Antenne plate

MA-WA25-DP17

       Spécifications

Antenne hélice Wimo

   Spécifications

Antenne Flexa Yagi

Parabole

Cahors SMC 100

   Spécifications

Commutateur coaxial

   Branchements

Dual-feed 2.4-10 GHz pour le trafic sur Oscar-100

Réception 10GHz

(polar horizontale pour la large bande (DATV) et verticale pour la bande étroite (SSB))

La réception 10GHz se fait directement au moyen d'un PLL-LNB (Bullseye super-stable acheté chez Passion Radio) fixé à l'arrière du réflecteur de l'hélice dont le centre est percé d'un  trou de 44 mm de diamètre. Il suffit ensuite de positionner le PLL-LNB au foyer de la parabole en recherchant le point exact en mesurant un signal provenant du satellite. Ce point focal n'est pas très critique, on peut le varier de quelques centimètres sans diminution notable du signal reçu. La polarisation est à ajuster en faisant tourner le PLL-LNB sur son axe. Si on l'alimente en 12 Volts, elle correspond à la position horizontale de la fiche de sortie. C'est ensuite la tension d'alimentation du PLL-LNB qui fait passer d'une polarisation à l'autre: +12V = horizontale (trafic DATV), +18V = verticale (trafic SSB). Le PLL-LNB Bullseye est suffisamment stable et précis pour recevoir aussi bien de la DATV que de la SSB/CW.

Pour terminer il faut encore régler le skew (position axiale) car le maximum de signal ne correspond pas exactement à la position horizontale 0 degré ou 90 degrés. Il faut donc tourner légèrement le PLL-LNB sur son axe afin de déterminer le point maximum de réception (très flou) ou le point minimum de la polarisation inverse (très pointu). Il suffit pour cela de centrer l'analyseur de spectre (Airspy +SDRsharp + Pipo dans mon cas) à la limite entre les deux bandes (étroite et large) afin de voir en même temps la balise DATV et les balises CW. On règle alors l'inclinaison pour que les balise CW soient le plus faibles possibles. A ce moment-là on est au maximum de la réception en polarisation horizontale et au minimum de la polarisation verticale, c'est exactement ce qu'on veut.

 La réception est maintenant réglée au mieux.

Emission 2400 MHz

(polarisation circulaire droite)

Après moultes essais, je suis arrivé à la conclusion qu'une antenne patch n'avait pas un diagramme de rayonnement adapté à une parabole offset (mais bien pour une prime focus). C'est une antenne hélice qui convient le mieux. J'en ai construit plusieurs mais ai eu de la peine à les régler pour un TOS (Taux d'Ondes Stationnaires) minimum. La fabriquer afin qu'elle résonne sur la bonne fréquence est facile car c'est une antenne à large bande, ce n'est donc pas critique. J'ai utilisé du fil de cuivre d'un diamètre de 2mm et l'ai bobiné de façon à obtenir un tire-bouchon de 40 mm de diamètre avec un pas de 30 mm. J'ai fait les premiers essais avec le système de matchage que décrit F1TE sur son site: Extrémité de l'hélice soudée sur le réflecteur (circuit-imprimé double face de 100 mm de côté). Positionner et  souder la prise N à 1/3 de spire de la masse (où est soudée le bas de l'hélice). Sans rien faire d'autre on doit déjà mesurer un creux de TOS sur la fréquence de résonnance de l'hélice. Mais attention, il y a des pièges:

• Mon analyseur de spectre Rigol ne montant que jusqu'à 1500 MHz, j'ai fait l'acquisition d'un mini SNA, petit analyseur de spectre-générateur tracking 35-3000 MHz qui fonctionne avec le logiciel SNAsharp de F4HTQ. J'ai fait mes premières mesures avec un coupleur fabriqué avec deux câbles semi-rigides RG-141 (diamètre 3,6mm) selon la description de F6BQP (Coupleur directif 2,4GHz dans Radio-REF 940, mars 2020). En Wobbulant l'hélice avec le générateur de tracking, la courbe obtenue était catastrophique, que des creux et des bosses!
   

• J'ai donc remplacé le générateur de tracking du Mini-SNA par une carte DATV-Express qu'on peut utiliser comme un générateur à l'aide du logiciel DATV-Express SDR et varié manuellement la fréquence tout en laissant la partie "'analyseur" mesurer l'amplitude du signal de retour donné par le coupleur. Résultat tout aussi catastrophique!
   

• J'ai alors eu l'idée de mesurer le signal sortant du coupleur avec mon bolomètre H-P 435A. En augmentant l'amplitude du signal injecté dans l'antenne au moyen d'un amplificateur (F1TE, Radio-REF ), la sensibilité du bolo était suffisante. Mais j'obtenais toujours des résultats erratiques... jusqu'à ce que je m'aperçoive que toutes ces mesures étaient faussées  par la réception directe du signal provenant de l'antenne, fixée pour la mesure sur mon bureau au moyen d'un étau, à 30 cm de la sonde du bolomètre !... Il y avait des fuites partout ce qui faussait totalement les mesures.
   

• Donc dernière tentative: le retour aux fondamentaux! Mesure avec le coupleur mais avec un détecteur constitué d'une diode Schottky en série avec un condensateur de passage aboutissant à mon vieux multimètre analogique Métrix (échelle 50 microAmpères). Et là, ô miracle, mesure parfaite! Mesure du sens direct et réfléchi en inversant le coupleur. Et c'est ainsi que j'ai pu régler mon hélice au piccolo à 1:1 de TOS.
   

• Fréquence de résonnance de l'hélice en variant son diamètre et son pas.
  TOS en ajustant le petit condensateur constitué d'un petit bout de clinquant de cuivre soudé qu'on voit sur la photo de l'article de F1TE.
   

• Dernière étape: faire coïncider le lobe de rayonnement de l'hélice avec celui qu'il faut pour illuminer la parabole au mieux. Pour ce faire il faut couper des spires de l'hélice jusqu'à obtenir le résultat souhaité.  Par principe, plus l'antenne sera courte et plus le lobe sera large. Au départ il faut donc prévoir une hélice plus longue que nécessaire et au final, il faudra probablement refaire complètement l'hélice car on ne peut pas trouver un maximum si on ne le dépasse pas. Après le premier essai. j'ai ressoudé une spire d'hélice afin d'être certain que j'avais trouvé la longueur optimale. Ceci fait, j'ai reconstruit entièrement l'hélice en lui donnant exactement la longueur trouvée: 4,5 spires (dépend du rapport focale/diamètre de la parabole).
   

• Derniers détails: il faut une hélice à polarisation circulaire droite ce qui signifie que le sens de l'hélice, lorsqu'on la regarde depuis le dessus, est dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. J'ai installé une  bouteille d'eau plate en PET transparent autour de l'hélice pour la protéger des intemopéries. Sa présence n'influwence ni la réception ni l'émission.

Pour la version finale de cette source de parabole, j'ai dû déporter la prise N sur le côté afin qu'elle ne vienne pas buter dans le PLL-LNB. La méthode est très bien expliquée dans l'article de F6BQP Retour sur l'antenne hélice 2,4GHz dans Radio-REF 942, mai 2020): un bout de clinquant de 40 x 10mm entre la prise au tiers de la première spire de l'hélice (côté réflecteur) et la prise N.

Tel-quel, le plan focal de l'hélice 2,4GHz coïncide parfaitement avec celui du PLL-LNB. Par rapport à ma parabole offset de 1 mètre utilisée séparément pour l'émission et la réception, mon feed bi-bande monté sur une parabole offset Visiosat de 1,2 mètre, j'ai mesuré 0,5dB de plus en réception et 2dB de plus en émission. Avec l'avantage de n'utiliser qu'une seule antenne pour la réception et l'émission.

C'était long mais j'y suis arrivé. Et accessoirement j'ai appris pas mal de choses.

Mais ensuite j'ai encore connu quelques aventures. Avec ma première hélice, dont le TOS n'était pas bon, la fiche N du feed devenait chaude après quelques dizaines de secondes, ce qui indiquait la présence de pas mal d'ondes stationnaires. Mon PA 2,4GHz sortait alors 40 Watts au maximum. Mais voilà, ces mauvais traitements ont fini par l'énerver alors qu'il était bien  tolérant jusque là et il s'est fâché tout rouge: il a fait exploser le condensateur de couplage de sortie d'un des transistors. Mais Dieu que Môssieur est susceptible! Pendant quelques jours je ne me suis pas aperçu que mon ampli ne sortait plus que la moitié de sa puissance nominale et ai mis la faiblesse de mon signal renvoyé par le satellite sur le compte de l'hélice. J'ai donc perdu beaucoup de temps à tenter d'améliorer mon feed alors qu'il était parfait. C'est bien vrai que "la vie n'est pas un long fleuve tranquille"...

Et puisqu'on est au chapitre philosophie, je terminerai par "C'est de ses erreurs qu'on apprend, pas de ses succès". Heureusement pour moi, j'aime apprendre, c'est probablement pour ça que le destin m'a à la bonne et qu'il me suit comme mon ombre lors de  mes expérimentations...