F5GIT Tony: EME

Trafic radioamateur EME (Earth-Moon-Earth).

🌕 Le Trafic Radioamateur EME : Le Rebond Lunaire

Le trafic EME (Earth-Moon-Earth), également appelé « Moonbounce » ou rebond lunaire, représente l'une des formes les plus extrêmes et les plus techniquement exigeantes du radioamateurisme. Il consiste à utiliser la Lune comme réflecteur passif pour établir des liaisons radio entre deux points éloignés de la Terre qui ne peuvent se voir mutuellement.

Le Principe Physique

Le principe de l'EME est simple :

Une station émet un signal radio puissant pointé vers la Lune.
Le signal frappe la surface lunaire et y est partiellement réfléchi ou rétrodiffusé.
Une autre station, également pointée vers la Lune, reçoit le signal extrêmement faible après un aller-retour de près de $768\,000$ kilomètres.

L'atténuation du signal est gigantesque. La perte en espace libre (Free Space Path Loss - FSPL) est monumentale, souvent de l'ordre de $250$ à $270$ dB, faisant du EME un véritable défi technique.

⚙️ Exigences Techniques

Réussir une liaison EME nécessite un équipement de pointe :

Puissance d'Émission : Des puissances d'émission élevées sont souvent utilisées (typiquement $500$ W à $1,5$ kW), bien que certains contacts soient possibles avec moins pour les modes numériques.
Antennes à Gain Élevé : L'élément le plus crucial. Il faut de grandes antennes directionnelles (Yagi ou Helix) montées en réseau (stacked arrays) pour concentrer l'énergie vers le faisceau lunaire. Un système de rotor en azimut et site est indispensable pour suivre précisément la trajectoire de la Lune.
Faible Bruit en Réception : À la réception, les signaux sont à peine audibles. Des préamplificateurs à faible bruit (LNA) sont installés directement près de l'antenne pour amplifier le signal avant qu'il n'atteigne le récepteur, minimisant le bruit ajouté par la ligne de transmission.
Modes Spécialisés :
- CW (Télégraphie) : Le mode traditionnel, car il nécessite la bande passante la plus étroite, maximisant le rapport signal/bruit.
- Numérique (FT8/WSJT-X) : Des modes informatiques spécifiques (comme WSJT-X) ont révolutionné l'EME en permettant des contacts fiables avec des signaux sous le bruit (below the noise floor), rendant l'activité accessible à des stations plus modestes.

🌑 Les Défis et la Période de Temps

Le trafic EME est soumis à des contraintes :

Visibilité de la Lune : Les deux stations doivent avoir la Lune au-dessus de leur horizon simultanément.
Décalage Doppler : En raison du mouvement relatif de la Lune, la fréquence reçue peut varier, nécessitant une correction continue.
Faraday Rotation : La polarisation du signal radio change lorsqu'il traverse l'ionosphère terrestre. Les opérateurs doivent souvent utiliser des antennes à polarisation circulaire ou changer manuellement la polarisation de leurs antennes pour s'aligner sur celle de l'onde réfléchie par la Lune.

Le trafic EME se déroule principalement sur les bandes VHF (50, 144 MHz), UHF (432 MHz) et SHF (1296 MHz et au-delà). Le succès d'un QSO EME est une source de grande fierté, symbolisant la maîtrise de la propagation et de la technologie radio la plus avancée.

C'est une excellente idée ! Voici des informations sur les antennes couramment utilisées pour le trafic EME, en mettant l'accent sur les schémas d'antennes et leurs caractéristiques.

📡 Schémas d'Antennes pour le Trafic EME (Moonbounce)

Le choix de l'antenne est l'élément le plus critique pour le trafic EME, car c'est elle qui doit compenser la perte massive du signal sur la distance Terre-Lune.

1. Les Antennes Yagi à Gain Élevé

L'antenne Yagi-Uda est le choix le plus courant, particulièrement sur les bandes VHF (144 MHz) et UHF (432 MHz).

Caractéristiques :

Structure : Composée d'un élément rayonnant (dipôle), d'un réflecteur à l'arrière et de plusieurs directeurs à l'avant pour focaliser l'énergie.
Gain : Une Yagi seule peut offrir $12$ à $16$ dBi de gain. Pour l'EME, elles sont presque toujours utilisées en réseau.
Polarisation : Elles sont souvent installées pour permettre une rotation manuelle ou électrique de la polarisation (verticale à horizontale) pour contrer la rotation de Faraday.

Schéma Typique : Le Réseau Yagi (Stacked Array)

Pour obtenir le gain nécessaire, plusieurs Yagi sont combinées :

Configuration : Un réseau EME typique consiste en 2, 4, 8, voire 16 Yagi identiques montées sur un châssis ou une poutre commune.
Principe : Le couplage de $N$ antennes augmente théoriquement le gain total de $10 \log_{10}(N)$ dB. Un réseau de 4 Yagi de 15 dBi donnera environ $15 + 6 = 21$ dBi.
Alimentation : Les antennes sont alimentées et mises en phase par un système de diviseurs de puissance et de câbles de longueurs précises pour garantir que les signaux de chaque antenne s'ajoutent de manière constructive (en phase) dans la direction souhaitée.

2. Les Antennes Hélice (Helix)

Les antennes hélices sont parfois utilisées, surtout sur les bandes UHF et SHF (1296 MHz et plus).

Caractéristiques :

Structure : Elles se présentent comme un long ressort ou une bobine.
Polarisation : Elles sont très appréciées car elles émettent naturellement en polarisation circulaire (droite ou gauche).
Avantage EME : La polarisation circulaire est plus tolérante aux effets de la rotation de Faraday, car elle maintient une composante du signal quelle que soit la rotation de l'onde dans l'ionosphère.

3. Les Paraboles (Dishes)

Les antennes paraboliques sont le standard pour le trafic EME sur les bandes SHF (Hyperfréquences), typiquement à partir de 1296 MHz et au-delà, où leur construction est plus maniable.

Caractéristiques :

Gain Extrême : Le gain d'une parabole est directement proportionnel à son diamètre et au carré de la fréquence. Une parabole de $3$ mètres de diamètre peut offrir $25$ à $30$ dBi de gain à 1296 MHz.
Structure : Un réflecteur concave (la 'soucoupe') focalise l'énergie reçue sur un point focal où est placée l'antenne primaire (l'illuminateur ou feed).
Illuminateur : L'antenne primaire peut être un dipôle simple, un cornet (horn) ou une Hélice, souvent choisie pour émettre en polarisation circulaire.

Schéma de la Station EME

Quel que soit le type d'antenne, une station EME utilise un système de pointage essentiel :

Rotor Azimut/Site (Azimuth/Elevation) : Contrairement aux antennes HF qui ne tournent qu'horizontalement (azimut), les antennes EME doivent pouvoir tourner horizontalement ET s'incliner verticalement (site ou élévation) pour suivre la Lune du lever au coucher .