KE5FX: Adaptation du logiciel de surveillance du spectre SSM - 1

L'ajout d'une seconde fenêtre permet désormais d'obtenir une vue globale de l'occupation du spectre. Les valeurs maximales sont conservées et affichées avec une fréquence de rafraichissement bien plus lente que la fréquence d'acquisition (ici dix fois plus lentement).

On voit ici parfaitement l'occupation spectrale de la bande allant de 900MHz à 1100MHz avec en particulier la bande GSM mais aussi les interrogations des radars secondaires sur 1030MHz et les réponses sur 1090MHz. Quelques modifications - notamment sur l'affichage du niveau de référence - et corrections de boggues restent encore à faire avant que cette application ne soit pleinement exploitable pour mes besoins.

Antenne: WL1030 - 6

Le logiciel de pilotage du HP4192A l'a permis de comparer deux préamplificateurs d'antenne Loop HF en tenant compte des caractéristiques spécifiques du transformateur d'isolation en entrée, transformateur requis pour garantir l'isolation de la boucle. Les résultats ont été importés dans une feuille Excel, et présentés sur un graphique.

La mesure corrigée est affichée en jaune, le premier graphique étant celui de la mesure du préamplificateur WL1030 utilisant deux OAP846 (schéma ici) et le second celui de la mesure du préamplicateur Elektor utilisant un FET BF981 suivi d'un étage d'adaptation d'impédance utilisant un 2N5109.

Les tests pratiques confirment ces mesures, le préamplificateur WL1030 donnant des résultats superbes sur une boucle simple en VLF mais aussi sur toute la gamme HF sans intermodulation malgré la présence d'un émetteur de très forte puissance sur 864kHz à quelques dizaines de kilomètres du lieu de mesure.

Projet ADS-B: Antenne 1090Mhz - 5

Je me suis attaqué à la réalisation d'une nouvelle version du préamplificateur que j'ai au départ conçu pour utiliser un GaasFET de récupération.

Face à de nouveaux problèmes d'instabilité, j'ai fini par remplacer celui-ci par un ATF-34143 soudé de biais, le boîtier étant différent. Un changement des résistances de source et de drain, et miracle le gain est là sans aucune perturbation. Un ERA-1SM permet de gagner encore quelques dB.

Murphy n'étant jamais très loin, l'amplificateur s'avère ne pas être stable en l'absence de charge d'entrée, et oscille maginfiquement bien à 1.1GHz. Quelques centimètres de câble coaxial sur la prise d'entrée suffisent à retransformer cet oscillateur en un préamplificateur. Tout compte fait, ce problème ne m'apparait pas anormal au regard du gain de l'ensemble.

Je vais désormais pouvoir me consacrer à la suite: l'amplification de la sortie FI par un NE592 et son raccordement sur le détecteur logarithmique AD8307. Après, si tout va bien, viendra le dessert: la programmation d'un PIC pour assurer la décodage des trames et le transfert sur une liaison USB à destination du PC.

Projet ADS-B: Antenne 1090Mhz - 4

L'antenne colinéaire n'apportant qu'un faible gain qui sera annulé par l'atténuation des 20 mètres de coaxial, l'utilisation d'un préamplificateur s'avère nécessaire pour obtenir les 200µV requis par l'étage d'entrée du tuner.

Je ne m'attendais cependant pas aux difficultés que j'ai pu rencontrer, difficultés probablement provoquées par mon ignorance en matière de conception dans ce domaine de fréquence, et par l'absence d'un équipement ad hoc pour effectuer les mesures à 1090Mhz. J'en suis réduit à travailler sur l'harmonique 3, mon générateur ne dépassant pas les 990MHz !

Un prototype employant un GaasFET NEC récupéré dans une LNB de satellite s'est avéré parfaitement fonctionnel. Le gain final requis devait être obtenu par l'adjonction d'un MMIC ERA-1SM.

Une première version - tous les composants sur la même surface - a été réalisée. Hélas, ce préamplificateur s'est transformé en un magnifique oscillateur à 1.15Ghz lors de la mise en place d'un blindage en cuivre.


Première version du préamplificateur

Une seconde version - alimentation sur une face séparée - ne m'a pas permis de résoudre ce problème d'instabilité lequel a disparu en séparant le préamplificateur de l'antenne.


Seconde version du préamplificateur - alimentation


Seconde version du préamplificateur - GaasFET et ERA-1SM

L'idée d'intégrer le préamplificateur au pied de l'antenne était probablement une fausse bonne idée, la ligne d'accord en 'J' ayant une influence certaine sur le comportement du préamplificateur.

Je me suis donc rabattu sur une conception plus classique d'une antenne et d'un préamplificateur indépendant logé dans un boitier blindé séparé. L'avantage de cette conception est qu'il me sera plus facile de qualifier, et de faire évoluer, les éléments indépendamment.


Antenne finalisée

Le bon fonctionnement de cette antenne a été validé en la comparant avec la discone qui m'avait permis de confirmer la bonne réception des signaux ADB-S avec le tuner modifié. En l'absence de matériel de mesure ad hoc, dont un analyseur vectoriel montant à cette fréquence, je n'ai pu réellement qualifier ses performances.

L'amplitude des bursts reçus via celle-ci, posée sur un pied de 2m et raccordée avec un bout de coaxial de 10m en RG58 (~2.6dB de perte), semble être légèrement supérieurs à ceux reçu via la discone située à 10m du sol raccordée avec 20m de coaxial CATV19 (~3.8dB de perte). Mais pour être honnête, cette mesure n'a pas grande signification car non reproductible d'une mesure à l'autre: la puissance des bursts reçus est aléatoire, et les caractéristiques de ces derniers - pulses de 1µS dans une trame d'au plus 32uS pulses - ne permettant pas d'estimer avec une bonne marge d'erreur l'amplitude. La sanction tombera quand l'ensemble sera fini et que le taux d'erreur pourra être mesuré par logiciel.

Projet ADS-B: Antenne 1090Mhz - 3

Les antennes actives nécessitent d'être alimentées, généralement par le biais du coaxial. Un injecteur de tension est alors bien pratique pour tester une telle antenne.

Sa réalisation est assez aisée. Le boitier est ici fait de pièces découpées dans de l'epoxy double face, pièces ensuite soudées bord à bord.



L'alimentation est constitué d'un régulateur de tension 500mA configuré pour être ajusté en tension (de 5 à 15V). Des condensateurs CMS assurent le découplage.

Projet ADS-B: Antenne 1090Mhz - 2

La réalisation de l'antenne avance mais pas aussi vite que je le souhaiterais. J'ai finalement décidé d'embarquer le préamplificateur au pied de l'antenne ce qui m'a posé quelques problèmes de conception. Il a fallu adapter au fur et à mesure mais n'est ce pas là le vrai plaisir de la réalisation.

Le préamplificateur sera donc monté sur une plaque d'époxy de faible largeur, le tout devant pouvoir entrer dans un tube de PVC de 32mm. Celui-ci est obturé d'un coté par un bouchon de pied de chaise ('embout rentrant plastique') et de l'autre par le pied de l'antenne.



L'étanchéité sera assurée par un joint torique compressé entre deux rondelles d'époxy. N'ayant (pas encore) de tour à décolleter dans mon garage, toutes les rondelles ont été réalisées avec une perceuse et une lime. Après avoir testé un raccord 'F' pour câble satellite, je me suis finalement rabattu sur un bon vieux connecteur BNC.



Le pas de vis étant côté câblage, je ne pourrais pas régler la compression du joint comme cela était possible avec le raccord 'F' disposant d'un filet de vis continu. J'avais, dans mes stocks, des prises BNC dont le filetage de fixation se trouvait du coté raccord, mais je n'ai pu remettre la main dessus.

Un petit de Mirror ne sera pas de trop pour masquer l'oxydation et les marques de réalisation avant d'attaquer demain le câblage du préamplificateur.

Projet ADS-B: Antenne 1090Mhz - 1

Avant d'aller plus loin avec le tuner satellite modifié, je me suis attaqué à la réalisation d'une antenne 1090Mhz de type colinéaire. Après une longue recherche, mon choix s'est porté sur la conception proposée par N9ZIA.



Les dimensions des différents éléments ont été recalculées pour un accord sur 1.090Ghz, la réalisation n'a guère posé de problèmes par ailleurs. Les stubs de mise en phase ont été réalisés en laiton plein de 2mm enroulés autour d'un tube puis mis en forme à la pince et à l'étau. Les dipoles demi-onde sont, eux, réalisés en tube de laiton.



L'un des points de raccordement du stub de mise en phase le plus près du point d'alimentation de l'antenne est légèrement décalé de l'axe pour rattraper le déport induit par la forme en 'J' du stub d'alimentation. Des rondelles tournées en epoxy permettent d'aligner l'antenne dans le tube de PVC de 32mm qui servira de protection.



Cette approche autorise l'accord fin ultérieur l'antenne, l'ensemble étant simplement assemblé par soudure à l'étain.



Il me faut maintenant décider de l'implémentation du préamplificateur: dans un boitier indépendant situé au plus près de l'antenne ou directement dans l'antenne au-dessous du point de raccordement.