Swiss Quad 11m

par **Mhz** Sam 30 Sep - 8:54

elle antenne directionnelle monobande peut fournir un bon gain, un bon rapport F/B, n'étant pas trop grande et mécaniquement à la portée des compétences radioamateurs ? Comme on dit, c'est un processus qui consiste à rechercher le meilleur compromis.

Cela exclut les Yagi à gain élevé et à longue perche qui sont très gros et lourds.
Un Yagi à 3 éléments pourrait convenir niveau performances mais pour moi c'est encore trop gros.
Un quad cubique à 2 éléments pourrait convenir en termes de performances et de dimensions, mais mécaniquement c'est plutôt compliqué et fragile.
Le célèbre M. Baumgartner, HB9CV, a mis en place une antenne tubulaire à 2 éléments dont les deux éléments sont alimentés avec un tel phasage qu'il lui donne de meilleures performances qu'une Yagi à 2 éléments.
En Europe l'antenne HB9CV est largement utilisée dans les expérimentations portables VHF et UHF mais également en HF. Il a beaucoup de points communs avec le ZL Special, voir W4RNL
HB9CV a également transposé son système d'alimentation au quad cubique à 2 éléments, cela lui a permis de mettre à la terre les deux boucles, une idée géniale pour un modèle unique, il l'a appelé SWISS QUAD. Cela m'a pris de fantaisie au
moment où je l'ai vu, même s'il semble mécaniquement plus compliqué qu'un Yagi à 2 éléments, sa construction est à mon avis plus simple qu'un quad classique de par sa fonctionnalité tout-terrain.
Aujourd'hui, j'ai construit deux Swiss Quad, un pour 28 et un autre pour 50 MHz. Je profite donc de l'opportunité du Web pour apporter cet avantage à ceux qui sont intéressés par la construction de cette antenne, car elle est vraiment sophistiquée et elle vous offrira d'excellentes performances DX ainsi que la satisfaction de sa construction.

Remarques

Je me souviens qu'en 1990, un JA OM m'avait informé que des expériences avaient été réalisées sur 10m pour ajouter des éléments de tubage parasites au Swiss Quad (Swiss Quagui ?) et aussi pour réaliser des stacked arrays avec les antennes résultantes.
Je me souviens aussi que dans les années 90, la société japonaise TET avait commercialisé ce type d'antenne pour la bande 144 MHz.
PERFORMANCES RÉCLAMÉES

Gain contre un dipôle à courte distance 6 à 7,9 dB
Gain contre un dipôle à longue distance 12 à 14 dB
F/B à 15 km 15 dB
F/B à 1000 km 10 à 12 dB
F/B à 3000 km 18 à 24 dB
DIMENSIONS

On sait que l'effet de boucle fait résonner en dessous de la fréquence de fonctionnement une antenne dont le périmètre est égal à 1wl. Ainsi, un facteur de correction doit être appliqué à un périmètre quadruple pour qu'il résonne sur la fréquence opérationnelle, le HB9CV utilise un facteur de 1,12wl.
HB9CV se donne une différence de 5% entre les périmètres du réflecteur et du directeur.
Au minimum, le réflecteur doit être découpé afin d'avoir sa résonance 2,5% en dessous de la fréquence de fonctionnement et le réflecteur 2,5% au-dessus.
Cela conduit donc simplement aux résultats suivants :

Périmètre du réflecteur : 1,12 * 1,025 = 1,148 wl
Périmètre directeur : 1,12 * 0,975 = 1,092 wl
En raison de la géométrie spécifique de l'antenne, les données de longueur semblent difficiles à déterminer.
Mais en regardant le dessin ci-contre, il est facile de déduire quelles sont les longueurs des éléments nécessaires à la construction.

Le périmètre de la boucle est P = 2*(L + H) avec,

H = Hauteur ; L = 2*l + d = largeur ; d = espacement des boucles

AIDE AU CALCUL

Afin d'éviter les calculs de longueur de perçage concernant la bande, j'ai développé la feuille de calcul EXCEL ci-contre qui facilite grandement le travail.

Télécharger l'outil graphique (6 ko) : SQc.zip

L'outil est très flexible, il permet de changer la fréquence (centrée CW ou SSB), de modifier les différents coefficients (fraction lambda) applicables à l'espacement et aux périmètres de boucle et après décision finale de figer comme constantes, la hauteur H et l'espacement d .

ATTENTION, la modification des coefficients est une possibilité prévue uniquement pour voir comment ils agissent sur les dimensions de l'antenne. La modélisation est le seul outil permettant de déterminer comment les modifications influencent les performances des antennes.

Il est évident que l'exactitude des chiffres résulte de calculs théoriques et qu'ils peuvent être arrondis sans problème.

CONSTRUCTION

Suite à quelques demandes de précisions sur le texte et les photos, je donne ci-après une description concernant le SQ28MHz que j'ai construit. Il s'agit d'une version allégée qui a subi plusieurs intempéries, elle a été retirée après 5 ans (1988-1993) de fonctionnement (voir entités 10m dxcc) et elle a démontré son utilité. Bien évidemment d'autres diamètres de tubes et/ou de fils peuvent être utilisés car toutes les personnalisations seront automatiquement prises en compte lors de la mise en œuvre de la résonance de l'antenne.

Certaines informations de perçage et de diamètre ne sont pas fournies. Ils dépendent du matériel et du matériel que vous utiliserez.

Tailles

Détermination de d
Il est recommandé de choisir un espacement des boucles égal à 0,1 lambda

La détermination de H
H, la hauteur de boucle, est la même pour le réflecteur et le directeur. H est théoriquement déterminé comme étant un 1/4 du périmètre de la boucle du réflecteur, qui est le plus long. Je n'ai jamais trouvé d'information précise à ce sujet mais, en pratique, H est légèrement allongé et sur 10m j'ai choisi le coefficient ah = 0,26 afin d'obtenir une valeur H arrondie de 3,15m.

Détermination de L et l
Lorsque les valeurs arrondies de H et d sont saisies dans les cellules concernées du graphique, alors vous obtiendrez pour chaque boucle les valeurs de L et l.

Assemblage d'antenne

Il est très important de respecter la symétrie générale des boucles mais aussi la différence de longueur entre les périmètres des boucles.

Éléments verticaux
J'ai utilisé un câble à gaine souple de 1 mm2 composé de plusieurs fils de cuivre fins (adaptés à 100 W) et ayant une longueur H, cosses soudées incluses.

Éléments horizontaux
Après avoir déterminé d, H, L et l, il est temps de passer à la réalisation d'un élément horizontal. Pour chaque élément horizontal, j'ai utilisé une section centrale en tube carré d'aluminium de 50 cm de long et 20x20x1,5 mm. Deux tronçons de tube en aluminium, de 1m de long et 16mm de diamètre, peuvent coulisser à l'intérieur du tube carré afin d'ajuster l'espacement en d et l'autre extrémité est pliée à 45° sur une longueur de 25cm. Déterminez la position correcte de ces sections à l'intérieur du tube carré, percez là où cela est nécessaire afin de les fixer avec des vis, des rondelles, des écrous et des cales intérieures si nécessaire. (Photos).

L'assemblage de deux éléments horizontaux constitue le haut et le bas des boucles. Une pièce spéciale en aluminium OM facile à réaliser assure un croisement fiable à 90° entre deux éléments horizontaux et le mât également. (Photos). Quelques conseils :

Attention aux angles de 90° et 45°
Vérifiez que les assemblages horizontaux supérieur et inférieur sont identiques. Au sol, superposez-les et comparez.
Effectuer les corrections nécessaires
Afin d'assurer une tension des éléments filaires verticaux reliés à l'extrémité des éléments en métal, je recommande fortement de plier légèrement, vers le haut ou vers le bas selon leur emplacement, le tronçon de 25 cm plié à 45°.

Afin d'ajuster les périmètres de la boucle lors de la mise en œuvre de la résonance de l'antenne, les éléments en métal sont constitués d'un tube en aluminium de 12 mm de diamètre extérieur, ils peuvent donc glisser à l'intérieur du tube de 25 cm de section et de 16 mm de diamètre plié à 45°. Les extrémités des sections cintrées sont sciées dans le sens de la longueur sur 3 cm maximum. Une bague de serrage permettra de verrouiller l'élément en métal. (Photos)

Cas d'alimentation

Le boîtier est constitué d'un matériau isolé.
Les deux côtés opposés du boîtier sont équipés d'un joint en caoutchouc adapté au diamètre de la tige gamma (photos)
Une tôle d'aluminium est installée au fond du boîtier, elle a pour but de mettre à la terre un SO239 au moyen d'un tronçon de canal (photos)
Le boîtier est fixé au tube carré avec des vis, des rondelles et des écrous. Il ne doit pas gêner le passage du mât vertical.
Double gamma

La distance entre le dual-gamma et la boucle est d'environ 30 à 35 mm (extérieur à extérieur)
Le dual-gamma est constitué de deux tiges d'aluminium de 1m de long et 2mm de diamètre (pas crucial)
Les deux tiges sont percées à une extrémité, ces extrémités glissent à l'intérieur des joints en caoutchouc puis sont reliées entre elles au moyen d'une plaque d'angle en aluminium 10x10x1,5. (Photos)
Sur 28Mhz, deux condensateurs en parallèle – variable 60pF + fixe 60pF – sont connectés entre le centre dual-gamma et la sortie du SO239.
Les courts-circuits coulissants sont réalisés en formant une partie plate en aluminium de 10x10x1,5mm, la partie centrale est serrée au moyen de vis, rondelles et écrou papillon. (Photos)
Mât
Il est composé de deux sections TV empilables de 2 m de long et 40 mm de diamètre. Les perçages doivent être précis car ils doivent parfaitement coïncider avec ceux de l'assemblage des boucles supérieure et inférieure.

Quincaillerie/Étanchéité
Il est fortement recommandé d'utiliser une quincaillerie en acier inoxydable de très bonne qualité et également d'utiliser du mastic de scellement là où cela est nécessaire. La corrosion de 5 ans de service est très visible sur les photos.

STRATÉGIE D'AJUSTEMENT DU PÉRIMÈTRE DE BOUCLE

Après congélation de H et d, j'ai cherché quelle est la valeur du décalage de fréquence qui donne L allongé de 1cm soit autrement dit P de 2cm et l de 1/2cm. Ces données seront très utiles pour
déplacer/corriger la fréquence de résonance.
Modifier chaque élément l par la même valeur ajustera la fréquence de résonance et maintiendra à peu près constante la différence entre les périmètres de la boucle.
MISE EN ŒUVRE DE LA RÉSONANCE

Après l'assemblage de l'antenne et lorsqu'elle est en situation de test :

Placer les courts-circuits dual-gamma au plus près du maximum.
Placez le condensateur variable 60pF à sa valeur maximale.
Recherchez la fréquence où le SWR est minimum.
Pour réduire le SWR, ajustez le condensateur variable.
Si nécessaire déplacez légèrement (par pas de 5 cm) chaque court-circuit vers le centre de l'antenne.
Pour réduire à nouveau le SWR, ajustez le condensateur variable.
En recommençant plusieurs fois la procédure ci-dessus vous retrouverez une plage de fréquence où le ROS est proche de 1:1.
On peut en déduire que la fréquence centrale est la fréquence de résonance de l’antenne.
Ce premier ajustement est normalement facile à obtenir, mais il ne prend pas en compte les difficultés pour atteindre physiquement les points d'ajustement. Salut!

Selon les données de décalage de fréquence fournies par l'outil graphique (voir ci-dessus), modifiez les 8 éléments l de la même valeur afin de décaler la fréquence de résonance vers celle requise.
Normalement cette modification affecte les réglages précédents du dual-gamma. Ajustez le condensateur variable, si la fréquence de résonance précédente était très proche de celle impliquée, cela pourrait suffire.
Il est possible que vous deviez recommencer la procédure de réglage global. Sois patient!
METTRE UN STOP

Pour des raisons d'humidité, il sera nécessaire de remplacer le condensateur variable par un fixe ayant un faible facteur de température et adapté à la puissance de fonctionnement. Cela implique de retirer le jeu de condensateurs et de pouvoir estimer avec précision sa valeur ou mieux la mesurer. J'ai préféré placer un condensateur égal à environ les 3/4 de la valeur estimée et tester plusieurs valeurs en parallèle jusqu'à obtenir le ROS et la bande passante précédents.

Suite à mon expérience sur la version 50MHz qui permet un accès facile aux points de réglage du fait de sa petite taille, un réglage précis du dual-gamma est le meilleur moyen d'optimiser le SWR ainsi que la bande passante. En fait, les meilleurs emplacements de court-circuit sont obtenus lorsque la longueur gamma vers le réflecteur est plus longue que vers le directeur.

Une fois l'antenne installée à l'emplacement final, il ne faut pas exclure que vous deviez probablement recommencer la procédure de réglage. Après tout, cela est vrai pour tout type d’antenne.

par **Mhz** Sam 27 Jan - 8:14

Cela élimine les "Long-boom Yagi" qui sont très encombrantes et lourdes.
Une 3-éléments Yagi pourrait convenir vis à vis des performances mais elle me semble trop encombrante.
Une 2-éléments cubical quad pourrait convenir mais elle est à mon avis mécaniquement compliquée et assez fragile.
Le très connu Mr Baumgartner, HB9CV, a mis au point une antenne 2-éléments tubulaires dont chaque élément est alimenté avec un déphasage tel qu'il lui donne des performances supérieures à
une 2-éléments Yagi. En Europe, l'antenne HB9CV est très utilisée en VHF et UHF (portable) mais aussi en HF. Elle s'apparente à la ZL spéciale, voir W4RNL
HB9CV a aussi transposé son système à la 2-éléments quad, il lui a permis de mettre les deux cadres à la masse, une idée géniale pour un modèle unique qu'il a appelé SWISS QUAD. Elle m'a séduit
dès que je l'ai vue, bien que mécaniquement plus complexe qu'une 2-élémentsYagi, elle est à mon avis plus abordable et plus rigide qu'une quad classique grâce à sa caractéristique tout-à-la-masse.
J'ai réalisé deux Swiss Quad, une pour le 28MHz et une pour le 50MHz, et j'ai pensé à travers le web en faire profiter ceux qui seraient intéressés par cette antenne car elle est réellement séduisante et vous donnera d'excellentes performances en DX en plus de la satisfaction de l'avoir construite.
Notes
Je me rappelle qu'en 1990 un OM JA m'avait signalé que des expérimentations avaient été menées sur 10m
pour ajouter à la Swiss Quad des éléments parasites tubulaires (Swiss Quagui ?) et ausi sur le couplage
les antennes ainsi obtenues.
Je me souviens aussi de la société japonaise TET qui, il y a quelques années, commercialisait pour la bande
144MHz des antennes de ce type.

PERFORMANCES ANNONCEES

Gain en puissance par rapport à un dipôle à courte distance 6 à 7.9 dB
Gain en puissance par rapport à un dipôle à longue distance 12 à 14 dB
F/B à 15 km 15 dB
F/B à 1000 km 10 à 12 dB
F/B à 3000 km 18 à 24 dB

DIMENSIONS

D'abord, mes plus vifs remerciements à F3XY, R.Piat, auteur bien connu d'un ouvrage qui
fait référence au sein de la communauté des OM francophones, "LES ANTENNES".
En effet F3XY m'a fait parvenir un article original que je recherchais depuis longtemps de Rudolf Baumgartner,
HB9CV, sur l'antenne Swiss Quad .
Malgré que ce document soit entièrement en langue allemande et que mes
connaissances de la langue de Goethe soient très limitées, les textes appliqués à des calculs restent fort
heureusement parfaitement compréhensibles et je suis donc enfin en mesure de proposer une information sur
la manière dont HB9CV a défini le périmètre des cadres de son antenne.
On sait que par effet de boucle une antenne dont le périmètre est exactement égal a 1lambda résonnera
sur une fréquence légèrement inférieure.
Afin qu'un cadre résonne sur la fréquence de travail désirée
HB9CV a appliqué au périmètre un facteur de correction de 1.12 lambda.
HB9CV se donne une différence de périmètre de 5% entre le directeur et le réflecteur
Le réflecteur est taillé pour résonner 2.5% au-dessous de la fréquence de travail et
le directeur 2.5% au-dessus.
Ce qui conduit très simplement aux résultats suivants :
Périmètre du réflecteur : 1.12 * 1.025 = 1.148 lambda
Périmètre du réflecteur : 1.12 * 0.975 = 1.092 lambda
Du fait de la géométrie particulière de l'antenne la dimension des cadres est plus complexe à calculer.
Mais en observant le schéma ci-contre on peut facilement en déduire les longueur nécessaires pour
assurer sa construction.
Le périmètre d'un cadre est P = 2*(L + H) avec
H = hauteur ; L = (2*l + d) = largeur ; d = distance entre les cadres

AIDE AU CALCUL

Afin d'éviter un fastidieux travail de calcul des longueurs d'éléments sur chacune des bandes choisies,
j'ai fait un outil de type tableau Excel.
Téléchargement du tableau (6 ko) : SQc.zip (lien coupé)
L'outil est très souple car il permet de faire varier la fréquence (centrage CW ou SSB), de modifier les
divers coefficients (fraction de lambda) applicable à l'écartement et au périmètre des cadres et de figer
comme constantes, après décision, la hauteur H et la distance entre les cadres
ATTENTION, la modification des coefficients est donnée uniquement pour voir comment
ils agissent sur les dimensions de l'antenne. Seule la modélisation peut dire comment
ils influencent les performances de l'antenne.
Il est évident que les résultats, très précis, qui sont calculés restent théoriques et qu'ils peuvent être arrondis sans problèmes.

CONSTRUCTION

Suite à quelques demandes pour expliciter texte et photos, la description qui suit concerne la SQ28MHz que j'ai réalisée. C'est une version légère qui a subit beaucoup d'intempéries et qui a été démontée après 5 ans (1988-1993) de bons et loyaux services .
Bien évidemment d'autres valeurs de diamètre de tube et de fil peuvent être utilisées car lors de la mise en résonance de l'antenne les réglages prendront obligatoirement en compte les personnalisations.
Certaines informations de perçages et de diamètres ne sont pas fournies car elles dépendent de ce que vous utiliserez comme matériel et comme quincaillerie
Dimensions
Détermination de d
Il est conseillé de choisir un espacement de 0.1 lambda entre les cadres.
Détermination de H
La hauteur des cadres, H, est la même pour le réflecteur et le radiateur. H est théoriquement déterminée comme étant 1/4 du périmètre du cadre réflecteur qui est le plus grand. Je n'ai pas trouvé d'informations précises sur ce sujet, mais en pratique H est légèrement allongé et j'ai choisi sur 10 m un coefficient de h = 0.26 afin d'obtenir une valeur ronde de 3.15 m.
Détermination de L et l
H et d une fois arrondies, sont entrées dans les cellules concernées du tableau et vous obtiendrez les valeurs de L et l.
Assemblage de l'Antenne
Il est très important de respecter la symétrie générale des cadres mais aussi la différence de longueur entre les périmètres des cadres.
Eléments verticaux
J'ai utilisé du fil de cuivre souple (multibrins) sous gaine, de section 1mm2 (pour 100W) et de longueur H, cosses à souder comprises.
Eléments horizontaux
Une fois que H, L et l sont déterminées, il faut passer à la fabrication des éléments horizontaux.
Pour chaque élément horizontal j'ai utilisé une section centrale de 50cm de tube aluminium de section carré 20x20x1.5mm. Deux sections de tube, 1m de long et 16mm de diamètre, peuvent coulisser à l'intérieur du tube carré afin d'ajuster la distance d. A l'autre extrémité, ces sections sont pliées à 45° sur une longueur de 25cm.
Déterminer la position correcte de ces sections dans le tube carré et percer où il faut afin de les fixer solidement par vis, rondelles, écrous et cales si nécessaire. (photos)
La partie haute ou basse des cadres est faite en assemblant deux éléments horizontaux. Une pièce OM spéciale en aluminium, facile à faire, permet de les croiser à 90° de façon fiable ainsi que de guider le mât. (photos).
Quelques conseils :
Soigner la réalisation des angles de 90° et 45°.
Contrôler l'assemblage des parties horizontales haute et basse en les posant au sol l'une sur l'autre afin de les comparer.
Faire les rectifications qui s'imposent.
Afin de créer une tension des éléments filaires verticaux en extrémité des sections l, je recommande fortement de courber légèrement vers le haut ou vers le bas, en fonction de leur position, chaque section de 25cm coudés à 45°.
Afin d'ajuster le périmètre des cadres lors des essais, les éléments l sont en tube de 12mm-extérieur et donc ils peuvent coulisser dans les sections de 25cm de tube 16mm coudés à 45°. Le blocage des sections l est obtenu par un collier agissant en extrémité du tube de 16mm préalablement scié dans le sens de la longueur sur une distance de 3cm maximum. (photos)
Boîtier d'Alimentation
Le boîtier est en matériau isolant (TEKO ou autre)
Deux côtés opposés du boîtier sont percés et équipés d'un passe câble souple et isolant d'un diamètre identique aux tiges de gamma (photos)
Une plaque d'aluminium est installée au fond du boîtier afin de pouvoir mettre à la masse la SO239 au moyen d'une cornière en U.
La plaque et le boîtier sont fixés sur un tube carré au moyen de vis, rondelles et écrous. Le boîtier ne doit pas gêner le passage du mât.
Double Gamma
La distance du double gamma au cadre est d'environ 30 à 35mm (extérieur-extérieur)
Il constitué de deux tiges d'aluminium d'environ 1m de longueur et de diamètre 2mm (peu critique).
Les deux tiges sont percées à une extrémité et glissées dans les passes câbles, elles sont ensuite reliées entre elles par un profilé en équerre de 10x10x1mm. (photos)
Pour le 28MHz, deux capacités en parallèle - 60pF variable et 60pF fixe - sont connectées entre le centre du double gamma et la sortie SO239
Les courts-circuits coulissants sont réalisés par formage d'un méplat d'aluminium 10x10x1.5mm avec serrage au centre par vis, rondelles et écrou papillon. (photos)
Mât
Il est constitué de deux sections emboîtables pour antennes TV, 2m de long et diamètre 40mm. Le perçage doit être précis car il doit correspondre parfaitement aux éléments haut et bas des cadres.
Visserie/Etanchéité
Il est fortement conseillé d'utiliser de la visserie inoxydable de très bonne qualité et aussi d'utiliser du mastic d'étanchéité où c'est nécessaire. L'effet de 5 ans de corrosion est bien visible sur les photos.
STRATEGIE DE REGLAGE DES CADRES
Après avoir figé H et d, j'ai cherché quel écart de fréquence provoquait une variation de 1cm de L soit 2cm pour P et 1/2 cm pour Cette information sera utile pour déplacer/corriger la fréquence
de résonance lors des essais.
La mise en résonance se fera en modifiant chaque élément l d'une valeur identique afin de garder très sensiblement constante la différence de périmètre des cadres.

RECHERCHE DE LA RESONANCE

L'antenne étant construite et en situation d'essai :
Placer les courts-circuits du double gamma presque au maximum.
Placer le CV de 60pF à sa valeur maximum.
Chercher la fréquence pour laquelle le ROS est le plus bas.
Ajuster le CV pour diminuer encore le ROS.
Si nécessaire rapprocher du centre de façon identique (au pas de 5cm) les courts-circuits.
Ajuster à nouveau le CV pour diminuer le ROS.
On doit par approches successives arriver à trouver un domaine de fréquences où le ROS est très proche de 1:1.
On en déduit que la fréquence centrale de ce domaine correspond à la fréquence de résonance de l'antenne.
Ce premier réglage est normalement facile à obtenir, mais je ne tiens pas compte des problèmes d'accessibilité aux réglages. Hi!
En fonction de l'approche faite avec le tableau (voir ci-dessus), corriger les 8 éléments l de façon à centrer la résonance sur la fréquence voulue.
Ces modifications agissent légèrement sur le réglage du double gamma. Agir sur le CV, si la première résonance était proche de celle recherchée, il est possible que cela soit suffisant.
Il n'est pas impossible qu'il faille recommencer plusieurs fois le cycle de réglage. Soyez patient !

POINT FINAL

Pour des raisons d'humidité il faut remplacer le CV par un condensateur fixe peu sensible à la température et supportant la puissance d'émission.
Cela implique, après avoir démonté le CV, que l'on puisse estimer précisément sa valeur ou mieux la mesurer. J'ai préféré utiliser un condensateur égal à environ les 3/4 de la valeur estimée et j'ai testé plusieurs valeurs en parallèles afin de retrouver la bande passante et le ROS précédents.
D'après mon expérience sur la version 50MHz qui permet un accès facile aux réglages grâce à sa taille réduite, un tâtonnement pointu au niveau du double gamma permet d'optimiser ROS et bande passante.
En effet, la meilleure position des courts-circuits est obtenue avec une longueur de gamma allant vers le réflecteur supérieure à celle allant vers le directeur.
Il faut aussi savoir que la mise en situation définitive de l'antenne nécessitera certainement de revoir légèrement les réglages.
Au demeurant ceci est valable pour n'importe quelle antenne.

par **Mhz** Dim 26 Mai - 8:28

La Fabrication

L'antenne « Swiss-Quad » que nous proposons est le résultat d'une longue étude pratique, menée par un amateur suisse, M. Baumgartner, HB9CV, de Berne, qui a bien voulu nous accorder le privilège d'une description détaillée à l'intention des om's de langue française.
Ajoutons toutefois, que cette antenne est protégée par un brevet, ce qui n'exclut nullement sa réalisation par l'amateur pour son usage personnel.

Elle se compose de deux carrés parallèles d'un quart d'onde de côté et espacés de un dixième de longueur d'onde au maximum.
Ils sont repliés au centre de leur partie horizontale à 45°, ce qui permet de les fixer au même point central et de se passer de ce fameux support en croix, de grande envergure, qui a fait jusque-là reculer certains amateurs pourtant très tentés par la Quad (fig. VI-l18).
Nous avons alors un aérien entièrement métallique et dont l'armature est entièrement à la masse : la fixation directe au mât-support s'effectuant en deux points de potentiel HF nul.
On remarquera également que les cadres sont constitués par du tube léger pour les parties horizontales et par du fil pour les côtés verticaux, ce qui donne un ensemble léger mais de bonne rigidité mécanique.
Les deux cadres sont alimentés, ainsi que nous le verrons plus loin, et l'un, qui mesure environ 5 % de moins, constitue le directeur, tandis que l'autre agit comme réflecteur.
La proximité des deux cadres parallèles et leur longueur critique produisent la relation de phase nécessaire à la production d'un rayonnement dans une direction privilégiée. La puissance concentrée dans le lobe principal est voisine de 95 % de la puissance totale rayonnée, ce qui est tout à fait remarquable. Le repli des parties horizontales ainsi que la présence du mât ont une influence négligeable sur le diagramme de rayonnement.

Comme l'ensemble de l'antenne est alimenté, la puissance est répartie également dans les deux éléments et la résistance de rayonnement, du fait du faible espacement est légèrement inférieure à la moitié de celle d'un cadre résonnant seul (30 à 40 ?). La bande passante est très convenable sur chaque bande et, bien que la réactance augmente d'une façon relativement rapide lorsqu'on s'écarte de la résonance, le diagramme de rayonnement n'est pas affecté pour des écarts allant jusqu'à 9 % de la fréquence centrale.
La résonance de l'antenne complète, mesurée au point d'arrivée du câble d'alimentation est la moyenne de la fréquence d'accord des deux cadres pris isolément et la réactance capacitive du directeur est exactement compensée par l'inductance du réflecteur. La différence de longueur des périmètres de chaque carré a été fixée à 5 % après de nombreuses mesures.
Si on la diminue, les lobes secondaires augmentent; si au contraire, on l'augmente, le lobe principal s'élargit, ce qui diminue le gain avant. L'alimentation des deux éléments se fait très simplement par une double gamma-match (fig. VI-119), qui permet une adaptation parfaite du câble coaxial à l'antenne en même temps qu'il assure le passage du feeder dissymétrique à l'antenne symétrique. Tout cela est donc parfaitement sain et logique.

Voyons comment le réaliser.

La figure VI-120 montre clairement la forme de la pièce permettant l'assemblage des tubes et la fixation sur le mât vertical qui sert de support rotatif à l'antenne.
C'est un bloc octogonal d'aluminium portant deux évidements semi-circulaires en croix, destinés à recevoir les tubes horizontaux lorsqu'ils sont convenablement formés par pliage. Une pièce en U ou, à défaut, deux cavaliers en métal fort fixent fermement les tubes dans leur logement. Ces tubes, d'un diamètre de 20 mm, sont du type étiré en « Duralinox » mince et dur (20x 18). Ils sont formés de telle manière que les extrémités pliées soient très exactement parallèles, avec un espacement d'axe

Swiss - Swiss Quad 11m VI-118

Les antennes directives (Texte tiré de “Les Antennes”, Raymond Breault et Robert Piat ETSF - Éditions Techniques et Scientifiques Française)

en axe qui varie selon la bande de travail (un dixième de longueur d'onde). Il en résulte que ces quatre tubes, avant formage, doivent mesurer au minimum, pour :

20 m : 3,40 m (Espacement 2,10 m)

15 m : 2,40 m (Espacement 1,40 m)

10 m : 1,90 m (Espacement 1,05 m)

Le travail de pliage se fait facilement, en atelier, mais peut être réalisé sans matériel spécial. Il suffit de boucher chaque tube à une extrémité, de le remplir de sable, et de le boucher à l'autre extrémité, puis de plier à l'endroit repéré en prenant appui sur un corps dur de forme convenable. On évite ainsi les déformations ou... les cassures franches. Certains alliages particulièrement durs seront chauffés au préalable à la lampe à souder ou au chalumeau à gaz mais sans excès pour ne pas amollir exagérément le métal qui présenterait alors des faiblesses impossibles à corriger.

Ces tubes sont alors complétés et prolongés par des tubes coulissants de diamètre inférieur. Cette disposition permet d'ajuster la longueur de manière précise. Si le tube intérieur pénètre avec un jeu exagéré, il suffit de scier l'extrémité du tube extérieur et de le munir d'un collier réglable qui permettra, le moment venu, un blocage définitif et un contact correct. Les extrémités de ces tubes coulissants dont la longueur est, encore une fois, fonction de la fréquence de travail, sont terminées par un méplat coudé à angle droit ou par une cosse à souder, modèle fort, pour recevoir les 4 conducteurs latéraux qui sont constitués par du fil de 15 à 20/10 mm.

Les dimensions des deux cadres relevées sur les antennes correctement ajustées et mises au point, sont résumées dans le tableau qui suit. Elles correspondent à un périmètre total de 1,188 ? pour le réflecteur et 1,12 ? pour le directeur et ce, pour un espacement entre cadres de 0,11 ?.

Dans la pratique, les éléments verticaux sont égaux et c'est la longueur des brins horizontaux qui diffère. Elle est d'ailleurs ajustable, comme on l'a vu, par le jeu des parties télescopiques, ce qui permet d'obtenir la résonance de chaque cadre et le rapport de rayonnement avant-arrière le plus favorable. Mais la longueur (égale) des parties filaires peut être modifiée en faisant glisser le long du mât la pièce-support inférieure.
Swiss - Swiss Quad 11m VI-121

L'impédance de chaque cadre étant notablement différente de celle des câbles coaxiaux d'usage courant, on utilise un système d'adaptation en gamma-match double qui permet d'attaquer chaque cadre dans les conditions les plus favorables, tout en conservant à l'antenne une parfaite symétrie malgré une attaque dissymétrique. La figure VI-121 en montre le détail. On utilisera pour le réaliser du fil d'installation électrique, type TH, de 15 à 20/10 mm, auquel on conservera sa gaine plastique sauf aux extrémités et au centre où se fixe le câble. La distance optima n'est pas critique : une bonne valeur est ?/200, soit, grosso modo, 5 cm pour une antenne destinée à la bande 28 MHz, 7,5 cm pour 21 MHz, 10 cm pour 14 MHz, etc. Des entretoises métalliques munies d'un passe-fil assurent une parfaite rigidité du fil et seule, celle de l'extrémité est mobile pour permettre la mise au point et l'adaptation. Après quoi le fil est soudé et le collier bloqué. Le câble sera fixé au centre à travers une capacité variable de 100 pF.

Les résultats escomptés ne peuvent être atteints que si l'antenne est parfaitement réglée et mise au point. II n'est pas possible de donner des dimensions précises au millimètre près, qui éviteraient les ultimes réglages. Sans doute une antenne construite aux dimensions ci-dessus fonctionnera-t-elle correctement du premier coup, mais il restera toujours, dans chaque cas particulier, à fignoler pour atteindre le fin du fin. II faut disposer de deux choses indispensables : un grid-dip et un mesureur de puissance réfléchie (TOS-mètre). Les colliers extrêmes du gamma-match sont fixés arbitrairement au voisinage du milieu de la partie rectiligne comprise entre le coude et l'extrémité, le fil du gamma-match est coupé une quinzaine de centimètres plus long qu'il est nécessaire,, le câble est mis en place de manière définitive : gaine à la masse, conducteur central au centre du gamma-match. A son extrémité libre, le câble coaxial est refermé sur une boucle, qui sera couplée lâchement à la bobine du grid-dip que nous allons utiliser maintenant. Il n'y a nullement lieu de s'étonner devant l'existence de plusieurs résonances nettes dans un système antenne-câble. Elles sont le fait du câble. Celle qui nous intéresse et qui est le fait de l'antenne est beaucoup plus floue et plus discrète parce que amortie (résistance de rayonnement). On découplera, autant que possible, pour bien identifier la fréquence centrale qu'on pourra apprécier avec précision sur le récepteur de trafic. Si celle-ci est trop éloignée du centre de la bande, il faudra modifier, dans un sens ou dans l'autre la dimension des cadres. On peut alors jouer sur la longueur des tubes en les faisant coulisser l'un dans l'autre également de quelques centimètres en plus ou en moins, ou bien déplacer la pièce d'assemblage centrale inférieure vers le haut ou vers le bas en modifiant la longueur des fils qui forment les côtés verticaux. Lorsqu'on est parvenu au résultat cherché, il restera au moyen du TOS-mètre et d'un émetteur de faible puissance, en rapport toutefois avec celle qu'exige l'appareil pour une déviation totale dans le sens direct, à rechercher le minimum de puissance réfléchie en déplaçant le point de fixation des colliers terminaux du gamma-match. Cette dernière opération modifie la résonance de l'antenne sur laquelle il faudra revenir. On considérera la mise au point comme satisfaisante lorsque la résonance désirée étant atteinte, le taux d'ondes stationnaires se situera autour de 1,2/1.

Résultats : Le diagramme de la figure VI-122 est fort intéressant, les chiffres relevés sur une de ces antennes, montée sur le toit d'une maison de 3 étages à environ 15 m du sol, ne le sont pas moins :

Gain de puissance par rapport à un dipôle (à courte distance) = 6 à 7,9 dB.

Rapport arrière-avant.

A courte distance (15 km) 15 dB.

A moyenne distance (1 000 km) 10 à 12 dB.

A grande distance (plus de 3000 km) 18 à 24 dB.

Atténuation latérale.

Angle d'ouverture pour une diminution de puissance de moitié =60°.

Nous sommes donc en face d'une excellente antenne, légère, solide (les essais ont été conduits sur une période de plusieurs années), compacte et dont la construction « tout à la mase » élimine les problèmes d'isolement. Ses performances en DX sont remarquables.

Naturellement, on peut extrapoler ses dimensions sur toutes les fréquences et la construction d'une « Swiss-Quad » en tube de cuivre pour les VHF, bénéficiant des performances ci-dessus est attractive.

Pour la petite histoire l'auteur a réalisé deux "Swiss quad" 15 MHz pour le Centre National d'Études Spatiales (CNES).

par **Mhz** Dim 26 Mai - 8:30

Bande de travail (Fréquence centrale)	Longueur d’onde correspondante	Hauteur totale de l’antenne	Longueur totale horizontale du réflecteur	Longueur totale du réflecteur	Espacement (0,1 ?)
10 m (28,5 MHz)	10,52 m	3,11 m	3,20 m	3,02 m	1,05 m ou 0,78 m
15 m (21,2 MHz)	14,14 m	4,10 m	4,30 m	3,90 m	1,40 m
20 m (14,150 MHz)	21,20 m	6,14 m	6,44 m	5,83 m	2,10 m

N.B. - Par 0

.+longueur totale horizontale du directeur ou du réflecteur, il faut entendre la distance d'un sommet à l'autre, sans tenir compte de la partie repliée vers le bloc d'assemblage et de fixation au mât. Ces valeurs sont correctes p[size=13][size=13]our une attaque du gamma par le câble à travers une capacité de 100 pF.[/size][/size]

J’ai réalisé une synthèse des différents documents en incluant toutes les mesures sur le même schéma et en calculant les longueurs non indiquées.

J’ai volontairement changé la nomenclature afin que l’on distingue plus nettement la notion de Directeur et Réflecteur que je trouvais ambigüe. Ce schéma est un peu surchargé mais complet au demeurant.

1^ère La longueur de D :
Cela représente la diagonale d’un carré, donc, 2 triangles rectangles identiques.
Pythagore non explique que pour calculer l’hypoténuse (grand côté) d’un triangle rectangle,
La formule suivante s’applique :[size=11][size=16][size=11] [size=19]a² + b² = c² donc ?c = D[/size][/size][/size][/size]
Dans cette formule : a et b correspondent à 2 côtés du carré (E dans le schéma) et c représente la diagonale (D dans notre schéma).
2^ème Les angles de l’antenne :
Nous savons que les 2 brins reliés par la pièce en croix sont à 90°.
Sachant que la somme des angles d’un triangle est de 180°.
Sachant qu’il s’agit d’un triangle rectangle, les 2 côtés seront égaux.
Par conséquent, 180°-90° = 90° que nous divisons en 2 (2 angles égaux). Ce qui donne 90°/2 = 45° pour la courbure du brin.

par **Mhz** Dim 26 Mai - 8:52

Divers plans trouver sur la toile .

par Contenu sponsorisé

Swiss Quad 11m

Swiss Quad 11m

Re: Swiss Quad 11m

Re: Swiss Quad 11m

Re: Swiss Quad 11m

Re: Swiss Quad 11m

Re: Swiss Quad 11m