It's raining elephants – VA2GKA

J’avais lu il y a quelques temps sur le blog d’OnlineRadio un post intitulé “Trafiquer sans licence, c’est possible même en HF!“. Hormis les radios commerciales de radiodiffusion, je n’avais jusqu’à maintenant pas trop prêté attention au trafic hors des bandes amateur.

Je suis donc allé écouter les bandes données dans ce post pour voir ce qui s’y tramait. Et j’ai effectivement été surpris de voir du monde papoter en toute illégalité sur environ  6.66 MHz et en dessous de 3.5 MHz. Bien sur, pas question d’indicatif, seulement des pseudos, avec des gens qui visiblement se connaissent bien. Le niveau ne vole pas bien haut et j’ai pu assister à la sérénade de –jacky– qui se se la pète avec son nouvel ampli 2KW. Et moi qui m’intéresse au QRP et QRSS…

LeChuck, c’est juste pour les aficionado de Monkey Island !

J’ai récemment construis une antenne cadre en m’inspirant de la technique des bobines en nids d’abeilles. Le but visé était d’obtenir une antenne avec une capacité parasite réduite pour une fréquence de résonance à 1.83 MHz. Une fois la construction terminée, j’ai procédé à quelques mesures avec mon analyseur vectoriel miniVNA.

Mais sur ce coup là, pas de bol, mes calculs étaient faux. La chance n’a pas grand chose à voir là dedans, disons simplement que je me suis gaufré et que mes formules n’étaient pas adaptées à ce type de construction. Je me suis donc retrouvé avec une boucle ayant une résonance à environ 1 MHz.  Certes c’est une jolie réalisation, mais pas d’une grande utilité pour la réception des bandes amateur… Pour l’écoute des stations de radiodiffusion en onde courte ça pourrait être bien, mais je ne suis pas auditeur de ces programmes.

Zoom sur la structure de l’antenne cadre en nid d’abeilles

Deux autres photos ici et ici.

Déjà dans plusieurs posts, j’ai souligné les bonnes performances des antennes cadre. J’ai observé des réceptions bien meilleures avec une antenne intérieure cadre qu’avec un long fil. Comment cela est-il possible ?! Je me suis posé la question alors même que j’avais lu la réponse dans mes livres sur les antennes.

En fait, j’utilise principalement l’excellent logiciel Rocky, qui contient un bonne quantité d’algorithmes de traitement du signal. L’analyseur de spectre ajuste le contraste automatiquement en fonction du rapport signal/bruit pour obtenir une meilleure lecture visuelle. C’est appréciable, mais du coup, je ne me suis pas aperçu de certains phénomènes.

Voici un petit comparatif entre une antenne long fil et une antenne cadre sur la bande de 40m fait à l’aide de Rocky :

A gauche, l’antenne long fil. A droite l’antenne cadre. Bande des 40m

Pour la capture ci-dessus, il n’y a pas photo, l’antenne cadre (partie à droite) laisse apparaître plus de signaux (également plus forts).

Voyons à présent une capture d’écran réalisée avec Spectrum Lab :

Les dispositions sont inversées, à gauche l’antenne cadre (non accordée précisément), à droite l’antenne long fil. Partie centrale de la bande des 80m

Ce qui intéressant ici, c’est que l’on peut voir que l’antenne long fil à un niveau de bruit bien supérieur à celui de l’antenne cadre. Les signaux des émissions amateur sont reçus un peu plus fort, mais c’est sans proportions par rapport à l’augmentation du niveau de bruit.

Le rapport signal/bruit est donc à l’avantage de l’antenne cadre. Rocky ajustant le contraste du spectrogramme automatiquement, c’était donc bien normal d’avoir l’impression de recevoir des signaux plus fort une antenne cadre. En réalité, c’est bien le rapport signal/bruit qui était meilleur. Cela va dans le sens de ce que j’avais lu dans des livres sur les antennes. L’antenne cadre recevrait essentiellement la composante magnétique, les parasites étant principalement véhiculés par la composante électrique, l’antenne serait plus ou moins immunisée contre les parasites.

Note : Je ne suis pas sur que l’on puisse séparer la composante magnétique de la composante électrique aussi facilement que cela, mais je suis bien forcé de constater une belle différence.

Voila encore une petite expérience que je trouve intéressante. La compréhension* passe pour cette fois par l’expérimentation :)

* : Compréhension certes partielle, il reste encore pas mal à faire  ^^

Les récepteurs SDR m’ont pas mal occupé dernièrement et je trouve le principe du détecteur en quadrature assez génial. Cette méthode de détection reprend le principe du phasing que certains doivent avoir connu dans les années 80. Ce principe est très bien décrit par F6CRP sur cette page et également sur celle ci. Ayant compris le principe, je me suis vite posé quelques questions d’optimisation.

Tous les types de récepteurs SDR que j’ai vu disposaient de filtres d’entrée (passe bande). Si je raisonne bien, ce filtre d’entrée pourrait être omis car le principe de fonctionnement pourrait le permettre, sans perte de performance. En amont du traitement numérique nécessaire à une bonne discrimination, c’est une sorte de  mélangeur simple qui est utilisé (réellement, c’est un mélangeur de Tayloe qui est mis en pratique). Le signal d’entrée peut-être un signal très large bande, une fois –descendu– de la fréquence de l’oscillateur, il me faut juste correctement filtrer le signal avec un filtre passe bas à 100kHz afin de ne pas altérer le bon fonctionnement de la carte son (96kHz pour ma part).

Ce sont bien les 100 premiers kilos qui m’intéresse, si mon filtre passe bas est efficace, je pense donc que le filtre passe bande d’entrée pourrait être omis. Les cartes son disposent en principe d’un filtre anti-repliement (aliasing filter), mais toutes les cartes ne sont pas d’excellente conception et il vaut mieux prendre des précautions.

L’intérêt me direz-vous ? Et bien les batteries de filtres passe bandes sont plutôt encombrant pour les applications portables que je vise. Par ailleurs, aucun filtre n’est parfait, il y a toujours une perte dans les bobines. La vérité, c’est que je suis fatigué de me taper des centaines de spires sur des tores minuscules :) Blague à part,  je trouve cette solution assez élégante et concept.

Quels inconvénients peut-il y avoir à ne pas utiliser un filtrage d’entrée. Le plus gros risque je pense est de se taper les perturbations/signaux en dessous de 100k, qui n’ont après tout pas de raison de ne pas se retrouver sur mon récepteur SDR. Pour la plupart des conceptions de récepteurs SDR que j’ai vu, ceci serait certainement fortement minimisé car les récepteurs utilisent un transformateur d’entrée qui digère mal ce qui est en dessous de 500kHz. Dans les autres catégories de problèmes possibles, je pense qu’un signal très fort pourrait saturer le multiplexeur chargé d’appliquer le principe de Tyloe. Il faut tout de même y aller un peu fort pour arriver à 5 Volts… A la rigueur, l’ampli-op chargé du filtrage et de l’amplification du signal sortant à moins de 100kHz pourrait être concerné.

Bref, j’ai soudé un petit patch pour faire des tests, voici à quoi cela ressemble :

Petit patch pour un petit test sur le SoftRock RX v9 et son étage d’entrée

Difficile de faire plus simple. C’est juste un petit transformateur qui vient se loger à la place du filter bank.

Résultats : Mes quelques tests montrent que le récepteur fonctionne toujours correctement, qu’il n’y a pas plus de perturbation qu’avec le système de filtrage d’entrée.

Voila une petite expérimentation intéressante, et pour ma prochaine conception perso prévue, je pense que je vais me passer de filtrage d’entrée, on verra si les résultats qualitatifs sont au rendez-vous.

Note : Quelques captures d’écran comparatives prochainement.

VE3NEA est l’auteur de nombreux programmes dédiés aux radio amateurs et il vient de sortir une version dérivée de CW Skimmer. Pour rappel, CW Skimmer se charge d’analyser une large bande d’un spectre pour en extraire les échanges effectués en morse. Le programme se base sur une méthode statistique bayésienne et donne de bons résultats.

Cette nouvelle version appelée “Skimmer Server” fonctionne exclusivement avec le récepteur QS1R (également appelé QuickSilver SDR). Ce récepteur n’effectue pas de changement de fréquence dans sa partie électronique, tout est géré dans la partie logicielle. Un ADC (Convertisseur Analogique Numérique) plutôt balaize réalisant 130 millions d’échantillons 16 bits par seconde envoie les données sur un DSP Altera pour le traitement numérique du signal (Digital Down Conversion). Au final, les segments intéressants sont envoyés au PC via le bus USB. A noter que le projet est en Open Source, ce qui est intéressant pour l’amateur programmeur.

Revenons à CW Skimmer, cette nouvelle version –serveur– travaille donc conjointement avec le récepteur QuickSilver et peut analyser jusqu’à 7 bandes simultanément ! Les résultats peuvent être posté sur Internet via des systèmes comme “Reverse Beacon Network” ou des DX clusters.

Pour faire court, la roll’s des analyseurs CW :)

Sans m’intéresser spécialement aux contests CW, je les apprécie tout de même car c’est pour moi une bonne occasion de tester mes petites installations de réception. Ce week-end, c’était le “ARRL November Sweepstakes (CW)“, à l’évidence une bonne sucrerie au vu du nombre de participants.

J’ai donc mis en route CW Skimmer pour mettre le système à l’épreuve. Et en effet, le CPU à eu chaud car il y a du monde et le nombre de liaisons décodées simultanément est plutôt impressionnant. Sans être resté les yeux rivés sur le compteur, j’ai vu le système monter jusqu’à 225 liaisons sur la bande des 80m.

J’ai scanné les bandes 80m et 40m dans la soirée du samedi 7 novembre et les bandes 40m et 20m le dimanche matin. Voici un petit échantillon sur une carte (en utilisant Reverse Beacon Network).

A gauche, les bandes 40m et 20m le dimanche matin, et à droite, les bandes de 80m et 40m le samedi soir

Petit aperçu du début du spectre de la bande des 80m le samedi soir. (Autre capture d’écran ici, et CW Skimmer ici)