Support randonnée pour antenne HF-Pro2

Le Père Noël est passé, cette année il a déposé pour moi une antenne raccourcie HF-Pro2 utilisable de 7MHz à 30 MHz et 50 MHz un chouette idée pour le portable lors des randonnées en montagne ou en vallée. Afin de pouvoir être le plus léger possible j’ai commandé un petit support à 9€ sur internet pour pouvoir fixer la base de l’antenne à un bâton de marche. Dès lors que l’antenne est reliée à un coaxial de 50 Ohm il est impératif que l’impédance au bas de l’antenne accordée soit égale à 50 ohms, le plan de masse est donc indispensable. La solution que j’ai trouvée est de réaliser trois radiants de plus de 3m réalisés avec trois fils conducteurs 2.5mm multibrins qui permet de tenir le bâton support d’antenne et d’assurer une liaison avec les piquets métalliques de maintiens et le reste laissé à courir sur le sol. L’intérêt est de pouvoir enrouler les fils dans le sac à dos et de ne pas me balader avec un pied photo uniquement pour une antenne.

Voici la réalisation et les essais en photo:

 

 

Réception de SAQ sur 17,2 KHz le 24 décembre 2023 à 9h00 heure locale

La réception c’est effectuée sur deux moyens différents. le premier moyen est un antenne champ électrique différentielle qui sera présentée dans un deuxième article ainsi que l’antenne delta-loop qui donne ici de bien meilleurs résultats en raison de sa taille et de sa hauteur. Les deux systèmes étaient directement connectés à un enregistreur numérique HN4 permettant l’enregistrement des signaux au format .wav sur 16 bits et avec une fréquence d’échantillonnage de 96 KHz. Les deux enregistrements ont ainsi permis une comparaison entre les deux systèmes. Même si les deux enregistrements sont exploitables il en reste pas moins que celui de la delta-loop est bien meilleure. Néanmoins il est à noter que la delta-loop avec le transformateur d’impédance n’offre qu’une bande passante réduite et donc limitée aux VLF alors que l’équipement différentiel permet des enregistrements à fréquence plus basses (ELF) en raison de la faible capacité d’entrée du système ainsi qu’une impédance d’entrée très importante. Le système différentiel offre également un gain en tension de +6 dB avant injection dans l’enregistreur numérique.

Antenne pour la réception VLF de SAQ sur 17,2 KHz

Le système d’enregistrement est composé d’une antenne en triangle isolée du sol avec le point haut à environ 8m et la base à 20 cm du sol. Le branchement est effectué au centre de la base du triangle à l’aide d’un transformateur ferrite TDK en matière N30 acheté chez TME (https://www.tme.eu/fr/details/b64290l0038x830/anneaux-de-ferrite/epcos/) avec la référence B64290L0038X830. Les propriétés de ce tore ferrite sont un AL=7000nH. Autour de ce ferrite j’ai pris soin de bobiner 25 tours de fils de cuivre au primaire et 2 fois 54 tours au secondaire. Ce tore n’est initialement pas dédié à cette application mais à la réalisation d’un autre préamplificateur différentiel à base de transistors appairés SSM2212 configurés en base commune avec entrée les émetteurs c’est la raison du double bobinage avec point milieu qui ne sera cette fois pas utilisé car le préamplificateur n’est pas encore prêt. Les deux bobinages de sortie sont donc reliés ensemble en série  pour donner une bobine de 108 tours.

La sortie du tore est reliée à la carte son et à l’enregistreur numérique à l’aide d’une ligne coaxiale, normalement la plus courte possible mais permettant d’être suffisamment éloigné de l’antenne pour ne pas apporter de perturbations radio électriques en particulier le 50 Hz de l’habitation.  Pour ce qui me concerne il y avais quand même environ 30 m de coaxial 10,3 mm faible pertes du type Hyperflex-10. La carte son utilisée est une U-PHORIA UMC204HD réglée sur une fréquence d’échantillonnage de 96 KHz / 16 bits. Les logiciels utilisés sont SpectrumLab et SAQrx pour la démodulation CW et également un enregistrement audio (BF) du signal CW (morse) démodulé.

Écouter ci-dessous le signal CW :

Vidéo de la réception:

Réalisation d’un préamplificateur ELF/VLF Différentiel à base de INA121 ou AD8221

En février 2023, il y a presque un an déjà, je réalise un nouveau préamplificateur pour antenne raccourcie champ E en différentiel. L’équipement doit être transportable sur le terrain et de faible consommation afin d’être alimenté par deux piles 9V pour créer une tension symétrique +9V/-9V.  La construction tourne autour d’un amplificateur opérationnel d’instrumentation Analog Device du type INA121 ou AD8221 selon les possibilités d’approvisionnement. Le préamplificateur est dans un boîtier aluminium avec une sortie BNC et 3 petites prises bananes afin de pouvoir déporter l’alimentation avec l’enregistreur numérique à une dizaine de mètres de l’antenne et du préamplificateur.  Les étapes de la construction:

– Réalisation du schéma
– Simulation sur logiciel de CAO LTSpice
– Réalisation d’une BOM et du PCB avec DesignSpark
– Essais en laboratoire (mesure de la bande passante et du gain)
– Essais sur le terrain avec plusieurs types d’antennes (tiges aluminium, boîtes de conserves espacées)

Les essais m’ont conduits à modifier le préamplificateur par la suppression de la capacité entre les deux entrées (C5), l’ajour de deux résistance en série à l’entrée pour réduire la bande passante (filtre passe bas) afin de diminuer les phénomènes de transmodulation avec des signaux plus forts au dessus de 100 KHz.

Télécharger ici le dossier en PDF >>>>> Preamp_diff_2023

Une nouvelle antenne a également été réalisée par la suite avec deux boites métalliques isolées  l’une de l’autre (boîtes à café). Les deux boîtes métallique faisant office d’antenne champ E  sont placées dans deux pots de fleurs en terre cuite (voir photo) l’ensemble est rempli de sable afin de limiter les phénomènes de vibrations sur l’antenne ainsi que les frottements avec le vent qui produit des artéfacts et des signaux parasites non désirés. Chaque boîte métallique est reliée à une des entrée différentielle de l’amplificateur très haute impédance.

 

 

Détection de SID en JN19DA les 1er et 3 mai 2023

Une belle perturbation ionosphérique à début brusque (SID) a été enregistrée à Domont le 1er mai 2023 vers 13h00 UTC, 15h00 heure de Paris et plusieurs  le 3 mai 2023, à l’aide de l’enregistrement continus et automatisé du niveau radio électrique des signaux électromagnétiques de la stations VLF: GBZ située en Angleterre dans le cadre de la surveillance SID (sudden ionospheric disturbance) ou perturbation ionosphérique à début brusque. La perturbation se traduit par un accroissement ou une baisse soudaine de l’absorption des ondes radio. Elle peut parfois (très rarement) entraîner une interruption complète des transmissions radio pour des durées de quelques minutes à plusieurs heures.
La perturbation ionosphérique est aussi connue pour améliorer la propagation des ondes très basses fréquences. L’AAVSO (American Association of Variable Star Observers) définit une perturbation ionosphérique soudaine ainsi : « L’ionosphère terrestre réagit à l’intense rayonnement X et UV libéré durant une éruption solaire. La surveillance du signal de l’émetteur très basse fréquence GBZ distant de plusieurs centaines de Km de la station de réception est située à DOMONT en JN19DA a ainsi permis de détecter une éruption solaire qui s’est produite le 1er mai 2023 à 13h00 UTC. La station de réception est située à DOMONT en JN19DA. Cette station est composée d’une antenne cadre magnétique de 60 tours et de 1,2 m de côté situé en sous-sol. L’enregistrement qui est réalisé en continu correspond à la valeur RMS (Root Mean Square) ou valeur efficace de l’amplitude du signal qui provient de l’émetteur VLF GBZ. Cet émetteur est principalement utilisé pour transmettre des ordres aux sous-marins en 19,580 kHz. La station de transmission d’Anthorn d’indicatif GBZ est située près d’Anthorn, dans le Cumbria, en Angleterre.
SId 1er mai 2023

 

Réception de NDB indicatif ZJT 340 KHz avec le récepteur RR-SM-6A

Le RR-SM-6A (appellation armée de l’air) est un récepteur superhétérodyne simple changement de fréquence sur les sous-gammes A à D, 105 et 1.700 kHz, double changement de fréquence pour les sous-gammes E à G, 13 à 115 kHz. Il s’agir d’un récepteur très basse fréquence (V.L.F.) qui était destiné particulièrement à l’Armée de l’Air.

Réception en JN19DA sur  la fréquence de 340 KHz de l’indicatif ZJT en code morse (CW).

Quelques enregistrements SID réalisés en Août 2022 à Domont (95)

Enregistrements réalisés sur 24h, événements survenus le 28 août à 16h UTC et le 29 Août 2022 à 11h UTC enregistrements de GBZ réalisés à Domont en JN19DA avec données du flux-X-ray provenant de GOES.
Logiciel sous LabVIEW, antenne magnétique 60 tours en sous sol et préamplificateur différentiel (ampli-opérationnel OP27) selon schéma  RCM2 – IK1QFK 

Enregistrement SID du 28 août 2022 par F4IEW

Enregistrement du flux X-Ray le 28/08/2022, source GOES
Enregistrement SID du 29 août 2022 par F4IEWEnregistrement du flux X-Ray le 29/08/2022, source GOES

WSPR sur 136 KHz en JN36HE Col de l’encrenaz

Description de l’antenne active large bande :
L’antenne est un monopôle vertical court (E-field) qui peut être vu comme la fin d’un quart d’onde entière, où la distribution de la tension est (presque) constante et la diminution de distribution de courant est (presque) linéaire.
E-Field: composante électrique du champ électromagnétique
L’antenne est constituée de :
– Un tube métallique de 1m en inox positionné à 80 cm du sol
– La mise à la terre est réalisée au pied de l’antenne uniquement par les 3 brins à 45 degrés entre le bas du préamplificateur et la terre au pied de l’antenne. Les brins en cuivres multiconducteurs font également office d’haubanage de l’antenne.
– La capacité série de l’antenne est d’environ 10 pF à laquelle s’ajoute la capacité apportée par les deux brins horizontaux en haut de l’antenne (quelques pF).
– L’impédance série impédance de l’antenne et en particulier sa capacité série forme un filtre passe haut avec la capacité d’entrée du préamplificateur. Le choix du transistor d’entrée et la résistance série qui sera éventuellement ajoutée sont à prendre en considération.
– La résistance de rayonnement est très faible car la longueur d’onde λ =c/f est très grande vis-à-vis de la taille réelle de l’antenne est extrêmement faible car proportionnel à H/λ avec H=1m et 10Hz < f < 30 KHz

Les essais réalisés dans un contexte radioélectrique difficile (montagnes, chalet et perturbations électriques) ont néanmoins permis quelques réceptions.

Quelques enregistrements ELF/VLF réalisés en Août 2022 en JN36HE

Campagne d’enregistrement ELF-VLF en JN36HE et environs
Août 2022 par F4IEW

  • Premières mesures effectuées sur le Mont Chéry (74) – Locator JN36HE.  Les premières mesures ont été fortement perturbées par les clôtures électriques nécessaires à la protection des vaches. Les signaux VLF sont néanmoins de moyenne qualité permettant uniquement de visualiser les signaux de 16 KHz. Les perturbations engendrées par les clôtures électriques interviennent principalement dans le spectre de fréquence 10 Hz à 20 KHz en proximité immédiate de la clôture et 10 Hz à 1KHz à quelques Km (constatations d’après les deux enregistrements réalisés)
  • Deuxièmes mesures effectuées au Col de Basse (montagne en face)

Télécharger le document complet (schéma du préamplificateur, détails sur l’antenne, résultats des mesures, script pour la réalisation de la FFT avec SciLab.:
Télécharger ici le PDF de la campagne_enregistrements_ELF_VLF_082022

mesures effectuées au Col de Basse (montagne en face)

OND’EXPO, Lyon le 2 avril 2022, Conférence sur les ELF – VLF

Conférences scientifiques et techniques : Apprendre.

les SID (Sudden Ionospheric Disturbances), découverte, comment les étudier, fabriquer son récepteur, quels logiciels, quelles antennes. Les ELF-VLF leurs caractéristiques. Un monde particulier à découvrir, comment les écouter, comment communiquer.
Par Franck DURAND, F4IEW    (Cliquer sur l’image pour télécharger la présentation PowerPoint)                Onde_Expo_VLF_F4IEW_V8