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 le matériel suivant :

- Une antenne équipée d'un rotor pour pouvoir l'orienter en élévation et azimut

- Un préamplificateur d'antenne pour améliorer la réception des signaux dont la puissance est limitée à 5 W

- Un ou plusieurs récepteurs SSB et FM couvrant les fréquences de 30 MHz, 135-145 MHz (la plus utilisée), 430-440 MHz et 1.2 GHz, et optionnellement des convertisseurs.

- Un modem DSP (digital) permettant de capter les signaux de télémétrie dans tous les modes digitaux utilisés par ces satellites.

Pour la réception des satellites météos plusieurs éléments viennent compléter cette panoplie.

Activité radioamateur 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. L'équipage d'ISS travaille également en packet radio sur 2m. Documents Astroarts et NASA.

Si vous débutez dans cette activité comme écouteur vous pouvez commencer par un récepteur VHF acheté d'occasion. Cela ne coûte que quelques centaines d'euros dans une brocante spécialisée. Dans ces conditions, compte-tenue de la précision demandée et du poids de l'antenne, le rotor sera souvent la partie la plus onéreux de votre installation (> 1500 euros).

Un radioamateur licencié, donc autorisé d'émettre, verra le problème sous un autre angle (c'est le cas de le dire !). Si cela vous concerne vous pouvez acheter un émetteur-récepteur toutes bandes couvrant les bandes HF, VHF et UHF. Mais souvent les radioamateurs préfèrent utiliser des systèmes non intégrés - surtout en cas de panne - et achètent un émetteur-récepteur spécifique couvrant les bandes V/UHF.

A consulter : Comment devenir radioamateur ?

Hams in the Sky - ISS and ET Shadow experiment

Le récepteur ou transceiver idéal, toutes bandes et tous modes, que vous placeriez sur votre bureau n'existe pas (encore) car il devrait couvrir toutes les fréquences entre 150 kHz et 4 GHz et disposer des modes CW (morse), phonie (SSB, FM, AM), et être capable de décoder les modes digitaux (RTTY, FSK, PSK31) et TV à balayage lent (SSTV). 

On peut aussi dresser la liste d'une panoplie d'options utiles à ce genre d'activité que vous trouverez chez tout bon représentant de matériel électronique ou radioamateur tel ICOM, Kenwood, NEC et autre Yaesu.

Sachant qu'il existe différents types de satellites (géostationnaires et défilants) nous avons besoin de plusieurs types d'antennes en complément de celle que les radioamateurs utilisent pour établir leur QSO par satellite :

- Une antenne Yagi en polarisation croisée équipée d'un rotor et disposant d'un gain d'au moins 14 dBi si vous désirez établir des QSO par satellite (réservé aux radioamateurs) ou capter les signaux digitaux

- Une antenna omnidirectionnelle à polarisation circulaire droit pour capter les satellites météos défilants (NOAA, METEOR, etc) qui doit être équipée d'un préampli car le signal VHF à 137 MHz arrive avec une puissance limitée à 5 W.

- Une parabole de 1m à 1.80m de diamètre offrant un gain d'au moins 24 dB pour capter les satellites géostationnaires (METEOSAT)

- Au minimum un récepteur couvrant les fréquences comprises entre 135-138 MHz

- Une sortie digitale à 9600 bauds

- Des options telle que pouvoir changer le filtre IF pour de plus larges, disposer d'offsets FM non standards, etc.

Pour ceux qui préfèrent utiliser un rotor d'antenne automatique, c'est vivement conseillé, Kansas City Tracker propose une très célèbre carte pour PC qui assure l'interface entre le programme et le rotor d'antenne afin d'assurer un suivi sans coup férir en temps réel sur le satellite de votre choix. Cette marque fait aujourd'hui partie des standards.

Petites antennes

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 ! Mais on peut se passer de ce matériel. Si vous disposez de vraiment peu d'espace pour installer plusieurs antennes ou même pour ériger une verticale, une parabole ou une discone, il existe une solution "compacte" qui plaira sans doute à tous les écouteurs et aux amateurs vivant en appartement.

Pour la réception des fax et autres messages météos dans les bandes HF (80-10m), vous pouvez acquérir une antenne magnétique active de réception telle la Wellbrook ALA-1530 qui fonctionne à l'intérieur ou simplement tendre à l'extérieur un long fil d'au moins 20m ou ériger une antenne verticale HF d'au moins 6m de hauteur.

En général la réception des signaux satellitaires ne pose jamais de problème. Même avec 5W de puissance, vous capturerez leurs signaux assez facilement. Par contre si vous êtes radioamateur et désirez passer en émission sur les fréquences adhoc, 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 beam, les fameux "rateaux" comprenant quelque 23 éléments en VHF avec préampli d'antenne, équipés 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 est la D2T. Mais ceci est un autre débat.

La réception

Reprenons le cas où vous disposez d'une antenne directionnelle fixée sur un rotor. Une fois la partie hardware installée vous devez disposer d'un logiciel de poursuite satellitaire tel WXTrack, il est gratuit et supporte la carte Kansas City Tracker et bien d'autres interfaces. Parmi les produits commerciaux citons en particulier Nova for Windows. Tous tiennent compte des éléments Kepleriens décrivant les paramètres orbitaux des satellites. 

Lorsque les différents composants de votre système sont reliés et leur bon état vérifié, vous pouvez allumer votre récepteur, votre ordinateur et prendre en chasse le satellite de votre choix. Même si votre antenne n'est pas directionnelle vous aurez besoin d'un logiciel de poursuite satellitaire ne fut-ce que pour pouvoir localiser le satellite en temps réel. Dans ce cas évidemment votre ordinateur ne doit pas être relié à votre antenne, il s'agit d'une simple simulation en temps réel.

La durée de passage d'un satellite en orbite basse durant environ 10 à 15 minutes je vous conseille de préparer vos instructions et vos manip à l'avance sinon en cas d'échec vous devrez patienter plus d'une heure pour faire une nouvelle tentative.

Les signaux que vous pouvez capter sont multiples, allant des données télémétriques (température du satellite, orientation, courant disponible, etc) transmises en mode AX.25 (packet) à des signaux clairs en SSTV ou FM.

A gauche réception d'images fixes transmises par METEOSAT 6 le 15 avril 1997 sur 1691 MHz avec une parabole de 90 cm de diamètre équipée d'un convertisseur 137 MHz placée juste en-dessous. Au centre une image transmise le 18 mai 1998 sur 137.62 MHz par le satellite défilant NOAA 14 en orbite polaire. L'image de gauche a été décodée avec JVFAX, celle du centre avec WXSAT. A droite la réception de signaux WEFAX transmis par NOAA 14 sur 137.62 MHz via la carte WinRADIO WR-1550i équipée du module FAX. Documents F1DTU, NOAA et WinRADIO.

La réception des satellites météos est plus intéressante car ils débitent leurs données de façon continue, les METEOSAT sur 1.69 GHz (Canal 1 sur 1691 MHz, Canal 2 sur 1694.5 MHz), les METEORS et autres NOAA sur 137 MHz (NOAA 14 sur 137.62 MHz, NOAA 15 sur 137.5 MHz, METEOR 3 sur 137.85 MHz).

Comme on le voit, seuls les satellites géostationnaires METEOSAT émettent à haute fréquence et en mode digital. Pour vous éviter d'acquérir un récepteur spécifique pour la bande des 1.69 GHz et si vous ne voulez pas investir dans une carte WinRADIO avec son module FAX qui reste onéreuse (au moins $600), vous pouvez utiliser votre récepteur 136-138 MHz, celui-là même qui vous sert à capter les émissions des satellites défilants (NOAA, METEOR, RESUR, SICH, OKEAN). Il suffit de l'équiper d'un convertisseur 1690-137 MHz ayant une bande passante de 30 kHz. Ce convertisseur doit être placé directement sous la parabole car à si haute fréquence les pertes de signaux sont importantes. Votre installation doit être complétée par un convertisseur A/D pour démoduler les signaux reçus que vous relierez à la sortie série de votre ordinateur. Cet adaptateur est souvent remplacé au profit de la carte son qui équipe aujourd'hui tous les ordinateurs (même principe que la SSTV) ou éventuellement par l'adaptateur MFJ-1213 ou ceux proposés par Bonito Communication Technologies.

Ci-dessus, toutes options incluses excepté l'ordinateur, au minimum une installation de réception satellite devrait vous coûter environ 450 euros si vous achetez du matériel de réception dédié tel les produits de Comelec présentés ci-dessus constitués d'un récepteur météo analogique, d'un convertisseur 1690-137 MHz et une parabole en grille. Ceci dit il existe des configurations dix fois plus chères, fonction du récepteur et des antennes utilisées. Ci-dessous, si vous désirez uniquement capter les messages météorologiques, Bonito Communication Technologies vend un interface "BoardTerminal '98" et un logiciel baptisé "ProMétéo". Il permet, en autres choses, à partir d'un ordinateur et d'un récepteur ondes-courtes de sélectionner les fréquences radio des centres météos diffusant les messages SYNOP, télex et autres fax et d'afficher ces données en clair.

Dans une installation classique (toutes sauf WinRADIO) pour décoder les images météo vous devez enfin installer un bon logiciel de traitement de signaux capable de traiter les formats "fax" ou assimilés. Parmi les programmes gratuits citons WXSAT et JVComm32/JVFax. Le site d'AMSAT ainsi que celui de Dave Ransom proposent également une longue liste de produits.

Pour être complet, rappelons que si seules les données météorologiques vous intéressent, il est possible de les recevoir en direct via le réseau APRS, qui sont quelquefois relayées par les stations relais (répéteurs).

L'analyseur de spectre

Terminons ce tour d'horizon - le mot est à propos - en décrivant un logiciel très sophistiqué d'analyse de spectre appelé FFTDSP. Il a été mis au point par le radioamateur américain Mike Cook, AF9Y, qui est par ailleurs membre de la SETILeague et un habile astrophotographe comme en témoigne les images publiées sur son site web et auquel je rends hommage dans la gallerie d'images.

Le rôle de FFTDSP est de détecter de faibles signaux radios ou toute autre forme d'écho (porteuse, CW, CQ, trafic EME, etc) dans un spectre de fréquences. Ce logiciel est également intéressant pour détecter les satellites. Vous pouvez effet le connecter à une petite parabole et un récepteur scanner balayant les fréquences de quelques gigahertz. Il sera alors en mesure de détecter la signature typique des satellites car leurs signaux évoluent à travers le spectre en suivant des obliques suite à l'effet Doppler comme en témoigne l'image capturée ci-dessous à droite.

Pour mieux "lire" l'image fournie par un analyseur de spectre tel FFTDSP et comprendre son utilité voici une comparaison avec un logiciel similaire choisi à propos et utilisé par les radioastronomes professionnels. A gauche l'image du spectre électromagnétique réalisée aux alentours de 1419.9 MHz par le logiciel SETI relié au radiotélescope d'Arecibo. Elle est en tous points similaire au logiciel FFTDSP. On remarque au centre un fin trait vert vertical laissé par un signal parasite fixe, probablement une onde porteuse ou une tonalité. A droite, l'image du spectre obtenue par le logiciel FFTDSP. Elle a été captée au moyen d'un récepteur scanner AR-5000 accordé sur la fréquence de 2273 MHz relié à une petite parabole. On voit clairement la trace du satellite Lunar Prospector de la NASA. Cliquer sur les images pour les agrandir. Documents U.Berkeley et AF9Y/JA6SNK.

FFTDSP est également en mesure de détecter les émissions perdues dans le bruit de fond du spectre électromagnétique. En l'espace de 3 heures d'intégration par exemple une porteuse peut-être détectée jusqu'à 10dB sous le bruit. Ce logiciel est tellement sensible qu'il est en mesure de traiter les signaux SETI... Avis aux amateurs.

FFTDSP est un produit qui tourne sous DOS. Depuis sa publication, d'autres produits sont apparus sur le marché,  pour citer Spectrum Laboratory du radioamateur allemand DL4YHF, Spectran et Spectrogram.

Muni de ces logiciels vous ne pouvez plus manquer le prochain passage du satellite Nimbus et consorts.

Bonne chasse et ... bonnes photos !

Pour plus d'information

VRML Simulator

Dave Ransom Software

Google Sat Track

David Taylor Satellite Tools

Data Meteo (en italien)

425org Weather Satellite Images

Amsat News, AMSAT

WinRADIO

F1AGW

F1DTU

ISS Fan Club

Rigpix (matériel radioamateur)

Images Météo: Météo France, Met Office, INM Espagña, DLR

Produits Météo: MScan, Time-Step, Qurom, Comelec, Bonito

Logiciel de poursuite satellite: SatScape, Nova for Windows, WXTrack, WXSAT

Logiciel DSP: FFTDSP, Spectrum Laboratory, Spectran, Spectrogram

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