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www.hb9afo.ch
Brève histoire de la TV amateur
Par Michel Vonlanthen HB9AFO
2 avril 2023

En 1962, jeune SWL, je rencontre Luc HB9ABB/F6HJO qui devient mon "grand frère" radioamateur. 60 ans après, devenu F6HJO et responsable des contests dans Radio-REF, il me demande de venir faire un exposé sur l'ATV à Ond'Expo dont il est l'un des organisateurs. Et me voici à Ecully, près de Lyon.
Je devais parler de TV amateur et en expliquer les rudiments, mais j'ai préféré le faire en passant par l'évolution de cette technique au fil du temps. Cela rend la compréhension des techniques plus facile car chacun a vécu ce passé récent dans son propre ménage, devant son téléviseur familial. Les techniques que nous avons utilisées dans nos bandes amateurs sont en effet les mêmes que celles du grand public, à quelques détails près.
La TV grand-public
L'histoire de la diffusion de la télévision se conjugue en quatre phases:
Au fil du temps, les téléréseaux se sont développés afin de distribuer les signaux TV par câble coaxial ce qui a petit à petit éliminé les antennes des toits et permis une qualité de réception irréprochable. Au fil du temps, le câble coaxial a été remplacé par l'ADSL (signal sur lacet téléphonique) puis par de la fibre optique et la norme Ethernet s'est généralisée pour la TV, Internet et le téléphone. Actuellement la majorité des réceptions TV se font par le réseau Ethernet, donc par câble. En Suisse, la TV analogique avait été remplacée par la TNT (en définition strandard) il y a quelques années et cette dernière a été définitivement abandonnée en 2020 au profit du tout-Ethernet.
La TV gratuite n'existe pratiquement plus en Suisse puisqu'il n'y a plus de diffusion par voie hertzienne (restent encore quelques canaux sat). Pour la recevoir, il faut passer par un fournisseur d'accès Internet et payer un abonnement mensuel (entre 40 et 140 Fr/Euros) ainsi que la redevance radio-TV (365 Fr/Euros par an). De plus, le tout-Internet permet d'espionner les habitudes des téléspectateurs via leurs télécommandes et ainsi de leur envoyer de la publicité ciblée, qui est devenue une lèpre à la TV, elle a tout envahi. Les programmes sont saucissonnés par de la pub, dont la durée peut aller jusqu'à 2 heures par 24 heures. La dernière invention pour la rendre incontournable est de faire payer la fonction "replay" (avance rapide pour passer les pubs).
Et dans le même temps, le tout-Internet a permis une surveillance généralisée de la population. D'une part le téléphone fixe a été remplacé par le téléphone IP (Internet Protocol) et surtout par les mobiles smartphones 3-5G. La géolocalisation s'est généralisée via le recoupement des signaux des antennes-relais. L'écoute IP peut se faire à partir de n'importe-quelle partie du globe au moyens de logiciels sophistiqués qui permettent d'écouter des conversations même si le téléphone est au repos et même d'enclencher la caméra du PC ou du smartphone. Le piratage des ordinateurs connectés à Internet est devenu courant et des millions sont ainsi volés chaque jour.
Tout cela est devenu possible grâce au tout-Internet. A l'époque du téléphone analogique fixe, la seule possibilité d'espionnage était de se connecter physiquement au lacet téléphonique, ce qui le rendait nettement moins facile qu'actuellement. Même chose du côté des ordinateurs. L'espionnage s'est généralisé et on trouve des logiciels espions pour presque rien sur le Net. La protection contre les virus et malwares est devenue un marché énorme, à croire qu'on a inventé Internet rien que pour cela! On a voulu mettre "tous nos oeufs dans le même panier", on en voit maintenant le résultat: la population du monde entier est épiée à des fins politiques ou commerciales. En plus de l'espionnage du domaine privé, l'Etat surveille sa population par des milliers de caméras disséminées sur le domaine public, en ville et sur les autoroutes essentiellement. C'est le passage de l'hertzien au câble qui l'a rendu possible. A l'époque de la TV hertzienne personne ne pouvait savoir quelle chaîne vous regardiez, ce n'était techniquement pas possible. A cet égard, on peut dire dans risquer de se tromper que c'était le "bon temps"...
Mais revenons-en à nos techniques de radioamateurs.
1) L'ATV analogique terrestre
(ATV = (Amateur TV)
Quelques notes glanées dans l'Old-Man:
1978 250 km sur 70 cm entre HB9MPL et I2NFB.
1979
392 km 70 cm entre HB9ARI
(5W, 21 él) et F3YX
(500W, 4x21 él)
1979 Activité en Suisse romande (HB9AFO). Mon TX: générateur TV DF9PN 30.25 MHz, convertisseur Microwaves, PA transistorisé 5W sur 434,25.
1990
Mon dernier émetteur-récepteur 434,25 MHz / 5 Watts, performant, basé sur les modules de W6ORG
1994
Record du monde: 4041 km sur la bande 70cm entre KH6HME (Hawai) et KC6CCCE (Californie)
2) l'ATV analogique FM (ATV = (Amateur TV)
En 1991, première utilisation du récepteur TV-satellite précédé d'un préamplificateur pour la bande des 1.2GHz ou de convertisseurs pour les autres, notamment d'un LNB pour le 10GHz. L'ATV sur 10GHz devient populaire grâce à l'auto-oscillateur 10GHz à DRO développé par Denys Roussel F6IWF, Les fréquences sont libres sauf en France où on doit utiliser le 1255MHz sur la bande 23cm. La bande passante est de 18 MHz. A part sur 10GHz, les émetteurs sont pilotés quartz + PLL. On utilise la plupart du temps des récepteur et des LNB grand public.
En 1992, premier QSO à longue distance, 303 km, premier record du monde, entre F1JSR à l'Aiguille du Midi (Mont Blanc) et moi-même au sommet du Puy de Dôme. Ce fut le début d'une longue série d'expéditions.
En 1995, je construisis mon récepteur ATV analogique qui me suivra dans toutes mes expéditions en Méditerrannée jusqu'en l'an 2004. En 1996 je partis rejoindre l'expédition F8EGF (Radio-club lyonnais des Electriciens et Gaziers de France) dans les Pyrénées, près du Gouffre de la Pierre St-Martin. Nous participions aux contests ATV européens et français en portable sur le Jura la plupart du temps.
Ce fut une époque très féconde pour la TV amateur, qui nous amena à organiser le premier meeting ATV en Suisse romande le 19 novembre 1994 à Ecublens. 120 visiteurs de toutes les régions vinrent y voir le film de l'expédition française au Mont Blanc TV9CEE où F3YX télévisait la montée de l'équipe au sommet à l'aide de sa caméra fixée sur son dos et équipée de panneaux solaires. Le succès fut tel que nous créâmes l'association SWISSATV le 2 janvier 1995 (HB9AFO, HB9BOI, HB9IIA, HB9SHF, HB9STX, HB9VAZ). J'en fus le premier président et le restai jusqu'en 1999 date à laquelle je fus contraint de démissionner afin d'assister mon épouse atteinte d'un cancer (elle décéda en 2002). Le SWISSATV termina sa vie indépendante en 2013 et devint alors une sous-section de l'IAPC, L'International Amateur Packet Club.
En 1995, l'Association Nationale de TV Amateur, l'ANTA, fut crée en France par F6ANO et F8MM et une intense et fructueuse collaboration s'établit entre nos deux pays. Elle fut malheureusement mise en veille en 2015 faute d'activités.
D'autres associations de TV amateur virent le jour: en 1949 la British Amateur Television Club (BATC, en Angleterre), qui reste aujourd'hui encore la plus active et l'Arbeit Gemeinschaft Amateur Fernsehen (AGAF, en Allemagne) dont l'activité, alors florissante, a décru au fil des ans (12 participants à la dernière AG).
En 1999, fut crée l'Amateur Television of North America (ATNA) par W3HMS, K3ZKO et W3SST. Je fus nommé son représentant en Europe. Son magazine "ATNA Television" paru pour la dernière fois en 2002 et l'association cessa toute activité peu après faute de participants. Parallèlement, le comité de l'USKA m'avait demandé d'être son collaborateur pour les questions ATV, ce que je restai pendant quelques années.
En 2000, je développai un logiciel de log pour contest sous Windows, Contest-AFO, que j'utilisai pendant de longues années et que je mis à disposition de la collectivité (il y est toujours). Il était particulièrement ergonomique aussi bien pour les contests ATV que pour les contests en phonie sur VHF/UHF.
En 2002 je fus classé premier au contest européen ATV 10 GHz.
La même année je développai une série d'émetteurs miniatures ATV 1200 et 2400MHz que j'appelai Max-Cam car les premiers essais avaient été faits en scotchant la caméra et son TX sur le bonnet de mon petit-fils Max, qui avait alors 2 ans. Suivit une période féconde pour l'ATV.
Records du monde de distance sur 10GHz
A partir de 1992, je tins à jour la liste des records du monde ATV sur https://www.hb9afo.ch/records/default.htm
En 10GHz FM analogique
En 10 GHz numérique
450km en 2005 entre HB9IBC et F4CXQ puis 906 km en 2022, entre IZ5TEP (Savona) et IT9FKD (Sicile)
3) La DATV numérique (DATV = Digital Amateur TV)
Vers 2013, la DATV se popularise dès que l'utilisation des SDR (Software Defined Receiver) devient courante. Le problème était en effet qu'un signal DATV ne s'entend pas (c'est du souffle) et que le résultat d'un signal décodé c'est soit une image B5 parfaite, soit rien, il n'y a pas d'état intermédiaire.
Avec l'ATV analogique, au contraire, on voyait le signal varier en fonction de la direction de l'antenne ce qui permettait de l'orienter au mieux. Ce n'est qu'avec l'apparition du SDR que la pratique de la DATV a décollé. Un récepteur SDR est formé d'un dongle, en fait un convertisseur analogique-digital à large bande, par exemple l'AirSpy, et d'un logiciel SDR # (ou autre). Il permet de voir le spectre d'une partie de bande, et donc de le centrer sur un signal DATV arrivant, ce qui permet de lire son amplitude en fonction de la direction de l'antenne, ce qui permet une orientation très précise.
Deux normes distinctes ont été développées pour la réception de la TV grand-public: la norme terrestre DVB-T (T pour Terrestre) et la norme DVB-S (S pour Satellite). DVB signifiant Digital Video Broadcasting.
Le DVB-T est prévu pour la diffusion terrestre, pour des signaux quelquefois distordus par le fading (crevasses), par le fading sélectif (multipath ou réflexions multiples). Il s'agit d'un signal COFDM, dont le spectre contient plus de 1000 porteuses dont chacune contient des parties redondantes du signal transmis. A la réception, ces porteuses sont démodulées et les signaux résultants additionnés, raison pour laquelle le DVB-T se comporte bien en cas de QRM. Si une des porteuses est parasitée, sa voisine permet de reconstituer le signal initial ce qui rend cette norme très résiliente.
Le DVB-S, lui, est conçu pour des signaux non perturbés mais faibles (de satellite à terre). Il est imbattable sur les signaux très faibles mais ne supporte pas le QRM.
Expérience faite, le DVB-T est fait pour le mobile et les zones montagneuses alors que le DVB-S est très bien adapté aux liaisons DX, que ce soit sur terre ou sur mer.
DVB-T
Historiquement, nous avons débuté en DATV aux environs de l'année 2013 avec le DVB-T tout simplement parce qu'il y avait des équipements grand-public ou amateurs disponibles comme, par exemple, les modules germano-suisses SR-Systems ou les caméras HF, émetteurs (HV-320) et récepteurs (HV-122) de la marque taïwanaise Hides.
On pouvait aussi utiliser des récepteurs de réception TNT dont la bande passante allait de 2 à 6 MHz. L'équipement Hides avait cependant l'avantage de pouvoir descendre à 1MHz ce qui offrait un rapport signal/bruit supérieur en réception.
Puis des équipements DVB-S sont apparus, notamment la carte DATV-Express développée par des Américains, par Art Towslee WA8RMC entre autres. F5OEO avait développé un logiciel d'émission DVB-S pour cette carte, ce qui a popularisé son utilisation. Les images n'étaient cependant pas encore en Haute Définition (HD à 1980 x 1080 pixels) car la carte étaient un peu lente. Ce n'est qu'avec le dongle ADALM-Pluto que la HD a vraiment démarré.
Puis est arrivé Jean-Pierre Courjaud F6DZP et son logiciel Minitioune accompagné de son démodulateur hardware le Minitiouner.
C'est la première fois que nous pouvions travailler en low SR (Symbol Rate), c'est-à-dire avec des bandes passantes étroites pouvant descendre jusqu'à 33kS/s, ce qui donnait une bande passante de 42kHz, avec un très fort gain en rapport signal/bruit. L'amélioration de nos transmission numériques a été énorme.
D'autant plus qu'Evariste Courjaud F5OEO avait, de son côté, développé un nouveau firmware pour le Pluto, rendant ce dernier bien plus efficace. Nous devons une fière chandelle à Jean-Pierre et à son fils Evariste. Grâce à eux, la DATV a fait un bon de géant.
Quelques opérations marquantes en DVB-T
En 2014, la première émission en DVB-T sur 10GHz. J'étais en en portable à Begnins et F5DB me recevait en Haute Savoie.
La même année, mise en service d'un amplificateur à Tube à Ondes Progressives (TOP) sur 10GHz, seule façon d'augmenter la puissance à cette fréquence (les transistors étaient encore très chers).
En 2014 toujours, réception de la première émission en DVB-T Haute Définition de Pierre HB9IAM.
En 2016, nombreux essais en DVB-T sur 437MHz, moi en émission en mobile avec une antenne trèfle et Bernard F5DB en réception à la Roche-sur-Foron. Il m'a reçu non-stop entre Begnins et Montreux, tout le long de la côte nord du lac Léman. Tout cela grâce au DVB-T et à l'antenne trèfle, extraordinaire en mobile car ayant la double polarisation. En 2018 j'ai reçu la première émission en DVB-T2 de HB9IAM, de la superbe Haute Définition sur 437MHz.
Et pour terminer,
en 2021,
transmission de DVB-T sur le satellite
QO-100 avec un
Avec cet équipement, je pouvais enfin recevoir du DVB-T à bande passante étroite, un vrai progrès.
DVB-S
En parallèle nous avons fait de nombreux essais en DVB-S afin de comparer les deux normes. Au départ avec une carte DATV-Express puis avec un ADALM-Pluto et les logiciels de F6DZP/F5OEO. Nous pouvions travailler avec des SR entre 33kS/s et 2MS/s.
Pour le satellite QO-100 (Qatar Oscar-100) la configuration typique en émission était (et reste) une caméra et des images fixes mixées par le logiciel gratuit vMix suivi d'un Pluto et d'amplificateurs (250 Watts au final) sur 2400MHz..
Un LNB 10GHz en réception suivi de l'équipement AR5001dx, convertisseur IF, Minitiouner et logiciel Minitioune pour la démodulation. Et une antenne parabolique bi-bande 1,2 et 10GHz de 1,50 mètre de diamètre.
Quelques étapes marquantes en DVB-S
En 2017 Premier QSO en DVB-S low SR (150kS/s) sur 10GHz avec F5DB (Haute Savoie).
La même année liaisons unilatérales DATV avec F5DB sur 28 et 50 MHz. Positif sur une distance de 60km sans visibilité.
En 2018 QSO 2300 MHz à très faible puissance avec F5DB. Je le recevais B5 avec 7mW en émission chez lui à La Roche-sur-Foron (74). Nous ne sommes pas à vue, voir le profil ci-dessus.
En 2018 toujours, portable avec F9ZG à la Dent de Vaulion, dans le Jura. La comparaison entre de l'analogique AM (à gauche) et de DATV numérique (à droite) sur le signal de F3YX, transmis avec la même puissance et la même antenne sur 437 MHz est frappante: du souffle en AM et une image parfaite en DVB-S.
En 2021, un nouveau contest avec F9ZG au Chasseron puis au Chasseral le lendemain. Premier jour temps superbe et second jour vent, pluie et brouillard! La vie n'est pas un long fleuve tranquille...
Puis en 2022
Dominique Metayer F1EJP
développa
Tous SR et tous modes DVB-T et DVB-S. C'était à nouveau une étape importante dans l'émission DATV puisqu'avec ce logiciel (développé en GNU Radio), l'émission DATV pouvait se faire entièrement en logiciel, L'encodeur hardware que j'utilisais jusqu'alors devenait obsolète.
Et en 2022-2023, premiers pas en DATV sur 24 GHz avec HB9DUG, lui en émission depuis chez lui à Vich, et moi en réception en portable. Tout d'abord à quelques kilomètres de chez lui, à vue, ensuite à 40 km, à Froideville. Réception parfaite. Puis nous fîmes plusieurs tentatives infructueuses de fixe à fixe en réflexion contre le Mont Blanc (trop loin, bilan de liaison trop faible). C'est finalement en réflexion contre les Alpes françaises que je pus voir ses images pour la première fois depuis mon QTH de Bussigny car le QSO est impossible entre nous en direct.
En 2022 j'ai effectué une expédition 24 GHz au Mont Caume, au-dessus de Toulon en compagnie de F1AAM en vue de contacter F5BUU et consort alors en vacances en Sardaigne. QSO à fond de s-mètre en 144 SSB, à fond (D14) en DVB-S 10GHz, mais absolument rien en 24GHz, trop d'humidité.
La même année magnifique QSO 24GHz avec HB9DUG chez lui à Vich et moi-même en portable au bord de l'autoroute au-dessus de Montreux, à une distance de 50km. Le signal de Michel, avec un petit cornet comme antenne, était extraordinaire, nous étions à vue. Il a pu descendre sa puissance à 1mW et je le recevais toujours D4.
Réflexions 10GHz contre le Mont Blanc
Entre 2018 et 2021, j'effectuai de nombreux essais DATV en réflexion contre le Mont Blanc, améliorant petit à petit la sensibilité de ma réception. Je reçus tout d'abord les images en DVB-S/SR150 d'HB9IAM de Genève sur une distance totale de 156km pour terminer en 2021 avec F9ZG sur une distance de 322km. En 2019, j'avais également reçu F1MPE, puis F9ZG quelques mois plus tard sur des distances intermédiaires. Après beaucoup de tentatives infructueuses, la faisabilité de ce genre de QSO était enfin prouvée.
DATV via le satellite Qatar Oscar-100
Satellite génial mis sur orbite par les Qataris pour le Mundial de foot de 2022. Des OM allemand travaillant pour le constructeur du satellite avaient réussi à obtenir un segment de bande passante pour relayer nos émissions. Le succès fut total et il était (il est toujours) possible de faire des contacts de l'Islande à l'Antarctique et du Brésil à la Chine soit les 2/3 du globe. En mai 2021 j'avais reçu et fait des copies d'écran de 217 stations de 23 pays différents, ensuite j'ai arrêté de comptabiliser.
Qatar Oscar-100 est un relais linéaire géostationnaire, tout ce qui y entre en 2,4GHz en ressort amplifié sur 10GHz mais sans transformation. De ce fait on peut parfaitement contrôler son propre signal (DATV, SSB, CW ou autres) puisque, émis en 2,4 GHz, il revient sur 10GHz à l'identique. De mon point de vue c'est le relais parfait et, si nous voulions améliorer nos relais terrestres, ce serait ce modèle-là qu'il faudrait adopter.
En 2019, l'année du lancement du satellite, j'envoyai Mes premières images en DVB-S avec une puissance de 25 Watts et une parabole de 1,2 mètre. En 2021, je fis ma première émission en DVB-T sur QO-100.
Conclusion
On peut en tirer deux: D'une part, en 48 ans (1975-2023), la progression de la TV amateur a été formidable. On a passé de 60km avec 100 W (images N/B floues) à 50km avec 1mW (couleur Haute Définition) soit une amélioration de 100'000 fois (50dB) en tenant compte du gain des antennes. D'autre part, la TV amateur a probablement été le mode radioamateur où la collaboration internationale a été la plus totale.
Dans l'avenir proche, ce sera la DATV sur ondes-courtes qui sera d'actualité. Le cycle solaire s'améliore de jour en jour et le premier QSO transatlantique a déjà été effectué le 2 décembre 2022 sur 29.160MHz entre K0ZAK et M0DTS sur 29.160 MHz en DVB-S, SR 18k.
L'autre changement probable sera de remplacer les relais ATV-DATV monomodes actuels par des relais linéaires genre QO-100. On pourrait également retravailler les algorithmes DVB afin de les améliorer dans les bas SR. En cas de QRM ou de QSB, le Minitiouner a de la peine à se synchroniser, c'est spécialement visible sur ondes-courtes. Des améliorations seraient donc bienvenues.
Pour le reste, il faut faire fonctionner son imagination. Nous vivons un âge d'or où toutes les informations sont à disposition sur le Net, nous pouvons acquérir des appareils de mesure autrefois inaccessibles et nous avons toutes sortes de composants extraordinaires à disposition. La conception et la fabrication d'équipements TV n'a jamais été si enthousiasmante. Le monde est à nous!
Longue vie à la TV amateur!
Michel Vonlanthen HB9AFO
Avril 2023
PS: Les techniques amateur modernes font de plus en plus appel à des solutions logicielles. Le radioamateur passe donc de plus en plus de temps non plus avec son fer à souder mais sur son clavier d'ordinateur. Moi-même j'ai passé toute ma vie dans ces deux "camps", raison pour laquelle j'ai créé une liste de distribution de mails pour le Microclub lausanne (EPFL) ouverte également à tout radio-amateur. Il y a des informations à échanger dans les deux sens.
Pour s'y inscrire, il suffit d'envoyer un mail vide à l'adresse: <email-pii> et je vous enregistrerai (je suis l'administrateur). Il vous suffira ensuite de donner <email-pii> comme adresse à vos messages, et tous les inscrits à la liste les recevront automatiquement.