Verticales pour le DX

Verticales pour le DX ?

Par F5AD

Pour favoriser le DX, il faut que l'antenne envoie son énergie le plus bas possible sur l'horizon afin d'allonger la distance de retombée de l'onde après réflexion ionosphérique, et limiter si possible le nombre de rebonds.

Sol parfait, sol réel

A la question les verticales sont-elles meilleures pour le DX, sur sol parfait la réponse est oui, puisque dans ce cas les verticales "tirent" strictement vers l'horizon tandis que les horizontales ont un rayonnement nul dans cette direction.

Seul problème, un sol parfait, c'est comme l'antenne isotrope, ça n'existe pas.

En effet, sur sol réel, le rayonnement strictement vers l'horizon est nul pour les verticales comme pour les horizontales, par contre meilleur est le sol, meilleur est le rayonnement aux faibles élévations, mais c'est valable pour les deux.

Horizon libre

Il faut voir aussi si les conditions géographiques locales permettent de rayonner bas sur l'horizon; un immeuble ou une colline de 100m de haut à 5km et tout est perdu en dessous de 1°; de même s'il y a une montagne de plus de 1000m à moins de 50km...

Ensuite il y a deux sols à considérer, celui qui est sous l'antenne, c'est celui qui va amener des pertes ohmiques et influer sur son rendement; et le sol sur lequel l'onde va se réfléchir. Pour un angle de départ de dix degrés et une antenne placée à vingt mètres de haut ce point de réflexion se situe à plus de cent mètres. Pour un angle de départ de un degrés le point de réflexion se situe à un kilomètre; là on maîtrise moins.

Et tout ceci n'est valable que si le sol dans ce rayon de un kilomètre est bien plat et bien horizontal; s'il y a des maisons, les réflexions iront n'importe où sauf dans la direction souhaitée, de même s'il y a des bosses ou des creux; seul cas favorable, un sol régulièrement en pente douce dans une direction favorisera les angles de rayonnement dans cette direction, et les défavorisera dans l'autre; il faut habiter exactement au sommet.

Pour rester réaliste, vu les conditions environnementales habituelles, il ne faut pas trop fantasmer sur des angles de départ de un ou deux degrés, sauf peut-être pour les maritimes mobiles ou les expéditions sur un atoll du Pacifique.

En outre, dans ses livres sur la propagation, F8SH, faisant référence à des études professionnelles, ne constate que rarement des angles en dessous de trois degrés et situe la valeur à rechercher plutôt vers six degrés au dessus de l'horizon. Dans la pratique donc, l'angle zéro n'a pas de sens même pour le grand DX, et il faut comparer les performances des antennes plutôt dans la zone quatre à dix degrés, voire jusqu'a vingt degrés.

Qualité du sol réel

Vient ensuite la capacité de ce sol à bien réfléchir les ondes sans les absorber au passage pour en faire de la chaleur; à ce point de vue, le meilleur sol c'est la mer, et en plus elle est garantie horizontale (quand il fait beau) ; le plus mauvais sol est certainement le milieu urbain, et entre les deux on trouve tout, le marécage, la terre agricole bien humide, le terrain sec, le sable et la rocaille.

Simulation

Plutôt que de tester des antennes sur tous ces sols, et encore faudrait il être capable de mesurer un angle de départ, on peut se faire une idée en les simulant par exemple sur MMANA, et en comparant les rayonnements obtenus aux angles faibles.

La simulation portera sur un doublet demi onde d'une part, et sur une Ground Plane lambda/4 de l'autre.

Quand on regarde les lobes de rayonnement du doublet horizontal et de la GPA (ici sur sol moyen et antennes à 3 lambda/4), on voit un gros lobe vers le ciel, gaspillant de l'énergie pour le doublet, et un ensemble de lobes bas sur l'horizon pour la verticale avec très peu de rayonnement vers le ciel. Il ne faut pourtant pas en conclure hâtivement que la GPA est meilleure en DX, en effet, les graphiques sont normalisés à un et ne font pas apparaître le gain. Si on regarde de plus près, le gain du doublet à 10 degrés est de 5 dB alors qu'il n'est que de 1,5 dB pour la GPA; à 20 degrés il est de 7,3 dB pour le doublet et de seulement 0,7 dB pour la verticale, ce qui change tout; dans ces directions le doublet est supérieur de 3,5 à 6,6 dB.

La verticale ne commence à le battre qu'en dessous de 2 degrés c'est à dire dans des directions où il n'est pas sûr que l'environnement permette à une onde réfléchie de partir avec un tel angle, et pour gagner 0,7 dB.

Résultats

Les courbes ci dessous donnent le gain comparé entre les deux antennes pour quatre types de sol, mauvais sol, sol moyen, très bon sol et mer.

Mauvais sol

Pour une antenne placée à une longueur d'onde, il n'y a pas d'ambiguïté, il faut opter pour le dipôle qui peut amener en DX jusqu'à 4,5 dB de mieux que la Ground Plane.

Pour une antenne à trois lambdas sur quatre, il y aurait 0,5 à 1 dB à gagner pour les très petits angles mais jusqu'à 5 dB à perdre par ailleurs; le choix de la verticale serait hasardeux.

Pour une antenne à une demi longueur d'onde le basculement entre les deux polarisations se fait justement pour une élévation de six degrés; on peut tenter la verticale si on est sûr de pouvoir exploiter les très petits angles, (pas d'obstacles, sol plat et régulier, grand DX), mais il faut savoir qu'on aura jusqu'à 6dB de perte dans les autres directions.

Sol moyen

Mêmes constatations que sur mauvais sol

Très bon sol

Pour une antenne placée à une longueur d'onde ou à 3/4 de lambda, il n'y a pas d'ambiguïté, il faut opter pour le dipôle qui peut amener en DX jusqu'à 8-9 dB de mieux que la Ground Plane.

Pour une antenne placée à lambda sur deux, il y a 1 à 2 dB à gagner, on peut tenter la verticale si on est sûr d'avoir la visibilité sur les très petits angles, car on a jusqu'à 12 dB à perdre par ailleurs.

Sur la mer

Ici la verticale donne toute sa mesure son gain par rapport au dipôle peut dépasser 10 dB, la question ne se pose plus; on comprend pourquoi les expéditions sur des îles perdues s'installent les pieds dans l'eau du coté de l'île favorisant le continent qu'ils souhaitent contacter.

Bandes basses

La comparaison verticale/horizontale à la même hauteur correspond à la réalité des bandes hautes; sur les bandes basses, on se voit mal aller installer une ground plane à une demi longueur d'onde du sol, ou un doublet 80m à une longueur d'onde de haut; la verticale aura plutôt tendance à être posée au sol, à la rigueur un ou deux mètres au dessus pour limiter les pertes; et sur 80m par exemple, on est souvent heureux de pouvoir installer son doublet à 20m, soit à peine lambda sur quatre..

Le graphique ci dessous compare une verticale près du sol à un doublet placé à un quart de longueur d'onde; par exemple un pylône rayonnant en quart d'onde sur 80m avec 8 radians à deux mètres du sol comparé à un dipôle placé à 20m de haut.

A lambda sur quatre du sol, nous sommes ici dans les pires conditions pour une horizontale, tout au moins pour ce qui concerne le DX, néanmoins le doublet surpasse quand même le pylône rayonnant sur mauvais sol; par contre, pour un sol moyen ou très bon, sans parler de la mer, la verticale s'impose sans hésitation.

Sur 160m, un doublet à 20m de haut ne peut pas concurrencer un pylône rayonnant de 20m avec capacité au sommet sous la forme d'une Yagi 20m par exemple, la verticale est meilleure même sur mauvais sol à partir de 10 degrés et en dessous.

Conclusion

On ne peut pas affirmer sans précaution que les verticales sont meilleures pour le DX que les horizontales; c'est souvent le cas sur les bandes basses, mais c'est souvent le contraire sur les bandes hautes.

Outre la qualité du sol sous-jacent, d'autres arguments doivent être pris en compte, comme l'omnidirectivité, la verticale sera meilleure que le doublet non rotatif sur ses pointes; le bruit reçu, la verticale a la réputation d'y être plus sensible; ou la facilité d'installation en particulier sur les bandes basses.

Après la théorie simplifiée, disons même simpliste que peut nous apporter la simlation sur ordinateur, voyons l'avis sur le terrain et en DX de quelqu'un qui sait de quoi il parle: Jeff F6AOJ ex FB8YD.

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