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Utilisation d'un SDR, le FCD, pour l'écoute des RS

Retour : 08- Matériel de réception

Voir aussi : L'écoute des radiosondes - Identification au son d'une RS - Le récepteur pour l'écoute des radiosondes - Liste des récepteurs utilisables -

Par F4CQA, F6BYJ, F6EYG

La sortie fin 2010 du FUNCube Dongle, un SDR à un prix abordable couvrant la bande 400-406MHz, a intéressé particulièrement les chasseurs de radiosondes. Il a été conçu au départ pour faciliter l'accès aux SAT et en particulier pour le futur SAT de l'AMSAT-UK : FUNCube… (SAT de Type Cube SAT). Le FCD a le format d'une clé USB (ph. ci-contre issue du site officiel du FCD).
Site : http://www.funcubedongle.com et http://uk.groups.yahoo.com/group/funcube




Présentation

Il se connecte sur la prise USB d'un PC Le mieux est de l'utiliser avec un câble USB (la photo ci-contre est de Christophe, F4CQA).
Il suffit ensuite de raccorder l'antenne sur la prise SMA située à son extrémité. La connectique est vraiment réduite au strict minimum.
Il fonctionne sous XP, Vista, Windows 7 avec la plupart des applications comme Rocky, M0KGK, WinRad (WR+ ou HD), Spectravue ou LinRad. En outre il est compatible avec Linux et MacOS car il utilise les drivers USB standard déjà intégrés dans ces systèmes d'exploitation.
De nombreux programmes ou " additifs " ont été développés ainsi que de nombreuses adaptations pour les programmes SDR existants.
Parmi ces programmes ou " additifs ":
- la DLL de G0MJW permettant la commande directe du PLL avec les Prg type WinRad.
- SatControl FCD de DK3WN. Programme de poursuite de SAT. Trajectoire, correction Doppler, etc...

Utilisation pour l'écoute des radiosondes

Associé au programme qui va bien (WR+ par exemple), le FCD est un récepteur tous modes couvrant de 67 à 1700MHz. Ses performances sont tout à fait honorables si on le compare aux récepteurs habituellement utilisés par les chasseurs de RS. Toutes les commandes habituelles d'un récepteur : changement de fréquence, largeur de bande ou le type de modulation (de la CW à la FM stéréo)... se font au niveau du logiciel utilisé. La carte son de bonne qualité obligatoire pour tous les SDR est déjà intégrée (96kHz).
Le décodage des radiosondes à l'aide de SondeMonitor (M2K2, RS92SGP...) ne pose aucun problème de bande passante. Cependant il est parfois délicat d'effectuer le lien entre le récepteur et d'autres logiciels (décodage CW...) par l'intermédiaire du mixer audio.
L'écoute se fait en branchant simplement un casque sur le jack correspondant du PC. Alimentation (5V) automatiquement prise sur la prise USB.
La copie d'écran ci-contre montre le décodage de la M2K2 de Camborne à 600km (avec un angle d'élévation de -0°...) réalisé par Jean-Paul F6BYJ.

Premiers essais
Le FCD est configuré pour être reconnu directement comme un "élément USB" et la carte son intégrée est, elle aussi, reconnue comme telle sans aucune installation.
Il existe un petit programme de base (FCHid) disponible sur le site FCD qui permet de dialoguer avec la clé (là également sans installation particulière)
- Changement de fréquence
- Modification des nombreux paramètres
- Réglage du calibrage du PLL
- Equilibrage des BF I et Q
- Update du firmware en association avec un autre programme spécifique.
Ce programme de base permet donc de commencer à faire de l'écoute avec de nombreux programmes simples dédié au SDR. (Spectravue, Rocky, PowerSDR, etc)
On change de fréquence avec FCHId et on regarde les 96 KHz autour de cette fréquence centrale.

Les programmes

1 - Les produits type WinRad : là on retrouve deux applications, WRplus et HDSRDs déjà fortement implantés chez les amateurs de SDR et qui acceptent des additifs particuliers pour différents types de SDR (SDR-IQ, Rocky et, depuis peu, le FCD).
Donc avec une DLL spécifique au FunCubeDongle il n'est plus besoin de jongler entre FCHid et le "programme de visualisation". Le changement de fréquence se fait directement sur WR+ ou HDSRD en jouant sur la commande de fréquence. De plus cette manipulation est très intuitive car on augmente ou on diminue par des clics gauches ou droits sur les chiffres (MHz, kHz, Hz) ou encore plus simplement en jouant avec la molette dans un sens ou un autre.
Bien sûr tous les modes (de la CW à la FM avec rds ), des tas de réglages de largeur de bande, des limiteurs avec réglages de niveaux (NB, NR), etc sont possibles.
Mais la popularité et la qualité vont bientôt avoir un coût puisque WR+ ne fonctionne plus depuis le 31 Mars (sauf cas particulier) et sera bientôt commercialisé… Il reste dans la même série HDSDR mais qui est moins bien développé. Noter que, pour l'analyse du spectre F, WR est moins performant que Spectrum Lab de DL4YHF.

2- D'autres applications, associées aux « WinRad » (ou aux autres applications) permettent la mise en mémoire de fréquences avec la sauvegarde des paramètres de réglages ou, comme le permet le programme spécifique de DK3NW, le suivi des SAT avec correction du doppler et orientation des rotors ou bien un petit programme permettant de scanner des secteurs de bande avec des tas de réglages possible (sauf l'arrêt sur occupé...)

3 - On trouve aussi d’autres programmes pour traiter les deux signaux déphasés issus du SDR. Il y a de nombreux développements sous Linux mais actuellement peu intègrent la modification directe de fréquence.
LinRad, un superbe programme, est utilisé par les spécialistes d'EME mais c'est un "monstre". Il ne comporte pas encore de passerelle vers le FCD mais cela va venir vite !

Protection contre les signaux hors bande
Quand des sources radioélectriques puissantes (émetteur bande FM ou de téléphonie par exemple) se trouvent à proximité de la zone d'écoute, on constate une augmentation plus ou moins importante du bruit de fond général. L'insertion d'un filtre de bande en entrée ou d'un préampli sélectif résout le problème. Voir le site du FCD.

Identification visuelle du type de radiosonde

Même si la reconnaissance à l'oreille est plus rapide et facile, le FCD, comme les autres SDR, permet de représenter visuellement le spectre HF d'un signal et ses variations dans le temps. Pour cela un petit SDR en kit, 10MHz ou plus, associé à une bonne carte son (96 KHz au moins) connecté sur la FI de nos récepteurs peut produire le même "panoramique". Différents tests ont été faits sur des équipements VHF et UHF (voir sur la liste Yahoo consacrée au FCD).
La partie basse de l'image représente la distribution d'énergie du signal sur la bande de fréquence à l'instant t, il s'agit donc du spectre de l'émission avec le niveau du signal en abcisse et la fréquence en ordonnée. La partie supérieure plus colorée de l'image, quant à elle, est un "waterfall", une sorte de chute d'eau qui montre ladite distribution dans le temps. On peut ainsi observer les variations du spectre HF en fonction du temps. La trace de la M2K2 montre bien les variations de puissance dans le temps, chaque seconde une trame à pleine puissance est émise qui se traduit sur le waterfall par des bandes plus lumineuses. La C34 montre un peu la même particularité. Noter les différences importantes de spectres entre M2K2 et M10, la M10 émettant une raie supplémentaire (ici sur 402.003).

photos de F6BYJ et F6EYG :

SRS-C34 (ph. F6BYJ)	DFM-06 (ph. F6BYJ)	M2K2 (ph. F6BYJ)	M10 mais à une échelle différente (ph. F6EYG)	RS92SGP (ph. F6BYJ)

RS90A (ph. F6EYG)

RS92KL (ph. F6EYG)

Comparaison d'antennes

Grâce à la mémorisation du waterfall de l'état du spectre HF reçu par le FCD, il est possible de comparer l'efficacité de deux antennes pour la réception d'un signal provenant d'une direction particulière Il suffit pour cela de débrancher l'antenne A et de brancher sans attendre l'antenne B.
Sur la copie d'écran de WR ci-dessous on peut voir la comparaison effectuée par Guy, F6EYG entre sa yagi 15 éléments (A) et sa colinéaire verticale (B) pour l'écoute de la RS92SGP de Palma-de-Majorque. La colinéaire, dont l'angle de départ est très faible est défavorisée par rapport à la yagi qui fournit un signal de niveau nettement supérieur. Noter également qu'un QRM relativement faible est complètement éliminé par la directivité de la yagi.

Comparaison de deux antennes A et B