Like most hams, I have a fondness for the EM spectrum. So, I decided to do my own chart. I liked the aesthetics of Industry Canadas log graph so I imitated it.

It is drawn by a processing program, which can be found in interactive form (with the source code) on openprocessing.  If you have processing, a PDF can be generated by modifying the makePDF boolean from false to true in the code.  Or you can just download this one.

EM Spectrum Chart (PDF)

You would think that the definitions of things like radio bands and such would be totally clear. That is absolutely not the case. I preferred, wherever possible, to go to an official source rather than wikipedia.  Here are my notes and references.  Of course, if anyone has improvements or corrections to suggest, please do.

• The ITU bands are defined online by the ITU.  THF is not defined in this table, but seems to be in wide use
• IEEE Radar bands are from IEEE std 521-1984 “IEEE Standard Letter Designations for Radar Frequency Bands”
• On the topic of IEEE Radar bands, what is Q-band? There are a lot of references online (e.g. [1],[2]) to a Q-band in the IEEE series, but it is not in the standard. In waveguide terminology, it appears but note, confusingly that there are two different E and F bands. I gave up, and stuck with the standards I found.  If anyone can straighten this out definitively for me, I’d add it.
• NATO Radio bands are from Military Standard AFR55-44/AR 105-86/OPNAVINST 3430.1A/MCO3430.1A “Performing Electronic Countermeasures in the United States and Canada” 6 December 1978
• IR subdivisions are from DRAFT: ISO 21348 Space environment (natural and artificial) – Process for determining solar irradiances.
• The UVA,B,C bands are from the Global Solar UV Index.
• The definitions of visible light spectral bands are from Nasa, supplemented by definitions on Wikipedia. Yellow and orange are indeed very narrow relative to the rest.
• There seems to be general agreement that 760nm marks the red end of the visible spectrum. But the purple end is extremely unclear. The global solar UV index puts the end of the UV spectrum at 400nm. However several other sources put it at 360nm. There are two questions here – is light at a wavelength of, say, 380 nm visually perceptible to a human? And is that light molecularly damaging? Humans spectral sensitivity probably varies.  I drew the line at 400nm.
• The definition of microwave is from microwaves101.com.

The new board, ready to test (other picture here)

Many MEPT/QRPp designs use a Mosfet as final stage (like a BS170 or a 2N7000) and this is a good idea for sure, but I wanted to design something different just for fun, and I used a 2N3906 (PNP) for the final stage. The maximum current for this transistor is 200mA, and this is enough for the desired 250mW (RMS).

The schematic for my MEPT

The FSK modulation is done by a simple LED, a very good idea that I had spotted some time ago on the Hans (G0UPL) website. A small microcontroller should drive all this soon and this design can be easily extended to send WSPR signals. A simple 2R-R resistors ladder works perfectly as simple DAC. I made some tests with this modification and it works fine:

The board modified and WSPR ready :)

The next step is to add a micro-controller (ex. Arduino) to control the modulation, and we will be on the air! :)

The receiver used is a Softrock Ensemble RX II (SDR receiver) and the display calculations are performed by Spectrum Lab. The software collects information continuously and draws a line of pixels every 3 or 10 seconds, depending on the configuration. Without going into details, this technique allows a better identification of weak signals, by getting more data. The counterpart is that it takes more time to transmit the same message. So, QRSS allows to copy callsign sent slowly from far distances.

Today,I had the pleasure to read the callsign of WA5DJJ on my screen. He is located at 3193 km from the Lab and you can see his signal on this capture:

WA5DJJ signal received in Montreal

You can notice a very weak signal below (another screenshot here), but to discover the author, I’ll need to check the grabber screen more often :)

Activité chargée ce week-end (7,8 janvier 2012) en RTTY sur à peu près toutes les bandes exclusives. Pas de doutes, l’ARRL RTTY Roundup est passé par là !

Waterfall sur la bande des 40m le samedi après-midi

Au passage, il y a au Lab un bon vieux TTY (et même avec le papier jauni) qui a été converti par Michel pour sortir des Tweets en live :) Une prochaine adaptation sympa serait de le faire bosser pour transcrire les bandes amateurs.

De la bonne mécanique qui roule au poil :)

WSPR est un logiciel de report de propagation mis au point à K1JT. Sans donner trop de détails, il permet l’émission et la réception de courts messages encodés sur 2 minutes. L’information transmise est minimaliste : Indicatif, Locator et puissance utilisée (exemple : “VA2LTF FN35 27″).

L’émission se fait à petite puissance, voire à très petite puissance. Ce système permet de rendre compte de la propagation à différents endroits du globe et des QSO qu’un opérateur pourrait faire. Les “spots” reçus sont en parallèle déposés sur un serveur Internet pour que tout le monde puisse consulter ces données.

Avec un émetteur/récepteur QRP fraîchement soudé, c’était donc l’occasion pour le club de lancer WSPR pour voir si le matériel était viable. Par ailleurs, WSPR fonctionne nativement avec le Softrock Ensemble RXTX. Le résultat est simplement bluffant ! C’est une pluie de reports qui est arrivée toute les 2 minutes avec une puissance d’émission de 500mW (27dBm) seulement. 100% des participants RX ont reçu notre signal lors du test :)

Exemple de mapping WSPR consultable sur le site de WSPRnet

À noter que tous ces contacts réalisés automatiquement ne comptent pas comme QSO (ça serait trop facile). Par ailleurs, on ne considère pas qu’il s’agit de balises, mais d’un MEPT (Manned Experimental Propagation Transmitter) car le système reste sous la surveillance de l’utilisateur. Légalement, pas besoin donc de demander un indicatif spécial pour une balise.

Conclusion du petit test : Le transceiver SDR marche bien, l’antenne fait le travail et WSPR est toujours aussi bluffant !

Pour les activités radio grandissantes, un petit coin radio à vu le jour au Lab. Le petit cubicule du shack n’est pas très impressionnant, mais il remplit sa fonction et permet de jouer avec les bandes amateurs tranquillement.

Le shack, version grand luxe :)

Le Softrock Ensemble RXTX tout juste soudé, j’ai fais le premier test d’émission (en fait avant le test d’émission, il y a le smoke test… mais pour ce design éprouvé, il n’y a pas vraiment de challenge). Comme la sortie n’excède pas 1 W, les modes digitaux se prêtent assez bien. Allons donc pour du PSK31 avec le logiciel Rocky.

Après une seule série de CQ lancée, c’est K2TGW qui décroche la palme le dimanche 2011/12/04. QSO sans problème et signal très clair coté Lab. Les QSO avec Rocky ne sont pas toujours évidents, car les messages sur une ligne disparaissent assez vites. Mais Rocky à l’avantage de fonctionner directement et simplement avec le Softrock.

Pour un petit Watt avec une antenne pas idéalement accordée, c’est déjà sympa. Matthieu (VA2MRF) a par la suite fait un paquet d’autres QSO. L’utilisation d’autres modes et d’un petit PA (idéalement en classe A pour le digi) devrait encore élargir les horizons radio de Foulab. Beaucoup de boulot encore à abattre, mais déjà des perspectives intéressantes.

Rocky avec un vue sur la première partie de la bande des 40m

Là c’est sur, c’est parti ! Il faudra compter avec Les Télécom Foulab :)

Après le montage du Softrock Ensemble RX II et une petite période d’observation du paysage radiophonique HF, il a bien fallu penser à l’émission :) En toute logique, c’est le Softrock RXTX qui emporte la palme avec son prix ridiculement petit et ses performances dignes d’un transceiver QRP Pro. Certes avec 1 Watt, ce n’est qu’un petit exciter, mais il y a déjà moyen de réaliser quelques QSO dans des digimodes (ex PSK31) et en CW.

La platine du Softrock Ensemble RXTX

Contrairement au récepteur Ensemble RX, le circuit n’a pas de filter bank et doit être assemblé en ciblant seulement quelques bandes amateurs. L’antenne dipôle montée au Lab étant taillé pour la bande des 40m, le Softrock a donc été monté pour cette bande, mais la configuration couvre aussi la bande des 30 et 20m. D’ailleurs, pour l’utilisation de la bande des 40m, il est nécessaire d’adjoindre un filtre 5 pôles à la sortie.

La bébête fonctionne au poil. Il ne reste encore à faire un petit boiter d’accueil et le tableau sera complet.

Les premiers essais d’émission dans les billets suivants !

La fabrication d’une antenne faisait partie des priorités pour l’amélioration du shack. En effet, l’antenne compte au moins autant que le matériel d’émission/réception dans la station. C’est un peu comme en photo. Cela ne sert à rien d’avoir un bon appareil si l’on n’a pas une optique correcte.

Pour rester sur une valeur sure et non fantaisiste, j’ai opté pour un dipôle. Dans un second temps, peut-être sera-t-il modifié pour y inclure des trappes. Concernant le choix de la bande, j’ai hésité entre le 40m et le 30m. Comme l’activité permise avec le matériel actuel se limite a du QRP, le 30m et son activité digimode prononcée aurait été un bon choix. Mais parallèlement, un amplificateur maison devrait arriver sous peu et le 40m à l’avantage de permettre la pratique de la phonie. Ainsi c’est le 40m qui est sorti vainqueur, mais le dipôle sera par la suite très certainement modifié pour permettre également le trafic sur 20m.

Côté calcul ou réalisation, rien de bien méchant :) Mesurer deux fois et couper une fois !

Pour la disposition de l’antenne, les bâtiments du lab ont l’avantage de former un L. Sans chercher plus compliqué, le dipôle a été posé en diagonale entre les deux ailes. L’antenne prend l’air à environ 15m du sol. A cette distance, on peut considérer qu’elle n’a pas, ou très peu de directivité. D’autres configurations étaient possibles, mais pas nécessairement souhaitables.

Installation de l’antenne (en violet) entre les deux ailes principales du bâtiment

Par rapport aux ajustements, rien n’a été fait pour le moment. La fréquence centrale est un peu en delà des 7.05MHz visés, mais l’exploitation est néanmoins possible. Le SWR descend à 1.3 au niveau de la résonance et je finis par me dire que l’adaptation d’impédance à base de tore ne sera pas nécessaire. En effet, 1.3 de SWR se traduit par -18dB de désadaptation. Pour avoir mis le nez dans la conception de LNA et de PA, j’ai fini par comprendre qu’un objectif raisonnable d’adaptation de -10dB était souvent d’usage, que -15dB était plus qu’honorable et que -20dB était excellent. Mon 1.3 traduit une perte de 1.7 W pour 100W injecté… Autant dire que je m’en moque un peu et que je trouve ceci tout à fait acceptable. Par ailleurs, l’utilisation d’un tore peut-être limitatif si l’on veut monter en puissance par la suite, les tores ayant cette fâcheuse propriété de saturation. Tout se calcule et se dimensionne bien entendu, mais il faut y penser avant. Pour finir, n’oublions pas que les tores ne sont pas parfaits et qu’ils ont des pertes par effet de Foucault et des pertes par hystérésis. Le point important que je prendrais soin de vérifier est l’exacte longueur entre les deux radiants du dipôle.

Le dipôle discernable dans le ciel de Montréal

Une fois l’antenne posée (merci à tous les membres qui nous ont donné un coup de main), les résultats ne se sont pas fait attendre. Un très net gain au niveau de la réception, par rapport à l’antenne long fil qui avait été posé à l’intérieur du bâtiment.

Pour conclure, ça fonctionne bien et ça fait toujours plaiser de constater que les efforts sont payants :)

Après un petit tour d’horizon sur le trafique 144/440, le temps était venu de poser les bases pour les bandes HF. Comme toujours, en premier lieu, écouter ! Aussi, c’est en toute logique d’un petit récepteur SDR a été assemblé. Il s’agit d’un récepteur Softrock Ensemble RX 2. Tony, le créateur des Softrock est arrivé au fil des années à obtenir un récepteur d’une excellente qualité à un prix raisonnable et c’est une valeur sure qui restera au shack.

Concernant la réalisation, tout a été monté au Lab sans grande difficulté. La CMS a été soudée avec de la pâte et la station à air chaud. Pour le reste des composants, j’ai fais court et j’ai tout assemblé en masse sans respecter les étapes de montages de WB5RVZ. Toute la ribambelle de Softrock que j’ai déjà monté a toujours fonctionné du 1er coup, alors je finis par sauter des étapes pour gagner du temps. Sur le coup là, petite frayeur, je pensais avoir fait une boulette, mais c’était en fait la carte son interne du PC qui était d’une qualité tellement exécrable (porteuse et perturbations) qu’elle ne permettait pas l’observation des bandes.

Softrock Ensemble RX v2 assemblé

J’en profite ici pour rappeler l’importance de disposer d’une bonne carte son. D’une manière générale, les cartes son intégrées aux cartes mères sont à proscrire. Les cartes son internes pro dédiées à l’enregistrement fonctionnent bien. L’idéal étant d’utiliser une carte son externe au PC, spécialisée dans l’enregistrement et ayant de bonnes performances.

Une fois le tout en place dans un petit boiter fabriqué par Mathieu, les bandes amateurs pouvaient se laisser écouter et observer (sur le waterfall).

Ci-dessous un petit exemple de réception avec le logiciel HDSDR :

Essais de réception avec HDSRD et le Softrock Ensemble RX v2

Une activité radiotechnique se développe petit à petit au sein de Foulab et l’association compte maintenant plusieurs radioamateurs. D’autres membres devraient prochainement rejoindre la famille et comme ce la radio c’est communiquer, et que communiquer c’est partager, voici un nouveau blog qui vous fera suivre les petites expérimentations du Lab.

Pas de gros budget pour acheter le dernier-né des transceiver ni de super pylône télescopique, les avancées se font avec ce que les membres construisent et bricolent. C’est un peu l’esprit, l’objectif étant d’apprendre davantage tout en s’amusant et en découvrant les différentes facettes de ce loisir.

Bienvenue sur ce blog, n’hésitez pas à y contribuer.

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