Catégorie : Numérique

Sep 01

Mettre FT8 dans un ballon : peut-on faire des QSO HF depuis la stratosphère avec quelques milliwatts ?

Banniere ballon FT8

Faire décoller un émetteur WSPR sous un ballon est déjà une expérience fascinante. Mais pourquoi se contenter d’une balise ? Pourrait-on installer une véritable station FT8 sous un ballon stratosphérique et réaliser des QSO HF depuis 25 ou 30 km d’altitude ?

Un projet britannique permet aujourd’hui de poser sérieusement la question.

Une balise FT8 de seulement 10 mW

Steve, G4AQB, membre du Bolton Wireless Club, a réalisé une petite balise HF capable d’émettre en WSPR et FT8. Elle est basée sur un projet de Gene, W3PM, initialement développé pour la bande expérimentale des 40 MHz.

L’électronique reste étonnamment simple : un Arduino Nano, un synthétiseur Si5351A, un GPS NEO-6M disposant d’une sortie 1 PPS et éventuellement un petit écran OLED.

Le GPS joue ici un rôle essentiel. FT8 exige une excellente synchronisation temporelle, tandis que la fréquence produite par le Si5351 doit rester suffisamment précise. Le logiciel utilise donc le GPS pour maintenir temps et fréquence dans les limites nécessaires.

Plus étonnant encore : la puissance de sortie n’est que de 10 mW.

Lors des essais effectués par G4AQB sur les bandes des 10 et 20 mètres, cette minuscule balise a pourtant été reçue par de nombreuses stations européennes et ses signaux sont apparus sur PSKReporter.

G4AQB explique avoir construit l’ensemble dans la perspective de l’embarquer à bord d’un ballon expérimental haute altitude. À ce jour, aucune date publique de lancement n’a cependant été annoncée.

le principe du ballon FT8

Principe de la balise FT8/WSPR de 10 mW destinée à une future expérience sous ballon stratosphérique.

→ Projet FT8/WSPR de G4AQB
→ Projet W3PM sur GitHub

Pourquoi FT8 est-il intéressant dans un ballon ?

FT8 a précisément été conçu pour communiquer lorsque les signaux deviennent extrêmement faibles.

Une transmission occupe une séquence d’environ 15 secondes et WSJT-X est capable de décoder des signaux situés très largement sous le niveau de bruit audible. C’est pourquoi des radioamateurs réalisent quotidiennement des liaisons intercontinentales avec seulement quelques watts.

→ Documentation officielle WSJT-X

Un ballon possède en plus un avantage spectaculaire : son antenne peut se retrouver à 30 km au-dessus du sol, sans bâtiment, arbre ou relief immédiatement autour d’elle.

Mais attention à une idée reçue : en HF, monter à 30 km ne permet pas automatiquement de communiquer à 5 000 ou 10 000 km.

Pour les grandes distances sur 20 ou 10 mètres, l’ionosphère reste le principal acteur. L’altitude supprime surtout les obstacles proches et offre une situation particulièrement intéressante pour étudier la propagation.

WSPR et FT8 : ce n’est pas la même expérience

Une balise WSPR peut transmettre périodiquement son indicatif et différentes informations. Des stations réparties dans le monde la reçoivent et transmettent leurs reports vers Internet.

Elle répond essentiellement à la question :

« Jusqu’où mon ballon est-il entendu ? »

Une véritable station FT8 poserait une question beaucoup plus ambitieuse :

« Avec quelles stations mon ballon peut-il réellement communiquer ? »

Et cela change complètement l’électronique nécessaire.

Émettre du FT8 ne signifie pas réaliser un QSO

La balise de G4AQB sait émettre des messages FT8 préprogrammés. Elle ne constitue donc pas encore une station capable d’effectuer automatiquement des QSO.

Pour cela, le ballon devrait être capable d’écouter les réponses, de les décoder et d’enchaîner correctement les échanges.

Par exemple :

CQ → appel d’une station → report → R-report → RR73 → 73

Il faudrait donc embarquer non seulement un émetteur, mais également un récepteur HF, un décodeur FT8 et un calculateur capable de gérer automatiquement le QSO.

Nous passerions alors d’une balise de propagation à un véritable transceiver FT8 autonome.

À quoi ressemblerait notre station embarquée ?

Une architecture expérimentale pourrait comporter :

Antenne → filtre HF → récepteur → calculateur → décodeur FT8 → gestion du QSO → synthétiseur → amplificateur → filtre passe-bas → antenne

Il faudrait ajouter un GPS avec référence temporelle, une alimentation, une télémétrie indépendante et probablement des capteurs permettant de connaître l’état de la station.

Un petit ordinateur ARM ou un microcontrôleur suffisamment puissant pourrait assurer une partie du traitement.

La difficulté n’est donc pas vraiment de fabriquer l’émetteur. C’est la réception et le décodage autonome qui compliquent fortement l’expérience.

architecture complète d'une station FT8 bidirectionnelle embarquée

Architecture d’une station FT8 autonome capable de recevoir, décoder et répondre depuis un ballon stratosphérique.

Combien de watts faudrait-il ?

L’expérience de G4AQB donne un indice intéressant puisque seulement 10 mW ont déjà permis des réceptions européennes depuis le sol.

Regardons les différences :

10 mW = +10 dBm
100 mW = +20 dBm
1 W = +30 dBm
5 W ≈ +37 dBm

comparaison 10 mW / 100 mW / 1 W / 5 W

De 10 mW à 5 W : influence théorique de la puissance FT8 sur le bilan de liaison depuis la stratosphère.

Passer de 10 mW à 1 W apporte donc 20 dB supplémentaires.

Dans de bonnes conditions de propagation, quelques centaines de milliwatts pourraient déjà produire des résultats étonnants. Avec 1 ou 2 W, l’expérience deviendrait particulièrement intéressante.

Mais augmenter la puissance entraîne immédiatement davantage de consommation, une batterie plus importante et donc davantage de masse.

Et l’antenne ?

C’est probablement l’un des problèmes les plus intéressants.

Sur 20 mètres, un dipôle demi-onde approche 10 mètres de longueur totale. Sur 10 mètres, seulement 5 mètres environ.

Sous un ballon, une antenne filaire verticale ou légèrement inclinée devient parfaitement envisageable : contrairement à une station terrestre, nous disposons justement de dizaines de mètres… vers le bas !

Le 10 mètres serait donc particulièrement séduisant lorsque la propagation le permet. Le 20 mètres offrirait probablement davantage d’ouvertures, mais au prix d’une antenne plus longue.

Un opérateur FT8 robotisé à 30 km d’altitude ?

Reste une question fondamentale : la station pourrait-elle choisir seule à qui répondre ?

Techniquement, c’est envisageable. Le logiciel pourrait lancer CQ, analyser les réponses reçues, sélectionner un indicatif et dérouler automatiquement la séquence FT8.

Mais cette automatisation introduit une autre dimension : la réglementation. Selon le pays de lancement, il faudra vérifier les règles concernant les stations automatiques, l’identification, les fréquences utilisées, le contrôle de l’émission et naturellement celles concernant le ballon lui-même.

Alors, des QSO FT8 depuis la stratosphère ?

Techniquement, oui.

Et paradoxalement, produire le signal FT8 serait probablement la partie la plus facile.

L’expérience de G4AQB montre déjà qu’un émetteur de 10 mW peut être entendu à plusieurs centaines ou milliers de kilomètres lorsque la propagation coopère. FT8 est précisément destiné aux communications numériques à très faible niveau de signal.

Le véritable défi serait de construire une station suffisamment légère pour recevoir, décoder puis répondre automatiquement.

Un ballon équipé d’un transceiver FT8 de seulement 1 W, d’un GPS et de quelques mètres de fil pourrait alors devenir une extraordinaire expérience de propagation : une station radioamateur autonome flottant à près de 30 km d’altitude.

Et lorsque G4AQB annoncera finalement la date de son lancement, l’expérience méritera assurément d’être suivie sur PSKReporter.

Pour aller plus loin

→ G4AQB – HF WSPR and FT8 Beacon
→ W3PM – balise GPS FT8/WSPR
→ WSJT-X – site officiel
→ Guide utilisateur WSJT-X
→ Bolton Wireless Club
→ PSKReporter
→ F5KEE – Envoyer sa propre expérience radio dans la stratosphère
→ F5KEE – Faire le tour du monde avec un ballon de quelques grammes

Août 30

De FreeDV à la télévision Full-HD : combien de bits peut-on réellement faire passer dans nos bandes radioamateurs ?

Banniere : De FreeDV à la télévision Full-HD

Lorsque nous parlons de transmission numérique, nous mélangeons facilement hertz, bauds et bits par seconde. Pourtant, ce sont trois choses bien différentes. Entre une conversation en FreeDV qui tient dans quelques kilohertz et une image de télévision HD transmise en DATV, l’écart paraît gigantesque.

Mais combien d’informations peut-on réellement faire passer dans une bande radio ? Et surtout, comment peut-on transmettre de la vidéo avec seulement quelques centaines de kilohertz de spectre ?

quelques bit/s → plusieurs Mbit/s

Du FreeDV à la DATV Full-HD, le débit passe de quelques bit/s à plusieurs Mbit/s.

Un hertz n’est pas un bit par seconde

Commençons par trois définitions.

La largeur de bande, exprimée en hertz, représente l’espace occupé par notre signal dans le spectre. Le débit symbole, exprimé en bauds ou symboles par seconde, indique combien de symboles sont transmis chaque seconde. Enfin, le débit binaire, exprimé en bit/s, mesure la quantité d’information transportée.

Un symbole peut justement représenter plusieurs bits.

Modulation Nombre d’états Bits par symbole
BPSK 2 1
QPSK 4 2
8PSK 8 3
16APSK/QAM 16 4
32APSK 32 5

autour de la partie BPSK/QPSK/8PSK pour expliquer les bits par symbole,

Plus un symbole représente de bits, plus le débit augmente — mais le signal devient aussi plus exigeant à décoder.

Prenons une transmission QPSK à 333 kS/s. Chaque symbole représentant deux bits, nous obtenons théoriquement :

333 000 × 2 = 666 000 bit/s

Nous avons donc déjà 666 kbit/s bruts. Mais ils ne seront pas tous disponibles pour transporter notre voix, nos données ou notre vidéo.

Où disparaissent les bits ?

Une liaison radio n’est jamais parfaite. Bruit, fading, parasites et erreurs de transmission imposent d’ajouter des informations permettant au récepteur de retrouver les données perdues.

C’est le rôle du FEC — Forward Error Correction.

Avec un FEC 2/3, par exemple, seuls deux bits sur trois correspondent schématiquement aux données protégées : le reste sert à la correction.

Notre transmission précédente devient donc approximativement :

666 kbit/s × 2/3 = 444 kbit/s

Et ce n’est pas encore exactement le débit vidéo disponible : il faut également tenir compte des trames, synchronisations, pilotes et autres informations nécessaires au système.

Voilà pourquoi annoncer seulement un « symbol rate » ne suffit pas pour connaître le débit réellement exploitable.

FreeDV : faire parler quelques centaines de bits

FreeDV constitue un remarquable exemple de ce que permettent les transmissions numériques sur HF.

Au lieu de transmettre directement notre voix comme en SSB, celle-ci est analysée et fortement compressée par un codec vocal. Les informations produites sont ensuite protégées contre les erreurs puis modulées pour être transmises par radio.

Les modes historiques de FreeDV ont ainsi démontré qu’une conversation intelligible pouvait être transportée avec des débits extrêmement faibles, de l’ordre du kilobit par seconde.

FreeDV évolue d’ailleurs rapidement. En 2026, le projet travaille notamment autour de RADE, une nouvelle génération reposant sur des techniques d’apprentissage automatique ; le développement de FreeDV 3.0 prévoit même le retrait de plusieurs anciens modes, dont 700D/E et 1600.

Cela illustre parfaitement une première règle :

le débit nécessaire dépend énormément de ce que nous voulons transmettre et de la manière dont nous le compressons.

Et dans nos habituels 2,7 kHz ?

Imaginons maintenant disposer d’un canal radio de la largeur d’une émission SSB, soit environ 2,7 kHz.

On pourrait y transporter de la voix analogique, de la voix numérique, des données ou des images très lentement. Mais affirmer que 2,7 kHz permettent de transporter exactement 2 700 bit/s serait faux.

Tout dépend de l’efficacité spectrale de la transmission.

Elle peut s’exprimer en :

bit/s/Hz

Et c’est une notion beaucoup plus intéressante pour comparer deux systèmes.

Le transpondeur bande étroite de QO-100 en fournit d’ailleurs une jolie démonstration : dans le même environnement radio, AMSAT-DL prévoit de la SSB limitée à 2 700 Hz, une balise BPSK à 400 bit/s et même une balise multimédia 8APSK à 7 200 bit/s.

Alors, pourquoi ne pas mettre toujours plus de bits ?

Parce que la nature finit par nous présenter l’addition.

Une modulation QPSK possède quatre états. Avec 8PSK, nous en avons huit. Avec 16APSK, seize et avec 32APSK, trente-deux.

Plus les états deviennent nombreux, plus le récepteur doit être capable de les distinguer malgré le bruit.

Les spécifications DVB-S2/S2X montrent très bien cette progression : les modulations offrant une efficacité spectrale élevée exigent également un rapport signal/bruit nettement supérieur. Certaines extensions DVB-S2X atteignent même 64, 128 ou 256 états, mais avec des exigences radio autrement plus sévères.

En pratique, il faut donc choisir entre débit, robustesse et largeur de bande.

Avec la DATV, nous changeons d’échelle

Passons maintenant à la télévision numérique amateur.

Les radioamateurs utilisent notamment le DVB-S2, particulièrement bien adapté aux transmissions par satellite et à la DATV.

Prenons encore notre exemple :

333 kS/s en QPSK = 666 kbit/s bruts.

chemin : 333 kS/s → QPSK → FEC → vidéo compressée

De 333 kS/s à l’image Full-HD : modulation, FEC et compression déterminent le débit vidéo réellement disponible.

Après application du FEC et des différents overheads, il reste quelques centaines de kilobits par seconde utilisables.

Et cela peut déjà suffire pour transmettre de la vidéo !

La clé s’appelle évidemment compression vidéo. Une caméra Full-HD produit naturellement une quantité gigantesque de données, mais des codecs comme H.264 ou H.265 recherchent les redondances entre les images et évitent de retransmettre inutilement ce qui n’a pratiquement pas changé.

Une personne parlant devant une caméra fixe est donc beaucoup plus facile à compresser qu’une retransmission sportive remplie de mouvements.

QO-100 : un laboratoire grandeur nature

Le transpondeur large bande de QO-100 constitue une extraordinaire démonstration.

Son plan de bande DATV prévoit différentes catégories d’émissions :

  • 1 MS/s pour les transmissions larges ;
  • 333 et 250 kS/s pour les transmissions étroites ;
  • 125, 66 et même 33 kS/s pour les transmissions très étroites.

La balise elle-même est indiquée à 1 500 kS/s en DVB-S2 avec FEC 4/5.

Nous sommes donc très loin de l’époque où télévision amateur signifiait nécessairement occuper plusieurs mégahertz.

Avec DVB-S2 et la compression vidéo moderne, quelques centaines de kS/s deviennent déjà exploitables pour transporter de l’image animée.

Peut-on vraiment transmettre de la Full-HD ?

Oui, mais le terme Full-HD peut être trompeur.

Full-HD indique essentiellement une définition de 1920 × 1080 pixels. Il ne définit pas le débit nécessaire pour transporter ces images.

Sans compression, à 25 images/s et avec 24 bits par pixel, un calcul simplifié donne :

1920 × 1080 × 25 × 24 ≈ 1,24 Gbit/s !

Autant dire que nous n’allons pas transmettre cela directement sur QO-100.

Mais une fois compressée, cette même vidéo peut descendre à quelques mégabits par seconde, voire beaucoup moins en acceptant certains compromis sur la qualité, la cadence d’image et le contenu.

C’est ainsi qu’une image portant fièrement l’étiquette 1080p peut être transmise avec un débit finalement assez modeste.

Combien peut-on donc transmettre ?

Quelques ordres de grandeur permettent de visualiser l’incroyable étendue des possibilités :

Transmission Débit envisageable
Télémétrie très lente quelques bit/s
Modes numériques faibles signaux dizaines de bit/s
Voix numérique très compressée ~1 kbit/s
Données HF quelques kbit/s
Données numériques VHF/UHF dizaines à centaines de kbit/s
DATV très étroite ~100 à 200 kbit/s
DATV 333 kS/s quelques centaines de kbit/s
DATV 1 MS/s autour du Mbit/s et davantage selon le MODCOD
DATV large plusieurs Mbit/s

Ces valeurs restent volontairement des ordres de grandeur : le débit réel dépend de la modulation, du FEC, du roll-off et de tous les mécanismes utilisés par le protocole.

Et Shannon dans tout cela ?

En 1948, Claude Shannon formalisa une limite fondamentale des télécommunications. La capacité théorique d’un canal peut s’écrire :

C = B × log₂(1 + S/N)

avec B la largeur de bande et S/N le rapport signal/bruit.

Derrière cette formule apparemment savante se cache une idée très simple :

pour transmettre davantage d’informations, il faut davantage de bande passante, un meilleur rapport signal/bruit… ou utiliser plus intelligemment les deux.

On ne peut donc pas multiplier éternellement le débit dans les mêmes 2,7 kHz simplement en inventant une modulation comportant toujours davantage d’états.

Du murmure numérique à la télévision

Nous pouvons maintenant répondre à notre question initiale.

Une liaison radioamateur peut transporter quelques bits par seconde lorsqu’on privilégie la robustesse extrême, environ un kilobit par seconde pour de la voix fortement compressée, des centaines de kilobits par seconde en DATV étroite et plusieurs mégabits par seconde lorsque suffisamment de spectre et de rapport signal/bruit sont disponibles.

Entre FreeDV et une émission DATV Full-HD, le principe reste finalement exactement le même.

Nous échangeons en permanence largeur de bande, puissance, rapport signal/bruit, robustesse et débit.

Et c’est peut-être là que le numérique devient particulièrement passionnant pour le radioamateur : faire passer le maximum d’informations dans le minimum de spectre… tout en réussissant encore à les décoder à l’autre bout !

Liens utiles pour aller plus loin

Août 28

ERMINAZ : trois satellites de poche pour recevoir des images SSDV depuis l’espace

Banniere ERMINAZ : trois satellites

Après avoir découvert sur F5KEE la SSDV et son fonctionnement, passons maintenant à une application particulièrement intéressante de cette technique : recevoir des images directement depuis de minuscules satellites en orbite.

Avec ERMINAZ-1U, ERMINAZ-1V et ERMINAZ-1X, AMSAT-DL prépare en effet une petite constellation expérimentale destinée notamment aux radioamateurs. Et lorsque l’on dit petite, le terme est parfaitement adapté : chacun de ces satellites appartient à la famille des PocketQubes 1P, soit un cube d’environ 5 × 5 × 5 cm pour une masse de l’ordre de 250 grammes.

Malgré ces dimensions minuscules, ils embarquent de quoi réaliser de nombreuses expériences radio. Voyons ce qu’ils vont faire et, surtout, comment nous pourrons recevoir leurs images en SSDV.

ERMINAZ : trois satellites gros comme une petite boîte

Le projet ERMINAZ est développé autour d’AMSAT-DL avec la participation de plusieurs partenaires du monde spatial et radioamateur.

Les trois satellites ERMINAZ-1U, 1V et 1X doivent être placés sur une orbite basse, prévue autour de 500 km, avec une inclinaison voisine de 97,6°. Cette orbite quasi polaire permettra aux satellites de survoler régulièrement une grande partie du globe.

Le lancement est actuellement prévu à bord du lanceur RFA One, depuis le centre spatial de SaxaVord, dans les îles Shetland.

Le projet ne consiste cependant pas simplement à mettre trois balises radio en orbite. ERMINAZ a été pensé comme une véritable plate-forme d’expérimentation radioamateur et éducative.

Trois satellites pour expérimenter

L’un des intérêts de la mission est de pouvoir travailler sur plusieurs bandes.

Les fréquences publiées actuellement par AMSAT-DL sont notamment :

ERMINAZ-1U : 435,775 MHz
ERMINAZ-1V : 145,965 MHz
ERMINAZ-1X : 435,500 MHz

Ces valeurs devront naturellement être vérifiées à l’approche du lancement, les coordinations et configurations opérationnelles pouvant encore évoluer.

Pour les radioamateurs, cette diversité est intéressante. Elle permettra notamment de comparer la réception d’un PocketQube sur 2 mètres et 70 centimètres, avec des différences sensibles concernant les antennes, le Doppler ou encore le bilan de liaison.

La constellation ERMINAZ

ERMINAZ-1U, 1V et 1X : trois PocketQubes de seulement 5 cm de côté destinés à l’expérimentation radioamateur. Depuis une orbite d’environ 500 km, ils permettront notamment de recevoir télémétrie, données numériques et images SSDV sur les bandes VHF et UHF.

Beaucoup de radio dans seulement 125 cm³ !

Malgré leur taille, les ERMINAZ doivent proposer plusieurs services et expériences.

On trouve notamment une balise CW, de la télémétrie numérique, des transmissions suivant les recommandations CCSDS, un digipeater, une fonction mailbox Store & Forward et, ce qui va particulièrement nous intéresser ici, la transmission d’images SSDV.

Les satellites serviront également à expérimenter différentes modulations numériques.

Parmi les modes envisagés figurent GFSK, GMSK, BPSK et QPSK, avec des débits pouvant aller approximativement de 9 600 à 38 400 bit/s suivant la modulation utilisée.

Différents formats de trames pourront également être expérimentés, parmi lesquels CCSDS, AX.25 et IEEE 802.15.4.

ERMINAZ devient ainsi bien davantage qu’une simple balise : c’est un petit laboratoire de communications numériques placé en orbite.

Une caméra et des images SSDV

C’est probablement l’expérience la plus spectaculaire pour l’amateur qui débute dans la réception satellite.

Le satellite prend une image avec sa caméra. Mais contrairement à la SSTV analogique, il ne transforme pas directement les lignes de l’image en tonalités audio.

Avec la SSDV — Slow Scan Digital Video — l’image suit un chemin complètement numérique :

Caméra → image JPEG → encodeur SSDV → paquets numériques → émetteur radio

Comment une image SSDV descend du satellite

Le parcours complet d’une image SSDV avec ERMINAZ : la photographie est compressée en JPEG, découpée en paquets SSDV puis transmise par radio. Au sol, notre station reçoit et démodule ces paquets avant de les réassembler pour reconstruire progressivement l’image originale.

Au sol, nous réalisons exactement le chemin inverse :

Antenne → récepteur → démodulation → paquets SSDV → décodeur → image JPEG

C’est donc très différent de la SSTV traditionnelle.

Pourquoi découper l’image en petits morceaux ?

Une liaison avec un satellite en orbite basse est loin d’être parfaite.

Le signal peut subir du fading, des parasites ou simplement devenir trop faible lorsque le satellite approche de l’horizon. Une antenne mal orientée peut également provoquer quelques secondes de mauvaise réception.

Envoyer simplement un fichier JPEG complet serait donc assez risqué.

SSDV contourne le problème en découpant l’image en petits paquets indépendants.

Dans l’implémentation SSDV classique, un paquet possède une longueur de 256 octets. Il contient non seulement une partie de l’image, mais également différentes informations permettant au décodeur de savoir à quelle image et à quelle position correspondent les données reçues.

Et si nous perdons quelques paquets ?

C’est là que SSDV devient particulièrement intéressante.

Imaginons que le satellite transmette :

1 – 2 – 3 – 4 – 5 – 6 – 7 – 8

Notre station reçoit :

1 – 2 – 3 – ❌ – 5 – 6 – ❌ – 8

Nous avons perdu les paquets 4 et 7.

Cela ne signifie pas nécessairement que toute l’image est perdue. Le décodeur peut reconstruire les parties correctement reçues et laisser apparaître des défauts aux endroits correspondant aux données manquantes.

Plus nous recevons de paquets, plus l’image devient complète.

Le format SSDV classique peut également utiliser une correction d’erreurs Reed-Solomon, permettant de récupérer certains paquets comportant des erreurs.

C’est exactement le genre de technique particulièrement bien adapté à une liaison radio avec un petit satellite.

Plusieurs stations pour reconstruire une image

SSDV possède encore un avantage particulièrement séduisant pour le monde radioamateur.

Imaginons trois stations :

F5KEE reçoit les paquets 1, 2, 4 et 6.
Une autre station reçoit 1, 3, 4 et 5.
Une troisième reçoit 2, 3, 5 et 6.

Individuellement, aucune ne possède tous les paquets.

Mais en regroupant leurs réceptions, nous obtenons :

1 – 2 – 3 – 4 – 5 – 6

L’image peut alors être beaucoup mieux reconstruite.

Ce principe de réception collaborative est déjà largement utilisé dans le monde des ballons stratosphériques SSDV. Pour ERMINAZ, il faudra toutefois attendre la publication de la chaîne opérationnelle définitive avant de savoir précisément comment seront centralisées et exploitées les images reçues par les différentes stations.

Une image SSDV malgré les paquets perdus

La SSDV reste exploitable même lorsque certains paquets sont perdus pendant la liaison satellite. Chaque station peut recevoir des fragments différents de l’image ; en regroupant les paquets provenant de plusieurs radioamateurs, il devient possible de reconstruire une image beaucoup plus complète.

Quelle station faudra-t-il ?

Bonne nouvelle : il ne faudra pas nécessairement disposer d’une station satellite extrêmement sophistiquée pour commencer les expérimentations.

Une station pourra typiquement comporter :

une antenne VHF/UHF, éventuellement directive, un SDR, un ordinateur et les logiciels nécessaires à la poursuite du satellite, à la correction du Doppler et au décodage des transmissions numériques.

Pour les signaux les plus faibles, une antenne Yagi associée à un LNA placé près de l’antenne apportera évidemment un avantage important.

Le véritable défi viendra probablement davantage de la réception correcte des transmissions numériques à haut débit que de la seule détection de la balise.

Une fois les paquets récupérés, ils pourront être traités afin d’extraire la télémétrie ou de reconstruire progressivement les images SSDV.

Des satellites minuscules, mais un formidable terrain d’expérimentation

ERMINAZ illustre parfaitement l’évolution actuelle des satellites radioamateurs.

Dans un cube de seulement cinq centimètres de côté, il devient possible d’intégrer un ordinateur de bord, des capteurs, une caméra et un système radio capable d’expérimenter plusieurs modulations numériques.

Pour nous, radioamateurs, l’intérêt est considérable.

Nous ne nous contenterons pas d’entendre un « bip » provenant de l’espace. Nous pourrons observer les signaux sur le waterfall, mesurer leur Doppler, décoder la télémétrie, étudier différentes modulations et surtout transformer une succession de petits paquets radio en une véritable photographie prise depuis l’orbite.

Et c’est probablement ce qui résume le mieux ERMINAZ : trois satellites de poche qui pourraient devenir un formidable laboratoire radio à 500 km au-dessus de nos antennes.

Pour aller plus loin

AMSAT-DL — ERMINAZ
https://amsat-dl.org/erminaz/

IARU — Coordination ERMINAZ
https://iaru.amsat-uk.org/formal_detail.php?serialnum=968

AMSAT-DL — Coordination des fréquences et modes numériques
https://amsat-dl.org/en/erminaz-iaru-frequency-coordination-is-completed/

Dépôt technique ERMINAZ
https://gitlab.com/amsat-dl/erminaz/erminaz-1-org

Station sol ERMINAZ
https://gitlab.com/DL4PD/erminaz-groundstation

SSDV — implémentation de référence
https://github.com/fsphil/ssdv

UKHAS — Guide SSDV
https://ukhas.org.uk/doku.php?id=guides:ssdv

Août 27

Recevoir un satellite amateur sur 10 GHz : quelle station faudra-t-il pour GOLF-TEE ?

Banniere GOLF-TEE

Après QO-100, les radioamateurs pourraient bientôt avoir une nouvelle occasion d’expérimenter les 10 GHz depuis l’espace. Mais cette fois, pas question de pointer tranquillement une parabole vers un satellite géostationnaire et de ne plus y toucher : avec GOLF-TEE, il faudra suivre un CubeSat traversant le ciel en quelques minutes !

Alors, faudra-t-il une installation digne d’une station spatiale ? Pas forcément. Une partie du matériel utilisé pour QO-100 pourrait même constituer un excellent point de départ.

GOLF-TEE : un laboratoire radioamateur en orbite

GOLF-TEE, pour Greater Orbit, Larger Footprint – Technology Exploration Environment, est un CubeSat 3U développé dans le cadre du programme GOLF d’AMSAT.

L’objectif dépasse la simple mise en orbite d’un nouveau relais radioamateur. GOLF-TEE doit permettre de tester plusieurs technologies destinées aux futures missions AMSAT : contrôle d’attitude trois axes, systèmes d’alimentation, communications multibandes et surtout un transpondeur SDR de nouvelle génération.

Parmi les expérimentations prévues figure une sortie en bande X, autour de 10 GHz, alimentée par différentes bandes radioamateurs. AMSAT envisage notamment des expériences 2,4 GHz → 10 GHz et 5 GHz → 10 GHz, ainsi que des transmissions numériques pouvant atteindre un débit de l’ordre de 1 Mbit/s.

Le projet étant encore en développement, fréquences, modes et caractéristiques définitives pourront évoluer.

500 km : seulement quelques minutes pour écouter

Contrairement à QO-100, GOLF-TEE doit évoluer en orbite basse, autour de 500 à 550 km selon les informations publiées jusqu’à présent.

À cette altitude, une révolution autour de la Terre prend environ 95 minutes, soit une quinzaine d’orbites par jour. Cela ne signifie évidemment pas quinze passages quotidiens au-dessus de notre station.

Lors d’un excellent passage, le satellite restera théoriquement visible d’un horizon à l’autre pendant environ 12 minutes. En pratique, pour une réception confortable sur 10 GHz, nous chercherons plutôt à travailler au-dessus de 10 ou 20° d’élévation.

Il restera alors typiquement 5 à 8 minutes réellement favorables.

comparaison visuelle QO-100 GEO / GOLF-TEE LEO, avec antenne fixe contre poursuite AZ/EL

Contrairement à QO-100, pratiquement immobile dans le ciel, GOLF-TEE évoluera en orbite basse et devra être poursuivi en azimut et en élévation. À environ 500 km d’altitude, un passage complet dure une douzaine de minutes, dont seulement 5 à 8 minutes particulièrement favorables à la réception sur 10 GHz.

Autrement dit : il faudra être prêt !

Une parabole, mais de quelle taille ?

À 10 GHz, la petite longueur d’onde permet d’obtenir beaucoup de gain avec une antenne relativement compacte.

À titre indicatif, avec un rendement raisonnable :

  • 40 cm : environ 30 dBi ;
  • 60 cm : environ 34 dBi ;
  • 80 cm : environ 36 dBi ;
  • 1 m : environ 38 dBi.

Une parabole de 60 à 80 cm semble donc constituer un excellent point de départ pour expérimenter.

Mais attention au piège : augmenter le diamètre augmente le gain, mais réduit également l’ouverture du faisceau. Une parabole d’un mètre recevra davantage de signal, mais demandera un pointage beaucoup plus précis.

Le choix de l’antenne sera donc un compromis entre gain et facilité de poursuite.

Peut-on recycler une station QO-100 ?

Bonne nouvelle : en réception, une partie importante de l’installation pourrait être familière aux utilisateurs de QO-100.

La chaîne pourrait ressembler à ceci :

Parabole → LNB 10 GHz → fréquence intermédiaire → SDR → ordinateur

Un LNB PLL utilisé pour QO-100 constitue donc une piste intéressante. Sa fréquence intermédiaire pourra être reçue par un RTL-SDR, SDRplay, Airspy ou un autre récepteur SDR compatible.

Il faudra toutefois attendre les caractéristiques définitives du signal GOLF-TEE avant de déterminer précisément la bande passante et le matériel nécessaire, particulièrement pour les expériences numériques à haut débit.

La stabilité devient importante

À 10 GHz, une petite erreur de l’oscillateur local du LNB provoque un décalage important de la fréquence reçue.

Les amateurs de QO-100 connaissent déjà le problème : température extérieure, échauffement du LNB et qualité de son oscillateur peuvent provoquer une dérive gênante.

Trois solutions sont envisageables : utiliser un bon LNB PLL, remplacer ou améliorer sa référence par un TCXO, ou employer une référence externe extrêmement stable provenant d’un GPSDO.

Pour les modes numériques étroits, cette dernière solution sera particulièrement intéressante.

Le Doppler : plusieurs centaines de kHz !

Voici une différence spectaculaire avec QO-100.

Un satellite LEO se déplace à environ 7,5 km/s. Sur 10 GHz, sa vitesse radiale peut provoquer un décalage Doppler dépassant 200 kHz en début et en fin de passage.

Le signal pourra donc parcourir plusieurs centaines de kilohertz sur le waterfall pendant le passage !

waterfall pédagogique montrant le signal 10 GHz traversant plusieurs centaines de kHz pendant un passage

À 10 GHz, l’effet Doppler devient spectaculaire : lors d’un passage favorable de GOLF-TEE, le signal peut se décaler de plus de 200 kHz à l’approche du satellite, passer près de sa fréquence nominale autour de l’élévation maximale, puis se retrouver décalé de plus de 200 kHz dans l’autre sens lorsqu’il s’éloigne. Une correction Doppler automatique du SDR permettra de conserver le signal dans la bande de réception pendant tout le passage.

Heureusement, cette variation est parfaitement prévisible. À partir des données orbitales du satellite, un logiciel de poursuite peut calculer simultanément sa position et la correction Doppler à appliquer au SDR.

Le véritable défi : suivre la parabole

C’est probablement là que GOLF-TEE sera beaucoup plus exigeant que QO-100.

Notre parabole devra être installée sur un système motorisé azimut/élévation (AZ/EL). Un logiciel comme GPredict pourra calculer la position du satellite, tandis qu’un contrôleur commandera les moteurs.

La station devient alors :

Données orbitales → logiciel → rotor AZ/EL → parabole

et parallèlement :

logiciel → correction Doppler → SDR

Une difficulté supplémentaire apparaîtra lors des passages proches du zénith : le satellite pourra changer d’azimut extrêmement rapidement. Le rotor devra donc être suffisamment rapide et précis.

chaîne complète parabole → LNB → SDR → PC, avec la correction Doppler

Architecture possible d’une station de réception GOLF-TEE sur 10 GHz : une parabole de 60 à 80 cm montée sur rotor AZ/EL alimente un LNB ou downconverter stable, puis un SDR. L’ordinateur assure simultanément la réception, la correction du Doppler et le pilotage automatique de la parabole à partir de la position calculée du satellite.

À quoi pourrait ressembler une station GOLF-TEE ?

Pour commencer, nous pourrions imaginer une parabole de 60 à 80 cm, un LNB PLL suffisamment stable, un SDR et un ordinateur.

Pour une station réellement automatisée, ajoutons un rotor AZ/EL pilotable par ordinateur et la correction automatique du Doppler.

Enfin, la station de l’expérimentateur exigeant pourrait employer un LNB ou downconverter référencé par GPSDO, un SDR offrant une bande passante importante et un système de poursuite entièrement automatique.

Tout cela peut déjà être préparé avant même le lancement.

Un nouveau terrain d’expérimentation

GOLF-TEE pourrait finalement être beaucoup plus intéressant techniquement que ne le laisse penser la simple mention « réception 10 GHz ».

Avec QO-100, nous avons appris à recevoir des signaux micro-ondes provenant de l’espace. Avec un satellite LEO comme GOLF-TEE, il faudra ajouter la poursuite rapide, le calcul orbital et la correction Doppler.

La difficulté ne sera donc pas seulement d’entendre un signal faible.

Il faudra être au bon endroit, dans la bonne direction et sur la bonne fréquence… pendant les quelques minutes où le satellite sera au-dessus de nous.

Pour aller plus loin

Août 27

Un transceiver de 144 MHz à 6 GHz dans un satellite : découvrons le SDR Gen 2 d’AMSAT

Banniere GEN2

Imaginez un satellite radioamateur capable de fonctionner en VHF, UHF, 1,2 GHz, 2,4 GHz ou 5,6 GHz, de transmettre en CW, SSB, FM, FT8 ou SSTV et même d’évoluer après son lancement grâce au logiciel.

C’est précisément la philosophie du SDR Gen 2, actuellement développé par AMSAT. Une véritable « radio à tout faire » destinée aux futurs satellites Fox-Plus et GOLF.

Une radio qui tient dans un CubeSat

Développé notamment par Ray Roberge, WA1CYB, le SDR Gen 2 est un transceiver/transpondeur programmable reposant sur la technologie SDR — Software Defined Radio.

Le défi est considérable : AMSAT veut intégrer cette radio dans l’encombrement disponible d’un CubeSat 1U, tout en assurant une couverture continue de 144 MHz à 6 GHz.

Cela permet de couvrir directement plusieurs bandes bien connues des radioamateurs :

  • VHF : 144 MHz ;
  • UHF : 430 MHz ;
  • 900 MHz ;
  • bande L : autour de 1,2 GHz ;
  • bande S : autour de 2,4 GHz ;
  • bande C : autour de 5,6 GHz.

Et AMSAT ne compte pas s’arrêter là.

De 144 MHz jusqu’à… 10 GHz

Le SDR Gen 2 couvre directement les fréquences jusqu’à 6 GHz, mais AMSAT prévoit également une conversion permettant d’atteindre 10 GHz. C’est ce que l’organisation appelle parfois la capacité « Five & Dime », en référence aux bandes 5 et 10 GHz.

Nous entrons alors véritablement dans le domaine des micro-ondes, avec la possibilité d’expérimenter des liaisons plus larges et des transmissions de données rapides.

spectre 144 MHz → 6 GHz → 10 GHz, avec VHF/UHF/L/S/C/X

Le SDR Gen 2 d’AMSAT couvre en continu les fréquences de 144 MHz à 6 GHz, englobant les principales bandes satellites radioamateurs VHF, UHF, L, S et C. Une conversion RF supplémentaire doit permettre d’étendre ses possibilités jusqu’à la bande X, autour de 10 GHz.

Sur le projet GOLF-TEE, AMSAT travaille justement sur un transpondeur SDR multibande pouvant recevoir sur les bandes V, U, L, S ou C et utiliser une liaison descendante en 10 GHz.

Five & Dime

Le concept « Five & Dime » du SDR Gen 2 ouvre la voie aux liaisons satellites radioamateurs dans les micro-ondes. Le SDR couvre directement les fréquences jusqu’à 6 GHz, tandis qu’une conversion RF permet d’envisager une liaison descendante autour de 10 GHz, notamment pour les futures missions GOLF d’AMSAT. De telles fréquences offrent davantage de bande passante et permettent d’expérimenter des transmissions numériques à plus haut débit.

Une radio définie par logiciel

Le véritable intérêt du SDR Gen 2 n’est pourtant pas sa couverture en fréquence, mais sa programmabilité.

Dans un transpondeur traditionnel, une grande partie de la fonction radio est déterminée par l’électronique. Avec un SDR, le signal est numérisé et une partie importante du traitement est effectuée par logiciel.

schéma fonctionnel pédagogique du SDR Gen 2, de l'antenne au traitement GNU Radio

Principe de fonctionnement du SDR Gen 2 d’AMSAT : après la chaîne RF large bande, les signaux sont convertis en données numériques puis traités par la plateforme embarquée. Le logiciel, notamment à travers GNU Radio, permet de définir différentes fonctions radio — répéteur, transpondeur, modes numériques ou transmission de données — sans devoir concevoir une électronique spécifique pour chaque usage.

Le SDR Gen 2 s’appuie notamment sur GNU Radio, environnement open source bien connu des expérimentateurs SDR.

Résultat : la même plateforme peut potentiellement remplir des fonctions très différentes sans devoir redessiner toute la chaîne radio.

CW, SSB, FT8, FM, SSTV…

AMSAT annonce une impressionnante variété de modes : CW, SSB, FT8, NBFM, SSTV, FSTV/ATV, auxquels pourront s’ajouter différents modes numériques.

Un même matériel pourrait donc devenir un transpondeur vocal, transporter des données ou servir à différentes expérimentations numériques.

C’est un changement important : plutôt que d’envoyer dans l’espace une radio conçue pour une fonction très précise, on envoie une plateforme radio reconfigurable.

Et les transmissions rapides ?

Les différentes publications d’AMSAT utilisent plusieurs unités pour caractériser les performances envisagées. L’état du projet publié en août 2026 indique notamment un débit descendant minimal de 1 Msps. D’autres communications AMSAT ont évoqué 1 Mbps, voire jusqu’à 1 MBps.

Attention à ne pas les confondre : échantillons par seconde, bits par seconde et octets par seconde ne représentent pas la même chose. Les performances définitives dépendront également du mode utilisé et de la configuration retenue pour chaque mission.

Un projet ouvert

Autre caractéristique particulièrement intéressante pour les radioamateurs : AMSAT prévoit que le matériel comme le logiciel soient open source.

Le projet ne concerne donc pas seulement quelques ingénieurs développant une boîte noire destinée à être lancée dans l’espace. Il pourrait également devenir une formidable plateforme d’expérimentation pour la communauté radioamateur.

Bientôt dans l’espace ?

Le SDR Gen 2 est encore en développement. Il ne faut donc pas chercher aujourd’hui son signal dans le ciel.

AMSAT prévoit cependant cette architecture pour ses futurs programmes Fox-Plus et GOLF. Le projet GOLF est particulièrement ambitieux puisqu’il doit contribuer au retour d’AMSAT vers des orbites plus élevées et donc des zones de couverture beaucoup plus importantes.

Avec SDR Gen 2, le satellite radioamateur pourrait ainsi progressivement devenir ce que nos stations terrestres sont déjà en train de devenir : un ordinateur auquel on ajoute des antennes et dont une grande partie de la radio est définie par logiciel.

Et lorsque ces satellites travailleront couramment à 5 ou 10 GHz, il faudra aussi commencer à repenser sérieusement… nos stations satellites au sol !

Pour aller plus loin