
Comment construire une antenne verticale pour les bandes 80 et 40 M ?
Pour toutes les fréquences inférieurs à 10 Mhz il est préférable si vous voulez faire du Dx, d'avoir une antenne verticale car l'angle de départ de cette derniÚre facilite les contacts sur longue distance. Par contre, pour une antenne dipÎle avec un ou des éléments parasites, la hauteur critique (1/2 λ) pour obtenir un tel angle serait pour la bande des 40 M de 20 mÚtres, pour la bande des 80 M, une hauteur de 40 mÚtres, ne parlons pas de la bande des 160m !
ThĂ©orie de l’antenne verticale :
Une antenne monopĂŽle est constituĂ©e d'un conducteur vertical et d'un plan de sol ou ground plane en anglais d'oĂč l'appellation ground plane antenna (GPA en abrĂ©gĂ©). Le plan de sol agit comme une sorte de miroir qui reconstitue l'image de l'autre quart d'onde dans le sol.
L'Ă©volution de la tension le long d'une antenne verticale quart d'onde et l'Ă©volution du courant peuvent ĂȘtre dĂ©duits de l'antenne demi-onde, donc cela ne change pas.
La longueur du conducteur vertical peut ĂȘtre quelconque, mais ici aussi des caractĂ©ristiques particuliĂšres apparaissent lorsque ce conducteur mesure un quart d'onde (λ/4), alors son impĂ©dance est voisine de 36 Ω.
Le plan de masse va jouer un rĂŽle trĂšs important, il peut ĂȘtre rĂ©alisĂ© de diffĂ©rentes maniĂšres :
- Soit avec un grand nombre de conducteurs enfouis dans le sol, c'est ce qu'on fait gĂ©nĂ©ralement pour les pylĂŽnes de radiodiffusion en Onde Moyenne oĂč on considĂšre parfois jusqu'Ă 120 conducteurs, que l'on appelle radiales ...
- Mais un tel nombre de fils n'est pas nĂ©cessaire, les radioamateurs se contentent gĂ©nĂ©ralement de 4 Ă 16 conducteurs (radiales) pour faire le plan de masse. Notons que moins on met de radiales, plus il faudra veiller Ă donner une longueur de λ /4. Le cas extrĂȘme est de n'avoir qu'une seule radiale, mais dans ce cas l'antenne prĂ©sente un peu de directivitĂ© dans le sens de la radiale.
- Si la conductibilité du sol est bonne, on peut aussi se servir de cette conductibilité dans ce cas un "simple piquet de terre" peut convenir. L'élément rayonnant est posé sur un isolateur auquel est relié l'ùme du cùble coaxial. La tresse de ce cùble est connectée au piquet de terre. Cette structure convient pour les fréquences jusqu'à 30 MHz environ.
Mais un sol parfait n'existe pas ! De mĂȘme qu'une surface infinie n'existe pas ! Avec un sol rĂ©el, on constate que le diagramme de rayonnement d'une antenne verticale quart d'onde "dĂ©colle" du sol. Le rayonnement maximal ne se fait plus Ă l'horizontale, mais selon un angle que l'on appelle angle de dĂ©part et qui vaut 27°.
Cet angle varie selon la nature du sol. Cet angle de départ va "envoyer" la majeure partie de l'énergie vers la ionosphÚre et s'il y a réflexion sur la ionosphÚre cellle-ci sera favorable aux liaisons à grandes distances ("DX").
On retrouve évidement un angle de départ caractéristique, ici celui de ma verticale à 21,1° suivant le logiciel MMANA-GAL_Basic (Fred ON4LG)
Dans le plan vertical encore appelé plan en élévation, le diagramme de rayonnement est omnidirectionnel.
Il existe tout comme l’antenne dipĂŽle d’autres variations pour l’antenne verticale :
- L'antenne demi onde qui a une impédance élevée qui nécessite une self ou un circuit LC parallÚle.
- L'antenne verticale raccourcie soit avec un "chapeau capacitif" ou soit Ă l'aide d'une self.
- L'antenne 5/8 bien connue des cibistes.
- L'antenne colinéaire qui est utilisée principalement pour le VHF UHF.
* Ces explications proviennent du "cours de radioamateur en vue de l'obtention de la licence Harec" sur le site de Pierre ON7PC Ă cette adresse : Users.skynet.be
Construction de l’antenne verticale :
Voici mon expérience pour la construction de ce type d'antenne.
Possédant un mùt en fibre de verre de 18 mÚtres de chez : SPIDERBEAM, j'ai décidé de construire une antenne verticale pour les bandes de 40 et 80 mÚtres. Ce seront donc deux MONO-BANDE.
Je me suis inspiré d'un article de Rick Westerman DJ0IP sur son site Dj0ip.de
âș Voici le schĂ©ma de principe :
Cette double antenne est la simple combinaison entre une antenne verticale 80 m et une antenne verticale 40 m accouplées.
Puisque l'antenne est essentiellement constituĂ©e de deux verticales λ /4 sur les deux bandes, le rĂ©glage doit ĂȘtre simple et direct.
âș La construction de l’antenne verticale pour la bande du 80 M :
Il faut couper les fils de l'antenne plus long, puisqu'ils doivent se mettre lentement en spirale sur le pylÎne, la longueur sera environ 2% plus longue. Cela signifie que si vous coupez le radiateur 80 M selon la formule L(m) = 142.5/F (Mhz), il sera 2% trop court. Il vaut mieux donc trop long, que trop court car vous pouvez toujours le raccourcir si nécessaire. Couper un minimum de 21 mÚtres.
Fixez le fil au pylÎne en fibre d'optique en le faisant tourner en spirale autour des sections inférieures du mùt à un rythme d'environ un tour par mÚtre, jusqu'à ce qu'il atteigne le sommet.
J'ai réglé une premiÚre fois les longueurs pour avoir un R.O.S. correct et voici le détail de ma boite de déviation le centre de connexion.
Avant d'Ă©riger, le mĂąt tĂ©lescopique (en fibre de verre Spiderbeam de 18m), celui-ci doit ĂȘtre haubanĂ© sur deux niveaux (environ Ă 8m et 12m) et dans quatre directions (Ă©cartĂ©s Ă 90 °). Des anneaux d'haubanage pour mĂąt sont disponible en option pour ce mĂąt. Utilisez de la corde Kevlar de 2mm qui est lĂ©gĂšre et assez solide pour faire le travail. N'oubliez pas dâinsĂ©rer l'isolateur pour l'antenne 40 M dans un des supports supĂ©rieurs !
Pour un bon rendement, n'oubliez pas les RADIALES. J'en ai placĂ© 20 de 10 mĂštres de long chacunes. Celles-ci se connectent au cĂŽtĂ© blindĂ© du cĂąble coaxial et doivent ĂȘtre rĂ©partis symĂ©triquement autour du pylĂŽne.
à propos des radiales j'ai relevé quelques remarques :
Les radiales ne doivent pas ĂȘtre rĂ©sonnantes. Il est prĂ©fĂ©rable d'avoir plusieurs radiales courtes que quelques radiales longues. Elles doivent ĂȘtre situĂ©es entre 1/8 et 1/4 de longueur d'onde sur la bande la plus basse. 10m est la bonne mesure pour cette antenne car elles fonctionnent pour le 40 et 80 M. Si vous mettez environ 10 radiales de cette longueur, vous aurez une bonne verticale qui travaillera sur les deux bandes sans problĂšme. Si la surface et les circonstances le permettent, bien sĂ»r, il est prĂ©fĂ©rable d'en utiliser un peu plus,mais si vous ne pouvez pas le faire dans toutes les directions,, faites ce que vous pouvez en privilĂ©giant une direction prĂ©fĂ©rĂ©e.
Une fois que le mĂąt est Ă©rigĂ© (vous pouvez mĂȘme le faire tout seul), il faut rĂ©gler le ROS. Vous dĂ©placez la rĂ©sonance de l'antenne jusqu'Ă la frĂ©quence dĂ©sirĂ©e en enlevant une partie du fil au bas du pylĂŽne. Raccourcir la longueur du fil par petits incrĂ©ments de quelques centimĂštres Ă la fois, mesurer le ROS, puis changer Ă nouveau, etc. Il ne faut pas essayer de dĂ©placer la rĂ©sonance Ă grands pas ! Sinon vous pouvez couper trop de fil.
AprÚs avoir raccourci légÚrement le fil, vous devrez enrouler autour du niveau inférieur du poteau, en les espaçant un peu plus loin, de sorte que le fil atteigne juste le point d'alimentation. Lorsque vous avez terminé le réglage de l'accord, n'oubliez pas d'isoler les connexions.
âș La construction de l’antenne verticale pour la bande du 40 M :
En vous basant sur le schéma de principe, N'oubliez pas avant de relever le mùt que vous devez attacher une corde à l'isolant placé à environ 1 m du mùt qui doit supporter le radiateur du 40 M.
Quand le mùt est érigé :
- Insérer un bout du fil d'environ 11 mÚtres à travers une extrémité de l'isolant ensuite à l'aide d'une fine corde accrochée à l'isolateur qui se trouve sur l'un des haubans, montez le radiateur. Utilisez cet isolant comme une poulie pour soulever et abaisser le radiateur 40 M, pour faire des ajustements.
- Réglez le radiateur en le raccourcissant au point d'alimentation. Assurez-vous d'avoir suffisamment de longueur supplémentaire dans la corde de support pour permettre l'accord final.
- Si vous avez des problÚmes de réglage du 40 M, éloigner l'isolant supérieur du pylÎne si c'est nécessaire.
- Lorsque vous avez terminé, vérifiez que le radiateur de 80m est toujours en résonance mais il devrait le rester. Normalement, il n'est pas affecté par le changement mineur de la longueur du radiateur 40 M.
Les résultats du ROS sur 80 M :
Mes conclusions :
Les rĂ©sultats ont l'air trĂšs prometteurs. D'abord la bande passante qui est centrĂ©e sur les modes numĂ©riques et la CW, ensuite lâefficacitĂ© car en parcourant les bandes, j'ai contactĂ© un JA sur 80 mĂštres et la Nouvelle GuinĂ©e sur 40 M avec 100 Watts. Je prĂ©vois maintenant d'ajouter au point d'alimentation, une bobine Choke.
L'ensemble de mes aériens
Note du 24 avril 2017 :
AprÚs environ 5 mois d'utilisation, je vous donne mes conclusions et remarques. Tout d'abords la plus importante à mes yeux, c'est la fiabilité de cette construction. Le mùt en fibre de verre est trÚs trÚs fragile. Il s'est cassé 2 fois (une fois avec le vent malgré qu'il n'est pas énorme ici et une fois en l'érigeant) et la partie inférieur du mùt s'est fendue malgré 2 nappes d'haubans conseillé.
Je la recommanderai donc pour un fielday, un contest, une expédition ou pour des essais.
Comme autre expérience, j'ai voulu corser l'essai en ajoutant les bandes 60 et 30 mÚtres. Cela n'a pas fonctionné. D'abords cela augmentait le poids de l'antenne, ensuite ajouter ces bandes aux précédentes faussait les longueurs et j'avais un R.O.S. instable. J'avais trouvé la parade en alimentant chaque bande séparément. Mais ce n'était pas pratique.
Un autre point nĂ©gatif ; la longueur optimal du 80 mĂštres est d'environ 20 mĂštres de fils, ce qui oblige de boudiner le fils sur ce mĂąt qui lui fait 18 mĂštres d'oĂč des spires par moment fort proches.
Ma situation actuelle : AprÚs la derniÚre cassure, j'ai replacé le mùt qui est toujours haubané comme précédemment et j'ai mis cÎte à cÎte le 30, 40 et 80 mÚtres. Comme le 80 mÚtres est plus long, j'en ai fait un L-Inversé. Maintenant avec un R.O.S. tout à fait acceptable (de 200 à 300 KHz de bande passante sur toute les bandes), j'ai pu enfin mettre les 3 bandes ensembles sans difficultés.
Albert ON5AM
LicenciĂ© Harec depuis 1990, aprĂšs une pause de quelques annĂ©es, j'ai renouvelĂ© mon intĂ©rĂȘt pour la radio, je suis particuliĂšrement actif en HF, apprĂ©ciant le FT8, les contest et la chasse au Dx. Depuis 2021, je suis prĂ©sident de la section de LiĂšge et administrateur du site Internet www.on5vl.org. PassionnĂ© d'informatique, je suis convaincu que le monde des radioamateurs doit Ă©voluer avec les avancĂ©es technologiques, notamment avec l'Ă©mergence de l'IA dans nos shack.