Je vous avais déjà présenté la réalisation d’un end fed destiné uniquement à la bande des 80 m. Cette antenne donnait des résultats corrects, sans toutefois offrir de performances exceptionnelles – ce qui, en ville, reste déjà appréciable.
Cependant, le support que j’utilisais a dû disparaître pour laisser place à de nouvelles habitations préfabriquées destinées à loger deux familles ukrainiennes.
Pas question pour autant de rester inactif ! j’ai décidé de me lancer dans la construction d’une antenne verticale raccourcie (SVA). Plus qu’un simple test, c’était une véritable envie de voir si ce type de montage pouvait mieux convenir à ma situation urbaine.
Je me suis imposé un cahier des charges assez strict par manque de place :
- la hauteur ne devait pas dépasser 9 mètres, composé d'un seul long fils,
- l'ajout d'une bobine, pour compenser la longueur,
- l’antenne devait partir du sol et rejoindre mon antenne ULTRABEAM située à environ 10 m de hauteur,
- et l’unique possibilité d’ajouter 3 radians de 10 m dans les trois points cardinaux et au sud, par un grillage de 50 cm X 4 m, vu la proximité de ma maison.
Neuf mètres pour 3.5 MHz ce n'est pas suffisant donc je devais ajouter une bobine. Mais de quelle longueur, de quel diamètre, de quelles valeurs ?
Recherche d’une bobine
Une simulation et modélisation de l’antenne a été réalisée à l’aide du programme 4NEC2. Ce genre de simulation est à prendre avec beaucoup de précautions étant donné que divers facteurs influencent le comportement de l’antenne, comme la position des radians, leurs longueurs, les propriétés électriques du sol, les objets métalliques et/ou conducteurs à proximité de l’antenne….
Néanmoins, la valeur de la bobine modélisée nécessaire pour l’adaptation d’impédance est de 37 µH, ce qui n’est pas trop loin de valeur finale approximative de 30 µH.
Fabrication de la bobine
En parcourant le Web, j’ai découvert le travail d’un OM, SA2CLC Tommy Stenmark, qui a généreusement mis à disposition de la communauté – sous licence Creative Commons Attribution – un modèle qui m’a immédiatement séduit. Il correspondait en tout point à ce que je souhaitais réaliser.
Pour donner vie à ce projet, j’ai pu compter sur l’aide précieuse de mon ami Jean-François, qui a imprimé la pièce grâce à son imprimante 3D.
J’ai bobiné 30 spires, occupant ainsi toutes les fentes disponibles, puis réalisé les connexions et ajouté un connecteur femelle SO-239.
Résultats et modélisation sur papier
Sur la fig. 3 et 4 nous remarquons le diagramme de rayonnement parfaitement omnidirectionnel, ce diagramme est fortement influencé par la position des radians.
La figure 5 montre le diagramme de rayonnement vertical qui a son maximum à 28 degrés d’élévation. Néanmoins, à ma surprise, on dispose d’une excellente puissance rayonnée à partir de 15 degrés, ce qui est tout à fait remarquable vu les limitations physiques de l’antenne. Reste à confirmer par des tests « on Air ». J’attire néanmoins l’attention que ce diagramme est largement dépendant des propriétés électriques du sol et du nombre de radians.
Sur la figure 6, on peut observer combien mon antenne verticale est omnidirectionnelle, avec seulement trois radians. Par manque d’espace, je n’ai pas la possibilité d’installer un 4e, ce qui donnerait un « donut » quasi parfait !
La fig. 7, nous montre la distribution des courants et phase de l’antenne, parfaite symétrie due aux longueurs identiques des trois radians (même intensité) pas de déphasage entre les radians.
Grâce à la fig. 8, nous pouvons remarquer facilement la réelle limitation de mon antenne, due à ses dimensions très réduites. Son gain est de -2.52 dB et son efficacité au niveau rayonnement est de l’ordre de 15 % seulement !
Il est possible d’accorder quasi parfaitement l’antenne en jouant sur la valeur de la bobine. La simulation (fig. 9) nous permet d’obtenir une valeur très réaliste et proche des mesures effectuées.
Le diagramme d’intensité de champ (fig. 10) est très utile, car il permet de comparer la valeur théorique et une autre réelle et cette fois-ci mesurée à 1 km de distance. Ce qui permettra de valider objectivement la modélisation. Une valeur de 40 – 45 dB µV/m devrait être obtenu.
La bobine
D’après mes calculs, je devais obtenir une inductance d’environ 27 µH. En vérifiant avec le site Coil Inductance Calculator*, je constatais que j’étais bien dans la bonne direction.
Les tests
Après avoir fixé le fil vertical à la bobine, j’ai entrepris les premiers réglages avec mon NanoVNA. Pour optimiser l’accord, j’ai commencé par court-circuiter partiellement la bobine : en pratique, cela revient à réduire le nombre de spires actives afin d’abaisser l’inductance et de rapprocher le système de la résonance recherchée.
Les premiers essais furent prometteurs. Après plusieurs ajustements, j’obtenais un ROS de 1,12:1 en bas de la bande et de 3,25:1 en haut. Pas mal ! me dit-je. Ces valeurs sont tout à fait acceptables en trafic réel (intéressé plus particulièrement pour la CW et le numérique), surtout pour une antenne verticale réalisée dans un environnement urbain contraint.
(Désolé pour ces photos, vous pouvez toutefois cliquer dessus pour agrandir).
Le réglage optimal fut atteint avec 24 spires, donnant une inductance d’environ 27 µH. Cette valeur n’est pas choisie au hasard : elle permet à la self de jouer efficacement son rôle de bobine de charge pour ramener l’antenne à une impédance d’environ 53 Ω, proche de l’adaptation standard de 50 Ω utilisée avec nos émetteurs.
En résumé, une solution simple, compacte, et parfaitement exploitable. Une belle réussite, une fois de plus !
Tests sur l’Air
J'ai effectué un premier test en FT8 à la fin du mois d'août. Avec une puissance de 70 watts et mon antenne SVA, les résultats ont confirmé mes attentes : elle est un peu juste pour le DX, mais elle se révèle parfaitement efficace pour établir des contacts sur l'ensemble de l'Europe.
Pour les contacts longue distance, notamment sur les bandes basses (40 m, 80 m et 160 m), il est possible de tirer parti de la greyline (zone crépusculaire) principalement en hiver, pour optimiser la propagation et atteindre des pays plus lointains.
Repères
https://www.thingiverse.com/thing:4525375
https://www.youtube.com/watch?v=-jBY1lX0aCg
https://hamwaves.com/qoil/en/index.html
https://www.66pacific.com/calculators/coil-shortened-vertical-antenna-calculator.aspx
https://www.66pacific.com/calculators/coil-inductance-calculator.aspx
SVA : Short vertical antena.
Remerciement à Carlo pour ses précieux encouragements.
Licencié Harec depuis 1990, après une pause de quelques années, j'ai renouvelé mon intérêt pour la radio, je suis particulièrement actif en HF, appréciant le FT8, les contest et la chasse au Dx. Depuis 2021, je suis président de la section de Liège et administrateur du site Internet www.on5vl.org. Passionné d'informatique, je suis convaincu que le monde des radioamateurs doit évoluer avec les avancées technologiques, notamment avec l'émergence de l'IA dans nos shack.
