Antennes: Nettoyage de printemps - 1

Le beau temps du pont de la semaine du 8 mai a été l'occasion de commencer le nettoyage des antennes de poursuite installées sur le petit mât et de regarder si les moteurs ne pouvaient pas être remplacés. J'avais en effet trouvé des moteurs similaires mais avec un rapport de division bien plus important.

L'encombrement est identique mais la sortie des moteurs d'origine est directement taillée quand je pensais qu'il s'agissait d'un engrenage rapporté sur l'axe. Ce démontage n'a pas été inutile car il m'a permis de vérifier le graissage et d'adapter une bride afin de mieux répartir les efforts sur l'axe de l'élévation.

Celle-ci a été réalisée dans une tôle de duralumin pliée et d'un tourillon usiné au tour dans un rond de Téflon. Une portée en laiton était déjà existante sur le Pan/Tilt permettant ainsi un assemblage simple.

Les antennes ont été intégralement nettoyées puis protégées par une couche de vernis pour l'une et de protection Zinc/Alu pour les deux autres. Il me reste à vérifier les caractéristiques des préamplificateurs et à nettoyer le boitier les accueillant.

Satellite: Positionneur version 2

Mon premier essai de réalisation d'un positionneur date de 2017 avec l'adaptation d'une tourelle destinée à supporter une caméra industrielle. Disposant d'une seconde tourelle et souhaitant améliorer la précision du positionnement, j'ai décidé de remplacer la motorisation par un moteur pas-à-pas suivi d'un réducteur à vis sans fin. De tels ensembles sont désormais disponibles à prix accessible ce qui n'était pas encore le cas il y a 3 ans. Le relevé de la position s’appuiera sur un encodeur de position absolue, probablement un Megatron. 

 

Le démontage de l'ensemble a été effectué sans grand difficulté mais avec quelques vis inox cassées nettes à la suite de l'oxydation. Le corps des vis a été donc percé, et un set de tarauds à main UNC 10x24 commandé.

 

Un gros nettoyage du bac à du être engagé, l'alliage léger ayant subi les avanies du temps et d'une exposition laissant apparaître une oxydation en surface.

 

 

Un ponçage permet d'éliminer cette oxydation, une sous-couche d'apprêt sera posé d'ici peu.

Satellite: Nouvel injecteur

L'injecteur de tension et de fréquence que j'avais rapidement bricolé il y a trois ans vient d'être remplacé par une réalisation plus adaptée en partant d'un injecteur Advantek auquel a été ajouté une cellule d'injection de fréquence.

Pour cela, la partie inférieure du boitier a été utilisée pour placer un filtre passe-bas et passe-bande taillé à 10MHz.

Une prise BNC a été installée après perçage et taraudage pour la passage de deux vis de fixation. La sortie ce filtre est raccordée à la face supérieure par une traversée existante au droit du point d'alimentation original.

Les filtres ont été calculés à l'aide de l'excellent outil RFSim et vérifiés avec LTSpice. Cette simulation permet de bien dégrossir le schéma lequel a été modifié lors des tests en modifiant légèrement le filtre passe-bas pour éliminer une résonance apparaissant lors du passage à l'analyseur scalaire.

Réponse entre 400MHz et 2400MHz

La réponse de l'ensemble est très satisfaisante entre 400 et 2400Mhz tout comme l'atténuation de la fréquence de référence de 10Mhz coté sortie. Le remplacement de l'injecteur précédent met en évidence une légère amélioration du niveau des signaux reçus sans que je puisse réellement disposer d'une référence permettant de comparer les deux injecteurs.

Injection 10MHz à -7dBm  - coté LNA et coté RF

Satellite: Réglage Antenne Inmatsat - Suite

La soirée d'hier a été passée à affiner le réglage de l'antenne hélice en attendant le début de l'édition LIV du Superbowl, en direct bien sûr pour avoir l'ambiance et ... les publicités américaines.

L'antenne a été entièrement refaite avec du câble de 4mm de cuivre en lieu et place de l'acier zingué et la mise en place de quelques stubs a permis d'optimiser le réglage.

Après réinstallation, le résultat s'avère être excellent, bien meilleur qu'avec la configuration précédente sur les canaux STD-C du 54W. La maintenance de cette antenne était bien nécessaire après presque quatre années de service.

 Il reste à vérifier la qualité de réception sur les canaux Accars Classic Aero.

Satellite: Réglage Antenne Inmatsat

La présence de quelques rayons de soleil m'a permis de déconnecter le préamplificateur et la source hélice de la parabole dirigée vers Inmarsat en position 54W à des fins de maintenance. Le signal est en effet très faible bien plus que celui reçu sur l'antenne hélice pointée sur AlphaSat en 25E. 

L'intérieur du boitier plastique abritant le préamplificateur s'avère très propre après bientôt 4 années passées dehors sans aucune maintenance.

Il en va de même pour le préamplificateur qui après test s'avère parfaitement fonctionnel après un passage à l'analyseur de spectre sous tension réduite et une mesure de la bande passante à -6dB.

Il reste à qualifier l'antenne avant de mettre en cause l'orientation de la parabole - qui n'a normalement pas bougée - ou le rideau des arbres situé dans l'axe de la parabole qui, eux, ont certainement poussés.

Le passage à l'analyseur scalaire confirme la première hypothèse, l'hélice est accordée sur 1.6Ghz soit 60Mhz trop haut par rapport aux fréquences Inmarsat occasionnant 15dB de perte. Il va falloir modifier la position du stub en laiton qui assure l'accord sur la première spire.

A suivre.

Satellite: Inmarsat STD-C - Bascule AORE (3F2 vers 3F5) effective

La troisième étape de la bascule Inmarsat est active depuis ce midi. La couverture AORE est désormais assurée par le satellite 3F5 (54°W) en lieu et place du satellite 3F2 (15.5°W). Les transpondeurs STD-C de ce dernier sont désormais muets. Depuis la France, la position en 54W est assez basse sur l'horizon, et depuis mon QTH, elle se trouve juste entre deux arbres assez éloignés de l'antenne. La réception est toutefois excellente comme on peut le voir sur la copie d'écran ci-dessous.

Le lecteur attentif verra que le décodeur Scytale-C ici utilisé n'est pas celui proposé sur le site mais une version dont l'interface a légèrement été modifiée afin de minimiser la surface occupée tout en conservant les informations les plus utiles.Ceci permet de disposer trois décodeurs cote-à-cote. Une seconde modification permet d'afficher le nom de l'interface dans la titre de la fenêtre et de mémoriser la position et la taille de chacune des instances.

Satellite: Parabole bande C - Modifications - 2

Une première modification du système de positionnement par l'ajout d'un bras a permis de confirmer un bien meilleur comportement au vent. Ce bras est constitué d'un simple plat en fer fixé d'un coté sur la fixation de la parabole et de l'autre sur un axe rapporté sur le coté du positionneur.

Les derniers beaux jours d'automne ont été l'occasion de renforcer cette fixation en la remplaçant par un bras plus solide constitué d'un plat à ailes en acier et d'un vrai pivot en nylon. Cette nouvelle fixation est légèrement plus rigide que la précédente.

Satellite: Inmarsat et autres

Ma chaîne de réception satellite va s'améliorer à la suite de l'achat d'un convertisseur Bande L en 70 ou 140Mhz de marque Newtec, déjà un peu ancien mais de très bonne facture.

Actuellement, le signal Bande L en provenance de la source Bande L ou du LNB Bande C attaque directement un SDRPlay, et quand cela est nécessaire mon récepteur TRC298 lequel joue le rôle de FI. Ce convertisseur devrait me permettre d'étendre les capacités en permettant de raccorder un afficheur Waterfall dédié, un modem (voir un récepteur de Beacon que j'ai en stock) et surtout l'entrée 70MHz de ma carte Wavecom.

Cet équipement est remarquablement conçu. Le firmware est installé dans une EPROM et ne peut donc être mis à jour par logiciel. 

Il reste à tester l'équipement en configuration 'loopback' avec l'aide d'un modem, l'autotest se déroulant sans problème, ce qui est déjà une bonne chose. A suivre donc ...

Satellite: Inmarsat STD-C

Le pointage des géostationnaires est devenu un véritable plaisir depuis le renforcement de la tourelle de positionnement. L'exploration de la bande L m'a amené à rechercher quelques décodeurs à comparer avec ceux de  ma bonne vieille carte Wavecom PC61. 

Un développement Open Source en langage C# a attiré mon attention notamment au regard de l'architecture retenue pour laquelle les fonctions d'acquisition et de présentation sont séparées. 'Scytale' permet ainsi de décoder plusieurs canaux Inmarsat STD-C en parallèle tout en consolidant les résultats dans une unique base. Chaque constituant peut-être hébergé sur un machine dédiée, la communication s'effectuant sur un transport UDP.

La configuration de test ci-dessus est constituée d'une instance de SDRConsole V3 supportant trois démodulateurs sur trois LES et transférant chacun le signal sur un câble virtuel dédié. Trois instances du démodulateur Scytale traitent le signal puis transfèrent les paquets vers une instance unique de l'interface graphique. Le reste est une 'simple' question de configuration: câbles virtuels et ports UDP.

Le code se compile sans aucune difficulté en environnement Visual Studio 2017 édition Community permettant ainsi non seulement de bien l'architecture de l'ensemble mais aussi d'étendre les fonctions et d'améliorer les capacités de décodage de certains paquets.

Satellite: Parabole bande C - Modifications

La tempête de décembre dernier m'avait conduit à installer un blocage mécanique de la parabole bande C. Cette tempête avait aussi mis en évidence la faiblesse du système de fixation par un bras qui n'était fixé que d'un seul coté. L'ajout d'un second bras devrait partiellement résoudre le problème de vibration en cas de vent fort.

Une plaque d'acier a été rapportée sur le coté opposé du positionneur. Un tourillon en acier a été soudé incliné sur cette plaque, la face d'appui étant inclinée. Un montage maison assez amusant à souder...  Un second bras rattaché au plan de fixation vient se reprendre sur ce tourillon renforçant la rigidité de la fixation. Le positionnement est plus précis.

La tête bande L large bande installée sur la source bande C fonctionne toujours  à merveille autorisant une réception parfaite des transmissions aéro en 10500bps sur le satellite Alphasat I-4A en 25°E.

La réception des deux canaux en 1546.013 et 1546.028 s'effectue à l'aide d'un SDRPlay piloté par SDRConsole v3, les signaux étant décodés par deux instances de Jaero.

Satellite: Parabole bande C - Préparation pour la tempête

Les contraintes exercées par la première tempête de décembre sur la parabole positionnée en mode survie ont suffit à modifier le positionnement en élévation, les boulons de la première couronne de positionnement n'ayant visiblement pas été suffisamment serrés. A cela s'ajoute l'absence de clavette ou de rainures de positionnement de la couronne.

En conséquence, un blocage mécanique a été rapidement conçu pour faire face à 'Carmen'. Deux plats d'AU4G ont été percés pour bloquer le support de part et d'autre du positionneur, la parabole étant positionnée dans l'axe du support (-23.0Az +2.0El).

Satellite: Positionneur pour la parabole bande C - Modification

Une modification a été apportée au positionneur qui a consistée à ajouter un frein à friction sur l'axe d'azimut. Il est en effet rapidement apparu que le jeu dans le train d'engrenages pouvait nuire à la solidité de l'ensemble. Ce jeu n'étant pas rattrapé, le frein électromagnétique du moteur n'est pas d'une grande utilité. Il n'en va pas de même avec l'axe d'élévation, le poids de la parabole conduisant à maintenir le train d'engrenage en appui.

La solution la plus simple consiste à freiner le positionneur par le biais d'un tampon en caoutchouc maintenu en appui sur la couronne extérieure, la pression pouvant être réglée par le biais d'un contre-écrou. Le temps dira si cette solution est la bonne. Cette modification a été aussi l'occasion de modifier 'in situ' le programme.

Et pour terminer ce billet, une  image assez inattendue d'un groupe de cigognes faisant halte dans un prés au pied d'un polygone de test d'antennes. Un regroupement pour le moins inattendu dans le sud de la région parisienne.

Satellite: Positionneur pour la parabole bande C - Fin

L'installation est enfin terminée et fonctionnelle. Il m'a cependant fallu démonter le moteur d’azimut afin de resserrer les vis de fixation de la première couronne dentée, un jeu important étant apparu probablement à la suite des vibrations provoquées au vent de ces derniers jours. Seul le temps dira si ce positionneur est bien adapté à ce type de fonctionnement.

La source Chaparral en bande C a fait l'objet d'une modification visant à lui adjoindre une source en bande L. Celle-ci prend la forme d'un hélice de très faible hauteur afin de ne pas trop masquer le guide d'onde de la source principale.

Un préamplificateur de 30db télé-alimenté est raccordé à la source bande L par le biais d'un coaxial rigide. L'ensemble est inséré dans une vieille cartouche de silicone, étanchéifié avec de l'auto-amalgamant et fixé par deux colliers plastiques sur la source Chaparral.

Les caractéristiques de ce préamplificateur de récupération ont préalablement été relevées. Elles permettent d'envisager une réception allant un peu au-delà des limites de la bande L.

Les premiers tests sont très satisfaisant.

La motorisation permet d'aller chercher la meilleure position en réception bande C sur Inmarsat. Le gain est immédiatement visible sur le waterfall s'agissant en particulier des émissions Aero en mode Burst avec un EbNo allant de 5 à 15dB sur les trois canaux Inmarsat 15W.
 

La source bande L est remarquable avec d'excellent signaux Aero toujours sur Inmarsat, bien plus
propres qu'avec ma parabole de 90cm, et un EbNo de 17dB.

Satellite: Positionneur pour la parabole bande C - 9

De nouveaux bracons ont été fabriqués et installés sur la parabole. Les précédents étaient loin d'être parfaits, mon processus de fabrication n'étant pas au point. La nouvelle version s'avère être plutôt réussie tant sur le plan de la précision de réalisation que de la robustesse de l'ensemble.

Du tube de cuivre de 12 a été utilisé en lieu et place du tube de 10 sur la version précédente. Le montage se fait toujours par des vis inox de 6, le support en plexiglas précédemment fabriqué ayant été réutilisé.

La source Chaparral Bande-C sera ré-installée dans les prochaines semaines avec son LNB verrouillée par une référence 10MHz après modification pour y incorporer une source Bande-L sous la forme d'un antenne hélice.

Satellite: Positionneur pour la parabole bande C - 8

Le positionneur est remonté avec les capteurs de position modifiés. Tous les tests montrant que les liaisons I2C fonctionnent de nouveau correctement, l'ensemble est boulonné sur le mat.

La parabole est ensuite installée avec un contre-poids constitué de disques de fonte pour haltères. Le montage mécanique n'est pas d'une stabilité parfaite, la fixation n'étant faite que d'un seul coté du positionneur sans reprise pour appui et guidage de l'autre coté. L'ensemble apparaît toutefois suffisant solide pour être utilisé tel quel.

Un problème aléatoire de télécommande est survenu lors des tests de positionnement. Après heures de recherche et la destruction d'une interface USB/RS485, je me suis décidé à remplacer celle-ci par une liaison RS232 a minima pour lever le doute. Le remplacement ne fonctionnant pas du tout, j'ai repris pas à pas le câblage pour découvrir l'origine du problème: le coffret de télécommande est équipé d'une prise mâle 3 points, le câble devant être équipé d'une prise femelle 3 points. Mais à l'observation, il s'avère que la prise que j'ai câblée est aussi une prise mâle conduisant soit à l'absence de contact soit à la mise court-circuit de deux contacts. Le recâblage de l'ensemble confirme que la télécommande fonctionne parfaitement.

Satellite: Positionneur pour la parabole bande C - 7

Murphy s'est encore invité ce week-end alors que le positionneur était installé et que la connexion RS485 allait être testée. Fonctionnel dans l'atelier, le positionneur ne répondait à aucune commande après installation sur son support. 

La liaison a d'abord été mise en cause avant de découvrir que le problème provenait du blocage d'une fonction de gestion du bus I2C dans le code, fonction appelée durant la séquence d'initialisation. Aucune communication ne pouvait en conséquence avoir lieu.

Après investigation du code source de la librairie 'Wire' fournie avec l'IDE Arduino, il apparaît que celle-ci comporte plusieurs boucles de test de l'état de flags dans les registres de gestion du bus I2C, boucles n'intégrant aucune condition de sortie autre que le changement d'état du flag. Il s'avère qu'un défaut apparu dans mes capteurs I2C conduit à un état dans lequel le drapeau ne sera modifié et donc à une boucle infinie. Encore un code écrit avec l'idée que tout fonction toujours bien. Ce problème a d'ailleurs été relevé il y a quelques années sans que rien n'ait été fait pour le résoudre ce qui est plutôt gênant au regard de l'usage grandissant de l'environnement Arduino dans des plateformes embarquées et/ou mobile...

J'ai repris mon code pour 1-transmettre le message d'information au plus tôt dès l'initialisation de la liaison série, 2-intégrer une copie modifiée de la librairie 'Wire' dans laquelle un time-out est intégré dans chaque boucle et un code d'erreur ad'hoc transmis en cas de problème, 3-afficher l'état du bus I2C au plus tôt.

La modification du code de la librairie 'Wire' a bien permis de résoudre le problème de verrouillage dans une boucle mais l'inspection du reste de son code m'a conduit à devoir rechercher une alternative plus fiable.
La librairie 'Arduino I2C Master' est en cours de test et semble donner toute satisfaction en imposant que très peu de modification dans le code, fournissant même une fonction de recherche de tous les dispositifs I2C présents sur bus.

J'ai ainsi pu programmer rapidement un Arduino Nano comme plateforme de test de mes capteurs I2C confirmant l'existence d'un réel problème de communication avec eux. J'ai rapidement soupçonné que celui pouvait avoir pour origine l'encapsulation du capteur dans de l'araldite, me souvenant à cette occasion avoir déjà rencontré tel problème lié aux contraintes physiques imposées par un constituant trop rigide.

Pour en avoir le cœur net, je me suis attaqué à la désencapsulation des capteurs en tentant d'assouplir l'Araldite voir de la dissoudre sans détruire les deux composants constituant le capteur. Un chauffage dans un bain d'eau bouillante et durant plusieurs minutes permet d'assouplir l'époxy sans toutefois permettre de l'enlever.

Le trempage dans un gel de décapant bois pendant une journée permet de finir le travail en gélifiant l'époxy. J'ai ainsi pu découvrir que certaines des soudures du convertisseur AD7992 avaient lâchées. Ce même composant remonté sur une nouvelle platine fonctionne parfaitement.

J'ai ainsi pu récupérer les deux convertisseurs mais hélas pas les références de tension ADJ160 dont les pattes de fixation étaient trop fragilisées.

Les deux nouvelles platines ont été protégées par plusieurs de couches de vernis de tropicalisation ('conformal coating'), plus souple mais plus facile à enlever en cas de nouveau problème. Les capteurs ont été remontés dans le positionneur lequel va être remis en situation ce week-end avec un code embarqué bien plus robuste.

Satellite: Positionneur pour la parabole bande C - 6

Le nouveau pied de la parabole est prêt à être installé depuis quelques temps. Le temps nuageux de ce week-end était parfaitement approprié à ce travail.

 

Une fouille de 40x40x70 accueille un appui béton sur lequel viendra se poser le pied. L'ensemble est ensuite rempli de 125kg de  mortier.

 

La surface supérieure du massif est recouverte de terre et la partie supérieure du pied est protégée de la pluie le temps d'installer le positionneur le week-end prochain. Le tube servant à la fixation de la monture précédente est conservé pour l'instant.

La monture de la parabole a été installée la veille. Il reste à peaufiner le positionnement, à la peindre et à la fixer sur le positionneur une fois celui-ci installé et réglé.