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La
réception des satellites
Avis
aux passionnés des ondes-courtes (I)
Plutôt
que de se contenter d'observer les satellites, voyons quels sont les moyens mis à
notre disposition pour recevoir les transmissions des
satellites radioamateurs et autres laboratoires orbitaux (RS,
ISS, METEOSAT,
NOAA, INMARSAT, etc).
A
l'image du matériel de radioastronomie, un système de
réception satellitaire nécessite du matériel spécifique qui fait
souvent partie de la panoplie des accessoires du radioamateur ou de tout
passionné des ondes-courtes.
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Equipement
d'une station de réception
Voyons
tout d'abord de quoi se compose une installation type avant d'envisager
d'autres solutions, plus compactes ou intégrées.
Pour
être fonctionnelle, de manière générale une station d'écoute satellite élémentaire
nécessite du matériel élémentaire : une simple antenne VHF et un
récepteur accordé sur la même fréquence. Antennes
à faible gain L'antenne
doit être accordée sur 137 MHz pour recevoir les
satellites défilant en orbite polaire (également appelés "Polar Orbiting Environmental Satellites"
ou POES). L'antenne la plus simple mais efficace est la turnstile
ou dipole croisé (70-80 € chez Thiecom
ou Timestep),
la même que celle utilisée sur d'autres fréquences par les stations
de radiodiffusion AM, mais à une échelle plus petite. Une meilleure
solution consiste à utiliser une antenne hélicoïdale quadrifilaire (QHA).
Elle offre l'avantage d'être fixe, elle ne requiert donc pas de moteur
d'antenne, et change automatiquement d'élévation et d'azimut en
fonction de la direction du satellite sans interrompre la réception.
Elle présente une polarisation circulaire droite et une bande passante
relativement étroite. Si vous êtes bricoleur vous pouvez facilement
construire ces antennes vous-même à très faible coût.
Malheureusement, les plans ne sont pas faciles à trouver et je n'en
possède aucun.
Comme
toute antenne fonctionnant sur les bandes VHF, ces aériens
travaillent sans préamplificateur mais requièrent un cable coaxial
de qualité pour éviter les pertes qui sont beaucoup plus importantes
en VHF qu'en HF. Dans cette configuration, la longueur du coax ne
devrait pas dépasser 15 mètres. Si votre coax mesure 15 mètres
ou plus, vous devrez utiliser un préamplificateur 137 MHz qui
sera monté directement sous l'antenne. De telles antennes fonctionnent
également très bien pour recevoir les signaux de la Station Spatiale
International ISS
sur 145.800 MHz dans la bande amateur des 2 mètres.
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Un préamplificateur
à placer juste sous l'antenne de réception. Son niveau de bruit est
de 0.5 dB et son système de filtrage permet de rejeter
les pagers émettant sur 153 MHz au-delà de 50 dB.
Document Timestep. |
En
complément vous pouvez ajouter les accessoires suivants : -
Un préamplificateur d'antenne pour améliorer la réception des signaux
dont la puissance est limitée à 5 W (37 dBm) -
Un ou plusieurs récepteurs SSB et FM couvrant les fréquences de 30 MHz,
135-145 MHz (la plus utilisée), 430-440 MHz et 1.691-1.694 GHz (pour
METEOSAT), équipé optionnellement de convertisseurs -
Le récepteur VHF doit accepter des filtres FM présentant une bande
passante de 30 à 50 kHz (ni trop étroite ni trop large) afin de capter les signaux APT sur 137 MHz -
En option, un modem DSP (V.92 digital) permettant de capter les signaux
fax transmis par ces satellites et les autres transmissions digitales par
ondes-courtes (par exemple la télémétrie en PSK à 400 bps des satellites
OSCAR).
En
général la réception des satellites en orbite polaire ne pose jamais de
problème. Orbitant entre 200 km (ISS) et plus de 1000 km d'altitude, même avec
5 W de puissance, vous capterez assez facilement les signaux transmis en VHF.
Toutefois, vu leur distance, les satellites géostationnaires requièrent
une antenne à haut gain.
Antennes
à haut gain
Sachant
que les satellites météo travaillent à différentes fréquences, nous avons besoin de plusieurs types d'antennes.
Pour recevoir les satellites météo en VHF vous pouvez utiliser votre
dipole croisé ou la quadrifilaire. Ce type d'antenne est suffisant mais présente
un faible gain. Pour recevoir les METEOSAT vous avez besoin de
quelque chose de plus grand et à bande étroite, accordé sur les micro-ondes (bande L).
Cela nous conduit à choisir une antenne présentant un gain élevé parmi l'un des
modèles suivants : -
Une antenne Yagi VHF à polarisation circulaire croisée
(en forme de X) ou une une antenne hélicoïdale (en forme de
tire-bouchon) à polarisation circulaire à droite accordée sur 137 MHz, et offrant un gain
d'au moins 14 dBic si vous désirez capter les signaux des satellites défilants en orbite polaire (NOAA, METEOR, etc) -
Une antenne parabolique de 1m à 2m de diamètre
(90 cm est le minimum) accordée sur 1.69 GHz et offrant un gain d'au moins
22 dBic pour capter les satellites géostationnaires (METEOSAT, etc).
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Une
parabole Timestep de 90 cm
de diamètre pour
recevoir les satellites géostationnaires. Elle offre un gain
de 22.5 dBic. |
Cette
parabole est faite soit d'une surface métallique pleine soit constituée d'un
treillis métallique. Elles sont proposées avec ou sans
trépied. Les modèles tactiques haut de gamme sont très
chers mais il existe des produits amateurs plus accessibles.
Beaucoup d'amateurs se reportent également sur les antennes
de TV par satellite
Ces deux types d'antennes à gain élevé doivent être équipées
d'un moteur du fait que leur angle d'ouverture est très
étroit (10-20°).Enfin,
si vous désirez utiliser un logiciel de poursuite
de satellites pour diriger votre antenne et suivre les
satellites en temps réel, David H. Lamont, ZL2AMD, propose
une carte UNI-TRAC,
une interface de poursuite et tuner pour PC qui, connectée à
un moteur, assure un suivi automatique et en temp réel de
n'importe quel satellite. Cette interface remplace la carte Kansas
City Tracker/Tuner qui
n'est plus disponible. Tous
ces accessoires sont disponibles chez tout bon revendeur de
matériel électronique ou radioamateur tel ICOM, Kenwood,
Yaesu, AOR et autre UKW-Berichte. La plupart d'entre eux vendent
également des antennes Yagi en polarisation croisée et des
antennes paraboliques.
AMSAT
Pass Prediction Calculator
(Prédictions
en ligne valables pour tous les satellites radioamateurs)
Réception
d'ISS
Je
me doute bien que ce matériel risque de vous faire peur si vous lisez
ceci pour la première fois. Ca vous change de l'antenne télescopique de
votre radio portative !
Si
vous voulez écouter les astronautes à bord de la station ISS
dans les bandes VHF - certains astronautes sont en effet radioamateurs et
utilisent l'indicatif NA1SS - vous pouvez ignorer toutes ces antennes. Il
vous suffit d'utiliser une antenne ground plane verticale ou une discone.
Ce type d'antenne étant polarisé verticalement, vous pouvez seulement
capter les transmissions d'ISS lorsqu'elle évolue très bas sur l'horizon
et durant une période plus courte que si vous utilisiez une antenne Yagi
orientable.
Les périodes d'interruption des liaisons amateur sont connues d'avance et correspondent en général aux EVA et aux
changements d'équipage d'ISS.
Position
Temp-réel des satellites Amateur au-dessus de l'Europe
Les
derniers TLE de la station ISS
Les
derniers TLE de la navette spatiale américaine
3-line
TLE de tous les satellites au 22 mai 2005 3-line
TLE des satellites radioamateurs au 22 mai 2005
ISS
Fan Club
Pour
capter les émissions d'ISS vous devez écouter en Région 1 (Europe, Russie, Afrique) la fréquence de 145.800
MHz en FM (downlink), les radioamateurs au sol émettant sur 145.200 MHz
(uplink).
Réception
des fax HF
Pour
la réception des fax et autres messages météo dans les bandes HF (80-10m), vous pouvez
tendre à l'extérieur un long fil d'au moins 20m ou ériger une petite
antenne HF verticale d'au moins 5m de hauteur. Une solution plus onéreuse mais plus compacte
consiste à acquérir une antenne magnétique active de réception telle la Wellbrook
ALA-1530 qui fonctionne également à l'intérieur.
Satellite Tracking
(NASA) - Heavens-Above - Celestrak
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Actvités
radioamateurs |
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A
gauche une antenne radioamateur reconnaissable à sa grande
Yagi décamétrique sur laquelle ont été ajouté des
éléments directionnels pour le traffic V/UHF. Photographie prise le 27
janvier 1998 lors de la conjonction de la Lune avec Vénus
et Mercure. A droite l'astronaute et radioamateur KC50ZX à
bord de la navette spatiale américaine en conversion avec
des radioamateurs du Goddard Amateur Radio Club sur 145.200/145.800 MHz.
L'équipage d'ISS travaille également en packet radio
sur 2m. Documents Astroarts
et NASA. |
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De
la même manière, si vous êtes radioamateur et désirez travailler par
satellite (avec les satellites OSCAR ou ISS) sur les fréquences adéquates, vos
antennes devront être à la hauteur de vos espérances. Les composants
électroniques réagissant dans ces hautes fréquences différemment qu'en
HF, rien ne vaut une antenne Yagi
comprenant de 5 à 30 éléments en VHF avec préampli d'antenne,
équipée d'au moins deux cables coaxiaux par antenne, l'un de très bonne
qualité pour l'émission, le second de qualité éventuellement moindre
pour la réception, les cables coaxiaux étant aussi courts que possible.
Il existe encore des différences selon que vous travaillez en SSB ou en
FM. A ma connaissance la seule petite beam d'émission couvrant de
manière continue les fréquences comprises entre 1.5 et 200 MHz et
supportant jusqu'à 1 kW PEP (pour la HF) est la D2T.
Mais ceci est un autre débat.
Réception
d'Inmarsat Pour
les passionnés de mer et d'aventures, rappelons qu'aujourd'hui plus
aucune expédition, qu'elle soit maritime, terrestre ou se déroulant dans
les airs, ne trafique par les ondes-courtes, excepté les contacts locaux
en VHF. A l'ère des satellites toutes les communications entre les membres d'équipage et leur base ou le
QG sont établies à travers le réseau mondial des satellites Inmarsat et autre Orbcomm (sauf dans les régions
polaires). Créé
en 1979, Inmarsat comprend aujourd'hui 13 satellites. Ils assurent toutes les
communications mobiles à travers le monde. Les satellites Inmarsat sont
situés sur quatre "slots" orbitaux appelés IOR,
AORE, AORW et POR. Une liaison Inmarsat peut s'établir avec des
moyens très modestes mais très onéreux, comprenant un PC portable, un
téléphone Inmarsat Mini-M (genre GSM) et une antenne portative. A titre
d'information une installation Inmarsat portable d'émission (terminal
Inmarsat M4, console
Nera avec antenne portefeuille pliable et liaison ISDN) revient à
5000€, mais
c'est autre chose qu'un GSM ! A
consulter : France Satellite Les
satellites Inmarsat sont classés en 4 catégories selon les fonctions ou
les modes supportés : A (analogique), B (numérique), C (fonction télex)
et D (télécopie et téléphonie). Le
premier satellite de cette catégorie est Inmarsat-A qui est opérationnel
depuis 1982. Il transmet des communications en clair, y compris des fax,
des données et du courrier électronique. Son successeur Inmarsat-B est
opérationnel depuis 1993 et a sensiblement réduit le coût des
communications. Inmarsat-E transmet les positions des balises à des fins
de sécurité et relaye l'information aux stations Inmarsat côtières,
etc. Connecté
sur les satellites Inmarsat, vous y entendrez tous les équipages des
courses au grand large, les grands paquebots transatlantiques, certains
hommes d'affaires et quantité d'expéditions scientifiques. Inmarsat est
également utilisé dans les contrées reculées pour servir de relais
entre les étudiants et leur professeur. Enfin, à travers le réseau ISDN
(RNIS) et des terminaux Inmarsat GAN, il est également possible de se
connecter à Inmarsat par Internet. Pour
écouter ces transmissions, tout ce qu'il vous faut c'est un récepteur
(scanner) et une antenne accordés sur la bande L de 1525-1559 MHz
(émissions sur 1626.6-1660.5 MHz). Les signaux étant émis à faible
puissance, ici également un préamplificateur d'antenne de 20 dB à
faible bruit (0.5 dB) est recommandé. L'antenne peut-être soit une
parabole offrant un gain d'au moins 20 dBic (ou 10 dBic pour les Mini-M)
soit une antenne hélicoïdale à polarisation circulaire à droite. Si
vous souhaitez capter ces satellites lorsqu'ils sont près de l'horizon
uniquement (comme le font certain bateaux) une antenne omnidirectionnelle
accordée sur la bande L peut également convenir. Notons
enfin que la plupart des antennes Inmarsat peuvent être utilisées pour capter les
satellites météo en orbite polaire (GOES, etc).
Réception
d'Iridium Citons
pour mémoire la constellation des 66 satellites Iridium (Low-Earth Orbit)
orbitant à environ 780 km d'altitude. Ils utilisent la bande Ka
(19.4-19.6 GHz pour les transmissions vers le sol - downlink - et
29.1-29.3 GHz pour les liaisons montantes - uplink). Ils utilisent
également la bande L (1616-1626.5 MHz) pour les services téléphoniques
ainsi que la bande Ka (23.18-23.38 GHz) pour les liaisons entre
satellites. Ce réseau est essentiellement utilisé pour les
communications en zone rurales et maritimes où les liaisons terrestres
sont inexistentes.
Le réseau Iridium transmet également des données et peut être relié
à tout ordinateur et à Internet. Enfin, Iridium offre un service de
Pager qui permet de consulter des messages, des emails et des SMS
n'importe où dans le monde.
A l'exception de la bande L, le réseau Iridium n'est donc pas accessible
sur un récepteur scanner ordinaire. Il nécessite des downconverters et
des paraboles à haut gain, réservant ce genre d'écoute aux bricoleurs
les plus habiles capables de fabriquer leur propre installation de
réception.
Réception de la NASA TV
Le Centre Spatial Johnson de la NASA
diffuse en continu des émissions par satellite, essentiellement sur le
satellite géostationnaire AMC-6 situé à 72° ouest. Il s'agit d'un satellite de TV
ordinaire transmettant deux signaux : un signal vidéo à polarisation
verticale au format NTSC émit en bande C sur 3880 MHz et un signal audio FM monaural sur
une sous-porteuse de 6.8 MHz.
Sachant que le signal atteint 40 dBW à New
York, mais est 1000 fois plus faible au milieu
de l'océan Atlantique Nord, sa réception en Europe requiert une
parabole à haut gain (>4m de diamètre) équipée d'un préampli
d'antenne et un décodeur NTSC/PAL ou SECAM.
Aussi, si votre signal n'est que de 0 dBW en Europe, vous êtes 40 dB en-dessous et il est vain de vouloir capter quoi que ce soit.
Si le gain
d'une parabole n'augmente que de 6 dB quand on double son diamètre, vous
avez besoin d'une parabole 64 fois plus grande que celle captant le signal
de 40 dBW (soit 64x 2m ou 128m de diamètre !) pour obtenir un signal de
même qualité...
Rappelons toutefois que ces émissions sont également accessibles
moyennant beaucoup moins de ressources sur Internet
tandis que des extraits sont téléchargeables à partir de divers sites
d'actualité (Spacelink, CNN, etc).
Réception des images d'ISS Concernant
la réception directe des images vidéos transmises depuis ISS ou la
navette spatiale au centre de contrôle, il est vain de vouloir essayer.
En effet, les signaux transitent par un relai satellite dénommé TDRS
(Tracking & Data Relay Satellite) dont les informations sont
encryptées pour des raisons de sécurité. La transmission est établie
dans la bande microondes vers 15 GHz. A ces fréquences vous avez besoin
de matériel très exotique et de beaucoup de savoir-faire pour mettre au
point une installation de réception. Si vous n'êtes pas un ingénieur
télécom talentueux, mieux vaut abandonnée l'idée... Mais si vous
désirez plus d'information, consultez le site web UHF-Satcom
ou inscrivez-vous à l'Amateur
DSN Group sur Yahoo!
Deuxième partie
La
réception des images météo |
