Une yagi deux éléments sur 80 m
Article paru dans la revue
Radio REFde juillet 1976
La mode est aux " monstres" en ce qui concerne
les antennes; en cette période de soleil calme, les bandes
basses connaissent un regain d'activité DX si bien qu'on entend
souvent parler maintenant de GPA, de delta loop 1, 2 voire 3
éléments sur 80 m, et que plus rien n'étonne personne.
...et l'antenne est une yagi 2 éléments" annoncè-je
fièrement à mon correspondant américain. " Est-ce qu'elle
tourne?" me répondit-il sans rire (1).
Introduction
Non elle ne tourne pas bien sûr, mais malgré tout elle peut
"tirer" au choix vers l'Ouest ou vers l'Est par la
simple action sur un commutateur au niveau de la station.
Pourquoi Est-Ouest? Simplement parce que
l'immeuble sur lequel elle est montée est allongé dans le sens
Nord-Sud et permet de monter un dipôle 80 m sur chaque côté de
la terrasse située au 10e étage; distance entre dipôles 8,8
mètres.
Le principe
L'antenne, comme toute yagi deux éléments, est constituée d'un
élément rayonnant et d'un parasite. Un relais placé au centre
de l'élément parasite introduit ou court-circuite une ligne
bifilaire si bien qu'il se comporte tantôt en directeur, tantôt
en réflecteur suivant la position du relais (Fig. 1).
Description de l'élément
parasite
La fréquence centrale d'accord de l'antenne a été choisie
égale à 3,750 MHz afin de couvrir la plage 3,7 à 3,8 MHz
(trafic intercontinental autour de 3,8 MHz) .
Toute la description qui va suivre peut
être transposée bien entendu à une autre bande.
Nous avons vu dans un article précédent que la longueur du
directeur devait à être égale à 0,89.lambda/2 soit
0,89.300/(2.3,75)= 35,6 m (2 x 17,80 m).
Un réflecteur lui, devrait mesurer 1,03.lambda/2 soit 41,04m (2 x 20,52m).
Une antenne avec réflecteur possède moins de gain, mais il faut bien accepter quelques compromis.
La différence de longueur entre directeur
et réflecteur est de 5,44 m (2 x 2,72m) l'élément parasite est
donc déterminé (figure 1); relais fermé il mesure 2 x 17,80 m,
c'est un directeur, relais ouvert il mesure 2 x 20,52 m et c'est
un réflecteur,
Description de
l'élément rayonnant
Accordé sur 3750 kHz, sa longueur doit être de: 0,95.lambda/2 =
0,95 300/(2x3,75)= 38m (2x19m).
La littérature nous dit que son impédance sera de 15 à 20 ohms
pour un écartement entre éléments de 0,11 lambda, soit 8,8
mètres (figure 2). L'utilisation d'un dipôle replié (figure 3)
quadruple cette impédance.
Il est pratiquement impossible de réaliser une ligne bifilaire type "échelle à grenouille" ayant une impédance de 60 à 80 ohms (les deux conducteurs devraient être rapprochés à se toucher).
Par contre, deux câbles coaxiaux 50 ohms montés comme indiqué figure 4 fournissent une ligne symétrique 100 ohms et donc un ROS acceptable de 100/80 = 1,25 à 100/60= 1,67
Malgré cela, cette ligne symétrique est branchée dès que possible sur une boîte d'accord qui assure le passage en asymétrique sur un coaxial 75 ohms qui descend à la station.
Les photographies montrent la partie centrale de
l'élément: plaque en matière plastique servant d'isolant,
fixée au sommet d'un tube en acier; on voit aussi les pièces
d'extrémité, l'élément est légèrement en V inversé, et
trois plaquettes de 20 cm sur 2 cm, épaisseur 1 à 2 mm
maintiennent l'écartement des fils à 20 cm (pour ces
plaquettes, du circuit imprimé verre époxy débarrassé de son
cuivre convient parfaitement).
L'espacement entre éléments est, nous l'avons vu, de 8,8 m; leur hauteur au-dessus du sol n'a pas de limite, une antenne ne pouvant donner sa pleine efficacité que si elle est parfaitement dégagée.
Ici, le centre des éléments est à 6 m
au-dessus de la terrasse, surplombant le vide d'environ 40 m et
les extrémités sont à environ 3 m de la terrasse. Il est
certain qu'on gagnerait à les porter elles aussi à 6 m. La
ligne 100 ohms doit être la plus courte possible.
Boite de passage
symétrique asymétrique (figure
5)
La
bobine est réalisée sur un diamètre de 40 mm ; elle comporte
43 spires de fil 20/10. Longueur de la bobine 9 cm. Elle possède
une prise au centre réunie à la masse des deux coaxiaux de la
ligne 100 ohms et à celle du coaxial 75 ohms.
Le CV de 150 pF doit être au moins isolé à 1000 V.
Les âmes des deux coaxiaux 50 ohms viennent sur des prises symétriques par rapport à la prise centrale, et l'âme du coaxial 75 ohms vient sur une prise de la demi bobine la plus accessible.
La mise au point consiste à jouer sur les
trois prises (deux restant toujours symétriques) et sur le CV
afin, par réglages successifs, de supprimer tout ROS dans le
coaxial 75 ohms
.
Malheureusement, lorsqu'on passe de la position directeur à la position réflecteur, l'impédance change au centre du dipôle replié; il faut donc deux ensembles bobinage-capacité commutés par un relais (figure 6).
En position travail (fig. 1 et 6) on est en fonctionnement réflecteur et on règle L2 C2; en position repos on est en directeur et on règle L1 C1. Il n'y a aucune influence d'un réglage sur l'autre.
On a figure 7 1es courbes de ROS obtenues en fonctionnement directeur et réflecteur.
On note un meilleur comportement en directeur qu'en réflecteur.
Alimentation des relais de
commutation
Si l'on se décide à tirer une ligne
(secteur, 12 ou 24 V) pour alimenter les relais, le problème est
résolu 
instantanément; si par contre on aime les
complications, voici la méthode adoptée ici:
- côté station, on injecte du 24 V continu dans l'âme du coaxial, le condensateur 10.000 pF évite un court-circuit intempestif par l'émetteur, et la bobine R100 empêche la HF de fuir dans le 470 uF (fig. 8).
- côté antenne, même procédure pour
séparer le 24 V et la HF (fig. 9). Là, comme il n'y a pas de
liaison électrique entre les deux éléments, un câble scindex
va alimenter le deuxième relais sur l'élément parasite.
-
Résultats
Ne disposant pas d'un dipôle de référence, il est impossible
de connaître le gain obtenu mais les résultats étant normaux
en ce qui concerne les rapports avant-arrière, on peut penser
que le gain est de l'ordre de 5 dB en "directeur. Et de 4 dB
en " réflecteur ".
Pour les rapports avant-arrière, l'antenne en réflecteur est nettement supérieure (de l'ordre de 15 dB), cela est normal car pour ce mode les éléments sont plus rapprochés que la normale (0,15 à 0,25 À), ce qui diminue le gain mais augmente le rapport avant-arrière. En mode directeur l'écartement ne permet pas d'escompter plus de 6 dB avant-arrière, ce qui semble être le cas. Ce rapport pourrait être amélioré en rapprochant encore les éléments (0,05 lambda) mais le fonctionnement en réflecteur deviendrait problématique. II faut donc s'accommoder d'un compromis.
Il est évident que disposant de 24 mètres
pour l'espacement entre éléments extrêmes, l'idéal serait de
monter une trois éléments, avec commutation simultanée par le
même principe sur les deux éléments parasites; les
performances nettement supérieures des Yagi trois éléments en
rapport avant,arrière, donneraient à coup sûr des résultats
spectaculaires.
Les photos sont de F9FF.
(1)
Ndlr: Cette description peut être adaptée aux autres bandes. Il
nous est arrivé de contacter une station américaine ayant 17
él. sur 20 m et même un VK (qui devait avoir un beau jardin)
opérant en mobile (à l'arrêt?) avec une rhombic.
André Ducros F5AD
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