Un récepteur, un analyseur de spectre, un scanner, plusieurs décodeurs numériques, un logiciel de poursuite satellite, un correcteur Doppler, une commande de rotor, un émetteur et même un radiotélescope… Habituellement, toutes ces fonctions nécessitent plusieurs appareils ou une collection de logiciels. SDRangel propose de réunir une grande partie de cet univers dans un seul programme.
Mais peut-il réellement devenir le couteau suisse de la station radioamateur ?
SDRangel, le couteau suisse du radioamateur : réception, émission, décodage, satellites, rotor et radioastronomie réunis dans un même logiciel.
Bien plus qu’un simple logiciel SDR
Au premier abord, SDRangel pourrait être comparé à SDR++, HDSDR ou SDR#. On branche un récepteur SDR, on observe le spectre et le waterfall, puis on sélectionne une fréquence et un mode.
Mais son architecture va beaucoup plus loin.
SDRangel fonctionne avec des « Device Sets », auxquels on ajoute des canaux de réception ou d’émission. À l’intérieur de la bande passante fournie par le SDR, plusieurs canaux peuvent fonctionner simultanément.
Avec un SDR recevant quelques MHz de spectre, on peut donc imaginer écouter une transmission FM tout en surveillant une balise et en décodant un autre signal numérique.
Le logiciel est open source et fonctionne notamment sous Windows, Linux, macOS et Android. Il prend en charge de nombreux matériels : RTL-SDR, Airspy, HackRF, LimeSDR, PlutoSDR, BladeRF, SDRplay, USRP et d’autres interfaces SDR.
La couverture en fréquence ne dépend toutefois pas de SDRangel : c’est le matériel SDR qui détermine les fréquences réellement accessibles.
1 — Un récepteur radio multimode
La première fonction est évidemment celle d’un récepteur.
Avec un SDR approprié, SDRangel permet de recevoir les bandes LF, MF, HF, VHF, UHF et même plusieurs bandes micro-ondes. Les démodulateurs disponibles couvrent les usages classiques comme l’AM, la FM étroite ou large, la SSB et de nombreuses transmissions numériques.
L’intérêt apparaît rapidement : au lieu de considérer le SDR comme un poste possédant un seul VFO, SDRangel exploite réellement le flux I/Q.
Si le SDR fournit 2 MHz de bande instantanée, plusieurs récepteurs virtuels peuvent être placés dans ces 2 MHz.
Un seul dongle peut donc se comporter comme plusieurs récepteurs simultanés, dans les limites de sa bande instantanée et de la puissance du PC.
2 — Un analyseur de spectre… ou presque
SDRangel possède naturellement un spectre et un waterfall, mais il propose également des outils d’analyse beaucoup plus poussés.
On trouve notamment un spectrogramme 2D ou 3D, un oscilloscope temporel et des mesures de puissance, SNR, THD, THD+N, SINAD, SFDR, puissance des canaux adjacents ou encore largeur de bande occupée.
Pour expérimenter sur un émetteur, comparer deux filtres ou observer une modulation, ces fonctions sont particulièrement intéressantes.
Il faut cependant rester prudent : un SDR à quelques dizaines d’euros associé à SDRangel ne devient pas miraculeusement un analyseur de spectre professionnel. Dynamique, précision des niveaux, stabilité et calibration restent celles du matériel utilisé.
3 — Une collection de décodeurs
C’est probablement l’un des domaines dans lesquels SDRangel impressionne le plus.
Le programme dispose de nombreux plugins permettant de recevoir ou décoder des transmissions telles que l’ADS-B des avions, l’AIS maritime, APRS et AX.25, DMR, D-Star, dPMR, FreeDV, FT8, LoRa, M17, RTTY, NAVTEX, POCSAG, radiosondes ou encore certaines transmissions de télévision numérique.
On peut donc passer d’une station APRS à l’observation des avions ADS-B sans changer de programme.
Cela ne signifie pas que SDRangel remplace systématiquement les logiciels spécialisés. Pour pratiquer intensivement le FT8, par exemple, WSJT-X reste beaucoup plus orienté vers l’établissement et la gestion des QSO.
SDRangel propose plutôt un laboratoire multimode universel, là où les autres logiciels sont souvent spécialisés dans une seule famille de transmissions.
4 — Plusieurs radios dans une seule radio
Cette fonction permet de comprendre ce qu’est réellement la SDR.
Imaginons qu’un SDR soit réglé sur 145,000 MHz avec une bande instantanée de 2 MHz.
Dans le spectre disponible, SDRangel peut créer plusieurs canaux indépendants :
- un canal NFM sur une fréquence ;
- un autre pour surveiller une balise ;
- un démodulateur numérique ailleurs ;
- éventuellement un Frequency Tracker sur un signal de référence.
Chaque canal traite une partie du même flux I/Q.
Nous ne sommes donc plus devant un récepteur possédant un VFO, mais devant une petite banque de récepteurs virtuels.
De l’antenne à SDRangel : un même SDR peut alimenter plusieurs fonctions de réception, d’analyse et de décodage, et même assurer l’émission avec un matériel compatible.
5 — Un scanner de fréquences
SDRangel dispose également d’un Frequency Scanner.
Le principe du scanner classique consiste généralement à passer rapidement d’une fréquence mémorisée à la suivante pour détecter une activité.
Un SDR ajoute une autre possibilité : lorsque plusieurs fréquences se trouvent déjà dans sa bande instantanée, elles peuvent être observées sans avoir à réaccorder constamment le récepteur.
C’est particulièrement intéressant pour surveiller une portion limitée des bandes VHF ou UHF.
6 — Une véritable station satellite
Voilà une fonction particulièrement intéressante pour les radioamateurs.
Le Satellite Tracker peut calculer les passages des satellites et leur position dans le ciel, afficher leur trajectoire et transmettre les coordonnées à la fonction de commande d’un rotor.
Mais SDRangel peut aller encore plus loin.
Lors de l’acquisition d’un satellite, il peut charger des configurations, démarrer la réception, positionner les fréquences et corriger automatiquement le décalage Doppler.
On arrive alors à une chaîne presque entièrement intégrée :
satellite → calcul de trajectoire → pointage des antennes → correction Doppler → SDR → démodulation.
Autant de fonctions qui nécessitaient autrefois plusieurs logiciels communiquant entre eux.
7 — Il peut même commander les antennes
La fonction Rotator Controller complète naturellement le suivi satellite.
Le Satellite Tracker calcule où se trouve le satellite. Le Rotator Controller transmet les informations au système de rotation afin que l’antenne suive la cible en azimut et, pour un système adapté, en élévation.
Cette architecture n’est d’ailleurs pas limitée aux satellites artificiels.
Nous allons bientôt pointer l’antenne beaucoup plus loin.
8 — SDRangel sait aussi émettre
Un point est parfois oublié lorsqu’on parle de SDRangel : le logiciel n’est pas uniquement destiné à la réception.
Son architecture prévoit des chaînes RX mais également TX.
Avec un SDR bidirectionnel comme certains modèles HackRF, PlutoSDR, LimeSDR ou BladeRF, SDRangel peut produire des signaux modulés et les transmettre au SDR.
On peut ainsi envisager différents modulateurs analogiques ou numériques. Le plugin Packet Modulator, par exemple, permet de produire des trames AX.25 et APRS.
La chaîne devient alors :
microphone ou données → SDRangel → modulation numérique I/Q → SDR → étage RF → antenne.
Mais attention : la possibilité de produire un signal ne dispense absolument pas des précautions habituelles.
Selon l’installation, il faudra prévoir filtrage, amplification, commutation émission/réception et contrôle de la pureté spectrale. Et naturellement respecter les bandes, puissances et modes autorisés par la réglementation radioamateur.
SDRangel peut remplacer le modulateur, pas les indispensables étages RF qui suivent.
9 — Et maintenant, transformons-le en radiotélescope !
C’est probablement la fonction la plus inattendue.
SDRangel possède un véritable plugin Radio Astronomy.
Prenons l’expérience désormais accessible à de nombreux radioamateurs : l’observation de l’hydrogène neutre de notre Galaxie.
Celui-ci émet une raie radio autour de :
1420,40575 MHz, soit une longueur d’onde d’environ 21 cm.
Une installation amateur peut être constituée ainsi :
parabole → source 1420 MHz → LNA → filtre → SDR → SDRangel.
Avec une parabole, un LNA et un SDR, SDRangel permet d’observer la raie HI à 1420,40575 MHz et d’étudier les mouvements de l’hydrogène dans notre Galaxie.
Le signal astronomique étant extrêmement faible, regarder simplement un waterfall ne suffit pas. Il faut accumuler les mesures.
Le spectromètre de SDRangel peut effectuer une intégration temporelle de nombreuses FFT afin d’améliorer la sensibilité. Il propose également des fonctions de calibration et peut afficher les résultats en température de bruit, puissance ou densité de flux.
Plus spectaculaire encore : le spectre peut être affiché non seulement en fréquence, mais également en vitesse radiale.
Pourquoi ?
Parce que les nuages d’hydrogène de notre Galaxie se déplacent par rapport à nous. Leur mouvement décale légèrement la fréquence observée par effet Doppler.
En mesurant ce décalage, on peut donc étudier leurs vitesses.
SDRangel sait travailler avec différents référentiels, notamment topocentrique, barycentrique ou Local Standard of Rest (LSR). Il peut même comparer les observations avec les données du relevé galactique HI LAB.
Nous sommes alors très loin du simple récepteur SDR !
10 — Un Star Tracker pour regarder encore plus loin
La radioastronomie bénéficie d’une autre fonction appelée Star Tracker.
Elle calcule l’azimut et l’élévation des objets célestes et peut transmettre ces informations au Rotator Controller.
Parmi les cibles proposées figurent notamment le Soleil, la Lune, Cassiopeia A, Cygnus A, Taurus A ou Virgo A, ainsi que des régions de référence HI.
Le Star Tracker peut également afficher la ligne de visée à travers la Voie lactée et réaliser des trajectoires de drift scan.
Plus étonnant encore, il peut communiquer avec Stellarium.
SDRangel se présente alors auprès du logiciel de planétarium comme un télescope : on sélectionne une cible céleste et ses coordonnées peuvent être envoyées au système de suivi.
11 — Et pourquoi pas l’EME ?
Les mêmes outils deviennent intéressants pour les communications Terre-Lune-Terre.
Le Star Tracker est explicitement prévu pour des applications de radioastronomie et d’EME.
Il connaît la position de la Lune et peut transmettre son azimut et son élévation au contrôleur du rotor.
Nous pouvons donc imaginer :
Lune → Star Tracker → Rotator Controller → antenne → SDR → analyse/réception.
Une nouvelle fois, plusieurs fonctions traditionnellement réparties entre différents programmes se retrouvent réunies.
Alors, dix appareils dans SDRangel ?
Faisons les comptes :
| Fonction traditionnelle |
SDRangel |
| Récepteur multimode |
✔ |
| Analyseur de spectre |
✔ |
| Oscilloscope |
✔ |
| Décodeurs numériques |
✔ |
| Scanner |
✔ |
| Logiciel de suivi satellite |
✔ |
| Correction Doppler |
✔ |
| Contrôleur de rotor |
✔ |
| Émetteur/modulateur |
✔ avec SDR TX |
| Logiciel de radioastronomie |
✔ |
| Tracker astronomique/EME |
✔ |
Nous avons même dépassé dix !
Mais il faut interpréter correctement ce tableau. SDRangel remplace les fonctions de nombreux appareils et logiciels, pas nécessairement leur électronique.
Un RTL-SDR reste uniquement un récepteur. Pour émettre, il faudra un SDR possédant une chaîne TX. Pour observer la raie HI, il faudra toujours une parabole, une source adaptée, un LNA et souvent un filtre. Pour émettre quelques dizaines de watts, un étage de puissance et des filtres resteront nécessaires.
La puissance a un prix : la complexité
Pourquoi SDRangel n’a-t-il donc pas remplacé tous les autres programmes SDR ?
Probablement parce que sa formidable polyvalence constitue également son principal défaut pour le débutant.
L’interface et les notions de Device Sets, Channels, Features et plugins demandent un temps d’apprentissage.
SDRangel ressemble finalement moins à un poste radio virtuel qu’à une boîte de Lego RF.
On choisit une source SDR, on ajoute des canaux, des démodulateurs et des fonctions, puis on assemble progressivement sa station.
Cette philosophie peut déconcerter lors du premier lancement. Mais une fois comprise, elle explique pourquoi le programme peut accomplir autant de tâches différentes.
Un véritable laboratoire radio dans le PC
Alors, SDRangel peut-il réellement remplacer dix appareils et logiciels ?
Oui, si l’on parle de leurs fonctions logicielles et de traitement du signal.
Avec le matériel approprié, le même programme peut recevoir une station analogique, surveiller plusieurs fréquences, décoder des transmissions numériques, analyser un signal, suivre un satellite, corriger son Doppler, commander une antenne et produire des signaux en émission.
Et quelques instants plus tard, ce même logiciel peut pointer une parabole vers la Voie lactée et mesurer le déplacement des nuages d’hydrogène grâce à leur raie à 1420 MHz.
C’est probablement la meilleure façon de définir SDRangel : non pas comme un simple logiciel SDR, mais comme un véritable laboratoire radio logiciel.
Pour aller plus loin
- Site officiel SDRangel : présentation générale, fonctions et téléchargements.
- Projet SDRangel sur GitHub : code source et documentation du projet.
- Wiki SDRangel – Quick Start : indispensable pour comprendre Device Sets, Channels et Features.
- Feature Plugins : documentation des fonctions Satellite Tracker, Star Tracker, Rotator Controller, AFC, etc.
- Radio Astronomy Plugin : spectromètre, radiomètre, calibration et étude de la raie HI.
- Star Tracker Plugin : radioastronomie, EME, suivi du Soleil et de la Lune et interface avec Stellarium.
Que vous soyez simple curieux, débutant ou opérateur chevronné, poussez la porte de la Maison des Associations de Viry-Châtillon : F5KEE vous accueille et vous invite à découvrir le monde fascinant du radioamateurisme.
