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10 GHz SSB avec un PLL-LNB


Par Michel Vonlanthen HB9AFO

 

Les différents "chapitres" sont entrée en fonction de l'actualité.
Ils se suivent dans l'ordre chronologique, le plus récent en bas de cette page

 

Il y a quelques semaines, Michel F6HTJ signalait sur le web, relayé par François F1CHF, que des amateurs espagnols avaient installé à Alicante un récepteur calé sur la balise CW 10 GHz d'Ibiza ED6YAE (10368.880MHz/ 1Watt).

 


Intérieur de la balise                                                           L'antenne à fente

 

Ils avaient couplé la sortie du récepteur à Internet afin de permettre à chacun de recevoir cette balise par le Net. Je me mis à l'écoute et, effectivement, j'ai parfaitement pu entendre cette balise.

 

http://maxiplaya.dyndns.org:8901/

 

Selon Michel, les Espagnols utilisaient un PLL-LNB comme tête de réception, ce qui m'a enthousiasmé car, jusqu'à présent, les LNB étaient parfaits pour de la TV à large bande mais pas assez stables pour recevoir de la CW ou de la SSB. Donc recevoir de la CW avec un LNB est une révolution. Avec un de ces engins, on pourrait recevoir de la SSB sur 10 GHz à très peu de frais car ces PLL-LNB coûtent qu'un peu plus de 10 Dollars (20 avec le port).

 

Dans la foulée, je contactai les deux auteurs de ce projet, EA5CV et EA5DOM. Il me confirmèrent qu'ils utilisaient bien un PLL-LNB de marque Avenger non modifié, suivi d'un récepteur SDR Funcube, minuscule récepteur de la dimension d'une clé USB et qu'on enfiche dans la prise USB d'un ordinateur.

 

 

Le récepteur était calé sur 618MHz, soit (10'368MHz - 9'750MHz (fréquence de l'oscillateur local du LNB). La sortie du LNB est apparemment suffisamment large pour supporter cet écart de fréquence par rapport à la fréquence de réception la plus basse d'un récepteur TV-sat qui est de 850 MHz..

 

La pureté de la réception est bonne, les signaux sont propres, la stabilité à court terme est suffisante pour suivre un QSO. A long terme, la stabilité dépend de la température ambiante mais les variations sont de l'ordre de quelques dizaines de kHz, pas plus. Tout cela se présente donc très bien et on peut le constater à l'écoute de la balise d'Ibiza.

 

Pour résumer, l'équipement de réception à Alicante se compose:

  • d'une parabole orientée en direction d'Ibiza

  • d'un PLL-LNB AVenger non modifié

  • d'un SDR Funcube

  • et du soft WebSDR pour diffuser le signal reçu sur le net ici.  http://maxiplaya.dyndns.org:8901/

Sur le net, on a un récepteur sur l'écran et on peut en modifier les réglages exactement comme si on avait ce récepteur sur son propre ordinateur, à la maison. On peut varier la fréquence, changer le mode de réception, varier la bande passante reçue, bref tout ce qu'on peut faire avec un récepteur SDR.

 

 

 

 

PLL-LNB signifie que l'oscillateur du LNB est stabilisé par une boucle PLL (Phase Locked Loop) ce qui explique la stabilité exceptionnelle de ce type de tête de réception.

 

F1CHF proposa alors de grouper nos commandes de PLL-LNB afrin d'en abaisser le coût. Mais je n'ai pas eu la patience d'attendre et en commandai aussitôt deux exemplaires, un simple et un à double sortie FI.

 

Le simple, environ 20 Dollars avec le port:

 

Les deux ont été livrés en moins d'une semaine.

 

Voici à quoi ressemble le PLL-LNMB à simple sortie.

Ce qui est marqué sur le carton, seules informations livrées par le fabricant:

 

Digital KU Band single LNBF

Avenger PLL321S-2
Input freq: 10.70 - 12.75 GHz
L.O.freq: 9.750 & 10.600 GHz
Noise figure: 0.1 dB
Fixation: 40 mm
httP://www.dmsiusa.com
Made in China

 

La photo de la bête:

 

 

 

 

J'ai fait les premiers essais avec mon transverter SSB-CW en émission et, en réception, le PLL-LNB suivi de mon bon vieux récepteur à large bande et tous modes AR3000 calé sur 618 MHz. Les signaux reçus étaient d'excellente qualité auditive mais le LNB était totalement saturé par l'émetteur de 1 Watt branché sur une charge fictive. Premiers essais satisfaisants mais encore à affiner car il serait intéressant de mesurer la sensibilité du LNB et aussi de voir ce qu'il y a à l'intérieur car il est minuscule, 30 x 20mm. C'est incroyable de pouvoir caser une tête de réception TV-SAT dans un si petit volume! Mais j'attendrai d'avoir reçu mes 3 LNB commandés par F1CHF avant d'en ouvrir un car il est scellé par une sorte de gomme rouge. D'autre part, il y a 3 vis 6 pans intérieurs qui semblent être des vis de fixation car ils ont une tête.

 

Une chose que je remarquai immédiatement: le LNB chauffe. C'est très perceptible lorsqu'on le touche à la main. Cet effet est bien moindre avec un LNB traditionnel. Probablement le résultat de la haute intégration des composants car ça doit être serré à l'intérieur. Accessoirement ça participe peut-être aussi à la stabilité de la fréquence, la température y est plus constante que dans un boîtier froid.

 

 

Quelques constatations:

  • La consommation est de 160mA sous 12 Volts.

  • A l'enclenchement, la fréquence de l'oscillateur local est sur 9.75GHz.

  • La réception de la CW et de la SSB est de bonne qualité.

  • La fréquence ne varie pas lorsque la tension d'alimentation change, même de plusieurs Volts.

  • Le LNB à simple sortie a la même sensibilité que celui à 2 sorties.

Le CHeF (François F1CHF) a ouvert un de ses LNB. Etonnant ce qu'il y a peu de choses à l'intérieur. Pas de filtre IF en tous cas, ça explique la grande largeur de bande en sortie. Sur les miens, ça chute assez brutalement en-dessous de 500 MHz, mais au-dessus c'est relativement constant vu au s-mètre de l'AR3000.

J'ai fait des essais et comparaison en TV-sat tout ce jour. Pas de grosses différences avec un LNB standard si ce n'est un comportement différente des 2 bar-graphes "intensité" et "qualité". Avec ce LNb c'est inversé, "qualité" est presque toujours plus haut que "intensité". Je n'en tire pas grand chose car ces indications sont un  peu du folklore. Mais peut-être la stabilité de l'oscillateur qui améliorerait la qualité du décodage ?

Sans appareil de mesure mais avec le souffle de l'AR3000, j'ai comparé ciel/sol entre 2 LNB. Le PLL est nettement plus "nerveux" que le standard. Signe de meilleure sensibilité ? Je l'espère mais c'est  peut-être aussi possible que ce soit l'absence de filtrage qui ramène de la saleté et qui fait monter le s-mètre. J'espère que le CHeF et DRO feront des mesures un peu sérieuses, eux.

Je pense construire un convertisseur 600-1000 MHz afin de sortir le LNB sur un récepteur TV-sat pour faire de la réception ATV-DATV. De cette façon, je pourrais être QRV tous modes ATV-DATV-SSB-CW-AM-FM-WFM avec un
seul LNB à double sortie. Ce pourrait être utile en portable pour faire de l'écoute. Pouvoir changer de polarisation électriquement peut s'avérer utile, surtout en fixe car voilà une des applications la plus spectaculaire de ce PLL-LNB: on peut le mettre sur le toit pour faire de la réception tous-modes. Recevoir sur 10 GHz des balises CW, des signaux en rain-scatter (RS), des relais ATV-DATV, tout est possible avec cet engin. C'est génial non ?

J'ai refait un test de réception en utilisant mon transverter ssb mais cette-fois déménagé un étage plus haut afin d'avoir un signal faible. Je n'ai hélas pas de générateur stable sur 10 GHz mais je vais faire des essais avec un Synfox + multiplicateur pour voir si je peux obtenir quelque chose de potable. Ou peut-être avec un convertisseur et un bon filtrage pour éviter un drift excessif dû aux mutiplications. On verra. En tous cas la réception de signaux faibles SSB et CW est excellente avec ce LNB.

Je dois dire que ce PLL-LNB me donne plein d'énergie et d'envies. C'est un beau cadeau de Noël de nos copains espagnols !

Mais je n'ose pas chanter "Viva l'Espagna" car ça me rappelle une histoire qu'avait vécue Charly HB9ADJ et son équipe lors de notre dernière tentative de records 10 GHz ATV en l'an 2000 ou 2001 ne je sais plus. J'étais en Sicile et lui près d'Alicante. Et un soir son équipe a été dans un resto dont ils connaissaient le patron, Il y avait un mariage qui festoyait. Dans le feu de l'action et pour faire plaisir à leurs voisins de table, nos braves ATV'istes ont commencé à entonner "Che viva l'Espagna"... reçu par un grand silence glacial ! Ils ont failli se faire écharper, leurs voisin étaient vraiment énervés ! Ils n'ont dû leur salut qu'à une lâche retraite. La raison, le patron la leur a donnée: les fêtards étaient des Catalans pure souche et ils avaient cru que nos copains voulaient les provoquer. "Che viva l'Espagna" est un chant espagnol, pas catalan.

Moralité: aucune (mais la vie est marrante non ?)

 

Sur le site du CHeF:
Photos de l'Intérieur du PLL-LNB et mesures

(souvent mis à jour par François)

Specification du PLL-LNB Avenger

Data sheet du transistor NE3503M04

 

 

Estimation de la réjection de la fréquence-image:

 

Générateur:   Géné synth H-P multiplié par 16 avec un diode 1N23 dans un guide d'onde.
Récepteur:     PLL-LNB à 20 cm du guide + atténuateur + RX AR3000

 

Fo LNB:          9750 MHz
F.I. AR3000:  618 MHz

Finput:             10'368 MHz

Fimage:            9'132 MHz

Réjection:      environ 10-15 dB


A confirmer car les conditions de mesure sont rustiques mais c'est une première indication.

 


Convertisseur SUP-2400

 

Mais ça devient dingue, on n'a plus le temps de respirer, les nouvelles arrivent en trombe ! Voilà que maintenant qu'on peut acheter un convertisseur pro des surplus pour 8 Euros et quelques. Une petite merveille qui transpose la gamme 250-750 MHz vers 950-2150 MHz, donc celle reçue par un récepteur TV-sat. On peut donc recevoir directement le 437 MHz et aussi, branché derrière un PLL-LNB, recevoir la DATV ou l'ATV sur 10 GHz. En plus c'est du vrai pro, synthétisé et tout !

 

 


 


2013.01.10
 

J'ai eu un peu de temps pour bosser sur le LNB PLL, pas pour du CS/GND , car le wx est toujours merdique.

J'ai regardé ce que ca donne en bande basse . La QRG la plus basse de la data sheet , c'est 10.7Ghz , je voulais voir comment le filtre et l'ampli FI se comportent que 10.368. J'ai trouvé 6dB de moins sur 10.368 , c'est acceptable si le NF n'en prends pas un coup trop sévère.  A voir.

L'OL est remarquablement stable , par contre , ca chauffe quand même un peu.
La réjection de la fréquence image est conforme à ce que donne la data sheet (>40dB) , ce qui est suffisant pour notre appli. Ceci aussi bien sur 11.7 que sur 10.368.

Au vu de la photo de François , le filtre semble embryonnaire  .Par contre le guide d'entrée fait du coté de 18mm de diamètre ( et peut être moins , je n'ai pas le bon pied a coulisse pour mesurer) , donc:

LambdaC=1,706*D=30,708mm

Coupure = 299,8/LambdaC=9,76GHz

Hors les fréquences images sont:

Bande basse ( la seule qui nous intéresse):

RF=10,7Ghz-Lo=9,75Ghz-If=0.95Ghz>>>>>Image=10.7-2*FI=8.8Ghz , Inférieure à lambda C , donc atténuée par le guide

RF=11.7Ghz-LO=9.75Ghz-IF=1.95Ghz>>>Image=9.8 Ghz , proche de la coupure

Bande OM sans changer l'OL:
RF=10.368Ghz-LO=9.75-IF=618Mhz>>>>Image=9.132Ghz Inférieure à la coupure du guide.

A supposer que la FI dans le pavé puisse passer le 432 (?):
RF=10368  LO=9.9Ghz IF=432 Image 9.5Ghz , a essayer  Sachant que pour le LO , on a des chances de faire ce qu'on veut en changeant le quartz de la PLL. Il serait néanmoins plus prudent d'utiliser une FI sur 1296.
RF=10.368 LO=9.072 image sur 7.7Ghz , a supposer que la PLL accepte l'OL sur 9Ghz

A suivre pour le CS/GND
 

 

2013.01.11

Enfin un peu de soleil , on n'en avait pas vu depuis longtemps. J'ai donc pu faire le cs/gnd du PLLNB. Il faut faire attention , il y a du gain et donc veiller à ne pas compresser sur le bruit. J'ai fait plusieurs mesures avec plusieurs attenuateurs pour etre sur de mon coup.

Setup:
PLLNB+Atten (0/6/20dB)+ transverter 1296/28+SDR-IQ sous spectravue.

Ne pas utiliser le 0db , il compresse le cs/gnd de 1dB , avec 6 et 20db , même résultat. Le cs/gnd vers les 11Ghz (9,75+1,296) est égal à 6,5dB , soit un NF de 0,9dB.

Pour moi , vu mon appli ca me suffit  largement , mais manifestement , il n'y a pas eu de progrès sur  les NF de LNB depuis fort longtemps , quoiqu'en écrive les constructeurs.

 

 


Tests de variation de la fréquence de l'OL du PLL-LNB par F1CHeF

 

François est arrivé à faire varier la fréquence de l'oscillateur local du PLL-LNB en enlevant son quartz de référence (dans les 27 MHz) et en le remplaçant par le signal d'un générateur. Avec trois résultats principaux:

 

  • Pouvoir recevoir le 10 GHz avec un récepteur sur 430 MHz

  • Pouvoir recevoir de l'ATV/DATV avec un récepteur TV-sat standard (950-2050 MHz)

  • Générer du 10'368 MHz utilisable comme balise

 

Data sheet de l'IC PLL RDA3560M:  http://f1chf.free.fr/LNBPLL/RDA3560M.pdf

 


Premiers essais du convertisseur SUP-2400

 

 

L'ensemble complet

vue côté HF

vue côté PLL

 

Je viens de me geler les fesses dans la neige en tentant de faire de la réception du relais DATV HB9IBC avec le PLL-LNB. Pas reçu hélas mais c'était prévisible: depuis où j'étais, devant la maison, je suis entouré de maisons et ne vois pas le relais de la Dôle. J'ai tenté le coup à tout hasard en espérant un miracle !

J'étais prêt à crier "miracolo" comme dans le film "Le voleur de bicyclette" de Vittorio de Sica. Où le voleur du-dit vélo s'exclame "miracolo" lorsque le policier lui demande ce que fait ce vélo volé dans son corridor !

 

      
 


Mais bref !
J'ai tenté la réception en espérant entendre une variation d'un pouillème de souffle à la réception du relais avec mon AR3000. L'équipement était le suivant:

Parabole 90/100cm Visiosat, PLL-LNB, convertisseur SUP-2400, injecteur d'alimentation, atténuateur variable et AR3000.

A défaut de recevoir le relais, j'ai reçu le signal de mon générateur + multiplicateur 10 GHz qui se trouvait au sous-sol de la maison, reçu donc à travers la fenêtre, mais sans vue directe. Je pouvais tourner l'antenne dans toutes les directions, le signal était QRO et ne disparaissait pas (en position CW). Avec ce genre de source, je ne peux malheureusement pas mesurer la sensibilité du PLL-LNB car je ne connais pas le niveau 10 GHz à la sortie de mon multiplicateur de fortune. Je ne peux que faire des comparaisons, donc une évaluation grossière.

Ca fait plusieurs jours que je faisais des tests avec le PLL-LNB et l'AR3000. Et comme avant-hier j'ai reçu mon SUP-2400 j'ai fait quelques mesures au générateur et dans la chaîne de réception.

Six constatations:

1. La stabilité à court terme du convertisseur n'est pas bonne pour de la réception CW/SSB.

C'est utilisable mais ça glisse comme une savonnette, même après un grand moment d'échauffement. Par contre il n'y a pas de dégradation de la note du signal. Ce convertisseur est nettement moins stable que le PLL-LNB et dégrade la stabilité de l'ensemble de réception. Son utilisation me rappelle le VFO Geloso de mes jeunes années !...
Mais c'est clair que pour de la réception ATV ou DATV, ça ne pose pas de problème. La stabilité est globalement bien meilleure que celle d'un LNB standard (à DRO) utilisé seul.

2. L'insertion du convertisseur dans la chaîne de réception ne dégrade pas le rapport signal/bruit du PLL-LNB mais atténue un peu le signal venant du LNB.

On peut très facilement faire cette mesure en faisant tout d'abord une réception sans convertisseur:
PLL-LNB: Fin=10'368 MHz, Lo=9750 MHz FI=618 MHz reçu sur l'AR3000.

Le convertisseur remonte le 618 MHz dans la gamme du récepteur TV-sat:
SUP-2400: Fin=618 MHz, Lo=2400 MHz, Fout= 1782 MHz reçu avec l'AR3000.

3. Le SUP-2400 chauffe beaucoup.

A tel point que j'ai soupçonné une panne au départ. Mais c'est normal puisqu'il consomme dans les 400 mA.

4. A ce jour, mon récepteur tous mode 10 GHz à base du PLL-LNB sera constitué du PLL-LNB seul avec le récepteur AR3000 derrière pour la SSB-CW. Et pour la'ATV/DATV, j'insérerai le SUP-2400 entre le PLL-LNB et le récepteur TV-sat.

L'idéal serai de modifier la fréquence de l'OL du PLL-LNB en changeant son quartz ou en ajoutant un oscillateur très stable externe. Le CHeF a déterminé qu'on pouvait faire de la réception 10 GHz avec une FI de 430 MHz avec cette méthode. On peut également pousser l'OL de façon à ce que la FI arrive dans les 1000MHz, ce qui autoriserait la réception ATV/DATV avec un récepteur TV-sat sans devoir utiliser de convertisseur intermédiaire. Mais sans rien toucher au PLL-LNB, avec mon équipement actuel je peux déjà faire de la réception tous modes 10 GHz ATV/DATV/SSB/CW/AM/FM pour une dépense ridicule: Dans les 10 Dollars pour le PLL-LNB et la même chose pour le convertisseur SUP-2400. C'est vraiment un rapport qualité/prix jamais obtenu jusqu'à présent !

5. Avant de pouvoir utiliser le SUP-2400, il faut faire la modification décrite par Marcel F1GE. Il suffit juste de souder un petit fil entre une résistance et un transistor. Ca évite de devoir sélectionner la fréquence de l'OL avec un signal Diseq au démarrage.

6. Il ne faut pas oublier que le convertisseur inverse le signal d'entrée (réception infradyne) puisque la fréquence de l'OL est supérieure à celle du signal reçu. La formule est:

Fout=OL-Fin
(Exemple: Fout=2400-618=1782 MHz)


 

       
       
   
       

 

 

Stabilité:

 

Disposant d'une balise pro de récup de la première station spatiale sur Symphonie en 1975, qui est sur 10590 MHZ (quartz 110,3125) et sort 18 dBm, je lui ai mis une queue de résistance sur la sortie, et ai écouté la sortie de la tête Avenger PLL avec un scanner AOR3000 en blu, d'une part directement sur 840 mHz, et d'autre part, toujours en blu, mais avec en plus le convertisseur 2400 qui sort donc sur 1560 mHz.

 

Ci-joint les deux enregistrements en Mp3 de cette expérience.            LNB seul            LNB + SUP-2400


Marc Chamley F3YX


Remplacement du quartz du PLL-LNB par un DDS

 

Expérimenté par F1CHeF et F1CJN
 

DDS-60 de chez Midnight Design Solutions

 

Pour commander:

 


2013.01.31 News d'Espagne (de Luis EA5DOM)

 

J'ai vu que Michel F6HTJ t'avait envoyé les photos de la balise 3 cm en construction. J'aimerais juste préciser que nous n'utilisons pas la brique multiplicatrice MACOM que l'on voit sur la photo. La raison en est la grande consommation de ce circuit. Le site sur la montagne est alimenté par panneaux solaires et nous n'avons qu'un seul panneau, ce qui nous oblige à économiser l'énergie.

 

Heureusement, kronotek (un fabriquant espagnol de transverter) a déjà sorti a très joli transverter 10GHz . Nous  utilisons le multiplicateur (x96) de ce transverter car il consomme très peu et délivre 10 dBm.

 

 

Pour te tenir au courant de nos améliorations, nous travaillons sur un SDR microondes utilisant un LNB bon-marché. Nous avons rajouté une antenne à fentes construite avec du tube d'aluminium carré de 20 x 20mm. Un LNB Sharp a été modifié et relié au point d'attaque de cette antenne. Nous utilisons la pin antenne d'origine du LNB. Pour améliorer la stabilité du PLL, nous avons ajouté un contrôle thermique  qui chauffe uniquement le quartz du PLL et le maintient à 60 degrés.

 

 

Photos du LNB

 

L'antenne qui est utilisée avec la SMA et la pin antenne du LNB Sharp modifié:
 

 

 

Voici la modification du LNB qui lui permet de s'intégrer à l'antenne. Le LNB est dans un blindage métallique et on peut voir la pinoche:
 

 

 

Le LNB couplé à l'antenne à fentes:

 

 

Le couvercle du dessus du LNB a été percé pour avoir accès au quartz du PLL:

 

 

 

Voilà le stabilisateur thermique. Il est basé sur un circuit Microchip qui contient le capteur de température et le comparateur avec une hystérèse de 2 degrés:

 

 

 

 

Malheureusement, il n'y en a actuellement plus en stock chez Farnell. Le corps de chauffe est une résistance de 68Ohms 3W CMS qui dissipe dans les 120 mA sous 12 V.

 

 

Le tout est suffisamment petit pour tenir sur le cristal du PLL-LNB de façon à ne chauffer que ce composant et pas tout le LNB et l'antenne. Le senseur Microchip est situé sous la résistance, en circuit fermé.

 

 

 

Le circuit-imprimé est fixé contre le xtal du LNB afin que la résistance ne chauffe que le quartz.

 

 

 

J'ai déterminé qu'une hystérèse de 2 degrés était suffisante pour faire monter et descendre la fréquence du LNB. J'ai donc utilisé une plaque de plastic de 1mm d'épaisseur comme stabilisateur de température. Et ça fonctionne ! La fréquence est très stable et il n'y a pas de variation de plus de 2 degrés centigrades. Une approche différente avec un contrôleur de température linéaire (non digital) pourrait être encore plus précis.

 

 

Le radome de l'antenne à fentes est en PVC.

 

 

 

Et voilà ce que cela donne sur la même tour que la parabole offset:

 

 

 

Comme la différence de fréquence entre les 2 LNB, celui de la parabole et celui de l'antenne slot, est d'environ  150kHz, nous ne pouvons pas utiliser le même FunCube pour écouter les deux signaux. Nous avons donc remplacé le LNB 2,3GHz par le 10GHz de l'antenne à fentes. Cela s'est montré très pratique et c'est très facile de voir la différence entre les signaux et les variations de fréquence des 2 LNB.

 

Javier EA1BHK, le constructeur de l'antenne slot et de l'intégration du LNB, a enregistré une vidéo de la chute d'eau du signal reçu en 320images/seconde pendant environ 90 minutes et l'a ensuite condensé en 30 secondes de vidéo. La variation de fréquence du LNB non stabilisé par rapport au stabilisé est surprenante.

 

 

La raie verticale de gauche c'est le PLL-LNB stabilisé en température et couplé à une antenne à fentes.
La raie verticale de droite, c'est le PLL-LNB monté sur une parabole. Les deux reçoivent la même balise d'Ibiza.
 

Le prochain travail sera de stabiliser aussi le LNB Avenger. Et nous avons quelques récepteur SDR Softrocks  10,7MHz qui seront connectés à la FI d'un récepteur IC2500 et un troisième SDR pourra être utilisé pour recevoir n'importe-quelle fréquence sur demande. L'utilisation de Softrocks 10,7MHz transforme n'importe-quel scanner/talkie-walkie FM en excellent récepteur 618 MHz, et tout cela pour un prix modique, inférieur à celui d'un  FunCube.

 

73 de Luis EA5DOM


 

Bel article Michel ! Moi aussi je suis en train de travailler sur un LNB identique, Octagon OTLSO de eBay.

 

Un oscillateur régulé en température avec un contrôle électronique de la fréquence pour le réglage fin:


 

Le LNB a 2 sorties FI, et 2 circuits de conversion, c'est ce que la photo montre en haut du circuit:

 

Les 2 sorties FI et l'entrée du 27 MHz7 de référence avec le petit coax:

 

 

Et finalement de la télémétrie du satellite 36E reçue en utilisant l'oscillateur de référence 27MHz externe:

 

 

 

Avec l'OL déplacé de 27 MHz à 27,515, la FI à 70 cm est OK:

 


 

73 Paul M0EYT


2013.02.06 De Marc F3YX

je viens de faire des essais intéressants :

1) Avec deux transitions WR75/Sma l'une contre l'autre on perd entre 0,6 et 0,8 dB suivant les modèles.

 


 

 

2) J'ai scié la plus grande partie d'un cornet de tête pll, et ai fixé une transition dessus. Le générateur de bruit indique entre 2 et 3 dB, mais il manque un cône à l'intérieur pour prolonger le guide cylindrique jusqu'à la transition ce qui devrait améliorer le rendement. Va falloir demander à BHY de tourner un petit cône....! Et peut-être aussi qu'en supprimant la polar H on gagnerait un peu. A essayer. Le facteur de bruit est quasiment constant sur la sortie de la tête entre 500 et 2300 MHZ. La différence est de l'ordre de 2 à 3 dixièmes de dB. Voir photos avec générateur de bruit Sanders de valeur 8dB de bruit sur analyseur.

 

Avenger et transition 700 MHz Avenger et transition 1500 MHz Avenger et transition 2000 MHz

 

3) J'ai un récepteur SatboxMini Usb qui est censé couvrir comme tout Rx sat de 950 à 2150 MHZ. (Mygica ou Geniatech)  La dimension est celle d'une boîte d'allumettes de ménage. Par curiosité je lui ai envoyé du DVB-S avec mon Minimod  pour voir jusqu'où il descendait réellement, et surprise, cela fonctionne jusqu'à 520 MHZ. Cela veut dire qu'avec une tête pll et son OL à 9750, on peut recevoir directement 9750 + 520 = 10270 MHZ minimum. Sans convertisseur supplémentaire, et sans modification de la tête. SR de 1000 à 8000 Ok et sensibilité similaire à un SL65. Donc pas de problème en DATV  10 GHZ pour environ 40 Euros (30 + 10). De quoi envisager des links ou simplement de la réception à un qsj défiant toute concurrence. De plus cela fonctionne aussi bien en SD qu'en HD.

 

       

 


 

 

Une data sheet exemplaire, avec schéma et tout le bastringue:

 

 


 

 

 

Excellent article d'Andy Talbot G4JNT, avec mesures à l'analyseur et photos. "This LNB offers an extraordinarily good performance as a low cost, low noise narrowband 10GHz monitoring receiver. If placed at the focus of a suitable dish, it will make for a very potent 10GHz receiving system." Nous arrivons à la même conclusion.

 


2013.02.21 Nouvelles d'Italie (de Franco IW4APQ)

 

Franco utilise un PLL-LNB pour recevoir de la DATV sur 10 GHz sans convertisseur intermédiaire. Dans ce cas, du 10'448 MHz se retrouve sur 698 MHz en entrée du récepteur qui suit. L'idée de Franco est donc de recevoir de la DATV DVB-T, donc à la norme de la TV TNT terrestre directement avec un téléviseur équipé d'un tuner TNT, ce qui est le cas de tous les téléviseurs modernes. 698 MHz correspond au canal 49. Et cela fonctionne parfaitement bien.

 

   

 

En émission, il utilise un module DVB-T de BMB Technorol convertit sur 10 GHz ou 1200 MHz.

 

 

   

 

TX 1240 MHz, OL DDS SI570, multiplicateurs en strip-lines

 

 


 

Avec le PLL-LNB seul, sans parabole. La balise est masquée par les maisons environnantes et la végétation.

Fréquence HB9G: 10'368.885 MHz

 

Le récepteur est un FUNCube dongle Pro+, récepteur SDR dans une clé USB.

 

 

Idem mais avec une parabole et l'analyseur de spectre Rigol:

 

Parabole équipée d'un PLL-LNB Avenger à double sortie

Alimentation du LNB par un T- et une batterie de 12V

Analyseur Rigol

 

Avril 2013, à suivre...


 

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

 

 


 

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.

Tout cela est décrit en détail sur:
http://www.hb9afo.ch


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.


 

Darko OE7DBH a modifié un PLL-LNB en remplaçant le cornet par une prise SMA. De ce fait, il est possible de connecter une antenne à sortie coaxiale à l'entrée du PLL-LNB.

voir ici:
http://www.oe7forum.at/viewtopic.php?f=7&t=284&p=1507#p1507

J'ai voulu faire de même. A noter que ma version du PLL-LNB ne correspond pas exactement à celle de Darko.

 

J'ai donc scié le cornet ainsi que quelques parties inutiles du PLL-LNB. C'est assez facile car la coque est en fonte d'aluminium. Par contre, l'ouverture de la coque plastic du PLL-LNB a été plus laborieuse car je n'arrivais pas à dévisser les vis à tête 6 pans intérieurs, bloquées à la colle. J'ai dû  soulever le couvercle avec un tournevis, ce qui a  cassé sa partie supérieure.

 

Voilà l'aspect de la "bête", une fois la SMA fixée sur la partie inférieure du boîtier. Il a fallu couper et limer la pinoche de la SMA de façon à ce qu'elle puisse passer dans le trou du circuit-imprimé. Auparavant j'avais utilisé l'autre entrée du PLL-LNB, celle qui est sélectionnée avec du 12 Volts, et je l'avais reliée à une prise SMA fixée dans un boîtier Schubert. Mais c'était malaisé et j'ai bousillé cette entrée dans l'opération.

 

La photo ci-dessous montre la version finale de la modification, avec la SMA fixée sur l'entrée commandée par du 18 Volts. Les LNB ont tous deux étages d'entrée équipées de pinoches montées à 90 degrés l'une de l'autre afin de passer d'un polarisation horizontale à verticale. Ceci se commande en faisant passer la tension d'alimentation du LNB de 12 à 18 Volts. Cette tension arrive au LNB par l'âme du câble coaxial 75 Ohms de sortie.


Malgré le fait que la partie supérieure du boîtier est cassées en deux, le PLL-LNB fonctionne. Par contre il y a tout de même des instabilités qui se traduisent par des coupures du signal lorsqu'on manipule l'engin, probablement parce que le PLL par à la dérive. Maintenant que je sais comment faire, je vais modifier un autre PLL-LNB en faisant très attention à ne pas le casser. La stabilité devrait alors être celle d'origine, à moins que cette instabilité ne provienne du remplacement du cornet par une pise SMA à 50 Ohms. L'impédance d'entrée n'est évidemment pas la même et c'est peut-être cette désadaptation qui provoque le phénomène.

 

 

Darko a couplé l'entrée du PLL-LNB à la prise SMA par l'intermédiaire d'un condensateur de 1,5 pF, ceci afin d'isoler galvaniquement l'entrée du premier FET. Car il est évident que si sa gate est directement reliée à la prise SMA, la mise à la masse de l'entrée, par un atténuateur par exemple, fera immédiatement griller le FET d'entrée (normalement polarisé en négatif). Pour aller plus vite en cette phase de test, je n'ai pas mis ce condensateur car j'avais des doutes sur l'atténuation qu'il amènerait. Mais j'en mettrai un dans la version définitive de ce proto car il est trop dangereux de laisser cette entrée telle-quelle. C'est peut-être une des causes des instabilités et la présence d'un condensateur, voire d'une résistance, sera certainement en mesure de rendre cette entrée moins "chatouilleuse".

 

 

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.


 

Décidément, je n'arrive pas au ciel/sol du PLL-LNB d'origine (5dB à la dernière mesure).

J'ai remplacé le transistor d'entrée du PLL-LNB car il était KO (à force de faire des manips...) par un transistor récupéré sur une carte italienne. J'obtiens 1dB de ciel/sol sur 10368 MHz..

 


 

Modification du PLL-LNB faite par Darko. Mon Avenger n'est pas exactement le même mais presque, le layout diffère très légèrement mais le schéma est identique. La modif que j'ai faite aussi.

En désespoir de cause, j'ai commandé quelques transistors d'origine, des NE3503M04, chez Mouser. Service impeccable: reçus 3 jours après d'Allemagne et prix d'une pièces 10 x moins cher que sur E-Bay. Par contre, port et douane 3 x le prix des transistors...

Remplacé le transistor d'entrée et couplage sur une SMA via une capa de 1pF environ (pas sûr car récupéré sur la carte italienne). Résultat 2dB de ciel/sol, ce qui fait dans les 4dB de NF. Rien à faire pour obtenir mieux. Cela dit, c'est déjà mieux que mon ancien LNB, gloire des mes portables en Méditerranée... hi

J'ai posé la question à Darko et il m'assure qu'il arrive lui à une sensibilité équivalente à celle d'un PLL-LNB non modifié. Mais j'ai l'impression qu'il n'a pas fait la mesure ciel/sol car il m'a envoyé une photo de sa mesure et elle est faite par géné + analyseur. Cela dit, je peux aussi avoir des pertes avec la transition SMA/guide  + cornet que j'ai utilisés. Ma transition est rectangulaire et le guide est circulaire.

Moralité: je vais encore tenter de réparer mon second PLL-LNB pour voir si c'est mieux mais je commence à avoir des doutes et je ne vais pas passer ma vie là-dessus. Ensuite je m'attaque au PLL.

Une info en passant: Darko m'a envoyé une nouvelle intéressante: les PLL-LNB DL de marque Octagon sont en fait exactement les mêmes que les Avenger! Il n'y a aucune différence ! Voir ici:

http://www.oe7forum.at/viewtopic.php?f=7&t=284&start=135#p1519

 


2015.02.20_Réparation des PLL-LNB

J'ai réparé mes deux PLL-LNB et j'obtiens maintenant des résultats identiques: ciel/sol de 3dB (ce qui fait un NF de
2,3 dB). Je n'ai pas pu obtenir plus.

Le résultat est identique avec l'ensemble transition coax-guide + cornet circulaire qu'avec la transition seule. Par contre, avec la transition montée sur une parabole Ikea (42 cm prime focus) + penny feed, je n'obtiens que 1,5 dB de ciel/sol. Avec un autre parabole, ancien radar d'un diamètre de 25 cm prime focus, je retrouve mes 3 dB.

En résumé, un PLL-LNB non modifié a un ciel/sol de 5dB alors qu'il n'a que 3dB après le remplacement du cornet par une prise SMA + condensateur de 1pF.


 

Le PLL-LNB convertit le 10368 MHz (fréquence du trafic SSB sur 10 GHz) en 618 MHz puisque l'oscillateur local est sur 9750 MHz (10368-9750=618). Mais comme un mélangeur fait toujours apparaître deux fréquences en sortie, c'est son principe, selon la formule: 

 

Fdésirée = LO + Fout

soit Fdésirée = 9750 + 618 = 10368 MHz

Fimage  = LO - Fout

soit Fimage   = 9750 - 618 =  9132 MHz

 

 

Sans filtre d'entrée, le PLL-LNB reçoit deux fréquences en même temps sur 618 MHz, le signal désiré à 10368 MHz et sa fréquence-image à 9132 MHz. Mais heureusement, le guide d'onde de sortie du cornet du PLL-LNB (diamètre 18 mm) fait office de filtre. Son effet se fait sentir, vers le bas, à partir de 10'400 MHz. Cela signifie donc que la fréquence-image de 9132 MHz est bien atténuée.

L'excellent article d'André Jamet F9HX (Bulletin Hyper No 180 et 181) détaille tout cela très bien. J'en ai retenu trois  informations essentielles:

  1. Pour simplifier, on peut dire que si la fréquence-image n'était pas filtrée à l'entrée d'un ampli (réception DSB, des deux bandes latérales), elle rajouterait 3 dB  bruit à celui produit par la fréquence désirée si elle était filtrée (réception SSB, une seule bande latérale). En réalité, André le démontre, c'est un peu moins et tend vers zéro aux fortes valeurs de chiffre de bruit. Mais l'ordre de grandeur peut être retenu, d'autant plus qu'il correspond intuitivement à "deux bandes latérales = double du bruit = +3dB".
     

  2. Si le gain entre l'entrée du LNA (préampli) et l'attaque du mélangeur est de 30 dB, le facteur de bruit propre au mélangeur n'intervient pas. Cela signifie alors que c'est le facteur de bruit de l'étage d'entrée qui détermine celui de l'ensemble de la réception.
     

  3. Une atténuation  de la fréquence image de 10 dB est suffisante pour que l'effet de la fréquence image puisse être négligé.

 

Pour en revenir à notre PLL-LNB, la présence du guide d'onde en sortie de cornet suffit à nous donner ces 10 dB d'atténuation du 9132 MHz qui "neutralise" la présence du bruit de la fréquence image. Par contre, avec une entrée sur prise coaxiale SMA, ce filtre n'existe plus et le bruit de la  fréquence image vient se rajouter à celui de la fréquence désirée.

 

En conséquence, c'est irréfutable et il ne peut en être autrement: le PLL-LNB est moins sensible en version "coaxiale" qu'en version "cornet". 3 dB de moins me paraît être une valeur raisonnable à avancer compte tenu aussi des pertes dans la prise SMA.

 

Reste à voir si un PLL-LNB à entrée coaxiale, donc sans filtre d'entrée, est utilisable en pratique.

 

Et bien c'est fait, je viens juste de rentrer d'un portable sur le réservoir d'eau de la commune de Bussigny, où j'habite. Et les nouvelles sont bonnes: le PLL-LNB modifié se comporte tout-à-fait honorablement face à sa version d'origine. Il faut cependant être conscient qu'il était relié à un cornet lors du test sur parabole et que, dans ce cas, il n'y avait pas la perte de 3dB due au manque de filtre (rem de Gérard F1BUY).

 

 

 

 

J'ai débuté les mesures avec un PLL-LNB non-modifié. Malheureusement la définition du Xfinder, mon "analyseur de spectre portatif, est modeste et n'affiche que des carreaux verticaux de 10dB seulement. On ne peut donc pas juger d'une différence de quelques dB, cependant à vue de nez, les résultats sont assez semblables entre le PLL-LNB d'origine, le PLL-LNB coax sur cornet et le PLL-LNB sur cornet SQG. Tous les trois ont été montés sur la même antenne offset de 70 cm. Les résultats sont par contre bien inférieurs avec la petite antenne prime focus de 25 cm. Le signal reçu d'HB9TV-1 reste utilisable mais se situe aux environs de 10-12 dB au-dessus du bruit contre 30 db avec les 3 autres mesures. La différence entre le PLL-LNB d'origine et le PLL-LNB modifié n'est pas sensible. Mais je me trouvais à vue du relais, à 35 km, avec un signal bien confortable. Je referai cette comparaison avec un signal CW à la limite du bruit.

 

2
  PLL-LNB sur coax avec cornet attaqué par une transition coax-guide Spectre comparable à celui obtenu avec un PLL-LNB non-modifié La mire de HB9TV-1 reçue
 
3
  PLL-LNB avec une petite antenne prime focus de 25 cm Spectre nettement plus modeste mais suffisant pour recevoir le relais La mire de HB9TV-1 reçue
 
4
  PLL-LNB avec un cornet SQG qui s'attaque en coaxial Le  montage sur la même parabole offset
 
Le spectre reçu, identique à celui obtenu avec le cornet d'origine

 

Pour conclure, le PLL-LNB avec une entrée coaxiale se comporte fort bien vis-à-vis de son modèle original et peut ainsi être utilisé sans problème avec une antenne à sortie coaxiale. J'en attend une des USA.

 

Je vais maintenant m'attaquer au dépannage de mon préampli 10 GHz DB6NT et ensuite faire des comparaisons sur signaux faibles entre ces deux systèmes (transverter SSB et récepteur ATV).

 

 

PLL-LNB Avenger (photo de Darko OE7DBH)

 




Après deux semaines de travail, je suis arrivé à piloter le PLL-LNB par un OCXO externe.

La fréquence est stable et peut être ajustée à distance, depuis le shack par exemple. J'ai laissé le xtal en place dans cette version ce qui fait que la QRG sur 10GHz peut être déplacée de quelques dizaines de kiloHertz en faisant varier la fréquence de l'OCXO (avec un pot 10 tours).

J'ai eu pas mal de peine à y arriver et ce n'est que lorsque j'ai monté tous les modules à l'intérieur d'un boîtier blindé que les accrochages que j'avais avant ont disparu. La réception est maintenant parfaite de propreté.

L'ensemble se compose d'un OCXO 9MHz acheté sur E-Bay à un vendeur israëlien, d'un filtre de bande 27 MHz et d'un ampli avec un Gal1.

Cerise sur le gâteau:
Je peux maintenant mettre le PLL-LNB hors tension et le rallumer sans que la fréquence reçue ne bouge d'un Hertz. Avec le pilote interne, à chaque mise en route la fréquence bouge jusqu'à ce que le PLL-LNB arrive à sa température de travail, ce qui dure plusieurs dizaines de minutes. Et ensuite la QRG suit les variations de température, ce qui n'est plus le cas maintenant.
 


Fig 1: Pilote externe

 

Principe

 

Le PLL-LNB a un défaut qui est sans importance pour la réception de la télévision mais qui le devient pour un signal à bande étroite: son oscillateur interne est sensible à la température. En conséquence, il faut attendre quelque 20 minutes après la mise sous tension pour que la température de travail PLL-LNB soit atteinte et que sa fréquence soit soit stable. Dans l'intervalle on peut décoder une station SSB mais il faudra la suivre avec le bouton du VFO. Le pilotage par un oscillateur  externe stabilisé en température élimine ce défaut et offre en plus un calage précis de la fréquence de réception. A l'origine, la fréquence  de l'oscillateur local d'un PLL-LNB peut se situer dans une gamme de plusieurs centaines de kHz autour de 9750 MHz.

 

La stabilisation de la fréquence du PLL-LNB (Phase Locked Loop - Low Noise Block) s'effectue en injectant un signal de même fréquence que celle du quartz du PLL-LNB (27 MHz) sur une des pattes de ce dernier. Dans mon cas j'ai laissé le xtal connecté afin de bénéficier de sa fonction  de filtrage. En conséquence, on ne peut varier le LO (9750 MHz) que de quelques centaines de KiloHertz. En contrepartie, le PLL-LNB équipé de son oscillateur externe conservera la pureté d'origine de son bruit de phase.

 


Le schéma du pilote externe

 


Fig 2: Schéma

 

 

L'OCXO délivre un signal sinusoïdal de 4 V d'amplitude à 9 MHz. Attention, sa sortie comporte une composante continue qu'il faut isoler au moyen d'un condensateur (C2). Le filtre de bande sélectionne l'harmonique trois de ce 9 MHz et on retrouve du 27 MHz en sortie, amplifié ensuite de 23 dB par un amplificateur équipé d'un MMIC Minicircuits de type GAL1. Au final on obtient 0,2V de 27MHz sur 50 Ohms qu'on va acheminer par un câble coaxial RG174 vers l'oscillateur du PLL-LNB.

 

 

Fig 3: Courbe de sélectivité du filtre de bande 27 MHz

 

 

Modification du PLL-LNB

 

Elle consiste à souder un condensateur CSM de 1nF sur une des pins du quart du PLL-LNB et le relier au câble coaxial amenant le 27 MHz depuis le pilote externe.

 

Pour ce faire j'ai dû limer un trou sur le couvercle en fonte d'alu (facile à usiner) afin d'y faire passer le câble coaxial. La difficulté consistait à souder fermement la tresse du coax sur la masse du circuit-imprimé de façon à rigidifier le tout. La soudure du condensateur est une opération délicate mais possible puisque je l'ai fait malgré mes yeux défaillants et mes gros doigts boudinés...

 

A noter que tout travail sur le PLL-LNB doit se faire avec de strictes protections contre l'électricité statique: TOUT A LA MASSE, y compris l'opérateur. Cela signifie tapis antistatique sur l'établi relié à la masse du secteur, à laquelle est également relié le fer à souder et le poignet de l'opérateur. A défaut vous devenez instantanément membre à part entière du club des vieux briscards des GasFets pétés, cela ne fait pas un pli.

 

Lors d'une visite de mon fiston et de sa petite famille, nous discutions. Soudain je vois apparaître ma petite-fille de 8 ans tenant fièrement dans sa petite quenotte le print de mon PLL-LNB. Mon sang n'a fait qu'un tour (plus tard elle m'a dit "non, je ne suis pas fâchée, j'ai compris"). Les deux transistors d'entrée étaient bousillés, je l'ai contrôlé après.

 

Une solution mécaniquement plus élégante consisterait à utiliser la seconde sortie (prise F)  d'un  PLL-LNB à deux sorties pour y faire entrer ce 27 MHz.

 

 


Fig 4: modification du PLL-LNB
Ce schéma ne correspond pas tout-à-fait à mon PLL-LNB Avenger. Son quartz est de 27 MHz, pas 25.

 

 

Réalisation pratique

 

Fig 5: Intérieur du pilote externe
De gauche à droite: Ampli de sortie sur print US, filtre de bande et OCXO
Le tout dans un boîtier Schubert de 147 x 36 x 28 mm

 

 

Avec le remplacement du cornet-guide par une entrée coaxiale et cette stabilisation de la fréquence, nous obtenons maintenant un convertisseur 10GHz très performant pour quelques dizaines d'Euros. Impossible de faire mieux à cet égard!


 

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

 

 

Mesures complémentaires sur le PLL-LNB avec entrée coaxiale

 

Puisque l'installation était en place, j'en ai profité pour mesurer le bruit du PLL-LNB dont le cornet avait été remplacé par une entrée coaxiale. J'ai fixé le print du PLL-LNB directement sur une plaque de laiton de 5mm d'épaisseur, sans isolant entre eux. L'entrée HF, la sortie FI ainsi que l'entrée LO (oscillateur local) se font au moyen de prises SMA.

 

  

 

Avec le cornet SQG, j'ai obtenu un rapport ciel/sol de 1,5dB. Ce n'est pas beaucoup mais l'adaptation LNB-SQG n'a pas été optimalisée et il y a des pertes, c'est normal. J'ai obtenu le même résultat en synchronisant le PLL du LNB avec l'oscillateur externe à 27 MHz.

 


 

Le réglage de positionnement d'un LNB au foyer d'une parabole offset n'est pas toujours aisé si le LNB n'est pas celui qui est prévu pour la-dite parabole. J'ai quelques paraboles Visiosat mais leurs fixations ont varié au fil du temps si bien que j'ai dû bricoler à chaque fois de nouveaux supports. Lors des dernières mesures que j'ai effectuées récemment, j'ai pu gagner un à deux dB sur le rapport soleil/ciel froid en cherchant le bon emplacement au foyer de la parabole mais je les ai reperdus lorsque j'ai voulu sécuriser le PLL-LNB sur son bracon. La nécessité d'une fixation réglable m'est alors clairement apparue et j'en au rapidement réalisé une. 

 

Fixation réglable d'un LNB sur le bracon d'une parabole

 

On voit sur la photo ci-dessus comment s'opèrent les réglages de positionnement. Le plus important a été de trouver un système de glissière qui permette de modifier la distance focale tout en restant dans l'axe. Il s'agit d'une cornière d'alu sur laquelle peut coulisser le chariot qui supporte le PLL-LNB. Elle est fixée au bracon par une articulation mobile faite d'un déchet de canevasite (matière isolante) dont l'élasticité me paraissait adéquate. Un méplat d'alu assure la tension et donne l'inclinaison souhaitée. J'ai percé quelques trous espacés de 6mm à chaque extrémité de ce méplat ce qui permet de modifier finement l'inclinaison de la cornière.

  • L'axe longitudinal est fixe, donné par l'emplacement horizontal du bracon. En pratique il n'y a aucune raison de le modifier, tous mes essais l'ont démontré.
     

  • L'axe vertical peut varier grâce à 2 longues vis munies de quelques contre-écrous. Le réglage trouvé est au minimum de la hauteur possible.
     

  • La distance PLL-foyer de la parabole s'effectue en faisant glisser le chariot porte-LNB sur la cornière. Cette façon de faire m'a été imposée par le fait que mes anciens LNB sont bien plus longs que les nouveaux PLL-LNB. C'est le réglage le plus important.

Tous les LNB que je possède, mis à part quelques très anciens, ont un capot de protection en plastic blanc. En plein soleil, on voit ce dernier sur le capot du LNB sous la forme d'un point lumineux dont la finesse varie. Comme avec une loupe, le point est le plus fin et le plus net lorsque le LNB est exactement à la distance focale de la parabole.

 

 

Ce point est en théorie en plein centre du LNB mais j'ai aussi constaté qu'il peut être légèrement décentré selon les LNB, peut-être à cause de quelque imprécision de montage interne. Il n'en reste pas moins qu'il est bon de pouvoir varier finement ce centrage si on veut gagner les derniers dixièmes de dB de rapport soleil/ciel froid.

 

Au final, j'ai obtenu un rapport soleil/ciel froid de 5dB avec les deux PLL-LNB Avenger. J'ai testé un des PLL-LNB Octagon que je viens de recevoir et ce rapport est de 0,5 à 1dB inférieur sur l'exemplaire mesuré. La parabole est une Visiosat 65-70 cm.

 

Une mauvaise surprise m'attendait à la fin de session de mesure: le temps avait passé et le soleil s'était déplacé derrière une maison. J'ai voulu mesurer la réception 10 GHz de mon transverter SSB-ATV constituée d'un préampli coax DB6NT, d'une transition home-made et d'un ancien cornet Visiosat à guide rond. Le flux solaire était alors juste audible à l'oreille mais n'était plus visible sur l'analyseur de spectre ce qui m'a surpris car je n'avais pas vue le soleil se déplacer aussi loin (le temps passe vite lorsqu'on fait des mesures). D'une part le flux solaire avait presque disparu puisque le soleil était juste masqué par le toit d'une maison, et d'autre part le dit-toit constituait une masse génératrice de bruit. C.Q.F.D..

 

Je reprendrai tout cela lorsque le soleil sera revenu car c'est la pluie qui l'a remplacé ces jours-ci.


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.

 

 

Pour info, voir la magnifique description des expérimentations et comparaisons de préamplis de Dominique HB9BBD en vue d'obtenir le minimum de NF pour du trafic EME. C'est l'exposé qu'il vient de faire à la conférence EME d'Orebrö en Suède. A voir, c'est possible d'obtenir un NF en-dessous de 1dB mais plus on descend plus c'est difficile.

 

 

 

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

 


2016.04.01_PLL LNB avec entrée coaxiale

 

J'ai acheté quelques PLL LNB Octagon pour faire des essais. Il sont en tous points identiques aux Avenger et ne coûtent que 8,5 Euros la pièce. On peut donc se permettre d'en sacrifier un s'il le faut. C'est ce que j'ai fait en sciant le cornet de façon à pouvoir fixer une flasque de guide d'onde à la place. Ceci fait, je peux y visser une transition guide/coax si je veux une entrée coaxiale.

 

   
            Scier l'avant du cornet                Fixer une flasque de guide d'onde      Ensemble PLL-LNB et cornet 12dB

 

Le premier essai a été fait avec un petit cornet (attaque en guide d'onde) de construction-maison dont le gain théorique est de10 dB. J'ai fait des comparaisons en me plaçant toujours au même endroit, le point culminant de Bussigny et en recevant en DVB-S le relais HB9TV1 sur 10'390 MHz. La distance est de 35 km, sans obstacles. Le niveau du signal reçu est du même ordre de grandeur que celui reçu avec le cornet d'origine du PLL-LNB. HB9TV1 arrive en DVB-S avec un rapport signal-bruit de 7dB.

 

 

Second essai avec une parabole Ikea (attaque en guide d'onde et penny feed):

 

   
Le rapport signa-bruit de HB9TV1 est de 13 dB

 

 

 

Troisième essai avec une antenne plate
(attaque par SMA donc avec une transition guide-coax):

 

Le rapport signa-bruit de HB9TV1
est de 14 dB

 

 

 

 

 

Quatrième essai avec une antenne à fentes
omni-directionnelle (attaque en guide d'onde):


Le rapport signa-bruit de HB9TV1

est de 6 dB,

juste suffisant pour recevoir le relais

 

Le signal de HB9TV3 (Bullet) est un peu supérieur aux valeurs ci-dessus.

Toutes les antennes permettent de le recevoir.

 

 

J'ai maintenant un PLL-LNB avec un entrée à guide d'onde standard amateur (laiton 25 x 12 mm) qui peut se fixer sur tous mes guides d'ondes et aussi être transformée en entrée coaxiale grâce à une transition guide-coax (on la voit sur l'antenne plate.

 

 

Mesure du bruit (ciel/sol)

 

La mesure ciel/sol sur 10'368 MHz (FI = 618 MHz) donne 4dB avec le PLL-LNB non-modifié et 4,5 dB avec le modifié et le cornet en laiton, mais le différence est faible et difficilement discernable avec le SDR Air-Spy comme analyseur de spectre. Avec le PLL-LNB modifié + cornet, le ciel/sol passe à 1dB à 10'000 MHz (FI = 250 MHz), ce qui est normal puisqu'il n'est pas conçu pour descendre si bas en fréquence. On peut donc en conclure que le PLL-LNB fonctionne bien de 10'300 à 10'500 MHz.

 

 

Signal DATV 10'390 MHz de HB9TV1 (mesuré depuis le haut de l'escalier de la terrasse)

Le rapport signa/bruit est de:

 

2 dB avec le cornet (3,5 dB si on le met en diagonale)

9 dB avec l'antenne plate

11 db avec la parabole Ikea

 

On peut conclure de ces mesures que le PLL-LNB modifié n'a rien perdu de sa sensibilité par rapport à sa version d'origine non-modifiée. Par contre, le gain des deux autres antennes ne correspondent pas aux premières mesures. Il faudra les refaire pour confirmation.

 

En passant en polarisation verticale (alimentation +18V au lieu de 12), la sensibilité est mauvaise et on ne mesure rien comme rapport ciel/sol. C'est dû au fait que le guide d'onde rectangulaire, contrairement au guide circulaire d'origine, a une polarisation. C'est celle qui correspond à l'entrée horizontale du PLL-LNB, lorsqu'on alimente ce dernier en +12V. En conséquence, la polarisation verticale d'origine du PLL-LNB ne fonctionne pas (lorsqu'il est alimenté en +18V). Mais c'est sans conséquence, il suffit de savoir qu'on ne peut pas commuter la polarisation  électriquement avec cet assemblage. Pour passer en polarisation verticale, il suffit de tourner mécaniquement le PLL-LNB de 90 degrés.

 

En mesurant quelques PLL-LNB non-modifiés, j'ai constaté que certains sont nettement plus sensibles que d'autres. Dans les même conditions que ci-dessus, signal de HB9TV1, le meilleur Octagon donne 3,5 dB (en diagonale) contre 2 dB pour un Avenger.

 


Calcul de Jean F1RJ:


La surface équivalente d' une source isotropique = carré de la longueur d'onde divisé par 4 Pi. Environ 0.58 cm2  à 11GHz
 
Un cornet  d'ouverture 5 cm de diamètre,  presque 20 cm2, peut, avec un rendement =0.6, avoir une surface équivalente à 12 cm2, donc un gain proche de 20, soit 13dBi 


 

Contrôle des transitions

 

J'ai comparé deux transitions guide-coax pour savoir si celle que j'avais construite était OK. C'était une mesure rapide mais qui suffit amplement pour me faire une idée de la qualité de ma construction. Au même endroit que les mesures ci-dessus, toujours en recevant le signal du relais DATV HB9TV1 de la Dôle (35km).

 

J'ai utilisé l'antenne 10 GHz plate car elle sort en coaxial, sur une fiche SMA. Une transition guide-coax est donc nécessaire devant mon PLL-LNB modifié.

 


L'installation de mesure

 

   
Analyseur Rigol et alimentation        Injecteur de courant, ampli 40dB                HB9TV1 se trouve ici         

 

 
Transition pro avec la réception correspondante

 

 

Ma transition home-made avec la réception correspondante

 


Guides d'onde normalisés

 

Compte tenu des variations à court terme et de l'imprécision de la méthode de mesure, empirique en fait, j'ai constaté que les deux transitions donnent le même résultat. Je suis satisfait, c'est ce que je voulais contrôler.


 

HB9AFO
avril 2016

 

à suivre...

 

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