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ROS--K--TOS. L'antenne dipôle. Antenne 80m en L inversé.

Réflexions sur T.O.S. - K - R.O.S.




Abréviations. Pour expliquer ce raisonnement, nous admettrons les mesures suivantes.
L'appareil de mesure est gradué de 0 à 100 et nous donne une valeur relative.
Le switch en position Pd nous ajustons le potentionmètre pour obtenir la déviation maximale sur le galvanomètre. Lecture = 100
Le switch en position Pr nous donne la lecture 30.
Pa = 100 W

Posons maintenant deux cas remarquables, pas de réflexion, la réflexion maximale et un cas de mesure.
T.O.S. K R.O.S.
est le taux d'ondes stationnaires. est le coefficient de réflexion. est le rapport d'ondes stationnaires.
 TOS = (Ur x Ud) : 100 ou
 TOS = (Ir x Id) : 100
 K = TOS : 100  ROS = (1+K) : (1-K) ou
 ROS = (Ud+Ur) : (Ud-Ur)
 T.O.S. = (30 x 100) / 100 = 30 %  K = 30 / 100 = 0,3
 Pr = Pa x K² = 100 x 0,09 = 9 W
 Pant = Pa - Pr = 100 - 9 = 91 W
 ROS = ( 1 + K ) / ( 1 - K )
 R.O.S. = ( 1 + 0,3 ) / ( 1 - 0,3 )
 R.O.S. = 1,3 / 0,7 = 1,85
En résumé
T.O.S. 30% K 0,3 R.O.S. 1,85

T.O.S. est le taux d'ondes stationnaires et est exprimé en pour cent.
K est le coefficient de réflexion.
R.O.S. est le rapport d'ondes stationnaires.


Posons maintenant deux cas remarquables, pas de réflexion, la réflexion maximale et un cas de mesure.
Pas de réflexion. Réflexion de 50 Réflexion maximale.
Pd = 100 w , Pr = 0 w Pd = 100 w , Pr = 50 w Pd = 100 w , Pr = 100 w
 TOS = 0 / 100 = 0 %
 Pr = Pa x K² = 100 x 0 = 0 W
 Pant = Pa - Pr = 100 - 0 = 100 W
 K = 0
 ROS = (1 + 0)/ (1 - 0) = 1/1 = 1
 TOS = 50 / 100 = 50 %
 Pr = Pa x K² = 100 x 0,25 = 25 W
 Pant = Pa - Pr = 100 - 25 = 75 W
 K = 0,5
 ROS = (1 + 0,5)/ (1 - 0,5) = 1,5/0,5 = 3
 TOS = 100 / 100 = 100 %
 Pr = Pa x K² = 100 x 1 = 100 W
 Pant = Pa - Pr = 100 - 100 = 0 W
 K = 1
 ROS = (1 + 1) / (1 - 1) = 1/0 = infini
TOS varie de 0 à 100 % K varie de 0 à 1 ROS varie de 1 à l'infini

Une simulation de mesure.
Naturellement un cadran de R.O.S.mètre est gradué de 0 à l'infini en passant par 3 qui se situe à mi-échelle, mais admettons une graduation de 0 à 100 pour rejoindre l'idée exposée. Bien-sûr la puissance directe sera toujours égale à 100, il suffit d'indiquer la valeur du retour et voir les valeurs du R.O.S., T.O.S. et K.

Simulation
Puissance alimentation.
Puissance réfléchie.
Calculer TOS-K-ROS-Puissances.
R.O.S.T.O.S. KPant
Merci à Guy ON5HY.


L'antenne dipole.

L'antenne dipôle (ou doublet) est certainement une des plus aisées à mettre en service. Sa longueur vaut la moitié de la longueur d'onde de la fréquence de trafic. Elle a un effet directif et présente en son centre une impédance de 75 Ohms pour autant que ses deux éléments (quart d'onde) soient bien situés dans le même plan.
Si on la fait fonctionner en "V inversé" l'impédance de charge descend proportionnellement à son angle de fermeture. Cela nous donne l'avantage de pouvoir la faire fonctionner en 50 Ohms, mais nous perdons alors son effet directif.

Il faut aussi bien préciser les choses, l'usage d'un "balun" est fortement recommandé. Pour rappel un balun (Balancedunbalanced) se traduit en français par symétrique/asymétrique. Autrement dit, transforme les courants HF asymétriques canalisés par un cable coaxial sur un dipôle qui lui fonctionne avec des courants symétriques sur ses deux pôles. (A l'inverse lorsque le système fonctionne en réception.) De plus, autre précision, en utilisant un balun 1/1, ce qui est le cas d'un doublet, il n'y a pas de transformation d'impédances et l'attaque se fait toujours en 75 Ohms.

Pour calculer la longueur d'un dipôle il suffit d'appliquer la formule classique à savoir : lambda = 300.000 / fréquence en Khz. Il faut aussi faire intervenir le coefficient de vélocité, on l'estime la plupart du temps à 0,95. La longueur d'onde de l'antenne devient alors lambda x 0,95.

Prenons l'exemple d'une fréquence d'émission de 14100 Khz.
lambda = 300000 : 14100 = 21,276 mètres
la longueur d'onde = 21,276 x 0,95 = 20,21 mètres
le dipole (demi-onde) = 21,21 : 2 = 10,1 mètres
Nous assemblerons alors deux éléments de 5,05 mètres.

Je vous ai écrit une petit script reprenant ce calcul et est aussi disponible à la page téléchargement sous un fichier executable.

Calculez la longueur de votre dipôle.
Fréquence en Khz  :       
         
Deux longueurs de  :         mètres

Comportement du courant et de la tension sur le dipôle.



Antenne pour la bande 80 mètres en L inversé.

Ne disposant pas de beaucoup de place, j'ai toujours été défavorisé pour ce qui concerne la bande 80 mètres. Je me suis alors mis à la construction d'une antenne en L inversé. Le principe est le suivant. C'est une antenne quart d'onde verticale qui est repliée et forme un L. L'excitation se fait par câble coaxial de 50 Ohms via un balun 1/1. Le fonctionnement est identique au dipôle dont un élément est posé à même le sol et l'autre verticalement, enfin pas vraiment. Pour la fixation cela se fait en trois points. Deux points en hauteur et le troisième au sol à l'aide d'un petit piquet metallique.

Les premières mesures relevées sans avoir placé de radians
3.800 KhzROS 4
3.500 KhzROS 3

L'antenne résonnait sur une fréquence trop basse, elle était trop longue. Je l'ai raccourcie et j'ai obtenu, toujours sans radians
3.800 KhzROS 3
3.600 KhzROS 1.8
3.500 KhzROS 2

J'en ai déduit que la longueur vibrait bien en quart d'onde, je me suis alors mis à placer enfin les radians. J'ai utilisé une première longueur de +- 20m que j'ai placé simplement au sol avec une extrémité raccordée au balun. Le résultat est un abaissement du stationaire. J'ai placé un deuxième radian pour obtenir les relevés suivants.
3.800 KhzROS 1.3
3.600 KhzROS 1
3.500 KhzROS 1.8

Allure (ou "design") de cette antenne.

En concusion. La première constatation est que la longueur est assez rétrécie par rapport au calcul. Je suppose que c'est dû au fait qu'elle forme un angle et qu'une partie se trouve parallèle au sol d'où un effet capacitif ?.
Par contre la largeur de bande est apréciable.
Il me reste maintenant à trafiquer sur le 80m et évaluer le rendement mais à voir la puissance des signaux reçu. je crois que je ne vais pas regretter cette antenne si simple à mettre en oeuvre.

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