Verticale bandes hautes
en Y inversé
Par F5AD
L'idée est de construire une antenne omidirective pour les bandes hautes, 14 à 28 MHz , plutôt pour le portable (ou le maritime mobile), donc facile à monter et à démonter; mais sans qu'il soit interdit de l'utiliser en fixe dans un jardin ou sur un toit. Le trafic souhaité sera plutôt le DX.
Les impératifs:
Omnidirectivité
Omnidirectivité et facilité de montage-démontage amènent naturellement vers une verticale avec radians.
DX (gain et angle de départ)
S'il est difficile d'obtenir du gain avec une antenne simple, il est important de ne pas en perdre, ce qui va avoir plusieurs conséquences; il faut:
Un fouet vertical mesurant au moins lambda/4 sur 14 MHz; (pour ne pas se retrouver avec une antenne courte et les pertes correspondantes sur cette bande)
Un fouet vertical mesurant au plus 5 lambda/8 sur 28 MHz; (au-dessus on commence à avoir des lobes vers le ciel et une perte d'efficacité en DX)
Pas de trappes (risques de pertes et raccourcissement de l'antenne)
Pas de perte ohmique volontaire, même si c'est pour obtenir un bon ROS partout (solution souvent retenue dans les antennes miracles)
Une longueur fouet+radian d'au moins lambda/2 sur 14 MHz; (toujours pour ne pas se retrouver avec une antenne courte sur cette bande)
Montage démontage
Pour la partie verticale, on adoptera la solution "canne à pêche": du fil de cuivre est plaqué contre une canne à pêche en fibre de verre, à éléments télescopiques; l'antenne démontée mesurera ainsi environ un mètre, et le fil sera récupéré en rouleau; très pratique pour le coffre d'une voiture.
Le fil sera du 1,5mm par exemple; nous admettrons que son coefficient de vélocité est de 0,97; avec du fil électricien 1,5² gainé, il faudra plutôt prendre 0,92.
Pour une antenne fixe, le fil est passé à l'intérieur de la canne.
Les radians seront au nombre de deux; pourquoi deux ? Parce qu'on ne peut pas faire moins!
Avec un seul radian on n'est pas omnidirectif; avec deux radians bien alignés on est omnidirectif à mieux qu'un dB; à chacun de juger s'il est intéressant d'en mettre plus.
Les conclusions:
La partie verticale doit mesurer plus de 5,14m (0,97 fois lambda/4 sur 14,15 MHz)
La partie verticale doit mesurer moins de 6,38m (0,97 fois 5 lambda/8 sur 28,5 MHz)
On aurait donc a priori intérêt à prendre 6,38m pour le fouet ce qui donnerait le maximum de gain sur toutes les bandes.
Dans ces conditions, pour une longueur fouet plus radian d'au moins 10,28m (0,97 fois lambda/2 sur 14,15 MHz) il faut un minimum de 3,98m pour chaque radian pour que puisse se développer au moins une demi-onde sur 14 MHz.
Notons que dans ce cas (radian de 3,98m), sur 14MHz, l'ensemble fouet plus radian est donc à la résonance et fonctionne comme une Windom avec attaque décentrée.
Il faut bien entendu une boîte d'accord au point d'alimentation pour toutes les bandes; en portable, en maritime mobile, elle est facile d'accès; sur un toit, mieux vaudra utiliser une boîte d'accord déportée type AH3 ou autre.
Le piège des hautes impédances:
On le sait, les
antennes multibandes peuvent ramener des hautes impédances sur
certaines fréquences, et les boîtes d'accord ont parfois du mal
à faire leur travail. Ici, avec un fouet de 6,38m cela
correspond à une fréquence de 22,81 MHz; par chance ce n'est
pas sur une bande amateur, mais çe n'est pas loin du 21 MHz et
ça peut être limite pour certaines boîtes d'accord.
Il est donc prudent de centrer ce point de haute impédance un peu mieux entre le 21.450 et le 24.890 de manière à avoir la même valeur résistive sur ces deux bandes afin de ne pas en défavoriser une par rapport à l'autre. Expérience faite, un bon équilibre a été trouvé en se calant sur 23.3 MHz; soit une longueur de fouet de 6,24m.
Les radians mesureront alors 10,28 - 6,24 = 4,04 m pour avoir la pleine résonance sur 14 MHz.
Avec du fil électricien gainé, 1,5², coefficient de vélocité estimé à 0,92 les longueurs seraient: pour le fouet 5,92m et pour les radians: 3,83m.
Inclinaison des radians:
Ils peuvent être horizontaux ou légèrement inclinés pour servir de haubans; dans ce cas on doit en mettre plus de deux.
Sur 28 MHz, cependant, où l'antenne fonctionne en 5/8 il vaut mieux que les haubans soient horizontaux, sinon, on commence à avoir un peu de rayonnement inutile vers le haut. Ce n'est pas dramatique pour autant.
Hauteur de l'antenne:
Le bas de l'antenne a été placé à deux mètres du sol, radians légèrement inclinés pour arriver à un mètre du sol; plus haut serait aussi bien, même mieux. En maritime mobile elle est à 1,5m du plan de masse (!) radians parfois horizontaux; tout ceci est sans trop d'importance, la boîte d'accord se chargeant de régler les détails. Sur un toit, à chacun de voir en fonction des cheminées.
L'antenne n'a pas été essayée posée au sol, ce qui n'est pas un très bon choix sur les bandes hautes, mais si on n'a pas le choix, il faut alors respecter les impératifs de plan de sol pour ce type d'antenne.
La canne support:
Si rien n'est fait, avec les vibrations du vent, les éléments vont inéluctablement se désolidariser et l'antenne va perdre un ou deux mètres de hauteur; en portable ou en maritime mobile ce n'est pas grave, on va redéployer l'élément qui s'est enfoncé et on continue; quoi que dans l'opération, on a en général perdu le QSO en cours et que l'émetteur n'a pas apprécié le brusque changement de ROS.
Sur un toit, c'est bien simple, il ne faut pas que ça arrive. On parle de scotcher les liaisons entre les tubes, mais pour être tranquille j'ai opté pour plus violent: une petite vis Parker (inox si possible) à chaque jonction, et scotch auto vulcanisant par dessus. (Pas trop grosses les vis Parker, afin de ne pas fragiliser la canne); et scotch électricien sur le vulcanisant pour le protéger des UV.
Toujours coté solidité, une canne de 7m bien dégagée ne survit pas à un hiver de Mistral si elle n'est pas haubanée au moins sur deux niveaux par du fil Kevlar (pas Nylon trop élastique). Le fil peut être de petit diamètre.
La boîte d'accord:
Dans une option construction maison, la boîte a été réalisée avec une optique pertes minimum; cela implique plusieurs choses:
La meilleure self possible
Un commutateur de qualité
En fait: Pas de commutateur
On peut voir ici dessous la boîte d'accord utilisée en /MM; elle est réalisée dans un boîtier étanche (tout au moins aux embruns); la self, huit spires sur un diamètre de 4cm a été réalisée avec du tube de cuivre de 4mm peut-être issu d'un réfrigérateur. Comme on peut le voir, les huit spires sont accessibles depuis l'extérieur grâce à huit longues vis laiton fixées sur la paroi du boîtier; sur la photo de droite, on les voit vues de l'extérieur.
Aussi bien le CV que l'antenne, que l'arrivée du Tx peuvent être réunis à la spire de son choix grâce à des cosses et un écrou sur chaque vis. Toutes les adaptations d'impédance sont possibles jusqu'à un rapport de 64, soit 3200 Ohms.
Non encore réalisé quand la photo a été faite, de l'autre coté de la self ont été rajoutées huit autres vis laiton permettant de jouer à la demi spire.
En cas de changement de bande, au pire il y a trois cosses à déplacer et le CV à repositionner; c'est fait en une minute.
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Sur la photo de droite, on peut voir une situation où sept spires sont utilisées, l'âme du câble venant de l'émetteur est branché sur la cinquième spire, et l'antenne sur la quatrième; dans cette configuration la partie résistive de l'impédance de l'antenne serait de 50x(4/5)²=32 Ohms.
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