EME des liaisons VHF/UHF via la lune maintenant à la portée de tous

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A la découverte de l’EME

Les liaisons VHF et UHF ne sont normalement assurées qu’entre des stations en vue optique hors propagation exceptionnelle La lune étant là tous les jours, l’idée est venue de s’en servir comme réflecteur passif pour permettre des liaisons beaucoup plus lointaines Les militaires s’y sont intéressés em premier et les premiers échos en télégraphie (série de points) ont été reçus le 10 janvier 1946 sur 111,5 MHz par John DeWitt depuis Fort Monmouth, New Jersey. Le premier écho en téléphonie a été obtenu le 24 juillet 1954 par James H. Trexler du Naval Research Laboratory Les mesures d’atténuation du trajet EME effectuées par la Société Collins en 1949 ont constitué une première référence technique pour la communauté radio-amateur : 252 dB à 144MHz

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Quelques données de base

La lune est en moyenne à 384 400 km de la terre, un signal envoyé de la terre met donc 2,52 secondes pour y revenir Son diamètre est de grosse à son lever et à son coucher, ce n’est qu’une illusion d’optique 3 476 km et, même si elle apparaît plus Elle tourne autour de la terre en 27 jours, 7 heures, 43 minutes Elle est visible sous 0,52 degré d’angle et une antenne de 16° d’ouverture ne l’illumine qu’à 0,1%, le reste file vers l’espace sans grand espoir de retour, du moins de notre vivant Seulement 7% du signal qui atteint la lune (sur les 0,1% rayonnés par vos antennes) est réfléchi

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Les facteurs qui peuvent rendre l’EME difficile voire aléatoire

L’effet Faraday qui provoque une rotation de polarisation du signal entre l’aller et le retour, plus sensible sur 144 MHz qu’au-dessus (on peut perdre jusqu’à 23 dB), le seul moyen de l’atténuer est d’avoir sur chaque boom une antenne horizontale et une antenne verticale, les fabricants comme M², I0JXX, G0KSC ou encore Wimo offrent ces solutions Le bruit provoqué par les activités humaines (ordinateurs, écrans plasma, lampes à basse consommation, outils de télésurveillance, wifi…), la seule parade efficace et qui se développe étant d’installer la station EME dans une zone calme à la campagne et de la contrôler à distance depuis chez soi via internet ou un VLAN radio Le bruit cosmique des galaxies en direction de la lune varie de 150 à 8 000°K sur 144 MHz, difficile de faire un QSO si > 800°K

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Les premiers pas des radioamateurs en EME

Les plus téméraires se sont à partir de 1950 : Premiers échos via la lune reçus en janvier 1953 après 3 ans d’efforts par Ross Bateman, W4AO et Bill Smith, W3GKP Premier QSO EME sur 1296 MHz le 21 juillet 1960 entre W1BU et W6HB (Eimac Radio Club) Premier QSO EME sur 144 MHz Plus près de chez nous, le 11 avril 1964 entre W6DNG et OH1NL, suivis le 20 mai par W1BU et KH6UK sur 432 MHz premier QSO EME sur 144 MHz entre la France et les USA (Californie) le 27 janvier 1967 entre Marius Cousin F8DO à Dracé (69) et Bill Conkel W6DNG à Long Beach

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27/01/1967 : Première France-USA en EME 144 MHz

W6DNG Antenne rideau 32 éléments Le Progrès de Lyon du 15-02-67 F8DO Emetteur 2x4CX250B Antenne Tonna 8x9 éléments F6BEG Présentation REF69 du 6 mars 2014 6

Des pionniers à l’année 2000

Comment faisait-on au début en EME (1960-1970)

station « de base » minimum sur 144 MHz comportait : Mis à part quelques cas atypiques de très grosses installations, la • • • Un émetteur piloté quartz avec un PA de 600 W tubes ne vivaient pas vieux HF (2x4CX250B) pouvant aller jusqu’au kilowatt selon le design de K2RIW mais les Un groupement d’antennes donnant de 18 à 20 dB de gain par rapport au dipôle (Yagi ou Collinéaire) Un récepteur décamétrique avec convertisseur 144/28 (triode nuvistor 6CW4 à l’entrée ou transistor bipolaire), filtre CW 500 Hz ou moins et un facteur de bruit rarement en-dessous des 2 dB Mais il n’y avait qu’une poignée d’OM équipés dans le monde et on avait vite fait le tour des QSO possibles.

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Des pionniers à l’année 2000

Le mode opératoire

• La prise de rendez-vous se faisait par courrier quand c’était possible (selon les pays), par téléphone (pour les riches) ou un peu plus tard via le VHF Net sur 14,345 MHz • • • • • La précision des récepteurs étant assez aléatoire, il arrivait de s’échanger les quartz en enceinte thermostatée pour repérer à l’avance la fréquence du correspondant La séquence d’émission ou de réception durait en général 5 minutes , elle s’est raccourcie au fur et à mesure des progrès de la technique La durée d’un sked était couramment d’une ou deux heures La CW était la règle , toujours assez lente en EME Le télégramme était un moyen courtois de confirmer un QSO réussi, surtout s’il s’agissait d’une première

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Pouvait-on progresser sans grosses antennes ?

Le progrès le plus déterminant a été l’amélioration de la réception grâce aux produits arrivés sur le marché : préamplis équipés de transistors à faible bruit (FET puis GaAs et maintenant PHEMT), filtres BF actifs ou passifs Des recherches ont été faites pour aller chercher le signal dans le bruit, un prototype a été réalisé par F8DO et l’lCPI et a permis de démontrer que des liaisons étaient possibles avec 200 Watts et 2x9 éléments Tonna mais il n’y a pas eu de suite faute de combattants L’arrivée du PC a été permis de reprendre cette technique (transformées de Fourier) du signal (AF9Y) et de la mettre à la portée de tout le monde avec les logiciels de DSP et de visualisation

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EME : la course à l’armement

La puissance des émetteurs tétrodes céramiques 4CX… professionnels ont construit a fortement progressé mais la limite s’est établie naturellement par le fait qu’il faut aussi recevoir le correspondant, les grosses triodes (3CX800, 3CX1500, GS35 ou plus) sont souvent venues remplacer les Quelques OM aventuriers, fortunés ou aidés de moyens Des contests des antennes gigantesques correspondants plus modestement équipés les 100 stations différentes en deux fois 48 heures , ce qui a permis des contacts avec de nouveaux ont été organisés par l’ARRL sur deux week ends complets mais les têtes de série ont rarement dépassé

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W5UN en 1980 : 32x24 éléments Yagi

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K6MYC en 1964 : 160 éléments colinéaire I2FAK : 24x19 éléments Yagi

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VK3ATN en 1963 : une rhombique fixe de 300 m. qui ne voyait la lune que pendant 2 heures de suite 3 jours par mois EA6VQ : « juste » 8 x 17 éléments M2 avant 2001 F6BEG Présentation REF69 du 6 mars 2014 13

EA6VQ : la même antenne après un vent de 140 km/h Gabriel l’a reconstruite depuis, ses signaux sont remarquables F6BEG Présentation REF69 du 6 mars 2014 14

L’utilisation du radiotélescope d’Arecibo par KP4BPZ en juillet 1965 Réflecteur de 300 m Gain : 60 dB à 432 MHz Premiers QSO en SSB Dr Gordon Pettenhill W1OUN/KP4BPZ (Photo de 2005) F6BEG Présentation REF69 du 6 mars 2014 15

Les essais de F8DO au radiotélescope de Nançay en 1970 Réflecteur plan inclinable : 200x40 m Réflecteur parabolique fixe : 300x35 m Foyer du système Le premier écho était tellement fort que nous pensions avoir oublié de couper l’émission F6BEG Présentation REF69 du 6 mars 2014 16

Toute l’équipe autour de F8VN, F8DO, F1BF et F1WV Les antennes 144 MHz au foyer du système réflecteur

F8VN F8DO F1BF F1WV

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2001 : le WSJT, début d’une nouvelle ère

Joseph Taylor en 1993

Prix Nobel de physique en 1993 pulsars avec Russell Hulse pour ses recherches sur les Chercheur à l’Université de Princeton, spécialiste du traitement des signaux faibles en radioastronomie Radioamateur de longue date et titulaire de l’indicatif K1JT Concepteur du logiciel WSJT (Weak Signal JT)

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La démarche de Joe Taylor, K1JT

La question fondamentale : normalisés des antennes, faut-il vraiment 16 yagis pour contacter des stations plus faiblement équipées ? Les messages échangés lors d’un QSO EME sont (procédures IARU) Si on veut limiter la puissance des émetteurs et la taille il faut aller chercher le signal dans le bruit L’utilisation d’un logiciel temps réel permet de décoder directement ce qu’on a reçu pendant qu’on émet à son tour, donc de perdre moins de temps La compression de données permet de réduire la durée de transmission d’un message et de le répéter plus souvent pendant une séquence d’émission

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Les grandes lignes du logiciel WSJT

Gratuit, simple à installer et à utiliser, avec une interface graphique riche mais conviviale et intuitive Exécutable sur le PC de Monsieur Toulemonde doté d’une carte son basique La codification des caractères est une combinaison de 4 fréquences BF transmises séquentiellement La BF générée par le programme est injectée dans l’entrée micro du transceiver, le trafic se fait en SSB avec une bande passante de 2,6 KHz La BF issue du récepteur est injectée dans l’entrée micro de la carte son, c’est le processeur qui décode par échantillonnage dans une bande passante plus réduite

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La connexion entre PC et transceiver

Sortie HP Entrée micro Sortie HP Sortie série Entrée micro PTT (inutile si VOX) F6BEG Présentation REF69 du 6 mars 2014 21

Les performances du logiciel WSJT

Deux nouveaux types de digitalisation du signal : FSK441 pour le Meteor Scatter et JT65 pour l’EME ou la tropo, avec de légères variantes selon les bandes utilisées La séquence d’émission ou de réception est réduite à 1 minute en JT65 , donc on peut faire plus de QSO dans un temps donné Le JT65 permet d’exploiter un signal jusqu’à -12 dB par rapport au niveau de bruit du récepteur K1JT continue à travailler sur le logiciel et livre régulièrement de nouvelles versions, la limite aujourd’hui est à 2 dB du meilleur obtenu par la NASA

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Quelques précautions avec WSJT

EN JT65, le PC doit être synchronisé au niveau de l’heure (précision inférieure à la seconde) car WSJT considère que le message à décoder commence en début de séquence et une séquence correspond à un nombre entier de messages La fréquence doit être stable et l’affichage précis car WSJT utilise une plage entre 880 et 2200 Hz L’émission est en mode continu et le risque de surchauffe du PA est important , il est conseillé de ne pas dépasser 70% de la puissance habituellement utilisée en CW, surtout avec les transceivers du commerce L’entrée BF de la carte son doit être ajustée (WSJT indique le niveau nécessaire) et les effets spéciaux désactivés

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L’écran principal du WSJT en mode JT65

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Un outil indispensable : Spectran

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Le logiciel MAP65 : une grande avancée technique

Un système de réception très élaboré avec un convertisseur 144 tel que WSE (hardware) + Linrad (software) de SM5BSZ ou SDR-Radio de HB9DRV sortant sur une fréquence intermédiaire avec une bande passante de 96 KHz, le tout suivi d’un récepteur en technologie SDR (Funcube Dongle Pro+, Perseus, Softrock…) Associé à WSJT, il permet de décoder les signaux en JT65 reçus dans la bande passante et de les visualiser sur l’écran du PC et il permet d’ optimiser la polarisation en cas d’antennes croisées La sensibilité globale est de 2 dB inférieure à un récepteur classique performant (de qualité EME), c’est pourquoi il est surtout utilisé par les stations d’au moins 4 antennes

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Le logiciel MAP65 :visualiser la bande EME

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Pour ceux qui n’ont pas MAP65, le site LiveCQ

Le site est renseigné manuellement au cas par cas ou automatiquement par des stations équipées de MAP65 et d’un système de poursuite de la lune en temps réel

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Ce que le WSJT a changé

L’EME est devenue accessible à toute station disposant d’au moins 1KW ERP en VHF Les « bigs guns » existent encore, ça aide les nouveaux venus à réussir leur premier QSO EME mais ce n’est plus la tendance 2 ou 4 antennes de 5 à 10 mètres et 500 watts plus de 500 correspondants constituent maintenant une bonne station EME capable de contacter De nouvelles stations apparaissent tous les jours dans ces modes, les meilleurs sont à 2 000 indicatifs différents contactés en EME, ce qui aurait été inimaginable en CW

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L’EME maintenant fait partie des DXpéditions

Le nombre croissant de nouvelles stations stimule la recherche de carrés locator et de pays DXCC nouveaux Les Dxpéditions EME emportent maintenant de l’équipement Les pile-up sont aussi sévères qu’en décamétrique Le record du nombre de liaisons 144 et 11 sur 432 MHz a été établi par l’équipe néerlandaise de C56EME en février 2011 avec 361 QSO sur

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3Y0X février 2006 : 116 stations EME contactées avec 4 x 9 éléments et 350 W

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C56EME février 2011 : le record actuel avec 361 stations EME contactées sur 144 MHz 2x8 el. croisées et 400 W

Johan PE9DX René, PE1L Eltje PA3CEE

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Quelques liens utiles

Le site de K1JT pour télécharger le logiciel SJT et sa documentation : http://www.physics.princeton.edu/pulsar/K1JT/ Le chat de N0UK, favori des pratiquants de l’EME pour prendre des rendez-vous (on peut y trouver K1JT) : http://chris.org/cgi-bin/jt65emeA Le site LiveCQ qui indique en temps réel quelles stations sont actives et sur quelle fréquence : http://www.livecq.eu/ , ce site couvre les bandes 144, 423 et 1296 MHz L’annuaire QRZ.com

sur lequel les coordonnées de la plupart des stations EME sont enregistrées car on échange en très grande majorité des QSL papier par la voie postale

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L’EME aujourd’hui Quelques très grandes antennes

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La plus grande installation amateur jamais construite 64 x 15 éléments en horizontal et en vertical F6BEG Présentation REF69 du 6 mars 2014 35

Mais, une tempête imprévue en avril 2012 a pratiquement tout détruit et Sam ne l’a pas reconstruite F6BEG Présentation REF69 du 6 mars 2014 36

Dave, W5UN 48 x 17 éléments

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Gerard, K5GW 36x10 soit 360 éléments en horizontal et autant vertical F6BEG Présentation REF69 du 6 mars 2014 38

Gary, KB8RQ : 24 x 13 éléments home made

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Sur 144 MHz : 8 x 19éléments 2046 stations 192 DXCC Sur 432 MHz : Parabole de 15 m. 776 stations 134 DXCC Sur 1296 MHz : Parabole de 15 m.

439 stations 93 DXCC

Le site HB9Q

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Des français aussi sont là sur 1296 et au-dessus

F2TU 7,80 m F5PL 7 m F6KHM 10,30 m F6BEG Présentation REF69 du 6 mars 2014 41

L’EME aujourd’hui Quelques stations plus accessibles

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Et tous ceux que nous venons de voir sont contactables avec ceci

Nick HB3YIT 13 él. Cushcraft 2m 25 él. I0JXX 70 cm F6BEG Présentation REF69 du 6 mars 2014 43

Si vous avez un grand pré, vous pouvez monter une seule antenne

20 él. Yagi de 12 m. de long montée sur un boom en bambou F6BEG Présentation REF69 du 6 mars 2014 44

En ville c’est plus compliqué mais on peut y arriver, même à la Croix Rousse

2x12 éléments M² de 6 m. de long chacune, espacées de 3,38 m. 527 stations contactées 92 DXCC

C’est aussi possible en portable :ZB2/DL3OGH

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Alors maintenant, pourquoi pas vous ?

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