L'antenne HF pour espace restreint

par **Mhz** Mar 9 Fév - 18:35

L'antenne HF pour espace restreint arrive à la rescousse, là où une antenne dipôle pleine longueur ne peut être installée.
En voici quelques configurations pratiques et efficaces.

En effet, il est souvent possible d'installer une antenne dipôle HF, pleine longueur, qui n'exigera pas autant d'espace qu'une antenne dipôle installée horizontalement au-dessus du sol, et ce, sans utiliser des bobines (inductances) pour en raccourcir la longueur physique!

Je souligne "sans bobines" parce que celles-ci sont responsables d'une diminution de performance qu'on peut souvent éviter, en faisant preuve d'un peu d'ingéniosité.

Donc, que je ne mentionnerai pas, ici, les antennes moins performantes telles:

les antennes dipôles raccourcies physiquement à l'aide de bobines (inductances),

et les antennes verticales dites "quart de longueur d'onde", à inductances ou à trappes.
Je vous reparlerai de ces deux cas particuliers d'antennes pour espace réduit, sur d'autres pages de ce site.

Chaque extrémité d'une antenne dipôle doit donc - impérativement - être installée à plus de deux (2) mètres au-dessus du sol.

Si vous vivez dans une région du globe où il neige en hiver, vous devrez tenir compte de cette éventualité et installer le point d'ancrage inférieur à au moins deux (2) mètres au-dessus d'une accumulation de neige au sol!

Si l'épaisseur de neige au sol atteint souvent un mètre ou deux - là où vous projetez d'installer le point d'ancrage pour l'extrémité la moins élevée de l'antenne - alors, le point d'ancrage de cette extrémité devra être au moins à quatre (4) mètres au-dessus du sol!

par **Mhz** Mar 9 Fév - 18:39

L'antenne dipôle inclinée (sloper)
Cette antenne HF pour espace restreint ne requiert qu'un seul mât (ou point d'ancrage) élevé, alors que l'autre mât (point d'ancrage) pourra être plus court, tout en étant au moins 2 mètres de haut.

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Le patron de radiation sera presque omnidirectionnel, et favorisera légèrement la direction vers laquelle l'antenne penche - tant en transmission qu'en réception.

Notez que l'angle entre le câble de transmission coaxial et l'antenne devrait être de 90 degrés, et ce, sur une distance (préférablement) d'au moins un quart de longueur d'onde.

Eviter que l'antenne n'induise de l'énergie RF sur la portion blindée du câble coaxial. Ce voltage RF risquerait de revenir dans la salle radio et nuire au bon fonctionnement des appareils et accessoires.

Notez, cependant que vous pouvez éliminer cette énergie RF parasitaire en installant une bobine d'étranglement (RF choke) ou un étrier en ferrite pour câble coaxial, à l'extérieur, avant que le câble coaxial ne pénètre dans l'édifice abritant la salle radio.
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Bobine d'étranglement RF

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Étrier de ferrite pour étranglement RF

et d'éviter aussi que le blindage du câble coaxial ne se mette à irradier de l'énergie RF qui viendrait causer de la distorsion dans le patron de radiation de l'antenne.
Mais, que faire si vous n'avez même pas assez d'espace pour installer une antenne dipôle inclinée?

N'abandonnez pas! Voici deux autres exemples d'antenne HF pour espace restreint qui peuvent vous dépanner.

par **Mhz** Mar 9 Fév - 18:41

L'antenne dipôle en "V" inversé
Vous pourrez installer une antenne dipôle en "V" inversé dans moins d'espace, encore, que l'antenne dipôle inclinée!

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L'impédance caractéristique de cette antenne HF pour espace restreint sera très près de 50 ohms à la fréquence de résonance. Vous pourrez donc l'alimenter directement avec un câble coaxial de même impédance caractéristique, comme le RG-8, RG-8x ou le RG-58.

Vous n'aurez pas besoin d'utiliser un transformateur d'impédance (tuner) si vous n'utilisez l'antenne que sur la bande de fréquences pour laquelle elle a été conçue.

Pour que l'antenne en "V" inversé soit efficace, vous devrez vous assurer que l'angle - à l'apex - entre les deux sections de l'antenne dipôle soit supérieur à 90 degrés. Si l'angle est inférieur à 90 degrés, chaque branche de l'antenne dipôle induira, tour à tour, un peu d'énergie RF dans l'autre, ce qui rendra le patron de radiation relativement imprévisible et diminué!

Cela dit, faites ce que vous pouvez dans l'espace dont vous disposez. Le résultat sera encore meilleur que celui que vous donnerait une antenne dipôle comportant des bobines (inductances) pour en réduire la taille physique.

Mais, n'exagérez pas en réduisant trop l'angle à l'apex sous le seuil de 90 degrés! Si vous insistez trop, vous obtiendrez de bien piètres résultats, et le mot "décevant" ne sera pas assez fort pour décrire la situation.

Si vous ne pouvez pas installer une antenne dipôle en "V" inversé pour le 80 mètres, alors installez-en une, plus courte, dont l'angle à l'apex sera d'au moins 90 degrés. Choisissez, de préférence, une longueur de l'antenne dipôle qui sera résonante sur une bande de fréquences pour radioamateur - comme le 40 mètres.

Si vous désirez utiliser la même antenne sur plus d'une bande de fréquence, au-dessus de la fréquence de résonance, vous devrez utiliser un transformateur d'impédance (tuner).

Notez que le fil d'une "V" inversée sera légèrement plus long que le fil d'une antenne dipôle horizontale, parce qu'il faut compenser pour la fréquence de résonance qui monte quand on abaisse les branches d'une antenne dipôle pour en faire une "V" inversée.

Finalement, selon l'environnement physique dans lequel l'antenne est installée, il se peut que de l'énergie RF revienne causer de l'interférence dans la salle radio. Si c'est le cas, vous n'aurez alors qu'à installer une bobine d'étranglement (RF choke) sur le câble de transmission, à l'extérieur, avant son entrée dans l'édifice.

par **Mhz** Mar 9 Fév - 18:42

L'antenne HF pour espace restreint en "U" inversé
Voici une antenne HF pour espace réduit inusitée!

La majorité de l'énergie RF d'une antenne dipôle de demi-longueur d'onde est irradiée - ou capturée - par la portion centrale qui représente environ 66% de la longueur totale de l'antenne - que j'appellerai la portion "utile".

Donc, le reste de l'antenne - chaque côté de cette portion centrale - peut pendre vers le sol sans trop nuire à sa performance.

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Une antenne - en "U" inversé - pour le 80 mètres pourrait être tendue entre deux mâts qui ne seraient séparés que d'environ 27 mètres seulement! Voici comment on arrive à ce nombre.

On obtient la pleine longueur physique d'une antenne dipôle horizontale d'une demi-longueur d'onde pour 3,6 MHz à l'aide de cette formule:

143 / 3,6 MHz = 39,7222 mètres (A)

La portion "utile" de cette antenne dipôle serait de:

66% * 39,7222 mètres = 26,2167 mètres (B)

Donc, si on tient compte des isolateurs et des cordes qui s'ajoutent à chaque extrémité de la portion "utile" de cette antenne, on pourrait l'installer entre deux mâts (ou points d'ancrage) qui ne seraient séparés que de seulement 27 mètres.

Maintenant, à quelle hauteur doit-on installer cette antenne HF pour espace restreint en "U" inversé?

Elle doit être installée au moins assez haut pour que personne (ou un animal) ne puisse lui toucher ou entrer en contact avec elle.

Afin de respecter les règles de sécurité, énoncées précédemment, les deux segments moins actifs de l'antenne ne devront pas pendre à moins de deux (2) mètres du sol.

Donc la portion "utile" de l'antenne dipôle en "U" inversé pour le 80 mètres (disons 3,6 MHz) devra être installée à une hauteur qui se calcule comme suit:

longueur d'un segment "moins actif" ((A - B) / 2) +
distance sécuritaire au-dessus du sol (2 mètres minimum) =
hauteur minimum au-dessus du sol de la portion la "plus utile" de l'antenne, soit:
((A - B) / 2) + 2 = hauteur minimum au-dessus du sol de la portion "utile" de l'antenne

((39,7222 - 26,2167) + 2) = 8,7528 mètres au-dessus du sol (minimum)

Bien entendu, cette antenne HF pour espace restreint gagnera considérablement en efficacité si elle est installée plus haut que ça, si vous le pouvez!

Inconvénients du "U" inversé
Ce type d'antenne dipôle doit être tenue loin de matériaux conductifs, sinon son efficacité pourrait en être considérablement réduite.

Donc, les mâts métalliques sont à proscrire!

Si votre antenne HF pour espace restreint ("U" inversé) est installée entre deux édifices, les parois (murs) de ceux-ci devront être principalement constituées de bois, brique, pierre ou autres matériaux non conductifs.

Même dans ce cas, tenez les segments "moins actifs" le plus loin possible des murs qui peuvent contenir du filage électrique ou autres matériaux métalliques de structure.

par **Mhz** Mar 9 Fév - 20:52

L'antenne HF pour espace réduit raccourcie par induction linéaire

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Il est important de noter que, bien que cette antenne ressemble à une antenne dipôle repliée sur elle même, comme on en voit souvent. Ce n'en est pas une!

Notez l'ouverture au-dessus du point d'alimentation central! Normalement, vous aurez à installer un isolateur entre les deux extrémités de cette ouverture. L'isolateur n'apparaît pas sur le diagramme afin de rendre l'ouverture plus évidente.

Cette antenne dipôle est simplement repliée sur elle-même pour introduire une inductance linéaire qui augmentera électroniquement sa taille physiquement réduite à une fréquence de résonance donnée. Ce moyen d'obtenir de l'inductance est beaucoup plus efficace (considérablement moins de pertes d'énergie RF) que des bobines d'induction.

L'inductance linéaire, de cette antenne pour espace réduit, n'occasionne à peu près pas de pertes RF. Autrement dit, elle permet au radioamateur qui l'emploie d'entendre les stations qui répondent à son appel! C'est une caractéristique qui la rend nettement avantageuse - comparativement à d'autres antennes HF raccourcies.

L'antenne à induction linéaire, telle qu'illustrée schématiquement plus haut, présente les caractéristiques suivantes:

Elle est de 25% à 30% plus petite (plus courte) qu'une antenne demi-longueur d'onde de type dipôle, pleine longueur - pour une même fréquence de résonance.

Son impédance sera typiquement d'environ 35 ohms.

Cette antenne peut être alimentée par un câble coaxial de 50 ohms via un isolateur central. Pour ceux qui choisiront d'utiliser un autotransformateur (balun) 1:1, sachez qu'il sera inutile, puisque l'impédance typique de l'antenne et celle du câble coaxial sont différentes soit 0,7:1 ou, si vous préférez, 1:1,43!

Vous aurez à utiliser un transformateur d'impédance (tuner) avec cette antenne. Grâce au transfo, il vous sera également possible d'utiliser cette antenne sur des multiples impairs de sa fréquence de résonance.

Prenez l'exemple d'une antenne HF pour espace réduit (raccourcie par induction linéaire) résonante sur 80 mètres. Vous pourrez également utiliser cette même antenne sur 30 mètres, 17 mètres et 12 mètres.

par **Mhz** Mar 9 Fév - 20:55

Construction de l'antenne

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Ruban à deux conducteurs 450 ohms (ladder line)

Je vous conseille d'utiliser du ruban à deux fils conducteurs parallèles (ladder line) de 390-450 ohms d'impédance caractéristique. Ce genre de ruban assure une inductance linéaire égale (très régulière) sur toute la longueur de l'antenne - ce qui est nécessaire pour éviter les pertes de signal.

Notez que je n'ai pas essayé une telle antenne à plus de 200 watts.

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Ruban à deux conducteurs 300 ohms (twin lead)

Si vous comptez imposer moins d'une centaine de watts de puissance RF à l'antenne, alors un ruban à deux fils conducteurs parallèles de 300 ohms (twin lead) - celui conçu pour service extérieur, comme celui qui était anciennement utilisé avec les antennes de télévision - fera probablement l'affaire.

par **Mhz** Mar 9 Fév - 20:55

Dimensions réduites
Les dimensions, données ci-dessous, d'une antenne HF pour espace réduit chargée linéairement sont intentionnellement un peu plus longues que nécessaire. Vous aurez donc à trouver la dimension finale expérimentalement.

En effet, une antenne HF, installée à moins d'une demi-longueur d'onde au-dessus du sol, sera affectée par la conductivité et les caractéristiques diélectriques du sol au-dessus duquel elle est installée.

Or, je ne peux savoir quelle sera la fréquence de résonance fondamentale que vous aurez choisie.

Et, je ne peux savoir à quelle hauteur vous installerez votre antenne.

Et, ni vous ni moi ne connaissons les caractéristiques du sol à l'emplacement que vous aurez choisi!
Voici les dimensions approximatives de départ pour les fréquences de résonance suivantes:

160M (1.85 MHz)53.97 m.
80M (3.6 MHz) 27.74 m.
40M (7.1 MHz) 14.06 m.
30M (10.1 MHz) 9.89 m.
20M (14.1 MHz) 7.08 m.
17M (18.1 MHz) 5.51 m.
15M (21.1 MHz) 4.73 m.
12M (24.9 MHz) 4.0 m.
10M (28.5 MHz) 3.5 m.

par **quantiumt** Sam 13 Fév - 9:30

14OP13 a écrit:L'antenne dipôle en "V" inversé
Vous pourrez installer une antenne dipôle en "V" inversé dans moins d'espace, encore, que l'antenne dipôle inclinée!

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L'impédance caractéristique de cette antenne HF pour espace restreint sera très près de 50 ohms à la fréquence de résonance. Vous pourrez donc l'alimenter directement avec un câble coaxial de même impédance caractéristique, comme le RG-8, RG-8x ou le RG-58.

Vous n'aurez pas besoin d'utiliser un transformateur d'impédance (tuner) si vous n'utilisez l'antenne que sur la bande de fréquences pour laquelle elle a été conçue.

Pour que l'antenne en "V" inversé soit efficace, vous devrez vous assurer que l'angle - à l'apex - entre les deux sections de l'antenne dipôle soit supérieur à 90 degrés. Si l'angle est inférieur à 90 degrés, chaque branche de l'antenne dipôle induira, tour à tour, un peu d'énergie RF dans l'autre, ce qui rendra le patron de radiation relativement imprévisible et diminué!

Cela dit, faites ce que vous pouvez dans l'espace dont vous disposez. Le résultat sera encore meilleur que celui que vous donnerait une antenne dipôle comportant des bobines (inductances) pour en réduire la taille physique.

Mais, n'exagérez pas en réduisant trop l'angle à l'apex sous le seuil de 90 degrés! Si vous insistez trop, vous obtiendrez de bien piètres résultats, et le mot "décevant" ne sera pas assez fort pour décrire la situation.

Si vous ne pouvez pas installer une antenne dipôle en "V" inversé pour le 80 mètres, alors installez-en une, plus courte, dont l'angle à l'apex sera d'au moins 90 degrés. Choisissez, de préférence, une longueur de l'antenne dipôle qui sera résonante sur une bande de fréquences pour radioamateur - comme le 40 mètres.

Si vous désirez utiliser la même antenne sur plus d'une bande de fréquence, au-dessus de la fréquence de résonance, vous devrez utiliser un transformateur d'impédance (tuner).

Notez que le fil d'une "V" inversée sera légèrement plus long que le fil d'une antenne dipôle horizontale, parce qu'il faut compenser pour la fréquence de résonance qui monte quand on abaisse les branches d'une antenne dipôle pour en faire une "V" inversée.

Finalement, selon l'environnement physique dans lequel l'antenne est installée, il se peut que de l'énergie RF revienne causer de l'interférence dans la salle radio. Si c'est le cas, vous n'aurez alors qu'à installer une bobine d'étranglement (RF choke) sur le câble de transmission, à l'extérieur, avant son entrée dans l'édifice.

C 'est l'antenne que j'ai faite et installée provisoirement dans les combles en attendant de pouvoir m'offrir mieux