OPiTracker [Ep. 08] – Réglage du niveau audio d’émission

Dans cet épisode nous allons ajuster le niveau audio d’émission. Cette partie est sans doute la plus importante, car elle fera la différence entre une station qui est entendue et décodée et une station qui ne l’est pas.

La théorie

Avant de passer au réglages proprement dits, voyons un peu la théorie qui se cache derrière.

Sus aux idées reçues!

Beaucoup (trop) de gens pensent à tort qu’un signal packet doit au moins être reçue avec S9 pour être décodé. Cette idée reçue, complètement fausse, vient du fait que ces mêmes gens sont persuadés que brancher un modem sur un transceiver est une opération « plug and play ». Il n’en est rien, le niveau audio d’émission est un point crucial qui fera la différence entre une station qui sera décodée et une qui ne le sera pas. Un signal packet bien ajusté sera décodé sans aucun soucis à S1 voir moins!

Rappel du fonctionnement d’un émetteur FM

Il va falloir vous replongez dans ce que vous avez appris pour le passage de la licence ! Et oui, ces choses là peuvent servir !

Voici le synoptique d’un émetteur FM:

Entrée Micro ---> Préaccentuation ---> Limiteur ---> Modulateur ---> Ampli RF ---> Antenne
                                                          ^
                                                          |
                                                     Oscillateur

• Entrée Micro : Convertit le son en signal électrique.
• Pré-accentuation : Applique une pré-accentuation pour améliorer le rapport signal/bruit des hautes fréquences. Le plus souvent c’est un filtre passe haut avec une pente de 6dB par octave. Ceci aura pour effet d’amplifier les fréquences audio aiguës, les rendant ainsi plus immunes contre le bruit.
• Limiteur : Régule l’amplitude du signal audio pour prévenir les saturations et le brouillage des canaux adjacents. En gros, vous pouvez brailler comme vous voulez dans le micro, vous ne déborderez pas sur les canaux adjacents. Il s’agit tout simplement d’un écrêtage du signal audio.
• Modulateur : Combine le signal audio limité avec le signal porteur provenant de l’oscillateur, modulant ainsi la fréquence du signal porteur.
• Oscillateur : Fournit le signal porteur haute fréquence qui sera modulé
• Ampli RF : Amplifie le signal modulé.
• Antenne : Émet le signal modulé

Caractéristiques d’un signal packet 1200bps

Ici encore, il va falloir raviver les souvenirs de cours de préparation à la licence :).

La classe d’émission du packet 1200bps est F2D: Transmission de données, emploi d’une porteuse sous modulante, modulation de fréquence. La sous porteuse modulante consiste en deux tonalités audio de 1200 et 2200Hz.

Ce choix est historique car, aux débuts de la transmission de données, tout ce dont on disposait était des TRX destinés à transporter la parole. Ces deux tonalités sont donc parfaitement adaptées pour être transmise via l’entrée micro de tels postes dont l’entrée micro a une bande passante comprise le plus généralement entre 300 et 3000Hz.

Cheminement d’un signal packet dans un émetteur FM

Nous avons donc deux tonalités de 1200 et 2200Hz qui sont donc injectées par l’entrée micro et soumises au même traitement que la voix.

Intéressons nous seulement aux blocs préaccentuation et Limiteur:

• Pré-accentuation : les deux tonalités entrent avec la même amplitude, subissent les effets de la pré-accentuation et en sortie de ce bloc la tonalité haute 2200Hz aura une amplitude plus élevée (environ 5dB) que la tonalité basse.
• Limiteur : Les 2 tonalités pré-accentuées sont injectés dans le limiteur. Son rôle est de monter la garde et d’écrêter des audio signaux trop fort qui pourrait causer une modulation trop large. Les signaux audio dont l’amplitude est trop élevées seront écrêtés.
  Dans le cas de notre signal packet, c’est la tonalité haute qui en subira les effets en premier. Les sinusoïdes de la tonalités seront simplement coupées. Ceci aura pour conséquence une forte dégradation du signal audio et rendra son décodage difficile voir impossible.

Ci dessous, le tout en image. Les signaux en entrée de la prise micro sont à gauche et les signaux en sortie du limiteur sont à droite. La tonalité 1200Hz est représentée en rouge, la tonalité 2200Hz en violet.

On constate donc qu’un niveau d’émission trop élevé annulera l’effet de la préaccentuation et déformera le signal et aura pour conséquence d’envoyer quelque chose d’indécodable sur l’air. Aucun logiciel ou modem ne sera en mesure de décoder un signal qui a été altéré de la sorte … à moins qu’il ne soit reçu S9!

La pratique

Ici il y aura deux méthodes suivant le matériel dont vous disposez. Dans les deux cas, vous aurez besoin d’un second poste. Si ici nous nous concentrons sur le réglage avec Direwolf, cette procédure peut être appliquée a n’importe quel autre modem.

Préparatifs

Comme pour le réglage du niveau de réception ouvrez deux sessions Putty en parallèle.

Dans la première lançons la « table de mixage » alsamixer avec la commande

alsamixer

Comme pour le réglage du niveau de réception, vous devrez sélectionner votre carte son. Je vous remet la marche à suivre en image, avec une étape supplémentaire.

Après cette étape le volume de la sortie « Speaker » devra être au maximum, c’est important!

Méthode « à l’oreille »

Pour cette variante vous aurez besoin d’un second poste, nous l’appellerons « poste de monitoring ». Raccordez le poste destiné à être utilisé avec votre OpiTracker à votre carte CM108. Prenez le poste de monitoring et calez le sur sur la même fréquence que le poste de l’OpiTracker, réglez le volume à environ 1/3.

Dans la seconde sessions PuTTY, lancer direwolf avec les paramètres suivants:

direwolf -x s -c /usr/local/etc/direwolf-tracker.conf

Notez le paramètre -x s, celui ci aura pour effet de basculer votre poste en émission et de transmettre la tonalité haute (2200Hz). On peut changer sa valeur en -x m pour envoyer la tonalité 1200Hz ou -x a pour envoyer alternativement les deux tonalités. Si vous avez bien suivi les explications plus haut, vous en aurez déduit que c’est la tonalité de 2200Hz qui sera affectée la première par un niveau trop élevé, nous allons donc nous en servir comme « mètre étalon ».

A noter que direwolf quittera au bout d’environ 60 secondes de transmission de la tonalité, il faudra donc le relancer.

Tout en écoutant la tonalité dans le poste de monitoring, baissez progressivement le volume de la sortie Speaker dans alsamixer. Lorsque vous entendez que le volume commence effectivement à baisser dans le second poste, baisser encore de 4 ou 5 crans, voilà votre niveau audio est réglé!

Méthode « à l’oscillo »

Cette méthode est un peu moins empirique. Ici aussi vous aurez besoin d’un second poste que nous appelerons également « pooste de monitoring ». Celui-ci devra impérativement être équipé d’une sortie discriminateur. Un poste avec une sortie packet 9600bps fera parfaitement l’affaire. Il vous faudra également un oscilloscope.

Une alternative pourra être un récepteur SDR capable d’afficher le signal BF démodulé sans désaccentuation. Dans un premier temps, nous ne couvrirons pas cette technique ici.

Branchez la sortie discriminateur du poste de monitoring sur votre oscilloscope et envoyez la tonalité 2200Hz via votre Orange Pi avec la commande

direwolf -x s -c /usr/local/etc/direwolf-tracker.conf

Comme pour la méthode à l’oreille, baissez le volume petit à petit tout en observant le signal à l’oscilloscope. Lorsque vous voyez que le signal commence à diminuer, baissez encore de 4 à 5 crans et arrêtez vous.

Vous pouvez ensuite envoyer la tonalité 1200Hz avec la commande suivante.

direwolf -x s -c /usr/local/etc/direwolf-tracker.conf

Normalement, l’amplitude de la tonalité 1200Hz devrait être environ 1,7 fois plus faible que l’amplitude de la tonalité 2200Hz, ceci correspond à environ 5dB.

Pour finir, vous pouvez avec votre poste de monitoring et votre oscilloscope visualiser les signaux présents sur l’air, dans l’idéal des signaux non bruités devraient à peu prêt avoir la même amplitude que ceux que vous venez de régler.

Conclusion

Voilà, nos niveau d’émission sont à présent réglés. Cette étape est bien trop souvent négligés et pourtant c’est là que toute la différence se fera entre une bonne et une mauvaise station. Un bon réglage permet facilement de gratter plus de 10dB sur le rapport signal/bruit.

Prochaine étape, configuration du GPS!