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Catégorie : SAT
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Station QO-100 tous modes.

Station mixte déportée à base de SDR ADALM-PLUTO.

 

 

Le satellite géostationnaire QO-100 nous offre deux transpondeurs disponibles vingt-quatre heures sur vingt-quatre. Un pour la phonie et les modes numériques de type « bande étroite » et un de type « bande large » pour la télévision numérique. Je ne reviendrai pas sur les caractéristiques de ces deux transpondeurs, elles ont déjà été publiées partout. Je rappellerai simplement que la montée se fait sur la bande 2400 MHz et la réception dans la bande des 10 GHz.

A partir du moment où l'on se sert des modes numériques, l'utilisation d'un ordinateur est indispensable. Seules la phonie ou la CW peuvent s'en dispenser, pour ces deux seuls modes, l'oreille humaine est encore utile. Mais vous n'êtes pas sans avoir remarqué que nous nous sommes diversifiés et que les radioamateurs, c'est bien leur vocation, ont exploré de nombreux systèmes de communication qui nous sont maintenant autorisés et qu’il serait dommage de ne pas utiliser. La télévision numérique par exemple, où, grâce aux travaux de radioamateurs français, la transmission d'images de grande qualité est possible avec des moyens très modestes. Et cela se fait avec une sobriété spectrale étonnante, puisque occupant dix à vingt fois moins de spectre que les transmissions analogiques anciennes, les rendant obsolètes voire incongrues pour leur occupation sur nos bandes.

Mais de ce fait, c'est l'ordinateur qui devient la pièce principale de l'équipement du radioamateur et non le classique transceiver et son lot de transverters divers. La radio devient « logicielle » et le « génie » du radioamateur passe en partie par du codage informatique. Les ingénieurs et techniciens qui faisaient autrefois nos transceivers font place à d'autres qui développent sur des plateformes SDR. Mais ne nous y trompons pas, la radio logicielle est rentrée en force dans ces transceivers et seule la présence de boutons et de face-avant peut rappeler la radio traditionnelle.

Par rapport à une radio traditionnelle, l'onde reçue par l'antenne est très rapidement numérisée, éventuellement après un changement de fréquence, par des convertisseurs analogique-numérique et le signal numérique est traité par des processeurs.

De très nombreux articles sur la radio logicielle ont été publiée sur le sujet par F5NB dans la rubrique « comment ça marche ».

Cependant, pour l'utilisation de notre satellite, il restera toutefois des incontournables à réaliser soi-même, les amplificateurs de puissance ou les antennes, choses toujours délicates sur les fréquences utilisées. Mais nous verrons que cela reste à la portée de tous.

L'objectif fixé est de pouvoir disposer d'une station la plus simple possible, capable de transmettre sur le satellite QO-100, avec le même équipement radio sur les deux transpondeurs, et ceci sans aucune commutation RF, seul le logiciel utilisé sur l'ordinateur sera différent.

Le « cœur radio » de cette station dédiée QO-100 est constitué autour d'un transceiver SDR Adalm-PLUTO.

Synoptique :

 

Dans ce synoptique on voit que la partie radio, ici volontairement très simplifiée, peut être déportée hors du shack puisque la transmission des données, image son etc.., se fait par câble Ethernet dont la longueur peut facilement atteindre 100 mètres sans relais d'amplification.

Ceci est très utile pour diminuer la longueur du coaxial entre le PA et la source 2,4 GHz.

Plusieurs PC sont représentés pour accueillir les différents programmes, mais cela pourrait être le même puisque de toute façon les trafics sur les deux transpondeurs, bande étroite ou large bande DATV, sont exclusifs car la partie RF est commune.



Description sommaire de chaque module.

Ce PC permet aussi la génération d'un flux vidéo avec un logiciel de studio, OBS ou VMIX.

C'est ce logiciel qui enverra en IP au transceiver SDR ADALM-PLUTO le « stream », vidéo plus son, pour assurer la modulation du signal RF sur 2,4 GHz.

Ne sont pas représentés sur le synoptique la ou les antenne(s) parabolique(s) ainsi que leurs sources adaptées aux fréquences utilisées pour la voie montante et descendante.

A part le logiciel de réception DATV Minitioune qui doit s'exécuter sur le PC sur lequel est raccordé en USB le récepteur MinitiounerPro2, tous les autres programmes peuvent s'exécuter sur n'importe quel autre PC relié au réseau.

 

 

 

L'antenne et la source bi-bandes.

 

 

C'est ici une parabole prime-focus de 180 cm

 

 

Pour la source bi-bandes, j'ai adapté par bridage le LNB Octagon à deux sorties sur le guide d'onde circulaire de la source d'origine de la parabole. L'orifice de sortie 10 GHz est situé au centre du réflecteur de l'hélice 2,400 GHz. Les deux sorties du LNB permettent la réception indépendante du transpondeur bande étroite vers le PLUTO au travers d'un injecteur et de la DATV vers le récepteur MinitiounerPro2.

 

Le SDR ADALM-PLUTO en connexion IP

 

 

Nous avons besoin de raccorder le transceiver PLUTO en IP sur Ethernet via un adaptateur. J'ai utilisé un Linksys USB3GIG et un câble Y USB-OTG permettant l'alimentation externe du PLUTO.

Le connecteur RJ45 de l'adaptateur permet la connexion de l'ensemble sur le réseau local de votre BOX, soit directement soit par l'intermédiaire du routeur relais.

 

Modification du PLUTO.

Le PLUTO est un transceiver couvrant sans trou de 325 MHz à 3,8 GHz. Il est donc parfaitement adapté à l'usage des fréquences de notre satellite. Sans interface physique homme-machine, son hardware est réduit au minimum, et par conséquent son prix est très raisonnable. Mais il est surtout conçu comme un outil pédagogique de développement. Aussi, il est nécessaire de lui apporter quelques modifications mineures pour le rendre parfaitement compatible à nos critères de trafic et pour cela vous pouvez vous reporter aux différents articles déjà publiés dans notre revue. Les premières modifications se rapportent à la stabilisation de son horloge interne et à son blindage externe pour éviter des blocages et plantages du firmware en milieu RF.

Le PLUTO dispose d'un OS Linux embarqué et il est possible de s'y connecter en mode console via une connexion SSH sur son adresse IP. Le login par défaut est « root » avec le mot de passe « analog ».

 

Pour une utilisation en DATV, il est nécessaire d'implanter un firmware spécifique développé par F5OEO.

Procédure de flashage.

Il faut récupérer le fichier fourni par F5OEO à l’adresse http://qra.f5oeo.fr:2080/pluto.frm et le copier sur le lecteur virtuel monté par Windows lors de la connexion au port USB, puis éjecter logiquement le périphérique.

 

 



Surtout ne pas débrancher le PLUTO pendant tout le temps où la LED1 située sur la gauche de l'appareil clignote rapidement, le temps de flashage dure plusieurs minutes.

Une fois le firmware implanté, nous disposerons sur le PLUTO d'un service de modulation de type PSK à partir d'un flux « TS » qui lui sera envoyé par le réseau IP sur un port UDP spécifique.

Une autre procédure de flashage est possible pour les spécialistes Linux.

Il faut ses connecter au PLUTO en mode console comme indiqué plus haut.

login as: root
Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.'s password:
Welcome to:
______ _ _ _________________
| ___ \ | | | / ___| _ \ ___ \
| |_/ / |_ _| |_ ___ \ `--.| | | | |_/ /
| __/| | | | | __/ _ \ `--. \ | | | /
| | | | |_| | || (_) /\__/ / |/ /| |\ \
\_| |_|\__,_|\__\___/\____/|___/ \_| \_|


v0.31-4-g9ceb-dirty
http://wiki.analog.com/university/tools/pluto
#
# wget http://qra.f5oeo.fr:2080/pluto.frm
Connecting to qra.f5oeo.fr:2080 (86.254.181.124:2080)
pluto.frm 100% |********************************| 28.1M 0:00:00 ETA
# ls
autoudp.sh luaradio pluto.frm radar scream-raw
bigtspipe makepatern.sh pluto_dvb rtmppluto.sh tspipe
hacktv patern.png plutotx rx2tx udpts.sh
# pwd
/root
# mv pluto.frm /tmp
# cd /tmp
# update_frm.sh ./pluto.frm

La commande wget permet de récupérer le fichier sur l'URL où est stocké le fichier du nouveau firmware chez F5OEO.

On place ce fichier dans un répertoire temporaire /tmp et on lance la commande update_frm.sh qui exécute le flashage. Cette procédure doit être laissée aux spécialistes familiarisés avec Linux.

Configuration du réseau IP pour une utilisation avec SDR-CONSOLE

Voici le réglage dans le fichier config.txt de l'ADALM PLUTO. Il se trouve sous forme de fichier ASCII dans le lecteur virtuel qui est monté lorsque vous connectez l'ADALM PLUTO par USB à votre PC :

 

 
# Analog Devices PLUTOSDR Rev.B (Z7010-AD9363)
# Device Configuration File
#   1. Open with an Editor
#   2. Edit this file
#   3. Save this file on the device USB drive
#   4. Eject the device USB Drive
# Doc: https://wiki.analog.com/university/tools/pluto/users/customizing

[NETWORK]
hostname = pluto
ipaddr = 192.168.2.1
ipaddr_host = 192.168.2.10
netmask = 255.255.255.0

[WLAN]
ssid_wlan =
pwd_wlan =
ipaddr_wlan =

[USB_ETHERNET]
ipaddr_eth =
netmask_eth = 255.255.255.0

[SYSTEM]
xo_correction =
udc_handle_suspend = 0

[ACTIONS]
diagnostic_report = 0
dfu = 0
reset = 0
calibrate = 0

 

Si vous laissez le paramètre ipaddr_eth = non renseigné, PLUTO obtiendra une adresse IP du serveur DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol).

Vérifiez sur votre routeur l'adresse IP attribuée au PLUTO. C'est cette adresse qui devra être indiquée dans le paramétrage du logiciel SDR-CONSOLE.

 

 

Si comme moi vous avez opté pour une adresse locale fixe et non attribuée en DHCP, c'est cette adresse locale que vous déclarerez alors.

 

 

Chaque adresse IP dispose d'un certain nombre de ports logiciels, entre 0 et 65535. Comme indiqué dans le paramétrage ci-dessus, c'est le port 0 qui est utilisé ici.

 

Mon opérateur FREE m'offre pour le même prix la possibilité d'avoir une adresse externe fixe. En paramétrant le routeur de la box par les fonctionnalités NAT (Network Adress Translation) pour cacher les ordinateurs domestiques derrière une seule identification publique, il est possible de faire un routage de port de mon adresse externe vers le même port d'une adresse locale. Dans ces conditions, c'est le port 30431 du PLUTO qui doit être mappé sur l'adresse locale qui lui est attribuée.

En effet, le port 0 est d'un usage réservé sur une adresse externe utilisée ici.

 

 

Si le routage est convenablement réalisé dans votre box, votre PLUTO répondra avec SDR-CONSOLE à partir de n'importe où sur le WEB sur l'IP fixe que votre opérateur vous a attribué, pour peu que le débit IP soit suffisant. D'expérience, seules des connexions fibre permettent un fonctionnement correct en « remote ».

 

La réception en DATV

C'est le récepteur MinitiounerPro2 qui est utilisé.

Il est disponible en semi-kit à la boutique du REF. Ce récepteur est le fruit d'une collaboration avec le concepteur initial, F6DZP. Il a été décrit dans la revue et à ce jour plus de 600 exemplaires ont été distribués.

 

 

Ici la carte en semi-kit et ma réalisation en boîtier. Le récepteur est directement relié au PC affecté à cette fonction par une connexion USB et au LNB pour la réception 10 GHz. En fait, la réception se fait sur la fréquence intermédiaire puisque le LNB assure un changement de fréquence avec son oscillateur local sur 9750 MHz.

 

Tout ceci est géré par les différentes suites logicielles de F6DZP qui pilotent l'alimentation en 18 volts du LNB pour sa configuration en polarisation verticale, correspondant à la voie descendante du satellite.

 

 

Ici en primeur la version beta test de Scan&Tioune bientôt disponible.

 

Les amplis émission.

Le transceiver Adalm-PLUTO délivre un niveau RF maximum de 0 dBm sur 2,4 GHz. Il nécessite donc une chaîne d'amplification pour sortir la puissance nécessaire qui est fonction du mode utilisé.

Si pour le transpondeur bande étroite, compte tenu du gain de la parabole utilisée, quelques watts suffisent, pour la DATV sur le transpondeur bande large, 20 watts minimum se sont avérés nécessaires. Le logiciel SDR-CONSOLE utilisé en phonie devra donc adapter la puissance de sortie du PLUTO en conséquence pour éviter une saturation du satellite et un brutal rappel à l'ordre par l'automate de surveillance.

 

 

Le premier étage d'amplification utilise un kit qui sera sous peu distribué à la boutique du REF.

 

 

Le gain de cet ampli à deux étages est de 30 dB et il permet au maximum de sortir 1 W à 1 dB de compression assurant ainsi une parfaite linéarité de l'amplification.

Le PA final est un ampli pouvant sortir 20 W à 1 dB de compression.

 

 

 

 

C'est le fruit du travail de F6BVA. Il utilise un MMIC MW7IC2725N alimenté sous 28 à 32 volts.

Le circuit imprimé ainsi que le MMIC sont entièrement soudés à la plaque chauffante avec de la pâte à souder basse température sur une plaque de cuivre de 2,5 mm d'épaisseur.

Le tout est ensuite vissé sur un radiateur-ventilateur de microprocesseur que l'on trouve facilement sur les sites de vente en ligne spécialisé, eBay ou Ali-express pour 4,5€.

 

Le contrôle.

Là encore, j'ai utilisé sans vergogne le travail de F6DZP qui a programmé un ARDUINO pour cette fonction de supervision des tensions d'alimentation.

 

Les cartes utilisées sont les suivantes :

 

Une carte ARDUINO UNO

Une carte Shield Ethernet

Une carte relais.

Ces modules sont disponibles sur eBay.

 

Le rôle de cet ensemble de cartes est de disposer d'un mini serveur WEB local permettant de

contrôler toutes les tensions utilisées par les différents éléments de la partie radio et ceci à partir d'une URL locale accessible par un simple navigateur Internet.

Vous trouverez en annexe les liens sur la publication de F6DZP sur ce sujet.

Raccordé sur le réseau local par un connexion RJ45, la page WEB accessible en local nous permet de visualiser et de mettre sous tension ou de couper les différents étages.

Je n'ai pas utilisé toutes les fonctions prévues par F6DZP. Seuls les trois premiers relais sont câblés.

Seule la mesure analogique de la puissance relative de sortie est câblée, visible dans le cartouche Analog Input, Power (A3). Ici la mesure indique 540. Ce ne sont pas des watts mais une mesure analogique de la tension détectée par le petit coupleur directif intégré sur la ligne de sortie du PA. Un étalonnage dans le code de l'Arduino, par mise à l'échelle de cette mesure, permettrait d'afficher directement la puissance de sortie. Cela reste à faire.

L'ensemble est installé dans une armoire extérieure bien ventilée.

 

Vous pouvez voir dans cette photo les éléments constitutifs suivants.

Comme vous pouvez le constater, tout cela reste quand même assez artisanal.

Utilisation du transpondeur bande étroite (NB).

Comme déjà dit, c'est le logiciel SDR-CONSOLE qui est utilisé, en déclarant comme indiqué une Radio SDR-PLUTO en connexion IP.

Ce programme utilise les ressources audio du PC sur lequel il est installé, micro et haut-parleur. Se reporter bien sûr au guide en ligne de ce logiciel extrêmement complet et performant.

Comme sur d'autres logiciels de ce type, la stabilisation de la fréquence pour compenser la dérive de la tête LNB se fait par verrouillage sur la balise numérique émise par le satellite au milieu de la bande du transpondeur, sur 10489,750 MHz. Il n'est donc pas besoin de modifier la tête LNB pour la stabiliser en fréquence, opération toujours délicate.



L'émission DATV.

Pour cette fonction, nous allons utiliser une suite logicielle pour assurer la composition des images et du son à transmettre. Elle fera aussi le codage en fonction de la norme retenue, DVBS1(2), H264 ou H265, puis elle enverra le flux numérique vers le service approprié installé dans le transceiver PLUTO qui assurera la modulation de type PSK, QPSK, 8PSK, etc. Le signal modulé du PLUTO sera amplifié par la chaîne décrite précédemment.

Le logiciel de studio utilisé est la suite OBS-Studio.

Elle permet le mixage des différentes sources, Webcam, vidéo, bandes musicales, microphone, etc.

 

Le logiciel OBS-Studio s'appuie sur un service implanté dans le firmware du PLUTO que nous avons donc déjà flashé avec le code fourni par Évariste F5OEO.

Toutes les indications sont données par une page accessible avec votre navigateur sur l'adresse IP locale du PLUTO, par défaut 192.168.2.1.

Évariste y indique comment configurer le logiciel de studio vidéo pour générer le flux numérique vers le port logiciel associé à l'adresse IP. Ci dessous un extrait de la page d'explications en ligne sur l'adresse locale du Pluto.

 

Il faut configurer OBS pour indiquer où et comment il doit envoyer le flux au serveur du PLUTO.

Ceci se fait très simplement par une ligne de commande où l'on indique :

Bien sûr, d'autres paramétrages sont nécessaires pour avoir une bonne fluidité des images et du son. Cela demande de l'expérimentation, et une spécialisation qui n’est pas dans les objectifs de cette présentation, qui sont de montrer qu'avec un hardware relativement restreint il est possible de profiter pleinement de toutes les fonctionnalités de ce satellite.

J'espère que cette présentation inspirera de nombreux OM à venir tester toutes les possibilités de ce satellite qui permet de couvrir le tiers du globe.

 

Bibliographie

Contrôle par Arduino, site de F6DZP

http://www.vivadatv.org/viewtopic.php?f=87&t=698

Amplificateurs 2,4 GHz

https://www.f1te.org/index.php/shf/amplificateur-2400-mhz-a-base-de-mmic-version-2

https://f6bva.pagesperso-orange.fr/Technique/Satellite/PA%2013cm%20MW7IC2725N%20complet.pdf

OBS-Studio

https://obsproject.com/fr/download

SDR-Console

https://www.sdr-radio.com/download

MinitiounerPro2

https://boutique.r-e-f.org/kits-et-composants/205-minitiounerpro-avec-nim.html

http://urls.r-e-f.org/vo088gc

Firmware PLUTO F5OEO

http://qra.f5oeo.fr:2080/pluto.frm

Modification ADALM-PLUTO

https://www.f1te.org/index.php/realisations/sdr/adalm-pluto

 

 


Projets à venir

Ampli 20W low-cost pour ADALM-PLUTO