1. Définition et Origine
Les antennes verticales sont des antennes dont le conducteur principal est disposé verticalement par rapport au sol. Leur diagramme de rayonnement est généralement omnidirectionnel dans le plan horizontal, ce qui les rend idéales pour couvrir une large zone. Elles fonctionnent sur le principe de la polarisation verticale, adaptée aux communications sol-sol.
Historiquement, elles ont été largement adoptées dès les débuts de la radio, notamment par Guglielmo Marconi, qui utilisait des mâts verticaux pour ses premières expériences de transmission longue distance en HF. Depuis, elles se sont perfectionnées pour répondre aux besoins militaires, civils, maritimes et aéronautiques.

2. Applications par Secteur
2.1. Civil
Radioamateurs et cibistes : Utilisées pour les communications locales et régionales en 27 MHz, VHF et UHF. Les antennes GP (Ground Plane) et verticales multibandes sont populaires pour leur simplicité et leur efficacité.
Télécommunications : Employées dans les relais téléphoniques ou les stations de radiodiffusion FM (VHF).
Utilisations mobiles : Antennes fouet pour véhicules.
2.2. Militaire
Portables : Les antennes fouet en VHF/UHF pour les radios portatives (manpack) et les systèmes tactiques.
Fixes : Grandes verticales HF pour les réseaux stratégiques à longue distance, souvent montées sur des sols conducteurs (plaines salées ou plans de radian).
2.3. Aéronautique
Les antennes verticales en VHF sont essentielles pour le contrôle aérien (118-137 MHz). Elles assurent une couverture omnidirectionnelle pour les communications entre tours de contrôle et avions.
2.4. Maritime
En HF, les antennes verticales servent pour la communication longue distance (GMDSS). En VHF, elles sont utilisées pour les communications locales, comme les appels de détresse et la navigation.
3. Types d’Antennes Verticales
3.1. Ground Plane (GP) avec radians
Description technique : Une antenne GP est composée d’un élément rayonnant vertical et de plusieurs radians horizontaux ou inclinés servant de plan de sol artificiel.
Détails techniques :
Longueur typique de l’élément rayonnant : 1/4 de la longueur d’onde.
Impédance : Approximativement 50 ohms avec un système bien conçu.
Avantage : Facilité de construction et bonne adaptation d’impédance.
Inconvénient : Nécessite des radians bien positionnés pour une efficacité maximale.

Nb : le rayonnement varie en fonction de la hauteur d’installation.
3.2. J-Pole
Description technique : Une antenne J-Pole utilise un élément vertical demi-onde couplé à une ligne d’alimentation en quart d’onde servant d’accordeur.
Détails techniques :
Gain légèrement supérieur à une GP.
Utilisée principalement en VHF/UHF pour les installations fixes.
Avantage : Absence de radians, ce qui simplifie le montage.
Inconvénient : Plus encombrante qu’une GP classique.
3.3. Demi-onde sans radians
Description technique : Ce modèle se base sur un rayonnant demi-onde sans plan de sol, souvent alimenté par une bobine ou un circuit LC en pied d’antenne pour l’accord d’impédance.
Détails techniques :
Utilisé dans les applications mobiles ou portables.
Avantage : Compact et simple à déployer.
Inconvénient : Moins efficace que les modèles avec radians.
3.4. Autres modèles
Colinéaires : Assemblages de plusieurs éléments demi-onde pour un gain accru. Populaires pour les relais VHF/UHF.
Verticales multi bandes : Incluent des trappes ou des bobines pour couvrir plusieurs bandes HF.
Antennes fouet : Simples et robustes, utilisées pour les applications mobiles.
4. Matériaux Utilisés
4.1. Conducteurs
Aluminium : Léger, résistant à la corrosion, couramment utilisé pour les antennes fixes.
Cuivre : Excellente conductivité, mais plus cher et moins résistant mécaniquement.
Acier inoxydable : Utilisé pour les antennes maritimes en raison de sa résistance à la rouille.
4.2. Isolateurs
Céramique : Très résistante aux hautes tensions, utilisée dans les antennes HF haute puissance.
Plastiques renforcés (PTFE, fibre de verre) : Légers, isolants et résistants aux UV.
4.3. Autres composants
Supports et mâts : Fibre de verre ou aluminium pour leur légèreté et leur rigidité.
Revêtements : Les antennes maritimes ou mobiles sont souvent revêtues de vernis ou de peinture anti-corrosion.
5. Aspects Techniques
5.1. Polarisation et Diagramme de Rayonnement
Polarisation verticale : adaptée aux communications locales.
Diagramme omnidirectionnel avec un lobe principal proche du sol (surtout en HF pour des portées régionales).
5.2. Influence de l’Environnement
Sol conducteur : Une antenne installée au-dessus d’un sol conducteur (eau salée, sol humide) présente une meilleure efficacité.
Effet de hauteur : En VHF/UHF, augmenter la hauteur de l’antenne améliore considérablement la portée.
5.3. Impédance et ROS
Antennes conçues pour une impédance de 50 ohms (adaptée aux émetteurs modernes).
Utilisation de selfs ou de boîtes d’accord pour minimiser le ROS en HF.
6. Avantages et Limites
Avantages :
Encombrement réduit (par rapport aux dipôles ou directives).
Facilité d’installation et d’accord.
Polyvalence (utilisation mobile, fixe, ou maritime).
Limites :
Gain limité en HF.
Sensible aux obstructions (bâtiments, arbres).
Nécessite un sol ou des radians pour une efficacité optimale.
Antennes Directives à Polarisation Verticale :
Définition, Origine et Applications
1. Définition et Origine
Les antennes directives à polarisation verticale sont conçues pour concentrer le rayonnement dans une direction spécifique, tout en conservant une polarisation verticale. Contrairement aux antennes omnidirectionnelles, elles offrent un gain accru grâce à une directivité marquée, ce qui les rend idéales pour des communications longue distance ou des liaisons ciblées.
Ces antennes trouvent leurs origines dans les travaux sur les systèmes d’émission à faisceau dirigé, utilisés dès les années 1930 pour les premières transmissions radar et les communications radio directionnelles. Aujourd’hui, elles sont largement utilisées dans les secteurs civil, militaire et industriel.

2. Applications par Secteur
2.1. Civil
Radioamateurs : Utilisées pour les communications longue distance en HF et pour les contacts ciblés en VHF/UHF. Les antennes directives permettent de réduire les interférences et d’augmenter la portée.
Télécommunications : Employées pour des liaisons point-à-point en VHF/UHF (par exemple, pour les relais radio ou réseaux privés).
Radiodiffusion spécialisée : Certaines stations utilisent des antennes directives pour diffuser dans une zone géographique spécifique.
2.2. Militaire
Communications tactiques : Utilisées pour établir des liaisons sécurisées entre postes avancés. Les antennes directives offrent un gain important et réduisent les risques d’interception.
Systèmes radar : Certaines antennes directives verticales sont employées dans des applications radar spécifiques.
2.3. Aéronautique
Systèmes de navigation : Antennes directives utilisées dans les balises aéronautiques pour émettre des signaux directionnels (ex. VOR).
Communications ciblées : Liaison entre avions ou avec des stations fixes au sol.
2.4. Maritime
Liaisons point-à-point : Pour des communications ciblées entre navires ou avec des stations côtières, notamment en HF.
Systèmes de détection : Certaines antennes directives sont utilisées dans les systèmes de détection maritime.
3. Types d’Antennes Directives à Polarisation Verticale
3.1. Yagi-Uda à polarisation verticale
Description technique : Antenne constituée d’un élément rayonnant, d’un réflecteur et de plusieurs directeurs, tous alignés verticalement.
Détails techniques :
Gain typique : 6 à 15 dBi selon le nombre d’éléments.
Impédance : Généralement 50 ohms, ajustable par un gamma-match ou un balun.
Applications : Liaisons point-à-point en VHF/UHF pour les radioamateurs et les relais.
Avantage : Haute directivité et rejet des signaux hors axe.

Nb : le rayonnement vari en fonction de la hauteur d’installation.
3.2. Panneaux directifs (sectoriels)
Description technique : Antennes plates ou courbes, souvent utilisées en VHF/UHF, qui concentrent le rayonnement dans un angle donné (90°, 120°, etc.).
Détails techniques :
Gain : Entre 10 et 18 dBi.
Applications : Relais ou systèmes fixes pour couvrir une zone spécifique.
Avantage : Compactes et légères.
Inconvénient : Bande passante limitée.
3.3. Log-Périodiques
Description technique : Antennes directrices multi-éléments couvrant une large bande de fréquences. Les éléments sont disposés de manière progressive, tous polarisés verticalement.
Détails techniques :
Gain : 6 à 12 dBi.
Applications : Surveillance, brouillage, ou communications HF/VHF multi-bandes.
Avantage : Bande passante très large.
Inconvénient : Gain modéré par rapport à une Yagi.
3.4. Paraboliques verticales
Description technique : Utilisation d’un réflecteur parabolique pour concentrer le rayonnement. Ces antennes sont parfois utilisées en UHF pour des liaisons très ciblées.
Détails techniques :
Gain : 20+ dBi selon la taille du réflecteur.
Applications : Communications longue distance ou relais.
4. Matériaux Utilisés
4.1. Conducteurs
Aluminium : Principal matériau pour les éléments des Yagi et log-périodiques, léger et résistant.
Cuivre : Souvent utilisé pour les conducteurs dans les panneaux ou les antennes log-périodiques haute performance.
Acier inoxydable : Employé pour les systèmes maritimes ou en environnement corrosif.
4.2. Réflecteurs et Structures
Fibre de verre : Utilisée pour les supports légers et isolants.
Plastiques renforcés : Employés dans les panneaux directifs pour protéger les éléments internes.
Métaux revêtus : Les réflecteurs paraboliques sont souvent peints pour résister aux intempéries.
4.3. Isolateurs et fixations
Céramique et PTFE : Pour isoler les éléments soumis à des puissances élevées.
Visseries en acier inoxydable : Pour garantir la solidité et la résistance à la corrosion.
5. Aspects Techniques
5.1. Directivité et Gain
Diagramme de rayonnement : Très directionnel avec un lobe principal étroit, ce qui améliore la portée et réduit les interférences.
Polarisation : Verticale pour les communications sol-sol ou point-à-point.
5.2. Influence de l’environnement
Effet de sol : Moins critique qu’avec les antennes omnidirectionnelles, mais l’altitude d’installation reste essentielle pour maximiser la portée.
Alignement : Le positionnement précis est crucial pour éviter les pertes de signal.
5.3. Bande passante et accord
Large bande : Les log-périodiques offrent une couverture étendue, mais à un gain réduit.
Accord fin : Nécessaire pour les Yagi et panneaux pour éviter des pertes d’efficacité.
6. Avantages et Limites
Avantages :
Gain élevé et directivité accrue.
Réduction des interférences grâce au rejet hors axe.
Excellentes performances pour les liaisons point-à-point.
Limites :
Installation complexe, nécessitant un alignement précis.
Moins polyvalentes que les antennes omnidirectionnelles.
Sensibilité aux conditions environnementales (vent, givre).
Antennes Directives à Polarisation Horizontale :
Définition, Origine et Applications
1. Définition et Origine
Les antennes directives à polarisation horizontale concentrent l’énergie dans une direction spécifique tout en maintenant une polarisation parallèle au sol. Ce type de polarisation est particulièrement efficace pour les communications longue distance en HF et en VHF/UHF, où les réflexions sur les couches ionosphériques ou les obstacles au sol favorisent ce mode.
Historiquement, ces antennes ont été développées pour maximiser les performances dans les bandes HF dès les débuts de la radiocommunication. Elles sont aujourd’hui couramment utilisées par les radioamateurs, les professionnels des télécommunications et dans les systèmes de surveillance.

2. Applications par Secteur
2.1. Civil
Radioamateurs : Largement utilisées pour les contacts DX (longue distance) en HF grâce à leur directivité et à leur gain élevé. En VHF/UHF, elles servent pour les communications point-à-point et les concours.
Radiodiffusion : Les antennes directives horizontales, notamment les faisceaux log-périodiques, sont employées pour les stations de radiodiffusion internationale.
Télécommunications : Utilisées pour des liaisons directionnelles en VHF/UHF, souvent entre relais ou pour des réseaux privés.
2.2. Militaire
Systèmes de surveillance : Les antennes directives à polarisation horizontale sont utilisées pour le renseignement d’origine électromagnétique (SIGINT) et les systèmes de brouillage.
Communications HF longue distance : Employées dans les réseaux tactiques pour des liaisons stables sur plusieurs centaines de kilomètres.
2.3. Aéronautique
Radar et navigation : Certains systèmes radar utilisent une polarisation horizontale pour minimiser les interférences provenant des sols réfléchissants.
Communication air-sol : Utilisation dans des fréquences spécifiques nécessitant une couverture directionnelle.
2.4. Maritime
Liaisons longue distance : En HF, les antennes directives à polarisation horizontale permettent des communications transocéaniques entre stations fixes.
Systèmes de détection côtiers : Employées pour surveiller le trafic maritime.
3. Types d’Antennes Directives à Polarisation Horizontale
3.1. Yagi-Uda à polarisation horizontale
Description technique : Constituée d’un élément rayonnant, d’un réflecteur et de plusieurs directeurs alignés horizontalement.
Détails techniques :
Gain typique : 6 à 15 dBi selon le nombre d’éléments.
Applications : Liaison point-à-point en HF, VHF et UHF.
Avantage : Haute directivité et rejet des interférences hors axe.
Inconvénient : Nécessite un mât rotatif pour ajuster l’orientation.

Nb : le rayonnement vari en fonction de la hauteur d’installation.
3.2. Log-Périodiques
Description technique : Antennes couvrant une large bande de fréquences, avec des éléments disposés horizontalement de manière progressive.
Détails techniques : Gain : 6 à 12 dBi.
Applications : Communication HF multi-bande, surveillance, radiodiffusion.
Avantage : Polyvalence et couverture de plusieurs bandes.
Inconvénient : Gain modéré comparé aux Yagi optimisées.
3.3. Antennes Quad
Description technique : Constituée de boucles carrées ou rectangulaires disposées horizontalement, elles offrent un gain élevé et une bonne directivité.
Détails techniques :
Gain : 9 à 12 dBi pour une configuration de deux éléments.
Applications : DX longue distance en HF, principalement dans les bandes amateur.
Avantage : Réduction des pertes par rapport aux Yagi (meilleure efficacité).
Inconvénient : Encombrement important.
3.4. Antennes paraboliques horizontales
Description technique : Réflecteur parabolique utilisé pour concentrer le rayonnement d’un émetteur ou récepteur à polarisation horizontale.
Détails techniques :
Gain : 20+ dBi selon la taille de la parabole.
Applications : Liaisons micro-ondes longue distance, surveillance, radar.
4. Matériaux Utilisés
4.1. Conducteurs
Aluminium : Utilisé pour les éléments rayonnants et les réflecteurs, en raison de sa légèreté et de sa résistance à la corrosion.
Cuivre : Excellente conductivité, utilisé dans les modèles haute performance.
Acier inoxydable : Résistant à la corrosion, adapté pour les environnements maritimes ou hostiles.
4.2. Supports et Structures
Fibre de verre : Employée pour isoler et maintenir les éléments, notamment dans les environnements où la légèreté est cruciale.
Métaux peints ou anodisés : Protéger contre les intempéries, en particulier pour les antennes exposées à long terme.
4.3. Isolateurs
Céramique et PTFE : Utilisés pour les systèmes haute puissance et haute tension, notamment en HF.
Plastiques renforcés : Résistants aux UV et légers, souvent employés pour les antennes fixes.
5. Aspects Techniques
5.1. Directivité et Gain
Diagramme de rayonnement : Les antennes directives à polarisation horizontale présentent un faisceau étroit qui maximise l’efficacité dans une direction donnée.
Polarisation : Horizontale pour minimiser les interférences et maximiser les portées longues via les réflexions ionosphériques.
5.2. Influence de l’environnement
Réflexion sur le sol : Peut améliorer le gain pour des angles spécifiques en HF.
Effet d’altitude : Plus l’antenne est haute, meilleure est la portée et la stabilité du signal.
5.3. Bande passante et accord
Les antennes directives nécessitent une adaptation précise pour minimiser les pertes (ROS). Les log-périodiques permettent une utilisation sur plusieurs bandes sans besoin d’accord supplémentaire.
6. Avantages et Limites
Avantages :
Gain élevé pour les communications longue distance.
Réduction des interférences grâce à une directivité marquée.
Idéales pour les liaisons point-à-point ou les contacts DX.
Limites :
Nécessitent un espace important pour l’installation (notamment en HF).
Orientation critique : un rotor est souvent indispensable.
Sensibilité aux conditions environnementales (vent, pluie, givre).
Antennes Directives :
Yagi, Delta Loop, Cubical Quad et Autres Types
1. Définition et Origine
Les antennes directives regroupent une famille de systèmes rayonnants conçus pour concentrer l’énergie dans une direction spécifique. Ces antennes offrent un gain accru et une directivité importante, ce qui les rend idéales pour les communications longue distance ou les liaisons point-à-point.
Yagi-Uda : Développée par Shintaro Uda et Hidetsugu Yagi en 1926, cette antenne est devenue un standard pour les communications directionnelles grâce à sa simplicité et son efficacité.
Delta Loop : Basée sur une boucle triangulaire, cette antenne combine une polarisation horizontale et verticale, offrant des performances équilibrées.
Cubical Quad : Constituée de boucles carrées, elle est particulièrement performante en HF pour réduire les pertes et augmenter le gain.

2. Applications par Secteur
2.1. Civil
Radioamateurs : Utilisées pour les contacts DX en HF et les communications directionnelles en VHF/UHF. Les antennes Yagi et Cubical Quad sont très populaires pour leur efficacité et leur gain élevé.
Télécommunications : Employées dans les relais et les liaisons point-à-point, notamment en VHF/UHF.
Radiodiffusion : Les antennes log-périodiques, proches des Yagi, sont souvent utilisées pour couvrir des zones spécifiques.
2.2. Militaire
Surveillance et brouillage : Les Yagi et log-périodiques sont utilisées pour capter ou perturber des transmissions.
Liaisons directionnelles tactiques : Antennes Yagi ou Cubical Quad en HF/VHF pour des communications sécurisées et fiables.
2.3. Aéronautique
Radar et navigation : Certaines variantes d’antennes directrices sont utilisées pour guider les aéronefs ou surveiller l’espace aérien.
Liaisons air-sol : Utilisation en VHF/UHF avec des antennes Yagi ou log-périodiques pour maximiser la portée.
2.4. Maritime
Communications transocéaniques : Les Cubical Quad et Delta Loop en HF sont idéales pour établir des liaisons longue distance.
Surveillance côtière : Les antennes Yagi sont utilisées pour des systèmes de détection ou de radioguidage.
3. Types d’Antennes Directives
3.1. Yagi-Uda
Description technique : Antenne constituée d’un élément rayonnant (dipôle), d’un réflecteur et de directeurs alignés. La longueur et l’espacement des éléments sont optimisés pour une bande de fréquences donnée.
Détails techniques :
Gain : 6 à 20 dBi selon le nombre d’éléments.
Bande passante : Étroitement centrée sur une fréquence spécifique, mais peut être ajustée avec des techniques comme le gamma-match.
Applications : DX, relais radio, liaisons directionnelles en VHF/UHF.
Matériaux : Aluminium pour les éléments rayonnants, fibre de verre pour les supports isolants.
3.2. Delta Loop
Description technique : Antenne en boucle triangulaire, avec un périmètre d’environ une longueur d’onde. Elle peut être alimentée en bas (polarisation verticale) ou sur un côté (polarisation horizontale).
Détails techniques :
Gain : 2 à 5 dBi par élément.
Bande passante : Plus large que les Yagi, mais légèrement inférieure aux Cubical Quad.
Applications : HF DX, notamment sur les bandes basses (40 m, 80 m).
Matériaux : Conducteurs en aluminium ou cuivre, support en fibre de verre ou plastique renforcé.

Nb : le rayonnement vari en fonction de la hauteur d’installation.
3.3. Cubical Quad
Description technique : Constituée de boucles carrées, avec un réflecteur et plusieurs directeurs. Ces antennes offrent un meilleur rendement que les Yagi en HF, grâce à des pertes réduites dans les éléments rayonnants.
Détails techniques :
Gain : 6 à 12 dBi selon le nombre d’éléments.
Bande passante : Large, avec une bonne couverture multibande.
Applications : DX HF, radiodiffusion, surveillance.
Matériaux : Conducteurs en cuivre, armature en fibre de verre ou matériaux composites.

Nb : le rayonnement vari en fonction de la hauteur d’installation.
3.4. Log-Périodiques
Description technique : Antenne multi-éléments couvrant une large gamme de fréquences, avec des éléments progressivement réduits en longueur.
Détails techniques :
Gain : 6 à 10 dBi.
Bande passante : Très large, couvrant plusieurs octaves.
Applications : Surveillance, brouillage, liaisons multi-bandes.
Matériaux : Aluminium ou cuivre pour les éléments, isolateurs en PTFE.
3.5. Hélicoïdales
Description technique : Conçues pour des fréquences UHF et au-delà, ces antennes en spirale offrent une polarisation circulaire.
Détails techniques :
Gain : 10 à 15 dBi.
Applications : Communications satellites, radar, radiotélémétrie.
Matériaux : Conducteurs en cuivre ou aluminium
Quelques antennes pour des applications GHz, de type cornet. Parabolique, et. Parabolique, hélicoïdale . . .

Compilé et argumenté par F4JRR Opérateur Fernand
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Rédacteur: Jean Pierre NEURDIN – FORSF™ – Image mise en avant: Création FORSF®
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