RECEPTION DU SOLEIL SUR 94GHZ .

Une fin d'été prometteuse...après les éssais des montages 'fréquence intermédiaire' tels que nous les avons décrits , munis d'une bonne base stable nous avons continué vers des fréquences de plus en plus élevées.
Nous avons fixé une limite (pour l'instant) de 100 GHz , parce que nous avons beaucoup de guide d'ondes wr10 et wr12 fonctionnant sur ces fréquences , parce que nous avons un récepteur assez sensible un Scientific Atlanta 1710 avec des mélangeurs externes , et aussi divers appareils de mesure , et parce que depuis plusieurs années nous nous entrainons sur ces fréquences...ajustage , soudage des guides , soudage et dessoudage de brides , fabrication de cornets ... nous ( xyl et moi mème) sommes en terrain connu et assez bien maitrisé . Sur les fréquences plus elevées nous n'avons aucun matériel . C' est une bande de radio-astronomie partagée. Dernière raison qui a fixé le choix de la fréquence : Cloudsat , un satellite radar météo qui orbite à 850km avec un émetteur sur 94ghz . Cela serait amusant de le recevoir . Ce satellite n'est pas sans poser de nombreux problèmes aux observatoires radioastronomiques professionels qui ont des paraboles de plusieurs mètres et des mélangeurs refroidis , ceux ci risquent d'etre détruits en cas de visée directe , mais nous avec notre petite antenne , nous ne risquons pas grand chose .

Notre ami Phil Schnabel qui a un magasin de matériel hyper de surplus aux USA et vend aussi sur Ebay , nous a fourni pour un prix tout ce qu'il y a de raisonnable la majorité des éléments millimétriques nécessaires. .

Le récepteur utilisé



On peut le diviser en trois parties : une antenne parabolique , une partie millimétrique proprement dite et une partie 'back end ' qui comprend l'ampli fréquence intermédiaire + la détection et ampli vidéo.

L'antenne parabolique



Le réflecteur parabolique fait 40 cm de diamètre , et a une distance focale de 14.7 cm , il a été soigneusement décabossé et nettoyé . La source est un guide wr10 doré de marque Quinstar. Le reflecteur est plan ,donnant un ensemble type Newton , très semblable à beaucoup de télescopes optiques amateurs. Le gain n'a pas été mesuré mais vu sa taille 45 dBs sont possibles . Pour le réglage il a fallu faire un outil avec une règle en plastique qui permet de repérer les positions des divers éléments le long du guide .


Le récepteur millimetrique proprement dit



Nous ne rentrerons pas beaucoup dans les détails , vous renvoyant pour cela aux ouvrages spécialisés comme on dit .
Il comprent une cavité gunn oscillant sur 85ghz ,alimenté en 5v ,elle donne 5 mw. Une isolateur la stabilise grossièrement en diminuant l'influence des variations de la charge sur sa fréquence .Le mélangeur de marque Honeywell est un melangeur symetrique en mode fondamental , pas harmonique ce qui offre le facteur de bruit le plus faible combien ? 5...6 dbs , je ne sais pas. Il sort sur une fréquence intermédiaire de 8/9 ghz . Il est suivi d'un préamplificateur à gaasfet à un étage fait tout simplement avec un morceau des fameuses plaquettes de Franco Rotta .A ce sujet regardez les articles de F6CXO .



L'ampli fréquence intermédiaire , détection et ampli vidéo





Il recoit le 9GHz du préamplificateur et effectue un changement de fréquence jusque sur 830 MHz , avec un mélangeur et une 'brique' pll 8.134 GHz M/A-com . L'amplificateur 830 MHz est décrit en détails dans cette page.

Comme nous manquions un peu de gain cet ensemble est suivi d'un ampli avec deux OP27 de gain variable de 1 à 1000 tout à fait semblable à ce que nous décrivons dans cette page..

Cette 'fi' associée à un préampli 9GHz fait avec deux preamplis de Franco Rotta en série , entrée sur guide ,sortie sma constitue à lui seul un radio-telescope 'honnète' fabrication maison et portable , sur 9 ghz , une petite parabole de 40cm (un ancien lustre fabriqué pae IKEA) munie d'une source 'penny feed' (voir le Hyper ,special antennes' ) lui permet de recevoir le soleil certes de façon moins sensible que avec un lnb commercial , mais c'est une autre voie plus 'om' à notre avis.


L'ensemble 10ghz , partie fi de récepteur 94ghz :


La parabole :


Le préampli à deux étages , notez l'isolateur ...fondamental , sinon gare aux accrochages . Avec ce systeme nous avons entre 2 dBs et 2.5dBs de soleil.
(oui je sais la photo est pas top!!!):



L'ensemble 94ghz ...1 ère édition..

Assez joli ...on l'a par la suite légèrement modifié en ajoutant un système de reglage en élévation , et une plaque support . l'ensemble est plus stable et plus facile à régler . Le pointage est vraiment 'diabolique'. Pensez pointer une source de moins de 1/2 degre de diametre apparent avec une parabole qui a également 1/2 degré de lobe de rayonnement .






Là ça a commencé à marcher , nous recevons tout ' l'environnement' mais très difficilement , il y a beaucoup de dérive thermique et beaucoup d'effets de proximité : les mouvements des operateurs , les passages à proximité des enfants , du chien , tout cela fait varier le récepteur malgré les blindages , les coax semi rigides etc... ce n'est pas étonnant il y a près de 140 dBs de gain dans ce machin. Alors pour limiter ces effets et mettre à l'abri du rayonnement direct du soleil la parabole et le mélangeur dont les diodes , c'est bien connu ,ne demandent qu'à se comporter comme des thermomètres , nous avons utilisé un réflecteur plan secondaire qui est une plaque d'aluminium poli , ici vaillamment brandie par Florence . On ne pointe plus directement vers le soleil , et on peut se tenir à distance du récepteur . La chaleur est atténuée , ce sont surtout les ondes lumineuses et hertziennes qui sont envoyées vers le récepteur. C'est le système du coelostat utilisé dans les tours solaires . La parabole et le réflecteur secondaire ont été soigneusement polis , d'abord à la main au papier de verre de plus en plus fin (800 /1600) en faisant bien attention à croiser les passages et à ne pas rayer , enfin au moteur avec un rouleau de feutre au Dialux rouge , et blanc , nettoyage au white spirit et à l'eau savonneuse . Le polissage est une tache trés pénible .



On a un poli miroir pas mal du tout . Voyez l'image du réflecteur cassegrain renvoyée par le réflecteur secondaire.

Là , dans cette configuration , plus d'effets de proximité , le soleil et tout le reste des choses autour (arbres etc..) sont reçues indirectement dans le récepteur , qui est ainsi beaucoup plus stable .


Voilà l'ensemble total , avec une fixation pour miroir secondaire . C'est plus reposant pour Florence.




On a aussi fait des éssais trés positifs avec un vrai miroir . La couverture de survie est là pour protéger tout le système de la chaleur.



Les résultats ...

Lors du passage de l'ombre du reflecteur cassegrain au centre de la parabole , donc quand le systeme optique est réglé , on obtient une variation de 1mV sur un niveau de base de 5V , reproductible donc imputable au soleil pas à un quelconque pic de bruit , ...quelques chouillas de centième de dB et encore . L'humidité est l'ennemi , par exemple le lendemain la réception a été difficile , il a fallu attendre 11h que l'humidité baisse pour recevoir quelque chose .

Mai 2008 il fait un temps pourri , mais l'espoir fait vivre on dit ...
On a repensé l'illumination de la parabole difficile à régler car le reflecteur secondaire est solidaire du guide (si on bouge un des deux on bouge tout , et tout recaler n'est pas simple !!!) Avec un support indépendant , un palmer pour le réglage de la position du réflecteur secondaire , on arrive à ce système qui permet de séparer les réglages . Enfin un rayon de soleil , les réglages sont francs . Nous avons grande amélioration , on mesure 0.04dB de soleil en pointant directement sur le soleil , sans miroir secondaire . Mais un gros problème est que l'ensemble réflecteur secondaire + bout du guide devient brûlant et fume en moins d'une minute ...il faut agir vite , dépointer rapidement pour refroidir . Une fois on a attendu trop longtemps et le réflecteur secondaire qui avait été soudé à l'étain sur la pièce destinée à le fixer sur le palmer s'est déssoudée , on l'a refaite et brazée à l'argent ... Tout ça est à refaire , vérifier , confirmer tant les sources d'erreurs sont nombreuses : stabilité du poste , influence du vent qui amène de l'humidité etc...

Voilà deux autres images du systeme prises fin mai 2008 :



ENFIN début juillet 2008 :


Et voilà avec ce système , où les éléments nouveaux sont d'une part un préampli deux étages fait avec les fameuses plaquettes qu'il convient d'appeler 'plaquettes Franco' , faute de plus d'explication sur leur specification, ce préampli est semblable à celui fait pour le 9ghz , mais avec l'entrée et la sortie faites sur sma et d'autre part le miroir est une parabole de 60 cm , d'origine Andrew avec toujours un réflecteur plan . Nous avons 0.2dB de soleil , parfaitement reproductible (souvenez vous avec la mème installation -la fi du système- et une parabole de 40 cm nous avons 2.2 db de soleil sur 9 ghz ceci montre la perte énorme du mélangeur). Nous suivons le soleil. Quelques petites bidouilles sur les alims (découplages) et c'est parfaitement stable.

Vous vous rendez compte que cette page est particulèrement pagaille , c'est pas pour rien . Elle retrace tout ce que nous avons fait ... un pas en avant..un ou deux pas en arrière pour arriver enfin à recevoir le soleil sur 94ghz , un projet entammé il y a deux ans et pas terminé . Tout ça pour ça ??? certains vont peut etre dire .... On s'amuse bien et comme on dit tant qu'on embète personne...
Il reste encore beaucoup de travail à faire . Sous peine de délire grave on ne pouvait pas espérer mieux . Un interféromètre semble hors de portée pour l'instant .
La prochaine étape pourrait etre un mélangeur refroidi , mais c'est une autre histoire .

Mais pour réver regardez ce qui a été fait il y a 30 ans en Australie , et pour ceux qui pensent que le travail sur les ondes millimétriques a commencé avec l'utilisation de l'arséniure de gallium ... regardez ça et saluez le monsieur.

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