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Quelques réalisations d'antennes


Sur cette page:













Une delta loop 144MHZ:

antennes delta loop.jpg (11 ko)

Cette description a fait l'objet d'un article
paru dans MEGAHERTZ MAGAZINE du mois d'octobre 2005.
En voici un resumé.

L'antenne delta loop est une antenne de type boucle d'onde entière en forme de triangle pointe vers le bas. Elle présente l'avantage d'être plus performante qu'une yagi avec le même nombre d'élément. Le gain d'une yagi 4 éléments VHF est de 8 dbd, or celui d'une delta loop 3 éléments VHF est de 8.1 dbd.

Ces valeurs de gain sont à prendre comme une simple indication, je n'ai aucun moyen technique de le vérifier. Une fois l'antenne montée, tout en respectant bien les cotes, elle s'est accordée rapidement et sans difficulté. Après avoir mis correctement au point le GAMMA MATCH j'ai obtenu un ROS de 1/1sur 400 HZ et 1.7/1 aux deux extrémités de la bande passante qui est d'environ 1,2 MHZ. C 'est son rapport AV/AR qui a attiré mon attention en premier. Celui-ci serait de 22 dB d'après d'autre description et le rapport AV /Cotés de 30 dB ???

Pour fabriquer ces antennes, il est très important de faire attention au matériaux utilisés. Il existe dans le commerce différent type d'aluminium et tous ne sont pas compatible avec nos application. Le rendement de vos antenne en dépend. Le boom est un tube de 30mm de diamètre et de 2 mm d'épaisseur. Cette qualité de matériaux se trouve facilement chez les fournisseurs industriels à des prix très compétitifs. Les triangles sont entièrement en tube c'est à dire que le haut de la boucle n'est pas en file électrique.

Dans de nombreuses descriptions, j'ai noté qu'il était fortement conseillé de faire un angle de départ de 75° à la base de chaques triangles, mais pour ma part je n'en ai pas tenu compte. Je me suis contenté de les faire de la façon la plus simple. Le diamètre des tubes utilisé pour la réalisation influe sur la longueur physique des éléments, des espacements et du gain. Tous les éléments sont de mêmes diamètres, ainsi que le corps du gamma match. Pour ma réalisation j'ai utilisé un diamètre de 10mm. Les tubes utilisés se trouvent dans tout bon magasin de bricolage, mais attention il faut choisir des tubes en alu brut et surtout pas anodisé. Car leurs caractéristiques électriques sont désastreuses.

La pièce principal de l'antenne, celle qui prend le plus de temps à réaliser, et ou il faut être très précis. Cette pièce est découpée dans une plaque d'aluminium de 10mm d'épaisseur, ce qui n'est pas facile à trouver. La difficulté est l'angle du trapèze puisque c'est sur s'est deux cotés que les tubes forment la base du triangle,et qui seront fixés par 6 vis BTR. (voir photo et schéma), également trois vis pointaux viendront serrer le triangle sur le boom.

Après diférents essais, j'ai trouvé qu'un angle de 55° est nécessaire pour avoir la distance voulut sur le haut du triangle permettant de fixer un tube à la bonne longueur. Le reste s'est du perçage et du taraudage. Ci-dessous un petit rappel du diamètre de percage à faire par rapport au vis à utiliser. Pour découper la plaque d'alu. de 10mm j'ai utilisé une scie sauteuse avec une lame spécial pour métaux non ferreux ( lame spéciale aluminium) et beaucoup d'huile de coupe. Pour le perçage, une perceuse a colonne est indispensable. Je n'ai pas d'outillage très sophistiqué chez moi une perceuse à colonne; une bonne lime; une scie sauteuse et un jeu de taraud. Cette pièce est très longue à réaliser, il faut environ 2h par élément. Mais avec beaucoup de patience, on y arrive.

Image1.jpg (33 ko)



triangle1nb.GIF (72 Ko)


schéma la piéce principale

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support n2nb.GIF (56 Ko)


Autre possibilité.

Le Gamma Match :

J'ai du chercher des informations avec beaucoup d'obstination,aussi poser différents questions à plusieurs OM, ayant approché le sujet. En effet dans les multiples descriptions d'antennes, des côtes nous sont données et quand vous essayer donc de réaliser le gamma et bien on se rend compte que plus rien ne fonctionne parce que certains facteurs ne sont pas pris en compte. Sans aucunes prétentions voici ce que j'ai découvert sur ce sujet, sans chercher à donner des explications scientifiques qui ne sont pas à ma porté d'amateur. Cette méthode est celle qui m'a été conseillée pour sa simplicité et son efficacité.

Le gamma match se compose d'un tube dans lequel ont insert un morceau de câble coaxial dépourvu de sa gaine extérieur et de sa tresse ce qui constitue l'élément capacitif. A l'extérieur et au bout du gamma vient un court circuit, celui-ci constitue le point d'attaque a la bonne impédance de l'antenne.

En théorie : La longueur du gamma match se calcule par 1/8eme de lambda et son diamètre est égale à celui des éléments (10 mm pour la VHF. L'écartement joue aussi un rôle dans la capacité. Si on écarte trop le gamma du radiateur la capacité augmente aussi, cette écartement se calcule de 0.10 a 0.15 Lambda.


En pratique :

une chose importante avant de commencer s'est la position du gamma par rapport au cadre. Celui-ci doit être sur le coté du cadre et doit dépasser du gabarits de l'antenne lorsque l'on regarde celle-ci par le coté. Toutes autres positions modifient les réglages et les performances générales. Ensuite le tube qui constitue le corps du gamma débute au même niveau que la pointe du triangle. J'insiste sur ses détails qui ont une très grande importance !

J'ai donc commencé par positionner le tube de 18 cm de long qui constitue le corps du gamma match sur l'antenne, avec deux écarteurs en téflon (isolent), ensuite j'ai mis en place le cour-circuit en position haute ( c'est a dire à l'extrémité du gamma). Ensuite vient le tour du morceau de câble coaxial dépourvu de gaine extérieur et de sa tresse, dont il ne reste que l'âme et le diélectrique, que j'ai enfilé jusqu'à la moitié du tube.


Le réglage :

Le corps du Gamma reste fixe de sa position on commence par trouver l'impédance approximative de l'attaque en déplaçant le court circuit le long du cadre radiateur et du corps du Gamma. Ensuite on cherche la capacité qui fera chuter la réactance en coupant le morceau de d'âme et son diélectrique à l'intérieur du tube. On affinera les réglages en jouant sur ses deux réglages simultanément jusqu'à obtenir un ROS de 1/1.

Essai :

Au premier essai, la delta loop, sur un mat de 2m. au milieu de la cour. Elle était accordée sur 143.800MHZ. Aprés une légère retouche de la position du court circuit du gamma match, j'obtenais un ROS de 1.1 sur 144.300MHZ. Ensuite vient l'installation de l'antenne sur le support définitif au-dessus de la cheminée,et pour finir la connection du câble coaxiale, j'ai commencé par écouté quelques balises. Effectivement le résultat est sans appel je reçois la balise du Gard avec un signal de 2 a 15h, alors qu'avec la yagi 9 éléments cela était impossible à la même heure. Des essais sur plusieurs semaines ont été réalisé pour prendre en compte le facteur propagation.

De plus j'ai remarqué un gain de 2 point S-mètre en moyenne, sur toutes les stations que j'ai l'habitude de contacter, celle-ci m'a également confirmé un meilleur signal sur ma transmission. La bande passante s'est avéré identique à la version d'essai en trois éléments. Je me dois de vous signalé un petit ennui que j'ai constaté avec cette antenne : les vibrations. Après 2 semaines viennent les premiers coût de vent, à 35/40 km/h et en plaine nuit bien entendu. Quelle cauchemar ce bruit de vibration amplifié par la cheminée, impossible de nous endormir. Si vous ne souhaitez pas vous attirer les foudres de l'XYL en plein sommeil, je vous conseille de mettre de la mousse expansive dans chaques tubes, cela vous évitera d'avoir à démonter entièrement l'antenne. Cependant elle a présenté une très bonne tenu au vent l'or de rafale à 90 km/h. Ceci confirme bien la théorie des antennes delta loop…



Image4.jpg (23 ko)



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Version grand espacement.



Pour optimiser les performances de cette antenne j'ai essayer une version grand espacement. Tout les éléments sont a 0.25 lambda d'espacement. Ceci resserre considérablement le lobe de rayonnement et donne de très bons résultats. Par contre le réglage est beaucoup plus difficile à réaliser.



v2.jpg (23 ko)

schema2.jpg (19 ko)



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La FD4:


L'antenne FD4 est une filaire 4 bandes 80m,40m, 20m, 10m.


elle est alimenté au tiers avec un transformateur d'impedance 6/1 par un coaxial.


Le balun 6/1


6 sur 1.jpg (12 ko)


Schema de la FD4:

FD4.gif (5 Ko)


L'avantage de cette antenne est sa bande passante puisqu'elle n'utilise pas de trappe.


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Une antenne HF toute bandes


Sur le principe de l'antenne long fil cette verticale travail de 3 a 30 Mhz. Simple a réaliser c'est une antenne pour pas chère
Sont principe est celui des antennes HF utilisé sur les bateaux et surtout les chalutiers. Pour quelle fonctionne correctement il faudrait mettre une boite d'accord au pied de l'antenne.
Pour l'attaque de l'antenne j'ai réalisé un transformateur d'impédance 9/1 dont voici les photos. C'est la partie la plus " difficile a réaliser ".



Longfil.GIF (12 ko) TRANSFO D'IMPEDANCE 019.GIF (29 ko)


TRANSFO D'IMPEDANCE 058.GIF (52 ko) TRANSFO D'IMPEDANCE 062.GIF (36 ko)




antennehf.jpg (26 ko)

Ensuite j'ai mis une longueur de fil de 10m50 dans une canne a pêche. Puis 24 radians de longueur égale au quart d'onde de la fréquence la plus basse a utiliser, enterré a quelques centimètres de profondeur dans le sol.
Et cela fonctionne bien avec des performences moyennes mais acceptable.


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Antenne QFH.


Voici ma QFH pour la réception des satellites météo défilant.




presentation.jpg (9 ko)



Voici le schéma.



picofqfh.gif (35 ko)


Elle est faire avec du plat de 20mm de large par 2mm d'épais. c'est bien plus facile a travailler pour donner la courbure.


QFH 001.jpg (70 ko)



QFH 004.jpg (88 ko)


Attention les elements du bas sont en une partie. le boom est percé avec une scie a métaux afin d'y enfiler le plat alu.






Important:


Il faut que le balun soit bobiné a l'inverse du sens de rotation de l'antenne.


QFH 048.jpg (56 ko)


L'alimentation de l'antenne se fait avec du coaxial de 50 ohms et les deux boucles sont couplés par un morceau d'alu inséré entre les elements et le boom.


QFH 049.jpg (46 ko)



couplage des boucles.GIF (8 ko)

QFH 056.jpg (38 ko)


Les résultats sont vraiment excellent même sans préamplis ce qui est tout de même indispensable pour avoir une image de qualité surtout lorsque le satellite a une élévation moyenne.

Voici une image lors des premiers essais sans préampli.



sat.jpg (71 ko)


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Une antenne VHF/UHF facile a fabriquer


Voici une petite antenne mobile bibande Vhf / Uhf très simple a realiser a partir d'une antenne de récupération 80 Mhz du service incendie et secours.

Voici le schéma:

schema.JPG (10 ko)

Elle fonctionne en 1/4 d'onde sur VHF et en 5/8 sur Uhf. La self fait 40mm de diamètre extérieur et elle est constituée d'une seule spire.

detail de la self.jpg (14 ko)

Voilà une petite antenne simple efficace et pas trop haute, ce qui est pratique pour le garage et autre parking urbain qui sont limités en hauteur. Les performences en vhf sont acceptable et la bande passante couvre toute la bande 144 / 146 Mhz. Par contre en uhf la bande passante ne couvre que 3 Mhz du début de bande en 430 et 433 environs avec un ROS de 2 aux extremitées. Le randement est moyen, disons que pour une utilisation sur un relais locale elle sera suffisante.

antenne mobile 058.jpg (47 ko)




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Expérimentations sur les antennes EH


Ma curiosité sur cette antenne ma conduit à quelques réalisations. Persuadé que ce type d'antenne n'offrirais que des résultats médiocre, j'avoue avoir été surpris par leurs performances. Bien qu'inférieur à un dipôle ou une verticale multi-bande il convient de reconnaître que leurs tailles réduite permet un dégagement intéressant sur le toit de la maison en toutes discrétion par exemple. Absolument mono-bande voir mono-fréquence, avec une bande passante très étroite les antennes EH permettront de trafiquer à ceux qui ne peuvent installer de grande antenne. Aujourd'hui les lotissements ou le milieu urbain reste difficilement propice à l'installation d'un pylône ou d'un grand mat. En bref celles-ci sont un bon compromis. Voici l'adresse d'un site qui ma fortement influencé dans mes recherches de plans et autres schéma: http://f5swn.2.free.fr Superbe site et superbe description.

100_2072.jpg (91 ko)

Sur le net vous trouverez beaucoup de schémas et autre bidouilles en tout genre. Certain montages n'ont jamais fonctionné chez moi. Voici deux schémas qui fonctionnes à coup sur.

Le premier et le plus classique c'est celui avec deux bobines :

plan de cablage.JPG (21 ko)

Le deuxième est exactement pareil que le premier mais avec une seule bobine :

EH simple.jpg (15 ko)

La différence entre les deux c'est qu'avec deux bobines c'est beaucoup plus simple à régler mais la bande passante est beaucoup plus étroite. Alors qu'avec une seule bobine la mise au point est plus minutieuse mais la bande passante est bien plus large offrant une souplesse d'utilisation.


Réalisation:


Les cylindres se calcules en divisant le diamètre du tube mandrin par 3.14

Le diamètre du tube à utiliser est en fonction de la fréquence.


tableau de diametre.jpg (10 ko)

Il est cependant possible de modifier le diamètre des tubes. Lors de mes expérimentations je ne disposais pas de tube de 5o mm pour la bande des 20m, j'ai donc utilisé un tube de 40mm en ajustant les dimensions avec les mêmes formules et le fonctionnement est identique.

Pour le 80m il est aussi possible d'utiliser de tube de diamètre 100mm il suffit de doubler la longueur des tubes alu. et d'ajuster les selfs.


Les selfs:


Montage avec du fil rigide 2.5mm² jointives.

Tableau pour la version avec une seule bobine.

self antenne EH simple.jpg (11 ko)

Tableau pour la version avec 2 bobines. (Les deux self sont bobinées dans le même sens)

self antenne EH double.jpg (12 ko)

Voici quelques photos de mes réalisations.

construction1.jpg (35 ko)
construction 6.jpg (47 ko)

Version 40m: pour faire les deux cylindres en aluminium j'ai utilisé de la gaine de ventilasion souple pour VMC. Ce n'est pas cher et facile à travailler avec un bon ciseau, en plus ça fonctionne bien...


EH 40m 011.jpg (90 ko)

L'antenne en phase de test au sol. Très peu de différence avec un dégagement de plusieurs mètres.

Voici la disposition de mes antennes pour les essais.


EH 40m 017.jpg (80 ko)

Résultat:

La meilleur antenne reste le dipole. L'antenne EH à des performences acceptables et procure 2 points de moins que le dipôle. Par contre j'ai noté une sensibilité moindre au bruit.

Je pense qu'elle reste une bonne antenne pour du portable ou dans le cas d'une installation difficile avec des antennes de grande envergure.

L'inconvénient c'est que la EH à une bande passante très reduite ce qui s'explique par le fait qu'il s'agis d'un simple circuit accordé à la fréquence de resonnance.

Sur 20m une antenne EH à 9m du sol marche très bien mais le dipôle reste encore le mieux. L'utilisation d'une boite d'accord est necessaire pour couvrir toute la bande.

Je n'ais pas réalisé de modèle 160m mais j'ai souvent entendu dire que sur cette bande la EH se comporte très bien puisque moin sensible au bruit, elle favorise le DX.

FIN...



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fabrication d'une W3DZZ avec des trappes coaxial.



Une W3DZZ est un dipôle bi-bande, 80 et 40 M. à trappes. Souvent exploité sur 20 et 10 m en plus des deux autres bandes mais se n'est qu'un compromis a la boite d'accord. Il est d'ailleur reconnu que les performances sont plus que médiocres. Nous resterons uniquement sur la partie 80 et 40m.

W3DZZ.jpg (4 ko)

schema trappes.jpg (23 ko)



La description de la réalisation des trappes est dans la page expérimentation divers. Tout y est détaillé.

Voici les courbes de ROS.

Ros coax 7.jpg (19 ko)

Ros coax 35.jpg (31 ko)



Pour la protection contre la pluie il est vendu dans le commerce des petites boites en plastique qui servent à protéger les prises électrique. (Voir photos)

protection des trappes 1.jpg (31 ko)1005130.JPG (36 ko)



Ce système est très étanche et bien monté il protégera les trappes des intempéries. Par contre je vous déconseillé de percer des troue d'aération pour évacuer l'humidité. Celle ci s'évacue très bien par les bouts puisque le joint en caoutchouc n'est pas complètement étanche il permet le passage de l'air et cela suffit à sécher l'intérieur. Vous pouvez aussi recouvrir les trappes avec de la chambre a air qui renforce l'étanchéité.

protection des trappes chambre a air.jpg (15 ko)



Un dernier conseil pour l'accord de l'antenne. Il est logique de commencer par l'intérieur du dipôle. Pour la W3DZZ ' (40/80m) il faudra d'abord commencer par la partie 40m puis ensuite le 80m.

Voilà bonne réalisation et bon trafic.



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MMANA mode d'emplois par LX2DX


Membre du forum LX2DX nous a fait une magnifique description de l'utilisation de MMANA. Suivez a la lettre les instructions et le résultat est garantie.


Souvent, on hésite à se lancer dans le construction d'une antenne car on se demande si cela vaut vraiment la peine. L'informatique peut nous venir en aide.
Depuis plusieurs années, des logiciels spécialisés dans le domaine de la simulation d'antennes sont apparus certains d'entre eux sont disponibles en version freeware. Parmi eux, MMANA-GAL développé par le radio amateur japonnais JE3HHT est l'un des plus populaires.
Certains pensent que ce type de logiciel est difficile et réservé aux 'spécialistes'. C'est faux, et j'aimerais le prouver par un exemple pratique.
Est ce que cela vous tente qu'on crée ensemble une antenne virtuelle et qu'on lance sa simulation? D'accord? Alors, c'est parti...


Pour une prise en mains de MMANA, nous allons rester modestes et tenter de simuler une antenne dont la géométrie est simple par exemple un dipôle taillé pour la bande des 27 MHz. Démarrons MMANA-GAL (Figure 1)


mmana_10.jpg (37 ko)
Figure 1: lancement de MMANA-GAL



En haut et à gauche de l'écran, on distingue 4 onglets: 'Geometry', 'View', 'Calculate' et 'Far Field Plot'.



'Geometry': c'est l'onglet dans lequel on se trouve au démarrage de MMANA. C'est ici qu'on définit la géométrie de l'antenne, son point d'alimentation et la fréquence sur laquelle la simulation sera faite.
'View': on y verra l'antenne
'Calcultate': on y lancera la simulation et voir les résultats sous forme de chiffres
'Far Field': c'est ici que devraient apparaître les résultats sous forme numérique et graphique


Il faut savoir que dans MMANA, les antennes sont définies comme un ensemble de fils que dont on précise les coordonnées X,Y Z de leurs extrémités.
C'est exactement le même principe que de donner sa position géographique en indiquant sa latitude (X), sa longitude (Y) ainsi que son altitude (Z). Dans le cas du dipôle, l'antenne est constituée d'un seul fil (qui est interrompu par le point d'alimentation). Nous allons donc définir les coordonnées de ses 2 extrémités. (Voir Figure 2)



mmana_11.jpg (14 ko)
Figure 2: géométrie de l'antenne analysée



Le dipôle est parallèle sur l'axe Y et à 5m de hauteur (Z=5m). Une de ses extrémités sera positionnée à -2m68 et l'autre à +2m68 sur l'axe Y.
La première extrémité du dipôle est donc localisée en X=0, Y=2m64 et Z=5m. Ces valeurs sont à taper sous X1(m), Y1(m), Z1(m). De même, on définit les coordonnées de la seconde extrémité en X=0, Y= -2m64 et Z=5m. Taper ces valeurs sous X2(m), Y2(m) et Z2(m).
On suppose ensuite que le diamètre du fil avec lequel le dipôle sera construit a 2mm de diamètre, soit 1mm de rayon. On tape donc la valeur 1 dans la colonne R(mm).
Le dipôle est censu reçu pour fonctionner sur la bande des 11m. On définit sa fréquence de travail à 27.5 MHz.
Le câble coaxial d'alimentation sera connecté au centre de l'antenne.
Pour définir l'alimentation on écrit dans la case adéquate le texte W1C (='Wire 1 Center',en français au centre du fil numéro 1)
On termine par donner un nom à l'antenne. Elle sera baptisée 'Dipôle Passion-Radio'


mmana_12.jpg (73 ko)
Figure 3: entrée des paramètres de l'antenne


A ce stade, l'antenne est complètement définie. Vérifions qu'on n'a pas commis d'erreur en visualisant l'antenne dans le second onglet dénommé 'View'. Vous devriez obtenir une image semblable à la figure 4. Assurez vous de sélectionner 'Free Space' (espace libre), cela évite d'inclure dans la simulation l'effet du sol sur le comportement de l'antenne.



mmana_13.jpg (55 ko)
Figure 4: Vue 3D sur le dipôle

mmana_14.jpg (31 ko)
Figure 5: lancement de la simulation


mmana_15.jpg (35 ko)
Figure 6: résultats sous forme numérique


Les résultats apparaissent sous forme numérique dans cet onglet.
On remarquera que l'impédance du dipôle simulé proche des 72 ohms prévus dans la théorie, le SWR (TOS) vaut environ 1.4 pour une impédance de 50 Ohms de référence et un Gain de 2.13 dBi, soit quasiment le 0 dBd (ouf!).

Passons aux graphiques de diagramme de rayonnement en cliquant sur l'onglet 'Far Field Plot'.
La forme du rayonnement électromagnétique apparaît dans les graphiques bien connus de la figure 7 et, en cliquant sur le bouton '3D FF', cette information apparaît dans une vue 3D sur la huitième figure.



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Figure 7: diagrammes de rayonnement en azimuth et élévation


mmana_17.jpg (44 ko)
Figure 8: diagramme de rayonnement en vue 3D


Voilà, nous sommes maintenant arrivés au terme de cette simulation. J'espère vous avoir fait passer un bon moment à la découverte de ce merveilleux logiciel...

73, LX2DX



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