 

Explication des paramètres de la caméra DC-101

 

Frequency fréquence d'émission (en kHz)
Bandwidth bande passante (en kHz)
Constellation QPSK:   4 phases, la plus efficace dans le QRM (code 0)
  16QAM: 16 phases, transmet plus de flux donc qualité meilleure (code 1)
  64QAM:  64 phases, ne fonctionne pas avec la caméra (code 2)
CodeRate = FEC: Correction prédictive des erreurs (redondance des données)
7/8 = 7 codes utiles sur 8 envoyés, = correction minimum (code 4)
2/3 = 2 codes  utiles sur 3 envoyés = correction maximum (code 1)
Ne pas utiliser 1/2, la caméra se bloque (code 0)
Guard Interval utiliser de préférence 1/32 (code 0)
FFT n'est pas pris en compte par la caméra
Gain puissance d'émission. 10 = max (6mW chez moi), -25 = min
SIPSI_Table_Duration  
Resolution Résolution de l'image
PTSPCR_Interval  
VQ Qualité vidéo
FlickerHz Fréquence de balayage vidéo (50 Hz pour l'Europe)
CH_Name Nom du canal, en principe l'indicatif
HW_BTN Caméra avec commutateur de canal à l'arrière ou pas
(caméra nouvelle version = Yes)

 

 

Sur 10 GHz, mon petit PA sort 1 Watt en SSB/CW et 0,25 Watt en DVB-T (avec des épaules à -20 dB). Le signal DATV est parfaitement décodable dans ces conditions, même à faible niveau.

 

Les essais se poursuivent...


 

 

Au départ, il faut une parabole et un PLL-LNB. Ensuite ça dépend de la norme à recevoir:


DVB-S (Satellite)


Il faut convertir la gamme de sortie du PLL-LNB (618MHz) pour la mettre dans celle d'un récepteur TV-satellite à l'aide d'un convertisseur SUP-2400 (ou autre). Le 618MHz du PLL-LNB est alors remonté à 1782MHz.
Et ensuite un récepteur TV-sat numérique. Ce dernier alimente le SUP-2400 et le PLL-LNB.

Le SL65/12 convient parfaitement, il est capable de sortir le courant adéquat.


Analogique

Idem ci-dessus à part le récepteur analogique au lieu du numérique.

Les analogiques ne se trouvent plus dans le commerce mais beaucoup d'OM en ont, dont moi. Si tu en veux un je te le donne, mais il faut venir le prendre chez moi.


DVB-T (TNT, Terrestre)

 



Là pas besoin de convertisseur car les récepteurs TNT peuvent directement recevoir le 618MHz. Par contre il faudra un injecteur de courant pour alimenter le LNB car il faut du 12V/0,5A en gros, et les récepteur TNT ne sortent que du 5V.

Le récepteur Hides HV-110 convient parfaitement et il permet de recevoir des signaux avec un bande passante de 2 MHz, la norme sur 437MHz. Les récepteurs grand public ne peuvent recevoir que des BW entre 6 et 8 MHz.


SSB-CW-AM-FM

Tout récepteur capable de recevoir le 618MHz dans le mode désiré convient. Il faut aussi un injecteur de courant, appelé T-bias en anglais, pour injecteur du 12V sur le coax qui vient du PLL-LNB.

 

Le PLL-LNB a deux défauts

1) Son oscillateur local (LO) n'est pas pile sur 9750MHz mais peut être jusqu'à 250kHz en plus ou en moins. Or il faut être précis pour du numérique (pas pour l'analogique). C'est pour ça qu'il arrive qu'un signal ne soit pas décodé alors qu'il est pourtant très QRO. Le mieux est de mesurer la fréquence de l'oscillateur du PLL-LNB et d'en tenir compte en faisant un scan manuel. Par exemple, si on doit scanner du 437.0 MHz et que le LO du PLL-LNB est à + 100 kHz, il faut donner 437.100 comme fréquence de scan.

Et si on ne peut pas mesurer son PLL_LNB, il suffit de faire des scans manuels successifs jusqu'à ce que ça fonctionne. En variant la QRG par pas de 50 kHz, on arrive en général à synchroniser. Ou alors le confort: scan automatique, mais c'est un peu long.

2) Son oscillateur 27MHz varie en fonction de la température. En TV cela n'a aucune importance, les récepteur ne sont pas si exigeants. En SSB par contre, il faut laisser le PLL-LNB pendant 20-30 minutes pour qu'il soit stable. A condition que la température ambiante ne change pas ensuite. Après la mise sous tension la réception de la SSB est OK mais il faut suivre la station avec le VFO, après 20-30 minutes c'est OK.

J'ai un oscillateur OCXO externe que je compte utiliser pour piloter le PLL-LNB depuis l'extérieur afin d'avoir une stabilité parfaite.


Mesure ciel/sol (appelé aussi facteur Y ou ENR)

 

Dans cette version, il faut alimenter le PLL-LNB en 18V afin de commuter sur l'entrée où monté la SMA (l'autre étant KO). Si on l'alimente avec du 12 Volts, le signal est  atténué d'environ 20 dB. Afin de pouvoir faire des comparaisons avec d'autres LNB non-modifiés ceux-ci, donc équipés de leurs cornets d'origine, j'ai monté le PLL-LNB modifié sur un ancien cornet de LNB guide suivi d'une transition guide-coax.

 

 

J'ai fait la même mesure ciel/sol avec 4 autres LNB:

 

De gauche à droite: Visiosat sur guide, LS100 moderne, PLL-LNB à deux sortie, PLL-LNB standard

 

 

Rapport ciel/sol (facteur Y):  
   

Visiosat sur guide

2 dB

LS100 moderne

4 dB

PLL-LNB à deux sortie

5 dB

PLL-LNB standard

5 dB
PLL-LNB avec entrée SMA 3 dB (instable)

 

 

 

J'ai fait la mesure avec l'analyseur de spectre Rigol car le Xfinder que j'utilise en portable a des pas verticaux de 10dB ce qui ne permet pas de faire une mesure suffisamment précise. D'autre part, on ne peut pas diminuer la bande passante vidéo afin de rendre le signal plus visible en le "lissant".

 

L'équipement de mesure était constitué du Rigol précédé de son ampli de 40 dB, d'un injecteur de courant et d'un câble TV sat 75 Ohms de quelques mètres auquel est branché le LNB à mesurer. En dirigeant le LNB vers le ciel et ensuite vers le sol, on obtient le rapport ciel/sol désiré.

 

 

 

Mesure vers
le sol

(il faut chercher la direction la plus bruitée)

 

 

 

 

 

Résultat sur  l'analyseur de spectre
(10368 MHz)

Mesure vers
le ciel
(il faut chercher la direction la plus calme)
 

 

 

 

 

Résultat sur  l'analyseur de spectre
(10368 MHz)

 

 

En fonction de la fréquence:  
(pour le PLL-LNB) (dB)
   

10'000 MHz (out = 250 MHz)

2,5
10'100 MHz (out = 350 MHz) 3

10'200 MHz (out = 450 MHz)

4

10'300 MHz (out = 550 MHz)

4
10'368 MHz (out = 618 MHz) 4,5
10'400 MHz (out = 650 MHz) 5
10'500 MHz (out = 750 MHz) 5,5
   
11'000 MHz (out = 1250 MHz) 5,5

 

 

Facteur de bruit

 

L'abaque de F5CAU ci-dessous donne un NF de 1,2dB (courbe de droite, valable pour le 10 GHz) pour un facteur Y (ciel/sol) de 4,5 dB. Ceci mesuré non pas dans la gamme normale du PLL-LNB mais plus bas, sur 10'368 MHz, fréquence de base du trafic SSB 10 GHz. Dans la gamme d'utilisation normale du PLL-LNB, de 10,7 à 12,7 GHz, le rapport est plus élevé, 5,5 dB, ce qui fait un NF de 0.8 dB.

 

Pour comparaison, les meilleurs préamplis mesurés ici à 10 GHz sont du côté de 7,5 dB d'ENR (Dom)
 

 

 

Conclusion

 

C'est logique que le remplacement du cornet d'origine par une entrée coaxiale amène des pertes. Le concepteur du PLL-LNB a optimalisé l'entrée du PLL-LNB pour un cornet et pas pour une prise SMA. La transition guide-coax introduit également une perte. Cette baisse des performances devrait cependant être compensée par les avantages d'une entrée coaxiale pour certaines applications.

 

Comme dit, je vais maintenant refaire une version avec SMA avec un boîtier intact et la SMA sur l'entrée commandée par du 12 Volts. Et ensuite je m'attaquerai au remplacement du quartz 27 MHz par un OCXO externe afin d'améliorer la stabilité en fréquence.


 

Infos "éclipse": http://spaceweather.com/

 

J'ai fait quelques mesures rapides lors de l'éclipse solaire du 20 mars 2015, dont celle de la température, de la lumière ambiante et du flux solaire. Le maximum de l'éclipse était à 10h30 et la luminosité apparente du soleil était prévue à 70% environ.

 

 

Température ambiante

 

L'amplitude de la variation a été de 5 degrés environ entre le maximum et le minimum. La température était de 10 degrés à 10h30 et de 15 degrés vers 12h00.

 

 

Luminosité ambiante

 

Les deux photos ci-dessous illustrent la différence de la luminosité ambiante. A gauche une photo prise à 10h00 et à droite à 10h30. Les réglages de l'appareil de photo sont restés les mêmes entre les deux prises de vue.

 

10h00 10h30 (max de l'éclipse)

 

Flux solaire

 

Mon idée était de mesurer le flux solaire en fonction du temps afin de me faire une idée des effets radioélectriques d'une telle éclipse. A cet effet, j'ai mis en batterie ma parabole Visiosat de 75cm équipée d'un PLL-LNB alimenté par un injecteur de courant et suivi par l'amplificateur pour analyseur de spectre et l'analyseur Rigol lui-même.

 

 

Pour contrôle, j'ai tout d'abord effectué une mesure ciel/sol. Elle a confirmé le résultat obtenu lors des précédentes sessions de mesure soit 5 dB.

 

J'ai passé ensuite à la mesure soleil/ciel froid, c'est-à-dire de pointer la parabole sur le soleil, de mesurer le niveau du bruit reçu sur 10'368 MHz avec l'analyseur, de dépointer la parabole et de refaire la même mesure. Et comme de bien-entendu, j'ai été confronté à quelques petits problèmes qui ont retardé mes mesures si bien je n'ai pas pu faire de vraies mesures en fonction du temps. En gros, j'ai pu mesurer un bruit de 3dB de bruit vers 10h et 1dB à 10h30, donc une différence de 2 dB. Mais mon PLL-LNB ne me semblait pas au point focal exact de la parabole si bien que j'ai décidé de refaire ces mesures plus tard.

 

Je les ai refait deux jours après, profitant d'un moment où le soleil était apparent. Et là une bonne surprise: en déplaçant manuellement le PLL-LNB sur le bracon de la parabole, j'ai pu gagner 1dB de bruit solaire. J'ai fait la même manip avec 3 PLL-LNB en ma possession: un Avenger, un Octagon et un Avenger à deux sorties. Dans les 3 cas la mesure a été la même mais pas le positionnement du PLL-LNB.

 

Darko OE7DBH avait découvert que l'Octagon était une simple copie de l'Avenger, avec l'avantage cependant que l'Octagon coutait moins cher. Je l'ai vérifié en passant commande de 3 pièces à l'adresse donnée par Darko:

 

3 jours après je les avais devant ma porte. N'obtenant pas de réponse à sa sonnerie, le facteur me les avait apporté directement sur la terrasse où j'étais justement en train de faire les mesures au moment de l'éclipse. J'en avais profité pour lui donner quelques explications, un peu de public-relation ne nuisant pas... En résumé l'Octagon est livré très rapidement (3 jours dans mon cas), coûte 2 fois moins cher, idem pour le port. Rendu chez moi chaque PLL-LNB Octagon m'a coûté 13 Euros/pièce tout compris.

 

Pour pouvoir comparer les 3 LNB, j'ai dû les fixer provisoirement avec du scotch sur le bracon de la parabole, après avoir recherché le maximum de bruit solaire en déplaçant le PLL-LNB sur 3 axes aux alentours du point focal de la parabole. Après avoir fixé le PLL-LNB, j'ai encore peaufiné le réglage à chaque fois.

 

Il a d'abord fallu trouver l'azimuth exact du soleil. Pour cela j'ai fixé une ficelle lestée d'un poids au centre mécanique exact de la parabole en  la passant dans une encoche limée au sommet de la parabole, en son centre. L'autre extrémité de la ficelle, tendue par le poids, passe elle par un trou au centre du bracon.

 


Ombre de la ficelle sur la parabole

 


L'ombre de la ficelle passe ici un peu à droite du trou

 

 

Effet inattendu dont je n'avais jamais perçu la présence: lorsque la parabole est exactement pointée sur le soleil et le PLL-LNB à son point focal exact, on voit le soleil au centre du cornet du PLL-LNB. Plus ce point est net et plus intense est le bruit solaire sur l'analyseur de spectre. C'est donc un moyen infaillible d'ajuster la position du PLL-LNB au point focal exact de la parabole. On voit ce point sur la photo ci-dessous.

 

 


On voit le soleil réfléchi par la parabole sous forme d'un point au centre du cornet

 


Le LNA guide de DB6NT monté sur le support de LNB ajustable

 

Aujourd'hui, jour ensoleillé, mesures sur les préamplificateurs 10 GHz de DB6NT mais tout d'abord réparation car deux d'entre eux sont KO. J'ai tout d'abord changé le transistor du préampli coaxial 101-AS-HEMT car je l'avais grillé lors de mes essais de relais coaxial. Je possède un second préampli du même type, en ordre de marche avec son transistor d'origine, ce qui allait me permettre de comparer le facteur de bruit du LNA d'origine avec celui du LNA équipé de son  nouveau transistor. Ce dernier est un NE3503M04 (commandé chez Mouser pour 2-3 Euros la pièce), le modèle qui équipe les PLL-LNB d'Avenger.

L'échange du transistor s'est fait sans problème, je commence à être bien rôdé. Je contrôle ensuite que le préampli fonctionne avec mon système maison: un générateur HP 8656B calé sur 864 MHz qui attaque avec 10dBm un bout de guide d'onde dans lequel se trouve une diode 1N23. Je reçois la douzième harmonique sur 10'368 MHz avec le préampli précédé d'un cornet SQG à sortie coaxiale. Le cornet est dans l'axe à quelques centimètres du guide émetteur.

 

La sortie du préampli est reliée à l'analyseur de spectre 10 GHz, un HP 8569B. Je vois immédiatement que le préamplificateur fonctionne et a du gain. Un très petit signal de sortie est visible si le LNA n'est pas alimenté mais augmente fortement lorsque le 12 Volts est branché. En permutant les deux préamplis, on obtient à peu près le même résultat. Reste à mesurer le rapport soleil/ciel froid des deux préamplis. Bonne surprise, le préampli réparé, équipé de son nouveau transistor, fait 2dB alors que l'ancien, celui qui a encore son transistor d'origine DB6NT, fait 1,5dB. Le nouveau transistor semble donc être plus performant.

 

Même opération avec le préampli guide DB6NT KU LNA 10001100A dont le transistor d'entrée (un NE32584C) était également KO (ce LNA comporte deux étages). Je lui fixe cornet circulaire d'un ancien LNB et départ pour la mesure! Résultat: 3dB. Un dB de plus qu'avec les préamplis à entrées-sorties coaxiales ce qui est logique. Ces valeurs sont plus faibles que celles mesurées sur des PLL-LNB (5dB) mais il faut dire que le cornet SQG n'a pas été optimalisé, c'est donc normal qu'il y ait quelques pertes. Idem avec le cornet à guide circulaire qui attaque le préampli guide. Je l'ai simplement vissé devant le guide d'entrée du préampli, sans  transition rectangulaire-circulaire. C'est donc normal que j'obtienne un rapport soleil/ciel froid inférieur à celui d'un PLL-LNB qui lui est parfaitement adapté à son cornet.

 

Dans cette manip, l'important était de réparer les LNA 10GHz abîmés, de comparer les deux LNA coaxiaux et de comparer les LNA coaxiaux au LNA guide. Les résultats ont été logiques. A noter que j'ai à chaque fois réglé la polarisation du LNA mesuré pour obtenir le meilleur rapport signal/bruit en entrée.

 

La mesure du rapport soleil/ciel froid a été faite en reliant la sortie du préampli à mesurer à l'entrée du transverter 10GHz DB6NT et la sortie de ce dernier à un récepteur AOR-3000 réglé sur 432 MHz, ceci afin d'avoir une estimation auditive du bruit reçu. En parallèle avec le récepteur se trouvait l'analyseur Rigol muni de son double préamplificateur, en série avec un ampli de ligne TV-satellite de 15dB car la sortie du transverter était trop faible sans lui. Le Rigol était réglé pour avoir une définition verticale de 1dB/cm, le minimum possible avec cet engin.

 

Les sorties en portable 10GHz SSB et DATV sont maintenant possibles !


 

Aujourd'hui, profitant du beau temps, mesures de sensibilité de différentes têtes et test de la réception du signal 10 GHz de F5DB sur une journée entière (+ QSO bidirectionnel en SSB).

 

 

 

 

Mesures ciel/sol

 

J'ai mesuré toutes les têtes 10GHz que je possède, et ceci sur plusieurs fréquences. En plus de la sensibilité sur la fréquence de travail prévue, je voulais déterminer la fréquence de coupure inférieure du guide d'onde des différentes sources. Nous en avons passablement discuté sur les listes mais je voulais le vérifier par moi-même sur ce que je possède.

 

La mesure ciel/sol est très facile à faire, avec uniquement la source, sans antenne. En observant le bruit de fond en sortie du transverter 10GHz (DB6NT), il suffit de diriger, à la main, le source vers le sol et ensuite vers le ciel froid.  Chez moi pas de problème pour trouver le maximum du ciel froid (max de bruit de fond), je suis sur une pelouse. Par contre il est plus difficile de trouver une partie froide dans le ciel car je suis environné de végétation. Mais j'ai une zone froide très nette et c'est celle-là que je prends comme référence "froide". Par conséquent, lors de chaque mesure (faite à la main), je cherche le max de bruit sur l'analyseur en dirigeant la source vers le sol, et ensuite le minimum en recherchant la partie du ceil qui donne un minimum de bruit. Ce n'est pas précis au pico dB près mais très suffisant pour ce que je veux faire. Il est probable que mes mesures soient quelque peu pessimistes du fait d'un environnement "ciel" obstrué. A l'occasion, je referai une de ces mesures dans un endroit adéquat pour le vérifier.

 

Au départ j'ai utilisé mon récepteur SDR comme analyseur, Funcube et tablette Medion que je viens d'acheter, mon notebook ayant rendu l'âme (écran irréparable). J'utilise la tablette seule, sans son clavier externe. Les commandes se donnent en touchant l'écran tactile avec un doigt ou avec un stylet spécial que j'ai dû acheter car mes doigts sont un peu  gros... hi. J'ai donc installé le logiciel SDR#, ce qui m'a permis, du même coup, d'obtenir sa dernière version. Malheureusement la sélection de la fréquence a changé et je ne peux plus utiliser les touches [►] et [◄] comme auparavant pour incrémenter ou décrémenter la fréquence. Maintenant il me faut cliquer en haut (incrémente) ou bas (décrémente) de chaque chiffre de la QRG et comme la page de SDR# n'est pas redimensionnable, cela m'oblige à faire de prodiges pour cliquer exactement sur le haut ou bas du chiffre car ils sont très petits. J'espère qu'une version redimensionnable sera disponible un de ces jours, ou alors que je trouve le moyen de contourner cet écueil. L'âge venant, les doigts deviennent plus gourds et la vision moins nette, c'est le problème. Mais bon, je me débrouille et tout va bien.

 

Ensuite j'ai refait les mêmes mesures mais avec l'analyseur de spectre Rigol. Les résultats sont plus précis car je peux paramétrer l'analyseur pour avoir 0,1 dB de résolution verticale, ce qui n'est pas possible avec le SDR. Et d'autre part je peux lisser l'analyse vidéo ce qui permet mieux de voir les petites variations de bruit, qui restent  sinon imperceptibles sur le SDR, qui a dans une ligne de bruit très large et fluctuiante. En gros les résultats sont identiques, ce qui valide le SDR comme affichage de la mesure de bruit ciel/sol, ce qui peut être pratique en portable pour vérifier rapidement le fonctionnement de la tête HF en cas de doute.

 

 

Résultats

 

Source mesurée  432MHz   618MHz  1000MHz  1100MHz
         
PLL-LNB Avenger à double sorties 2,5dB 5,0dB 5,0dB 5,5dB
PLL-LNB Octagon No 1 3,0dB 4,5dB 5,5dB 6,0dB
PLL-LNB Octagon No 2 3,0dB 4,5dB 5,5dB 6,0dB
PLL-LNB Avenger modifié (entrée coaxiale)   1,0dB   0,8dB
Transverter 10GHz, préampli guide, relais guide et cornet 3dB      
Transverter 10GHz, préampli, source SQG (sans relais) 5dB      
Transverter 10GHz, préampli, relais coax et source SQG

4,5dB

     

 

PLL-LNB: 618MHz en sortie signifie 10'368MHz en entrée.
Transverter 10GHz/432MHz: 432MHz en sortie signifie 10'368MHz en entrée.

 

A noter que les valeurs mises dans le tableau sont les écarts entre ciel/sol et pas les facteurs de bruit. On pourrait les convertir en facteurs de bruit (Noise Factor) à l'aide d'une abaque mais ce n'est pas d'un intérêt ultime car d'une part l'abaque est contestée par les spécialistes  et d'autre part peu d'entre nous possèdent des mesureurs de bruit professionnels étalonnés en NF.

 

 

Perte dans le relais coaxiaux
 

Les deux relais coaxiaux de marque Radiall R565413 (0-18GHz, 20 Euros sur E-Bay) que j'ai mesurés donnent tous deux 0,5dB de perte, ce qui est très raisonnable. De toute façon, en trafic terrestre on peut se contenter d'une sensibilité moindre qu'en EME si le bruit terrestre est supérieur au bruit intrinsèque de la tête HF. C'est le cas pour moi car je peux "voir" la végétation environnante: en dirigeant la parabole dans sa direction, le bruit de fond augmente. Il en est de même lorsque je dirige la parabole plus bas que la ligne terrestre. Le bruit de fond augmente, ce qui me permet de déterminer exactement l'horizontalité du réglage de site.

 

 

Réception de F5DB sur 10GHz

 

Sur le récepteur SDR, la balise CW de Bernard est arrivée dans les 27dB au-dessus du bruit tout au long de la journée, avec beaucoup de variations à court terme cependant. Mais je retrouvais cette valeur max lors de chaque cycle. Nous sommes distants de 60km et pas à vue, la chaîne de Voirons nous séparant.

 

Je l'ai même reçu avec l'alimentation du préampli déconnectée! Signal faible mais CW décodable.

 

 

 

J'en ai profité de mesurer ce même signal avec une antenne plate que j'ai acquise il y a quelques mois (90 USD). C'est une antenne pro qui est vendue assez bon marché sur E Bay. Elle sort sur une prise SMA. Je l'ai mesurée avec le tandem transverter DB6NT et préamplificateur coaxial. En gros, elle donnait un signal de 16dB au-dessus du bruit (sur le signal de F5DB). Cela fait une différence de 11dB par rapport à la parabole Visiosat 95/100cm dont le gain annoncé (dans la bande TV sat) est de 39dB. On peut donc estimer le gain de l'antenne plate à 28dB sur 10'368MHz, à modérer en fonction de la source utilisée sur la parabole.

 

Je viens de retrouver le lien vers cette antenne. Le modèle que j'ai est la FPA25-104V1722 (noté à l'arrière).
Elle est donnée pour 25dBi de gain entre 10,15 et 10,65 GHz, TOS de 1.5 et 10W de puissance max. En fait elle aurait  22dB de gain. Ma mesure est donc largement surestimée. Ca ne m'étonne qu'à moitié car les conditions de mesure étaient toutes sauf idéales. Je vais la refaire.

 

Sur E-Bay (la mienne se trouve tout en bas de la page, dernière ligne du tableau. Mais les specs sont les mêmes que l'antenne vendue.

 

 

Faute d'avoir une fixation suffisamment robuste, je n'ai pas pu déterminer la polarisation exacte de l'antenne. Mais iI me semble qu'elle ne correspond pas à ce qui est marqué à l'arrière de l'antenne (en oblique). A confirmer.

 

 

 

Après montage de la partie réception coax, antenne Visiosat, relais coax Radiall, préampli DB6NT et transverter DB6NT, j'obtiens 3,5dB de c/s (ce qui fait 1dB de NF selon l'abaque) et 4dB de bruit solaire sur 10GHz. Etant donné que "j'entends" les obstacles en balayant avec l'antenne (augmentation de quelques dB du souffle), je pense inutile de rechercher un facteur de bruit inférieur puisque cet équipement n'est prévu que pour du trafic terrestre.

 

 

 

 

 

Ancien cornet Visiosat (diam guide 17.4 mm)


Source SQG (diam guide 21,3 mm)

 

Source avec relais-guide d'onde

 

 

 

La mesure ciel/sol permet de caractériser une source et son préamplificateur indépendamment de l'antenne sur laquelle elle sera montée. La mesure bruit solaire/ciel froid permet d'avoir une idée de la qualité totale de la chaîne de réception puisque cette mesure se faire avec toute la chaîne de réception, y compris l'antenne.

 

Le principe  est identique à celui de la mesure c/s sauf que cette fois il faut s'aligner parfaitement sur le soleil afin de recevoir le souffle qu'il génère. C'est la valeur de bruit maximum. Ceci fait, il faut dépointer l'antenne pour mesurer le niveau de bruit du ciel. C'est très rapidement fait, la difficulté étant déjà de s'aligner sur le soleil, ce qui n'est pas évident vu que le bruit solaire est très faible et n'est pas toujours parfaitement perceptible à l'oreille. Dans mon cas j'ai utilisé l'analyseur de spectre Rigol pour afficher le niveau de bruit. Afin d'entendre la variation de bruit avec le transceiver (en USB) lorsque l'antenne est bien pointée, j'ai dû insérer un atténuateur de 10dB entre le transverter et le transceiver. A cette condition, le bruit solaire est parfaitement discernable à l'oreille.

 

Tout cela est décrit en détail dans l'article comment pointer une antenne à 1 degré-près.

 

Avant de passer à la mesure du rapport soleil/ciel, j'ai remesuré différentes configurations de sources avec la méthode ciel/sol. Voici ce que cela donne:

 

Rigol réglé sur 432MHz, Span 1 MHz, VBW à 100Hz et sensibilité verticale de 1dB/division.

 


Ciel/sol
 

Préampli + relais +    
coax, cornet SQG    4dB  
guide, cornet TV 3,5dB  
     
préampli guide    
cornet laiton carré 5,5dB  
cornet SQG 6dB  
cornet TV-sat "old" 6dB ce cornet a une transition rond à rectangulaire
cornet TV-sat "old" + relais 4,5dB le relais guide a donc une perte de 1,5dB

 

cornet laiton carré: 5,5dB                                 cornet SQG: 6dB                                  cornet TV-sat "old": 6dB

 

 

Soleil/ciel froid

 

Préampli guide + relais + source TV-sat "old" 6dB  
Préampli guide + relais + cornet SQG 6dB   système le plus performant
Préampli coax + relais + cornet SQG 3,5dB  

 


Préampli guide + relais + cornet SQG: 6dB de bruit solaire et 4,5dB de ciel/sol

Après fixation soignée de l'ensemble ci-dessus j'obtiens 6dB de bruit solaire et 6dB de ciel/sol

 

La version avec relais-guide d'onde reprend donc le dessus, c'est la configuration la plus performante
 


 

Après avoir recherché la meilleure position du cornet SQG au point focal de la parabole 90cm Visiosat (90 x 104cm), j'ai réalisé une nouvelle fixation. Elle est bien plus rigide que la provisoire et en plus elle protège la tête si la parabole tombe vers l'avant ou touche un obstacle.

 

 

 

 

J'ai refait les mesures et j'obtiens les résultats suivants:

 

Ciel/sol 5.5 dB
Soleil/ciel 6.5 dB

 

C'est vraiment le maximum que j'aie pu obtenir.

 

Par la suite, j'ai refait la mesure ciel/sol en terrain découvert car je pensais que la végétation et les constructions qui jouxtent la terrasse où je fais mes mesures influençaient les résultats. Pour ce faire j'ai déplacé les équipements de mesure en pleine campagne, au milieu d'un champ. J'ai eu beau chercher les max et les min, j'ai obtenu exactement le  même résultat: 5.5 dB. La théorie qui voudrait qu'on ne fasse une mesure ciel/sol qu'en terrain découvert est donc exagérée. On peut très bien faire ces mesures en milieu urbain pour autant qu'on ait une large vision du ciel.

 

L'abaque de F5CAU donne la valeur de 0,8 dB de NF pour un rapport ciel/sol de 5,5dB. Je garde cette valeur à défaut d'avoir une autre source de correspondance. Certains spécialistes considèrent que cette abaque ne donne pas de vrais résultats. Mais jusqu'à présent on n'a jamais pu me dire pourquoi et me donner un autre moyen de convertir avec précision une mesure ciel/sol en NF. Je garde donc provisoirement cette valeur comme étant celle de mon système 10GHz actuel.


 

 

 

Les mesures de bruit avec la cale que m'a prêtée Georges F1JRZ via Jean-Paul F5AYE est bénéfique, elle me procure un gain d'environ 1dB sur les deux mesures. J'ai maintenant:

 

Ciel/sol 6.5 dB
Soleil/ciel 7.5 dB

 

Cette cale fait la transition entre un guide d'onde circulaire WR75 et un guide rectangulaire WR90.

 

 

 

Quelques référence en comparaison:

 

  Soleil/ciel
avec antenne
Ciel/sol
source seule
 
Michel HB9AFO 7.5 dB 6.5 dB Offset 90cm, guide
Patrice F4CKC 8,2dB 6,2dB Offset 90cm, guide
Michel F1FIH 8,3dB 6,8dB Offset 90cm, guide
       
Jacques F6AJW   6.5dB Préampli BUU/BVA/DRO, guide
       
Michel F1FIH 10,6dB   Visiosat 120cm, guide

 



2017.09.07 HB9ADJ

 

Dernier arrivé dans la DATV: Charly HB9ADJ, de Roche. Faute de correspondant (il ne pouvait pas accéder aux relais HB9TV du fait de sa position géographique enclavée dans les montagnes), il avait liquidé ses équipements ATV il y a quelques années. Encouragé par les expérimentation quasi-quotidiennes de la région bassin lémanique-Haute Savoie, il est en train de s'équiper en DATV. J'ai  effectué le premier QSO 10GHz en low SR avec lui le 7 septembre 2017.

 

Son équipement 10GHz: Transverter DB6NT Pro avec pilote par GPS, ampli 10 Watts et parabole de 90 cm. Sa carte DATV Express attaque le transverter sur 430 MHz.

 


 

2018.05.29 HB9IAM

 

Première réception de Pierre HB9IAM en DATV 10 GHz. Sur 10370 MHz en DVB-S SR 150 kS/s.

 

Chez moi:

Parabole motorisée Visiosat de 60cm équipée d'un PLL-LNB, le tout fixé sur la cheminée. A l'arrière de la parabole se trouve l'antenne 1200 MHz (avec préampli commuté) que j'utilise sur cette bande. De cette façon je peux travailler sur deux bandes avec ce même moteur, le tout étant de savoir de quel côté est l'antenne active puisqu'elles se tournent le dos. 

 

Chez HB9IAM:
Ampli de 5 Watts fixé directement à l'arrière de la parabole, donc puissance maximum à l'émission. Un transverter 10GHz DB6NT Pro + ampli drive le PA.

 

Excellent signal  en porteuse puis en DVB-S, première images. Nous avions déjà fait QSO mais lorsque j'étais en portable, mais jamais de QTH à QTH.

 

  

 


 

2018.07.07_Première liaison TV en réflexion contre le Mont-Blanc !
 


Ce qu'on croyait impossible est devenu une réalité: j'ai réussi à recevoir le signal DATV 10 GHz de Pierre HB9IAM en réflexion contre le Mont-Blanc. Nous avions  auparavant tenté la liaison en réflexion contre la Dôle puisque je l'avais déjà reçu dans cette direction. Malheureusement il y avait un QSB énorme et très rapide qui faisait passer son signal de 12 dB de S/N à zéro. Le décodage de ses images était impossible malgré des tentatives à 125, 150 et 200 de SR. Pierre a ensuite tournée son antenne en direction de Bernard F5DB et c'est là que j'ai vu, à ma grande surprise, sa porteuse apparaître alors que je visais le Mont-Blanc. Nous avons alors fignolé les directions d'antenne, recherché la fréquence qui donnait le meilleur signal et affiné le paramétrage du Minitioune. Son image est alors apparue. C'était  l'aboutissement de plusieurs mois de perfectionnement des équipements et de tests entre F5DB, HB9IAM et moi-même.

 

Après deux jours de travail mécanique intensif, je venais d'installer mon transverter 10 GHz sur ma nouvelle parabole motorisée. Mes conditions en JN36GN étaient les suivantes: Parabole offset Visiosat 90/104cm, Transverter DB6NT, préamplificateur à faible souffle DB6NT, feed SQG et relais guide-d'onde, oscillateur stabilisé par OCXO 10 MHz. Sur la FI 432 MHz, j'avais mon récepteur AR-5001DX suivi d'un convertisseur 45-437 MHz, d'un  SDR Air-Spy, d'un Minitiouner Pro et du logiciel Minitioune version 0.8s tournant sur un notebook Acer.

 

De son côté, HB9IAM (JN36BF) utilisait une carte DATV-Express muni de son logiciel "DATV-Express Server + FFMPEG", suivie d'un Up-convertisseur DB6NT stabilisé par OCXO, le tout suivi d'un PA de 35 dBm drivant une antenne offset de 60cm. 

 

La liaison a eu lieu sur 10,370 MHz, en DVB-S avec un SR de 125 kS/s et un FEC de 2/3.

 

Jusqu'à ce jour nous considérions la liaison via le Mont-Blanc comme impossible puisque Pierre ne voyait plus le Mont-Blanc depuis chez lui, masqué depuis la construction d'un immeuble voisin. D'autre part nous ne pouvons pas nous contacter en direct car nous ne sommes pas à vue. C'est donc une grande surprise que nous ayons pu faire cette liaison, et en plus en DVB-S, réputé pour être inutilisable lorsqu'il y a des réflexions. La réception sur le Mont-Blanc était affectée d'un QSB très lent qui faisait monter et descendre le signal et surtout le déformait. C'était très différent de la réflexion contre La Dôle qui provoquait un QSB très rapide et très profond mais pas de déformation du spectre. On voit l'allure du spectre au moment du décodage de l'image, sur la photo ci-dessus (en bas à droite). Ce n'est pas le beau spectre tel qu'on le voit dans les livres de théorie, et pourtant ça a fonctionné!

 

Une nouvelle voie est ouverte et nulle doute que les QSO vont maintenant se succéder. A qui le tour? Je suis prêt pour des skeds. Dimanche prochain 15 juillet aura lieu la journée F6BSJ de trafic 10 GHz contre le Mont-Blanc.


 

 

à suivre...

 

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