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Les modes de transmission
Par ordre chronologique de l'utilisation que j'en ai fait.
Par Michel Vonlanthen HB9AFO
Mis à jour le 3 novembre 2022

La télégraphie (CW, Continuous Wave)
L'ennemi est bête, il croit que c'est nous l'ennemi, alors que c'est lui (Pierre Desproges)
C'est une porteuse manipulée en code morse par tout ou rien. C'est le système le plus simple et le plus économique pour transmettre du texte. Le code est émis à l'aide d'un manipulateur manuel ou semi-automatique, mécanique ou électronique. C'est le cerveau de l'opérateur qui décode le code morse.
La téléphonie en modulation d'amplitude (AM, Amplitude Modulation)
Il y a deux sortes de justice : vous avez l'avocat qui connaît bien la loi, et vous avez l'avocat qui connaît bien le juge (Coluche)
C'est une porteuse modulée en amplitude par un signal à basse fréquence provenant d'un microphone. En pratique, c'est un mélangeur où, sur un port, on entre une porteuse pure, et sur l'autre la modulation en basse fréquence. Il en résulte une spectre avec la porteuse au milieu et, de part et d'autre, la modulation basse fréquence (f+mod et f-mod).
Sur les émetteurs à tubes, on modulait directement l'étage final en injectant la modulation sur une des électrodes. Ou alors on superposait la BF au signal HF sur la plaque du tube (modulation plaque) à l'aide d'un modulateur de puissance ce qui augmentait la puissance finale HF (puissance de la porteuse + puissance BF).
C'est ce type de signal que transmettait l'émetteur de Sottens à l'époque et c'est ce qu'on peut encore écouter sur les ondes longues, moyennes et courtes. Les communications radio de l'aviation sont également en AM. A part quelques nostalgiques (3600 kHz à 18h00), les radioamateurs n'utilisent plus l'AM, remplacée par la SSB depuis les années 70.
A la fin de l'époque de l'AM sur 144 MHz, lorsque la FM commençait à la supplanter, j'ai construit une série de transceivers AM-FM transistorisés, le VON 144. Réception AM-FM à VFO, émission FM, 4 canaux fixes à quartz. Puissance 0,5 Watt, alimenté par batteries. C'était le seul transceiver transistorisé AM et FM à l'époque.
La téléphonie en bande latérale unique (SSB, Single Side Band)
On les a dans ses bras, puis un jour sur les bras, et bientôt sur le dos (Sacha Guitry)
C'est de l'AM dont on a supprimé la porteuse et une des bandes latérales pour gagner en efficacité. On crée donc de l'AM au moyen d'un mélangeur équilibré (bande latérale inférieure + bande latérale supérieure, la porteuse étant supprimée par le mélangeur équilibré) et ensuite on sélectionne une seule bande latérale au moyen d'un filtre à quartz très sélectif (3kHz à -40dB)
Pour la décoder, il faut reconstituer la porteuse à la réception à l'aide d'un BFO (Beat Frequency Oscillator). Lorsqu'on se syntonise sur une station SSB, on entend une "voix de canard" jusqu'à ce que la fréquence exacte soit réglée. A ce moment-là, la parole est parfaitement compréhensible.
La téléphonie en modulation de fréquence (FM, Frequency Modulation)
La connaissance est le seul bien qui
s’accroît quand on le partage
La porteuse est modulée par déplacement de fréquence. En pratique c'est un oscillateur qui contient une diode varicap dans son circuit oscillant. On injecte la modulation basse fréquence sur la varicap sous forme d'une tension variable. Et comme la capacité de la diode varie en fonction de la tension à ses bornes, la fréquence de l'oscillateur varie. On appelle "swing" la variation de fréquence entre la plus basse et la plus haute. Au début on avait des canaux à pas de 25kHz, puis à 12,5 afin de gagner de la place.
Ne s'utilise plus guère qu'en VHF pour des liaisons à courte distance. Remplacée de plus en plus par la phonie numérique.
La RTTY (RadioTeleTYpe), transmission de données analogique
Toutes mes tentatives de régime se sont soldées par un bide (Philippe Gelluck)
Au début, nous utilisions des téléscripteurs mécaniques, sorte de grosses machines à écrire, récupérés du réseau télex. Le code Baudot à 5 bits était la norme ce qui imposait d'envoyer un code pour passer de lettres à chiffres (5 bits ne permettent de coder que 32 caractères et pas les 26 lettres de l'alphabet, les 10 chiffres et la ponctuation d'un coup). La vitesse était de 45 Bauds (360 caractères/minute) et il n'y avait pas de correction d'erreur.
Sur ondes-courtes, la transmission se faisait en FSK (Frequency Shift Keying) . La porteuse se déplaçant en fréquence entre deux points, le "mark" et le "space" en fonction du shift utilisé, en général 850 ou 170 Hertz pour les amateurs.
En VHF on travaillait en AFSK (Audio Frequency Shift Keying), une porteuse modulée en fréquence par 2 états, "0" ou "1". Au début, les émetteurs utilisés pour la graphie ou la phonie étaient simplement modifiés pour les moduler en FSK ou en AFSK.
Puis le téléscripteur fut remplacé par un système tout électronique. Un clavier d'ordinateur, un écran et un modem (MOdulateur-DEModulateur), au début construit en éléments discrets (les fameux modules DJ6HP) puis en logiciel sur ordinateur individuel.
Lors de tests, nous utilisions la fameuse phrase qui contient toutes les lettres de l'alphabet et les chiffres:
The quick brown fox jumps over the lazy dogs back 1234567890
Et pour les appels: cq cq cq de hb9afo hb9afo ryryryryry
Les "ry" parce que ces deux lettres contenaient un nombre opposés de trous sur une bande (donc un signal carré), utile pour synchroniser la réception.
La RTTY s'entend toujours sur nos bandes, mais est de plus en plus remplacée par des transmissions numériques à correction d'erreurs, plus fiables et plus efficaces telles l'Amtor ou le Pactor.
La télévision analogique terrestre (ATV, Amateur TV)
L'avenir m'intéresse parce que c'est là que j'ai l'intention de passer mes prochaines années (Woody Allen)
C'est le mode qui était utilisé par la télévision grand-public et son réseau de re-émetteurs terrestres à l'époque des téléviseurs à tubes cathodiques. C'était de la modulation d'amplitude (AM, Amplitude Modulation) mais avec une des deux bandes latérales réduite afin de limiter la largeur du spectre utilisé (env. 8 MHz). Le son était transmis en FM à 5,5 MHz de la porteuse. Une image était constituée de 625 lignes. D'abord en noir et blanc (1953), puis en couleur.
J'ai obtenu mon autorisation PTT de faire de la TV en 1976. A cette époque c'était obligatoire et nous n'avions qu'une seule fréquence à disposition.
La télévision analogique satellite (ATV, Amateur TV)
Au début, les satellites artificiels transmettaient les images TV en analogique, en modulation de fréquence. Le spectre utilisé était très large, 27 MHz par canal (18MHz pour les radioamateurs).
Pour profiter des équipements disponibles (parabole, LNB, récepteur TV-sat), nous avons utilisé la même norme de transmission (mais à 18MHz de largeur de bande) pendant des années sur 1200MHz et plus haut pour nos transmissions terrestres. Sur 10GHz, la réception se faisait à l'aide d'une parabole équipée d'un LNB, Low Noise Block, en fait un convertisseur de fréquence, qui translatait les signaux reçus en 950-2050 MHz. Suivaient le récepteur TV-sat analogique et le téléviseur.
Dans les années 90, un radioamateur français (F6IWF) développa un oscillateur à base de DRO (Dielectric Resonator Oscillator) modulable en fréquence qui allait populariser la TV sur 10GHz. L'émission était considérablement simplifiée puisqu'il suffisait d'un de ces oscillateurs suivi d'amplificateurs de puissance pour pouvoir émettre en TV FM sur 10 GHz.
Records du monde de distance
S'ensuivirent des années de tentatives de records de distance lors d'expéditions autour de la Méditerranée afin de ne pas être masqués par les montagnes et de profiter de la propagation par effet Duct. Je fus recordman du monde ATV sur 10GHz durant 12 ans de suite, entre 1992 et 2004, passant de 303 km (entre le Mont Blanc et le Puy de Dôme) à 1031 km (entre Carrare en Italie et le Mont Pego en Espagne). Vu que rien n'existait à l'époque, je commençai à tenir la liste des records du monde ATV-DATV sur mon site www.hb9afo.ch.
En parallèle, je développai des émetteurs ATV de plus en plus petits
Tu seras aimé le jour où tu pourras montrer ta faiblesse sans que l'autre s'en serve pour affirmer sa force (Pavese)
Le dernier tenant dans la main. Je l'appelai la MaxCam car ce fut mon petit-fils Max qui se dévoua (malgré lui) pour en faire les tests. Le but était d'équiper mon fils Boris d'une caméra embarquée pour ses sauts en chute libre en parachute. Et par la suite sur sa maquette télécommandée de parachutiste.
La télévision numérique satellite (DATV, Digital Amateur TV)
Ceux qui ne savent rien faire, ceux qui ne peuvent rien faire et ceux qui ne veulent rien faire ont quelque chose en commun: ils ne font rien. (Philippe Gelluck)
Transmis à la norme DVB-S (Digital Video Broadcasting, S pour Satellite) en général avec un SR de 27 MS/s. Là aussi, l'arrivée de la TV-satellite numérique nous permis de récupérer des récepteurs DVB-S pour notre trafic terrestre.
Dans un premier temps nous utilisions des modules SR-Systems et des récepteurs TV-sat grand-public. Mais c'est avec le développement du démodulateur Minitiouner et de son logiciel Minitioune par Jean-Pierre F6DZP que la DATV (Digital Amateur TV) devint vraiment populaire car les transmissions TV à bande étroite devenaient possible, augmentant énormément la sensibilité de la réception. Côté émission, c'est son fils, Evariste F5OEO, qui développa un firmware pour le SDR Adalm-Pluto qui rendit possible la bande étroite en émission.
Principaux paramètres amateurs:
Par rapport à l'ATV en FM, le gain de rendement est très important. Pour la FM il faut 18MHz de bande passante alors qu'en numérique, on peut descendre jusqu'à 350 kHz tout en transmettant des images en couleur et en haute résolution (HD, High Definition de 1920 x 1080 pixels). Grâce à cet encombrement spectral réduit, nous pouvons échanger de la DATV sur toutes les bandes autorisées (430, 1200 et 2400 MHz et 5,7 et 10 GHz).
Comparaison entre deux signaux transmis avec la même antenne et la même puissance
par F3YX (région parisienne) reçus à la Dent de Vaulion par F9ZG/P en 2021:
La télévision numérique terrestre (DATV, Digital Amateur TV)
La politique est l'art d'empêcher les gens de se mêler de ce qui les regarde (Paul Valéry)
En 2003, la TV analogique AM fut remplacé par la TNT (Télévision Numérique Terrestre), transmise à la norme DVB-T (Digital Video Broadcasting, T pour Terrestre). Des récepteurs grand public devenaient donc accessibles pour les radioamateurs. Une firme de Taiwan, Hides, était seule à vendre des équipements DVB-T (caméras HF, émetteurs, récepteurs) ce qui nous permis de faire nos premiers pas dans la bande 430 MHz. Contrairement au DVB-S des satellites, le DVB-T a l'avantage de profiter des réflexions des signaux pour renforcer sa réception ce qui le rend très efficace dans les régions montagneuses et en mobile. J'ai fait beaucoup de tests, en mobile notamment, et ai participé à la mise au point du récepteur Hides. Cette jeune firme était exceptionnellement réactive: je lui envoyais le résultat de mes essais par mail et je recevais les corrections du firmware le lendemain par le même chemin.
J'effectuai ma première émission DVB-T sur 10GHz en 2014, en première mondiale.
La télévision numérique sur ondes courtes (DATV, Digital Amateur TV)
Le temps passe mais l'oeuf dur (Daniel Prévost)
Un de mes vieux rêves est de pouvoir effectuer des QSO en DATV sur ondes-courtes. Je l'ai fait à courte distance sur 28 et 50 MHz et ça fonctionne mais il faut travailler avec une bande passante la plus petite possible, typiquement 350 kHz car les bandes amateur sont étroites sur ondes courtes. Le problème, c'est que le DVB-S met du temps à se locker à ces SR-là (SR, Symbol Rate) et peut difficilement le faire en cas de parasite ou de fading. Mais c'est possible sur 28 et 50 MHz, où la place est suffisante, à condition que le cycle solaire remonte et permette des liaisons avec un niveau HF suffisant. D'ici quelques années certainement. Il faudra aussi que certains pays, la France entre autres, modifient leurs législations afin d'autoriser ce genre de transmission. La Suisse est plus tolérante à cet égard puisqu'elle nous permet de faire ce que nous voulons à l'intérieur de nos bandes.
La
télévision numérique en réflexion contre le Mont Blanc
Plus je sais ce que je veux, moins je veux ce que je sais (Philippe Gelluck)
Chaque année depuis 2009, nous nous retrouvons un dimanche en téléphonie sur 10GHz en réflexion contre le Mont Blanc. Cela nous permet de nous contacter sans que nous soyons à vue, condition indispensable sur cette longueur d'onde de 3 cm. Ma liaison la plus lointaine l'a été avec Paris, à 569 km de Bussigny.
Mon rêve était de tenter la réflexion contre le Mont Blanc mais en DATV cette fois. J'ai mis des mois et des mois à perfectionner mon équipement 10GHz et c'est en 2018 que j'ai réussi à recevoir les premières images en DVB-S de HB9IAM, en première mondiale. Depuis, des échanges ont suivi avec d'autres correspondants plus lointains, le record étant avec F9ZG/P sur une distance de 322 km.
La télévision numérique sur 24 GHz (DATV, Digital Amateur TV)
Un curé bègue évitera généralement d'annoncer le moment de la quête. (Philippe Gelluck)
En 2022, sur 24 GHz, j'effectuai mes premiers pas en DATV sur cette bande, qui se soldèrent par une liaison en DVB-S sur une distance de 50km (Montreux.-Vich) avec seulement 1mW en émission. A titre de comparaison, il fallait 100'000 fois plus de puissance (100 Watts) à l'époque de la TV analogique AM pour faire Bussigny-Genève!
Auparavant, j'avais tenté la liaison entre le Mont Caume, au-dessus de Toulon, et la Sardaigne où se trouvait une expédition de copains. Cela faisait une distance de 330km, uniquement au-dessus de la mer. Mais le problème c'était la rotondité de la terre, qui empêchait la liaison à vue, ainsi que l'humidité qui est très pénalisante à 24GHz et provoque des pertes allant jusqu'à 1dB/km. Il nous fallait donc un effet météo appelé duct que je pratiquais depuis des années sur 10GHz et qui "courbe les ondes" sur la surface terrestre, et pas d'humidité ce qui malheureusement ne fut pas le cas. Nous avions le duct puisque nous avons fait la liaison DATV en 10GHz et la liaison phonie en 144 MHz avec des signaux à tout casser mais par contre rien sur 24GHz. Pas de chance!
La suite va consister à augmenter les distances jusqu'à battre le record du monde actuel de distance en DATV sur 24GHz, qui est de 136 km.
La télévision numérique par le satellite relais QO-100 (DATV, Digital Amateur TV)
Si les lentilles vous font péter, portez des lunettes. (Philippe Gelluck)
Le Qatar organise le Mundial de football en 2022 et a lancé un satellite à cet effet. Des radioamateurs allemands qui travaillaient sur ce projet ont eu l'idée de demander une petite portion de bande de ce satellite pour les radioamateurs, ce qui fu accepté. Depuis 3 ans, nous avons donc à disposition un satellite qui couvre les 2/3 du globe. C'est un transpondeur linéaire qui renvoie sur 10 GHz tout ce qu'on lui envoie sur 2,4 GHz, quel que soit le mode de transmission.
La bande utile est divisée en 2 parties: une pour les signaux à bande étroite, CW et SSB, de 1MHz de large, et une pour la DATV à 8 MHz de large. En DATV, en DVB-S ou S2, on peut travailler avec un SR allant de 25 à 1500 kS/s, le plus courant étant 333 kS/s, qui permet d'échanger des images en haute résolution et avec un son à 48k.
Le transpondeur est surveillé par un système appelé "Leila" qui bippe si vous envoyez trop de puissance au satellite et que vous le désensibilisez. Une ligne traitillée apparaît sur votre signal ce qui vous indique que vous êtes en surcharge. Il suffit d'abaisser un peu votre puissance d'émission et le tour sera joué. Le spectre BATC (British Amateur Television Club) ci-dessous est accessible sur Internet (https://eshail.batc.org.uk/wb/), vous pouvez aussi le recevoir sur votre smartphone. Il apparaît également dans le firmware du Pluto.
Ci-dessous l'équipement que j'ai dû construire pour pouvoir trafiquer sur le satellite. Il s'agit d'un amplificateur de puissance 2,4 GHz de 250 Watts réalisé autour du transistor de puissance illustré, livré avec son print sur un socle en cuivre (le pallet). Et une antenne parabolique offset de 1,50 mètre comprenant une source 2,4 GHz en hélice pour la voie montante, accolé à un PLL-LNB 10 GHz pour la voie descendante.
La chaîne de transmission est la suivante:
Coté réception:
Première image HD reçu en retour du satellite
Les nouvelles techniques à suivre
Récepteurs SDR (Software Defined Receiver)
La femme est le chef d'oeuvre de Dieu surtout quand elle a le diable au corps. (Alphonse Allais)
Il s'agit de récepteurs développés par software. La partie hardware est un dongle USB, qui est un convertisseur analogique-digital plus ou moins perfectionné suivant le modèle. Les logiciels les plus populaires sont SDR Sharp, SDR++ et SDR Console. Les dongles les plus courants sont le Funcube, l'AirSpy, l'AirSpy Mini, le Lime SDR Mini, et l'ADALM-Pluto
Ces récepteurs sont très performants et couvrent une large gamme de fréquences. Par exemple le Pluto va de 40MHz à 6GHz. Certains dongles, le Pluto entre autres, peuvent aussi faire de l'émission.
Logiciels
Dongles
Quand un philosophe me répond, je ne comprends plus ma question . (Pierre Desproges)
Développé par Joe Taylor (K1JT, prix Nobel). Je l'ai rencontré à Pleumeur-Bodou en 2014, à la convention mondiale EME.
C'est un protocole de transmission destiné à échanger des données avec des signaux extrêmement faibles. Il a été spécialement développé pour les liaisons Terre-Lune-Terre (EME, Earth-Moon-Earth) dans les bandes VHF. Le JT65 utilise des méthodes de correction d'erreurs qui le rendent très robuste, même en cas de signaux trop faibles pour être entendus. On peut donc décoder des signaux qui sont noyés dans le bruit.
Joe a développé de nouveaux protocoles, tous plus sensibles les uns que les autres, qui permettent d'automatiser les liaisons. Actuellement, on peut laisser la station en veille et elle répondra à tous les appels qui seront faits sur la fréquence et échangera les rapports sans intervention de la part des opérateurs.
Si vous avez compris ma réponse, c'est que je me suis mal exprimé (Allan Greenspan)
C'est le dernier-né des modes numériques utilisés sur ondes-courtes et en VHF. Son débit est très lent ce qui lui permet de décoder des signaux qui sont 20dB en-dessous du seuil de bruit du récepteur. C'est le logiciel qui effectue la liaison, entièrement automatisée. Il ne fait qu'échanger les indicatifs et des rapports de réception.
Ce système est très utile pour juger de l'état de la propagation car toutes les transmissions se font sur la même fréquence si bien que le logiciel peut répondre automatiquement à toutes les stations appelantes et leur passer un rapport.
Les WebSDR
Quand les types de 130 kilos disent certaines choses, ceux de 60 kilos les écoutent. (Michel Audiard)
On peut écouter du trafic radioamateur en phonie et télégraphie (mais pas en DATV) sur Internet au moyen de WebSDR, récepteurs connectés au web. Il y en a partout dans le monde, entre autres:
Trafic 144 et 439 MHz du
bassin lémanique: le webSDR F8KCF (Salève):
http://sdr.f8kcf.net:8901/
Trafic 10 GHZ MHz du
bassin lémanique: le webSDR F8KCF (Salève):
http://sdr2.f8kcf.net:7489/
Trafic sur le satellite
QO-100 (BATC Goonhilly, GB):
https://eshail.batc.org.uk/nb/
Spectre du trafic DATV sur QO-100 et son chat (les commentaires des stations qui émettent) (BATC Goonhilly, GB): https://eshail.batc.org.uk/wb/
Novembre 2022
A suivre...
Michel Vonlanthen HB9AFO