Lévy rotative bandes hautes
Par F5AD
Sur mauvais sol, les antennes verticales ne donnent pas les résultats espérés en angle de départ et performances DX, et un doublet horizontal leur est généralement supérieur, sauf dans les creux de son lobe de rayonnement.
Dans le cas d'une Lévy, ces creux sont encore plus marqués puisque leur directivité augmente avec la fréquence, passant par un maximum quand l'antenne mesure 2x5 lambdas/8
Le seul moyen pour être omnidirectif, et avoir un bon comportement sur mauvais sol est donc de rendre l'antenne orientable, d'où une Lévy rotative pour accéder à nos cinq bandes hautes.
La hauteur
Plus l'antenne est haute, mieux elle se comporte en DX; pour la rendre rotative, il faut qu'elle soit au sommet d'un pylône ou d'un mât, c'est en général le point le plus élevé de la station.
La longueur
Il n'est pas bon qu'une antenne symétrique mesure moins d'une demi onde, sous peine de voir son rendement diminuer à cause de son impédance qui s'écroule.
Coté gain, il ne faut pas dépasser 2x5 lambdas/8 car au-delà ce gain diminue et apparaissent des folioles importants dans le lobe de rayonnement.
Donc pour couvrir de 14 à 29,7 MHz, il ne faut pas prendre moins de 10m à cause du14 MHz, et pas plus de 12m à cause du 28 MHz.
Le diamètre
Pour des raisons de facilité, le choix s'est porté sur une antenne filaire, sur le principe de l'antenne canne à pêche; le fil de type électricien 2,5² dénudé, est introduit dans deux cannes à pèche de 7m, origine Décathlon, qui forment les deux éléments de la Lévy (appelée "center fed" dans la littérature anglo-saxonne).
La ligne bifilaire se construit facilement en 600 Ohms, il suffit de prendre du fil électricien de 2,5² espacé de 13cm,
Le fil n'a pas à être dénudé, l'isolant agit uniquement sur le coefficient de vélocité; les pertes ne sont pas significatives en décamétriques; il n'en serait pas de même sur UHF.
Les photos montrent la construction de la ligne bifilaire, avec les pièces d'espacement réalisées en tube IRO gris percées au bon diamètre pour que le fil entre juste en frottant. Il y a un séparateur tous les mètres; une fois positionnés, une petite torsion sur le fil l'empêche de glisser, plus un peu de joint silicone pour boucher les deux extrémités, et coller le fil par l'intérieur.
L'utilisation de ligne bifilaire aérée est obligatoire, on profite de ses très faibles pertes pour la faire fonctionner avec de forts ROS sans entraîner pour autant de pertes exagérées. Il ne faut pas aller trop loin cependant, et on admet qu'il ne faut pas dépasser un ROS de 10.
On voit qu'on atteint déjà ce ROS de 10 quand l'antenne fonctionne en demi onde et encore pire en dessous; pour un diamètre de fil de 2mm un compromis qui maintiendra un ROS sur la ligne inférieur à 8 sur les cinq bandes s'obtient pour une longueur de fil de l'ordre de 2x5,5m, ce qui rentre parfaitement dans les deux cannes à pêche dont on a retiré le scion.
La rotation
Le problème, c'est qu'une ligne bifilaire de 15cm se prête mal à la rotation sur 360 degrés, cette partie de la ligne, entre l'antenne et le sommet du pylône se fait donc en câble coaxial, mais double: un câble pour chaque élément, l'âme réunie à l'élément, la gaine à la masse; ce double câble fait la boucle permettant la rotation et quelques centimètres après sa fixation au pylône, les âmes seules sont réunies à la ligne bifilaire qui va vers la station.
Si on se limite à 100 Watts, du câble 6mm doit suffire, mais du 12mm, en 50 ou 75 Oms, peu importe, est plus sécurisant; la longueur de 2x1,5m est suffisamment courte pour que les pertes induites soient négligeables, et la boîte d'accord se chargera du ROS qu'ils introduisent, puisque sur 1m50 on passe de 600 Ohms à 100 ou 150 Ohms selon le câble retenu.
Cette utilisation de deux câbles coaxiaux avait déjà été faite en 1976 sur une Yagi 80m!
Cadre support
Les deux cannes à pêche sont tenues sous un cadre en cornières par des U filetés origine magasins de bricolage. Pour ne pas écraser les cannes à pèche, elles sont protégées au niveau des deux U par des tronçons tube PVC plomberie de diamètre 40 coupés longitudinalement d'un trait de scie et qui les enrobe juste en force.
Haubanage
Ces cannes à pêche ne pourraient supporter un coup de Mistral sans rejoindre le sol en morceaux, aussi, pour qu'elles en tiennent deux, elles sont haubanées dans le sens horizontal contre le vent, et dans le sens vertical contre leur propre poids.
Haubannées avec de la cordelette nylon, (polyamide), elles n'en tiennent pas trois pour autant car le nylon est trop élastique; il faut impérativement quelque chose de non élastique résistant aux UV (polyester à la rigueur, ou mieux Dyneema, Vectran, Kevlar, protégés UV).
Alimentation
Elle se fait en bas de la ligne bifilaire par boîtes d'accord, et là, comme déjà vu avec la Lévy verticale, ce n'est pas aussi simple que l'on pourrait croire car il est quasi impossible, de trouver une longueur antenne-plus ligne qui ne ramène que des faibles impédances en bas de ligne sur les cinq bandes hautes.
Et si l'on se retrouve avec une haute impédance, il y a deux inconvénients, un petit et un gros:
Le petit inconvénient, c'est qu'il va y avoir des surtensions importantes dans la boîte d'accord; par exemple 4000 Ohms vont produire plus de 600 Veff pour 100W HF; et 2000Veff pour 1kW; mais c'est gérable avec des condensateurs variables en conséquence.
Le gros inconvénient, et qui en plus est invisible, c'est que le facteur de surtension du circuit de sortie de la boîte d'accord n'est pas infini; il ramène donc une résistance de pertes non infinie en parallèle avec la charge, et l'énergie qu'on fabrique part en partie dans l'antenne mais en partie aussi, en chaleur, dans cette résistance, et là c'est moins intéressant.
Exemple, un circuit parallèle L-C avec C=100pF et un facteur de surtension de 70 ramène une résistance de perte de 4000 Ohms sur 28 MHz; dans un tel cas de figure, la moitié de la HF fournie part en chaleur dans la self de la boîte d'accord!
Ici une boîte d'accord sur 18 MHz, on peut voir que la ligne bifilaire est branchée sur 6 spires, tandis que l'arrivée 50 Ohms est branchée sur 2,25 spires; le rapport de transformation d'impédance est donc de (6/2,25)²=7,11
La partie résistive de l'impédance parallèle ramenée en bas de ligne est donc de l'ordre de 50x7=350 Ohms, ce qui est idéal.
Solution
Il ne faut pas avoir de ventre de tension en bas de la ligne...
Pour cela, on utilise la ligne telle quelle sur les bandes où elle amène une impédance raisonnable, disons inférieure à 600 Ohms, et on la prolonge par ce qu'il faut de ligne sur les autres bandes pour obtenir l'effet adaptation d'impédance d'un tronçon quart d'onde qui transforme une haute impédance en une basse impédance.
On voit tout de suite que la Lévy n'est pas une solution aussi simple que ce que l'on croit a priori, tout au moins si l'on veut les cinq bandes hautes.
Résultats
L'antenne placée à 19m du sol est très satisfaisante.
L'antenne de comparaison est une Lévy de même dimension mais placée verticalement avec son point haut à 13m du sol.
La Lévy horizontale dépasse systématiquement parfois même de beaucoup la verticale.
Attention, il s'agit d'essais sur mauvais sol, sec et calcaire; ce qui désavantage la polarisation verticale.
En outre il faut penser aux pylônes métalliques qui constituent de véritables obstructions dans certaines directions, si bien que la verticale n'est pas omni directive et de loin.
Conclusions
Si l'on peut mettre une horizontale rotative, ce sera mieux qu'une verticale au milieu de pylônes.
Si l'horizontale devait être fixe, sa directivité deviendrait un gros handicap sur les pointes; rappelons qu'en outre la directivité augmente avec la fréquence (jusqu'à 2x5/8).
Le choix dépendra donc des possibilités d'installation.
Il faut savoir que l'horizontale est un peu moins directive si on la dispose en V inversé, ce qui est donc conseillé si elle n'est pas rotative.
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