La partie réception proprement dite du radiotélescope est un simple dipôle accordé sur la fréquence de la raie d’émission de l’hydrogène 1420 MHz. Ce dipôle est situé au foyer primaire du réflecteur parabolique de 10 m de diamètre. Celui-ci est un grillage dont les mailles carrées sont deux fois plus plus fines que le dixième de la longueur d’onde à recevoir. Même si la diagonale des mailles est plus grande, à la longueur d’onde de la raie hydrogène, le réflecteur agit comme un véritable miroir parabolique pour les ondes radio et concentre tous les signaux reçus à sa surface vers le dipôle récepteur. Le gain obtenu est de 40 décibels (dB) à la fréquence de travail (cela représente un gain en puissance de 10 000 par rapport à un simple dipôle sans réflecteur !). Relié au dipôle se trouve un préamplificateur à transistor MOSFET qui augmente les très faibles signaux captés par un facteur 10 en tension (gain d’environ 20 décibels). Cela permet de ne pas perdre trop de signal le long du câble coaxial qui relie le préamplificateur au récepteur. En effet, le câble n’est pas parfait et les signaux sont atténués le long du câble. Ce préamplificateur date des années 1980s lorsque le radiotélescope a été construit. De ce fait ses qualités sont considérées comme médiocres par comparaison avec le facteur de bruit des préamplificateurs modernes (0,3 à 0,6 dB par rapport à 1,8 dB). Ce facteur de bruit conditionne les performances de tout la chaîne de réception. Maintenant que nous avons réussi à démonter, réparer et remettre en place le moteur de déclinaison, nous attendons les beaux jours pour pouvoir remplacer ce préamplificateur par un dont le facteur de qualité est bien meilleur.
Ci-dessus le schéma de principe de la réception des signaux par le radiotélescope.
Le radiotélescope est équipé de plusieurs récepteurs numériques Software Defined Radio (SDR).
Récepteur SDR ADALM-PLUTO (12 bits)
LimeSDR au premier plan et SDR Adalm-Pluto
SDR RSP2Duo recouvert d’un blindage relié à la voie radioastronomie. Les câbles d’alimentation et USB sont protégés par des ferrites anti parasites. La température du boîtier est surveillée en permanence.
Description des chaînes de réception par Rémi F6CNB
Il y a deux chaines de réception radio quasiment identique :
La première historiquement alimente le site http://f4klo.ampr.org/tempsreel.php
Toutes les données sont stockées sur un NAS interne chez Dimension Parabole.
Les conditions d’acquisitions sont fixes (A chaque minute, 40s d’acquisition a 6MHz centre sur 1419.35MHz).
Ces paramètres sont destines a obtenir une bonne qualité de mesure sur la galaxie et les sources de moyenne énergie.
Les courbes sur le sites sont calculées immédiatement après chaque acquisition entre la 40 et 45s de la minutes.
La page web est rafraichie toutes les 60s (sauf si votre navigateur le bloque pour économiser de la bande passante)
Cette information ainsi que la position de la parabole sont indiquées dans le texte avant les courbes.
En raison de la durée d’acquisition et du rafraichissement, la latence maximum est de 40/2 + 59 s. Si vous êtes chanceux ça peut être seulement 20s
La seconde chaine permet a l’utilisateur d’utiliser les paramètres de son choix.
L’accès est https://acq.f4klo.ampr.org/ . il vous faudra un compte utilisateur pour utiliser ce site (envoyer moi un email si vous êtes membres de DP et vous souhaitez un accès). Tous les paramètres sont modifiables par l’utilisateur. Une fois l’acquisition terminée une courbe est générée et affichée sur l’écran.
Si vous utilisez des durées d’acquisition faible vous obtiendrez une latence faible au détriment de la qualité de l’acquisition> Le site offres les options de télécharger les données brutes ou seulement les données prétraitées. (Ou rien du tout). Vous pouvez relancer l’acquisition aussi souvent que vous le souhaitez.
Remarque Les données de la veille sont détruites tous les matins vers 1h00 UTC. Le système est mono utilisateur> En cas de plusieurs utilisateurs des messages d’erreur (Pas explicite du tout) vont apparaitre.
Mes petits commentaires personnels sur le goto et le parking.
Le déplacement du RT est très lent (TRES TRES LENT pour des impatients comme moi). Pointer une direction prends de nombreuses minutes (Patrick doit pouvoir donner des chiffres plus précis).
Également, certains utilisateurs en raison de cette lenteur lancent la commande parking sans attendre son exécution et donc sans couper les moteurs.
Clé SDR Nooelec R820T2 + TCXO + SMA + boitier
La clé NESDR SMART est la nouvelle version améliorée, de la célèbre clé USB RTL-SDR avec le chipset RTL2832U et le tuner R820T2, pour recevoir toutes les fréquences de 22 à 1700Mhz (sans trou) et transformer son PC en un véritable récepteur VHF-UHF large-bande (avec un logiciel SDR pour Windows, linux ou Mac).
Nous avons ajouté un deuxième préamplificateurs entre celui connecté au dipôle antenne et le récepteur SDR pour compenser la médiocre performance du récepteur. Ce second préamplificateur est un KU LNA 133BH qui a un gain de 28 dB et un facteur de bruit de 0,6 dB.
Avec le logiciel rtl_power_fftw nous effectuons l’analyse de fréquence des signaux reçus dans la bande de la raie hydrogène. L’énergie des signaux au-dessous de 1420,4 MHz correspond à un glissement en fréquence par effet Doppler en rapport avec un éloignement rapide des atomes d’hydrogène source par rapport à l’observateur. Les signaux de fréquence supérieure à 1420,4 MHz traduisent un rapprochement des sources. La figure montre un synoptique des toutes premières mesures effectuées pendant 24h. L’échelle de couleur est sur 6 dB. L’axe vertical représente 24h. Sur l’axe horizontal sont les fréquences 1420 MHz +/- 1 MHz.
Deux nouveaux SDR, un LimeSDR et un RSPduo de SDRplay, sont maintenant connectés à l’antenne du radiotélescope. Ils ont des performance supérieures (vitesse de numérisation jusqu’à 10 MHz, précision de 12 à 14 bits et la fréquence est plus précise d’autant plus qu’elle peut être pilotée par un signal GPS).
Les spectres calculés sur 24h sont convertis en images qui représentent l’énergie des photons provenant de l’hydrogène atomique autour de 1420,4 MHz. Cette image est calculée à partir d’une des observations précédentes.
Grâce à l’adjonction d’un répartiteur à quatre voies et d’un SDR dédié le WebSDR reste en fontion pendant les analyses. Il n’enregistre que du bruit, mais il nous apporte des informations sur le niveau mesuré avec les préamplificateurs en fonction. Actuellement, comme l’antenne est en position de parking au zénith, le signal en provenance de la Galaxie est enregistré par le radiotélescope au moment ou celle-ci défile devant l’axe de l’antenne dont le lobe représente un angle d’ouverture de 1,2 degré. Sur 24h nous obtenons ainsi deux coupes transversales de la Galaxie séparées par une continuité qui correspond probablement à l’hydrogène diffus du bras de la Galaxie auquel le système solaire appartient. Le moteur de déclinaison étant réparé nous pouvons pointer l’antenne parabolique et viser des sources radio dans le ciel. Il arrive que des satellites émettant dans une bande de fréquence proche de 1500 MHz passent dans l’axe de l’antenne. Une réception de ces satellites avec un logiciel SatNogs a donc été mise en place.
Dans le Parc de la Villette la distance est très grande jusqu’aux central téléphonique. C’est pourquoi Rémi F6CNB a installé un routeur 4G afin d’obtenir une connexion Internet à plus large bande passante que celle insuffisante de l’ADSL2. Nous avons ainsi un meilleur débit nécessaire pour diffuser les signaux reçus via le WebSDR sur Internet. Nous envisageons également d’ajouter une connexion WiFi avec le réseau HAMNET.
Pour l’émission en télévision numérique nous avons sommes monté (Alain, F1CJN) un émetteur Portsdown à base de Raspberry Pi, avec un émetteur LimeSDR et un récepteur Minitiouner.
Radiotélescope du Parc de La Villette 