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DATV sur 24 GHz


par Michel Vonlanthen HB9AFO

 

 

Vers L'ATV analogique 24 GHz 
 

 

DATV sur 24GHz

 

 

20220422_Travaux de HB9DUG

 

Les photos sont en haute résolution pour pouvoir les agrandir.

Premiers tests de la boîte blanche Nortel

 


 

Parabole Nortel

  • Fréquence: 24,25-26,5 GHz

  • Gain minimum: 35,5 dBi

  • Largeur du faisceau: 2,6 degrés

  • Polarisation: vertical ou horizontal selon la fixation mécanique

  • Attaque: guide WR-42

  • Discrimination cross-polarisation: 30 dB

  • Diamètre: 35 cm

  • Fixation: 4 vis

  • Etiquette 1  /  étiquette 2  /  étiquette 3

 

 

 

 

   

 


 

Oscillateur local (Nortel)

 

  • DRO asservi par un PLL

  • Fréquence du quartz: 100,6041 MHz (à remplacer par un 94,464 MHz pour une Fi à 432 MHz)

  • Fréquence finale: 12.575 GHz (xtal x 125 ), à tirer sur 11.808 GHz (23.616+432=24.048 GHz)

  • Stabilité à court terme: quelques Hertz

  • Puissance de sortie:  40 mW constants sur toute la gamme de réglage du résonateur

  • Alimentation: +12 V / 0.45 mA

  • Le bloc chauffe énormément

  • Supporte les inversions de polarité du 12v (testé une fois par accident...)

Blanc (marqué sortie +5V): lock = locked = +4.82V, unlocked=+0.2V

Violet (marqué sortie + 6V): tension variable de PLL, entre +2 et +9V

 


Mixer émission Alcatel (passif)

 

Premier test:

 

LO:        12.575 GHz  /   25mW

Entrée: 987 MHz  /        10mW     (fréq max de mon géné)

Sortie:  24.163 GHz  / 300 µW
 

Selon document F5DQK (ordres de grandeur):

  • LO= Freq/2

  •  

  • Fonctionne mieux en RF=LO-FI qu'en LO+FI
    Dans mon cas: (12.575 GHz x 2) - 1102 MHz = 24.048 GHz
     

  • Pout= env. 300 µW

 

 

 

 

Puissance signal FI en fonction de la fréquence (LO=16 dBm, 40mW)

 


PA Toshiba

 

Mon exemplaire: BA2075B, mesuré à 360mW out par F1LVO

 

Alimenté par du +5V et du -5V

Selon mesures de F5DQK:

  • Gain: 33-37dB

  • Consommation  -5V: 17 mA

  • Consommation +6V: 372-480 mA


Convertisseur de réception Alcatel

 

  

 

 

Selon document F5DQK (ordres de grandeur):

  • s/n    10 dB

  • Gain 15 dB

Alimenté par:

  •  + 5V / 115 mA

  •  - 5V  /  0.4 mA

Je l'ai fait  l'aide d'un convertisseur DC/DC Traco Power TMR 1221:

  • Input: +9-18V (+12V DC nominal)

  • Output 1: +5 V / 200 mA

  • Output 2: -5 V / 200 mA

Schéma ultra-simple: un condensateur de 10nF sur chaque sortie et une diode 1N4007 en série avec l'entrée (protection contre les inversions de polarité). Pas de refroidisseur, chauffe très légèrement.

 

  • pin 1: masse

  • pin 2: input (+12V)

  • pin 6: sortie +5V

  • pin 7: commun (masse)

  • pin 8: -5V


20220516_Intérieur des modules Nortel

 

Mélanges émission-réception

 

Attention: Les contacts avec l'extérieur se font par des fils de bonding.
Si on sépare un module de son circuit-imprimé, on casse ces fils.

 

Le PA


 

20220425:Test de faisabilité du transverter

 

Il y a deux inconnues concernant la faisabilité de ce transverter:

  1. La stabilité et la pureté du signal de l'oscillateur local Nortel

  2. La possibilité de tirer les filtres 24-26GHz dans notre bande 24GHz.

 

1) Stabilité de l'oscillateur local Nortel

 

Ce test consiste à:

  1. injecter dans le mixer émission et le mixer réception la même fréquence, 12.575 GHz (=LO/2), provenant de l'oscillateur local Nortel. Un splitter de construction-maison répartit la puissance (2 x 3mW) sur les deux mixers.
     

  2. injecter une porteuse pure de 990 MHz provenant de mon générateur H-P 8656B sur l'entrée FI du mixer émission. Puissance 10 dBm.
     

  3. Mesurer la puissance qui sort du mixer émission avec le bolomètre H-P 435A et sa sonde 18GHz: 3 µW
     

  4. Relier la sortie FI (Fréquence Intermédiaire) du mixer réception à la chaîne de réception universelle réglée sur 990 MHz.
     

  5. Chaîne de réception universelle qui permet de recevoir n'importe-quelle émission DVB-S, DVB-S2 et DVB-T (en plus des modes habituels) entre 40kHz et 3GHz) : Il s'agit du récepteur AR-5001DX (tous modes de 40kHz à 3200 MHz), suivi d'un convertisseur 45-437MHz sur sa sortie FI, suivi d'un dongle Air-Spy piloté par un logiciel SDR Sharp suivi d'un ensemble de réception DVB-S Minitiouner (récepteur) / Minitioune (logiciel). Un récepteur DVB-T relié à la sortie 437MHz du convertisseur permet de recevoir ce mode-là.

En réglant le récepteur en position USB, on pourra hétérodyner le signal FI et contrôler auditivement sa pureté.

 

Résultats:

  • le signal de l'oscillateur, 12.575 GHz,  est parfaitement stable mesuré au fréquencemètre Systron-Donner 6246A (max 26GHz). Il reste dans le cadre d'une centaine d'Hertz (résolution maximum du fréquencemètre) à long terme, après un chauffage de quelques dizaines de secondes.
     

  • Par contre impossible d'évaluer la pureté de l'hétérodynage car le signal du générateur passe à travers le mixer réception. Il suffisait de couper l'oscillateur local pour s'en apercevoir.

    J'ai donc changé de méthode grâce aux modules que m'a prêté HB9DUG. J'ai séparé la chaîne d'émission de la chaîne de réception, chacune d'entre elle ayant son propre oscillateur local. Et là j'ai pu constater la bonne pureté du signal reçu, parfaitement utilisable pour de la CW ou de la SSB, et à plus forte raison pour de la DATV, ce que HB9DUG a testé avec succès.

 

 

2) Réglage des filtres

 

Il y a 2 filtres en guide d'onde sur le Nortel:

  1. Celui qui amène le signal au PA 24 GHz depuis le mixer d'émission.
    En principe on n'a pas besoin de ce filtre si on utilise des mixers provenant des boîtes blanches Alcatel.
     

  2. Celui qui relie en même temps la sortie du PA à la parabole et  la parabole à l'entrée du mixer de réception. Ce filtre en Y est mécaniquement essentiel pour pouvoir utiliser la parabole.

La manip a consisté à brancher l'émetteur ATV de DB6NT, réglé sur 24.250 GHz (7mW), à l'entrée du filtre. Et à connecter sa sortie sur le bolomètre. Je pensais qu'en vissant les vis de réglage du filtre au maximum je verrais l'aiguille du bolomètre bouger ce qui m'aurait permis d'affiner les réglages jusqu'à obtenir le bon réglage du filtre. Mais non, je n'ai jamais pu obtenir la moindre puissance en sortie du filtre. J'aurais dû m'en douter car un filtre à 6 sections est forcément très sélectif et il eut fallu une coïncidence extraordinaire pour que mes 6 vis soient à-peu-près alignées sur la même fréquence dès le départ.

 

J'ai alors mis le filtre non pas sur la sortie du mixer d'émission mais sur le convertisseur de réception. Cette chaîne est très sensible et je pensais voir une signal en sortie. Hélas non! Il faudra que j'aille vers un OM équipé d'un analyseur de spectre et du générateur de tracking associé pour régler mes filtres.

 

 

3) premiers pas en DATV dans la bande amateur 24GHz

 

 

a) Emission

 

Fig 1: Ensemble émission  DATV

  1. J'ai injecté la sortie du premier oscillateur local (12.575 GHz, 7mW)  à l'entrée LO du mixer d'émission

  2. J'ai relié la sortie du Portsdown 3 à l'entrée FI du mixer. Fréquence 1102 MHz, SR333, FEC 2/3, puissance max soit quelques mW. Le Portsdown permet d'envoyer des images soit d'une caméra, soit d'une mire.

  3. A la sortie, j'ai obtenu quelques centaines de µW sur 24.048 GHz (12.575 x 2 = 25.150GHz. - 1102 MHz = 24.048 GHz).

  4. J'ai ensuite remplacé le bolomètre H-P 435A par un petit cornet cylindrique ce qui m'a permis de rayonner du 24.048GHz modulé en DATV.

TX dans la salle de bain. DX: 4 mètres!... Image reçue

 

 

b) Réception

  1. J'ai injecté la sortie du second oscillateur local (12.575 GHz, 7mW)  à l'entrée LO du convertisseur de réception

  2. J'ai relié sa sortir FI (Fréquence Intermédiaire) à l'entrée du récepteur AR-5001DX réglé sur 1102MHz (Chaîne de réception universelle décrit ci-dessus en 1.5).

  3. J'ai connecté un petit cornet circulaire 24 GHz à l'entrée du convertisseur de réception à travers une transition guide d'onde WR42 à SMA.

  4. J'ai pu ainsi recevoir du 24.048GHz modulé en DATV, parfaitement vu sur le soft SDR Sharp et parfaitement décodé par le Minitiouner et son soft associé Minitioune.

  5. Je me suis assuré que je recevais bien du 24GHz plutôt que le signal direct à 1102MHz en coupant l'alimentation de l'oscillateur local de réception. Le spectre DATV a alors disparu de l'écran ce qui en était la preuve.

A ce stade, je suis maintenant QRV en DATV dans la bande 24GHz sur une distance de 10 cm... Reste à éloigner progressivement l'émission de la réception pour voir jusqu'à quelle distance porte ce système. Quelques microWatts dans un petit cornet de 2cm d'ouverture je le rappelle.

 

La suite logique sera de

  1. Remplacer les cornets par des paraboles

  2. D'augmenter la puissance de sortie au moyen d'un amplificateur de puissance (PA= Power Amplifier)

  3. Rajouter un préamplificateur à faible bruit devant le convertisseur de réception

  4. Et finalement de connecter le tout ensemble, dans le même boîtier, et de commuter l'émission et la réception à l'aide d'un commutateur en guide d'onde.

  5. Etape finale: modifier la fréquence de l'oscillateur local afin d'avoir 432MHz comme fréquence intermédiaire. Cela permettra d'utiliser ce transverter également pour de la SSB/CW avec mon transceiver Ft-817.

 

Fig 2: Partie réception

 

 

Je pourrais ainsi faire mes premiers QSO en DATV dans la bande 24GHz mais ce serait tout-de-même bien de rajouter un filtre passe-bande après le PA et un même en réception après le préampli.

 

Il y a encore du travail mais on avance!...


20220423_Balise 24 GHz de La Dôle

 

Les nouvelles sont bonnes: la balise 24 GHz de La Dôle est arrivée chez Jean-Paul F5AYE. Il va la réparer et la remonter sur site. Nous aurons alors un "générateur de 24 GHz" à disposition, un "correspondant" increvable et patient.

 

24.048'924 GHz (mesuré), 2Werp , omni, JN36BK

 


20220510_Premiers essais à l'extérieur

 

Avec d'un côté l'émetteur DATV équipé d'un cornet en sortie et,  20 mètres plus loin, le récepteur monté sur une parabole de 70/60cm.

 

L'émetteur: cornet, transition, mixer passif Alcatel, LO Nortel. La DATV est générée par un Portsdown 3.

Le récepteur: cornet, convertisseur Alcatel, LO Nortel. + notebook, Minitiouner, Air Spy et softs.

La butée à roulement récupérée d'un Vampire (avion  en bois de 39-35), reste de mes simulateurs de vol.

 

Diaporama de photos

 

Les essais ont confirmé ce que je soupçonnais: en cherchant à optimaliser la position du cornet au foyer de la parabole à l'intérieur du QRA, sans visibilité directe entre le TX et le RX, j'avais trouvé un point qui, en fait, ne correspondait pas au point focal exact. Il se trouvait à environ 5 cm trop loin. On voit la glissière utilisée pour varier le point focal sur les photos.

 

A une distance de 20 mètres, je recevais le signal du TX encore D3 (SR 333kS/s et FEC 2/3). La sortie du Portsdown était à 25 ce qui correspond à une puissance de quelques pW émis en 24 GHz. En augmentant la sortie du Postdown à 90, le réception 24GHz était saturée et le Minitiouner bloqué. L'image n'était plus décodée et le bip cessait. La puissance sur 24 GHz était alors de 120 µW.

 

Les puissances

 

Lime gain
(0 à 100)

Sortie Portsdown
(mW à 1102 MHz)

Sortie 24GHz
(
µW à 24.048GHz)

100 11 mW 380 µW
90 2.2 mW 120 µW
80 400 µW 25 µW
70 80 µW 3 µW
60 12  µW 1 µW
50 2.2 µW plus mesurable
40 plus mesurable plus mesurable
30 plus mesurable plus mesurable
20 plus mesurable plus mesurable
10 plus mesurable plus mesurable

Ces puissances sont approximatives car la sonde du bolomètre H-P 435A monte théoriquement jusqu'à 18GHz. En pratique, la mesure à 24GHz ne diffère que de quelques pour-cents.


20220512_Vich-Bougy-Villars: 9km (porteuses)

 

Première sortie du matériel à Bougy-Villars, à 9km de Vich où se trouve Michel HB9DUG. Réception de la balise HB9G au taquet, idem pour le signal de Michel, envoyé avec un module ATV analogique DB9NT et une petite parabole coincée dans le velux. Réception uniquement avec le cornet.

 

 


20220513_Vich-Froideville: 40km (DATV)

 

 

 

Réception de la balise HB9G au taquet, idem pour le signal de Michel, envoyé avec un module Nortel et un cornet  coincé dans le velux. D'abord réception avec le cornet. Puis avec la parabole  montée sur un pieds photo. Le signal de la balise HB9G transmodule tellement il est QRO. D'étranges porteuses apparaissent, provenant vraisemblablement de relais téléphoniques entrant dans la FI. L'emplacement est très bien placé. Un filtre ne serait pas inutile, l'OE9PMJ par exemple.

 

 

 

Le signal DATV de Michel est très QRO, D16 et plus avec la parabole. Limite B5 avec le cornet, et après avoir monté la puissance à 400mW.

Avec le cornet

 

 

Avec la parabole

   

 

Contrairement à ce qu'on pourrait penser, un SR de 333 kS/s avec un FEC de 1/2 donne les meilleurs résultats lorsque le signal est faible. Diminuer le SR n'améliore par le rapprt S/N , probablement parce que la largeur de la FI reste la même au sein du récepteur.

 

L'équipement "velux" de HB9DUG

 


FIN

Expédition DATV 24 GHz au Mont Caume

 

Par Michel Vonlanthen HB9AFO   (mivonlanthen(at)bluewin.ch)

 

 

A l'occasion de la "Grande Bleue 2022" ( Jean Luc F1BJD, Jean Paul F5AYE, Jean Louis F5DJL et Jean Claude F5BUU), ce dernier me proposa de tenter un QSO DATV 24 GHz entre le continent et la Sardaigne où se trouvait l'expédition avec le call IQ0SS. Je l'acceptai aussitôt car j'étais en train de monter ma station DATV 24GHz et je manquais de correspondants. Le challenge était énorme, voire impossible, mais c'était l'occasion de me faire la main sur cette bande, nouvelle pour moi en DATV.

 

 

Fig 1: Mont Caume (JN23WE), près de Toulon, IQ0SS à Argentiera (JN40CS) en Sardaigne, 330 km

 

 

Mercredi 8 juin 2022

 

Départ très tôt en ce matin du 8 juin 2022 en direction du Mont Caume en compagnie de Jean-Pierre F1AAM car il nous faut plus d'une heure pour nous rendre de St-Mitre-les-Remparts à la Cadière d'Azur, au pieds du Mont Caume, où nous attend Michel F5PVX. Il nous fera profiter de son autorisation d'utiliser le centre d'observation des pompiers pour nos tentatives de liaison avec la Sardaigne. Arrivés au sommet, nous constatons l'attention des vigiles du feu sur nos véhicules en voyant les caméras télécommandées se tourner vers nous. Ce sommet est maintenant desservi à distance, ce qui nous permet de nous positionner sans autre à l'endroit idéal  pour la Sardaigne avec une vue imprenable et une zone de Fresnel à tout casser. Seule ombre au tableau un pylône électrique plus tout jeune à 100 mètres qui nous arrose généreusement de ses parasites, heureusement sans conséquences puisqu'il ne ne se trouve pas dans l'axe de notre trafic. Nous nous abritons derrière un ancien blockhaus car le vent souffle assez fort. Il s'y trouve une petite terrasse bétonnée, séparée du précipice par une barrière de protection: Nous y amenons la voiture et en quelques minutes le trépieds est monté, équipé et nous sommes prêts au trafic. 

 

 

Fig 2: Au Mont Caume, bien protégé du vent et prêts pour la DATV 24 GHz avec la Sardaigne

 

 

A l'heure dite IQ0SS est là sur la voie de service de 144,390 avec un signal à fond de s-mètre, c'est bon signe! Jean-Claude F5BUU nous envoie tout d'abord du 10 GHz afin de tester la propagation, et ensuite de pré-pointer nos antennes car, une fois dans la bonne position pour le 10GHz, elle le sera également pour 24GHz. Le bracon de la parabole offset 60/70cm est équipé d'une glissière qui peut recevoir soit le PLL-LNB 10GHz, soit le convertisseur de réception ou d'émission 24GHz, tous deux identiques en dimensions. La porteuse reçue sur 619MHz (= 10'369 MHz) avec le SDR Air-Spy et le logiciel SDR Sharp est monstrueuse et Jean-Claude passe directement en DATV, du DVB-S avec un SR de 333 kS/s et un FEC de 1/2. Il lui faut quelques minutes d'organisation car la régie d'émission DATV desservie par Jean-Louis F5DJL se trouve  un étage plus bas et c'est leur premier QSO DATV. Il faut organiser le passage de la voie de service entre les deux étages ce qui fut fait rapidement. Et immédiatement la mire IQ0SS apparut sur l'écran du notebook, avec un signal monstrueux de D17 en pointe, avec du QSB. Tellement fort que nous avions de la peine à nous orienter au maximum du signal. Nous avons dû désensibiliser la réception  pour y arriver car il nous fallait être précis à un degré près pour avoir une chance de faire le QSO sur 24GHz..

 

Fig 3: Jean-Pierre F1AAM et Michel F5PVX

 

Donc passage sans tarder au 24GHz en remplaçant le PLL-LNB par le convertisseur de réception. Réglage du SDR Sharp sur 1102 MHz, la fréquence de sortie du convertisseur. Le récepteur DATV Minitiouner est monté  en parallèle avec le SDR grâce à un splitter (une entrée HF, deux sorties identiques à -4dB) ce qui permet de voir le signal sur l'écran du notebook tout en le démodulant avec l'ensemble Minitiouner-logiciel Minitioune de F6DZP. C'est là en principe qu'une image devrait apparaître et que toute l'équipe devrait pousser un hourrah de satisfaction. "Devrait" car encore faut-il qu'elle arrive, cette image, mais là non, du souffle, rien que du souffle! "Anne ne vois-tu rien venir?" "Je ne vois que le soleil qui ondoye et la route qui poudroie"... Nous avons tout essayé, pas même un pet de lapin!

 

Fig 4: Mire de IQ0SS reçue sur 10 GHz

 

En 1998, sur la même montagne mais un peu plus bas, j'avais reçu le signal ATV de Serge F1JSR qui se trouvait au col de Piana, en Corse. La distance était de 248 km. La mire analogique était apparue sur le petit écran de mon récepteur après quelques dizaines de minutes d'attente et n'y était restée que quelques minutes avant de disparaître au raz du souffle. J'avais un convertisseur DB6NT du même ordre de grandeur de sensibilité que celle de mon convertisseur actuel. J'utilisais une parabole plus grande, 1 mètre, mais éclairée de façon approximative. IQ0SS étant bien plus puissant que Serge,  4 W contre les 100mW de l'époque, et le DVB-S étant bien plus efficace que l'ancienne TV FM car il concentre toute sa puissance dans une bande passante de 500kHz alors qu'il fallait 18MHz à l'ATV FM. J'avais donc bon espoir de faire le QSO avec la Sardaigne malgré l'augmentation de la distance, 330km contre 248. Mais mes lectures m'avaient mis en garde: le 24 GHz ne se comporte pas de la même façon que le 10GHz car il est sensible à l'humidité, qui peut, dans le pire des cas, apporter une atténuation supplémentaire de 1dB/km. Nous avions donc une double inconnue: d'une part il nous fallait une propagation sous forme de duct, soit une courbure des ondes radio pour suivre la rotondité de la terre (oui, je peux vous l'affirmer, la Terre n'est pas plate). Sans cet effet dû à une météo qui forme une inversion de température à quelques dizaines de mètres au-dessus de la surface de la mer, impossible d'établir une liaison à 330 km, les ondes centimétriques ne se propagent qu'en ligne droite et butent contre une montage d'eau de presque 200 mètres de haut. Il faut donc de la chaleur et pas de vent afin que le duct puisse s'établir tout au long du trajet entre les deux stations. Ce jour-là nous l'avions ce duct, puisque nous recevions IQ0SS à fond sur 10GHz. Oui mais pas sur 24 GHz et là le problème c'était probablement cette fameuse humidité. Il faisait chaud et la mer était brumeuse, on le voyait à l'oeil nu. Pour notre malheur, il y avait donc de l'humidité dans l'air.

 

Les spécialistes du 24 GHz en bande étroite nous avaient dit que les QSO 24GHz par la mer sont difficiles, voire impossibles. IQ0SS avait tenté le coup à quatre reprises en SSB/CW avant notre arrivée. Seul Michel F6BVA avait pu faire le QSO depuis Bormes-les-Mimosas (300km) avec un misérable 51-52, les autres rien. J'étais donc parti de Bussigny mitigé quant au résultat de mon expédition mais plein d'espoir tout de même car le Destin me devait bien un coup de chance après toutes les misères qu'il m'avait faites durant ma vie (sic). Mais non, il est resté de marbre le traître, le coup de chance sera peut-être pour une autre fois. En désespoir de cause, nous avons décidé de nous retrouver une heure plus tard afin de donner à sa Majesté la Propagation le temps de se réveiller, mais peine perdue, rien de mieux une heure plus tard, si ce n'est que nous avions mangé l'excellente omelette aux cèpes que Jean-Pierre nous avait préparée.

 

Alors bien sûr, on ne peut pas bâtir une théorie fiable avec seulement quelques heures d'expérimentation, mais tout de même, il nous faut tenir compte des témoignages de nos copains hypéristes. Les prochaines tentatives de record du monde auront lieu par temps froid et sec, en hiver par exemple, et sur des trajets terrestres, c'est là que nous aurons les meilleures chances de succès. Mais il nous faudra dire adieu aux omelettes aux cèpes de Jean-Pierre et aux magnifiques paysages de la Provence et nous rabattre sur la doudoune, la casquette aux oreilles de lapin, la fondue (avec ou sans fil dentaire), et le schnaps de crapeau cher aux Bronzés...

 

 

La suite, F6EPT

 

Car suite il y eut. D'abord la gentille invitation de Yves F6EPT à venir boire l'apéro chez lui "puisque nous étions juste à côté". C'est là que le lecteur perspicace peut mettre le doigt sur une des qualités , ou défauts c'est selon, des gens du Sud: ils exagèrent. En fait d' "à côté", il nous a fallu presque une heure et demie pour nous y rendre. Même le GPS nous a mis les bâtons dans les roues en nous faisant parcourir 3 x le même trajet en boucle (le bug) au centre d'un petit bled perdu. Nous avons dû désobéir à la dame lorsqu'elle nous a dit "serrez à droite"  pour nous en sortir, nous avons serré à  gauche. Heureusement car les autochtones commençaient à dodeliner de la tête en nous voyant passer pour la 3ème fois, ils commençaient à songer à appeler les pompiers... Mais bon, l'honneur de Jean-Pierre était sauf puisqu'il était "protégé" par les plaques suisses de ma voiture... En tous les cas un conseil: si vous désirez vous rendre chez F6EPT, ne passez pas par Fuveau!

 

Fig 5: Yves F6EPT

 

Yves est un esthète du café. Il le choisit, le commande, le moud et le chauffe comme s'il s'agissait de vin fin. Et nous on le boit et on se délecte. C'est du mocca  de Somalie, le seul vrai café of course, les autres ne sont que des lavasses. Et c'est vrai qu'il est bon son café, il nous a requinqué. Alors visite de sa station, QO-100 en construction, la boucle 80 mètres, la quad ondes-courtes sur mât pneumatique, une merveille. Et le jardin avec sa parabole EME en cours de montage. Un petit paradis dans un havre de paix. Ainsi sont nos copains radioamateurs. On se retrouvera certainement sur Oscar 100 très bientôt.

 

 

La suite suite, F1LVO

 

Jean-François, c'est la référence que chacun va consulter pour contrôler son équipement. c'est un fou de la mesure qui maintient son QRA à 22 degrés non pas pour son confort mais pour la stabilité de ses oscillateurs.  Moi c'était l'émetteur 24GHz que je voulais lui soumettre car il refusait de me sortir de la puissance dans la bande. En déréglant l'oscillateur local, le LO, je pouvais voir monter fortement la puissance de sortie, 100mW et plus, mais hélas vers 25-26GHz, pas dans notre bande 24GHz. Je me doutais donc qu'il y avait un élément sélectif dans la chaîne. Le mixer passif ou le PA ? Je n'ai hélas ni analyseur de spectre ni générateur qui montent à cette fréquence et n'ai qu'un fréquencemètre 26 GHz et mon brave bolomètre H-P 435 comme instrument de mesure. C'est déjà quelque chose mais je voulais en avoir le coeur net, raison de notre passage chez Jean-François. Le verdict fut clair et net: c'est le mixer passif d'émission qui ne laisse passer que quelques milliWatts de 24 GHz. De son côté, le Le PA Toshiba amplifie uniformément tout ce qu'il y a entre 23 et 26 GHz. Moralité: Il faut que je me trouve un nouveau mixer si je veux pouvoir émettre les 360 mW que l'amplificateur de puissance peut sortir sur 24 GHz.

 

Fig 6: Sa Majesté Jean-François F1LVO

 

Et puis la bonne surprise avec le passage du convertisseur de réception au banc-test de Jean-François. D'abord l'oscillateur local, un Nortel sur 12,575 GHz, très stable, quelques Hertz, et surtout très propre. Aucune saleté jusqu'à
moins 80 dB, une perle!

 

Et le rapport S/N du préamplificateur, un DB6NT MKU LNA 243 RX 2 qui vaut son pesant d'or. Son constructeur me l'a livré après avoir mesuré son S/N à 1,6dB. Jean-François a trouvé encore moins mais avait un problème de calibration que nous n'avons pas eu le temps de résoudre, pressés par le temps. Résultat des courses: mon convertisseur 24GHz est au top. On ne pourrait pas faire mieux. Sans rien en dire, j'avais eu un soupçon au Mont Caume: et si mon convertisseur ne recevait pas IQ0SS parce qu'il était sourd comme un pot?  Eh bien heureusement non, il était vraiment hyper sensible, seule la propagation était responsable de cet échec. Ouf !

 

Jeudi 9 juin 2022

 

Journée entière dans le shack de Jean-Pierre F1AAM, à St Mitre les Remparts. Premier boulot: QSO à très courte distance, quelques mètres, entre son transverter 24 GHz (4 Watts) et ma réception. Je voulais surtout savoir si la réception de la SSB était correcte avec mon système car je n'avais encore jamais reçu ce mode avec cet engin, personne n'en fait près de chez moi. Impeccable en effet. Passage ensuite en DATV et surprise: son transverter chauffe très fort. Un ventilateur provisoire résoud le problème mais il faudra le fixer pour le portable que Jean-Pierre va faire avec F1FIH deux jours plus tard. Par contre la DATV, DVB-S2, SR 333 et FEC 3/4 est impeccable. Cet échauffement est provoqué par le duty cycle de l'émission DATV, dont le PA reste constamment à la même puissance, contrairement à la SSB.

 

 

Fig 7: Jean-Pierre et son transverter 24 GHz

 

 

Et puis recherche d'un nouveau mixer pour remplacer celui qui débloque. Rien chez Jean-Pierre mais découverte d'un chip et de son circuit-imprimé d'évaluation sur le Net. OK mais cher, plus de 300 Dollars. Le chip vaut moins de 50 Dollars mais encore faut-il pouvoir le souder, il fait 2,5 x 2,5 mm! Trop petit pour mes mains et mes yeux  défaillants, plus dans mes compétences! Ò rage, ô désespoir... Démonstration de FT8. Habituellement je dédaigne mais Jean-Pierre l'utilise pour étudier la propagation hyper ce qui me fait lever un sourcil. Pas mal du tout en effet, j'y viendrai. Nous terminons la journée par un QSO SSB avec IQ0SS sur QO-100 non sans avoir fait un tour dans son atelier de mécanique où Jean-Pierre est en train de construire des feeds Septum pour un copain. Ses constructions sont magnifiques, c'est un virtuose de la fraiseuse. Un Saint Bernard qui se dévoue pour les autres, le 90% de sa production lui est demandée par ses amis.

 

 

Conclusion

 

Demain je retourne à ma niche avec la tête pleine d'expériences et d'informations. Malgré la non conclusion du QSO 24GHz avec IQ0SS, l'expédition fut un succès. Elle a montré ce qu'on ne pouvait pas faire sur 24 GHz et confirmé la bonne tenue de mon équipement. Grand merci à Jean-Pierre F1AAM. Il fut de toutes les expéditions Grande Bleue des records ATV 10GHz (Consultez la liste des records, c'est impressionnant: il est de toutes les expé bien que son call n'apparaisse pas dans la liste des détenteurs). Nous nous sommes retrouvés 20 ans après notre dernière expédition avec certes quelques rides en plus mais exactement tels que nous nous étions quittés. Avec lui c'est comme ça: nous prenons rendez-vous pour dans 2 semaines et nous nous retrouvons exactement là où c'est prévu, à l'heure dite, et avec le matériel qu'il faut. Je n'aime pas le froid mais avec lui je pourrais partir au Pôle Nord...

 

Merci à Yves F6EPT pour sa sympathique réception. Merci à Jean-François F1LVO pour son dévouement et son expertise. C'est bien utile d'avoir un copain si bien équipé en appareils de mesure, qui sait s'en servir et qui est  toujours disponible pour nous. Et merci à mes deux mécènes, Michel F1CLQ et Michel HB9DUG, qui m'ont donné le matériel qui me manquait. Sans eux, je n'aurais jamais pu être prêt à temps. Nous avons un hobby magnifique!

 

Michel Vonlanthen HB9AFO

 

Annexe:

 


20220608_Mesures chez F1LVO

 


Schéma bloc du TX


Le TX 24 GHz


Sortie du PA
On voit bien que le signal utile, ici au centre (24,049GHz) ,est plus faible que la bande latérale supérieure, qui elle est dans la bande passante de l'ancien mixer. Si ce dernier était fait pour la bande amateur, le signal y serait 20dB plus fort. Ce qui s'est avéré juste avec le nouveau mixer.

 


L'oscillateur local 12,575 GHz
Très propre à -80dB et très stable, quelques Hz de variation en quelques minutes.


Ancien mixer + PA, de 23 à 33 GHz
 


Ancien mixer + PA de 20 à 25,5 GHz
On voit bien que le PA amplifie ce qui sort du mixer hors bande mais pas ce qui devrait l'être.

 


PA seul, centré à 24,048 GHz, span 1 GHz
Même gain sur toute la bande 24,0 à 24, 250 GHz.

 


20220615_Mixer trouvé chez RF-Microwaves en Italie

Il est dans la bande cette fois. J'ai maintenant 30-40 mW à la sortie du PA au lieu des 2-3mW avec l'ancien mixer. Manque encore un ampli de 13dB pour pouvoir sortir le max de puissance de mon PA Toshiba (360mW).

MIXER-23G-A:
https://www.rf-microwave.com/en/alcatel/487264419f/sub-harmonic-up-down-mixer-15dbm-17-6-24-4ghz/mixer-23g-a/

Sub-harmonic UP/DOWN mixer, +15 dBm, 17.6 - 24.4 GHz

Ce mélangeur passif peut être utilisé à la fois pour des applications down-converter (de 23 GHz à IF), dans ce cas le port RF sera un connecteur d'entrée tandis que le port IF sera la sortie du signal converti, et up-converter (de IF à 23 GHz) dans ce cas le port RF fournira la sortie du signal tandis que le port IF sera l'entrée du signal à convertir. Le niveau du signal LO est d'environ +14 / +15 dBm ou 25-30 mW et la perte de conversion de 11 à 17 dB pour les convertisseurs abaisseurs et élévateurs. Les connecteurs LO et IF sont SMA femelle tandis que le connecteur RF est un K mâle (ou PC2.92, série de précision jusqu'à 40 GHz et compatible SMA). Le niveau maximum recommandé des signaux IF et RF est jusqu'à 0 dBm (1 mW) pour éviter les problèmes de compression, tandis que le niveau maximum absolu pour tous les ports est de +20 dBm (100 mW). Le mélangeur utilise un circuit capable de doubler la fréquence du signal LO afin de simplifier la chaîne LO en utilisant une fréquence LO divisée par deux par rapport à celle normalement requise, et assure également une bonne atténuation du signal LO sur les ports IF et RF .

SPECIFICATIONS:

  • RF: 17.6 - 24.4 GHz
  • LO: 8.8 - 12.6 GHz
  • IF (-3dB): dc - 2.5 GHz (RF < 22.5 GHz), dc - 800 MHz (RF > 22.5 GHz)
  • LO level: +14 to +15 dBm
  • Insertion loss: 11 to 17 dB
  • Isolation (LO to IF): >50 dB (LO > 10.5 GHz).  >35 dB (LO < 10.5 GHz)
  • Isolation (LOx2 to IF): >60 dB
  • Isolation (LO to RF): >35 dB
  • Isolation (LOx2 to RF): >50 dB
  • Isolation (RF to IF): >25 dB (RF < 23 GHz). >15 dB (RF > 23 GHz)
  • Connectors (LO + IF): SMA female. (RF): K male (PC2.92mm 40 GHz precision version)
  • Max. Input level: +20 dBm for all the ports
  • 1 dB compression point (P1dB): +3 dBm (IF and LO ports)
  • Test condition level (LO): +14.5 dBm. (IF or RF): -20 dBm
  • Calculator for test frequency: RF = (LO x 2) - IF. IF = (LO x 2) - RF
  • Dimensions: 34 x 33 x 16 mm (excluding connectors)
     

BLOCK DIAGRAM OF THE UP CONVERTER

BLOCK DIAGRAM OF THE DOWN CONVERTER

RETUN LOSS RF PORT

RETUN LOSS IF PORT

 


Profils

 

Balise HB9G La Dôle

 

24.048'924 GHz (mesuré), 2Werp omni, JN36BK

 

Depuis HB9AFO Bussigny

Depuis HB9DUG Vich

Depuis F5DB La Roche-sur-Foron

Depuis HB9IAM Le Grand-Saconnex

 

 

Avec F5DB

Ce n'est pas du tout cuit !...

En réflexion contre la Montagne sous Dîne

Depuis Vich (au-dessus, au bord de la route)

Depuis la sortie de Gilly

Depuis la Dôle, balise HB9G

 

Avec HB9IAM

Pas sûr...

Idem depuis le résevoir

 

Avec HB9DUG

Pas possible

Idem depuis le résevoir

Idem depuis Autoroute Montreux

 

Avec F6BIG Annecy-le-Vieux

 

 


20220817_Monté le 24GHz sur le toit

 

Monté l'équipement 24GHz sur le toit. L'antenne est celle que je sers pour le 10GHz, une Cahors SMC100.

Résultats (max): Balise HB9G 50dB, HB9G contre Mont Blanc 25dB. Soleil à 3dB

 


Amplificateurs de puissance

 

I3OPW:

 

PA 3 Watts

Data sheet TGA 4905

 

 


Schéma

 

 

F6BVA:

 

PA 1 Watt  

  • à RFMA 2124-2

  • 10mW-1 Watt (10-30dBm)

PA 3 Watts

  • à TGA 3905:

  • 30mw - 3 Watts

TGA 4915 à 24GHz (F5DQK)

  • TGA 4915

  • 25mW - 5 Watts


20220830_Convertisseur d'émission

 

Etat actuel après dépannage et améliorations. On le voit ici avec une transition guide-coax en sortie destinée à mesurer la puissance de sortie. Elle est remplacée par un cornet en utilisation normale.

 

 

La SMA en bas à droite amène le signal DATV 1102 MHz depuis le Portsdown 3 à l'entrée FI du mixer. Le niveau standard est d'environ 13 dBm (20mW), en veillant à ne jamais dépasser 20dBm, le maximum absolu que peuvent supporter les ports du mixer Alcatel. Pour ce faire, il faut supprimer la calibration de la sortie du Portsdown lorsqu'il passe en émission (menu 3) car il transmet alors en puissance maximum soit, dans mon cas, 23 dBm (200 mW) en sortie de l'ampli qui suit le  Lime Mini, le SDR du Portsdown.

 

L'entrée LO du mixer est attaquée par l'oscillateur Nortel sur 12'575.1 GHz. Cette fréquence est doublée en interne par le mixer ce qui procure l'avantage d'atténuer le signal LO en sortie. On y récolte alors

  •  la fréquence utile de 24'048.2 MHz ((12'575.1 x 2) -1102)

  • sa fréquence image 26'252.2 MHz ((12'575.1 x 2) +1102)

  • et le résidu du LO (Local Oscillator)  à 25'150.2 MHz, atténué de 35dB, soit quasiment rien.

J'ai inséré un filtre OE9PMJ à 2 cavités à la sortie du PA (en haut au centre) qui ne conserve que la fréquence désirée, celle qui est dans la bande amateur. Actuellement le driver Toshiba ne me sort pas la puissance nominale (panne). Avant la pose du filtre, je mesurais 200 mW de sortie au bolomètre. Après il ne reste plus que 80mW, la fréquence image étant supprimée par le filtre (50% de la puissance mesurée au bolo) moins encore la perte d'insertion du filtre. Mais alors il s'agit vraiment de la puissance utile que je vais envoyer à mon correspondant. C'est en principe ce que devrait faire tout bon émetteur bien qu'un QRM soit hautement improbable à 24 GHz.

 

Le LO a un niveau de 16dBm (40mW), très légèrement supérieur à ce que demande le mixer (15dBm). Il est délivré par l'oscillateur stabilisé Nortel  qui est d'une qualité exceptionnelle. En sortie du mixer on récolte une puissance maximum de 300 µW.

 

En théorie, l'amplificateur Toshiba BA2075B qui fait suite devrait amplifier ce signal d'au moins 30dB ce qui donnerait 300mW en entrée du PA I3OPW, largement de quoi le driver au maximum de ses 3 Watts. Mais il est actuellement en panne et ne sort qu'une parcelle de cette puissance. J'en attend un nouveau.

 

Tel qu'il est actuellement le tout ne chauffe presque pas. I3OPW préconise de monter une résistance de 1 Ohm bien refroidie avant l'entrée du 12 Volts du PA afin de ne pas trop faire chauffer le régulateur interne qui le transforme en
6 Volts. J'ai remplacé cette résistance par un régulateur chinois à découpage si bien que plus rien ne dépasse la température de 40 degrés, je l'ai testé pendant 3 heures non-stop.

 

Il me reste encore deux problèmes à résoudre sur ce montage:

  • remplacer le driver défectueux par un neuf

  • dépanner le Portsdown 3 qui ne délivre pas la puissance désirée à chaque passage en émission.


 

20220908_Evolution du convertisseur émission

 

J'ai pu me procurer une boîte blanche contenant un ampli Toshiba BA 2074C qui couvre, en théorie de 21 à 23,6 GHz. Mais il fonctionne très bien à 24 GHz, ce qui m'a permis de dépanner mon convertisseur. J'en ai profité pour déplacer le filtre de bande. Il est maintenant connecté entre le mixer et le driver Toshiba. De cette façon les raies parasites sont filtrées avant leur amplification. J'obtiens maintenant 1 Watt porteuse en sortie du PA.

 

 

 

Mon bolomètre HP451 commence à gâtouiller. Quelquefois il n'indique rien et je dois alors l'éteindre et le remettre en route, ensuite il affiche ce que je lui injecte. Mais j'ai quand-même un doute sur sa fiabilité. Durant mes réglages j'ai obtenu 3 Watts, le maximum prévu pour le PA I3OPW. Mais j'ai un doute sur cette valeur. Ce sera à confirmer en comparant mon bolomètre avec celui d'un copain.

 

 

Nous avons fait trois nouvelles tentatives de QSO, F5DB et moi, toutes trois négatives. Je montais à chaque fois le convertisseur émission sur l'antenne motorisée de 1 m sur le toit. Mais je ne pouvais pas contrôler la puissance émise depuis le shack si bien que n'étions pas sûrs de la cause de l'échec du QSO: la propagation, un problème de réception chez Bernard ou un problème d'émission chez moi. Pour être sûr de la puissance émise depuis le toit, j'ai installé un galvanomètre sur la sortie "monitor"  du PA I3OPW, une boucle de couplage et une diode. Je peux donc contrôler que le PA sorte la même puissance sur le toit que dans le shack. Une inconnue de résolue! C'est ainsi que j'avance, par petits pas les uns après les autres.

 

Côté mécanique j'ai fixé solidement le PA I3OPW et inséré des tiges filetées dans le flasque de sortie de façon à pouvoir échanger rapidement le cornet contre la transition de mesure de puissance.
 

Demain je vais faire un essai avec Michel HB9DUG, lui à Vich, derrière son vélux avec 0.5W et un cornet, et moi au-dessus de Montreux. Cela fait 50 km à vol d'oiseau, sans obstacle.

 

En préparant mon équipement de réception, j'en ai profité pour mesurer le rapport ciel froid/sol avec le cornet et j'ai obtenu 3 dB. Avec la parabole de 75cm, j'ai obtenu 4 dB de bruit solaire ce qui est fort honorable il me semble. Le pointage est très très critique, ce qui indique que le gain de l'ensemble est important. J'ai reçu la balise HB9G 45dB au-dessus du souffle, en réflexion sur la face sud de ma maison, donc pas en direct.

 


20220909_Montreux-Vich

 

Magnifiques résultats sur ce trajet à vue de 50 km.

 

 

Réception des images de Michel HB9DUG depuis l'aire d'autoroute au-dessus de Montreux, juste avant le tunnel de Glion. Il envoyait 100mW dans un cornet 24 GHz (23dB de gain - perte de 1,5dB dans le guide souple), monté dans son vélux. Je l'ai reçu magnifiquement bien avec un rapport Minitioune D16   (D4 avec le cornet seul, donc de cornet à cornet).

 

Avec ma parabole 70cm, reçu sa porteuse 44dB de s/n, la balise HB9G arrivant 37dB.

Avec un SR de 333 kS/s et la puissance réduite à 0.4dBm (1mW), reçu D4. Qui dit mieux?

 

Vue magnifique sur tout le lac Léman.

 

L'équipement 24 GHz, réception seule

 


20220918_Réception de HB9DUG

 

De fixe à fixe, de Vich (HB9DUG en émission avec 0,5 Watt et un cornet) à Bussigny (HB9AFO avec une nouvelle parabole Fuba (85 x 85cm). Elle me donne 2-3 dB de plus de flux solaire que l'ancienne parabole offset de 60/70cm.

 


Ce que je vois depuis chez moi en direction SUD

 

Dimanche 18 septembre, réception de HB9DUG en réflexion contre les Alpes de Haute Savoie.

Après des semaines de tentatives, la patience et les petits pas ont porté leurs fruits !

Le profil


Bilans de liaison sur 24GHz (calculés avec le tableau Excel de OE2IGL)

 

HB9DUG, Vich - HB9AFO/M, tunnel Glion

HB9DUG: P=1mW, cornet 22dB, SR 333 (Bn=500kHz)

HB9AFO: 2dB/nf, parabole 70cm

Signal reçu = 13,5 dB s/n

 

HB9AFO - F5DB en réflexion contre la Montagne sous Dîne

HB9AFO: P=0,5W, parabole 92cm, SR 333 (Bn = 500kHz)

F5DB: 10dB/nf, parabole 70 cm

Signal reçu = 51 dB s/n sans obstacle (théorique)

En réalité, reçu 16dB, donc perte due à la réflexion = env. 35dB

 

HB9DUG, Vich - HB9AFO, Bussigny contre le Mont Blanc (160 km aller-retour)

HB9DUG: P=500 mW, cornet 22dB, SR 333 (Bn=500kHz)

HB9AFO: 2dB/nf, parabole 70cm

Si on était à vue, je recevrais un signal de 21.2 dB. Mais si on rajoute la perte due à la réflexion contre la montagne, estimée à 35 dB ci-dessus, le signal arriverait 13.8 dB en-dessous du bruit. Donc QSO impossible. Ou alors il faut sérieusement augmenter la puissance et le diamètre des paraboles.

 

Balise HB9G - F5DB

HB9G: 200mW, fente 10dB, porteuse

F5DB: 10dB/nf, parabole 70 cm

Signal reçu = 40 dB s/n sans obstacle. En réalité reçu 30dB s/n. Il y a donc 10 dB de pertes à quelque part (végétation, antenne, câbles, sensibilité?).

 

Théorique

Température = 14.6 degrés (donnée par défaut)

HB9DUG: 500mW, parabole 35cm, SR 333 (Bn=500kHz)

HB9AFO: 2dB s/n, parabole 85cm

s/n (dB) à (km): 79.1 à 10, 70.9 à 20, 65.1 à 30, 60.3 à 40, 56.1 à 50, 52.3 à 60, 48.7 à 70, 45.3 à 80, 42 à 90,
38.9 à 100, 35.8 à 110, 32.8 à 120, 29.8 à 130, 26.9 à 140, 24.1 à 150, 21.3 à 160, 18.5 à 170, 15.7 à 180,
13 à 190, 10.3 dB à 200 km.

 

Mais si température=10 degrés: s/n = 19,9 dB. La distance max devient 260 km (s/n 7.8dB)
 

Conclusion:
En vue directe, sans effet de propagation, avec un SR de 333 kS/s on peut faire 200 km (70 dB d'affaiblissement) au maximum en DATV sur 24GHz. Pour faire plus, il faut améliorer les équipements. Par exemple, remplacer la parabole de 35cm en émission par une 85. On gagne alors 7.7 dB ce qui permettrait d'aller à jusqu'à 230 km. Mais encore faut-il trouver un profil terrestre qui soit sans obstacles.

 

Cela signifie également que la liaison Mont Caume-Sardaigne (que j'ai tentée sans succès cet été) est impossible sans bénéficier d'un effet duct (effet qui "efface" la rotondité de la terre, donc qui fait comme si on était à vue). Et encore, à condition de ne pas avoir d'humidité (qui peut rajouter jusqu'à 1dB/km d'affaiblissement) et d'avoir 4 Watts en émission et 2 grandes paraboles.

 

Mais reste une question: l'effet duct existe-t-il sur 24 GHz?

Quelqu'un l'a-t-il constaté?


HB9AFO 2 octobre 2022

 


Profil Chasseral-Salève: 126 km

 

 


20221004_Comparaison de signal/bruit (s/n)

 

LNB 10GHz

 

Seul: ciel/sol                                = 6dB

 

Sur parabole Fuba 85x85cm:

  • flux solaire                          = 7dB

  • balise QO-100                   = 9.2dB / D5

Sur parabole Visiosat 122/132 cm:

  • balise QO-100                   = 9.4dB / D5

 

Convertisseur 24GHz

 

Seul: ciel/sol                                 = 3dB

Sur parabole 70cm: flux solaire = 4dB

Sur parabole 85cm: flux solaire =   dB

 


à suivre...

 

 

Liens

A suivre...

 

 24 LNC