L'antenne à trappes à câble coax - les mesures
L'antenne de 3 à 30 MHz
L'antenne sur 80 & 40m
Le ROS sur la bande 80m
Le ROS sur la bande 40m
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L'antenne multi bandes à trappes à câble coaxial (type W3DZZ)
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Voici quelques informations au sujet de cette "merveilleuse" antenne !!!
L'antenne W3DZZ "modifiée" à trappes en câble coaxial - 2 bandes 40 et 80 mètres.
Possibilité de réalisation sur plusieurs bandes et/ou d'autres combinaisons de bandes - Ex : 20, 40 et 80 mètresAvant d'entreprendre la réalisation de l'antenne il faut s'assurer d'un espace suffisant pour déployer l'antenne * si possible à l'horizontale (environ 35 mètres) - entre deux supports à au moins 10/12 mètres du sol ou d'envisager un montage en V inversé avec un support au centre entre 10/12 mètres et maintenir les extrémités de l'antenne à au moins 3 à 5 mètres du sol. Sur ce montage en V inversé je ne connais pas les performances (accord et rayonnement) dus à l'effet de sol aux extrémités et à la modification de l'impédance au centre du dipôle.
* par rapport au dipôle 3,5 MHz = 40 mètres, l'antenne à trappe bénéficie d'un facteur de raccourcissement (les dipôles au dela du dipôle central sont plus courts qu'un dipôle classique) et, au détriment des performances, si l'espace n'est pas suffisant, n'hésitez pas à réaliser une tri-bande... La version 20, 40 et 80 m réalisée pour l'ADRA-01 mesure 27 mètres...
L'antenne sera alimentée par du câble coaxial de 5mm (RG58) suffisant pour une puissance de 250W et qui présente une atténuation de 5dB au 100m à 10 MHz (= 1 dB/20m - moins de 1dB/20m sur les bandes 40 et 80 mètres !!!).Pour parfaire le montage et pour les "puristes" on peut envisager d'utiliser un symétriseur 1/1 (balun) mais cela ne me semble pas nécessaire.
L'antenne pourra être utilisée sans "boite de couplage" en respectant la plage de fonctionnement pour un ROS < à 2...
Tout d'abord, le programme (format zip) de calcul des trappes. Et ensuite quelques liens utiles
| L'antenne W3DZZ - ses dimensions. Une description de F5AD |
Le site du logiciel de calculs. Logiciel de calcul par VE6YP |
| Une explication sur les antennes à trappes coaxial. Une W3DZZ sur le site du RSARS |
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Le matériel pour la réalisation de l'antenne :
- du câble coaxial type RG58/U, RG58A/U ou RG58C/U (diamètre 0,490 - 0,495 cm) - un peu plus de 3 mètres.
- du tube PVC type "évacuation des eaux usées" 50mm (optimal 6,8cm serait préférable - voir le programme de calcul des selfs) - longueur du tube à déterminer en fonction de la longueur de la self + 20mm. - Cette description est réalisée avec du PVC d'un diamètre de 3,2cm.
- deux tubes de cuivre ou laiton d'un diamètre de 2mm pour relier les extrémités de la self. (voir "modification").
- 40 mètres de fil de cuivre ou d'acier 2,5 à 3mm² pour le(s) dipôle(s).
- quelques "dominos" pour la liaison entre fil d'antenne et trappes.
- 2 isolateurs (voir les fournisseurs de clôture électrique).
- une pièce de raccordement au centre - liaison mécanique et électrique du dipôle. Voir boite de raccordement électrique "aménagée", balun ou bien une pièce "toute faite" avec so239 intégré que l'on trouve chez les revendeurs "AMAT" ou dans les salons "Exposants".
Pour une fréquence de résonance des trappes sur 7,080 MHz, le programme de calcul indique :
- pour un diamètre 32mm (tube PVC de 32mm) 14,43 tours - longueur du câble = 170 cm - L-self = 7cm - L/D = 1,93
- pour un diamètre 50mm (tube PVC de 50mm) 8,94 tours - longueur du câble = 157 cm - L self = 4,5cm - L/D = 0,81
- Le rapport optimal L/D se situe vers 0,45 - il faudrait utiliser un diamètre de 6,8cm de diamètre .
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J'ai apporté une petite modification au schéma pour relier l'âme et la tresse à l'intérieur du tube PVC. Un petit tube de cuivre ou laiton d'un diamètre de 2mm (récup de coax rigide ou tout autre possibilité comme : du tube laiton pour modéliste, tige de cuivre ou de laiton... ) dont la longueur est inférieure de 2cm à la longueur du tube PVC (1cm de chaque côté).
Une fois la self en place et les extrémités du coax préparées, je glisse le tube à l'intérieur du mandrin
J'insère l'âme d'un côté du coax à l'intérieur et je soude ce côté. J'insère la tresse de l'autre côté et je soude... (photo)
Cette méthode permet de faciliter le raccordement à l'intérieur du mandrin (à 1cm du bord) car ce n'est vraiment pas facile d'effectuer la liaison des 2 extrémités du coax à l'intérieur... Aucune différence constatée par rapport à la fréquence de résonance prévue.[matériel] - [modification] - [réglage] - [fonctionnement] - [protection des trappes] - [mesures] - [infos diverses]
Pour la fréquence de résonance des trappes, j'avais choisi 7,080 MHz (préférence pour la bande phonie) et au grip-dip elles résonnent entre 7,090 et 7,100 MHz (précision du grip-dip)- d'après le programme de calcul, il est indiqué comment faire varier la fréquence (KHz/cm en + ou en -) mais cela ne me semble pas utile sauf peut être pour approcher la perfection et que les 2 trappes résonnent exactement sur la même fréquence et sur la fréquence du dipôle.
On peut commencer par accorder le dipôle sur la fréquence centrale (2 x 10,07m) sans les trappes pour se faire une idée de sa dimension et repérer les points de raccordement des trappes. Un peu plus de fil sera replié aux extrémités pour des réglages ultérieurs (quelques dizaines de cm).
Ensuite il faut raccorder les trappes sur le dipôle (aux points repérés précédemment) et laisser pendre le fil en réserve afin d'ajuster la fréquence de résonance du dipôle avec la fréquence des trappes.
Important : Il est impératif que le dipôle et les trappes soient en parfaite "harmonie" - même fréquence de résonance - pour obtenir un ROS < à 1,5 sur la fréquence de résonance.[matériel] - [modification] - [réglage] - [fonctionnement] - [protection des trappes] - [mesures] - [infos diverses]
Monter l'antenne et vérifier son fonctionnement :- TX en puissance réduite, mesure de la puissance directe et réfléchie et calcul du ROS correspondant - Il est bon de relever la courbe de ROS sur toute la bande (7,000 à 7,100 MHz) au pas de 10 KHz (5 KHz pour les courageux) et de tracer la courbe. Fastidieux mais indispensable pour bien évaluer l'antenne.
Pour mémoire :
ROS = 2 = 10% de puissance réfléchie
ROS = 1,2 = 1% de puissance réfléchie
ROS = 1,5 = 4% de puissance réfléchie
Ces mesures permettront de vérifier la fréquence d'accord du dipôle en "adéquation" avec les trappes et si nécessaire d'ajuster le ROS le plus proche possible de 1.2 !!! < à 1.2 me semble utopique.
Avec un MFJ c'est super!!!, bien plus rapide et moins fastidieux. Aujourd'hui on trouve sur le marché des nano-VNA (analyseur vectoriel) pour environ 50 €.
Une fois relevée la "courbe" de fonctionnement de l'antenne, il faut repérer la fréquence de résonance qui doit être très nettement visible - une courbe bien creuse et symétrique.
Pour exemple, l'antenne réalisée présente un ROS inférieur à 2 sur la bande 7,000 Mhz. Inférieur à 1,6 de 7,060 à 7,120 MHz :J'avais choisi la fréquence au centre sur 7,080 MHz pour fonctionner en phonie entre 7,050 et 7,100
| Fréquence | 7,060 | 7,088 | 7,090 | 7,105 | 7,120 |
| ROS | 1,6 | 1,53 | 1,54 | 1,54 | 1,6 |
Cette courbe n'est pas parfaite - et montre bien la différence entre l'accord du dipôle et l'accord des trappes.
- voir résultats de mesures et courbes de l'antenne
J'avais prévu le dipôle sur 7,080. Il semble résonner sur 7,088 et les trappes résonnent sur 7,090⁄7,100 - d'où ces 3 points de ROS < 1.5
Si j'avais accordé l'ensemble dipôle/trappes, les points sur 7,075 et 7,088 se seraient déplacés pour "creuser" la courbe sur le point 7,080.
Les trappes ne sont pas tout à fait sur la fréquence souhaitée et le dipôle doit être un peu trop long...
Il va falloir corriger soit l'un soit l'autre - Si je souhaite conserver un fonctionnement optimal de l'antenne sur 7,080, il sera plus facile de régler le dipôle... En ajustant cm/cm les extrémités (laissées en réserve) tout en vérifiant à chaque étape l'évolution du ROS (autour de la fréquence de résonance).
- Accorder le dipôle à la fréquence de résonance des trappes.
Dans le cas où je souhaiterai "travailler" un peu plus bas en fréquence et centrer le dipôle sur 7.075 il faudra corriger les trappes et les "descendre" en fréquence.
- Accorder les trappes à la fréquence de résonance du dipôle.
Cette première partie terminée il suffit de prolonger le dipôle 40m - si ce n'est déjà fait - avec les brins pour la bande 80m - 2 longueurs de 6,70 m avec une petite réserve en plus pour parfaire l'accord sur la fréquence centrale souhaitée. Dans mon cas j'ai choisi la fréquence 3.7 MHz et j'obtiens un ROS de 1,3 sur 3,680 MHz.
Il faudra bien sûr vérifier et régler si nécessaire le dipôle 80m de la même façon que précédemment pour le 40m...
Attention, la bande passante est assez réduite pour des valeurs de ROS limitées à 2 - 3,620 à 3,760 MHz La courbe de ROS du dipôle 80m est bien équilibrée - voir résultats de mesures et courbes de l'antenne :
| Fréquence | 3,650 | 3,680 | 3,710 |
| ROS | 1,5 | 1,3 | 1,5 |
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Au sujet d'une éventuelle "boite de couplage".... Une boite de couplage n'est qu'un leurre pour le TX, elle ne
fait que masquer les défauts de l'antenne (désadaptation entre la fréquence utilisée et la fréquence centrale de l'antenne). Elle permet au TX de trouver une impédance convenable sans rien modifier du côté de l'antenne... Côté TX le ROS est "OK" alors que rien n'est modifié du côté de
l'antenne.
- habillez votre 2CV avec une carrosserie de F1 sans changer le moteur, votre 2CV restera une 2CV !
- avec une boite de couplage on peut "presque" accorder un manche à balais !!!
- comme me le disait un OM canadien : avec ma boite de couplage je fais rayonner ma goutière sur 1,8 MHz, voir sur toutes les bandes !!!!
Pour être sérieux, la boite de couplage permet de faire fonctionner un TX avec une antenne qui sort des limites du ROS max acceptable (un
ROS environ inférieur à 2).
Pour cette antenne réalisée on peut fonctionner sans boite de couplage de 3,570 MHz à 3,740 MHz et de
7 à 7,100 MHz (l'antenne a été centrée à l'origine sur 7.050 MHz
Aujourd'hui avec l'extension de la bande 40m de 7.000 à 7.200 MHz il convient de revoir le centrage vers
7.100 MHz.
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Il se peut que dans le temps cette antenne se dégrade car il n'y a aucune protection des trappes. Le coax peut "boire" mais compte tenu du coût de cette réalisation il est facile de remplacer le câble de temps en temps...
Pour palier à cet inconvénient, plusieurs solutions sont possibles à l'initiative des bricoleurs !
Bonne réalisation. Et si vous avez des questions n'hésitez pas !!!! Sylvain-F6GGX
| Fréquence | 7,000 | 7,015 | 7,030 | 7,045 | 7,060 | 7,075 | 7,090 | 7,105 | 7,120 | 7,135 | 7,150 |
| ROS en dB | -10,0 | -13,0 | -17,0 | -24,0 | -30,0 | -28,0 | -22,0 | -18,0 | -16,0 | -14,0 | -12,0 |
| SWR | 2,10 | 1,93 | 1,80 | 1,67 | 1,58 | 1,51 | 1,48 | 1,48 | 1,52 | 1,59 | 1,67 |
| Fréquence | 3,500 | 3,530 | 3,560 | 3,590 | 3,620 | 3,650 | 3,680 | 3,710 | 3,740 | 3,770 | 3,800 |
| ROS en dB | -5,0 | -6,0 | -7,6 | -10,0 | -13,5 | -17,0 | -15,0 | -11,5 | -8,8 | -6,9 | -5,6 |
| SWR | 3,56 | 2,98 | 2,43 | 1,91 | 1,54 | 1,32 | 1,42 | 1,73 | 2,13 | 2,63 | 3,19 |
L'antenne à trappes à câble coax - les mesures |
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L'antenne de 3 à 30 MHz |
L'antenne sur 80 & 40m |
Le ROS sur la bande 80m |
Le ROS sur la bande 40m |
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Les 4 selfs réalisées |
Mesures au Grip Dip |
Mesure à l'analyseur |
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mfj_259 par F5AIB |
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