Les clés RTL-SDR ou comment se lancer dans la réceptions à bas prix

A l’origine, il s’agissait de simple clé dédié à la réception de la DVB-T (TNT) dont l’usage a été détourné pour servir de récepteur à large bande (24Mhz à 1,7GHz pouvant etre étendu jusqu’à 100Khz en utilisant le mode direct sampling en HF).

Maintenant, un certain nombre de ces appareils sont directement dédié à la réception radio et de meilleur qualité que celles dédié à la tv sont disponible à un prix défiant toutes concurrences sur le marchés .

Pour 20-30€ on se retrouve avec un scanner très large bande et tout mode (Avec Sdrangel on peut meme faire de la réception DATV).

De quoi se lancer dans le monde de la réception radio à bas prix, rapidement et pouvoir expérimenter antennes, filtres, petit montage divers et variés.

La radio peut sembler etre un hobby coûteux, quand on voit des radioamateurs avec des antennes directives sur de gros pylones avec des émetteurs-récepteurs à plusieurs milliers d’euros.

Ce n’est pas nécessairement le cas, et ca l’est encore moins avec l’apparition de ces petits appareils.

Tout dépend, en fait de l’approche que l’on fait du hobby, si l’on est axé uniquement sur l’aspect communication et que l’on veut tout acheter, ca va vite faire mal au portefeuille. Mais si l’on est plus axés sur l’aspect technique et expérimentation et prêt-e-s à faire un peu de récup’ alors on peut s’en sortir avec très peu de moyen.

On peut vite etre perdu dans la technique, et cela peut sembler très compliqué. Ce n’est pas -nécessairement- vrai. Il est des domaines, en particulier celui des antennes qui ne nécessite pas de connaitre toute la théorie radio et électroniques. On peut facilement et rapidement se lancer dans la construction d’antennes sans beaucoup de matériels et de connaissances spécifiques. C’est un domaine accessible et pratiquement infini d’expérimentation. Il n’est absolument pas indispensable d’acheter des antennes. Fabriquez-les. En particulier en HF où un simple long-fils ou un dipole (surtout si vous etes intéressé.e.s par une bande de fréquences en particulier) peuvent déjà faire des miracles.

Les logiciels SDR

Pour utiliser une radio définie par logicielles, il faut bien évidement: un logiciel! Bon il y en a vraiment beaucoup, certain généraliste, d’autres sont dédiés à des usages spécifique. Je vais me consacrer ici aux premiers. Je prépare une page avec une liste plus exhaustive de logiciels SDR.

Linux

GQRX

De tout les logiciels Linux, je trouve que GQRX a l’interface la plus intuitive, surtout pour les débutants. Les différents réglages sont facile à trouver et à utiliser. Les filtres audio sont particulièrement efficace.

En outre GQRX possède un mode “AM-Sync”, redoutable lorsque la réception d’une station broadcast est rendu difficile par des stations adjacentes.

GQRX est basé sur Gnuradio, pour l’installer, il faudra installer la suite Gnuradio. Du coup, l’installation prend tout de même pas mal d’espace de stockage. Néanmoins le logiciels tourne de manière assez fluide sur mon vieux dell inspiron 17R.

SDRANGEL

Disons-le tout de suite, SDRAngel est loin d’être aussi user-friendly que GQRX. Un débutant peut vite s’y perdre. Néanmoins, il ne faut pas se décourager aux premiers abords. Quand on a pris la main, il n’est pas si compliqué à utiliser et ça en vaut la peine.

C’est un véritable couteau suisse de la réception -et de l’émission avec les SDR qui en sont capables-. Il s’agit sans aucun doute du plus complet et du plus polyvalent des logiciels SDR.

Il offre des possibilité que l’on ne retrouve pas ailleurs : démodulateur LoRa, phonie numérique, APRS, ADS-B, DVB-S/2, ATV (avec un Hackrf, par exemple. Le sample rate maximum des clés RTL est trop bas pour cela). Depuis peu, il est même possible de recevoir la DAB.

CubicSDR

Un autre logiciel plutôt sympa et assez user-friendly. L’interface est agréable mais il semble plus lourd en consommation de ressources que les autres logiciels présent sur cette page. Il semble aussi rarement mis à jour.

SDR++

SDR++ c’est le nouveau venu et déjà très prometteur! L’interface est sympa, nettement plus user-friendly que Sdrangel bien qu’offrant moins de fonctionnalité ( mais il ne faut pas se leurrer, c’est compliqué d’avoir énormément de fonctionnalité tout en restant simple à utiliser). Le bandplanning est vraiment sympa pour s’y retrouver. Il y a également un décodeur de sat météo intégré ainsi qu’un démodulateur M17 (et ça c’est vraiment un gros plus!).

Le logiciel est multi-plateforme et peut même tourner sous android! (pas encore testé personnelement)

Les limites des RTL-SDR et comment ne pas etre frustré.e.s

Quand on branche pour la première fois un RTL-SDR, on peut etre un peu déçu, on ne recoit pas grand chose, on voit surtout du bruit et de puissantes émissions broadcast qui réapparaissent à plusieurs endroits où elles ne devrait pas ^etre.

L’un des gros avantages des rtl-sdr, c’est qu’ils sont très large bande mais c’est aussi un défaut. Le récepteur peut vite ^etre saturé par des signaux très fort et comme il n’y a pas de filtre en entré, les signaux faibles vont se retrouver noyer et inaudible. Heureusement il y a des solutions pour améliorer la situation et pouvoir recevoir les signaux tant convoités.

L’AGC et le control du gain

L’AGC c’est l’Automatic Gain Control. En gros la clé va régler d’elle-meme le gain de son amplificateur interne. En l’augmentant quand les signaux faibles et en le diminuant en présence de signaux puissants.

Sur papier, ca sonne bien mais dans la pratique, ces clés ayant été initialement conçu pour la réceptions de signaux TV numériques à très large bande, on peut dire que ca ne fonctionne pas du tout comme on pourrait l’espérer.

Désactiver donc de préférence l’hardware AGC (à ne pas confondre avec l’AGC audio, les deux réglages devraient se trouver à des endroits différents en fonction du logiciel que vous utilisez).

Une exception sera dans le cas du direct sampling où on ne peut pas -en tout cas avec ma clé- régler le gain manuelement.

Augmenter le gain jusqu’à voir sur le waterfall une petite augmentation du bruit de fond. Quand vous commencer à voir réapparaitre des images fantome de signaux puissants là où elles ne devraient pas etre diminuer de nouveau un petit peu le gain

Les antennes

Expérimentez avec diverses antennes et comparez les résultats, ca peut etre le jour et la nuit.

Placez-les de préférences en extérieurs, le plus haut (globalement, il y a des exception pour certaines antennes dédiée à la réception des bandes basses comme des beverages on the ground), le plus dégagé et le plus éloignés des lignes électriques et des habitations possibles. Ne faites jamais passer une antenne en-dessous ou au-dessus d’une ligne électrique. Si l’une des deux venaient à rompre, il ne faudrait pas qu’elles se touchent. Non seulement vous risquez d’avoir beaucoup de bruit, cela nuira à votre réception mais en plus c’est dangereux.

Évidement, il n’est pas toujours possible de placer des antennes extérieurs dégagées. Faites en fonction de ce qui est possible, au mieux mais meme avec des antennes intérieurs, il est possible d’avoir de bons résultats ne vous inquiétez pas.

Comme je le disais plus haut, les rtl-sdr ne sont pas particulièrement sélectif. L’utilisation d’antenne très large-bande type discone ne font qu’empirer la situation. Préferez des antennes taillés sur les bandes de fréquences que vous souhaitez recevoir permettra déjà d’effectués une sorte de présélection.

Les filtres

Une autre chose qui peut etre faites pour améliorer la sélectivité du rtl-sdr et de fait permettre une meilleur réception de signaux faibles c’est l’ajout de filtre.

Il y en a différents types:

• Les filtres coupe-bande ou notch : comme leurs noms l’indiquent, ils vont laisser passer toutes les fréquences sauf une bande de fréquences précise qui sera fortement atténués. Un filtre coupe-bande pour la bande FM (88-108Mhz) est pratiquement un indispensable de la réception SDR, c’est là que l’on trouve en général, le plus grand nombre de signaux très puissants qui font saturer le SDR. Dans certain cas, un coupe-bande pour la DAB+, sera également très utiles, si vous avez des émmetteurs puissants à proximités.Un coupe-bande AM (500-1700Khz), peut etre très utiles également pour la réception HF en direct-sampling. Voir pratiquement indispensable. Y compris dans des pays comme la Belgique qui ne compte plus d’émetteurs en ondes moyennes sur son territoire, les émetteurs d’autres pays européens pouvant avoir des signaux très puissant pendant la nuit. Chez moi , les résultats on été radicaux, beaucoup plus de signaux, beaucoup moins de bruit. La bande des 20m qui auparavant était complétement muette, c’est retrouvé d’un coup bien peuplé.Attention néanmoins si vous etes intéressé.e.s par la réception du 160m (1,8 à 2Mhz), certain de ces filtres atténuant aussi fortement cette bande de fréquences. Attention également pour la réception du 630m, certain filtres vendus sur internet, ne sont pas des coupe-bande mais plutot des filtres passe-haut, ils vont donc également coupés la bande des 630m. L’idéal pour ces 2 bandes de fréquences étant d’avoir des filtres passe-bande spécifique.
• Les filtres passe-bas ne vont eux laisser passer que les signaux en-dessous d’une certaine fréquences. Dans le cas de la réception HF, un bon début est d’avoir un filtre passe-bas taillés sur 30Mhz. Mieux encore d’avoir un passe-bas à 30Mhz éventuelement accompagnés d’un passe-haut à 14,4Mhz pour la réceptions des bandes hautes HF et un passe-bas à 14,4Mhz accompagné d’un notch broadcast AM (ou d’un passe-haut 1,7Mhz) pour les bandes basses. Vous pouvez acheter à petit prix des kits sur QRP-LABS , il vous faudra juste bobiner les tores et souder les composants. et vu le prix si vous devez vous y reprendre à plusieurs fois pour les monter correctement ce n’est pas très grave. Pour certaines fréquences un simple filtre-bas seul, ne sera pas très utiles. Par exemple, sur 144Mhz, un passe-bas filtrera certe la bande DAB+ mais laissera passer la bande FM. Dans ce cas, il est plus intéressant d’avoir juste un notch FM et d’éventuellement l’accompagner plus tard d’un passe-bas pour vous débarasser des signaux DAB+.
• Les filtres passe-haut, eux, ne laissent passer que les fréquences au-dessus d’une certaine fréquence. Ca peut être une solution pour vous débarrasser du broadcast PO/GO en HF.
• Les filtres passe-bande, ne laissent passer qu’une bande de fréquences précise.. Si vous etes interressé par la réception d’une bande précise, c’est le must. Vous pouvez bien sur en avoir plusieurs et les branchés/débranchés en fonction de la bande que vous etes en train d’écouter. Il y aussi des kits sur QRP-LABS.

Le bruit

L’un des gros problèmes des SDR c’est le bruit! En effet, ceux-ci sont branché à votre ordinateur et donc proche de nombreuses sources bruit: l’ordinateur en lui même, l’écran, le modem posé pas loin, les câbles audio et d’alimentation qui font office d’antenne ainsi que l’alimentation du PC en elle-même. Heureusement il y a des astuces pour limiter tout ce parasitage. En diminuant le bruit vous améliorerez le rapport signal/bruit (SNR) et donc votre réception!

Mais alors que faire ?

Vous pouvez tester plusieurs choses:

• Mettre des ferrites à clipser sur tout les câbles qui vont/viennent du PC. Vous pouvez même en mettre plusieurs par câble, de préférence aux extrémité.
• Éloigner votre modem ADSL/VDSL. Ce genre de modem peut amener beaucoup de parasite sur les bandes HF
• Éloigner vos antennes des sources de parasites. La plupart de ces parasites étant d’origine domestique, le mieux est de mettre vos antennes à l’extérieur et le plus loin possible des bâtiments et des lignes électriques. (Ne mettez jamais votre antenne trop près de lignes électriques extérieur, en plus des parasites, cela peut être dangereux si votre antenne ou les lignes venaient à tomber/s’arracher)
• éloigner votre clé rtl de l’ordinateur. Dans ce cas veillez à utiliser un cable usb blindé de bonne qualité sinon cela pourrait avoir l’effet inverse (le cable fera office d’antenne)
• Utilisez des cables usb blindés
• Testez différent port usb. Il semblerait que les ports USB 3 génèrent plus de bruit que les USB 2.
• Si vous utilisez un ordinateur portable, débranchez l’alimentation et utilisez-le sur batterie
• Faites un test: débrancher tout vos appareils électriques, observez le bruit et rebranchez-les un par un. Cela peut permettre d’identifier les appareils causant les plus grosses perturbations
• Utilisez des filtres passe-bandes
• Si vous utilisez un LNA, positionnez-le au cul de l’antenne et surtout pas juste après votre clé. Cela évitera d’amplifier tout les parasites capté par le coaxial. De plus le LNA compensera les pertes de signal dû à la longueur de ce même coaxial. Le signal est toujours plus propres au plus proche de l’antenne.
• Utilisez du coaxial de qualité. Un mauvais blindage nuit à la réception

Que peut-on recevoir ?

• Le trafic phonie radioamateur en SSB/AM/FM en HF/VHF/UHF
• Le trafic phonie radioamateur numérique à l’aide de SDRANGEL
• Les satellites météo NOAA
• Le satellite géostationnaire QO-100
• Le trafic en mode numérique (WSPR,FT8,..) radioamateur
• La SSTV
• L’APRS
• Réception WSPR sur la bande radioamateur en Onde Moyenne de 630m
• Le broadcast FM
• Le broadcast DAB+
• La TNT
• Le broadcast AM de radios internationales/pirates en ondes courtes
• Le broadcast DRM
• Les radiosondes météo
• Détection de ligne d’hydrogène (radioastronomie)
• Les signaux GPS, GLOSNASS, GALILEO