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 1. Introduction :

Entre un portable et un mobile, la portée est limitée en général à la liaison à vue c'est à dire que les émetteurs doivent se voir.  D'où l'utilité d'un relais ou repeater qui permet d'augmenter la portée des appareils. 

En général l'installation se situe sur un point haut qui est déjà sollicité par les autres installations radio non amateurs comme les services de secours, GSM, ASTRID et autres utilisateurs professionnels de la radio.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Il s'agit d'un service rendu à la communauté des radioamateurs mais cela suppose également un investissement en temps et en argent afin de réaliser la constitution du dossier légal (accord des autres associations, attribution d'un indicatif ON0 ...), la conception technique, l'éventuel loyer pour l'emplacement, le coût de l'électricité. Par contre l'implantation des relais permet l'utilisation de partie du spectre qui ne serait pas autant exploitée de par leur portée en général réduite. 

 

2.  Les premiers relais en Europe.

Les premiers relais européens ont été installés en Allemagne avec un shift de 1,6 Mhz (en fait un décalage entre la fréquence d'émission et la fréquence de réception.

Ayant un plan de fréquences disponibles entre 144.000 Mhz et 146.000 Mhz et comme un bandplanning (organisation de la répartition de bande) permettant la SSB, la CW, la phonie, le numérique et le satellite, il fallait tenir compte de l'espace disponible.  Le shift de 1,6 Mhz  ne permet pas de faire cohabiter dans cet espace aussi restreint les relais comme on pourrait le souhaiter.  Le shift est donc passé à 600 Khz afin de permettre à tous les relais de coexister entre 145.000 Mhz et 145.775 Mhz.

Au départ, les relais étaient espacés de 25 Khz comme par exemple 145.600 pour R0 ON0HC et 145.625 pour R1 ON0HT.  Les mêmes paires de fréquences pouvaient être allouées à deux relais se situant à l'opposé de la Belgique comme celui de la Hestre et celui de Verviers.  En condition normale de propagation, les relais n'interfèrent pas l'un avec l'autre par contre lors de conditions dites de propagation les deux relais s'entendent simultanément, le même phénomène existe au niveau professionnel ou pour les services de secours.  Il n'est pas rare qu'une fréquence attribuée en Belgique à un service de secours soit attribuée également à des taxis à Londres.  Dans certains cas, il règne la cacophonie.

Sans résoudre ce problème d'interférence et afin de permettre à plus de relais de s'implanter sur un territoire, le pas de 12,5 Khz a été ensuite instauré  :  il existe maintenant entre 145.600 Mhz R0  et 145.625 Mhz R 1, R0x sur 145.612,5 Mhz ou encore R1X 145.635,5 Mhz et ainsi de suite.

Cette nouvelle répartition permet de faire coexister plus de relais sur un même segment de 145.000 Mhz à 145.755 Mhz, encore faut-il que toute l'infrastructure (tant relais que émetteur du radioamateur) puisse permettre cet objectif.  Il est alors nécessaire de restreindre l'excursion en fréquence c'est à dire la bande passante maximale sur laquelle émetteur et récepteur doivent se comprendre sous peine de perturber un relais installé avant le nouvel espacement et ayant une réception trop large.  Il arrive fréquemment qu'un mobile sur R0 soit perturbé en son entrée par un mobile passant à proximité et émettant sur R0X, ce qui n'est pas le but initial.

 

3.  Les différents types de relais.

 

Relais simplex.

Dans ce cas on travaille sur une seule fréquence mais l'émission et la réception ne se font pas simultanément, on utilise le vocable de relais perroquet et on peut utiliser un seul émetteur récepteur.  Après une procédure pour enclencher le relais (présence de porteuse, émission d'un tone du type 1750 Hz ou un code DTMF Voir page des signaux de télécommande ) le message est enregistré et stocké. 

Dès la fin de celui-ci le relais retransmet le message ainsi enregistré, ce qui peut être intéressant pour monitorer sa propre émission et juger de la qualité ou de l'intelligibilité  de sa propre émission. 

Le système s'il a l'avantage d'être simple par rapport au suivant (relais duplex) ne permet donc pas d'émettre et de recevoir en même temps et cela suppose une certaine discipline afin d'éviter d'émettre pendant que le relais enregistre une station que l'on ne reçoit peut être pas en direct car hors de portée de notre propre antenne. 

Ce système peu répandu dans le monde radioamateur était fortement utilisé en réseau professionnel.

 
Relais duplex.

dans une seule bande de fréquence : ce sont les relais les plus courants en Belgique. 
Le système ce compose ici d'un émetteur et d'un récepteur séparé mais toujours sur un point haut.

La station mobile émet en "opposé" du relais comme dans le cas de ON0GB :
fréquence d'émission 145.612,5 Mhz et fréquence de réception 145.012,5 Mhz. 

 

le mobile lui va émettre sur 145.012,5 Mhz et recevra sur 145.612.5 Mhz

D'où l'utilisation d'un Shift (terme que l'on peut traduire par décalage) de 600 Khz en VHF et de 1,6 Mhz en UHF : pourquoi  ?

1.  Si l'on branche l'émetteur et le récepteur sur la même fréquence il y aurait accrochage. 

2. Affichage de la fonction SHIFT (décalage entre la fréquence d'émission et celle de réception) sur l'émetteur parfois par la simple mention de + ou - selon que celui-ci soit positif ou négatif à la différence de l'utilisation d'une fréquence SIMPLEX (sur la même fréquence)

3. la différence de SHIFT entre VHF et UHF est due à des problèmes techniques d'isolation entre l'émetteur et le récepteur.

 
Relais Cross bande 

Ce type de relais est utilisé par nos voisins français avec parfois une voie d'entrée VHF couplée à un relais duplex en UHF. Nous avons par exemple le relais de Valenciennes F1ZDN sur 145.262,5 Mhz comme entrée VHF et permettant d'activer le relais UHF sur la paire de fréquences :  433.025 Mhz - 431.425 Mhz.

Ce montage peut poser problème avec l'harmonique trois VHF si l'on ne prend pas garde.  En effet si l'on multiplie par trois une 145.225 Mhz on obtient 435.675 Mhz, ce type d'harmonique est produite normalement par l'émetteur VHF et la loi nous impose de réduire les rayonnements de ce type, mais comme cette fréquence est toujours présente même à très faible niveau, elle peut interférer avec le relais UHF de par sa proximité.

Une autre variante possible est de coupler deux relais duplex en VHF totalement distant géographiquement et de permettre d'établir une liaison ou LINK en UHF par exemple.
 

Remote Base 

Une base est commandée à distance alors que la station d'émission principale est sur le point haut d'une montagne,  les commandes sont sur une autre bande de fréquence comme par exemple une commande sur 23 cm et le relais sur 70 cm.
 

VOIP (Voice over Internet Protocole) Ici on peut aisément se reporter à la présentation sur ECHOLINK

 
Message Box 

Système plus basique et à la portée de tout radioamateur basée sur le système similaire au répondeur.  En général la commande se réalise par l'envoi d'un code DTMF, le message est enregistré et peut ainsi être lu à volonté après le retour du radioamateur.  Ce même principe était fort répandu dans le monde des transmissions numériques du type Packet ou une Personal Mail Box permettait de laisser un message à la station absente.  Il existe maintenant des logiciels gratuits à installer sur un PC que l'on pourra finaliser par un interface permettant d'extraire le code de l'audio du récepteur et la manipulation émission-réception pour une écoute à distance du message ainsi laissé.

 
4. Fréquences utilisées.

Les fréquences utilisées pour les relais  sont situées dans les bandes suivantes :

La bande des 2 mètres : entrée de 145.000 à 145.193,5 Mhz  Sortie de 145.594  à 145.793,5 Mhz.

La bande des 70 centimètres : Les entrées des transpondeurs de 432.500  à 432.600Mhz et les sorties de 432.600 à 432.800 Mhz .  Quant au relais proprement dit de 433.000 à 433.375 Mhz en entrée et de  434.600 à 434.975 Mhz en sortie.

La bande du 23 centimètres : Les entrées de 1.291.000 à 1291.475 Mhz et de 1.296.994 à 1.297.481 Mhz. Il faut se souvenir que dans la bande des 10 mètres et 6 mètres, il n'y a que quelques paires de fréquences disponibles et tenir compte également des conditions de couverture en conditions normales et en conditions de propagation.

 
5. Gestion entre l'émetteur et le récepteur.

Il est nécessaire d'avoir quelque chose entre l'émetteur et le récepteur pour l'ouverture du relais et par exemple émettre l'indicatif de la station régulièrement et peut être donner un ACK ou un big lorsque que l'on termine son émission afin de confirmer que le relais a bien reçu notre message et qu'il est prêt à entendre le correspondant.  ON0GB fait retomber l'émission après 3 secondes mais reste en veille pendant 25 secondes. 

Comme la loi le dit  : il émet son indicatif toutes les 10 minutes, mais même si il y a plusieurs manipulations,  il respectera ce cycle ce qui n'est pas le cas d'autres relais moins récents. 

6. Les premiers relais aux Etats Unis.

Au début ces relais s'activaient uniquement par l'émission d'une porteuse et tenaient leur transmission pendant 2 secondes après l'émission ce qui était nécessaire pour les stations mobiles en limite de portée de réception.

Comme les Etats Unis comptent de nombreux relais, il arrivait que la même paire de fréquences fût attribuée à un relais dans un rayon de 100 kilomètres.  La seule solution pour enclencher un seul relais sur une fréquence, où plusieurs sont à l'écoute est l'utilisation du CTCSS ou  tout autre subton émis en continu sur l'émission mais, pas dans plage audible pour le radioamateur .

7. Coordination d'implantation nécessaire entre les relais.

En Europe on utilise généralement le Tone de 1750 Hz ce qui permet au relais d'être actif pendant 15 secondes.  Un problème se présente en cas de propagation anormale, en ouvrant ON0GB le relais de Grammont et lors de conditions favorables,  PA3FNR étant sur la même fréquence est ouvert en même temps.  De même chez nous l'émission du tone pendant 3 secondes suffit alors qu'en Angleterre certains relais ont besoin de plus de 3 secondes. 

Il reste dès lors à examiner les autres possibilités de déclenchement (voir page sur les signaux de télécommande).

Du déclenchement par porteuse seule, le DTMF permet 16 combinaisons possibles, DCS Digital Control Squelch offre lui 38 fois 2 combinaisons (surtout utilisé pour les PMR et création de groupes où tout le monde écoute sur la même fréquence et le silencieux ne s'ouvre que s'il reçoit sa propre identification).

Par contre le CTSS offre 38 possibilités avec l'avantage de couper la réception avant que le silencieux ne claque et il peut être superposé à l'émission sans que cela ne gêne la personne qui écoute.

Les récepteurs modernes ont une bande passante entre 300 et 3000 Hz

Pour éviter des brouillages ON0GB peut être monitoré avec le CTSS 79,7 Hz y compris en réception ce qui évite que le silencieux ne s'ouvre lors du passage près des automates réglant les feux de circulation, les caisses enregistreuses de magasin ou les distributeurs de billets.

En Hollande, le pays est divisé en quatre zones avec différents code CTSS

8. Les premiers relais en Europe.

Si on a beaucoup de relais comme en Belgique, il faut une coordination afin de pouvoir utiliser sur la même paire de fréquences pour des relais qui se situent à 110 kilomètres l'un de l'autre en 2 mètres et 90 kilomètres en 70 cm  .  Si au lieu du tone 1750 Hz on utilise la commande  CTSS la couverture passe à 90 kilomètres en 2 mètres et 70 kilomètres en 70 centimètres.

9. La logique de contrôle.

Pour contrôler l'interface entre l'émetteur et le récepteur on va utiliser un PIC ou un logiciel comme ECHOSTATION permettant déjà la gestion du simplex, du duplex ou d'un relais autopach (utilisation d'un interface entre le téléphone et un relais amateur

  

10 Nécessité des cavités.

De plus pour l'installation d'un relais il faut disposer d'un récepteur avec un IP élevé et placer des cavités. 

En effet les filtres classiques sous forme de circuit résonnant ou série ont une bande passante trop large. 

L'utilisation de plusieurs cavités en série permet de réduire convenablement la bande passante et de faire coexister sur la même antenne émetteur et récepteur seulement distant de 600 Khz en 144 Mhz et 1,4 Mhz en 430 Mhz

 

Au début l'espacement de 25 Khz  entre les relais ne posait pas de problème et puis on doublait tous les canaux en utilisant un espacement de 12.5 Khz.  Certains relais avec une infrastructure ancienne n'ont pas adapté leur récepteur (parfois pour des raisons financières) ce qui n'est pas sans poser certains problèmes lors de l'envoi de la commande 1750 Hz qui peut dans certains cas déclencher deux relais contigüs ou même perturber des émissions distinctes.  Vu le nouvel espacement, il est nécessaire de réduire l'excursion en fréquence alors que anciennement c'était +/- 5 Khz, on peut essayer 4 Khz et pas encore les 2,5 Khz qui entraîne trop de réclamation. 

 

 

11. Diagramme de rayonnement de l'antenne du relais .

Autre soin à apporter au niveau d'un relais, le diagramme de rayonnement de l'antenne.  En effet une antenne verticale classique a tendance à émettre un peu plus haut que l'horizon. 

Soit on renverse l'antenne, soit on utilise plusieurs dipôles en phase et en jouant sur la longueur des coax alimentant ces assemblages, il est possible de faire rayonner l'installation plus bas par rapport à l'horizon :  c'est que l'on appelle le tilted down de l'antenne. Les dipôles sont  groupés par paire et par groupe afin de conserver l'impédance initiale mais en plus comme les dipôles ne sont alimentés au même instant, le lobe de rayonnement peut être modifié pour l'ensemble.  Il donc possible de mieux couvrir la zone que l'on veut privilégier (le diagramme de rayonnement passe du lobe bleu au rouge).  

 

12. Quelques applications professionnelles.

 

Diversity reception 

Le système classique de relais ou répéteur a un système de récepteur - émetteur situé à un emplacement optimal pour la réception et la transmission. Le rendement du système dépend habituellement de la géographie du terrain environnant.  Il arrive que malgré sa situation, des cônes d'ombre ou des zones complètes soit en dehors de la zone d'action du relais de par la configuration du terrain.
Les systèmes professionnels rencontrant ces problème de fiabilité des communication ont adopté comme solution de relier plusieurs récepteurs ayant chacun une partie de zone de couverture propre.  Ces récepteurs sont appelés satellite receiver sites et renvoient le signale de réception soit  par ligne louée, soit fréquence radio vers la station principale :c'est ce que l'on appelle le linkback.

Les différentes réceptions sont alors amené sur le site principale soit simultanément soit que chaque réception déportée s'ouvre individuellement par l'apparition d'un signal ou encore d'un signal CTCSS.

Lorsque les différents signaux sont comparés, le système favorise celui qui a le meilleur rapport signal bruit : c'est le principe  du signal voting.


Multicasting 

Si les différents émetteurs envoi tous le même signal à partir de différents point géographiques, on risque des interférences entre le signal en phase haut et le signal en phase bas.  Il reste donc à calculer le parcourt du signal et tenir compte des retards dans les lignes téléphoniques reliant les différents points, la distances entre les émetteurs, on peut ainsi calculer un retard en millisecondes que l'on devra appliquer c'est ce que l'on appelle le digital audio delay.
 

13 Les coûts engendré par l'implantation et le maintien d'un relais :

 

 

  • investissement initial
  • location du site
  • taxe
  • licence
  • entretien
  • coût d'utilisation :exemple consommation d'électricité 120 Euro par an
  • batterie ou UPS en tampon pour assurer une autonomie par rapport au réseau électrique
  • Dans la mesure du possible, on essaie d'avoir tout en double afin de suppléer en cas de panne

14. ON0GBN
 

A la demande de quelques om's, voici quelques photos du nouveau repeater  et de l' installation du récepteur 6 mètre.

Entrée  :  51.330 MHz et  431.100 MHz avec un subtone de 79.7 Hz
Sortie :   51.930 MHz et  438.700 MHz avec un subtone de 79.7 Hz.
 

Un remerciement spéciale aux personnes qui m'ont aidé par l'offre de d'appareils ou ont collaboré avec moi lors de l'installation.Celle liste n'est pas exhaustive :

ON6ARE:   Mise à disposition de l'emplacement et de l'électricité
ON5YK:    Travaux dans le mât - l'antenne 70 cm et d'autres appareils
ON3FDS:  l'émetteur de liaison à Everbeek
ON7WP:    Emetteur et récepteur  6m
Rachel S:   Mise à disposition de l'emplacement  à Everbeek
Steven C:   Batterie de Backup à Everbeek
ON3ODS:   Armoire pour les appareils à Everbeek
ON4KHG:  Travaux à Everbeek
RACOO:    Coaxial Cellflexte à Everbeek
ON0OH:    Récupération d'un rack de 19 incg et divers appareils
ON4DWT:   Antenne d'émission 6m  (home-brew) - récepteur de réserve  6m  - apmificateur linéaire 6m
ON4CLO:   Batterie de Back-up à Esse - Travaux dans le mât- adaptateur cellflex

Si j'ai oublié quelqu'un, qu'il me le laisse savoir.  73, Filip ON4PC


ON4PC, Filip vous répond volontiers à l'adresse email  suivante  

Pour le fonctionnement des relais ONOGB et ON0GBN,  votre soutien financier sera apprécié  sur le compte bancaire de
 l'ASBL ZOVRWG BE42 9790 7955 4654  à 9500 GOEFERDINGE ou tout don en matériel  (de 10 mètres jusqu'à 10 Ghz) qui serait utile au bon développement des projets qui sont à la disposition de tous les radioamateurs

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