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- Ce sont des ondes de sol, c\u2019est-\u00e0-dire qu\u2019elles se propagent en suivant la courbure de la terre. Elles peuvent ainsi \u00eatre re\u00e7ues \u00e0 plusieurs milliers de kilom\u00e8tres sans n\u00e9cessiter de relais. C\u2019est la raison pour laquelle elles sont utilis\u00e9es pour transmettre des signaux horaires ou des signaux de localisation.<\/li>\n<\/ul>\n
Comment les recevoir avec un PC ?<\/h3>\n
Recevoir des ondes radios demande une antenne mais aussi et surtout beaucoup d\u2019\u00e9lectronique pour traiter efficacement le signal re\u00e7u. Une \u00e9volution r\u00e9cente de la r\u00e9ception radio concerne la radio logicielle<\/a> .Le principe est de r\u00e9duire au maximum la partie \u00e9lectronique et de r\u00e9aliser par logiciel un maximum de traitement, via des algorithmes de traitement num\u00e9rique du signal. Pour que cela soit possible le signal radio doit \u00eatre capt\u00e9, amplifi\u00e9, \u00e9chantillonn\u00e9 et ensuite le logiciel peut prendre le relais pour le filtrage et la d\u00e9modulation. Les \u00e9chantillonneurs doivent travailler \u00e0 tr\u00e8s haute fr\u00e9quence pour pouvoir traiter les radio-fr\u00e9quences et ce sont donc des circuits sp\u00e9cialis\u00e9s. Cependant, dans le cas des VLF nous pourrons travailler avec une simple carte son de PC, tout simplement car les VLF sont des tr\u00e8s basses fr\u00e9quences compatibles avec les capacit\u00e9s des cartes audio r\u00e9centes. Nous aurons juste besoin de l\u2019\u00e9lectronique pour capter et amplifier.<\/p>\n
Cette page d\u00e9crit donc la r\u00e9alisation d’une antenne ferrite active pour recevoir les VLF<\/a> avec un montage tr\u00e8s basique qui devra connect\u00e9 sur un PC Le principe est d’amplifier suffisamment le signal capt\u00e9 par l’antenne ferrite pour pouvoir l’\u00e9chantillonner avec la carte son du PC, et ensuite tout le traitement restant (filtrage et d\u00e9modulation) sera r\u00e9alis\u00e9 en num\u00e9rique. Une carte son qui accepte d’\u00e9chantillonner \u00e0 192Khz permettra de recevoir une fr\u00e9quence maximale de 192kHz\/2, soit 96khz. Si votre carte se limite \u00e0 un \u00e9chantillonnage de 44Khz (qualit\u00e9 CD), vous pourrez capter toutes les stations jusqu’\u00e0 22khz. Cette antenne est directive, c’est \u00e0 dire qu’elle re\u00e7oit au mieux une station qui est plac\u00e9e perpendiculairement \u00e0 la direction du barreau de ferrite, et qu’elle ne re\u00e7oit pas du tout une station situ\u00e9e dans l’alignement du barreau de ferrite. Cela permet \u00e0 la fois d’\u00e9liminer des parasites, mais aussi de localiser la direction dans laquelle se trouve l’\u00e9metteur.Cette antenne capte le champ magn\u00e9tique de l’onde, ce qui pr\u00e9sente un avantage en utilisation dans un b\u00e2timent car cela r\u00e9duit les parasites proches.<\/p>\n
Conception<\/h2>\n
Mod\u00e9lisation LTSpice:<\/h3>\n
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![\"Sh\u00e9ma\"](\"http:\/\/david.alloza.eu\/electronique\/VLF\/VLF_Active_aerial\/shematic.png\")
<\/a>Sch\u00e9ma (cliquer pour agrandir)<\/p><\/div>\n
Description<\/strong><\/p>\n
Avant d’\u00eatre r\u00e9alis\u00e9 physiquement, le montage a \u00e9t\u00e9 mod\u00e9lis\u00e9 sous LTSpice<\/a> Ce logiciel de simulation (gratuit) permet d’\u00e9valuer le comportement du montage, et donc de r\u00e9aliser la mise au point.On gagne ainsi un temps pr\u00e9cieux en \u00e9cartant beaucoup de mauvaises id\u00e9es. Il y 3 blocs. le bloc de gauche contient une source de bruit blanc ( bruit al\u00e9atoire ou toutes les fr\u00e9quences sont de m\u00eame intensit\u00e9) qui va nous aider \u00e0 simuler les ondes radios qui arrivent jusqu’a l’antenne. Cette source de bruit n’est \u00e9videmment pas pr\u00e9sente dans le montage final.<\/p>\n
Le bloc du milieu contient l’antenne elle-m\u00eame, c’est donc cette partie que nous devons r\u00e9aliser. L’amplification est assur\u00e9e par un transistor BC547C, il a \u00e9t\u00e9 choisi pour son niveau de bruit mod\u00e9r\u00e9 et son gain important.Le choix s’est port\u00e9 sur un amplificateur \u00e0\u00e9metteur commun<\/a>, ce qui peut poser des probl\u00e8mes sur des hautes fr\u00e9quences en raison de l’effet Miller<\/a> .Cependant les VLF sont des radiofr\u00e9quences de tr\u00e8s basses fr\u00e9quence, et une partie de celles-ci sont carr\u00e9ment dans le spectre audible ( < 20kHz), donc dans ce cas pr\u00e9cis un amplificateur \u00e0 emetteur commun est parfaitement adapt\u00e9.<\/p>\n
L’onde radio sera capt\u00e9e par une antenne ferrite, mont\u00e9e en circuit r\u00e9sonant avec les condensateurs C1,C2,C5. Il y a un switch qui permet de placer la r\u00e9sonnance soit en d\u00e9but de spectre VLF pour recevoir dans ce bonne conditions les \u00e9metteurs des VLF basses ( voisinage de 20Khz ), comme le SAQ<\/a>, soit en partie haute des VLF ou on trouve par exemple l’\u00e9metteurs DCF77<\/a><\/p>\n
Le bloc de droite repr\u00e9sente l’entr\u00e9e de la carte son du PC. Il faut savoir que l’entr\u00e9e d’une carte son PC fournit une alimentation afin de faire fonctionner les micros actifs. C’est cette alimentation que nous allons utiliser pour faire marcher l’amplificateur de notre antenne active.Dans la mod\u00e9lisation j’ai repr\u00e9sent\u00e9 cette alimentation comme une source de tension de 3 volts pr\u00e9sentant une imp\u00e9dance de sortie de 5k. Ce ne sont pas des valeurs arbitraires, elles correspondent \u00e0 ce que j’ai pu mesurer sur une de mes machines. Sur une autre machine j’avais 1.8V avec 2K, sur une autre encore 4V avec 4K. Le montage est fait pour fonctionner quasiment a l’identique sur des configurations tr\u00e8s diff\u00e9rentes. Au niveau de la tension d’alimentation il fonctionne correctement \u00e0 partir d’un volt, et au niveau de l’imp\u00e9dance d’entr\u00e9e il n’y a pas de valeurs limites.<\/p>\n
R\u00e9alisation pratique
\n![](\"http:\/\/david.alloza.eu\/electronique\/VLF\/VLF_Active_aerial\/detailled_build.jpg\")
<\/h3>\nLe montage a \u00e9t\u00e9 r\u00e9alis\u00e9 a l’aide de punaises en laiton plant\u00e9es dans une planche de contreplaqu\u00e9, je n’ai rien invent\u00e9<\/a> , cette technique \u00e0 \u00e9t\u00e9 fr\u00e9quemment utilis\u00e9e pour des montages tr\u00e8s simples pour lesquels on peut se passer de circuit imprim\u00e9.<\/p>\n
L’antenne est constitu\u00e9e de 100 tours de bobinage sur un barreau en ferrite en mat\u00e9riau 3F3. C’est un mat\u00e9riau tr\u00e8s pratique pour cette antenne car il offre une permittivit\u00e9 magn\u00e9tique importante tout en att\u00e9nuant fortement le signal des fr\u00e9quences sup\u00e9rieures aux VLF.Le 3F3 est assez difficile \u00e0 trouver, si vous avez des difficult\u00e9s \u00e0 vous en procurer, un barreau de ferrite r\u00e9cup\u00e9r\u00e9 sur un vieux r\u00e9cepteur grandes ondes fera aussi l’affaire. Il faut juste que le bobinage pr\u00e9sente une inductance de 1mH.Le transistor utilis\u00e9 est un BC547C. la encore si vous avez une autre r\u00e9f\u00e9rence (\u00e0 peu pr\u00e8s n’importe laquelle) tans qu’il s’agit d’un transistor NPN, cela pourra quand m\u00eame fonctionner , vous aurez certainement moins de gain, mais cela fonctionnera.Les condensateurs, non polaris\u00e9s sont ici des condensateurs c\u00e9ramiques. Dans l’absolu un condensateur c\u00e9ramique de valeur \u00e9lev\u00e9e ( plusieurs dizaines de nano Farads) est \u00e0 \u00e9viter pour un circuit oscillant car il est construit avec un di\u00e9lectrique instable en temp\u00e9rature et occasionnant des pertes qui amortissent les oscillations. Ceci dit, dans notre cas, nous pouvons nous permetre une d\u00e9rive en fr\u00e9quence de quelques % et nous pouvons supporter les pertes d’un condensateur c\u00e9ramique qui serons de toute fa\u00e7on bien inf\u00e9rieures aux pertes cons\u00e9cutives \u00e0 l’entr\u00e9e sur la base du transistor.<\/p>\n
Ce que nous apprend la simulation<\/h3>\n
Pour r\u00e9aliser ces simulation nous avons stimul\u00e9 le montage avec une source de bruit blanc HF ( celle qui est indiqu\u00e9e dans le bloc de gauche du sch\u00e9ma LTSpice).<\/p>\n
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Bande passante<\/h4>\n
![\"\"](\"http:\/\/david.alloza.eu\/electronique\/VLF\/VLF_Active_aerial\/DCF77_config_BW_simulation.png\")
bande passante en mode DCF77<\/figcaption><\/figure>\n C’est le r\u00e9glage \u00e0 utiliser pour recevoir les stations VLF dont la fr\u00e9quence est sup\u00e9rieure a 30khz. La plus grande sensibilit\u00e9 est \u00e0 60kHz.<\/p>\n
![\"\"](\"http:\/\/david.alloza.eu\/electronique\/VLF\/VLF_Active_aerial\/SAQ_config_BW_simulation.png\")
bande passante en mode SAQ<\/figcaption><\/figure>\n C’est la configuration \u00e0 utiliser pour recevoir les stations qui sont \u00e0 moins de 30kHz, la plus grande sensibilit\u00e9 est \u00e0 17.5kHz, ce qui correspond aux besoins de l’\u00e9coute de l’emeteur SAQ.<\/p>\n
Amplification<\/h4>\n
Le propre d’une antenne active est d’amplifier. Ici nous avons une amplification d’un rapport 100 en tension et donc d’un rapport 10 000 en puissance, d’ou les 40dB de gain.<\/p>\n
![\"\"](\"http:\/\/david.alloza.eu\/electronique\/VLF\/VLF_Active_aerial\/Amplification.png\")
Gain en r\u00e9glage DCF77<\/figcaption><\/figure>\n Partie logicielle<\/h3>\n
Cot\u00e9 logiciel pour votre PC je vous conseille d’utiliser SAQrx<\/a> il est t\u00e9l\u00e9chargeable ici<\/a><\/p>\n
![\"\"](\"http:\/\/david.alloza.eu\/electronique\/VLF\/VLF_Active_aerial\/SAQ_soft.png\")
SAQRx on Russia RDL<\/figcaption><\/figure>\n C’est un logiciel l\u00e9ger ( rien \u00e0 installer ) assez simple, et qui contient toutes les fonctionnalit\u00e9s dont nous avons besoin.
\nA partir de windows 7, il faut avoir branch\u00e9 l’antenne avant de le lancer, sinon la capture audio ne peut pas \u00eatre ex\u00e9cut\u00e9e ( et vous aurez un message d’erreur au lancement).<\/p>\nBien qu’il s’appelle SAQ, il permet de recevoir toutes les stations VLF. Il y a une version par fr\u00e9quence d’enregistrement maximale de votre carte son. Regardez dans les pr\u00e9f\u00e9rences windows les possibilit\u00e9s de la votre<\/p>\n
![\"\"](\"http:\/\/david.alloza.eu\/electronique\/VLF\/VLF_Active_aerial\/pref_micro.png\")
Pr\u00e9f\u00e9rences enregistrement micro<\/figcaption><\/figure>\n <\/p>\n
Il vous faudra lancer la version de l’ex\u00e9cutable correspondant \u00e0 vos r\u00e9glages de capture micro.<\/p>\n
Enregistrements<\/h3>\n
DCF 77 (signaux horaires Mainflingen Allemagne)
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