. . . pour les bandes 10, 11 et 12 mètres
Par F4JRR Opérateur Fernand.
Introduction
Les bandes HF des 10, 11 et 12 mètres offrent des opportunités uniques pour les communications locales et longue distance. Le choix de l’antenne, qu’elle soit verticale ou horizontale, dépend des objectifs (locale ou DX), de l’espace disponible et des conditions d’installation.
C’est un vrai challenge de faire du DX dans ces 3 bandes, en effet elles relèvent d’une bonne installation du fait du changement et de l’instabilité de la propagation.
1. Les antennes verticales
1.1. Contacts locaux
Les antennes verticales avec un angle de rayonnement élevé sont idéales pour les communications locales.
Modèle recommandé : Antenne GP 1/4 onde.
L’antenne verticale quart d’onde est l’une des antennes les plus simples et les plus utilisées en radio. Son fonctionnement repose sur des principes fondamentaux d’électromagnétisme.
L’antenne est constituée d’un seul élément vertical dont la longueur est égale à 1/4 de la longueur d’onde de la fréquence utilisée.
L’élément vertical seul ne suffit pas pour générer un rayonnement efficace, car il représente une seule moitié du dipôle.
Le plan de masse ou les radians jouent le rôle de l’autre moitié du dipôle
Le plan de masse agit également comme un réflecteur, modifiant le diagramme de rayonnement pour maximiser l’énergie émise au-dessus du sol.
Typiquement, 3 à 4 radians inclinés à 45° sont utilisés pour abaisser l’impédance d’entrée de l’antenne à environ 50 ohms, facilitant l’adaptation avec les câbles coaxiaux courants.
Avantages : Facilité de construction, rayonnement omnidirectionnel.
Matériaux : Conducteurs en aluminium ou cuivre, radians en fil d’acier inoxydable.
Hauteur idéale : Base située de 3 à 5 mètres au-dessus du sol pour limiter les pertes dues à la proximité du sol.
Alternative : Antenne verticale demi-onde sans radians.
Une antenne demi-onde fonctionne comme un dipôle électrique complet, où la longueur totale correspond à la moitié de la longueur d’onde.
Contrairement à une antenne 1/4 onde qui représente une seule moitié d’un dipôle (l’autre moitié étant compensée par les radians ou un plan de masse), la demi-onde est intrinsèquement équilibrée et n’a pas besoin de radians pour compléter son circuit de rayonnement.
Le rayonnement de l’antenne demi-onde provient uniquement de l’élément rayonnant.
Elle n’utilise pas le sol ou des radians pour équilibrer ou améliorer son rayonnement, cela la rend particulièrement efficace lorsqu’elle est montée à une hauteur suffisante par rapport au sol, au minimum sa longueur.
C’est une antenne polyvalente, qui permet facilement de combiner le local , le régional et le DX.
L’absence de radians simplifie la conception, l’installation et le réglage de cette antenne.
Cela permet également d’utiliser ces antennes dans des endroits où l’espace pour déployer des radians serait limité.
Hauteur d’installation de 5 a 10 mètres pour un angle de tir permettant les contacts longue distance.
Elle est idéale pour le local et reste néanmoins une bonne alternative pour le DX.
1.2. Contacts longue distance (DX)
Pour le DX, une antenne verticale avec un angle de rayonnement bas est essentielle.
Modèle recommandé : Verticale 5/8 onde GP avec radians plan de sol.
L’antenne verticale 5/8 d’onde est une solution performante pour les communications locales, régionales et longue distance, en raison de son gain élevé et de son angle de rayonnement bas. Sa conception nécessite un plan de masse efficace, une bobine d’adaptation, et une installation à une hauteur suffisante pour tirer pleinement parti de ses capacités. Bien qu’elle soit plus complexe que l’antenne quart d’onde, elle offre des performances bien supérieures, notamment dans les bandes HF comme les 10, 11 et 12 mètres.
Comme l’antenne quart d’onde, l’antenne 5/8 d’onde nécessite un plan de masse (ou un réseau de radians) pour compléter le circuit électrique et stabiliser le rayonnement.
Une bobine ou un circuit d’adaptation est ajouté à la base de l’antenne pour ajuster son impédance à 50 ohms, car l’antenne 5/8 d’onde a une impédance naturelle différente (généralement autour de 90 à 120 ohms).
La longueur de 5/8 de la longueur d’onde confère à l’antenne un diagramme de rayonnement particulièrement efficace, avec un lob principal très bas par rapport à l’horizontale. Cela permet d’augmenter la portée des communications, l’angle de rayonnement peut descendre à environ 15-20°.
Le gain typique d’une antenne 5/8 d’onde est d’environ 3 dB de plus que celui d’une antenne quart d’onde, grâce à sa capacité à concentrer l’énergie près de l’horizontale.
Avantages : Diagramme de rayonnement rasant, idéal pour les réflexions ionosphériques.
Matériaux : Aluminium pour les éléments rayonnants, isolateurs en PTFE pour supporter des puissances élevées.
Hauteur idéale : Base située de 5 a 10 mètres du sol voir plus pour réduire les pertes et abaisser l’angle de tir de départ, idéal pour le DX.
1.3. Considérations pratiques
Avantages des verticales : Polyvalence, facilité d’installation dans des espaces restreints pour certains modèles et elles restent plus discrètes. Omnidirectionnelles en polarisation verticale.
Inconvénients : Sensibles aux interférences locales et à la proximité d’objets métalliques.
2. Les antennes horizontales
2.1. Contacts locaux
Les antennes horizontales sont efficaces pour les communications locales dans un rayon limité, surtout lorsqu’elles sont installées à basse hauteur.
Modèle recommandé : Dipôle simple ou en V inversé.
Avantages : Construction simple, faible coût.
Matériaux : Fil de cuivre pour les éléments rayonnants, isolateurs en plastique ou céramique.
2.2. Contacts longue distance (DX)
Pour les communications DX, les antennes horizontales offrent des performances exceptionnelles grâce à leur diagramme de rayonnement directionnel.
Modèle recommandé : Yagi 3 éléments.
Avantages : Gain élevé (8 à 10 dBi), directivité.
Matériaux : Aluminium pour les éléments, supports en fibre de verre pour la rigidité.
Hauteur idéale : 5 à 10 mètres ou plus pour réduire l’angle de départ et passer sous les 15°.
Alternative : Antenne Quad ou Delta Loop.
Avantages : Moins de pertes, meilleure couverture sur plusieurs bandes.
2.3. Considérations pratiques
Avantages des horizontales : Meilleure immunité aux interférences locales, performances optimales en DX, signal émission et réception optimisé par la directivité.
Inconvénients : Nécessitent plus d’espace pour l’installation, de plus du fait de sa rotation il faut prévoir un rayon d’encombrement de 2 fois la plus grande longueur du boom.
3. Matériaux pour la conception d’antennes
3.1. Conducteurs
Aluminium : Léger et résistant à la corrosion, idéal pour les éléments rayonnants.
Cuivre : Excellente conductivité, mais plus lourd et coûteux.
Acier inoxydable : Utilisé pour les radians et les supports dans des environnements marins.
3.2. Supports et isolateurs
Fibre de verre : Résistante et légère, idéale pour les mâts et les supports.
PTFE et céramique : Utilisés comme isolateurs pour les antennes haute puissance.
Conclusion
Le choix de l’antenne dépend des besoins spécifiques (locale ou DX), de l’espace disponible et du budget. Les antennes verticales sont idéales pour leur polyvalence, tandis que les horizontales offrent des performances supérieures en DX. Un soin particulier doit être apporté à l’installation pour maximiser les performances. La qualité du coaxial et des soudures aux PL sont déterminantes.
Les antennes (verticale et Yagi) en termes de performances
1. Les antennes verticales
Les antennes verticales sont choisies principalement pour leur rayonnement omnidirectionnel, ce qui les rend idéales pour les communications locales. Leur performance varie selon la longueur d’onde de l’élément rayonnant, et chaque type d’antenne verticale a ses avantages en fonction de la portée et des conditions de propagation.
1.1. Antenne 1/4 onde
Description : C’est la plus simple et la plus courante des antennes verticales, constituée d’un seul élément rayonnant d’un quart de la longueur d’onde de la fréquence cible.
Quelques modèles : Skylab ou Lemm V3, boomerang, GP parapluie, GPA 27, Marconi.
Avantages :
Facilité de fabrication et de mise en place.
Bonne pour les communications locales.
Inconvénients :
Gain limité (environ 2,15 dBi).
Angle de rayonnement relativement élevé, ce qui réduit les performances à longue distance.
Matériaux : Aluminium ou cuivre pour l’élément rayonnant, acier inoxydable pour les radians, plastique ou céramique pour les isolateurs.
Hauteur idéale d’installation : 3 à 5 mètres du sol pour optimiser l’angle de rayonnement local.
1.2. Antenne 1/2 onde
Description : Composée d’un dipôle à moitié de la longueur d’onde, souvent montée verticalement.
Quelques modèles : Gainmaster 1/2 onde, Venom , GPS Sirio, President hymalaya, Albretch 1/2 onde, Solarcom A99, Dipôle SD27, Thunder pole.
Avantages :
Gain plus élevé que la 1/4 onde (environ 3 dBi).
Moins sensible aux pertes dues à l’angle de rayonnement.
Inconvénients :
Nécessite une hauteur d’installation plus importante pour obtenir un bon rendement.
Matériaux : Aluminium ou cuivre pour l’élément principal, isolateurs en PTFE pour la stabilité.
Hauteur idéale d’installation : 5 à 10 mètres pour abaisser l’angle de rayonnement et obtenir une meilleure couverture.
1.3. Antenne 5/8 onde
Description : Un compromis entre la 1/2 onde et la 7/8 onde, offrant un gain supérieur tout en restant relativement simple.
Quelques modèles : Sirio 827 et blizzard, GPE Sirio 5/8, Gainmaster 5/8, GP27 Hi- Gain, Grazioli FE10V, Super Lemm, Sirio Tornado, Maco Alpha V58, Albretch GPA 27, Mantova,
Avantages :
Gain plus élevé (environ 6 dBi).
Angle de rayonnement plus bas, idéal pour les liaisons longue distance.
Inconvénients : Plus complexe à fabriquer.
Nécessite un système de radians efficace et une bobine pour maintenir l’impédance correcte.
Matériaux : Aluminium pour les éléments, isolateurs en plastique renforcé.
Hauteur idéale d’installation : 5 à 10 mètres et plus pour optimiser la couverture locale et améliorer les performances DX.
1.4. Antenne 6/8 onde
Description : Ces antennes offrent encore plus de gain que la 5/8 onde.
Quelques modèles : Lemm Super 16 (6/8) , XA 27 SL Basisantenne (6/8)
Avantages :
Très bon gain (6-8 dBi ou plus).
Excellente performance pour les contacts longue distance.
Inconvénients :
Plus complexes et plus encombrantes.
Besoin d’un bon ancrage avec haubans pour éviter la déformation due au vent.
Matériaux : Aluminium ou cuivre pour les éléments, acier inoxydable pour les radians, isolateurs renforcés en PTFE.
Hauteur idéale d’installation : 5 mètres minimum pour une couverture optimale.
Obs : Les verticales 7/8 d’onde en HF avoisinent les 9,50m, trop sensible au vent elle ne sont plus commercialisées, mais peuvent toujours être réalisés a des fin expérimentales et de test.
1.5. Antenne J-pole
Description : Antenne très populaire pour sa simplicité et son efficacité. Elle combine un dipôle et un système de couplage à un point bas.
Quelques modèles : ITA Intercontinentale , Smar tech 27VJ, Sirio Vector 4000, Sigma 4, Slim Jim.
Obs : Les antennes J Pôle HF (10-11m) actuelles sont des 6/8 d’onde plus légères.
La Vector 4000 est une version allégée de la Sigma 4 qui était une 7/8 d’onde et pesait 10kg.
Avantages :
Gain modéré mais efficace pour les installations limitées en espace.
Compacte et facile à installer.
Inconvénients
Antenne de grande hauteur sensible au coup de vent.
Haubanage en fil nylon du brin rayonnant recommandé.
Matériaux : Aluminium ou cuivre pour l’élément rayonnant, isolateurs en plastique ou fibre de verre.
Hauteur idéale d’installation : 1 a 3 mètres
2. Les antennes Yagi
Une antenne Yagi HF est une solution performante pour les radioamateurs cherchant à maximiser leurs contacts longue distance. Son fonctionnement repose sur l’interaction entre un élément rayonnant, un réflecteur, et des directeurs pour concentrer l’énergie dans une direction précise. Grâce à son gain élevé, sa directivité et sa capacité à réduire les interférences, elle est particulièrement adaptée aux communications DX. Toutefois, son installation demande un soin particulier en raison de son encombrement et de sa complexité.
Le nombre d’éléments (directeurs, réflecteurs) détermine la directivité, le gain de l’antenne et le rapport avant / arrière. Une Yagi peut avoir un rapport F/B supérieur à 20 dB, réduisant ainsi les interférences provenant de l’arrière.
L’impédance d’entrée est généralement 50 ohms, adaptée aux câbles coaxiaux standards. Cependant, l’adaptation précise peut nécessiter un dispositif comme un gamma match ou un balun.
Le gain augmente avec le nombre de directeurs. Une Yagi à 3 éléments offre un gain typique de 7-9 dBi, tandis qu’une Yagi à 5 éléments peut atteindre 12 dBi ou plus.
Chaque élément supplémentaire contribue à améliorer légèrement le gain et la directivité, mais avec des rendements décroissants.
La longueur de l’élément rayonnant (dipôle) est de 1/2 longueur d’onde pour la fréquence utilisée.
Ces antennes demande de la place, prévoir au minimum comme diamètre d’action 2 fois la partie du boom la plus longue par rapport au centre , celle qui supporte les éléments directeurs.
2.1. Yagi 3 éléments
Description : Antenne à 3 éléments, composée d’un réflecteur, d’un dipôle et d’un directeur.
Avantages :
Gain élevé (environ 6-8 dBi).
Bonne directivité pour les liaisons DX.
Rapport avant arrière environ 15dB
Inconvénients :
Plus difficile à installer que les verticales simples.
Nécessite plus de place qu’ une verticale, même avec radians.
Matériaux : Aluminium pour les éléments, supports en fibre de verre.
Hauteur idéale d’installation : minimum 5 mètres et plus pour maximiser la performance DX.
Quelques modèles : Antenne Cushcraft A3S, Sirio SY3, Smar Tech 27Y3
2.2. Yagi 4 éléments
Description : Une Yagi avec un élément directeur supplémentaire pour un gain plus élevé.
Avantages :
Gain de 8-10 dBi.
Excellent pour les liaisons longues distances.
Directivité accrue
Rapport avant arrière plus élevé, environ 18dB.
Inconvénients :
Nécessite plus d’espace et de maintenance.
Matériaux : Aluminium pour les éléments, structures renforcées en fibre de verre.
Hauteur idéale d’installation : minimum 5 mètres et plus pour maximiser la performance DX.
Quelques modèles : Antenne Force 12 , Sirio SY34, Smar Tech 27Y4
2.3. Yagi 5 éléments
Description : Antenne à 5 éléments, optimisée pour le gain et la directivité.
Avantages :
Gain supérieur à 10 dBi.
Idéale pour les liaisons DX très longues, encore plus performantes
Rapport avant arrière environ 20 dB
Réduit considérablement les interférences arrière
Directivité augmenté et plus précise
Inconvénients :
Installation plus complexe.
Demande encore plus d’espace
Nécessite un maintien par des haubans du boom
Matériaux : Aluminium pour les éléments principaux, acier inoxydable pour les composants et supports.
Hauteur idéale d’installation : minimum 5 mètres et plus pour maximiser la performance DX.
Quelques modèles : Antenne SteppIR 5 éléments, Sirio SY5, Smar Tech 27Y5
Nb : Les antennes de type yagi existent jusqu’à 8 éléments et nécessitent un haubanage du boom.
3. L’importance de l’accord d’impédance et du ROS
L’accord d’impédance est essentiel pour maximiser les performances de l’antenne. Un ROS (rapport d’ondes stationnaires) élevé signifie une mauvaise adaptation de l’impédance, ce qui entraîne des pertes d’énergie. Un ROS inférieur à 1,5:1 est généralement souhaité pour des performances optimales. Il est crucial de vérifier régulièrement l’accord à l’aide d’un ROS-mètre ou d’un analyseur de réseau (VNA) pour s’assurer de la bonne adéquation entre l’antenne et la ligne de transmission.
Un dispositif comme un gamma match ou un balun permet une adaptation plus précise de l’impédance 50 ohms.
Conclusion
Le choix de la meilleure antenne dépend de vos objectifs (local ou DX), de votre espace et de vos conditions d’installation. Les antennes verticales, comme les 5/8 onde ou les J-poles, sont souvent plus simples à installer et efficaces pour les contacts locaux, régionaux et DX. Les antennes Yagi à 3, 4 ou 5 éléments sont incontournables pour les liaisons longues distances, avec des gains élevés et une meilleure directivité. Assurez-vous de bien adapter l’impédance et de respecter les hauteurs d’installation pour obtenir les meilleures performances possibles.
Souvent la hauteur minimale d’installation est de 5 mètres, autant pour les verticales que les yagi.
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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