Récepteur Software Defined Radio (SDR)

English version

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. Ainsi, 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 (0,6 dB par rapport à 1,8 dB). Ce facteur de bruit conditionne malheureusement les performances de tout la chaîne de réception. Il faudra donc attendre que le moteur de déclinaison du télescope soit réparé pour pouvoir remplacer ce préamplificateur par un plus performant. Tans que l’antenne ne peut pas tourner, le préamplificateur est en effet inaccessible.

Le radiotélescope est équipé de plusieurs récepteurs numériques Software Defined Radio (SDR).

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).

Clé SDR Nooelec R820T2 + TCXO + SMA + boitier

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.

Un nouveau SDR, le RSPduo de SDRplay, sera bientôt expérimenté sur le radiotélescope. Il a des performance supérieures (vitesse de numérisation jusqu’à 10 MHz, précision de 12 à 14 bits et sa fréquence 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.

Le WebSDR n’est plus en fontion pendant les analyses. 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 dans l’axe de l’antenne. 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. Nous devrons réparer les moteurs pour permettre de pointer l’antenne parabolique et poursuivre des sources radio dans le ciel.

img_1400

Rémi F6CNB a ajouté une antenne 4G afin d’augmenter la bande passante nécessaire pour diffuser les signaux reçus via le WebSDR sur Internet.

Pour l’émission en télévision numérique nous sommes en train de monter un émetteur Portsdown à base de Raspberry Pi et de LimeSDR.

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