LES SATELLITES RADIOAMATEURS A.G. du REF-UNION 77 AVRIL 2009 F5GVA Amsat - F 780 Màj Mai 2010 - F6BYJ Amsat - F 379 Trafic Radioamateur via les SATELLITES

Trafic Radioamateur via les SATELLITES TM8SAT Liaisons via les SATELLITES RADIOAMATEURS Trafic Radioamateur via les SATELLITES

Trafic des Radioamateurs. Les radioamateurs ont l’autorisation de recevoir et d’émettre sur : - sur différentes bandes ( ex: Déca, THF -144, 432 Mhz ) - dans différents modes (CW, SSB, SSTV, TVA, numériques …) Ils peuvent dans ce cadre contacter d’autres radioamateurs: en direct ( courte distance). par réflexion sur différents éléments (le monde, en décamétrique) (par les couches ionisées de l’atmosphère, des traînées de météorites, sur des montagnes, ou même sur la lune). via des relais installés par des radioamateurs en point haut. (échanges simultanés, en alternat ou par répétition) Trafic Radioamateur via les SATELLITES

Trafic des Radioamateurs. Les satellites radioamateurs sont des relais intégrés à l’intérieur de satellites conçus et gérés par des équipes de radioamateurs. Ils sont équipés de panneaux solaires, de batteries, et de modules de commandes et d’émission d’informations de télémétrie. Trafic Radioamateur via les SATELLITES

Trafic des Radioamateurs. Les satellites peuvent être classés pour leurs fonctions radioamateur : par le mode de transmission et les fréquences qu’ils acceptent : FM, mono fréquence, descente ou montée. Ex: AO-27. SSB, largeur du secteur de bande, fréquences … par leurs caractéristiques techniques ou orbitales qui sont déterminées à la construction et lors du lancement. Ces satellites ne comportent pratiquement jamais de «systèmes » permettant de changer leur orbite ou de les stabiliser (en rotation libre). Les données orbitales (altitude, angle sur l’équateur, orbite circulaire ou elliptique) déterminent leurs parcours autour de la terre. Trafic Radioamateur via les SATELLITES

Satellites opérationnels au 15-07-2010 Nom Mode Date Altitude AO-07 SSB Oscar 7 (1974) 1 440 km AO-27 FM Amrad (1993) 800 km FO-29 SSB JAS-2 (1996) 900 km SO-50 FM Saudisat (2002) 600 km AO-51 FM Echo (2004) 800 km VO-52 SSB Hamsat (2005) 600 km SO-67 FM Sumbandila (2009) 500 km HO-68 SSB-FM XW-1 (2009) 1 200 km ISS FM-SSTV-APRS Ariss 350 km Trafic Radioamateur via les SATELLITES

Photos de satellites actifs … AO-07 AO-51 AO-27 FO-29 HO-68 VO-52 SO-50 SwissCube Trafic Radioamateur via les SATELLITES

Autres satellites à écouter CO-65 Cute-1.7+APD II 437.275 Mhz CW CO-66 SEEDS II 437.485 Mhz CW-FSK DO-64 Delfi C-3 145.870 Mhz BFSK RS-30 Yubileiny 435.215 - 435.315 Mhz CW KKS-1 437.385 Mhz CW Prism 437.250 Mhz CW Castor 145.825 Mhz FSK SwissCube 437.505 Mhz CW-FSK Satellites Météo défilants : NOAA 15 (137,500) - NOAA 17 (137.620) - NOAA 18 (137.100) NOAA 19 – (137.912) Trafic Radioamateur via les SATELLITES

Trafic Radioamateur via les SATELLITES Types d’orbite … Orbite circulaire ou semi-circulaire Exemple : VO-52. Temps de passage rapide. 8 à 18 minutes de visibilité par passage. Doppler important. Plusieurs passages possibles par jour. Moyens techniques simples. QSO DX moyens. Orbite elliptique Exemple : AO-40 et le futur Phase 3E. Utilisable plusieurs heures en continu par jour. Temps de passage long. Doppler faible à l’apogée. Moyens techniques plus évolués. QSO longues distances (DX). Trafic Radioamateur via les SATELLITES

Satellite à orbite circulaire SO-50 Altitude env. 650 km Angle sur équateur : 58° Période orbitale env. 1 h 45 SO-67 Altitude env. 500 km Angle sur équateur : 87° Période orbitale env. 1 h 35 ISS Altitude env. 350 km Angle sur équateur : 46° Période orbitale env. 1 h 30 Trafic Radioamateur via les SATELLITES

Trafic Radioamateur via les SATELLITES Orbite elliptique Définitions : Périgée = point le plus proche de la Terre Apogée = point le plus éloigné de la Terre Exemples: AO-40 (arrêté en 2004) Périgée = 1000 km Apogée = 60000 km Période orbitale env. 19 h P3E (futur SAT) Périgée = 2500 km Apogée = 36000 km Période orbitale env. 14 h Trafic Radioamateur via les SATELLITES

Equipement Radio des satellites Transpondeur multi modes linéaire inverseur ou non inverseur USB/LSB/CW/SSTV/RTTY Exemple : HO-68 linéaire inversé Répéteur FM/Packet avec une ou plusieurs fréquences de montée et descente. Exemple : AO-51 : mode J (V/U) en FM Montée : 145,920 MHz en FM Descente : 435,300 MHz en FM Trafic Radioamateur via les SATELLITES

Trafic Radioamateur via les SATELLITES Satellite AO-07 Altitude : environ 1500 km … Bonnes possibilités de longues distances (USA) Ne fonctionne que grâce aux panneaux solaires. Mode A : Linéaire Non inversé montée : 145,850 MHz à 145,950 MHz en LSB descente : 29,400 MHz à 29,500 MHz en USB Balises : 29.502 MHz et 2304.100 MHz Mode B : Linéaire inversé montée : 432,128 MHz à 432,175 MHz en LSB descente : 144.975 MHz à 144,925 MHz en USB Balises : 145,810 MHz et 145,897 MHz Trafic Radioamateur via les SATELLITES

Trafic Radioamateur via les SATELLITES Station ISS (ARISS) Répéteur FM Mode B (U/V) montée : 437,800 MHz FM descente : 145,800 MHz FM SSTV, APRS … descente : 145,800 MHz FM Mode phonie spécifique ISS : QSO avec les astronautes : montée : 145,200 MHz FM descente : 145,800 MHz FM Trafic Radioamateur via les SATELLITES

Autres satellites … sans relais Il s’agit de petits satellites d’observations construits par des étudiants, en collaboration avec les radioamateurs. Plus connus sous le nom de CUBESAT, il émettent dans les bandes radioamateurs en UHF ou VHF. Leur poids varie de 1 kg à 20 kg. Leur taille varie de 10 cm à 30 cm de côté. Les informations transmises ( télémétrie et données ) sont décodables avec des logiciels spécifiques propres à chaque satellite, ou en CW. Trafic Radioamateur via les SATELLITES

Satellite Cubesat SwissCube HB9EG/1 (mai 2009) Site de DK3NW spécialiste SAT Amateur http://www.dk3wn.info/ Fréquence : 437,505 MHz en CW code abrégé, ou télémétrie FSK Trafic Radioamateur via les SATELLITES

Le matériel, les antennes, les logiciels de poursuite Trafic Radioamateur via les SATELLITES

Supprimons quelques idées reçues ou préjugés… Pour débuter en trafic SAT : pas besoin de matériel sophistiqué ! pas besoin de groupement d’antennes ! pas besoin de beaucoup de puissance ! pas besoin de poursuite automatique ! Le trafic satellite, c’est (presque) un jeu d’enfant ! Surtout si l’on sait « écouter » avant d’émettre … Trafic Radioamateur via les SATELLITES

Trafic Radioamateur via les SATELLITES Le matériel … Il est possible d’utiliser deux appareils dissociés (VHF et UHF), ou bien un transceiver bi-bandes FM, et même un portable ! Un émetteur VHF et un récepteur 29 Mhz feront de bons contacts sur AO-7 A. Un FT-490 UHF et un FT-290 VHF fonctionnent très bien sur AO-7 mode B. Un FT-490 UHF avec un convertisseur 2,4 Ghz et une antenne hélice de 20 à 30 spires conviendront également (mode S). Mais il existe des matériels possédant des fonctions dédiées au trafic satellite tels que les FT-736, FT-847, TS-790, TS-2000 ou IC-910 … Ces appareils « aident » l’opérateur en gérant les fréquences et les modes. Ils peuvent être piloté par l’ordinateur et le programme de tracking. Il faut en principe pouvoir écouter pendant que l’on émet, pour se contrôler et ajuster sa fréquence sur le correspondant. Trafic Radioamateur via les SATELLITES

La puissance d’émission … Il est parfaitement possible de trafiquer avec un portatif de 3 à 5 W et une antenne Yagi de type « Arrow » 145/435. Pour les satellites à orbite circulaire basse, il faut entre 5 à 30 watts en V/U/SHF. Dans tous les cas, il faut porter tous ses efforts sur la réception, car les puissances des SAT sont faibles (1W ou moins). Des antennes directives procureront un gain évitant l’emploi de grosses puissances et donneront également du gain en réception. Il faut donc soigner les antennes, les câbles coaxiaux, et installer de bons préamplificateurs à faible niveau de bruit. Pour les futurs satellites à orbite elliptique, il faudra, selon la position du satellite, de 10 à 50 watts. Trafic Radioamateur via les SATELLITES

Trafic Radioamateur via les SATELLITES Les antennes … Leur choix est fonction du trafic que l’on souhaite réaliser, et c’est bien souvent là où l’on peut faire le plus facilement des améliorations. Il est parfaitement possible de conjuguer le trafic terrestre et le trafic satellite avec les mêmes antennes, comme il est possible d’utiliser des antennes verticales colinéaires (en particulier sur les SAT FM). Si l’on souhaite ne faire que du Satellite, des antennes spécifiques avec des commutations de polarisation sont préconisées. La polarisation circulaire peut être obtenue soit par des antennes type Yagi avec un dispositif de déphasage simple, soit par des antennes type hélice. La polarisation circulaire fait perdre du gain (3db), mais elle atténue les variations de niveaux (QSB) dues aux nombreuses rotations du satellite, ou la distorsion de phase que subit le signal en traversant les différentes couches de l’atmosphère. Trafic Radioamateur via les SATELLITES

Une belle configuration d’antennes … Configuration dédiée SAT pour 4 bandes Verticale colinéaire Yagi 2 x 19 Elém. 435 Mhz X-Quad 12 Elém. 145 Mhz Parabole 80 cm + hélice de 4,75 spires 2.4 Ghz Hélice 20 spires 1.2 Ghz Trafic Radioamateur via les SATELLITES

Trafic Radioamateur via les SATELLITES Les antennes … suite On peut aussi utiliser les mêmes antennes que pour le trafic terrestre. Toutefois, la réception des passages de SAT montant à plus de 20° d’élévation deviendra difficile à cause à l’angle d’ouverture de l’antenne. Incliner les antennes de 15° vers le haut permettra de couvrir 60 % du passage d’un satellite à orbite circulaire. Ces antennes peuvent être associées à des antennes verticales colinéaires (bi-bandes par exemple). L’utilisation du rotor de site (élévation) n’est donc pas indispensable, mais cependant plus confortable. L’ajout de préamplificateurs de réception VHF/UHF est conseillé. Pour les SAT en mode FM ou des SAT Météo on peut utiliser des antennes omnidirectionnelles telles que Lindenblad, Eggbeater ou Turnstile qui couvriront 70 à 80 % du passage, avec toutefois du QSB. Pour les satellites à orbite elliptique il faudra des antennes directives, donnant le gain nécessaire pour compenser l’éloignement du SAT à l’apogée. Trafic Radioamateur via les SATELLITES

Différentes antennes… Antenne ‘’Arrow’’ portable Antenne X-quad 435 mHz Antenne hélice 1.2 gHz Antenne Lindenblad Antenne Eggbeater VHF et UHF Antenne quadrifilaire Trafic Radioamateur via les SATELLITES

Logiciels de poursuite … Un logiciel de poursuite (tracking) calcule les angles d’orientation du groupe d’antennes (Azimut et site) et permet de voir où se trouve le SAT. Certains logiciels calculent également les variations de fréquences dues à l’effet Doppler, et peuvent piloter les appareils radio par le CAT Système (liaison informatique). Il existe de nombreux logiciels de tracking. Citons par exemple : Instant-Track, SatPC32, Sat Explorer, WxTrack, Orbitron, JSatTrack, SatScape, Tracksat, WinOrbit, AbsolutSat, … Dans tous les cas, il convient de mettre à jour les éphémérides (éléments képlériens) fournis en particulier par la NASA sur différents sites publics. Une mise à jour tous les 10/15 jours suffit, sauf pour ISS qui bouge assez souvent. Trafic Radioamateur via les SATELLITES

Quelques logiciels de poursuite Instant Track 1.5 SatExplorer Sat PC 32 Trafic Radioamateur via les SATELLITES

Gestion du doppler La variation de fréquence dépend de la vitesse relative de rapprochement ou d‘éloignement entre le satellite et la station sol. En début de passage (AOS), la fréquence de réception est supérieure à la fréquence théorique affichée (TCA). Plus le satellite se rapproche de la station, plus la fréquence diminue. En fin de passage (LOS), la fréquence est inférieure à la fréquence théorique. La variation Doppler est différente en Emission et en Réception (bande différente) Exemple pour le SAT SO-50 Doppler sur RX 435 Mhz : Le décalage est très rapide lorsque que le SAT passe près de notre verticale. Les transceivers pilotés par programme suivent les fréquences TX et/ou RX au choix. Trafic Radioamateur via les SATELLITES

Poursuite automatisée Ci-contre, un exemple de dispositif de rotation en site et azimut. Les deux rotors sont liés par une platine. De nombreux montages peuvent être réalisés: - deux moteurs séparés - un vérin pour le site. Trafic Radioamateur via les SATELLITES

Interface de poursuite … Ces interfaces commandent les rotors via un programme lié au logiciel de Poursuite. Il existe de nombreux types d’interfaces (via la prise série, parallèle, USB…) Citons : Satdrive, Kansas City, Uni-Trac, SASI, Trakbox… Trafic Radioamateur via les SATELLITES

Réglage de l’heure du PC Il est indispensable que l’horloge du PC soit parfaitement synchronisée afin d’éviter des erreurs importantes dans l’orientation des antennes et dans le calcul des décalages dûs à l’effet Doppler. 30 s de décalage peuvent générer suivant les passages : des erreurs de 2° à 5° dans les orientations « azimut et site » des variations d’au moins 500 Hz en fréquence. Ces variations sont négligeables en mode FM, mais seront très pénalisantes pour les modes numériques (bande étroite). Une simple horloge radio pilotée suffit en manuel. Le PC peut être synchronisé automatiquement via internet. Trafic Radioamateur via les SATELLITES

Trafic Radioamateur via les SATELLITES Futurs satellites Plusieurs projets sont en cours ou sur le point d’être finalisés : Phase 3E (elliptique) De nombreux CubeSat P5A (vers la planète Mars) Trafic Radioamateur via les SATELLITES

Trafic Radioamateur via les SATELLITES En conclusion … Le trafic via les Satellites autorise de nombreuses expérimentations et modifications simples et efficaces. Il demande comme toute chose, un apprentissage, de la persévérance … Mais quel plaisir de pouvoir contacter avec des moyens simples : - un autre radioamateur à 5 ou 6000 km (Russie, Canada, USA …) - de voir concrètement le résultat de ses améliorations de son installation, de ses antennes, ou … de son savoir faire. Et une démonstration de ce type de trafic arrivera peut être à vous inciter à tenter l’expérience. Bon trafic satellite, 73 de F5GVA et F6BYJ. diaporama maj en Mai 2010 Trafic Radioamateur via les SATELLITES

Trafic Radioamateur via les SATELLITES En conclusion … fin Vous pouvez retrouver toutes ces informations et bien d’autres détails pratiques et techniques sur différents sites comme : www.amsat-france.org www.amsat.org http://celestrak.com/ http://www.dk3wn.info/satellites.shtml et aussi http://pagesperso-orange.fr/f5gva/ Consultez la page « satellites » et la page « liens ». Le site est mis à jour environ une fois par semaine. Bon trafic satellite, 73 de F5GVA Trafic Radioamateur via les SATELLITES

Petit glossaire du diaporama. Tranceiver : appareil Emetteur et Récepteur TX : émetteur ou émission RX : récepteur ou réception QSB : variation ou ondulation de la force des signaux. QSO : contact, liaison entre radioamateurs. DX : liaison longue distance (relative suivant la bande) Déca, VHF, UHF, SHF … bande de fréquences Modes: - CW : télégraphie - FM : modulation de fréquence. - SSB : Bande latérale unique (bande étroite) USB (haute) LSB (basse). - SSTV : TV à balayage lent. - TVA : TV amateur. - FSK AFSK… APRS, AX25 : modes numériques. Doppler : variation de fréquence due au mouvement (voir page dédiée). Polarisation : en simplifié, plan du champ électrique dans les antennes, donc polarisation horizontale, verticale ou circulaire (droite ou gauche). Deux antennes se regardant doivent être de même polarisation pour éviter une perte de signal. Tracking: poursuite … Rotor : moteur d’orientation. Trafic Radioamateur via les SATELLITES