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Chaîne de réception décamétrique

   Click  !  Le récepteur de trafic NRD 535

Introduction
Chaîne réception
Quoi écouter et quand ?
Antenne
Récepteur
Démodulateur
E/R BLU
Réception Navtex
Conclusion

Maj : 11/07/09

Abstract :
This part covers all the faces of decametric waves for the sailor.
It is an introduction for many other pages with details on equipment, as links of a real chain with a lot of links.

Résumé :
Cette partie couvre toutes les facettes des ondes décamétriques pour le marin.
C'est une introduction à beaucoup d'autres pages avec les détails sur les équipements, comme des maillons d'une vraie chaîne.

 

Introduction à la réception

Cette page ne concerne que les transmissions en décamétrique. Elle est elle-même un sous-ensemble de la page plus générale, traitant de tout l'ensemble des moyens radio du bord, incluant VHF , GSM et Internet mobile, satellite :
Réception radio et communication à bord

 

Concept de la chaîne de réception

Nous allons maintenant décortiquer toute la chaîne de réception afin d'optimiser la qualité du signal reçu et donc au final obtenir une carte exploitable ou un bulletin phonie compréhensible.
Le sujet est complexe, chaque chapitre important sera découpé en pages annexes pour ne pas trop alourdir les chapitres.
Il s'agit bien d'une chaîne, ce qui veut bien dire que la résistance de l'ensemble dépendra du maillon le plus faible.
Pour nous, ce sera la qualité finale de réception qui dépendra du maillon (un des ensembles suivants) le plus faible. Pour donner un exemple, avec un superbe récepteur professionnel coûtant le prix d'une petite voiture, si vous écoutez à une heure et sur une bande inadaptées, avec une mauvaise antenne, vous n'obtiendrez que des parasites ! Il faudra donc soigner la totalité de la chaîne pour obtenir le bon résultat escompté.
 Synoptique

 

Quoi écouter et quand ?

Le premier élément de toute réception est l'existence d'un signal à écouter. Pour cela il faudra se munir d'une liste de fréquences et des horaires de diffusion. Les ouvrages Kingenfuss en version papier sont parfaits et décrivent toutes les cartes émises, avec heures et fréquences des émetteurs et types d'émission. Voir les liens sur ces documents de référence indispensables à bord. Les signaux utiles pour le décodage météo sont en décamétrique, toujours en USB.

Il faudra donc écouter au bon moment, il n'est pas toujours possible d'être disponible pour lancer le bulletin il faudra donc utiliser certaines astuces pour que ce lancement soit automatique et sans faille. Certains logiciels détectent à peu près le départ et la fin du bulletin, mais c'est aléatoire si le signal est bruité. Une note complémentaire décrira une réalisation hardware se verrouillant à mieux que 90% des cas.

Le problème de l'heure du bulletin, déclenchement de la réception

Un bulletin fax est assez bref, il ne dure que quelques minutes et il ne faut pas manquer le début. Si ce moment est inopportun, sommeil, manœuvre d'urgence, mauvais temps obligeant de barrer, ébats amoureux, le bulletin est perdu. Il faut mettre au point un protocole d'enregistrement et de restitution.
Il faut déclencher la réception et l'allumage du récepteur et enregistrer la séquence.

A la mise en ligne de cette page, j’avais écrit que pour l'enregistrement, un simple magnétophone à cassettes suffisait, en adaptant bien les impédances pour une qualité parfaite. Depuis les magnétophones à cassette ont disparu au profit des enregistreurs à mémoire MP3, mais la transition n’est pas triviale ! Les modèles d’entrée de gamme ont un taux de compression très élevé et une très petite bande passante, c’est surabondant pour les sons médiocres qu’affectionnent les ados,  mais cela interdit un enregistrement de qualité et la restitution peut poser problème au décodeur. Regardez les caractéristiques techniques pour savoir ce que vaut le matériel.

Détail pratique : Un relais à auto collage (réalisé avec un simple transistor MosFet) est déclenché par un petit réveil modifié. C'est très simple en aiguillant le fil de la sonnerie soit sur le buzzer d'origine, soit vers une prise extérieure par un inverseur.

Ce bricolage donne une tension de 12 V qui alimente à la fois le magnétophone et le récepteur. Le montage le plus simple impose un arrêt manuel. Une petite amélioration rajoutera un temporisateur réglable pour arrêter la bande à la fin du bulletin. Un arrêt provoqué par la fin de la transmission est plus compliqué car les stations ont des protocoles de transmissions assez variés. L’arrêt se fait en détectant une absence de signal utile pendant une minute.

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L'antenne

Une fois que vous savez quoi écouter, il faudra une antenne pour recevoir le signal. C'est l'élément suivant de la chaîne, en effet nous ne pouvons rien sur la qualité du signal émis, nous supposerons d'après le chapitre précédent qu'il a été judicieusement choisi.
Sur un voilier il n'est pas question d'utiliser des aériens évolués comme en radio amateurisme, accordés sur des bandes étroites et orientables. Nous ne pourrons utiliser que des fils ou fouets, toujours beaucoup trop courts pour les longueurs d'ondes utilisées de plusieurs dizaines de mètres. Ces modestes antennes doivent être néanmoins les plus longues possible, bien isolées et dégagées au mieux des éléments conducteurs ce qui n'a rien d'évident sur le bateau. Le brin sera ensuite accordé suivant la fréquence, les deux notes développent comment. Sur le bateau, deux cas se présentent suivant que l'émission existera ou non.

Avec un émetteur-récepteur BLU

Avec un émetteur installé, l'antenne sera très évoluée, soit un grand fouet de quelques mètres à l'arrière, soit le pataras isolé ou un câble le long d'un hauban spectra. Une boite d'accord télécommandée permet d'ajuster l'accord pour chaque fréquence. Si l'antenne ne sert que pour la réception, cela sera beaucoup plus simple.
Boîte d'accord automatique indispensable avec un émetteur BLU : Boîte d'accord d'antenne décamétrique

Avec un simple récepteur

S'il n'y a pas d'émetteur BLU , les contraintes sont plus légères pour une simple réception

Préamplificateur d'antenne pour un simple récepteur : Antenne de réception active

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Le récepteur

Le meilleur signal possible provenant de l'antenne est maintenant amené au récepteur. Le récepteur est évidemment un élément très critique de la chaîne. Il y a une grande dispersion dans les récepteurs, du pire au meilleur, avec des facteurs de prix énormes. Ne vous faites pas trop d'illusions, avec un récepteur médiocre, les résultats seront à la hauteur. S'il est déjà installé, il faudra faire avec et vous ne pourrez pas grand chose pour l'améliorer, sauf à le faire réaligner. Si vous faites le choix d'un neuf, ne vous trompez pas en fonction du budget disponible.

Dans un premier temps, cette page ne parlera que des récepteurs, par la suite elle sera complétée par une étude des émetteurs récepteurs ou tranceivers. Vous trouverez les comparatifs sur les récepteurs dans les Liens réception

La sortie BF ne sera jamais prise sur le haut-parleur car elle dépendrait du réglage du potentiomètre de volume. Il faut toujours récupérer le signal au point chaud du potentiomètre, il aura un niveau sensiblement constant après la cellule de détection.
Beaucoup de récepteurs, mènes médiocres, ont la sortie à niveau constant d'origine, pour brancher magnétophone et démodulateur. Les bons récepteurs comportent un amplificateur pour fournir une sortie basse impédance à niveau constant.
Cette sortie à niveau constant doit être bien adaptée en niveau (et en impédance) à l'entrée du démodulateur. Si le niveau est trop faible, l'image finale aura du bruit, si le niveau est trop fort le démodulateur saturera et le résultat sera désastreux.

Pour l'écoute radio simple, utilisez un petit baffle de qualité, disposé près de l'oreille à la table à cartes pour éviter de faire hurler dans tout le bateau et surtout pas le médiocre petit haut-parleur d'origine. Une entrée pour le jack casque est indispensable pour l'écoute ne nuit quand l'équipage dort.
Une sortie cockpit est intéressante, elle est traitée dans les
Haut-parleurs de cockpit

 Synoptique

SDR (Software Defined Radio)

La radio logicielle est l'avenir de la réception, elle remplacera tous nos systèmes classiques.
Les récepteurs de radiophonie ont conservé depuis longtemps la même structure générale :

Une antenne
Un préamplificateur
Un changement de fréquence, qui mélange le signal d'entrée amplifié et un oscillateur local (variable pour choisir la fréquence à écouter)
Un filtre et une chaine d'amplification de la moyenne fréquence (fixe, par exemple 455 kHz).
Une détection (dépendant du type de modulation)
Un amplificateur basse fréquence vers le haut parleur.

Tout cela fait beaucoup d'électronique analogique et de circuits accordés.

La radio logicielle innove après le changement de fréquence, en éliminant la partie analogique de la moyenne fréquence et de la détection.
Le signal est décomposé en deux signaux en opposition de phase qui vont être manipulés ensuite entièrement en numérique par un calculateur.
Cela permet des filtrages et des traitements impossibles à réaliser en analogique et offre des résultats stupéfiants.
La baisse permanente des coûts de la microélectronique imposera ces systèmes révolutionnaires.
Voir dans les liens une explication simplifiée : Liens réception SDR

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Le démodulateur de signaux

Après avoir bien réglé les filtres, la fréquence et choisi le bon signal, nous obtenons maintenant une modulation qui semble propre à l'oreille, c'est à dire exempte de parasites, elle paraît donc décodable. Avec de l'habitude, l'oreille se forme, et la simple écoute vous renseignera sur le type et la qualité de la carte qui sera décodée. Les musiciens ont une réelle supériorité dans ce domaine. Ce signal sera envoyé par un petit câble BF au démodulateur.

Une fois la bonne station et la bonne heure sélectionnées, nous avons obtenu un signal BF de qualité sur le haut-parleur, et donc sur la sortie BF à niveau constant du récepteur. Il faut maintenant mettre en forme et démoduler ces signaux, en enlevant les bruits parasites et en extraire l'information grâce au démodulateur. Il est préférable que ce démodulateur ait un niveau réglable par potentiomètre à tournevis, pas par bouton qui peut se dérégler accidentellement. Le niveau sera ajusté une fois pour toutes en fonction du récepteur.

Il y a maintenant deux approches possibles pour le traitement.

Démodulateur intégré

Le boîtier démodulateur fait tout le travail, il ne reste plus alors qu'à brancher un simple terminal pour lire le bulletin.

Démodulateur logiciel

Soit le démodulateur ne fait que mettre le signal au propre en générant des signaux calibrés, envoyés en série ou maintenant USB, qui seront interprétés par un programme dédié tournant sur le PC. Cette deuxième méthode sera préférée car elle est beaucoup plus souple et demande moins de travail. Le démodulateur est alors simplifié et généraliste, purement électronique.

Note annexe : Démodulateurs simples et évolués

Le démodulateur a transformé ce signal audiofréquences en signal numérique qui est envoyé directement au port série d'un pc portable qui exploitera le logiciel de décodage. Il existe de très bons logiciels sous dos et Windows pour décrypter les diverses cartes. Il n'y a que l'embarras du choix, j'en ai testé des dizaines, ils sont excellents pour la plupart et diffèrent par leur ergonomie.

Page annexe : Utilisation du PC à bord

Toutes les conditions sont maintenant réunies pour obtenir de superbes cartes à l'écran. Une petite imprimante à jet d'encre permettra de tirer les cartes en A4 pour une consultation agréable et prendre des notes.
Les excellents bulletins décamétriques de Saint Lys Radio ne sont malheureusement que du passé. Il reste seulement en Méditerranée la station de Monaco qui conserve la tradition d'une émission parfaite faite par des professionnels, mais elle devrait aussi bientôt disparaître… Toutes les stations ferment les unes après les autres, la réception d'excellentes cartes affichées sur le PC portable ne sera bientôt que du passé.

Page annexe : Décodage des fax météorologiques en décamétrique

Les liens font l'objet d'une page à part, liens réception

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L'émission réception BLU

L'émission réception en BLU est en déclin complet depuis la disparition des grandes stations de communication, comme Saint Lys radio en France. Il ne sert maintenant que pour contacter les copains navigateurs hors de la courte portée de la VHF.
Ce mode très agréable et performant a disparu en peu de temps, remplacé par le satellite pour la phonie et l'Internet.
La communication satellite est très performante, l'essor sera très important dans les années à venir, mais ce sera extrêmement onéreux pour le plaisancier.

Le courriel BLU

Le courriel à bord par décamétrique est maintenant très répandu dans les eaux US, mais pas sur les côtes françaises, car les infrastructures n'existent pas. De plus, la réglementation n'est pas claire pour nous, ce nouveau mode n'a pas encore été encadré par les autorités, les règlements de Colbert ne l'avaient pas prévu, c'est le grand flou entre ce qui est légal et ce qui ne l'est pas...
Pour trafiquer aux Antilles, avec un bateau sous pavillon français, il faut une licence US ou Australienne, avec un tranceiver travaillant sur des bandes non autorisées par notre administration. Ce matériel étant illégal pour nous, il y aura infraction en cas de contrôle par les autorités.
La rumeur à confirmer annonce la mise en place d'un système de courriel (Monaco Radio) qui pourrait changer le déclin inéluctable de la BLU . Je traiterai en détail ces applications si cela se concrétise.

Le débit est lent, ne permettant que le courriel, mais le système fonctionne parfaitement bien, avec l'avantage d'être actif 24h/24. En fonction de la position du bateau et de l'heure (lues sur le GPS ), ainsi que des données passées par les stations, le modem intelligent détermine quel est le meilleur canal et la meilleure station. Il programme la blu, la boîte d'accord et établi automatiquement la communication. C'est donc un système très évolué.
Il va lire le courriel à chaque intervalle programmé et signale l'arrivée d'un courriel par le clignotement d'une led sur le boîtier.
Pour envoyer, c'est très simple, le message est composé sur le PC, déposé dans la boîte d'envoie et il n'y a plus rien à faire.
Un fichier log permet de confirmer l'heure de l'envoi réel, un rapport d'acquittement étant transmis par la station.
Il faut suivre l'évolution de cette technologie qui marche parfaitement au large et ne nécessite pas l'investissement lourd du satellite, bien plus rapide mais bien plus onéreux.

 

Le matériel pour trafiquer en BLU

La réglementation Française a changé depuis que les stations BLU maritimes ont toutes été fermées, la licence d’émission marine n’est plus obligatoire. C’est une situation absurde car sans licence amateur vous ne pouvez légalement plus transmettre en BLU depuis un bateau sous pavillon Français.
Les postes peuvent toutefois être encore homologués et dans ce cas porteront un logo : "CE" ou mieux, une roue de marine. Les BLU homologués sont portés sur la nouvelle "licence" annuelle délivrée par l'ANFR Agence Nationale des fréquences, qui est désormais l'autorité de tutelle.
Voir sur leur site la réglementation confuse et évolutive.

La BLU est maintenant balayé par le satellite et serait tombé en désuétude si elle n’avait repris vie avec le courriel décamétrique traité plus loin. Dans ce flou réglementaire, il est donc possible de s’équiper à bord d’un excellent matériel japonais, dix fois moins cher que les anciens matériels homologués.
Les matériels amateurs sont des bijoux gros comme un autoradio sortant 100 watts sur toute la bande décamétrique à des prix autour de $700 chez les meilleurs dealers US.

Il faut faire toutefois attention, les matériels amateurs ne sont pas tropicalisés et résistent très mal à la corrosion marine. Il est donc préférable de s‘orienter plutôt vers un matériel plus gros mais à vocation marine qui ne tombera pas en panne après une saison de navigation.
Il faut consulter les leaders classiques de ce marché, Icom, Yaesu, Kenwood et Alinco qui tous offrent de très beaux matériels.
Il faudra évidemment une antenne de qualité, traitée dans la note annexe : Boîte d'accord en émission décamétrique.
Les modems utilisés pour le trafic courriel BLU sont excellents, ils sont cités dans les liens réception.

Masse, terre et négatif

Attention, lors du choix, certains matériels proposent une masse radio isolée des polarités du bord, que l’on peut soit relier classiquement au négatif, soit au positif comme les vieux matériels anglais, soit seulement à la « terre » de la boîte d’accord et à la plaque de masse.
Le choix n’est pas trivial et demande une réflexion, chaque solution a des effets pervers.
Si vous n’avez pas un bateau métallique, la masse au négatif sera préférée.
Pour un bateau métallique, il n’y a aucune bonne solution, la moins mauvaise étant la masse à la terre isolée, mais cette notion d’isolement est très relative !

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La réception Navtex

 

Il reste aussi le Navtex, procédé très particulier mais assez limité. Il risque de connaître un renouveau avec son absorption dans le nouveau système "Global maritime Distress and Safety System " (GMDSS), décrit en page VHF .
C'est aussi un mode de réception décamétrique, il peut être décodé avec un démodulateur généraliste comme décrit au-dessus et un logiciel adapté, mais le plus souvent ce sera fait par un matériel spécialisé.

Le Navtex est développé dans cette page : Le décodage du Navtex

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Conclusion

La réception décamétrique est bien compromise dans les années à venir, toutefois si des modes comme le courriel BLU se mettent en place, je développerai les parties concernées en ajoutant les pages nécessaires.

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© Christian Couderc 1999-2014     Toute reproduction interdite sans mon autorisation