Trafiquer via le satellite Es’hail 2 / P4A / QO-100 par F4HTA

Trafiquer via le satellite Es’hail 2 / P4A / QO-100

Introduction : C’est sans prétention que j’écris ce document car je suis radioamateur

depuis seulement 3ans et que je suis novice en ce qui concerne le trafic via satellite.

Cependant j’ai voulu partager avec d’autres OM mes recherches sur le sujet et mes premières expériences après une centaine de QSO sur oscar 100. C’est donc avec mon regard de novice que je vais tenter de vous exposer avec simplicité différentes manières de trafiquer sur Oscar 100. J’ai réuni sur ce document les informations que j’ai puisé un peu partout dont certaines ne sont pas faciles à trouver. Il existe déjà beaucoup d’articles sur le sujet mais j’ai voulu en faire un plus simple tout en étant plus général Je n’aborderai pas la télévision d’amateur car je n’ai pas encore expérimenté dans ce domaine. Bonne lecture.

1. Présentation du satellite

Le satellite ES’hail 2 fut lancé le 15 novembre 2018 depuis Cap Canaveral (Kennedy Space Center ) grâce à une fusée SpaceX falcon 9. Il est opéré par la société Qatari Es’hailSat. Sa durée de Vie est estimée à 15 ans.

Il s’agit d’un satellite commercial géostationnaire dont la vocation première est de diffuser des chaînes de télévisions dans les régions du Moyen-Orient et de l’Afrique du nord ainsi que d‘autres services commerciaux et gouvernementaux.

Les équipements électroniques ont été construits par la société japonaise MELCO (Mitsubishi Electric company).

Il dispose de 24 transpondeurs en bande Ku (de 10,70 à 12,75 GHz.) et 11 transpondeurs en bande Ka .

La partie radioamateur de ce satellite est appelé Phase 4 A (P4A) et émane d’un projet conjoint de la Qatar Satellite Company (Es’hailSat), de la Qatar Amateur Radio Society (QARS – A71A) et de AMSAT Deutschland (AMSAT-DL) AMSAT DL qui assure la direction technique de P4A a autorisé l’appellation Qatar Oscar 100 (qo 100) en Hommage au fait qu’il s’agit du 100ème satellite radioamateur Oscar.

Vous pouvez donc entendre 3 appellations pour ce satellite qui sont – ES’hail 2 (nom commercial) -P4A (satellite radioamateur de l’amsat dl)

-QO 100. comme Qatar Oscar 100 (OSCAR = Orbiting Satellite Carrying Amateur Radio)

-*-

2. Position et couverture du satellite.

QO100 est un satellite géostationnaire (le premier pour les radioamateurs) c’est à dire qu’il apparaît immobile pour tout point de la terre.

Pour que cela soit possible il faut que le satellite soit placé sur une orbite géosynchrone.

Un corps se trouvant sur cette orbite a une période de révolution (le temps qu’il met à faire un tour complet) de 23 heures 56 minutes et 4,1 secondes soit exactement égale à la période de rotation de la Terre sur elle-même.

Cette orbite se trouve obligatoirement au niveau de l’équateur à 35784 km d’altitude et la vitesse du satellite est de 3,074 m/s. Cette orbite n’étant pas stable il nécessaire de corriger régulièrement sa trajectoire ce qui consomme du carburant (ergol). L’épuisement du carburant est une des causes de la fin de vie du satellite.

QO100 se trouve donc à l’équateur au-dessus de la République démocratique du Congo en Afrique centrale à la verticale de la ville de Kisangani. Cela correspond à 26° EST (26° à l’est du méridien de Greenwich) Il couvre environ 1/3 du globe sur une zone allant du Brésil à la Thaïlande.

3.

Transpondeurs radioamateur

P4A dispose de 2 transpondeurs radioamateurs (non inverseur): un transpondeur à bande étroite (nb) et un transpondeur à large bande (wb) pour la télévision numérique d’amateur (DATV)

1) Le transpondeur bande étroite :

La voie montante est dans la bande des 2.3Ghz entre 2400.050 Mhz et 2400.300 MHz.

L’antenne de réception est un cornet avec une polarisation circulaire droite.

La voie descendante est dans la bande des 10 GHz de 10489,550 à 10489,800 MHz

La puissance crête est de 100 W dans un cornet avec un gain de 17 dBi la polarisation est linéaire verticale.

Les limites de la bande sont signalées par 1 balise cw au début et une balise psk à la fin

Il existe un indicateur de surpuissance (LEILA :Leistung Limit Anzeige) qui superpose une tonalité sur la voie descendante si vous émettez avec trop de puissance (cela vous indique qu’il faut réduire). Ce signal sera généré par la

station de contrôle depuis le sol.

2) Le transpondeur Bande large

La bande passante de 8 MHz est prévu pour des émissions en DATV

La voie montante dans la bande des 2.3 GHz, début 2401,5 MHz fin 2409.5 MHz en polarisation circulaire droite.

La Voie descendante est dans la bande des 10 GHz, début 10491,000 Mhz fin 10499,000 MHz en polarisation horizontale

Aucun indicateur de surpuissance n’est prévu ; c’est à l’utilisateur de faire le nécessaire.

4 . Réception du satellite QO 100

Il existe au moins 4 solutions pour réceptionner le satellite.

1) Réception par le web

Il existe des sites internet dit « websdr » qui permettent d’écouter le transpondeur bande étroite et d’autre le bande large depuis n’importe quel ordinateur connecté au net .

Par exemple voici un lien vers le NB :https://eshail.batc.org.uk/nb/

Et un autre pour le WB :https://eshail.batc.org.uk/wb/

2) Réception avec une parabole, une LNB et une Clef RTL-SDR

La parabole

Pour recevoir le satellite en France il est recommandé d’utiliser une parabole d’au moins 60 cm. (pour les pays qui sont à la limite de la zone de couverture il faut au moins 1,2m).

Les paraboles de réception de satellite TV font très bien l’affaire et on en trouve facilement d’occasion pour une dizaine d’euros.

Une antenne parabolique a l’avantage d’avoir un gain isotrope très élevé qui dépend principalement de son diamètre et de la fréquence d’utilisation. Par exemple une parabole de 1M de diamètre à un gain théorique de 26 dBi à 2,4Ghz et il passe à 36 dBi à 10Ghz.

Cependant ce grand gain engendre un angle de rayonnement de quelques degrés.

Cela demande donc une grande précision dans le pointage de la parabole vers le satellite. Il existe plusieurs outils pour

vous aider :

– un pointeur de satellite

– Des sites internet tels que : http://www.dishpointer.com

– Une application sur smartphone tel que SatFinder Une fois la parabole placée dans la bonne direction vous

pouvez peaufiner les réglages en vérifiant le niveau avec lequel vous recevez la balise CW qui se trouve en début de

bande.

La tête LNB universelle

une tête LNB universelle comme low noise block-converter est un dispositif permettant de recevoir la télévision par satellite. On la place au foyer de la parabole. Elle est alimentée et pilotée par le démodulateur satellite.

A l’intérieur de celle-ci on trouve :

– une antenne cornet (avec choix de polarisation verticale ou horizontale)

– un préamplificateur

– un convertisseur de fréquence qui abaisse la fréquence de réception d’un facteur d’environ 10.

Elles sont prévues pour recevoir deux bandes de fréquences. La première s’étend de 10,7 Ghz à 11,7 Ghz et la seconde de 11,7 à12,75Ghz.

On bascule de la première à deuxième en injectant dans le câble coaxial une fréquence de 22khz mais comme nous utilisons la partie basse nous n’avons pas besoin de ce signal.

Pour le changement de polarisation c’est la tension d’alimentation qui détermine si elle est verticale ou horizontale. De 10 a 14 V on est en polarisation verticale et de 15 à 19 Volt nous sommes en polarisation Horizontale.

La tête LNB universelle possède donc 4 modes de fonctionnements :

– Réception de 10,7 à 11,7 Ghz polarisation verticale (c’est ce qui nous intéresse) Alim : de 10 à 14v

– Réception de 10,7 à 11,7 Ghz polarisation Horizontale (Utile pour la DATV) Alim : de 15 à 20

– Réception de 11,7 et 12,75Ghz polarisation verticale Alim : de 10 à 14v + 22KHZ

– Réception de 11,7 et 12,75Ghz polarisation horizontale Alim : de 15 à 20v + 22KHZ

Comme nous n’utilisons pas de démodulateur TV, il nous faut injecter la tension d’alimentation de la LNB à l’aide d’un petit circuit très simple. Il comporte un condensateur bloquant le courant continu vers la station et une bobine bloquant la HF vers l’alimentation.

Ce circuit porte le nom de « Bias T » et on en trouve pour une dizaine d’euros sur web.

Pour info j’en ai acheté un dont l’inductance CMS a duré 10 min avant d’être HS sans raison. De ce que j’ai lu sur le web je ne suis pas le seul. J’ai donc fini par en faire un moi-même et depuis tout est ok.

Le transpondeur NB du satellite émettant en polarisation verticale votre alimentions 13,8V convient parfaitement pour utiliser la LNB dans cette polarisation.

Les têtes LNB sont prévues pour réceptionner des signaux à partir de 10,7Ghz or les transpondeurs de qo100 sont entre 10,48955Ghz et 10,489675Ghz pour le transpondeur NB et entre 10,491Ghz et 10,495Ghz pour le transpondeur WB. Cependant les LNB ont la capacité de descendre sans problème à ces fréquences convertissant les fréquences

entre 739,550 et 739,800 Mhz. Il est en effet beaucoup plus facile de transporter du 700Mhz que du 10Ghz vers la station. A 10Ghz Les pertes seraient trop grandes.

Pour finir il faut savoir que certaine têtes LNB on une très mauvaise stabilité en fréquence.

Cela peut varier jusqu’à +/- 2 MHz pour les modèle DRO (Dielectric Resonator Oscillator).

Pour la réception TV cela ne pose pas trop de problème compte tenu de la largeur de bande utilisée en revanche pour le transpondeur bande étroite cela devient vite catastrophique.

Il existe des Tête équipé d’un circuit PLL qui sont bien meilleures que les autres en ce qui concerne la stabilité avec un max de +/-50 kHz.

Pour les bricoleurs Il existe également beaucoup de solution que l’on trouve sur le net qui permettent de modifier des têtes LNB pour les rendre plus stable en fréquence.

Les Clefs SDR

Il s’agit de dispositif se branchant en USB et servant de tuner. Elles sont couplées à un logiciel SDR (software Define radio).

Il s’agit au départ de clefs USB permettant de recevoir la Télévision numérique terrestre et qui ont été détournées de leur usage premier afin de servir de récepteur multimode à large bande. Il en existe aujourd’hui qui ont été spécialement conçu pour un usage SDR.

Cette clef est composée généralement de trois puces principales: une puce tuner, une puce de démodulation et un convertisseur Analogique numérique.

– Les puces tuner

Je connais deux puces qui équipe ce genre de clef : la E4000 (qui est de plus en plus rare car son fabricant à fait faillite) et la puce R820T (et R820T2 plus sensible).

La E4000 avait une plus grande couverture en fréquence mais les deux clefs fonctionnent très bien pour Q0 100 qui est reçu pour le transpondeur NB entre 739,550 et 739,800 Mhz

La puce RTL2832U de chez Realtek Semiconductor Corp est une puce

permettant la démodulation. Elle permet de recevoir sans traitements matériels les signaux radios DAB/DAB+/FM.

Ces clefs sont en outre également équipée d’un convertisseur analogique vers numérique ayant une fréquence d’échantillonnage d’au minimum 5Mhz et une quantification de 8 bits ce qui engendre une bande passante de 2,5 Mhz (c’est le max que vous pouvez afficher sur le waterfall) avec une dynamique max de 48db

théorique.

Il est à noter que ce type de clef nécessite l’installation de drivers spécifique à l’utilisation SDR. En effet le système d’exploitation reconnaît automatiquement votre clef comme un récepteur TNT il faut donc faire en sorte de modifier ses propriétés.

Il existe pour cela le logiciel utilitaire : Zadig (https://zadig.akeo.ie/) vous permettant d’installer le bon driver. De nombreuses explications existent sur internet pour effectuer l’opération.

Personnellement j’utilise une clef de marque Américaine NOOELEC équipé d’un boîtier métallique et relativement stable en fréquence. J’en suis très content et elle fait le job pour QO100. Prix 27€.

Il existe beaucoup d’autres boîtiers SDR avec des performances supérieures.

Notamment une plus grande fréquence d’échantillonnage et une meilleure dynamique. Bien entendu ils fonctionnent pour réceptionner le transpondeur NB s’ils couvrent la réception de 739,550 et 739,800 Mhz.

Les Logiciels SDR

Il existe beaucoup de logiciel permettant de traiter les signaux en provenance de votre Clefs. Les deux que j’utilise sont SDR Sharp et SDR console. SDR Console est plus adapté à la réception de qo 100 à l’aide d’une tête LNB car il a une fonction de compensation de la dérive en fréquence.

Vous trouverez sur le Site de F5UII des explications en français sur le logiciel SDR

console de G4ELI. https://www.f5uii.net/reception-satellite-qatar-oscar-100-phase-4a-eshail-2-sdr-console-sdr-radio-software/

5/

1) Réception du transpondeur NB avec Parabole, LNB et récepteur de type

« Scanner »

Il est possible également de remplacer la clef SDR par un simple récepteur si celui ci couvre les fréquences entre 739,550 et 739,800 Mhz et démodule l’usb.

2) Réception du transpondeur NB avec Parabole, et convertisseur de fréquence

vers la bande 70cm.

Vous pouvez remplacer votre LNB par un Récepteur 10.4/10.5 GHz avec une fréquence intermédiaire 144 à 1300Mhz afin de le recevoir sur votre transceiver VHF/UHF. .

-La marque Kuhne electronic commercialise un convertisseur 10ghz Vers 433MHz il s’agit du modèle : MKU LNC 10 QO-100

-F6BVA propose ses schémas pour en construire un :

https://f6bva.pagesperso-orange.fr/Technique/Satellite/RX%20SAT%20complet.pdf

-il y a d’autre Om qui propose des modèles différents.

1 . Émettre vers le transpondeur Bande étroite du satellite

1.1. Règles d’utilisation du satellite

Le transpondeur à bande étroite (NB) est destiné aux signaux à bande étroite conventionnels. Aucune transmission FM sur le satellite QO-100 car cela nécessite trop de bande passante et de puissance.

Il est interdit d’émettre au-delà des limites de bandes du transpondeur qui sont limitées par les deux balises. (Malheureusement j’en entends qui ne respecte pas ces consignes et qui communique en FM au-dessus de la balise)

Si les signaux montant, arrivent trop fort, ces signaux seront marqués par un «LEILA» pour

indiquer à l’opérateur de réduire immédiatement sa puissance.

1.2 . Émettre en 2,4Ghz .

Il existe plusieurs moyens pour pouvoir émettre dans la Bande des 13 cm. Je vais vous en présenter 2

a) Utilisation d’un up transverter (convertisseur de fréquence vers le haut)

Si vous disposez d’un tranceiver 144Mhz , 430Mhz ou 1200Mhz qui propose le mode USB vous pouvez utiliser un up tranverter vers le 2,4Ghz.

Il en existe plusieurs modèles sur le marché comme par exemple :

– Le DX patrol : https://www.dxpatrol.pt/index.php/kits

-Le Kuhne : https://shop.kuhne-electronic.com/kuhne/en/shop/eshail/MKU+UP+2424+B++Oscar+Phase+4+UpConverter/?card=1880

-Pour les bricoleurs on trouve aussi des schémas sur le web pour le faire soi même comme par exemple celui de F6BVA ou celui de F1OPA

b) Utlisation de Systeme SDR

Il est possible d’utiliser des émetteurs SDR (à utiliser avec un ordinateur) couvrant le 2,4Ghz. Voici quelques modèles :

-Clef Lime SDR (10MHz – 3.5GHz)

– Le ADALM Pluto (325 MHz to 3800 MHz)

-Le NooElec HackR (de 10Mhz à 6 Ghz)

Ces équipements permettent de recevoir et d’émettre sur une très large bande. Le Lime SDR et le Adalm pluto couvrent les fréquences d’émission et de réception en full duplex.

c) Amplification

Pour atteindre une puissance d’émission suffisante il est nécessaire d’avoir recours à un amplificateur linéaire pour la bande 2,4Ghz. Il existe également ici plusieurs solutions.

La plus simple est de détourner un amplificateur wifi.

On en trouve pour environ 50 € sur le web. Cependant il faut se méfier des puissances annoncées pour ce genre d’amplificateur qui sature bien avant la valeur prévue.

On peut trouver également sur internet des schémas et typons pour en fabriquer un.Comme celui de F6BVA.

Voici des exemples d’amplificateurs que l’on peut trouver.

-Le CN0417 : https://www.analog.com/en/design-center/reference-designs/hardwarereference-

design/circuits-from-the-lab/cn0417.html#

-le EDUP EP-AB007

-le EDUP EP-AB003

-Le Kuhne : MKU PA 13CM-10W A

d) Les antennes pour Q0100.

La polarisation pour le transpondeur à bande étroite est circulaire droite

Antenne hélice.

Il est possible d’utiliser des antennes hélice à 21 ou 40 spires que l’on trouve dans les magasins spécialisés pour environs 150 euros.

Le gain en dBi d’une antenne hélice est d’approximativement : G= 10 log (0,8xN)

ou N est le nombre de spires. Soit pour 41 spires : environs 16 dBi.

Cela est suffisant pour rentrer dans le satellite mais cela demande un minimum de puissance.

2 Antenne Parabolique

Il est plus facile d’obtenir des gains importants avec des paraboles. En effet une parabole de 1M de diamètre à un gain de 26 dBi à 2,4Ghz..

Il y a différentes manières d’éclairer la parabole. J’entends par là plusieurs types d’antennes d’émissions à placer au foyer.

On peut y placer une antenne hélice de 3 à 5 spires de fabrication maison comme celle proposée par G6LGB :http://www.g6lvb.com/60cm.htm

Il existe aussi des réalisions d’OM qui intègre le LNB de réception dans le réflecteur de l’antenne hélice.

Ici une antenne hélice avec LNB intégré au réflecteur réalisé par F5LEN.

-On peut y placer une antenne patch 2,4ghz ou une patch à 2 Bandes pour avoir la réception sur la même parabole.

Il y a par exemple l’antenne POTY (patch of the year) et son guide d’onde pour tête LNB Ou le modèle de DJ7GP avec ou sans LNB Ou d’autres antennes 2,4 et 10 Ghz qui nécessitent un convertisseur de fréquence pour la réception.

e) Appareils de mesures

Avant toute chose il est vraiment nécessaire de s’équiper ou de se faire prêter des équipements de mesures pour la bande des 13cm (2,4Ghz) avant de passer en émissions. J’ai personnellement commencé sans et je voyageais dans le brouillard.

Lorsque l’on dépasse le Ghz certains réglage deviennent critiques et difficiles.

Pour vérifier son installation il faut avoir au minimum un analyseur vectoriel de réseau (un analyseur d’antenne) Comme le N1201SA qui monte jusque 2,7Ghz(ci dessous à droite)

et un milliwattmètre avec atténuateur comme le powermeter”.

2 . Conclusion

Il manque certainement beaucoup d’informations utiles dans ce document mais je pense que cela est suffisamment complet pour aider au démarrage sur QO 100.

Il est possible de pourvoir trafiquer sur le transpondeur bande étroite pour environs 325 euros si vous disposez déjà d’un émetteur bande 2 m usb ou 385 euros en 100 % SDR.

N’oubliez pas qu’il est souhaitable de rajouter environs 200€ d’appareils de mesures si personne ne peux vous en prêter.

Exemples de configurations :

Exemple 1

Reception 60 euros:

-une parabole d’occasion : 20 euros

-Un tete LNB octagon PLL: 10 euros

-un bias T : 10 euros

-Une clef SDR : 20 euros

Émission:265€

-Un up converter DX patrol : 120 euros

-un ampli wifi:50 euros

-Une antenne Poty : 45 euros

-cablage divers : 50 euros

Exemple 2 pour 385 euros :

-une parabole d’occasion : 20 euros

-Une tête LNB octagon PLL: 10 euros

-un bias T : 10 euros

– un limesdr 200 euros

–un ampli wifi :50 euros

-Une antenne Poty : 45 euros

-câblage divers : 50 euros

Sources : site internet de l’amsat DL, de F5UII, de F6BVA

Et bien entendu les conseils d ‘om comme F5HO, F6BZF, et ceux que j’ai contacté sur QO 100.

F4HTA

 

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