REALISATION DES ANTENNES  MULTIDIPOLES

 

                                      Arthur    et     Bernard  BLAVE

                                             ON4BX        ON4CX

                           courriel: on4bx@tvcablenet.be

          

 

SOMMAIRE ;

            Les auteurs proposent une solution simple, efficace et facile pour la fixation des fils des différents dipôles. Le  placement ou remplacement d’une des demi-ondes ne nécessite aucune modification de la suspension des autres. Deux plaquettes sont juxtaposées en tête-bêche à chaque point de suspension et l’ancrage des fils est parfait.

 

1.-  INTRODUCTION

 

                   Les autorisations accordées aux radioamateurs de transmettre dans les nouvelles bandes Warc ont naturellement réjoui les amateurs de trafic DX.

     Il faut admettre que pour obtenir des résultats très performants, il faut disposer d’antennes directives à gain si possible rotatives. C’est le cas en général par des groupes d’antennes multiéléments/multibandes placés sur un rotor au somment d’un pylône.

 A titre exemplatif, on4bx utilise un pylône de 20m sur une face de laquelle un chariot mobile glisse dans son guidonnage. Sur ce chariot se trouve un tube de 6m fixé à sa base sur le rotor  et le long duquel sont attachées diverses antennes à savoir d’abord une  4 éléments full size 14Mhz,  puis au-dessus des antennes 3 éléments 21 et 28 Mhz. Enfin, au point le plus haut de ce tube est fixé une antennes verticale tribande 144 432 et 1200 Mhz. Les diverses photos sont reprises sur le site dont l’adresse est dans disponible sur  http://www.qrz.com. (call on4bx)

   Ces antennes ont souvent été installées depuis longtemps et il est rare que l’amateur ait la possibilité de placer un second pylône pour les antennes des autres bandes, si pas plus simplement par manque de  moyens financiers…

   C’est pourquoi, comme pour les bandes 3.5 et 7Mhz, on cherche des antennes plus simples.

 

2.- HISTORIQUE

 

                  J’ai d’abord été séduit par une antenne multibande « apériodique » construite par Barker & Williamson.                  

      Cette antenne est fort séduisante car elle couvre toutes les gammes décamétriques avec les caractéristiques suivantes  (le balun est incorporé et un seul coaxial suffit) :

 

 

 

 

 

(réf.1)                                                                                                                              Mz

 

 

       Elle est naturellement directive avec des diagrammes de rayonnement  selon la fréquence…  Cette firme la vend complètement montée et il suffit de la dérouler et lui raccorder le câble coaxial unique.

 

         Elle m’a donné pas mal de satisfactions. Son taux de stationnaire est fort bas et est accepté par tous les transceivers, éventuellement via un coupleur pour le puriste du 1/1 

        Pour un trafic habituel, elle suffit largement mais présente toutefois pour le DX un très gros inconvénient..  Son gain est quasi nul, sinon négatif… La dissipation dans la résistance de charge est  relativement réduite mais ne peut accepter des puissances élevées. Quand on connaît les pile-up autour des stations DX ou expéditions, on a la certitude d’être complètement « écrasé » par des concurrents qui viennent avec des antennes à gain de 10dB et un si pas plusieurs kW ! Vous ne serez jamais entendu !

   

  Bien que pour un trafic banalisé, cette antenne donnera beaucoup de satisfactions compte tenu aussi de sa facilité et rapidité d’installation comme pour les « field-days ».

Elle est largement utilisée pour des liaisons point à point notamment en Afrique/

 

 

 

   

3.- ANTENNES MULTIBANDES

 

             L’activité de on4bx se résumant uniquement au DX en RTTY  et PSK 31, j’ai donc été amené à abandonner la BW pour me rabattre sur les simples antennes dipôles  tout au moins pour les bandes Warc, 40 et 80 mètres.

    Voici d’abord un rappel des principales variantes reprises dans la littérature. Chacun des dessins est repris des articles divers publiés sur Internet. Aucun n’est détaillé ici et le lecteur est invité à parcourir les divers moteurs de recherche et lire de façon détaillée les textes correspondants publiés. Ils appartiennent aux divers auteurs et il ne m’est pas permis de les commenter. Les références sont reprises dans la bibliographie.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.1-  PRINCIPE :

      (réf.2)

 A partir d’un seul coaxial, on tire de part et d’autre les quart d’onde correspondant chacun à la fréquence choisie. Dans ce dessin quatre antennes sont présentes. Il est clair que l’antenne la plus longue est un câble porteur du poids total. Il est évident que dans ce dessin de principe manquent les câbles tendeurs non conducteurs en A B C D E et F

 

La figure suivante illustre une méthode pour éviter ces câbles en attachant les isolateurs.

 (réf.3)

 (réf.4)

Cette figure montre un aspect fort pratique pour monter et descendre le tout.

Une poulie est placée à chaque extrémité. C’est d’ailleurs la solution que j’ai adoptée et les câbles nylon de 6mm utilisés sont ramenés au sol en un seul point d’attache ce qui permet à un seul opérateur de descendre ou monter les deux extrémités en même temps.

 

 

 

 

 

 

 

                                              

 

    (réf.5)

   Une autre solution originale a été aussi proposée.

Au lieu d’utiliser du câble comme fil d’antenne, on peu(t utiliser du twin dont les deux conducteurs constitueront chacun un quart d’onde. Le twin sera coupé de façon à ce que chaque fil soit en résonance sur la fréquence choisie. IL faudra seulement s’assurer que

la résistance mécanique du twin supérieur soit suffisante. De plus des problèmes peuvent se présenter sous forme d’allongement si la traction varie au cours du temps. Il est possible qu’un fil porteur isolant soit nécessaire…  à vérifier lors de l’installation.

 

 

 

 

 

 

 

 

Il est aussi possible de tirer les fils dans des directions légèrement différentes de façon à ne devoir utiliser aucun intercalaire entre les dipôles. Il faudra alors trouver des points d’attache écartés pour chaque fil.

   Le dispositif présenté ici montre la bobine balun  entre les éléments et le coaxial. La poulie et le câble permettant la descente est bien visible. Ainsi que les antennes verticales placées au sommet.

 
                                                                            

                                                                               (réf.6)

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  Il est aussi possible de simplement fixer les fils des antennes sur une simple barre isolante percée pour y laisser passer les fils et de les bloquer avec du tape ainsi que cela est montré sur les deux figures suivantes.

 

 

  (réf.7)

 

 

 
 

 

 


 

 

 

 

 

     

 

 

 

 

 

 

3.2- ADAPTATION AU CABLE COAXIAL

 

Dans tous les exemples cités, les antennes présentent à leur centre des tensions et courants symétriques par définition.   Or, le câble coaxial est forcément totalement asymétrique. Pour éviter la circulation des courants sur l’extérieur du blindage du coaxial, on le roule parfois près de son attache de façon à ce qu’il se comporte comme inductance d’arrêt. ( voir la littérature) . La bonne solution est toutefois d’insérer un symétriseur appelé balun dont on aura choisi les impédances correctes. Il existe deux types de balun :   le type de tension (à gauche)  symétrise les tensions appliquées aux fils de l’antenne.  Le type de courant symétrise les courants et délivre aux fils d’antenne des courants égaux et de signe contraire.  Je préfère ce dernier car il est moins sensible aux contraintes d’environnement qui perturbent. Il a toutefois un grave défaut : un des brins du dipôle va directement à l’âme du câble coaxial. Il n’y a aucune protection contre les charges statiques. Il est donc impératif de placer près du TX une dérivation en T comprenant une résistance de décharge, mais suffisamment élevée pour ne pas perdre de la puissance ni faire tomber l’impédance vue par le TX.

    Il est aussi à noter que des baluns existent pour divers rapports d’impédance. Dans notre cas le rapport sera 1/1 puisque nous installons des simples dipôles.

 

 

 

TYPES DE BALUN :

         type  « TENSION »                                                type « COURANT »

 

 (réf.8)

 

 

 

3.2.1.- AMELIORATION PROPOSEE :

 

      Les solutions ci-avant posent des difficultés si on souhaite modifier un ou plusieurs éléments de l’antenne. Il faut de plus noter que le calcul exact des longueurs des dipôles est impossible. En effet, il y a inévitablement un couplage entre les antennes et bien que les dimensions soient différentes, l’impédance au centre est perturbée et la résonance ne se produit pas nécessairement à la longueur théorique.

      La solution proposée ici est assez semblable à la dernière proposée mais utilise des intercalaires permettant un montage et démontage facile.

   La photo montre mon antenne en cours de montage. L’antenne supérieure est le câble porteur. Nous verrons ci-après que les intercalaires permettent cinq antennes.

La troisième est juste insérée mais pas encore tendue. L’antenne cinq n’est accrochée qu’au niveau du balun et doit être tirée. Les antennes 2 et 4 ne sont pas encore insérées.

 

 

 

 

 

3.2.2.- DESCRIPTION   DES  FIXATIONS ET DES  INTERCALAIRES :

 

 

 

 

 

 

 

      Les câbles d’antenne sont en acier plastifié. L’isolateur du bout est en polyéthylène haute densité. Les accessoires sont classiques et se trouvent aisément dans les grandes surfaces.  Le câble et les isolateurs proviennent d’une firme anglaise qui est présente dans la quasi-totalité des foires radio-amateurs. Elle est présente chaque année à la foire réputée de La Louvière ( ON6LL)

 

 

 

  Ensemble monté :

 

 

 

 

 

 

 

  Vue des éléments séparateurs :

 

 

 

  Détail d’un intercalaire :  (il y en a deux à chaque point de suspension). Ils sont accrochés via l’encoche de droite marquée 2mm et pendent vers le bas par simple gravité. (encoche du fil supérieur porteur)

 

 

  . Les  autres encoches portent  les autres antennes qui restent aussi en place par gravité.. (l’écartement de 30mm entre les fils n’est pas critique.)

 

 

A chaque point de suspension, les deux intercalaires sont placés l’un à l’endroit, l’autre à  l’envers.. Quand les intercalaires sont écartés, il est facile de faire glisser un fil quelconque pour l’enlever, le remplacer ….

     Quand on resserrera les deux intercalaires, on voit que les encoches vont se superposer et se  recouvrir en ne laissent visibles que les trous centraux. Les fils seront donc tenus sans qu’ils ne soient possibles de les  sortir des encoches.

    Selon la rigidité des fils utilisés pour les antennes, le nombre de paires d’intercalaires sera choisi pour garder un écart entre les fils. Un écartement de 75 cm est raisonnable.

 

 

 

 

 

 

Vue des deux intercalaires inversées l’une contre l’autre.

 Seuls les 5 trous sont libres. Les deux trous de plus grand diamètre servent éventuellement pour y placer deux petits colliers Colson pour qu’ils restent bien ensemble.

 

 

 

 

 

 

     HAUT                                                                                                                          BAS

 

 

 

Enfin, rappelons que le réglage des antennes devra se faire par approximation compte tenu des interactions entre antennes. Le câble porteur étant celui de la fréquence la plus basse, il ne subit généralement aucune interaction de la part des autres.

 

 

   Raccourcir va toujours bien ! mais il existe un moyen simple pour rallonger si cela s’avère nécessaire !.  Simplement des cosses Faston serties aux bouts à rallonger ! Cela est d’autant plus facile que si une attache a été placée dans son voisinage, le bout restera libre sans tomber trop bas, où il n’y a d’ailleurs aucune antenne juste en-dessous !.

 

 

 

 

 

 

 

 

.2.3.- REALISATION  PRATIQUE

 

                Il est à noter que tous les intercalaires sont identiques. C’est uniquement leur montage endroit-envers et les encoches inclinées vers le bas qui sont le succès de leur utilisation deux par deux.

    Leur épaisseur est de 2mm et ont été obtenus par une fraiseuse à commande numérique dans une plaque de PVC.

La pièce est d’abord dessinée à l’échelle à l’aide du logiciel  de dessin TURBOCAD. Ce logiciel est assez simple d’utilisation, mais néanmoins très puissant.

 

 

 

 

 

2 couches (layers) sont utilisées dans ce cas, une pour les perçages et une autre pour la découpe du contour.

 

Le fichier propriétaire obtenu est ensuite exporté au format DXF vers une fraiseuse à commandes numériques.

 

 

 

 

Son logiciel spécifique permet alors de paramétrer le travail (diamètre de fraise, fraisage à l’extérieur du trait, gestion des couches, etc).

 

 

 

 

 

 

 

Le dessin de base de la pièce unique est alors dupliqué pour éviter les pertes de matière sur la plaque, mais aussi pour gagner du temps pendant le processus.

 

    On notera enfin que les dimensions ne sont pas critiques, ni leur forme !. Le lecteur intéressé pourra réaliser ces intercalaires avec les moyens dont il dispose. Il suffit de respecter l’orientation des encoches pour le fil porteur et des autres fils.

 

            Merci pour votre bonne attention à la lecture de ce document.

 

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REFERENCES :

 

réf.1 :    http://www.bwantennas.com/ama/amaindex.htm

               http://www.bwantennas.com/ama/faq's.ama.htm

               http://www.bwantennas.com/ama/opinion.ama.htm

               http://www.bwantennas.com/ama/dipole.ama.htm

ref.2:      http://www.arrl.org/tis/info/pdf/9611073.pdf

réf.3:      http://www.arrl.org/tis/info/pdf/9611073.pdf

réf.4:      http://www.hamuniverse.com/multidipole.html

réf.5 :     Antenna Handbook ARRL

réf.6 :     http://www.hamuniverse.com/ae5jumultibanddipole.html

réf.7 :     http ://www.metaphoria.us/hamradio/Multi_Band_dipole.html

                            WB2MIC   MUlti-dipole 4-ban sloper single feed

réf.8:      baluns: http://www.norad.dk/fritzel/balun-02.htm

                             http://www.hofi.de/pdf/Baluns.pdf

                             http://www.hamuniverse.com

                             http://www.w8ji.com

                             http://users.skynet.be/VDVcommunicatie/Draht-Antennen.pdf  

 

   DOC  DIVERS CONNEXES:

 

http://www.hamuniverse.com/n4jaantennabook.html

http://www.hamuniverse.com/multidipole.html

http://www.qsl.net/w4ed/rbe_ant.htm

http://www.hamuniverse.com/n4jaantennabook.html

http://www.hamuniverse.com/multidipole.html

http://f6kbg.ref-union.org/f8ced/multidipole-F8CED.pdf

http://users.telenet.be/on4kpn/myfiles/0-MyZepp.Pdf

http://f5ad.free.fr/ANT-QSP_Descriptions_Deca.htm

http://www.na0tc.org/The Fabulous_dipole.ppt#273,42,Reference

http://www.f5jtz.org/pjaquet/m-dipol.htm

http://www.hamuniverse.com/ae5jumultibanddipole.html

 

 voir également dans les moteurs de recherche tels que Google, Copernic, Wikipedia.

         sous « multidipole » «  multi-dipole » « multidipoles »  « multi-dipoles »……..

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                                                                        Ce 03 mai 2009.

 

 

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