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Mesure ciel/sol
(appelé aussi facteur Y ou ENR)
J'ai fait la même mesure ciel/sol 10 GHz avec 4 LNB:
De gauche à droite: Visiosat sur guide, LS100 moderne, PLL-LNB à deux sortie, PLL-LNB standard
J'ai fait la mesure avec l'analyseur de spectre Rigol car le Xfinder que j'utilise en portable a des pas verticaux de 10dB ce qui ne permet pas de faire une mesure suffisamment précise. D'autre part, on ne peut pas diminuer la bande passante vidéo afin de rendre le signal plus visible en le "lissant".
L'équipement de mesure était constitué du Rigol précédé de son ampli de 40 dB, d'un injecteur de courant et d'un câble TV sat 75 Ohms de quelques mètres auquel est branché le LNB à mesurer. En dirigeant le LNB vers le ciel et ensuite vers le sol, on obtient le rapport ciel/sol désiré.
Facteur de bruit
L'abaque de F5CAU ci-dessous donne un NF de 1,2dB (courbe de droite, valable pour le 10 GHz) pour un facteur Y (ciel/sol) de 4,5 dB. Ceci mesuré non pas dans la gamme normale du PLL-LNB mais plus bas, sur 10'368 MHz, fréquence de base du trafic SSB 10 GHz. Dans la gamme d'utilisation normale du PLL-LNB, de 10,7 à 12,7 GHz, le rapport est plus élevé, 5,5 dB, ce qui fait un NF de 0.8 dB.
Pour comparaison, les meilleurs préamplis mesurés
ici à 10 GHz sont du côté de 7,5 dB d'ENR (Dom)
Infos "éclipse": http://spaceweather.com/
J'ai fait quelques mesures rapides lors de l'éclipse solaire du 20 mars 2015, dont celle de la température, de la lumière ambiante et du flux solaire. Le maximum de l'éclipse était à 10h30 et la luminosité apparente du soleil était prévue à 70% environ.
Température ambiante
L'amplitude de la variation a été de 5 degrés environ entre le maximum et le minimum. La température était de 10 degrés à 10h30 et de 15 degrés vers 12h00.
Luminosité ambiante
Les deux photos ci-dessous illustrent la différence de la luminosité ambiante. A gauche une photo prise à 10h00 et à droite à 10h30. Les réglages de l'appareil de photo sont restés les mêmes entre les deux prises de vue.
Flux solaire
Mon idée était de mesurer le flux solaire en fonction du temps afin de me faire une idée des effets radioélectriques d'une telle éclipse. A cet effet, j'ai mis en batterie ma parabole Visiosat de 75cm équipée d'un PLL-LNB alimenté par un injecteur de courant et suivi par l'amplificateur pour analyseur de spectre et l'analyseur Rigol lui-même.
Pour contrôle, j'ai tout d'abord effectué une mesure ciel/sol. Elle a confirmé le résultat obtenu lors des précédentes sessions de mesure soit 5 dB.
J'ai passé ensuite à la mesure soleil/ciel froid, c'est-à-dire de pointer la parabole sur le soleil, de mesurer le niveau du bruit reçu sur 10'368 MHz avec l'analyseur, de dépointer la parabole et de refaire la même mesure. Et comme de bien-entendu, j'ai été confronté à quelques petits problèmes qui ont retardé mes mesures si bien je n'ai pas pu faire de vraies mesures en fonction du temps. En gros, j'ai pu mesurer un bruit de 3dB de bruit vers 10h et 1dB à 10h30, donc une différence de 2 dB. Mais mon PLL-LNB ne me semblait pas au point focal exact de la parabole si bien que j'ai décidé de refaire ces mesures plus tard.
Je les ai refait deux jours après, profitant d'un moment où le soleil était apparent. Et là une bonne surprise: en déplaçant manuellement le PLL-LNB sur le bracon de la parabole, j'ai pu gagner 1dB de bruit solaire. J'ai fait la même manip avec 3 PLL-LNB en ma possession: un Avenger, un Octagon et un Avenger à deux sorties. Dans les 3 cas la mesure a été la même mais pas le positionnement du PLL-LNB.
Pour pouvoir comparer les 3 LNB, j'ai dû les fixer provisoirement avec du scotch sur le bracon de la parabole, après avoir recherché le maximum de bruit solaire en déplaçant le PLL-LNB sur 3 axes aux alentours du point focal de la parabole. Après avoir fixé le PLL-LNB, j'ai encore peaufiné le réglage à chaque fois.
Il a d'abord fallu trouver l'azimuth exact du soleil. Pour cela j'ai fixé une ficelle lestée d'un poids au centre mécanique exact de la parabole en la passant dans une encoche limée au sommet de la parabole, en son centre. L'autre extrémité de la ficelle, tendue par le poids, passe elle par un trou au centre du bracon.
Effet inattendu dont je n'avais jamais perçu la présence: lorsque la parabole est exactement pointée sur le soleil et le PLL-LNB à son point focal exact, on voit le soleil au centre du cornet du PLL-LNB. Plus ce point est net et plus intense est le bruit solaire sur l'analyseur de spectre. C'est donc un moyen infaillible d'ajuster la position du PLL-LNB au point focal exact de la parabole. On voit ce point sur la photo ci-dessous.
Le LNA guide de DB6NT monté sur le support de LNB ajustable
Aujourd'hui, jour ensoleillé, mesures sur les
préamplificateurs 10 GHz de DB6NT mais tout d'abord réparation car
deux d'entre eux sont KO. J'ai tout d'abord changé le transistor du
préampli coaxial 101-AS-HEMT car je l'avais grillé lors de mes
essais de relais coaxial. Je possède un second préampli du même type,
en ordre de marche avec son transistor d'origine, ce qui allait me
permettre de comparer le facteur de bruit du LNA d'origine avec celui
du LNA équipé de son nouveau transistor. Ce dernier est un NE3503M04
(commandé chez Mouser pour
2-3 Euros la pièce), le modèle qui équipe les PLL-LNB d'Avenger.
La sortie du préampli est reliée à l'analyseur de spectre 10 GHz, un HP 8569B. Je vois immédiatement que le préamplificateur fonctionne et a du gain. Un très petit signal de sortie est visible si le LNA n'est pas alimenté mais augmente fortement lorsque le 12 Volts est branché. En permutant les deux préamplis, on obtient à peu près le même résultat. Reste à mesurer le rapport soleil/ciel froid des deux préamplis. Bonne surprise, le préampli réparé, équipé de son nouveau transistor, fait 2dB alors que l'ancien, celui qui a encore son transistor d'origine DB6NT, fait 1,5dB. Le nouveau transistor semble donc être plus performant.
Même opération avec le préampli guide DB6NT KU LNA 10001100A dont le transistor d'entrée (un NE32584C) était également KO (ce LNA comporte deux étages). Je lui fixe cornet circulaire d'un ancien LNB et départ pour la mesure! Résultat: 3dB. Un dB de plus qu'avec les préamplis à entrées-sorties coaxiales ce qui est logique. Ces valeurs sont plus faibles que celles mesurées sur des PLL-LNB (5dB) mais il faut dire que le cornet SQG n'a pas été optimalisé, c'est donc normal qu'il y ait quelques pertes. Idem avec le cornet à guide circulaire qui attaque le préampli guide. Je l'ai simplement vissé devant le guide d'entrée du préampli, sans transition rectangulaire-circulaire. C'est donc normal que j'obtienne un rapport soleil/ciel froid inférieur à celui d'un PLL-LNB qui lui est parfaitement adapté à son cornet.
Dans cette manip, l'important était de réparer les LNA 10GHz abîmés, de comparer les deux LNA coaxiaux et de comparer les LNA coaxiaux au LNA guide. Les résultats ont été logiques. A noter que j'ai à chaque fois réglé la polarisation du LNA mesuré pour obtenir le meilleur rapport signal/bruit en entrée.
La mesure du rapport soleil/ciel froid a été faite en reliant la sortie du préampli à mesurer à l'entrée du transverter 10GHz DB6NT et la sortie de ce dernier à un récepteur AOR-3000 réglé sur 432 MHz, ceci afin d'avoir une estimation auditive du bruit reçu. En parallèle avec le récepteur se trouvait l'analyseur Rigol muni de son double préamplificateur, en série avec un ampli de ligne TV-satellite de 15dB car la sortie du transverter était trop faible sans lui. Le Rigol était réglé pour avoir une définition verticale de 1dB/cm, le minimum possible avec cet engin.
Les sorties en portable 10GHz SSB et DATV sont maintenant possibles !
Aujourd'hui, profitant du beau temps, mesures de sensibilité de différentes têtes et test de la réception du signal 10 GHz de F5DB sur une journée entière (+ QSO bidirectionnel en SSB).
Mesures ciel/sol
J'ai mesuré toutes les têtes 10GHz que je possède, et ceci sur plusieurs fréquences. En plus de la sensibilité sur la fréquence de travail prévue, je voulais déterminer la fréquence de coupure inférieure du guide d'onde des différentes sources. Nous en avons passablement discuté sur les listes mais je voulais le vérifier par moi-même sur ce que je possède.
La mesure ciel/sol est très facile à faire, avec uniquement la source, sans antenne. En observant le bruit de fond en sortie du transverter 10GHz (DB6NT), il suffit de diriger, à la main, le source vers le sol et ensuite vers le ciel froid. Chez moi pas de problème pour trouver le maximum du ciel froid (max de bruit de fond), je suis sur une pelouse. Par contre il est plus difficile de trouver une partie froide dans le ciel car je suis environné de végétation. Mais j'ai une zone froide très nette et c'est celle-là que je prends comme référence "froide". Par conséquent, lors de chaque mesure (faite à la main), je cherche le max de bruit sur l'analyseur en dirigeant la source vers le sol, et ensuite le minimum en recherchant la partie du ceil qui donne un minimum de bruit. Ce n'est pas précis au pico dB près mais très suffisant pour ce que je veux faire. Il est probable que mes mesures soient quelque peu pessimistes du fait d'un environnement "ciel" obstrué. A l'occasion, je referai une de ces mesures dans un endroit adéquat pour le vérifier.
Au départ j'ai utilisé mon récepteur SDR comme analyseur, Funcube et tablette Medion que je viens d'acheter, mon notebook ayant rendu l'âme (écran irréparable). J'utilise la tablette seule, sans son clavier externe. Les commandes se donnent en touchant l'écran tactile avec un doigt ou avec un stylet spécial que j'ai dû acheter car mes doigts sont un peu gros... hi. J'ai donc installé le logiciel SDR#, ce qui m'a permis, du même coup, d'obtenir sa dernière version. Malheureusement la sélection de la fréquence a changé et je ne peux plus utiliser les touches [►] et [◄] comme auparavant pour incrémenter ou décrémenter la fréquence. Maintenant il me faut cliquer en haut (incrémente) ou bas (décrémente) de chaque chiffre de la QRG et comme la page de SDR# n'est pas redimensionnable, cela m'oblige à faire de prodiges pour cliquer exactement sur le haut ou bas du chiffre car ils sont très petits. J'espère qu'une version redimensionnable sera disponible un de ces jours, ou alors que je trouve le moyen de contourner cet écueil. L'âge venant, les doigts deviennent plus gourds et la vision moins nette, c'est le problème. Mais bon, je me débrouille et tout va bien.
Ensuite j'ai refait les mêmes mesures mais avec l'analyseur de spectre Rigol. Les résultats sont plus précis car je peux paramétrer l'analyseur pour avoir 0,1 dB de résolution verticale, ce qui n'est pas possible avec le SDR. Et d'autre part je peux lisser l'analyse vidéo ce qui permet mieux de voir les petites variations de bruit, qui restent sinon imperceptibles sur le SDR, qui a dans une ligne de bruit très large et fluctuante. En gros les résultats sont identiques, ce qui valide le SDR comme affichage de la mesure de bruit ciel/sol, ce qui peut être pratique en portable pour vérifier rapidement le fonctionnement de la tête HF en cas de doute.
Résultats
PLL-LNB: 618MHz en sortie signifie 10'368MHz en
entrée.
A noter que les valeurs mises dans le tableau sont les écarts entre ciel/sol et pas les facteurs de bruit. On pourrait les convertir en facteurs de bruit (Noise Factor) à l'aide d'une abaque mais ce n'est pas d'un intérêt ultime car d'une part l'abaque est contestée par les spécialistes et d'autre part peu d'entre nous possèdent des mesureurs de bruit professionnels étalonnés en NF.