It's raining elephants – VA2GKA

Je remet ça une fois de plus ! Et j’y tiens à mon SDR sans filtrage d’entrée :) Suite à mes petites observations sur le niveaux de réception mentionné dans le post intitulé “Antenne & tension à la réception“, j’ai comme pour mon premier test sans filtre, retiré le filterbank de mon SoftRock RX v9 pour le remplacer par un simple transformateur d’impédance, sauf que cette fois-ci, j’ai inséré un petit condo de 10 pF  en série (coté antenne).

J’avais en effet noté qu’avec mon antenne Zeppelin, la tension à la sortie de l’antenne frisait le volt avec des méchants pics à -10 dBm dans les basses fréquences. Avec le principe du mixer que j’utilise sur mon SDR, ces basses fréquences se retrouvent rejetées au niveau de la fréquence d’oscillation en quadrature pour être ensuite filtrées. Mais comme c’est un filtre du premier ordre qui est à la sortie du mixer, les très forts signaux peuvent subsister et dégrader une réception fidèle. J’ai donc ajouté un petit condensateur en guise de filtre passe bas pour essayer de limiter les perturbations.

Voici à présent un petit comparatif  entre la version avec le filterbank du Softrock RX v9 et ma petite bidouille :

Comparaison des deux montages : sans filterbank et avec.

Une vue similaire mais avec une palette de couleurs à transitions rapides, pour mieux apprécier les petites différences d’intensité (surtout pour le bruit de fond) :

Vue identique mais avec en palette à transitions rapides

Et à présent une autre comparaison avec le logiciel Rocky pour une représentation graphique affichant automatiquement le rapport signal/bruit :

Comparaison des deux montages à l’aide du logiciel Rocky

S’il existe des différences, elles sont minimes. Le récepteur SDR est donc parfaitement exploitable sans filtre passe bande d’entrée et ceci même sur une antenne de grande envergure. En terme de matériel portable, c’est d’un intérêt non négligeable. Me voila donc confiant pour la réalisation de mon prochain récepteur SDR.

Dans toutes ces petites constatations, il n’y a bien sur pas grand chose de nouveau et je n’invente rien. Cependant, c’est mon travail et pour un amateur de radiotechnique, c’est intéressant de faire ces expériences par soi même.

Ce week-end dernier (20&21/02/2010), c’était le “ARRL International DX Contest (CW)“. Pour le coup, les bandes étaient assez chargées. Sans vouloir en remettre une couche, on comprend vite l’intérêt de logiciels comme CwSkimmer qui décodent l’ensemble des flux CW pour vous pointer LE contact que vous n’avez pas encore fait :)

La bande des 40m en ébullition à 23h25 le 20/02/2010

Afreet, l’éditeur du sympathique petit logiciel SDR Rocky a plus d’une merveille dans sa musette ! J’avais déjà apprécié (et acheté) CwSkimmer qui décode aisément l’ensemble des signaux CW d’une bande amateur entière. Pour quelqu’un qui ne maîtrise pas cette langue (je suis toujours à essayer de l’apprendre), c’est assez magique de voir défiler tout ces petits rubans avec les indicatifs décodés automatiquement. Dans mon cas, cela ma permis de tester mon système de réception fraîchement assemblé et de découvrir ce petit monde.

Mais CwSkimmer ne plaît pas à tout le monde. Certains logiciels et WebCluster sont montrés du doigt par des organisateurs de contests et beaucoup d’OM. Il est vrai que ces logiciels procurent un avantage certain, mais il serait dommage de leurs jeter la pierre, car à mon sens, la difficulté (ou le challenge) ne disparaît pas, elle ne fait que se déplacer ailleurs. On pourrait faire l’analogie avec un GPS et une carte routière. Pour ma part, mon choix est vite fait, mais je reconnais que ces aides technologiques génèrent un certain assistanat non souhaitable. Dans quelques années, certains (moi le premier) pourront donc avoir le plaisir de redécouvrir l’aspect root’s du truc :p Toujours sur le sujet de l’automatisation et de l’aide au trafic, je vous invite à consulter le dernier post de F9OE, rédigé avec beaucoup d’humour, comme à son habitude.

Pour revenir à la palette de logiciels de VE3NEA (Afreet), DX Atlas figure parmi les premiers logiciels édités. Ce logiciel est un atlas numérique très complet pour radio-amateur. Vue planaire, azimutale, 3D, zones CQ/ITU, préfixes etc… Beaucoup d’autre logiciels de l’auteur sont articulés autour de celui-ci et/ou disposent d’une connectivité pour l’échange d’informations. Les logiciels de prédiction de propagation peuvent ainsi renseigner et teinter la carte principale de DX Atlas. De même, le logiciels de gestion de WebCluster peut afficher en temps réel les connexions établies à travers le monde par des radio-amateurs. Ce dernier logiciel (Band Master) peut également être renseigné par CwSkimmer (ou tout type de serveur utilisant le même protocole). Finalement, il suffit d’un clic sur une liaison pour ajuster votre transceiver via un petit logiciel de tuning (utile pour l’émission). Lorsque l’information devient quantitativement importante ou complexe, les représentations graphiques sont une aide précieuse et c’est ce que propose ces logiciels.

J’ai fais quelques tests avec mon modeste petit récepteur SoftRock RX v9. J’ai utilisé DX Atlas conjointement avec Ham Cap, VOACAP, IonoProbe, Band Master et CwSkimmer. Sur les figures suivantes, on peut voir les réceptions de quelques stations sur la carte. Les régions les plus claires correspondent aux zones ou la propagation devait être la meilleure.

Réception de la bande des 40m, contacts CW décodés et affichage de la propagation estimée.

Réception et décodage de la bande des 20m, vue 3D  du globe (autre  version ici)

Sans vouloir chercher à comparer ce qui n’est pas vraiment comparable, je me suis amusé à faire un petit montage avec une capture d’écran de WebSDR et une autre de Spectrum Lab avec mon SoftRock RX v9 sur une antenne cadre.

Sur le montage suivant, en première partie haute, on peut voir WebSDR. A notre que la vue à été inversée (flip horizontal) pour être dans le même sens de défilement que Spectrum Lab. En dessous, la capture du SoftRock RX v9. Pour comparer les deux sonogrammes, il faut les reprendre tous les deux à partir de la petite bande bleu clair (Note : L’ajustement à été fait approximativement, mais on s’y retrouve).

Capture d’écran partielle de WebSDR (en haut) et de Spectrum Lab avec le SoftRock RX v9 (en bas)

Il est intéressant de noter les différences de réception à quelques 350 Km de distance. L’essentiel est là, mais il y a certaines émissions présentes sur l’une et pas sur l’autre.

La granularité me semble meilleure avec le SoftRock, ceci est peut-être du au fait que j’utilise une carte 24 bits et que WebSDR travaille avec un ADC 16 bits. Une autre explication possible pourrait être que PA3FWM utilise un traitement numérique en vue de gagner en bande passante pour le serveur. Ce petit bijou online gère tout de même plus de 100 utilisateurs simultanément ! Les tailles de FFT peuvent aussi jouer sur le rendu graphique. Beaucoup d’interrogations, il faudrait que je consulte Pieter-Tjerk.

Pour achever ma comparaison bancale, rappelons que les antennes sont différentes, avec une géolocalisation différente et des orientations différentes… Mais bon, les écrans étant tout de même relativement similaires, on peut dire qu’il y a une certaine cohérence des ces projets SDR. Les deux approches sont excellentes.

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  ^^

En ce moment, comme je joue un peu avec les systèmes de reporting, je me suis amusé à charger un peu le système afin de décoder un maximum d’informations possible avec mes petits moyens. J’ai donc fais tourner deux décodeurs de morse (CwSkimmer) sur les deux bandes des 80 et 40 mètres, avec en parallèle deux analyseurs WSPR sur ces même deux bandes (pour le descriptif des systèmes de reporting, voir ce post précédent).

Dit comme ça, rien de bien transcendant… Sauf que le chaînage des différents décodeurs devient assez tortueux. Je m’explique. J’utilise un récepteur à détecteur de Tayloe, me sortant deux signaux en quadrature (I/Q) qu’il est impératif de traiter afin d’avoir une discrimination du signal démodulé. Si beaucoup de logiciels récents savent traiter ce type de signal en quadrature, le logiciel WSPR ne sais pas le faire et attend un signal démodulé standard qu’il analyse ensuite. Je ne peux donc pas connecter directement mon récepteur à WSPR. L’astuce consiste alors à intercaler un décodeur logiciel comme Rocky, et de retourner le flux dans un canal audio virtuel, qui pourra ensuite être ouvert par WSPR. Par ailleurs, WSPR exige une fréquence bien précise, qu’il n’est pas possible de modifier sur les SoftRock Lite II. Ici encore, l’insertion de Rocky permet de choisir le bon tronçon de fréquence. Mais les choses se compliquent encore lorsque l’on veux lancer en parallèle CwSkimmer pour analyser les messages en morse, car de base, l’entrée d’une carte son n’est faite que pour être ouverte qu’une seule fois. Il faut donc utiliser un répéteur logiciel et diriger le tout dans un canal audio virtuel (VAC, Virtual Audio Cable) qui peut-être ouvert plusieurs fois. Doubler le tout pour les deux bandes, rajouter le lancement de deux scripts Perl pour reporter les résultats de CwSkimmer et vous obtenez un joli tas de nouilles avec une barre des taches qui ne tient plus sur une ligne :)

Un peu lourd mon dernier paragraphe ! ^^ La dessus, ne pas oublier de faire des tests avec un générateur de fréquence afin de bien vérifier que l’on n’a pas fais de boulette au niveau des fréquences, ça serait dommage de faire du mauvais reporting !

Une petite capture d’écran pour illustrer tout ceci :

Dual band, monitoring de l’activité en more et WSPR

Je découvre le haut de la bande des 80m avec mon tout nouveau SoftRock RX v9.0 + USB&Si570. Premier constat : difficile de trouver une place de libre le samedi soir… Ça m’a bien amusé, mais ça doit être la guerre pour se faire une place là dedans. Je verrais ce genre de problème de quelques mois :)

J’ai fais un petit enregistrement I/Q en 24bits, 96kHz pour les plus motivés qui veulent jouer avec Rocky (ou autre lecteur avec analyseur de spectre) :

2009-09-05-23_46_46-Center-80m-Center3.720MHz-PhonieContest.wav

En image, ça donne ça :

Une antenne directionnelle ne serait pas de trop pour démêler le bordel…

Avec d’autres couleur ici et la.

Alors voila, c’est le week-end, les bandes amateurs bourjonnes et ça beep-beep de partout.

S’il y a un petit logiciel que j’ai appris à aimer, c’est “Rocky”. C’est un shareware qui permet notamment d’utiliser les récepteurs minimalistes “SoftRock“. On peut le mettre en mode waterfall, et se faire rapidement une idée de ce qui se passe sur les bandes amateur. Pas mal de screenshots ont été pris avec ce logiciel dans des précédents posts. Il est très simple d’utilisation et pour ceux qui souhaiteraient le découvrir et l’essayer sans disposer du matériel adéquat (récepteur SDR & antenne), j’ai fais quelques enregistrements qui peuvent être utilisés directement.

Le logiciel Rocky se télécharge ici.

Une fois installé, téléchargez un des fichiers exemples ci-dessous. Ensuite un petit tour dans les settings s’impose afin de choisir la carte son. Pour lire un enregistrement : File -> Play I/Q from file. Le spectre s’agite, il ne reste plus qu’à trouver quelque chose à écouter :)
Le logiciel dispose d’un mode “Spectrum” et d’un mode “Waterfall” que je trouve beaucoup plus intéressant.

Les fichiers WAV portent des noms assez explicites (date-bande-commentaire).
Les plus gros font 2Go, aussi, j’ai sélectionné quelques extraits pour ceux qui n’auraient pas envie de se taper un gros download.

Voila les fichiers pour les extraits de quelques minutes :

• extrait1-2009-08-30_10h12_UTC-40m-Antenne_Long_fil.wav (13 minutes, 428Mo)
• extrait2-2009-08-29_18h40_UTC-40m-Antenne_MagLoop_intérieure.wav (2 minutes, 66Mo)
• extrait3-2009-08-29_19h40_UTC-40m-Antenne_Long_fil.wav (2 minutes, 66Mo)
• extrait4-2009-08-29_20h40_UTC-40m-Antenne_MagLoop_grenier.wav (2 minutes, 66Mo)
• extrait5-2009-08-29_22h40_UTC-80m-Antenne_Long_fil.wav (2 minutes, 66Mo)
• extrait6-2009-08-30_08h00_UTC-40m-Antenne_Long_fil.wav (2 minutes, 66Mo)
• extrait7-2009-08-30_08h40_UTC-40m-Antenne_Long_fil.wav (2 minutes, 66Mo)
• extrait8-2009-08-30_11h23_UTC-20m-Antenne_MagLoop_contre_le_mur.wav (2 minutes, 66Mo)

Et voici des enregistrements par tranche de 1 heure :

• 2009-08-29_18h05_UTC-40m-Antenne_MagLoop_intérieure.wav (1 heure, 1.93Go)
• 2009-08-29_19h21_UTC-40m-Antenne_Long_fil.wav (1 heure, 1.93Go)
• 2009-08-29_20h37_UTC-40m-Antenne_MagLoop_grenier.wav (1 heure, 1.93Go)
• 2009-08-29_22h33_UTC-80m-Antenne_Long_fil.wav (30 minutes, 988Mo)
• 2009-08-30_07h57_UTC-40m-Antenne_Long_fil.wav (1h51, 3.57Go)
• 2009-08-30_09h52_UTC-20m-Antenne_Long fil.wav (10 minutes, 329Mo)
• 2009-08-30_10h10_UTC-40m-Antenne_Long_fil.wav (18 minutes, 593Mo)
• 2009-08-30_10h53_UTC-20m-Antenne_MagLoop_contre_le_mur.wav (1 heure, 1.93Go)

(banco, je paie ma bande passante :) Update : Je ne loue plus de serveur, donc plus de contenus massifs. Désolé :/

Note : Dans les enregistrements, il y a quelques petites perturbations liées à l’utilisation du PC (mouvement souris + accès Internet)

Rocky en action

Les week-end d’été sont visiblement propices aux tests HF, à moins que ce ne soit les contests :) Bref, j’ai encore eu de bonnes conditions pour tester mes deux nouveaux petits joujoux (cf. post précédent). J’ai écouté un peu de phonie sur la bande des 40 mètres, et pour le coup, lors des contests, ya pas grande chose à écouter à part des indicatifs et des rapports RST. Les signaux n’arrivant jamais parfaitement, je me dis que faire un contest assez long, cela doit être fatigant. Ca pompe effectivement sur l’attention, enfin… je verrais ça dans quelques temps !

Un bon paquet de contacts CW aux US et au Canada relevés par CwSkimmer sur la bande des 20 mètres. Ça fait toujours plaisir :) Le tout avec un bout de câble téléphonique tendu à une grille… Merci la propag’ au passage.

Voila pour le blabla, je dépose ici une petite série de screenshot avec des bandes bien chargées et des couleurs pétantes.

Rocky ici et la, section CW ici et la, section SSB ici et la.

Spectrum Lab avec différentes couleurs 1, 2, 3 et 4.

Pour les amateur du vert matrix : 1, 2, 3, 4 et 5.

Note : Toutes ces images sont CopyLeft, alors gavez-vous si besoin.

Analyse spectrale d’une partie de la bande des 80 mètres (zone du CW)

Ce samedi 11 juillet 2009, les bandes CW étaient bien blindées à l’occasion du concours d’été IARU pour les bandes HF, en CW et SSB.

J’avais justement reçu mon petit kit SoftRock Lite II 80m et j’ai passé la soirée à l’assembler. Pour faire court, c’est un petit récepteur radio minimaliste reposant sur les principes de la SDR (Software Defined Radio [link]). Il n’y a aucun variateur ni réglage possible sur la platine car le petit récepteur utilise le PC pour faire le gros du travail. C’est donc la carte son qui récupère environ 100kHz de bande passante. La plupart des logiciels font une analyse spectrale, l’affichent sous la forme de sonogramme, et il suffit à l’utilisateur de sélectionner la portion qui l’intéresse.

Le circuit du SoftRock en lui même contient un peu de CMS (composant monté en surface) mais le pas n’est pas trop petit et c’est encore largement jouable avec un petit fer à souder. Pair ailleurs, le site dispense de bons conseils et la documentation est excellente ! Super boulot des auteurs pour ce petit kit avec des heures d’amusement (Les kits sont en vente à cette adresse pour une dizaine de dollars).

Sans une bonne antenne, même le meilleur des récepteurs ne peut pas s’exprimer. C’est un peu comme pour la photo, où il faut une bonne optique. Pour l’importance de ces deux composants, on entend souvent 50 / 50, pour ma part je suis loin du compte car j’ai du m’improviser une antenne. J’ai (lamentablement) tendu un câble téléphonique de 20 mètres vers le fond du jardin, et raccordé la masse au radiateur (oui je sais, c’est -mal-, mais bon, c’est de la réception et c’est temporaire). L’antenne est donc non accordée, et loin d’être idéale. Mais comme témoignent les photos, c’est un minimum suffisant pour capter des émissions dans toute l’europe !
Note après coup: Pour le 50/50, sur le plan financier, je dois pas être loin car le prix du câble doit globalement être le même que le récepteur  :)

J’ai testé toute une ribambelle de logiciel qui permettent d’explorer et de décoder tout un petit monde. Bien entendu, le choix d’un logiciel dépend de ce que l’on veut faire, pour ma part et dans le cas présent, c’était l’écoute et le décodage du morse (hé oui, je ne le traduit pas à l’oreille, j’en suis encore à l’apprentissage, à 7 lettres pour être exact…).

CwSkimmer est le logiciel qui va bien pour scanner un large spectre et décoder plusieurs conversations CW. Mon viel Athlon 4200 XP à été mis à genoux par ce petit shareware qui essayait de décoder l’ensemble des échanges du contest.

CwSkimmer en plein travail, sur la bande des 80m surchargée par le contest. [Autre exemple]

Le décodage n’est pas parfait, mais je pense que c’est un outil plus qu’utile pour les pro du contest chassant les coefficients multiplicateurs (cf. règles des contests).

Le succès du montage SoftRock lui a valu un bon paquet d’adaptations de programmes existants pour la compatibilité et de programmes dédiés. Dans les programmes gratuits on peut citer Rocky, fait par l’auteur de CwSkimmer.

Rocky en action, sur la bande des 80 mètres, segment du CW [autre exemple]

Spectrum Lab est un autre programme gratuit assez complet pour celui qui cherche un analyseur de spectre. On peut même customiser les couleurs du spectre, et pour le coup, je me suis gavé et j’ai pris une bonne tripotée de screenshots :

!!! ATTENTION !!!
Pour les connaisseurs, une partie des images ont été prisent avec une inversion de I/Q (entrée stéréo inversée), ce qui fait que le spectre est inversé autour de 3.515 MHz et on peut donc -voir- des émissions en dessous de 3.5 MHz. Réellement, il n’y a pas d’émission sous les 3.5, c’est juste que j’ai connecté les pinoches à l’envers :)

Palette Sunrise [autre image, et encore ]

Palette Noir et blanc [autre exemples ici, ici, ici, ici (zoom), ici (FFT plus petite) et ici]

Et aussi à la pelle :

• Palette Spectran (bleu) ici, ici, ici, ici, ici, ici, ici et ici.
• Sunrise avec saturation ici et ici.

Finalement, vers la fin du contest, on peut voir que la bande est redevenue plus calme (les gens sont fatigués ? :)

Et après 12h00 GMT, c’est carrément la zone. Circuler, y rien a voir (fin du contest).

En bonus de fin, le spectre sans antenne, pour voir les zones constantes puis le spectre avec une entrée numérique de ligne nulle ]. Le système (SoftRock ou carte son) n’est pas insensible aux perturbation du PC car on peut voir des modifications du tracé en bougeant la souris [ici].

Vala vala, petit montage sympa, avec des conditions idéales (le contest) pour le tester !