L’activité Radioamateur permet d’expérimenter dans de nombreux domaines, dont celui des transmissions par satellite.
Le principe consiste à utiliser un « répéteur radio » embarqué dans un satellite en orbite.
Alimenté par l’énergie de bord (panneaux solaires), ce répéteur va recevoir un signal sur une première fréquence (liaison montante) et retransmettre ce même signal vers la Terre sur une deuxième fréquence (Liaison descendante) permettant ainsi de couvrir plusieurs pays, selon la zone de visibilité du satellite.
Les fréquences radioamateur généralement utilisées pour ces transmissions par satellite se trouvent dans les bandes HF (28 MHz), VHF (144 MHz), UHF (432 MHz, 2400 MHz) et SHF (10 GHz).
Le premier satellite de construction radioamateur a été lancé en 1961, il s’appelait « OSCAR-1 ».
(OSCAR = acronyme pour: Orbiting Satellite Carrying Amateur Radio).
D’une longueur d’environ 30 cm, d’un poids de 5 Kg, et placé sur une orbite polaire de 270 x 510 km par la NASA, c’était une simple balise transmettant le message « Hi » en code morse sur 144.983 MHz. Ce satellite faisait le tour de la terre en 90 minutes, avant de rentrer dans l’atmosphère après plusieurs semaines.
OSCAR-1, le premier d’une longue série…
En 2024, soixante ans après, la liste des satellites radioamateur déjà réalisés s’étend maintenant jusqu’à Oscar-120… et plus d’une vingtaine sont encore en service:
Liste des satellites radioamateur actuellement en activité: https://www.amsat.org/status/
(Cliquer sur les noms des satellites à gauche du tableau pour plus de détails.)
Une orbite géostationnaire pour Oscar-100 !
Contrairement aux autres satellites radioamateur, généralement autonomes et placés sur des orbites basses (LEO) ou bien elliptiques, le répéteur Oscar-100 est hébergé sur le satellite géostationnaire commercial Es’hail-2 lancé par le Qatar en 2018.
Ce sont en effet des radioamateurs qatari et allemands qui ont coopéré avec l’opérateur Es’hailSat pour embarquer un transpondeur radioamateur à bord, dès le début du projet.
C’est ainsi que le transpondeur Oscar-100, populaire parmi les radioamateurs de part sa zone de couverture et sa facilité d’accès, est maintenant connu sous le nom de QO-100,
pour Qatar-Oscar-100.
Une zone de couverture inespérée!
Du haut de son altitude de 36000 Km, le satellite Es’hail-2 peut observer près d’un tiers de la surface du globe terrestre. Grâce au transpondeur QO-100, un radioamateur situé en Inde pourra par exemple converser avec un correspondant situé au Brésil…. ou bien encore, une école française pourra se rapprocher d’un club radioamateur local pour que ses élèves posent des questions aux membres d’une expédition antarctique…via satellite.
Ecoute du transpondeur QO-100
La fréquence descendante (Down-link) se situe dans la bande radioamateur des 10 GHz.
Pour l’écouter, il suffit d’installer une parabole de réception satellite dans la direction d’Es’hail-2 (26° Est) et de connecter la sortie de la tête LNB vers un récepteur BLU (SSB) aux environs de 739,5 MHz. En effet, les têtes de réception Satellite du commerce comportent toutes un oscillateur local à 9750 MHz (préférer un oscillateur à boucle PLL pour une meilleure stabilité en SSB).
La balise de QO-100 émettant sur 10489,500 MHz, on la récupère en soustrayant les 9750 MHz de l’oscillateur local par mélange interne au LNB: 10489,500 – 9750 MHz = 739,5 MHz.
Pour ce faire, on peut par exemple utiliser une clé USB de réception TV du commerce (reférence RTL2832U) et un logiciel gratuit de réception SDR (comme par exemple WinSDR, SDRSharp, …) réglé aux alentours de 739,5 MHz pour écouter les radioamateurs en morse ou en BLU (SSB).
Ecoute sur Internet…
Le club radioamateur anglais BATC (British Amateur Television Club) diffuse également en direct sur internet la totalité de la liaison descendante de QO-100 (bande étroite CW-SSB) sur ce lien:
https://eshail.batc.org.uk/nb/
Conception de la partie Emission
La liaison montante vers QO-100 s’effectue sur 2400 MHz.
Pour parcourir les 36000 Km nous séparant du satellite, il faut envoyer une puissance d’environ 500 watts dans sa direction (soit à peu près ce que fournit un four à micro-ondes…il ne faudra donc pas se trouver devant l’antenne pendant les phases d’émission!).
Nous utiliserons la parabole grillagée de 1m20 déjà disponible au club F6KFA (d’un gain théorique de 26 dB à 2,4 GHz, soit une multiplication par 400) avec un émetteur d’une puissance de 1 à 4 watts pour les essais.
Stabilité de la fréquence
Pour une écoute confortable des signaux morse (CW) et phonie (SSB) par les correspondants, la stabilité de l’émission sur 2400 MHz devra être telle que la dérive en fréquence ne dépasse pas +/- 50 Hz par minute.
Tous les oscillateurs servant aux mélanges de fréquences devront donc être thermostatés pour éviter toute dérive due à la température.
Utilisation d’un émetteur VHF existant
Au lieu de réaliser un émetteur de toutes pièces sur 2400 MHz, une pratique courante chez les radioamateurs est d’utiliser un émetteur existant, sur une fréquence plus basse (par exemple VHF 144 MHz) et de transposer sa fréquence en la mélangeant avec un oscillateur local (ici 2256 MHz). La sortie du mélangeur produisant la somme et la différence des fréquences d’entrée, il suffira de filtrer la fréquence désirée (ici 2400 MHz) avant de l’amplifier.
Toutes ces fonctions sont déjà disponibles sur un produit réalisé par la société DX-Patrol, vendu aux alentours de 130 euros en 2024.
Utilisation d’un amplificateur 2,4 GHz bon marché…
Il nous reste à monter la puissance aux alentours de 4 watts, avant d’ illuminer la parabole.
Les réseaux Wifi fonctionnant également dans des fréquences proches de 2400 MHz, on trouve facilement dans le commerce de petits amplificateurs permettant de passer de 100 mW à 4 W, pour un prix de 40 euros en 2024.
Synoptique du convertisseur d’émission F6KFA
On remarquera l’utilisation d’un atténuateur placé en série avec l’émetteur existant, afin de ne pas endommager l’entrée du mélangeur avec trop de puissance.
L’oscillateur 2256 MHz est calé en phase sur un oscillateur thermostaté de 10,000000 MHz, comme expliqué plus haut.
Construction et premiers essais
Le convertisseur de fréquence est placé dans un coffret étanche. On y trouve à l’intérieur, de gauche à droite: Le convertisseur DxPatrol, l’oscillateur 10,000 MHz thermostaté, l’ampli 4W.
La mise au point s’effectue avec un analyseur de spectre portatif (TinySA-Ultra) et un mesureur de champ UHF.
Installation en extérieur
Le jour-J est arrivé, il est temps d’essayer notre convertisseur d’émission sur QO-100!
Le pointage de la parabole s’effectue en observant notre émission sur le site Web-SDR du BATC.
Les essais sont concluants…. notre contact le plus lointain pour le moment, grâce au transpondeur QO-100, est un radioamateur du Brésil !
Liens utiles
Web-SDR pour écouter QO-100
Parabole grillagée de 1m20
Bonne réalisation,
A bientôt à F6KFA…!
73 de Joseph (F6ICS)