Radiodétection des METEORES

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pejive
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Radiodétection des METEORES

Message par pejive » 31 mai 2020, 08:55

Projet: utilisation d'un récepteur SDR pour la détection de météores en VHF
Principe: lorsqu'un météore pénètre dans l'atmosphère il provoque une ionisation des molécules; la trainée ionisée peut se comporter comme l'ionosphère déjà existante autour de la Terre.
L' ionosphère peut réfléchir les ondes électromagnétiques de façon variable selon son altitude et selon la longueur d'onde; les ondes dites "courtes" (fréquences 3 à 30 MHz) sont particulièrement sensibles à ce phénomène. Pour les ondes de fréquence plus élevées (VHF) le phénomène est beaucoup plus rare.
Les VHF peuvent cependant se réfléchir sur les trainées ionisées créées par les météores en raison de leur altitude suffisamment basse (typiquement 90 à 100km);
Un émetteur situé à quelques centaines de km, non reçu en onde directe pourra être reçu pendant quelque secondes par réflexion.
Quels émetteurs sont utilisables ? Il y a quelques dizaines d'années on pouvait utiliser des émetteurs de radio FM car il y en avait très peu localement; la situation a bien changé et il est quasiment impossible de trouver un trou dans la bande FM.
Certains expérimentateurs ont obtenu des résultats avec les balises VOR pour l'aviation (bande 108-118 MHz) ; ces émetteurs rayonnent cependant peu vers le zénith .
Il existe plusieurs balises VHF dans la bande radioamateur des 2m aux alentours de 144,4 MHz.
Mais l'émetteur le plus utilisé est le radar GRAVES situé en Haute Saône ,destiné à la détection des objets en orbite basse; sa fréquence est 143,05 MHz
meteores.jpg
meteores.jpg (89.1 Kio) Consulté 12117 fois
On trouvera des détails sur l'allure des signaux reçus et leur analyse sur ce site:
http://www.retram.org/understanding-wha ... rench-doc/
Documentation en français particulièrement bien faite.

Antenne
C'est l' élément essentiel d'un système de réception radio.
Pour le projet météores on choisira de préférence une antenne omnidirectionnelle, malgré leur gain plus faible que les antennes directives.
En faisant une synthèse de la théorie, la facilité de construction et de ce qui est le plus souvent utilisé j'ai fixé mon choix sur une antenne verticale de type "ground-plane"
(en français: à plan de sol)
Elle comporte un brin vertical (dit rayonnant, mais en réception il ne rayonne pas :mrgreen: ) placé au-dessus d'un sol fictif, indispensable au bon fonctionnement de l'antenne, formé par 2 à 4 radiants inclinés de 90° 120° ou 135° par rapport au brin vertical.
antenneGP.jpg
antenneGP.jpg (40.41 Kio) Consulté 12131 fois
Pourquoi ces inclinaisons variables ? Pour une question d'impédance; hé oui, une antenne possède une impédance caractéristique, un câble coaxial aussi et l'entrée d'un récepteur également :D
Pour que les signaux soient transmis avec le moins de pertes possibles il faut que l'on ait la même impédance partout; la valeur la plus fréquemment utilisée est 50 ohms.
On peut montrer qu'une ground-plane avec des radiants inclinés à 135° (90° + 45°) a une impédance proche de 50 ohms, à condition d'utiliser des radiants de 5/16 lambda et un brin rayonnant de lambda/4 lambda étant la longueur d'onde . [En fait ces valeurs doivent être corrigées pour tenir compte de la propagation et on arrive à 71,5/f pour le brin rayonnant et 89/f pour les radiants f étant la fréquence en MHz]
Finalement pour recevoir 143 MHz on peut prendre: 50 cm pour le brin vertical et 62,5 cm pour chaque radiant

Entracte: paracétamol, gel hydroalcoolique... :mrgreen:

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Message par pejive » 31 mai 2020, 08:56

Episode 2
Une antenne ground-plane presque sans soudure
Rendons à César ce qui appartient à Jules :) c'est cette réalisation qui m'a incité à tenter la construction d'une ground-plane:
http://m0ukd.com/homebrew/antennas/70mh ... e-antenna/
Le problème du montage du brin vertical est ici résolu de manière élégante et solide, accessible à un bricoleur ayant peu de compétences.
Il se trouve que j'ai des prises UHF type SO-239 dans mon bric-à-brac
so239male.jpg
so239male.jpg (20.27 Kio) Consulté 12122 fois
socleso239.jpg
socleso239.jpg (24.97 Kio) Consulté 12122 fois
On doit pouvoir également utiliser des prises BNC (attention elles existent en 50 ohms et 75 ohms)
soclebnc.jpg
soclebnc.jpg (36.36 Kio) Consulté 12122 fois
Les tubes de dural diamètre 6mm se trouvent en 1m de long chez brico-machin; on pourrait également utiliser des tiges de laiton diamètre 4 mm.
A priori le tube de 6 est plus intéressant car on peut percer en 3mm pour boulonner

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Message par pejive » 31 mai 2020, 08:57

Calculs pour différentes fréquences:
calculGP.jpg
calculGP.jpg (87.15 Kio) Consulté 12104 fois
On peut imaginer de prévoir un brin vertical de longueur ajustable, en conservant la même longueur de radiants;
la variation d'impédance de l'antenne restant acceptable pour de la réception.

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Message par bemo47 » 31 mai 2020, 10:24

Ouh là, voilà un projet, un vrai !
Bravo...

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Message par pejive » 01 juin 2020, 10:32

work in progress :)
:arrow: je viens de commander une nouvelle clé SDR, j'espère qu'elle captera quelque chose...
:arrow: version perso du dispositif de maintien du brin vertical, avec vue sur le b... du plan de travail
(en arrière plan: prototype d'oscillateur à quartz, prototype d'ampli VHF :mrgreen:
perçage et alignement des trous: OK
essai de courbure d'un tube: OK
elecwork.jpg

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Message par pejive » 01 juin 2020, 15:41

Fin de la partie quincaillerie; dernier montage à vide :)
Antenne théoriquement accordée sur 143 MHz
j'ai pris 50cm pour le brin vertical et 62,5cm pour les radiants (certaines sources donnent des valeurs plus faibles, mais ce n'est pas critique)
IMG_0193.JPG
IMG_0193.JPG (118.62 Kio) Consulté 12088 fois
IMG_0194.JPG
IMG_0194.JPG (115.79 Kio) Consulté 12088 fois
IMG_0195.JPG
IMG_0195.JPG (183.01 Kio) Consulté 12088 fois
la base a eu une vie antérieure en temps que façade d'une alimentation 250 V pour un récepteur ondes courtes home made :lol:

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Message par bemo47 » 01 juin 2020, 15:59

whao, ça bricole sec !

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Message par pejive » 01 juin 2020, 16:24

:lol: maintenant y a plus qu'à trouver un récepteur SDR qui fonctionne...

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Message par bemo47 » 01 juin 2020, 18:15

Déjà commandé ? Sinon prends le nooelec

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Message par pejive » 01 juin 2020, 18:28

J'ai déjà commandé; je voudrais déjà comprendre pourquoi je ne capte quasiment rien avec ce modèle.
Même avec mes plus mauvais récepteurs j'arrivais à écouter l'aéronautique et les radioamateurs en VHF.
J'ai péniblement réussi à avoir l"ATIS de Bordeaux en déplaçant mon antenne; mais extrêmement brouillé, pourtant il n'est pas bien loin ;)
Pour les météores je pense qu'il faudra un préampli VHF, mais çà je sais faire; par contre pas sûr de pouvoir capter GRAVES avec mon antenne à l'Ouest,
et pour la mettre côté Est il me faudra une sacrée longueur de coaxial
çà va m'occuper pour l'été en attendant de revenir à l'astro en automne :mrgreen:

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Message par pejive » 07 juin 2020, 12:28

Quelques cogitations (j'allais dire réflexions :mrgreen: )sur l'utilisation des VOR pour détecter les météores.
Les stations VOR émettent dans la bande 112/118 MHz; le diagramme de rayonnement est omnidirectionnel en azimut mais directionnel en hauteur avec un angle de 25° par rapport au sol
VORlobe00.jpg
VORlobe00.jpg (37.55 Kio) Consulté 12002 fois
On estime qu'ils peuvent être détectés par les avions à une distance D=4,1* racine carrée (h) avec h altitude en mètres et D en km.
Soit pour un avion qui vole au FL330 (h=10 000m environ) D= 410 km
Les traînées ionisées des météorites se situent à une altitude plus élevée de l'ordre de 90 à 150 km
Envisageons le cas où la réflexion se fait dans le plan vertical passant par la station VOR et la station d'écoute
VOR-spor.jpg
Un peu de trigonométrie élémentaire montre qu'un VOR situé à 400 km pourrait être entendu pendant un bref instant.
Mais les ondes radio se réfléchissent également sur les surfaces métalliques, donc par exemple sur un avion; dans ce cas H= 10 km et D= 21,5km;
on ne recevra que des VOR proches, qui peuvent éventuellement être reçus faiblement en onde directe.
Cependant rien n'indique qu'un météore aura la bonne idée de rentrer dans l'atmosphère juste dans le plan vertical passant par le VOR et la station de réception :doh:
Le calcul devient un peu plus compliqué:
VOR-reflexion.jpg
Tout est fonction de l'angle alpha;
alpha =45° H=90km D=334 km
alpha =30° H=90km D=272 km
Finalement des stations VOR situées dans un rayon de 200 à 400 km sont a priori utilisables
Dans mon cas, en privilégiant la façade Ouest où je place pour le moment mon antenne, j'aurais Cognac, Biarritz, Santander

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Message par pejive » 08 juin 2020, 08:24

La même chose sur un graphique (après correction des erreurs de calcul d'hier...que personne n'a remarqué :mrgreen: )
vor-regressi.jpg
vor-regressi.jpg (84.56 Kio) Consulté 11977 fois
Carte de localisation
vor-util.jpg
vor-util.jpg (184.87 Kio) Consulté 11975 fois
A surveiller Santander 115,3 MHz Nantes 115,5 MHz Limoges 114,5 MHz Toulouse 117,7 MHz ?

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Message par bemo47 » 08 juin 2020, 16:02

pejive a écrit :
08 juin 2020, 08:24
La même chose sur un graphique (après correction des erreurs de calcul d'hier...que personne n'a remarqué )
ahh, moi j'avais refait tous les calculs mais j'ai dû faire la même erreur... évidemment... :mrgreen: :mrgreen:

tu vas tester ça ?
faut coupler avec le réseau Fripon, comme ça tu as deux détections par des moyens différents pour corréler...

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Message par pejive » 08 juin 2020, 19:16

J'ai passé plusieurs heures d'écoute (réparties sur la journée :mrgreen: ). Résultats négatifs pour les VOR.
J'ai failli m'endormir devant le "waterfall" bercé par le bruit de fond :mrgreen:
Je n'ai pas observé d'échos sur les VOR lointains. Le VOR proche de Saucats est reçu faiblement, c'est normal; aucun OVNI n'est passé
vorsaucats.jpg
En fin de journée je me suis rabattu sur le radar Graves, avec une antenne V-dipôle à l'intérieur, vaguement dirigée vers le Nord-Ouest.
J'ai eu la surprise d'avoir quelques échos; météores ou autre chose ??? :ninja:
graves01.jpg
graves01.jpg (91.2 Kio) Consulté 11946 fois
Avec HDSDR pour avoir l'heure affichée
graves03.jpg
graves04.jpg
graves04.jpg (212.92 Kio) Consulté 11946 fois

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Message par pejive » 09 juin 2020, 08:10

On peut également envisager des conditions de réflexion un peu différentes,comme celle-ci:
spor2.jpg
Le but du jeu est de trouver D en fonction de l'angle Theta ;)
on notera que Theta=90° correspond aux calculs effectués plus haut.
C'est calculable, mais je préfère ne pas vous donner la formule :mrgreen:
Une fois soumis à mon petit logiciel de simulation çà donne cette belle courbe
vorspor2.jpg
vorspor2.jpg (86.54 Kio) Consulté 11926 fois
On constate que la distance diminue lorsque l'angle diminue, mais on reste dans la zone 150 à 250 km (pour H=90km)

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Message par pejive » 09 juin 2020, 08:19

Plusieurs réceptions d'échos encore hier soir sur 143,05 MHz
J'ai trouvé l'option "time markers" dans SDRSharp :)
03.jpg
avec divers niveaux de zoom:
echos.jpg
Il faudrait augmenter la vitesse du waterfall; c'est là: "spectrum speed" :)
speed.jpg
speed.jpg (61.64 Kio) Consulté 11913 fois

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Message par Rickster » 09 juin 2020, 21:07

Very interesting. I learned something new today. :clap:

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Message par pejive » 09 juin 2020, 21:16

Les joies de la radio: signaux étranges ??? :ninja:
zarbi.jpg
Voilà ce qui se passe quand j'allume la télé à côté de l'antenne :mrgreen:

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Message par bemo47 » 09 juin 2020, 21:29

ah mais ces clés là, sont souvent prévues pour capter la TNT, donc ça marche !!! :D

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Message par pejive » 10 juin 2020, 08:36

Dans les trous de la bande FM on arrive à voir une propagation sporadique d'émetteurs faibles;
difficile de savoir s'il s'agit d'un phénomène dû à la couche E-sporadique, ou à des avions ou à des météores...
et encore plus difficile d'identifier les stations
sur 101,0735 MHz échos; sur 101,377 et 101,675 E-sporadique ?
FM01.jpg
sur 98,058 MHz échos
FM02.jpg

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Message par Lambda » 10 juin 2020, 10:01

Bonjour,

Petit passage rapide pour partager ici un document sympa assez récapitulatif des manips astro radio accessibles au hobbyiste...

http://www.astrosurf.com/luxorion/Docum ... polard.pdf

à+,

Lambda

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Message par bemo47 » 10 juin 2020, 10:41

Whao, super document

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Message par pejive » 10 juin 2020, 12:06

Tout çà date un peu quand même.
On peut retenir l'idée du Satfinder amélioré avec étude des signaux en BF sur la carte son. J'avais testé çà il y a quelques années en faisant des essais de réceptions VLF, abandonnés pour cause de pollution électrique :mrgreen:
J'ai réinstallé le logiciel Spectrum Lab mais pour le moment je ne sais pas comment l'employer avec la réception SDR.
L'avantage de SDRSharp c'est de visualiser immédiatement la réception.
J'ai en projet un interféromètre pour le Soleil et éventuellement les radiosources mais en VHF sans doute vers 405 MHz;
on en reparlera une fois la 1ère antenne fabriquée (la préparation de la quincaillerie est en cours)

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Message par Lambda » 10 juin 2020, 12:30

Oui, mais comme d'hab, ici c'est histoire juste de nous fournir une idée un peu synthétique sur ce qu'on peut faire, avoir un scope général de la discipline, scope général mais pas trop généraliste non plus, histoire d'avoir des pistes à fouiller, des mots clefs, des concepts...
Il y'a sans aucun doute des documents plus récents très bien dans ce sens, je n'en doute pas...

Celui là est juste pas mal illustré et compréhensible, AMHA, par tout un chacun ici, n'ayant pas tous ta culture et connaissance avancée du domaine, ni ton expérience dans le domaine de la radio VHF/UHF, moi le premier... :)

Bref, les principes et descriptions de ce que l'on veut observer y sont pas mal développés, après ca reste juste une porte d'accès au domaine: pour ceux qui veulent aller plus loin, clairement il faudra faire sa propre "biblio" en tenant compte des techniques actuelles (SDR ou autres...).

à+,
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Message par Lambda » 10 juin 2020, 20:30

... Pour enrichir un peu la biblio... en s'appuyant sur nos clefs...

https://www.rtl-sdr.com/capturing-noise ... n-rtl-sdr/

...

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