ALLO LA TERRE !
…ICI LA LUNE.
19 dB de signal sur bruit...... les échos de la lune sur 3 cm........le travail
d'une équipe.
Octobre 2000 : F1JSR me propose de monter une station EME et me charge de réunir toute la partie mécanique nécessaire à cette opération.
LE CHOIX
Fort des expériences passées chez F1JG (1980: parabole de 11 m) et F1BLL (1998: parabole de 7 m), j'axe mes recherches en vue de trouver la meilleure solution pour orienter une antenne de 4 m de diamètre avec une précision inférieure au ½ degré.
Sébastien F5RXZ me met en relation avec Philippe F6DPH qui possède encore quelques éléments d'une antenne Alcatel de 3,75 m. Je suis immédiatement séduit par le système de positionnement primitif mais extrêmement robuste. Seul inconvénient, son poids de plus de 300 kg. L'antenne entièrement en aluminium est composée de 4 pétales impossible à transporter elle aussi sur le toit de ma voiture. Seul l'illuminateur Cassegrain m'a paru très bizarre et de forme inconnue (chapeau chinois inversé).
Nous verrons plus loin par l'analyse des résultats que la forme bi-elliptique du sub-réflecteur procurait une ombre froide sur la source.
L’installation initialement prévue dans le nouveau QRA de F1JSR ne peut être réalisée faute d’obtention du permis de construire. Serge me charge de trouver un autre site pour accueillir l’équipement EME afin que les efforts déjà fournis ne soient pas vains et que le matériel ne dorme pas sous des bâches.
Il était urgent de trouver une solution.
Il fallait donc trouver un site d'accueil discret et surtout convaincre une YL d'accepter un tel engin dans son parterre de fleurs. F1BLL nous propose d'accueillir le monstre. Une de plus ou une de moins a-t-il dit, rien à craindre !
Alors a commencé le laborieux transport des éléments dispersés sur Paris, Lyon et Bordeaux vers Istres. Il ne manquait plus qu’à trouver les axes du palier principal qui avaient dû être égarés chez un récupérateur. F1FIH sut nous fabriquer rapidement les deux paliers en laiton d’un diamètre de 60 mm avec pour luxe une rainure de graissage. Depuis les paliers originaux ont été retrouvés et les paliers en laiton, fabriqués par Michel, servent de presse-papiers sur le bureau de Gérard.
L’INSTALLATION
Ils décident d'extraire la partie mobile qui ne résistera pas longtemps à la pression hydraulique des vérins du tracto-pelle.
Il fut facile alors de remplacer le pied de butée par une mécanique moins agricole qu’à l'origine. Cent billes de 10 mm furent disposées entre le socle et la partie mobile. Un collier en acier retient les billes et le tout est noyé dans la graisse. Le résultat fut à la hauteur de l'effort, une pression avec le petit doigt suffisait maintenant pour mouvoir le système mobile.
Le vérin de site pèse plus de 100 kg. Son montage a nécessité également l'engin de levage. L'assemblage des pétales n'a pas été des plus simples. Les quatre pétales étaient complètement dépareillés et l'emboîtage impossible à réaliser en l'état. Nous avons dû bricoler les pièces d'assemblage. Le vent ce jour là (Mistral) compliquait la manœuvre. Le tracto-pelle toujours sans frein interdisait les manœuvres précises. Heureusement F1EER présent sut nous apporter astuces et muscles indispensables à réussir l'opération.
F1BLL et QRPettes furent chargés de verticaliser le système et d’aligner les 4 pétales avec les vérins à vis disposés sous la base du pied grâce au niveau électronique au 1/100 de degré apporté F6GBQ. Cette opération a été extrêmement délicate et a duré plusieurs WE. Au passage toute la visserie en aluminium a été remplacée par de la visserie inox offerte par F1ESL et F1FIH.
ILLUMINATEUR CASSEGRAIN ET LA TETE DE RECEPTION
Pendant ce temps-là, j’avais récupéré au QRA l’illuminateur, le cornet et le chapeau chinois avec son tube support.
Je réussis à incorporer dans le tube de 100 mm le relais guide (80 dB d’isolation), le pré-ampli EME DB6NT (NF 0,7 dB) fourni par F1JSR et le coude WR90 émission.
Le cornet d’un diamètre de 11 cm est corrugué sur une longueur de 25 cm. La transition professionnelle ronde/WR90 nous a été offerte par notre ami F8IC.
Les essais du cornet et du pré-ampli ont été faits en vérifiant l’écart ciel froid/terre. J’ai trouvé 7 dB dans le meilleur des cas. Cette mesure était très encourageante pour la suite car elle validait ce cornet bizarre.
Enfin une visite au pro de F1JSR nous a permis de régler toutes les vis qu’il m’avait fait disposer dans chaque coude du guide d’émission. En un tour de main, et grâce à l’analyseur polaire, l’ensemble sub-réflecteur, cornet, relais et guide fut adapté à plus de 20 dB pour une bande passante suffisante autour de 10368.
ROTATION ET ELEVATION
F1BLL était toujours préoccupé à solutionner un système de positionnement azimutal offrant le moins de jeu mécanique possible.
Je me suis souvenu que Remi HB9DLH m’avait dit que la meilleure façon de faire tourner une masse ayant un énorme pd² (poids et diamètre au carré) était d’éloigner le plus possible la force de rotation du centre de la masse.
« L’ANE QUI TOURNE AUTOURS D’UN PUITS » me dit-il avec un accent suisse inimitable.
Aussitôt dit aussitôt fait. F1BLL se précipite sur l’idée, trouve un fer en U de 3 m par 100 mm, l’adapte avec une charnière sur le pied mobile. La queue de rotation était réalisée en moins d’un après-midi.
Il fallait maintenant trouver l’ANE.
Une bétonnière en mauvais état qui traînait dans la propriété fut amenée de force sur une roue au pied de la parabole sous l’œil incrédule d’YL. En un coup de chalumeau, la chape de la roue restante fut amputée afin de libérer le pneu caoutchouté à moitié dégonflé.
Gérard sut parfaitement appareiller l’ensemble avec les restes de la malheureuse bétonnière. Le petit pignon denté a été réutilisé pour servir de module principal à l’entraînement du pneu et la chaîne aussi, une fois raccourcie.
Enfin un moteur genre essui-glaces muni d’un pignon de 10 dents entraîne le tout sous quelques volts à travers un petit variateur de tension piloté par le système F1EHN.
L’interface est incrémentée par deux codeurs absolus 12 bits du type GA-240/0112V02 qui ont remplacé les codeurs analogiques irrécupérables de l’équipement d’origine. Les codeurs absolus ont été ajustés dans les anciennes enveloppes étanches. La rotation azimutale était cette fois définitivement optimisée.
Le vérin positionneur de site est constitué d’un axe fileté de 40 mm de diamètre et de 3 m de long mu par un petit moteur monophasé actionnant les deux noix mobiles en laiton de la vis mère. Cette partie d’origine est d’une précision remarquable. Il faut 80 minutes pour élever la parabole de 90 degrés.
REGLAGE DE LA POURSUITE
Le système de rotation et la source de réception ayant été validés, il a fallu encore de nombreux WE d’écoute pour compenser informatiquement les défauts mécaniques de rotation dans la base de données de la poursuite.
Pour cela nous avons utilisé un système original.
Profitant des 50 dB de gain de la parabole et des 20 dB du pré-ampli, nous avons instrumenté celui-ci avec une sonde amplifiée HP 8484 A de 0,3 nano W suivi d’un HP 435. Cette disposition très confortable permet de s’affranchir des instabilités dues à la conversion de fréquence du transverter DB6NT. L’écart soleil/ciel froid donne 17.7 dans le meilleur des cas pour un Fsu de 394 ce jour-là. (Site Fsu en temps réel http://www.ips.oz.au/asfc/data/sol/learmonth/iflux.txt).
La correction d’azimut est de + 0,6° sur 180° et la correction de site oscille entre -1 et – 0,68 degrés sur 90°.
L’horloge du PC est pilotée à partir d’un petit programme D4Time qui permet de synchroniser le PC sur une horloge atomique après une connexion sur le Net (Site de téléchargement http://www.amt.org/downloads/d4time41.zip) .
Les mêmes essais ont été repris sur les passages lunaires afin d’affiner encore la poursuite. L’écart lune/ciel froid donne dans le meilleur des cas 1.9 dB.
L’hystérésis de poursuite a été réglée à 0,01° sans aucun pompage de l’ensemble mécanique. Tous ces essais ont été supervisés et validés par F6GBQ qui avait mis à notre disposition son expérience et ses moyens d’analyse en radio astronomie.
RESULTAT DE L’ENSEMBLE DE RECEPTION
La preuve était faite que l’antenne fonctionnait parfaitement mais sur quel modèle ? Notre ami Alain F1ANY, ayant disséqué sur SABOR le profil de la parabole et de son illuminateur, nous informe que le modèle ne répond pas à un profil usuel (type Cassegrain avec réflecteur hyperbolique).
Nous commençons sérieusement à douter des mesures trouvées sur le soleil et la lune. Nous pensons même un instant à modifier le sub-réflecteur bizarre (chapeau chinois inversé). Après plusieurs semaines de doute et de mesures solaires et lunaires, Alain nous prévient que SABOR ne peut pas modéliser le système et que le sub-réflecteur bizarre est un illuminateur bi-elliptique breveté par la société EFMG. Ce sub-réflecteur est en fait spécialement étudié pour obtenir un cône froid au centre de la parabole (ASDRA Axial Symétrique Réflecteur Antenne). F1ANY met à notre disposition le soft pour modéliser ce type de réflecteur. (Site ASTRA http://www.cpdee.ufmg.br/~fernando/artigos/ieeeAP01.pdf)
Entre-temps, la documentation du constructeur de l’antenne arrive et nous confirme bien les 33° K de la parabole et les 50 dB de gain sur 10 GHz. OUF !
Le sourire revient dans l’équipe ! Nos 17.7 dB sur le soleil et les 1.9 dB sur la lune deviennent cohérents. Nous passons à l’émission car le contest EME d’octobre 2001 approche à grand pas.
AMPLI DE PUISSANCE
Nous possédons un petit TOP de 10 W que nous trafiquons très vite pour lui faire sortir 16 W sur 10368 MHz en agissant avec quelques bouts de ferraille sur le faisceau du canon d’électron (Voir l’exposé de F2TU à CJ 2002).
Le temps presse et nous n’avons pas le temps de chercher un TOP plus QRO.
Nous effectuons quelques tirs sur la lune avec cette modeste configuration. Miracle ! Après avoir copieusement pédalé à droite et à gauche avec le VFO nous recevons parfaitement nos échos entre 4 et 5 dB au-dessus du bruit. F1BLL débouche le champagne et le téléphone sonne en direction de nos amis qui nous avaient aidé.
CONTEST EME D’OCTOBRE 2001
Samedi 8 octobre. Tout est prêt avec un LOG neuf.
Nos échos arrivent toujours aussi bien. Le casque sur les oreilles, il semble que quelques traces de télégraphie nous parviennent. Quand tout à coup le GSM sonne. C’est F1ANY avec l’équipe de Béziers.
Alors les gars qu’est-ce-que vous foutez ? F6KSX ON4….. WA7CJO arrivent à tout casser. Consternation !
Le pré-ampli doit être mort. Mais alors, pourquoi nos échos arrivent bien et et…..le doppler……et et et …… ?
Enfin la lune se couche et nos doutes s’installent.
Je téléphone à F6BVA pour lui raconter nos exploits, histoire de trouver quelque réconfort. Alors, me dit-il sans rire, êtes-vous sûrs de votre polarisation ? OUI. Horizontale je lui réponds sans hésiter. ERREURRRRR me dit-il. Le trafic sur la lune est toujours en position VERTICALE. Tu confonds avec le trafic tropo que tu as l’habitude de faire. Je raccroche écœuré et j’appelle F1BLL qui avale son cigare après mes explications !
Nous décidons le dimanche à l’aube de tourner l’illuminateur de 90° ainsi que toutes les guidailles de raccordement du TOP. Opération vite faite. Nous sommes prêts au lever de la lune et nos échos arrivent toujours aussi forts.
Nous raccrochons F6KSX…..…par surprise, il était toujours là. Malheureusement pour nous les Américains s’étaient fait la valise sur d’autres bandes sauf W5LUA. F2TU fut contacté quelques jours après.
Que d’erreurs de débutants et quel manque d’expérience sur le trafic ! Au salon d’Auxerre le mois suivant j’achète pour F1BLL les cassettes de CW de L’UFT, et nous installons la procédure EME de G3SEK en livre de chevet. En attendant le prochain contest d’avril 2002 nous laissons tout l’hiver le système en veille afin de fiabiliser la dérive du quartz du transverter DB6NT type MK III.
AMPLI DE PUISSANCE QRO
Cinq mois pour trouver une centaine de watts
Nous reprenons notre chasse auprès de nos amis. Mais la denrée est rare et le produit stratégique.
Nous trouvons facilement en région parisienne un TH 3759 F susceptible de délivrer 300 W entre 12 et 14 GHz. Le TOP est vite essayé en statique. Un coup de chance, le filament est bon et il n’y a pas de matchage de la fenêtre de sortie d’hélice sur le guide en WR 75 ce qui nous laisse l’espoir de l’utiliser sur 10368 Mhz avec un bon rendement.
Il nous reste à trouver une alimentation en bon état, délivrant 8,8 kV sur l’hélice et 4 kV 300 mA sur le collecteur.
J’appelle Sylvain F6CIS qui me trouve deux alimentations DATENO ayant pas mal d’heures de vol. Je me précipite à Bordeaux et je récupère les deux racks que je n’arrive pas à porter tout seul.
Hélas ! Une alimentation est en panne, court-circuit sur le transformateur THT de la carte hélice. L’autre démarre après avoir inhibé une poignée de sécurité.
Malheureusement la tension hélice est trop faible, il faut envisager de modifier les tentions du premier élévateur HT. Mais le schéma que je possède ne correspond pas à ma version. Enfin j’arrive à trouver le bon pont diviseur de la consigne de tension et j’opère pour obtenir la plage de 7,8 kV à 9 kV que m’avaient conseillée les spécialistes. La tension du collecteur est ajustée à 4,1 kV et le filament à 6,1 V. Rassuré par les résultats, j’entreprends d’habiller le TOP pour l’incorporer dans le fond étanche de la parabole.
J’utilise un radiateur qui pourra dissiper au moins 1000 W que je loge, avec ses ventilateurs, sur les glissières existantes de l’équipement.
Cette disposition permet facilement d’échanger la source et son PA pour passer d’une bande de fréquences à l’autre.
Je n’ai plus qu’à rallonger les câbles THT et les servitudes vers l’alimentation. Je raccorde le tout au TOP et je lance la séquence de marche. Au bout des 3 minutes de préchauffage l’alimentation disjoncte sans laisser aucun indice sur le défaut.
Un mois durant je cherche la panne quand enfin le jeudi 18 avril, soit 2 jours avant le contest, je m’aperçois qu’un bit intempestif issu du contrôle thermique de la semelle du TOP (les câbles avaient été rallongés) se faufile sur la porte d’un OU exclusif ordonnant la RAZ du système.
Rageusement je coupe la piste du circuit et je flanque la porte à la masse avec 100 k. Quid de la protection de température du radiateur. L’alimentation démarre un instant puis déclenche sur rupture filament.
L’heure est grave mais ce n’était qu’un VN 567K/B1 de la carte filament. Bien entendu ce FET de puissance n’existe pas dans mes boîtes. Je déshabille à nouveau l’autre alimentation et je redémarre l’alimentation avec le TOP. J’établis la tension d’hélice et quelques secondes après avoir entendu un CLAC, le faisceau collecteur se coupe. La diode THT anti-retour collecter venait de claquer.
Je puise à nouveau dans l’épave de l’autre alimentation. Sur ces entrefaits F1BLL arrive au QRA et nous décidons, si près du but, d’exiter le TOP suite aux encouragements de F1JSR .
Il n’y a pas assez de jus sur le tiroir HP 86290 B pour saturer le tube. Le TOP délivre seulement 150 W. Il est impossible d’obtenir la saturation du TOP et de ce fait il est impossible de tenter l’optimisation de la tension d’hélice sans risquer de détruire le tube.
F1JSR s’impatiente au téléphone. Alors dit-il, ce tube vous vous décidez à le saturer OUI ou NON ! Nous raccordons en catastrophe le transverter DB6NT. Je balance progressivement la peur au ventre 20 dBm dans le tube dont la tension d’hélice avait été réduite à 8,1 kV. Nous arrivons enfin à maîtriser les interactions entre les tensions hélice, cathode, courant hélice et puissance de saturation sous les consignes téléphoniques de F1JSR qui nous démontre les liens étroits entrent tous ces paramètres qui n’ont rien à voir avec une triode plane. La courbe de transfert est tracée et le point de saturation mis en évidence.
La suite fut facile. En quelques minutes nous avions optimisé le TOP autour de notre précieux repère.
8.2 mW sur l’entrée 220 W en sortie 8,76 kV et 1,5 mA sur l’hélice, 4,12 kV sur le collecteur pour 230 mA de courant cathode. Nous étions le samedi 20 avril à 12 h, la lune était au 45° d’élévation et nous avions passé la matinée au téléphone avec F1JSR !
Nous remontons en vitesse le TOP dans la source et l’alimentation rejoint le compartiment étanche du pied de parabole qu’avait confectionné dans la hâte F1BLL. L’alimentation est mise en veille puis à la mise sous tension, le câble THT d’hélice amorce avec la tresse anti corona. Nous rafistolons en catastrophe le câble avec du kapton auto-collant et le tout redémarre sans plus aucun problème.
CONTEST D’AVRIL 2002
La lune est déjà à 62° d’élévation. Nous balançons des V sur 10368,200. Nos échos retournent entre 12 et 19 dB sur le bruit. Nous passons en BLU histoire d’entendre parler la lune qui nous répond sur le haut parleur de la station. Nous n’avions pas prévu le champagne au cas où il aurait eu le mauvais œil !
Nous appelons F6KSX en BLU qui nous répond en CW.
A suivre sur MOON-NET
Avril 2002 © Jean Pierre f1aam@wanadoo.fr