Antenne de surveillance

Description

La Station de radioastronomie de Nançay est un observatoire dédié aux observations radio du ciel et aux développements instrumentaux. Le site de 150 hectares est situé dans un environnement relativement isolé et sans industrie importante, à moins de 3 km du village de Nançay, dans le Cher.
L’antenne de surveillance de la station de radioastronomie de Nançay (NSA) est un instrument d’observation au service de la protection radioélectrique du site et de ses radiotélescopes. Elle surveille l’environnement radioélectrique et détecte les brouillages dans les bandes de fréquences radioastronomiques.
La NSA peut actuellement mesurer entre 10 MHz et 4000 MHz dans toutes les directions, les signaux émis par des émetteurs pouvant être situés à des distances de plusieurs centaines de kilomètres. La couverture des bandes de mesure pourra être étendue dans le futur.

La NSA a trois missions principales :
– La surveillance du spectre (Spectrum monitoring) qui permet de suivre globalement la qualité et l’évolution de l’environnement radioélectrique terrestre, par la mesure régulière de l’occupation spectrale des bandes de fréquence utilisées sur le site. Les observations sont réalisées quotidiennement.
– La mesure des interférences (RFI monitoring) est plus ciblée que la surveillance de l’occupation spectrale car on se focalise sur un émetteur particulier que l’on cherche à caractériser, identifier et localiser. Cet émetteur aura par exemple été détecté précédemment à partir des observations des radiotélescopes du site ou des observations de surveillance spectrale de la NSA. Ce type d’observation peut être réalisé de façon ponctuelle ou de façon quasi-continue sur des périodes longues.
– Les observations satellitaires qui peuvent être réalisées dans le cadre de campagnes internationales de détection et de suivi des brouillages par les émetteurs satellitaires, dans les bandes de radioastronomie. Ce type d’observation est limitée par les performances mécaniques de l’antenne, notamment sa vitesse de pointage si on souhaite suivre individuellement un satellite défilant. Par contre la NSA peut apporter des informations sur la visibilité depuis notre site.

Domaine de fréquences : 10 MHz à 4 GHz

Contact : I. Thomas

Caractéristiques techniques

Les antennes

La NSA est située au centre du site de 150 hectares. Elle possède plusieurs antennes pour couvrir dans deux polarisations orthogonales, les différentes bandes de fréquences observées. Les antennes sont positionnées sur une plateforme à 22 mètres de hauteur ou au sol. Sur la plateforme, une monture motorisée alt-azimutale permet d’orienter certaines antennes dans toutes les directions.
Les antennes disponibles sont les suivantes :
– une antenne parabolique orientable à 23m pour couvrir la bande 1 à 4 GHz
– une antenne log-périodique orientable à 23m pour couvrir la bande 100 à 1000 MHz
– une antenne papillon fixe à 23m pour couvrir la bande 10-100 MHz
– une antenne de type « NenuFAR » fixe au sol pour couvrir la bande 10-100 MHz

Les récepteurs

Les signaux d’antennes sont amplifiés et acquis par des récepteurs à haute dynamique. Des banques de filtres permettent de conserver l’intégrité du signal.
La NSA dispose de deux moyens d’acquisition et d’analyse :
– un analyseur de spectre commercial à balayage
– un analyseur à transformée de Fourier (FFT) développé à l’observatoire, pouvant acquérir en temps réel des largeurs de bande jusqu’à 600 MHz
Les récepteurs fournissent des données spectrales qualifiées et des données statistiques (analyseur FFT) dans des formats hétérogènes.

Le contrôle-commande

Le système informatique de contrôle-commande permet le pilotage des observations et la mise à disposition des données.
Il contrôle les systèmes de la NSA, à savoir la motorisation de pointage, les récepteurs, les analyseurs, les interfaces Web de commande à distance. Il applique la calibration instrumentale et met à disposition les données spectrales dans un format défini.

Le traitement des données

Les données qualifiées et calibrées de la NSA sont fournies dans un format hiérarchique et ouvert RMHDF (Radio Monitoring Hierarchical Data Format) fondé sur le format HDF5.
Un fichier RMHDF unique contient les données issues de l’observation (données spectrales, données statistiques) ainsi que les métadonnées associées (paramètres du système d’observation, paramètres de calibration).
Les fichiers sont stockés sur des serveurs sécurisés.

Des outils développés avec le langage python permettent de traiter les données et les fichiers RMHDF :
– visualisation des données en 1D (spectres, statistiques), 2D et 3D (spectrogrammes)
– vérification de la compatibilité par rapport à des seuils de brouillage admissibles
– calibration des données
– agrégation de fichiers

Programmes d'observations

La NSA est utilisable via des interfaces Web pour la configuration, la planification et le suivi des observations

La NSA a des programmes d’observation récurrents dans le cadre de sa mission de « spectrum monitoring », afin de qualifier statistiquement et qualitativement les bandes observées par les radiotélescopes du site et les bandes allouées au service de radioastronomie.

 

 

 

La NSA a des programmes spécifiques pour chaque cas de RFI ou de réseau satellitaire, dans le cadre de ses missions de « RFI monitoring » et « observations satellitaires ».