antennes theorie et application

Radioamateur depuis des
annees Andre Ducros est
connu pour la qualite des
articles qu'il redige pour dif
ferentes publications.
Auteur d'un ouvrage sur
la preparation a la licence,
il s'est passionne pour les antennes et les techni
ques nouvelles.
e domaine des antennes est vaste. Nul doute
que le lecteur puisera dons ce livre les rensei
gnements qui font parfois defaut.
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Andre DUCROS
FSAD
ANTENNES
Theorie
et pratique
SORAC/ll
Lo Haie de Pan- 35170 BRUZ
TABLE DES MATIERES
CHAPITRE I : LA PROPAGATION
1.1
LE SOLEll..
1.1.1
1.2
LA
Les taches solaires
..........
..
.
.
13
............. .. .... ..... .. .. ..... . ........ .... ..
.
.
.
.
.
.
.
. . .......... 13
PROPAGATION IONOSPHERIQUE ...................................................... 16
1.2.1
1.2.2
1.2.3
1.2.4
1.2.5
1.2.6
1.2.7
1.3
......................................................................................................
L'ionisation des hautes couches aanospheriques .................................. 16
Proprieres reflectrices des couches ionisees . . . . .. .
.
.. 18
Angle et frequence critiques, FMU, "skip" ........................................... 21
L'absorption ionospherique, F.O.T........................................................ 25
Aurores boreales, trainees de me�les ............................................... 26
La propagation ionospMrique des bandes allou6es a.ux amateurs
.. 26
Polarisation de l'onde refl6chie
.. . .
..
. .
28
. .. . ... .. .....
.
....
.. ....
LA PROPAGATIONTROPOSPHERIQUE .
...
..................
.... ......
......
..
.....
..
............. . . . ........
. . . ............................... .. ........... 29
1.3.1 L'aunosp� lC'lTCStre . .
.
. .. . .
. . .... .
.. 29
1.3.2 La refraction 81Dlosphmque .................................................................. 30
1.3.3 La recherche des inve-zsions de 1empera1ure ...
. . . . .
34
. ..... ................. .......... ...
.
. .. ....... . .
... .......
......... ... ... ..... ....
.........
CHAPITRE 0 : LES LIGNES
0.1 DEFINITION ""'''""'"'""''""'""'''''"'"'''''""'""'"'''"''"'''"'"''''''''''''""'''''''''37
0.2
LA
LIGNE EN ONDES PROGRESSIVES . . ..
11.2.1
11.2.2
ll.2.3
ll.2.4
ll.2.5
... .
.
.. ............................. . . .......... . 38
Im�ce caracliristique ..
. .
.
Transportd'�ergie
. . . . . . .. .
Vitesse de propagation, �fficient de veloci�
Les ondes progressives ... .. . . .. .
.
.
La ligne adap�
.
..
. . . ..
. .
38
.. . .. . . 38
. . . .. . 39
. . . . .. . 40
... . ...... . . 41
....... .... ............. ...... . .................. . . . .......
......... . .. .... ..... . ..
... . .
.
..
.
............ ........... .... ...
.
..................... ...
.
.
...... ......... .......
....... ....... . ...........
.... .
. ..............
. .
............ .. ..... ...
.
.
.
.. . ...
. .
. . ..
..
. ..
... ..
. ..
3
·
0.3 LA LIGNE EN ONDES STA TIONNAIRES ................................................... 42
l l.3.1
0.3.2
0.3.3
ll.3.4
Laligne ouverte a une extr�mite .......................................................... 42
Laligne en court-circuit a une extremit� ..............................................47
Laligne d�dapree, le R.O.S .............................................................. 49
ImpMmce a !'entree de la ligne, ligne A/2, ligne A/4
0.4 LA LIGNE REELLE ..
..............
... ..... ... .. . ..
... .
. . . . ..
..
.
.. ....
. ... .
...
..
.
.
.. .
.. .. .... ... .. . 51
........ ........... ....
...... . ........ ..
..
....
.
....... ...
. .. ...
... . . ...
.
...
. ... ... ..
....
... ..
. . 54
.
.. ..
...
11.4.1
Causes de penes, decibels
ll.4.2
Influence du R.O.S ............................................................................... 55
54
0.4.3 Puissance admissible........................................................................... 57
ll.4.4 R�sation par l'amateur de lignes de transmission ............................. 58
O.S
LE GtnDE D'ONDES ...................................................................................... 61
Il.5.1
ll.5.2
Le
Le
guide d'ondes rectangulaires ........................................................... 61
guide d' ondes circulaires ................................................................. 63
CHAPITRE ID : GENERALITEs SUR LES ANTENNES
ill.l
LE GAIN
Ill.l.1
Ill.l.2
Ill.l.3
ill.2
Ladirectivite .................................................................................... 65
. .. . . .
.
.
. . .. .... .... . 67
Les lobes de rayonnement .
. .... ..
. .... .... ..... ..... ..... ... ....
..
.
.
Surface �uivalente de reception ...................................................... 70
ll1.2.1
Le champ �lecttomagn&ique............................................................ 71
III.2.2
Lapolarisation circulaire .................................................................. 74
L'attenuation de propagation ............................................................ 75
COURANTS ET TENSIONS LE LONG DU Fll. D'ANTENNE ................. 77
m.3.1
4
65
LES FORMULES DU R AYONNEJ.IoiENT .................................................... 71
111.3.3
ID.J
........................................................................................................
La resonance ..................................................................................... 77
111.3.2
La r� sisrance de rayonnement .......................................................... 79
m.3.3
Le
1113.4
Lastlectivite de l'antenne
rendement .................................................................................... 80
.....
..
...... .. .
. . ..
..........
....
.... ....
.
.. 81
.. ... .......
.... . .
..
ID.4 GROUPEMENTS D'ANTENNES ..... ......... ..... ... ............. ..... ....... ... .......... .... 82
III.4.1
Augmentation du gain et de la directivitt
lll.4.2 Espace optimum
Ill.4.3 L'imp&lance mutueUe
82
84
. 86
....................... ..........•.......
··························-···················································
m.s
.
.. . .... . ........... .....
..
.
.
. ..... .... . .. . .... ........... . ... .......
L' ANfENNE EN PRESENCE DU SOL .............. ..... ............................ ........ 8 6
Le sol reflecteur d'ondes . . .
111.5.2 Le so l r&: l
lli.5.3 Influence sur la resistance de rayormement
111.5.1
... . .... ..... ...................
.
. ......
..
..... . ..... . .. .......
.
.........................................................................................
..... .. ..................... .. .......
.
86
90
91
CHAPITRE IV : LES ANTENNES FILAIRES
IV.l
INTRODUC110N
.
.
.
. .
...... .... .. ...... ... ..... ...... .. ............
.
..
93
......................... .... ......
. . . .
.
93
93
. .
97
. ......
IV .1 .1 Classement des antennes .
.
IV.1.2 R�on mocanique des antennes filaires
.
....
..
.
............
.
........
.. ................. . ....... ...... ...... ..... . .. .. .. .. ......
IV.2
IV.J
.
.
.
LES ANTENNES HORIZONTALES
......... ............. ... .. . .............. ..... .......
IV.2.1
IV.2.2
IV.2. 3
IV.2.4
IV.2.5
IV .2.6
IV.2.7
IV .2.8
......... .... . ................................... . .. . ....
Le doub let demi-onde .
.
..
97
L'antenn e en V invers6
1 01
Le doublet demi-onde et l'harmonique 3
103
L'antenneUvy
.. . .
.
104
Le doublet demi-onde et la Uvy repli�
. ..
1 09
L'antenne Zeppelin ......................................................................... I l l
Les antennes "long fi l"
.
.
. .
. 1 14
L'antenne Hertz . .
.. . .
. . .
. . . 1 19
. .........
·············· ·····-···························· ········ ··········
................ .....................•..
............. . ....... . . ...........................
. .. ............... ... ...
. ......................... ....
.. .....
....... .. ........... ...... ................. .... ........... ....
...
.. . ........ .....
LES ANTENNES VERTICALES
IV.3.1 Le doub let venical .
IV.3.2 L'antenne iround plane
IV.3. 3 La verticale au sol
.
.... ... ..................... .. .. ...... ... .. ....
. .
.
.......................... ... ........... .. ................ . .
.
.
. .
.
..... ..... .. .. . . ......... .. .......
..
............. . ....... ...... .
.
121
l21
1 25
. l35
... .
.................... .......... ....... . ................... . ... . . . .
.
....... .............................. .................. .............. .. .
IV.4 CA DRE ONDE ENTIERE (QUAD) ET DELTA LOOP
IV.4. 1 Cadre onde entim
IV.4.2 De l ta loop .
. ...... ..... .. .... . .
.
.
.
.
...
.. . .. .
. 145
.
.
. . l45
. 155
... ..
.......... . . .
..
..... .. . . ... ............... ....... . ......... . ..
..................... ........ ........... ....... . ........... ...... .............. . . .
5
CHAPITRE V : LES ANTENNES A GAIN
V.l
INTRODUCI'ION ......................................................................................... 159
V.2
GAIN ET llv1PEDANCE MUTUELLE . . . . ..
V.3
GROUPENIENTS COLINEAIRES ............................................................... 164
V.4
RESEA UX A RA VONNEMENT TRA NSVERSAL(B roadsidearra ys) ..... 171
. ... . .
.
. ..
...
..... ...
.
.
. .... ....... . ..
. . . . .. ...
..........
.
..
... .... 160
.. . .......... ..... ....... ..
V .4.1 Antennes vertica les en phase .. . .. .. . . . .. . .
. .
. . 1 78
V.4.2 L'anteMe bobtail curtain ................................................................... 180
V .5
RIDEAUX DE DIPOLES DEMI-ONDES(cunains) .................................... 186
.
... ....... .. ..........
.........
... ...... ........ ...
. . ...
. .
..
... . .
. .. . . . 189
V.5.1 L'anteMe "Lazy H" .. .
V.5.2 AnteMe X quad et carrea u x Chirex .................................................. 193
V .6
RESEAUX A RA VONNEMENT LONGITIJDINAL(end fme arra ys) ....... 195
.............................................................................................
V.6. 1 Principe
195
.. . . . . . ... .. . . .... . . 196
V.6.2 L'an tenne W8JK . .. . .. ..
V.6.3 L'anteMe Lazy quad ......................................................................... 202
V .6.4 L'anteMe ZL sp6:ia le ........................................................................ 204
.. . . . ......................... .... . . 208
V .6.5 An&enncs verticales d6ph�
.
..... ....
.
........
..... .. . ..... . .
.........
V.7
. . ..
.....
.. . ...
.
... . ...
... .....
L'ANTENNE VA GI ...................................................................................... 211
V.7.1 Principe ............................................................................................. 2 1 1
V.7.2 L'antenne Vagi a deux � l bnents ........................................................ 2 1 3
V.7. 3 L'antenne Vagi a ttois � 1 bnents ......................................................... 219
V.8
L'ANTENNECUBICALQUAD .................................................................. 226
V.8. 1
V.8.2
V.8.3
V.8.4
V.8.5
V.8.6
6
Principe ............................................................................................. 226
L'anteMe cubical quad a deux � l� ments ........................................... 226
L'antenne cubical quad l b'Ois � l bnents ........................................... 231
R�tions pratiques ........................................................................232
Quad ou Vagi? .................................................................................. 235
Antennes dmv�s ............................................................................. 236
CHAPITRE VI : LES ANTENNES THF
VI. I
LE DIPOLE DEMI-ONDE ............................... .............. ............................. 239
VI.I . l Longueur de resonance d u dipOle demi- onde ..................... . ........... 241
VI. I .2 ImpMance au centre du dipale demi-onde .....................................242
VI. l .3 Le dipOle repli� (folded dipole, trombone) ....... ......... .....................243
Vl.l
ANTENNES VERTICALES OMNIDIRECI1VES
VI.2.1
VI.2. 2
Vl.2.3
VI.2.4
VI.2.5
VI.2.6
VI. 2. 7
VI.3
.......
..
...........
.. ..
.
.
...... ....
246
L'antenne ground plane (GPA) ....................................................... 246
L'antenne iljupe ................................. ..... .. .....................................247
La verticale demi-onde .......................... .. ...................... ..... ............ 250
L'antenne en J
. . .
. ...
.
.. . .. . .
.. 251
L'antenne coaxiale .......................................................................... 253
L'antenne 518 .............................................. ....................................254
Antennes colin�s . . . .. . .. .. .
.
. ... . . .. 256
........ .... .. ........ .
...
..... . .
...
.................
.. .
..... ....
. ..
............... .......... ....
.......
.. . .
..
....
ANTENNES HORIZONTALES OMNIDIRECTIVE S .............................. 260
VI.3 .1
VI.3. 2
VI.3.3
VI.3 .4
L'antennehalo
.
. . . .
.
. . . ..
.
260
L'antenne trefle
.
. . _
.
. . .
. -............ 260
L'antenne omni ·V ........................................... ............ .................... 262
L'antenne coumiquet(turnstile) ................. ......... ................. ........ ... 262
..... .......... ... .. .. ............. ......... ... . ....
.......... ... ... ....
......
..........
........... ............ ... ... ......
VI.4
L'ANTENNE DIEDRE ................................................................................ 263
VI.S
LES RIDEAUX
VI.6
L' ANTENNE HB9CV
VI.7
L'ANTENNE YAGI .................... ....................................... ..........................270
VI. 7. 1
VI.7 .2
VI.7.3
VI.7.4
VI.7. 5
VI.7.6
VI.7.7
...........................................................................................
. .........
.. . ..
. ..
.
.......... .....
.
............
266
. . .. . .. .. .. ..268
..
...... ... .
. ..
.
..
...
Yagi trois �lements ............................................................ -........... 270
Gain et longueurs de boom ....... ........................................ .............. 270
Dimension$ des Bements .... ................... ........ .... ... .........................273
Espacement entre �lements ................................... ..... ....................275
Mise au point
.. . . .. . . .
. .... ... . . .. ..... . . . . . .. 276
Directivire, stackin g ... ... . . . .. . . . . .. . .. .. . .. .. .. .. 277
L'antenne squelette (skelton slot) ................ ....... ............................279
.................
"
" ..
.
..
..
.. . ..... ....... ..
.. . .... ..
.
..... .... .
...
.
.. .....
.. .
.
.
..
. . . .
.
..
7
VI.8
LA CUBICAL QUAD
VI.8.1
Vl.8.2
VI.9
.................... .. ...... . ..
. .
...........................................
. . ...
Cubical quad 2 et 3 t1ments .......................................................... 281
······························-··························
283
....................... ..............................................................................
283
Cubical quad multi-tl�ments
LA Y AGI
VI.lO LES ANTENNES A POLARISATION CIRCULAIRE .
... .... ..................
Vl.l0.1
VI.l0.2
V1.10.3
VI.10.4
VI.10.5
Effet des croisements de polarisation
.
... ...... .......... .......... ........
.
.
.
..
. 286
..
. 286
287
Polarisation circulaire par doublets croists .
. 288
Yagis croiste.s
-...................................................................... 289
L'antenne en helice . . . .
. .
.
.. 293
l nter!t de la polarisation circulaire
...................
... .....................
... .
.. .......................... ....
.......
.... ... .. ... ............. ... .............. ..................
VI.ll LE CORNET PYRAMIDAL
VI.12
281
................................... ........ ... ............. ....
.
LE REFLECfEUR PARABOLIQUE
. .
.
..
. .
. . 297
... ..... ... ........ ............. .............. .....
300
.................. ............. .... ....
300
.
. .
.
VI.12.1 Parabo1e et parabololde de revolution
Vl12.2 Gain et directivitt du reflecteur parabolique
V1.12.3 Qualitt du reflecteur . . . . .
..
V1.12.4 Eclairement du reflecteur
.
V1.12.5 Eclairage indirect, Cassegrain .
VL 12.6 Realisations pratiques
.
.
.
.
.
.
. 302
........ ................... ...
..... .. ... ... . ........ . ........................... .......
.
. .
.. .
.
.
... ............................
..
.. 304
.. 305
. 309
. . 310
....................... ............. ... ..............
...
.... ......... .....
.......................................... ............ ..... .. ..
VI.13 LES RELAIS PASSIFS
................. ..................
.
.. . . .
.......... . ... .. ...
..
. 31 2
. . ............ ..
VI.14 ANTENNES POUR TRAFlC SPATIAL .................................................... 314
VI.14.1
VI.14.2
VI.14.3
Antennes 28 fvfiiz
AntennesTHF
.... .... ....... ..........
.
.
.
.
.
Trafic via la 1une (E.M.E
.
............. ....
.
. 314
.................... ...... ........... ...
.
..
. .
.. ................ ...... ......
.
....... .
. ..
.
. . 314
.
315
........................ .... .
.
........... ........................ ......
CHAPITRE VII : ANTENNES COURTES
VD.l LE FOUET VERTICAL RACCOURCI . .
.
. . .
. . ....... .................... ... ...
Vll.l.1
VI1.1.2
8
..... .......
.
317
Resistance de rayonnement et rendement ..................................... 317
R�ctance et st1ectivite
. .
.
. .
. 319
.. ..... ..... ... ........ ..... ........ ... ....... ....... . .
.
.
.
.
VD.2 FOUET A VEC SELF A LA BASE ............................................................ 321
VII.2.1 Compensation de la capacite
.
.
. . .
. 321
Vll.2.2 Adaptation de l'imp&iance ........................................................... 323
...... ..................... ...... .. .. .........
VD.3 FOUET A VEC SELF AU CENTRE
..............
. ............... . . .. ...... ..
.. .
. . .
....
.......
. ..
324
VII.4 FOUET A VEC CAPAOTE AU SOMMET............................................... 326
VII.4.1 Principe et r�sistance de rayonnement ......................................... 326
VII.4.2 Exemples de capacites ................................................................. 327
VII.S LE FOUET SPIRALE................................................................................. 330
VD.6 LES DOUBLETS RACCOURCIS ............................................................. 331
CHAPITRE VIII : ANTENNES A LARGE BANDE ET MULTIBANDES
VIII.l
ANTENNES A LARGE BANDE ............................................................ 333
VIII.1.1
VIII.1.2
VIII.1.3
VIII.1.4
Vll1.2
Influence du diam� du fil ..................................................... 333
Prismes de fl1s .......................................................................... 335
Dip()les en parall�le .................................................................. 335
Artifices divers ......................................................................... 337
ANTENNES MULTIBANDES
VIII.2.1
VIII.2.2
VIII.2.3
VIII.2.4
VIII.2.5
SELECTIVES ....................................... 339
Le multidoublet ........................................................................ 339
Les antennes A trappes .............................................................. 340
Les antennes A selfs .................................................................. 345
La G4ZU
346
Lesjupes d'arret ........................................................................ 347
.............................................................. ................. . . .
\1ll.J
L'ANTENNE DISCONE
Vill.4
L'ANTENNE LOG-PER'IODIQUE .......................................................... 350
..... ..
... ..... ........
. .. .
.
.......................... . ................ .. . 348
VIII.4.1 Principes .
.
.
. ..
...
.
.
. . 350
VIII.4.2 Calcul d'une antenne ................................................................ 352
VIII.4.3 Modesd'alimentation ............................................................... 354
VIII.4.4 Log �riodiques monobandes .................................................. 357
........
......... ....... ... . .............
. . ....... ........ ......... _ .
9
Vlli.S
V ET RHOMBICS .................................................................................. 357
Vll l.5.1
Vll l.5.2
L'antenne en V .............................................................................. 357
L'antenne losange ou rhombic ...................................................... 361
CHAPITRE IX : LES ANTENNES DE RECEPTION
IX.l
lE BRUIT ATMOSPHERIQUE ................................................................. 367
IX.2
L'ANTENNE BEVERAGE......................................................................... 367
IX.3
LE CADRE ACCORDE
........ ...... . .... . ... .. .. .......... _ .. ...... . .....
.
..
.. . . .
. .
..
.. .... ...
.. .
.
369
CHAPITRE X: L'ADAPTATION DES IMPEDANCES
ET LES APPAREILS DE MESURE
X.l
LES SYMETRISEURS (OU "BALUNS").................................................. 373
X.l.l
X.1.2
X.1.3
X.1.4
X.2
X.3
Le symebiseur1/1 a large bande ..................................................... 377
Le symebiseur4/1 a large bande ..................................................... 381
CIRCUITS ADAPTATEURS D1MPEDANCES ....................................... 382
X.2.1
Le circuit en pi................................................................................. 382
X.2.2
Les circuits en L............................................................................... 383
X.2.3
Boites d'accord asymetrique-symetrique......................................... 385
X.2.4
Boites d'accord asymetriques-asymetriques.................................... 389
X.2.5
Ligne quartd'onde ........................................................................... 391
ADAPTATION DES IMPEDANCES AU NlVEAU DE L'ANTENNE..... 392
X.3.1
X.3.2
10
Le symebiseur 1/1 a bande etroite................................................... 375
Le symebiseur4/1 a bande etroite................................................... 377
I nducto et capacimatch, epingl e a cheveux...................................... 393
Le delta match .. -............................................................................. 395
... ....................................................................................
X.3.3
LeT match
X.3.4
Le gamma match
X.3.5
L'omega match................................................................................. 400
X.3.6
Stubs d 'accord )J4 ............................................................................ 401
397
... . .......... .... .......
..
.
.
..
....
..
... _ ..........
. .. .... ....... . ...
.. . .
.
..
398
X.4
MESURE S ET APPAREll..S DE MESUR£ ................................................ 402
X.4.1
X.4.2
X.4.3
X.4.4
Mesures de champ et de gain ........................................................... 402
Recherche des resonancees au grid-dip ........................................... 407
Le ROS ........................................................................................... 408
Impedance metre ............................................................................. 413
CHAPITRE XI : CONSTRUCTION ET SECURITE
XI. I
LA POUSSEE DU VENT
Xl.2
RESISTANCE DES MA'IERIAUX
..... ...
.... ..... . .......................... ............ ..
. ..
.
..
.
....... ... ......... ............ ............ ..
. .
.
.
.........
417
.........
421
. .
. .
X1.2.1 Limites d'6lastici� et de rupture ..................................................... 421
XI.2.2 Moment d'une force ........................................................................ 422
XI.2.3 Moment flechissement maximum
.
.
. . .
. 423
X1.2.4 Point d'application des forces ......................................................... 424
......... ...........
XJ.3
LE
R6partitions des forces l e long d'un pylOne ...................................425
Transmissions des forces aux haubans ...........................................427
Transmission des forces au pylone ................................................. 430
Ancrage des haubans ...................................................................... 430
L'escalade d'un pyl0ne .................................................................... 432
Cage a rotor et cage prolongee .......................................................434
FOUDRE
X1.4.1
Xl.4.2
Xl.4.3
Xl.4.4
XI.S
........
PYLONES ET HA UBANS ......................................................................... 425
Xl.3.1
XI.3.2
Xl.3.3
Xl.3.4
XI.3.5
Xl.3.6
Xl.4
...... ..... .....
................................................................................................
435
L' ec lair ................................................................................... ......... 435
Lirniter les risques de coup direct ................................................... 435
Limitation des d6gats en cas de coup direct ................................... 437
Coup indirect .................................................................................. 439
THF E T BR ULURES INTERNES .............................................................. 439
CHAPITRE XII : ANNEXE
11
CHAPITRE I
La propagation
1.1.
LE SOLEIL
Chacun sait aujourd'hui que la propagation des ondes radioelectriques est
influencee par le soleil et par sa plus ou moins grande activite ; on parle a ce
sujet de maximum du cycle solaire, d'annee du solei! calme, de nombre de
Wolf, etc ... Faisons done connaissance avec notre astre du jour :
Le solei! est une etoile, assez proche de nous (I SO millions de km) consti
tuee d'hydrogene ; ce gaz compresse sous son propre poids, comme tout gaz
s'echauffe, mais sa masse et les pressions sont telles que l'echauffement au
centre atteint plusieurs millions de degres. Dans ces conditions se produit le
phenomene de la fusion thermonucleaire ou deux atomes d'hydrogene
s'unissent pour produire de l'energie et un atome d'helium. C'est le principe
de la bombe H. Les rayons gamma produits par ce noyau en fusion cher
chent a s'en eloigner, et perdent de leur energie en traversant les masses
d'hydrogene qui l'entourent ; ils deviennent rayons X, puis rayons ultravio
lets, et enfin lumiere visible a leur apparition en surface.
L ' energie qui nous pa rvient du solei! comprend principalement d e la
lumiere visible, des infrarouges et des ultraviolets ( f i g. I. la).
1.1.1.
Les tacbes solalres
Observables parfois a l'ceil nu (mais a travers un verre fume ou une
double epaisseur de film voile), ces taches dont les dimensions sont telles
qu'elles pourraient contenir plusieurs fois la terre nous apparaissent
sombres car leur temperature est legerement inferieure a celle de la surface
solaire. On les voit apparaitre, toumer avec le solei! (une rotation en
27 jours environ) et enfin s'estomper et disparaitre en quelques jours ou
quelques semaines.
13
Energie
relative Ultra
Er
violet
Visible
Infra-rouge
--�------�11----
0,5
0
____
>.().<)
_
...1....-4---+---lf--+---t--2
1,5
0
0 .5
Fla. l.la. Repartition de l'energie rayonnee par le solei! ;
solei! au zenith, la terre re�oit a peu pres I kW/m1•
Le nombre de taches et le nombre de groupes de taches sont en relation
d i recte avec l'activite de l ' etoile, on en tire le nombre de Wolf. La figure
l.l . l a donne la variation de ce nombre de Wolf de ses premiers releves
a nos jours.
Cycle n• 21
l
f('nlfh
1900
Fla. 1.1.1a.
lOUU
Releve du nombre de Wolf depuis 17 50.
On remarqu e immediatement cette alternance de maximums et de mini
mums d ' une periode moyenne de 1 1 a ns et appeles cycles solaires . L 'an
nee 1980 correspondait au maximum du 21 e cycle. Ce maximum fut par
ticulierement important, 1'activite d�rut ensuite avec un minimum aux alen
,
tours de 1987 ou le nombre de Wolf resta voisin de rero, sauf � I'occasion de
14
MerlwJe coTL�eillie pour /'observation des taches solaircs. Le carton cote objectif
sert dfaire de l'ombrc sur le plan d'observation. ce qui amcliore
le contraste de l'image.
IS
quelques bouff�es mais de courtes durees auxquelles correspondirent de rapi
des soubresauts de propagation en particulier sur le 10 et le 15 m. L'activit�
est en pleine remont� actuellement ( 1989-1990).
Parmi les autres manifestations observables de l'activite solaire, on peut
noter les protuberances, durant lesquelles l'astre ejecte des flats de matieres
qui viennent retomber a sa surface quelques heures apres, et les eruptions
c h romospheriques points brillants sur sa su rface et q ui augmentent, le
temps de quelqu es minu tes, la quantite de rayonnernent ou de particules
envoyees dans l ' espace . La terre et la propagation seront concernees 8
m in plus tard par ce surrayonnement, et une trentaine d 'heures apres par
!'emission de partic u les.
1.2.
LA PROPAGATION IONOSPHERIQUE
1.2. 1.
L'ionisation des hautes couches atmospheriques
Sous !'influence des rayonnements issus du solei!, les traces de gaz qui
subsistent dans notre haute atmosphere ont tendance a
s'ioniser : les atomes
initialement neutres se voient arracher un ou plusieurs electrons peripheri
ques, formant d'une part un ion positif et de !'autre des electrons libres. La
tenuite de !'atmosphere aux altitudes concernees (au-dessus de 30 km) limite
les possibilites de recombinaison par choc entre ces ions et ces electrons. et
certaines couches peuvent rester ionisees meme apres la fin du rayonnement
ionisant. c'esHi-dire apres le coucher du solei!.
Un electron arrache
• devenu libre
�emcm
Ultra- violet
�
/,"""',..
•
,
'
!
,-
@_j_t
•,
'
, ·-... ________ / � Noyau posilif
•
Fig. 1.2.1a.
16
·�
' "" '' + "'
Sep! eleclrons negari(s
charge rorale - 7e
Ionisation d'un atome par le rayonnement solaire en ultraviolets.
Altitude
800
(km)
700
600
500
•
400
•
..
�
L.. • • •
300
: I
200
100
�
.
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•-
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·. : ·- .
.
... .
'·
·:
-
.
.
Couche F1
·-· Couche Es
·····; ·-: · ......... -,.-� Couche E
··•
"·:
·
. . coucheD
so
Fis.l.l.lb.
Lcs couches ionisees de !'atmosphere sont en fait des zones
ou !'ionisation passe par un maximum.
Le rayonnement ulrraviolet du solei! s'anenue au fur et a mesure qu'il
penetre dans notre atmosphere. Sur les tres hautes couches oil son pouvoir
ionisant est puissant, se trouvent peu d'atomes susceptibles d'etre concer
nes : par contre sur les couches inferieures ou la densite augmente, le
rayonnement a perdu de son efficacite. Aussi seton la longueur d'onde du
rayonnement. et les atomes concernes, l'ionisation s'efTectue selectivement a
des altitudes pour lesquelles le couple longueur d'onde, densite passe par un
maximum d'efficacite : on obtient des couches ionisees. distinctes les unes
des autres.
En partant du sol, on rencontre tout d'abord la
couche D, situee entre 50
et 90 km ; comme la densite de !'atmosphere est encore importante a cette
altitude, les electrons et les ions s'y recombinent assez facilement et son
17
ionisation depend directement de son eclairement ; ionisation des le matin,
passage par un maximum a midi, recombinaison dans les premieres heures
de la nuit.
Situee entre lOO et 110 km se trouve la couche E. Tout comme la couche
D. son ionisation commence au lever du soleil, culmine vers midi, et dimi
nue le soir mais plus lentement pour ne s'annuler qu'en fin de nuit.
On distingue vers 110-120 km une couche dite E sporadique assez fugiti
ve. apparaissant plut6t en debut d'ete vers midi ou en fin de journee, assez
peu connue mais d'une importance primordiale pour les T.H.F. puisque
cette couche permet des propagations ionospheriques sur 144 MHz.
Enfin vers 200 et 400 km se trouvent les couches F 1 et F 1 qui se rejoignent
la nuit en une couche F unique vers 300 km. Ces couches situees dans des
zones a faible densite atmospherique voient elles aussi leur ionisation passer
par un maximum en milieu de journee, mais celle-ci n'a pas le temps de s'an
nuler dans la nuit, surtout en ete, et passe seulement par un minimum j uste
avant l'aube.
1.2.2.
Proprietes reOectrices des couches ionisees
L'imen!t, en l:e qui nous concerne, de ces d i ffere n tes couches, reside
dans le fait qu 'elles ant la propriete de reflechir les o ndes rad ioelectri
ques (fig. 1.2.2a) ; 1 'angle a est appel� angle d'incidence de l'onde par rapport
�la couche ; 8 est I' angle de dtpart au-dessus de l'horizon.
C'est grace a cette propriete que des liaisons radio peuvent s'ef fectuer
a grande distance ; en e f fet les ondes radioelectriques, comme la lu miere,
se propagem en ligne droitc et la courbure de la terre fait qu'une liaison
emre les points A et 8 sur la figu re serai l impossible par l'onde directe
alors qu'elle peut se faire a l ' aidc de l'onde retlechie .
Terre
Fia. 1.2.2a.
18
�
8·-- .· , '1''>�
Recepteur
Pour aller de A en B l'onde doit se reflechir sur une couche ionisee.
La figure 1.2.2b montre pour une couche donnee !'influence de l'angle de
depart o : on peut constater que plus l'angle de depart est faible au-dessus de
!"horizon. plus l'onde retombe loin : la distance maximale etant obtenue
pour un angle de depart nul (liaison AD).
Fia. 1.2.2b.
Pour une couche donnee, l'onde retombc d'autant plus loin que
!'angle de depan est faible.
Sur la tigun: 1.2.2c, on a represente deu.x trajets d'ondes po.�sibles pour
aller de l'emetteur A au recepteur C, le premier ABC correspond a un
angle de depart lai ble (81 ) conformement a ce qui a etc� dit plus haut ;
le second AB'C est plus comple.xe, il represente une liaison dite en deux
8
Fia. 1.2.2c:.
La liaison entre A et C
peut s'effectuer en un ou plusieurs bond1.
19
bond... . L 'onde apr6 .,'etre reflechie '>Ur la couche ionisee rebondit sur
la surfa�:e tcrrc;,lre (ou '>ur celle de la mer) pour un deuxieme saut, !'angle
de depart corre�pondam (62) est relativement eleve. 11 ne faut pas en con
clure que la liai�on cm re A et C est possible quel que soit I' angle de depan,
faible ou eleve. En effet, l'auenuation subie par l'onde sur son trajet est
d 'autant plus importante que le nombre de ses reflex ions augmente ; or
la liaison en deux bonds (ou plus) necessite bien entendu plus de reflexions
que celle en un bond; en consequence, et dans une optique de 1rafic a
grande distance, il faut toujours choisir des antennes qui favorisent les
angles de depan ba., sur !'horizon afin de limiter le nombre de bonds que
devra faire l'onde radio pour aueindre le correspondant.
QueI que soit I 'angle de depart, la distance de retombee depend de la
hauteur de la couche ou s'efTectue la reflexion ; plus haute sera cette couche,
plus tongue sera la liaison (fig. 1.2.2d).
-------
- --
-- ---
--
CoLI;,.,...-... .....
f!]
Recepteur I
1-'ig. l.l.2.d. Pour un angle de dcpan donnc, l'onde retombe d'autant plus loin que
la couche rcflectrice est haute.
La figure 1.2.2e donne pour les hauteurs moyennes des couches E, E
sporadique, F1 et F2, les distances de retombee en fonction de l'angle de
depart de l'onde emise par l'antenne; la couche D n'est pas citee car
comme nous le verrons celle-ci ne reflechit pas les ondes, mais au con
traire les absorbe. Ces distances sont donnees pour un bond, elles sont
a doubler en double bonds, a tripler en triple bonds, etc ...
20
Angle de deparr
8 (degres)
Fls. l.l.le.
1.2.3.
Co�.;rbes donnant pour les differentes couches la distance a laquelle
retomber l'onde en fonction de son angle de depart.
va
Angle et frequence critiques, F.M.U.,
•
1kip
•
Les proprietes reflectrices d'une couche ionisee augmentent avec son taux
d'ionisation ; parallelement une onde radio est d'autant plus fac ilement
renechie que sa frequence est basse.
Pour une frequence donnee, on constate que l'onde radio n'est pas obliga
toirement renechie. et que la couche peut etre traversee ; en ce cas, l'onde
s'echappe et disparait dans l'espace.
La fi g u re l.2.3a mon l re l'int1uence de ('angle d'incidence s u r cetlc po�
sibilile de lraversee de la couche: pour !'ang le� l'onde est ret1echie, r··a, plus faible il y a traversee. En fait, l'onde est t o u t de meme deviee,
mais pas su ffisammen t .
L'angle !le tel que pour et < ac l'onde s'echappe et pour a > ac l'onde est
reflechie. s'appelle angle critique ; iJ lui correspond pour une hauteur de
couche donnee, un angle de depart Oc et l'on constate tout de suite que toute
l'energie rayonnee par l'antenne au-dessus de 9c est destinee a se perdre dans
ll
----------------
--
--
..... _
-- .........
Fla. 1.2.3a.
Pour ll < llC l'onde n'est plus reflechie et disparait dans l'espace. '" est
!'angle critique de la couche a la frequence consideree.
l'espace sans espoir de retour, seule l'energie rayonnee en dessous de Oc est
susceptible de joindre un correspondant terrestre.
L'angle rtc augmente avec la frequence et (), diminue ; pour une couche
donnee. il faut done pour obtenir la reflexion sur des frequences elevees.
" tirer. avec des angles de plus en plus bas sur !'horizon ; a la limite, meme
en tirant a l'horizontale, arrive une frequence au-dessus de laquelle il n 'y a
plus reflexion (fig. l.2.3b), il s'agit de la F.M.U. (frequence maximale utilisa
ble), toute frequence superieure a la F.M.U. disparait dans l'espace que! que
soit son angle de depart.
'
B
Recepteur
fl&.l.l.lb.
chie
22
Au-dclil d'unc fn!qucnce donnee appelee FJ;I.U., l'ondc n'cst plus rene.
meme par un rayonnement quiuant l'antenne a l'horizontale.
Les courbes de la figure
1.2.3c
doMent !'allure de l'e,·olution de la
F.M.U. sur la couche F au cours d'une joumee d'ete et au cours d'une jour
nee d'hiver ; on peut etre etonne du fait qu'en hiver la F.M.U. atteinte en
milieu de journee soit superieure a celle obtenue en ete, mais il faut se souve
nir qu'en hiver la terre est plus proche du solei! et que le bombardement
ionisant a ces altitudes est plus eleve; par contre on voit bien la F.M.U.
suivre le solei! et descendre des que cesse l'eclairement ; la nuit etant plus
longue en hiver, cette F.M.U. a le temps de descendre assez bas et la bande
20 m par exemp)e «Se ferme)) ce QUI ne se prod u i t pas OU peu, en ete.
F\IU tMHzl
Null
Jour
30
,.,
20
IS
16
14
12
: it
10
4
o
J ur____ _-;-:--:--_
Ee
I
.
-�f-----"-:....;,.
Nui1
Nui1
'
0 '--4---1--+--+-+--t--+-�---t---+--- Heure GMT
0 2 4 6 8 I 0 12 14 16 18 20 22 24
fig. J.2.J.c
Excmrle de variation de la F .1\.1. Li. pour la couche F 2 pour une journee d 'hiver
et une journee d'ete (Solei! moyen, hemisphere Nord).
Inversement, !'angle cnuque diminuant avec la frequence, arrive une
frequence a partir de laquelle il y a reflexion meme en tirant ala venicak
(fig. 1.2.3d), il s'agit de la frequence critique. A cette frequence et en
dessous une station susceptible de passer assez rapidement en reception
23
pourrait entendre son propre signal retomber du ciel. C'est ce que font les
sondeurs ionospheriques charges d'etudier ces phenomenes de propagation
en divers points du globe.
t
,,,.
---
�
�
---
- ------
- ---
'J t
u u
u..u..
1\
------
�
V
-------
--
-
--
V
- "'
u.. u..
Emetteur
et Re�epteur
Fla. 1.2.3d.
En dessous d'une certaine frcquence appelce frcquence critique,
meme des ondes cmises a la verticale sont rcflechies et retombent au sol.
En se reportant a la figure 1.2. 3a, on peut voir que pour toute frequence
superieure a la frequence critique apparait une zone autour de l'emetteur.
dans laquelle l'onde ne peut pas retomber (zone s'etendant de A a C), en
efTet, pour fJ > Oc l'onde disparait dans l'espace et pour fJ � Be J'onde
retombe au-dela de C ; il s'agit de la zone de silence; comme nous venons
de le voir Oc diminue quand la frequence augmente, cette zone est done
d'autant plus grande que la frequence est elevee, c'est ce que confir'me
l'ecoute de nos bandes, ou l'on peut certains jours sur 80 m contacter des
stations tres proches (done Fe voisine ou superieure a 3,5 MHz), alors que
deja sur 40 m ne sont pas entendues des stations a moins de 200 km, et
qu'aucune station fran�aise n'est audible sur 20 m, et encore moins sur 15 et
10 m ; sur cette derniere bande, d'ailleurs il arrive qu'aucune station ne
puisse etre entendue, d'ou !'on peut conclure que la F.M.U. est inferieure ce
jour-la a 28 MHz.
Par forte activite solaire la frequence critique a tendance a augmenter et
!'on commence a entendre des stations rapprochees sur 20 ou 15 m, on parte
alors de short skip. (11 s'agit dans tout ceci de stations entendues par propa
gation ionospherique, a ne pas confondre avec les stations locales qui elles,
24
arrivent en onde de sol et sont insensibles a !'ionisation de la haute atmos
phere.)
Chacune des couches, E, F1, E., F1 suivant son etat d'ionisation a !'instant
considere possede ses propres angle critique, frequence critique et F.M.U.
L'onde emise, seton sa frequence peut se reflechir sur l'une ou l'autre de ces
couches ou meme successivement sur plusieurs d'entre elles (fig. 1.2.3e).
------
--- ---
--
--- - -
-- Collc:ht! F:
1
Emeueur
Sur un long trajet l'onde peut beneficier de reflexion sur des couches
differentes ; ici, premier bond via F2. deuxieme bond via couche E.
Fi g . 1.2.3e.
1.2.4.
L'absorption ionospherique, F.O.T.
Les particules electrisees qui forment les couches ionisees vibrent sous
J'influ ence de l'onde electromagnetique qui les traverse ; plus la frequence
est basse plus !'amplitude de ces vibrations est grande, et plus Ieur mouve
ment peut creer des chocs. Parallelement, plus la couche est dense, plus ces
chocs sont probables. Quand ils ont lieu, l'energie electromagnetique se
transforme en chaleur : I'onde est absorbee. Sont concernees par ce pheno
mene les bandes basses et surtout la couche D.
Pour effectuer une liaison radio entre deux points donnes on constate que
la frequence a choisir ne doit pas etre trap elevee (elle doit etre inferieure a
la F.M. U. car il n'y aurait pas de reflexion) ; ni trop basse car elle sera it absor
bCe par la couche D Oe jour). ll y a un juste milieu A trouver, c'est l a F.O.T
(/requence optimale de travaif) que l'on prend en g�n�ral �gale A 85 % de l a
F.M.U. , quand o n peut Au niveau amateur l a bande qui donnera d e meilleurs
resultats en DX sera g�n�ralement la plus haute parmi celles qui acceptent de
passer a l'instant considtre.
25
L'absorption ionospherique oeut devenir brutalement tn!s importante et
atTecter jusqu'aux bandes h autes lors d erupt i o n s chromospheriques sur le
'
solei! : la propagation disparait alors sur terre pour quelques heures . c 'est le
black out radioelectrique : il n'y a plus qu'a attendre patiemment que le
phenomene se calme devant son recepteur devenu muet. Les premieres
bandes a reprendre vie seront le I 0 m puis le 1 5 m.
1.2.5.
Aurores boreales, trainees de meteorites
Les particules ionisees projetees vers nous par les eruptions solaires sont
captees par le champ magnetique terrestre au n i veau des poles et y provo
quent les aurores boreales. zones fortement i onis ee s a en devenir l u m i neuses
et q ui ont la propriete de reflechir les ondes T . H .F. et meme U . H . F . ce qui
n'est pas le cas des couches i o nis ees c las siq ue s . Les stations assez proches
des zones polaires pour profiter d u phen om e ne tournent leurs antennes vers
le N ord et se contactent a i n s i par reflexion.
11
est cependant necessaire de
suivre le point de reflexion qui se deplace parfois r ap ideme n t . Le N ord de la
France peut etre concerne par ce type de tr afi c.
A u tre ioni sat i on partic uli e re de l a haute at mo s p here . celle provoquee par
la chute de meteorites. meme minuscules qui. en s'enflammant au contact
des hautes couches, ionisent par frottement et fugitivement sur pl usieurs
kilometres des sortes de trainees sur lesquelles peuvent s'effectuer des re
flexions en onde T. H . F . Le phenomene se produit aux environs de 110 k m
tl ' a l t itude : v u sa brien::t e , le genre dt: t r a fk qui en dec o u le se deroule pri n 
l: ipalem e n t le� jour' d e p l uie' d \�LOiles filan t e � . e t avec des proced u re'
a ccclercc� d 'cd1 a ngc de I.: O il l i' O i e � .
1.2.6.
La propagation ionospherique des bandes allouees aux amateurs
On separe nos bandes decametriques en bandes dites hautes et bandes
dites basses. le clivage s'effectuant a 10 MHz. Les 160, 80 et 40 m sont done
des bandes basses : les 20. 15 et 10 m des bandes hautes.
Sur 160 m. l'onde de frequence relativement basse (1,8 M Hz) est absorbee
nti
erement par la couche D durant la journee ; il n 'y a pas de propagation
e
possible sauf en onde de sol ; le soir venu, la couche D se desionise, l 'onde
peut la traverser et va se reflechir sur la couche E, permettant des liaisons
europeennes toute la nuit. En fin de nuit, deviennent possible des liaisons
transcontinentales a condition que tout le trajet de l'onde se fasse sur la'face
non eclairee de la terre. Les bruits atmospheriques, tres violents a ces
frequences limitent cependant fortement les possibilites de DX. Les periodes
a surveitler se situent l'hiver en fin de nuit.
26
S u r 80 m , de JOUr, I ' a bso rp t i o n de l ' onde d a n s la �OLH:he
D
depend d u
t em ps q u ' el le d o i t passer d a n s c e n e zone.
Sur la figure 1.2.6a on voit que pour un angle de depart eleve (liaison a
::ourte distance). l"onde reste peu de temps dans la couche absorbante et
peu t en ressortir. par centre pour un angle de depart faible (liaison a grande
d i s t a n c e ) l " o n de est a b s o rbee sur u n e p l u s g r a n de d i s t a n c e
( B ' C' + E ' F ' > BC + E f ) e t n e r e t o m be p a s a u so l . C ' e s t p o u r cela Q ll l'
de j o u r le SO m ne passe q u 'a q u e lq ues �ema ines de k i lo m e t res , g u ere p l us
et q u e des l e soir w m b e , ! ' a bs o r p t ion d i m i n u a m , la bande w m m eJll'e a
w u , r i r t o u te la F ra n ce p u is ! ' E u rope. En fin de n u i t , si la F . l\ l . U . a .1
n i \t:a u de la couc.:he E d escend assez bas, l' o n d e pe u t a l l e r se re flech i r s u r
l a l·o u c h e F . et permet Oes lia isons t ransco n t i n e m a les de bonn e q ua l i t e
� u n o u t l h i ' e r ( n u i t s p l u s longues et m o i n s de para s i t es a t m o s p h e riq ues ).
,
'
Sur 40 m . ! 'absorption de la couche D se fait mains sentir. les liaisons
di urnes peuvent done couvrir les pays voisins de la France. par contre. la
freq u ence critique de la couche E peut etre inferieure a 7 MHz. dans ce cas
les ondes aux angles de depart eleves ne sont plus reflechies. et ! 'on observe
une zone de silence de quelques centaines de kilometres autour de l'emet·
teur. De nuit, comme pour le 80 m. la propagation s'allonge via la couche F.
Sur 20 m. la couche D agit peu, la frequence critique des couches E ou F
etant souvent inferieure a 1 4 MHz, on observe une zone de silence de
plusieurs centaines de kilometres, sauf activite solaire i mportante. et le trafic
via la couche F permet des liaisons intercontinentales assez faciles ; la nuit
sauf souvent en ete ou en periode de solei! tres actif, la F.M.U. de la couche
Fia. 1.2.6a.
La liaison i coune distance est possible car l'onde traverse
moins longtemps la couchc D .
27
'
F peut descendre en dessous de 1 4 M Hz, la bande s'eteint alors, plus aucun
signal n'y est entendu jusqu'au petit matin.
Sur 1 5 m, on observe les memes phenomenes que sur 20 m, mais
amplifies : zone de silence plus etendue, fermeture de la b ande plus tot le
soir apres le coucher du soleil.
Sur 10 m enfin, la zone de silence depasse souvent I 000 km et la bande
faute d'une F.M.U. assez elevee sur la couche F, parfois ne s'ouvre pas de la
journee en periode de soleil calme. Sous forte activite solaire par contre, les
liaisons intercontinentales y sont excellentes quoique se perpetuant rarement
la nuit.
Dans le domaine des T.H.F. (frequences superieures a 30 M Hz) nombre
de pays autorisent leurs amateurs sur 50 M Hz. Cette bande est la seule en
T.H.F. a beneficier de propagation via couche F, cela se produit le plus
souvent en periode de forte activite solaire et permet des liaisons interconti
nentales assez e xceptionnelles. Les stations fran�aises non autoristes peuvent
� ces p�riodes surveiller le 1 0 m ou certains amateurs �trangers lancent appel
vers l'Europe pour tenter le duplex, eux en 50 MHz, nous sur 28 MHz. Le
72 MHz n'est concern� que par la couche E sporadique et en ces occasions
peut se propager � plusieurs milliers de kilometres ; mais la reglernentation
franc;aise ne nous autorise pas sur cette bande.
Le 144 MHz auquel nous avons droit. ne beneficie presque pas de propa
gation ionospherique. sauf en debut d'ete en milieu ou fin de journee. via la
couche E sporadique ; des liaisons de 1 000 a 2 500 km s'y produisent alors
avec des signaux relativement puissants. Le phenomene est assez fugitif et
doit etre exploite par un trafic rapide. 11 est difficile a prevoir mais etant
precede par )'apparition sur les canaux TV 2 et 4 ou sur les bandes FM
88- 1 08 ou 66-73 MHz de stations etrangeres, l'ecoute de ces frequences
permet souvent de guetter avec efficacite ce type de propagation sur
144 MHz.
Pour les trajets transequatoriaux, par exemple entre le bassin mediterra
neen et I' Afrique du Sud. on note parfois des anomalies de propagation
permettant des liaisons sur 50 ou 144 MHz. Les essais systematiques se
font parallelement sur
1.2.7.
50 MHz.
Polarisation de l'onde redechie
On constate en ondes decametriques que l'onde radioelectrique apres
reflexion ionospherique ne possede plus la polarisation qu'elle avait au
depart ; cette polarisation modifiee, en outre n'est pas constante, et peut
tourner plus ou mains lentement ou devenir elliptique au niveau de l'antenne
de reception ; en consequence, il n'est pas necessaire d'utiliser sur ces
28
frequences une antenne pol arisee de la meme maniere que cel le de son
correspondant.
Ceci n ' esl pa�
1
rai pour le� l i a i s o ns en o n d e de 501 O LI le fa it d ' u t i l i s e r
d e u .x p o l a r i sa t i o n s d i fferen t es pe u t a l t en uer le signal a ssez fon e m e n l . E n
T .H .r
m e m e ' i a spora d i q u e E la polar i sa t i o n se m b l e rela t i v e m en t
con sen·ee .
..
1.3.
LA PROPAGATION TROPOSPHERIQUE
L'atmosphere terrestre
1.3. 1 .
La propagation tropospherique des ondes radio s'effectue dans la partie
basse de notre atmosphere (de 0 a 3 000 m environ) : d ans cette zone consti·
tuee princi palement d'azote. d'oxygene et de vapeur d'eau, la temperature
diminue regulierement lorsqu'on s'eleve en altitude pour attei ndre
56°
environ vers 1 1 000 m : toute cette portion d'atmos phere situee entre 0 et
1 1 000 m constitue l a troposphere (fig. 1 . 3 . l a).
-
-
I
�I
o
10
- 15
- 20
'----+---+---- A l t nutle
I 000 2 000 J 000 4 000 5 COO 6 000
0
Fig. J.l. l a.
1m>
Vari ation de la temperature atmospherique moyenne entre 0 et S 000 m.
29
La pression atmospherique diminue elle aussi lorsqu'on s'eleve en altitu
de. La figure l.3. l b en donne la variation entre 0 et S 000 m.
Prc��aon
(mm de mer.: u r c l
1SO
700
650
600
S 50
500
400
350
'
0
I 000
Fia. 1.3.1b.
1.3.1.
::! 000
3 000
-l 000
5 000
6 000
',
Altatude t m l
Variation de la pression atmospherique moyenne entre 0 et S 000 m.
La refraction atmoapberique
Que ce soit pour les ondes lumineuses ou pour les ondes radioelectriques.
la temperature, la pression de I' air et son humidite determinent son indice de
rf!raction. Toutes choses egales par ailleurs. l'indice de refraction :
- augmente avec la pression,
- augmente quand la temperature diminue,
- augmente avec l'humidite.
ll est done eleve pour un air froid et humide a forte pression ; il est faible
pour un air sec et chaud a faible pression. La figure 1.3.2a donne la variation
30
lndice
I
+ JOO. J 0 - 6
I
+ 250. 1 0 - 6
I + 200. 1 0 - 6
Altitude
0
Fi,. l.3.2a.
I 000
2 000
3 ()()()
(m)
Variation de l'indice radioelectrique de l'aunosphere en foncrion de !'altitude.
de cet indice radiotlectrique entre 0 et 3 000 m pour un pourcentage d'hurni
dite suppo� constant.
11 faut savoir qu'un rayon lumineux (ou une onde radio) se deplacrant dans
un milieu non homogene comme l'est notre atmosphere (milieu dont l'indice
depend de !'altitude par exemple) ne se propage pas en ligne droite, et le
rayon est d'autant plus courbe que la variation d'indice est rapide, a la
limite meme si la variation d'indice est assez brutale, la courbure est telle
que l 'onde retombe vers le sol (figs. 1.3.2b et c).
Fla. 1.3.2b.
La variation d'indice de l'aunosphere en fonction de !'altitude courbc
le1erement le trajet de l'onde.
31
Fig. 1.3.2c:.
Si la vari ation d'indice est sufflsante, l'onde peut etre rabattue au sol.
Dans le cas d'une atmosphere standard (variation d'indice de 38. 10"6/km)
I'onde n'est que faiblement rabattue, mais le ph�nomene n'est pas ntgligeable
puisque l'horizon radio se retrouve tout de meme rejet� environ 1 .33 fois plus
loin que l'horizon gtomttrique (fig. 1.3.2d).
Fig. 1.3.ld. Si h est la hauteur de l'antenne au·desSUS du niveau du sol, !'horizon
radio�l«trique d est d� par la forrnule d 4,Nh avec d en km et h en m.
(Cas d'une a1mosphere standard).
=
Fig. 1.3.le.
32
Pour une variation d'indicc de refraction normale ou inferieure a la nonn1le
l'onde disparait dans l'espacc au-dela de !'horizon.
Si pour des raisons climatologiques. la variation d'indice devient supe
rieure a 38. 1 0-6/km, l'onde se trouve fortement rabattue vers le sol , a partir
de 78. 1 0/km elle suit la courbure terrestre (fig. 1. 3.2,./). Au-deiA il y a rebon
dissements successifs sur le sol, l'onde peut se propager alors A tres grande
distance, captive qu'elle est entre la terre qui la reflec hi t d'une part, et la zone
A forte. variation d'indice qui la rabat de l'autre (fig. 1.3.2g).
Fig. 1.3.2f.
Avec un indice variant de 78. 1 0-"/km, l'onde pourrait suivre
la courbure de la terre.
B
Recepteur
Fig. 1.3.2g.
Pour une variation d'indice superieure a 78. 10-6/km,
l'onde ne peut s'echapper de !'atmosphere.
Ces phenomenes de courbure sont relativement tenus, et ne peuvent porter
que sur des ondes emises le plus horizontalement possible ; comme ce mode
de propagation ne concerne dans la pratique que les ondes T.H.F. et au
del a it faudra sur ces bandes utiliser des aeriens produisant leur maximum de
,
ray onnement a l'horizontale ; toute energie expediee au-dessus de quelques
degres par rapport a l h o r i zon es1 i rremediable m e n l perdue dans l' espace ,
sau f cas 1 res panic u l iers.
'
33
Pour que se produise une propagation bonne ou exceptionnelle sur
T.H.F., il est done necessaire qu'a une certaine altitude l'indice varie plus
rapidement que de coutume ; la figure 1.3 .2h donne un exemple de variation
d'indice entre 0 et 3 000 m pour un jour de tres bonne propagation. On
constate qu'entre 600 et 800 m ce jour-la, l'indice variait de 20. 1 0-6 soit
100. 1 0-6/km. En pointille, on a represente la variation de la temperature
avec !'altitude ; comme on peut le voir, dans la zone concemee, contrairement a
l ' habitude, la tem perature augmente avec I' alt i t u d e , on parle de zone d 'in
version de temperature ; c ' est cet te presence d 'air c h aud et generalem ent
sec ( faible indice ) j uste au-dessus d 'air fro id et h u m id e (ind ice eleve) q u i
a cree l ' in ho m ogeneite d ' i ndice su ffisante p o u r rabattre l e s o ndes radioe·
lectriques vers le so l .
Temperature
(degres)
+
15
... 1 0
+
10. 1 0
·+
s
0
- s
- 10
- IS
1 .000 20
Fla. l.l.lh.
1.3.3.
Altitude
(m)
1 000
2 000
3 000
0
�+-�-+�
Releves d'indice et de temperature en fonction de !'altitude expliquant une
propagation exceptionnelle sur 1 44 MHz.
��-r-+�--�+-�-+-;--�
La
recherche des inversions de temperature
L'amateur de T.H.F., s'il recherche les liaisons a grandes distances, devra
rester vigilant a la recherche de ces possibilites d'inversions de temperature ;
il faut s'interesser par exemple aux fronts, qu'ils soient chauds ou froids ; au
34
lever du solei! ou ! 'atmosphere deja eclairee commence a s'echauffer alors
que le sol est toujours froid ; au coucher du soleil qui provoque le meme
phenomene quoique moins marque, si le sol se refroidit assez rapidement.
Le brouillard au sol denotant une humidite a 1 00 % est benefique s'il est
surmonte d'air sec plus chaud ; la mer, les rivieres et les vallees par evapora·
tion creent cette situation ideale d'air frais et humide surmonte d'air sec et
chaud ; sur mer, on obtient un veritable effet de guide d'onde transportant
les signaux sur plusieurs centaines de kilometres.
Notons que la propagation tropospherique conserve a peu pres la polari
sation des ondes, les deux correspondants devront done utiliser des aeriens
possedant la meme polarisation s'ils ne veulent pas introduire une attenua
tion assez importante au · niveau des signaux re�us.
Actuellement sur T.H.F. le trafic B . L.U. et telegraphic s'effectue en pola
risation horizontale, ainsi que les transmissions T.V. sur U.H.F. ; par contre
le trafic F.M., qu'il soit direct, avec des mobiles ou via relais s'effectue en
polarisation verticale, ce qui ne simplifie pas la tache des amateurs desireux
d'exploiter tous ces modes de trafic.
L'utilisation des antennes : ce n'est pas cela !
36
C HAPITRE II
Les lignes
11. 1.
DEFINITIONS
La fonction principale des !ignes consiste a acheminer des signaux entre
deux points, plus ou moins eloignes l'un de !'autre. En emission, la ligne
transporte l'energie haute frequence generee par l'emetteur jusqu'a l'anteMe
chargee de la rayonner ; a !'inverse, en reception cette meme ligne se charge
du minuscule signal capte par l'antenne pour l'acheminer vers le recepteur.
Dans les deux cas ce transport d'energie qu'il soit a faible ou fort niveau
doit se faire avec le minimum de pertes.
En H.F. ou en T.H.F., les lignes utilisees sont principalement les lignes
coaxiales, et les !ignes bifilaires (fig. II. l a et b). La ligne coaxiale comprend
un conducteur central appele ame et un conducteur cylindrique, generale
ment realise sous la forme d'une tresse metallique qui entoure celui-ci, et
appele gaine. La ligne bifilaire est constituee, elle, de deux fits maintenus
paralleles l'un a !'autre.
D\'\-
Fl.. II.I.L
Ligne coaxiale.
-

Fl.. ll.lb.
Ligne bifilaire.
J7
Lorsqu'on parte de courant dans la ligne, it s'agit du courant circulant
dans t'un des deux fils, lorsqu'on parte de tension le long de la ligne. il s'agit
de la tension mesuree entre les deux conducteurs.
Afin de simplifier les dessins, les raisonnements porteront par la suite
sur la ligne bifilaire. sachant qu'ils s'appliquent tout aussi bien a la ligne
coaxiale.
11.2.
LA LIGNE EN ONDES PROGRESSIVES
II.2. 1 .
Impedance c:aracterlstiquc
Branchons un generateur haute frequence, par exemple un emetteur tele
graphique, a l'entree d'une ligne (coaxiale ou bifilaire) sans nous occuper
pour !'instant de sa longueur que nous supposerons tres grande, ni de ce qui
est branche a )'autre extremite (fig. 11.2. 1 a).
A
s·
H
Fla. II.l.la.
Le generateur debite clans la ligne comme dan& une resistance pure.
Si nous appuyons un bref instant sur le: manipulateur de notre emetteur,
celui-ci produit une tension alternative V.rr aux bornes de la ligne et cette
tension y provoque un courant l.rr. On constate que quel que soit V.n, le
rapport V.rr/le« est constant, et que le courant a !'entree de la ligne est en
phase avec la tension qui l'a produit : la ligne se comoorte vis-a-vis d'un
generateur comme une resistance pure de valeur L = V.rr/Ltr ; Z est
appelee /'impedance caracteristique de la ligne.
11.2.2.
Transport d'encrgic
On peut voir figure Il.2. l a, le courant fourni par l'emetteur sortir de la
ligne en 8 pour entrer en A ; ce sens de circulation s'inversant a chaque
alternance � mais a tout instant, et en tous points places en vis-a-vis le long
de la ligne, les fils A et 8 sont parcourus par des courants egaux et de sens
opposes. 11 en resulte que les champs elec:tromagnetiques crees a distanct
par ces deux fils sont eux aussi egaux et opposes et qu'en consequence ils
s'annulent ; en toute thcorie la ligne ne rayonne pas.
38
Ceci est vrai aussi dans la pratique, dans la mesure ou la distance sepa
rant Jes deux fils est faible par rapport a la longueur d'onde (D <1A/ 100).
Si la ligne est realisee en materiaux bons conducteurs, on peut pour 1 1u.:.
tant negliger Jes pertes par effet Joule (echautfement des fils par le courant
qui Jes parcourt) ; en consequence, J 'emetteur fournit de l'energie a la ligne
qui la transporte sans perte, ni par rayonnement ni par echauffement.
Dans notre exemple la puissance fournie a !'entree est P = V.rr. Iar.
Moyennant le respect de certaines conditions, cette puissance pourra etre
recuperee intacte a ! 'autre extremite comme nous le verrons au paragraphe
de la ligne adaptee.
Remarque. Les champs crees par Jes deux fils de la ligne bifilaire s'annu
lent a distance, mais a distance seulement, c'est-a-dire a environ 10 ou
20 fois la distance D ; il n 'en est pas de meme tout pres, car la, Jes champs
ne sont pas exactement egaux ni opposes ; il ne faut done pas placer d'objet
SUSCeptible d'absorbCI' de l a haute frequence a proximite d'une Jigne bifi)aire,
car cela entrainerait entre autres d�s pertes dans la transmission. Interdic
tion par exemple de laisser courir ce type de ligne sur le sol ou le long d'un
pyl6ne ; la traversee d'un mur doit se faire perpendiculairement a ce dernier,
et mieux vaut qu'il ne soit pas trop epais. Le cable coaxial par contre, qui
beneficie d'un etfet de blindage par sa gaine exterieure peut etre place ou !'on
veut, d'ou son utilisation plus frequente.
11.2.3.
Vitesse de propagation, coefficient de veloc:ite
Si l'on pla!Jait des voltmetres assez rapides le long de la ligne (fig. 11.2.3a),
on pourrait se rendre compte que la tension H.F. qui apparait entre A et B a
la mise en route du generateur n'apparait qu'un certain temps apres en
A'B' ; la tension, la puissance, ou le courant, mettent un certain temps pour
se deplacer le long de la ligne. Leur vitesse de propagation depend unique
ment de la constitution de cette derniere, et en particulier des isol ants qui
entrent dans sa fabrication.
Dans le vide (ou dans l'air), la vitesse de propagation d'une onde est egale
a celle de la lumiere soit 300 000 km/s environ, on l'appelle c. Le rapport
k
v /c (v etant la vitesse de propagation s u r la Jig ne) est appele coeffi
cient de velocite de la ligne ; il est t o uj ours inferieur a I , car l'onde s ' y
propage p l u s lentement q ue dans l e vide . 11 e s t superieu r a 0,97 po ur cer
taines !ignes bif i la ires, il peut descend re jusq u 'a 0,6 po u r certains cables
coaxia ux suivant le type d 'isolant utilise dans Jeur realisation . Si ! ' on veut
=
sur 1 44 M H z (A.
=
2,08 m) couper une longueur de cable coaxial egale
39
a une demi-longueur d 'o nde, il ne faudra p as en couper l ,04 m mais
0 ,69 m pour du cable classique.
k x 1 ,04 m soit 0,66 . 1 ,04
=
B
H
Fla. ll.l.3a. L'onde met un certain temps a se dcplacer de A en A' :
sa vitesst est toujours inferieure a celle de la lumiere.
11.1.4.
Les ondes proaressives
Quel que soit le signal applique sur la ligne en AB, ce signal s'enfuit vers
la droite a la vitesse V, et n'apparait en A'B' qu'un certain temps apres. De
merne si - l'on coupe le generateur le signal disparait aussitot en AB et ne
s'annule en A'B' qu'un peu apres.
Sur la figure 11.2.4a, nous supposons que le generateur est un emetteur
telegraphique et que l'on n'a appuye qu'un bref instant sur le manipulateur :
un train de sinusotdes a ete foumi en AB et nous pouvons le voir se deplacer
vers A'B' a des instants successifs to, t1 , b comme sur un dessin anime au
ralenti. On peut visualiser le phenomene en s'imaginant assis au bor� d'une
voie ferree et regardant passer un train : le train d'ondes.
Temp� t,,
1--A----_-----------_::_� :
e,...-.. -/v---------------::::_- :
e::..,A-----�
K---=------------------------�A
f\J-- �·
B
T<mp, . ,
B
Temps
1:
�--�
8----------------------------------
Fig.ll.l.4a.
40
-----
En regime d'onde progressive, l'onde se deplace rcgulierement.
r.. ·
Si nous avions place un voltmetre alternatif (ou un amperemetre) en
divers points le long de la lignc:, nous l'aurions vu fugitivement devier il l'ins
tant du passage de l'ond� a son niveau. Tout comme une grosse balance
placee sous les rails aurait devie au passage du train. Cette onde qui se
deplace regulierement, toujours egale a elle-meme puisqu'il n'y a pas d'ab
sorption, est appelee une onde progressive. Elle est caracterisee par le fait
que le voltmetre alternatif (ou l'amperemetre), fournira toujours la meme
mesure ou qu'il soit place le long de la ligne ; le train pese toujours le meme
poids tout au long de sa route.
11.2.5.
La ligne adaptec
La I igne du paragraphe precedent transporte de l'energie sous la forme
d'une tension VeJTet d'un courant lefT avec Y.tr/I.tr
Zo.Si l'on veut recuperer
cette energie, i1 faut placer en bout de ligne un element dit recepteur ou
charge qui peut etre une antenne (clans ce cas l'energie se transforme en
ondes electromagnetiques) ou une simple resistance (l 'energie s'y transfor
mera alors en chaleur).
Comme la ligne impose un rapport V.tr/I.tr donne, i1 faut utiliser un
element recepteur qui en fasse autant, done qui presente une impedance
resistive egale a Zc. Dans le cas d'une resistance, i1 faut prendre R = Zc(fig.
=
Il.2.5 a).
�:
FIJ. 11.2.5a.
Ligne Z..
+
z
11
faut placer en bout de Jigne une charge resistive egale
a !'impedance caracteristique de la l igne.
On dit alors que la ligne est ch argee par la resistance R .
Comme R est egale a l'impedance caracteristique de la ligne, on precise
en outre que la ligne est adaptee. Si R etait differente de L, la ligne serait
chargee, mais non adaptee, et clans ce cas, comme nous le verrons, elle ne
transmettrait pas son energie de maniere optimale.
On peut laisser le generateur debiter continument clans la ligne, l'onde
peut alors etre representee par une sinusoi'de sortant du generateur, gJissant
41
le long de la \igne pour entrer dans la charge R. On peut imaginer la ligne de
chemin de fer, avec un tunnel a gauche et un autre tunnel a droite, et un
gigantesque train cheminant eternellement dessus : on voit les wagons (alter
«
nances de sinusoldes) sortir du
parcouru la ligne entrer dans le
tunnel source
11
•
tunnel charge
11
a gauche et apres avoir
a droite.
Resumons les proprietes d'une ligne adaptee sans pertes :
- elle fonctionne en ondes progressives,
- la tension est toujours la meme. ou qu'on la mesure le long de la ligne,
- il en est de meme pour le courant,
- la charge recupere toute l'energie qu'a fournie le generateur,
- le generateur croit debiter directement sur une resistance R = �.
- si l'on neglige pour \'instant les pertes en ligne, tout ceci est totalement
independant de la longueur de la ligne.
11.3.
11.3. 1 .
LA LIGNE EN ONDES STATIONNAIRES
L a ligne ouverte a une extremite
La ligne est dite ouverte a une extremite lorsque cette extremite est laissee
en \'air, sans etre reunie a quoi que ce soit (fig. 11.3. l a).
:
/'\ "
8
Fi a . ll.l. la.
Ligne ouverte en A'B'.
Pour simplifier les dessins et le raisonnement, supposons que nous
appuyons un t:rCs tres bref instant sur le manipulatcur de l'emetteur branche en
AB afin de ne produire qu'une alternance positive de signal. Cette impulsion
(on en a represente la tension sur la figure) part comme il se doit vers la droite a
la vitesse v ; arrivee a l'extremite libre A'B', elle ne trouve rien, rien ou e\lc
puisse se dissiper, et ellefait demi-tour. L'observateur place en bout de lignc
verrait cette impulsion rebondir sur l'extremite libre.
Les figures II.3 . l b et c montrent la tension de cette impulsion un instant
avant reflexion et un instant apres.
42
A'
A'
B'
8'
V
L ' i mp ul s i o n V un ins·
arrivee en A 'B' ; elle se
d eplace vers la droile a la vi tes.�e \' .
figur� 11 3 . I b
I ani
avam s o n
-
·· igure 11 3. Jc - L ' i m pulsion V u n tm·
tant apre' 'on arrivee en A ' B ' ; elle 1e
deplace mai n t en anl \ ers la gauche et I O U ·
! O U T\ a la \ i1 e�1oe \ .
Une tres belle experience consiste a envoyer deux impulsions s uccessives,
assez rapprochees dans le temps (fig. 11. 3 . l d). Ces deux impulsions se
suivent sur la ligne et, apres que l a premiere se soit reflechie sur l'extremite
libre, on peut observer les deux impulsions cheminant l'une vers ! 'autre (fig.
11.3 . 1 e).
V�
v(l\.
_
A'
F la. rl.l.Jd.
a·
Deux impulsions cheminent sur la ligne.
2
X
V
IT\
{\
2
-
V(;\
2
-
.-\ .
•
0\-\
A'
--
Fl1. 11.3.1e.
� ·"·
B'
Apres reflexion, la premiere impulsion
retourne a la rencontre de s a suiveuse.
Fl1. 11.3. 1 f.
Lcs deux impulsions a !'instant de leur croisement,
n'en ferment plus qu'une d'amplitude 2 V .
B'
Ce qui doit arriver se produit, les deux impulsions se rencontrent, mais la
cesse !'analogic avec des trains circulant sur une meme voie, il n'y a pas
accident ; les deux impulsions d'amplitude V s 'ajoutent le court instant de l a
rencontre en un signal unique d'amplitude 2 V (fig. 11.3. 1./). C hacune des
deux impulsions continue apres sa route comme si rien ne s'etait passe (fig.
11.3.lg). La dcuxieme se reflechit il son tour, et tout le monde en bon ordre
repart vcrs la gauche (fig. II.3 . 1 h).
·
43
V
A'
A'
-
------- 8
- Apre\ .:ro1o,cm.: n 1 .
Figure 11 3. 1 g
deu\ lmpul<;iom .:on1 i nucm
o,am a u 1 re .:ono,eq ucn..:c.
1.:'
!cur' roul•''
------ B
H11ure 11 J . l h - L a •h:U\1•"111.: illlJ' I J i , l •' l l
' \•(all\ rc'lk..:ll lc' a '''11 111\1 1 , '''Ill k llh>lllk
..: 1 1 .- u k llJ;I I I\ I .:n;ull , ,. 1 ,
1.1
�au.:h,·
Que se passe-t-il si les deux impulsions qui se suivent sont difTerentes �
Par exemple, l'une positive et I' autre negative (fig. 11. 3 . 1 i).
A'
-
- v\!J
+
V r\_
/ 1 1-
/ero
1 - 2
-------
Fia. ll.l. l l.
-
B'
Une impulsion negati\e
V suit une impulsion positive
- (!)+ ....
+
V.
Fis. ll.l. IJ.
B'
A !"instant de la rencontrc
des deux impulsions. la tension s'annule.
Fl1. 11.3 . 1 k.
Apres croisement. les deux tensions continuent lcur route
comme si rien ne s'etait passe.
A p res renexio n , ! ' i m p u lsion pOSI I I V e vien t a la ren�.:ontre de la n cga ·
tive, et les deu x , comme precedemment , s 'ajoutent lor� du �o:roisemcnt pour
former ici un signal V + (-V ) = 0 ! ( fig . l l . 3 . lj) ; les deux tensions se sonl
entre-a n n u lees, le t em ps d ' u n bref i nstant ; ce q u i ne les cmpeche pas d�
rep rend re vie et de co n t i n u e r chacu ne sa route par la suite ( fig . 1 1 . 3 . l . k ).
On peut resumer le phenomene en disant que les tensions directe et refle·
chie s 'ajoutent algebriquement lorsqu'elles se rencontrent.
Faisons maintenant debiter continument le generateur B. !'entree de la
ligne ; le train d'ondes progresse vers l'extremite ouverte, s'y reflechit et
revient vers le generateur. Au bout d'un certain temps, on a sur la ligne une
onde progressive allant de gauche a droite, appelee onde directe et une onde
progressive allant de droite a gauche. appelee onde reflechie (fig. 11.3. 1 /).
44
B
Fla. II.J.II.
B'
Sur la ligne ouverte circulent simul tanement deux ondes.
l 'onde directe et l 'onde reflechie.
Les figures Il.3. l .m, n et 0 montrent ces tensions en bout de ligne a trois
instants successifs to. t�o tl �·a'une figure a )'autre. l'onde directe s'est depla
cee de �\./4 vers la droite, I'onde reflechie en a fait autant vers la gauche. On
a represente figure 11.3 . Ip la somme algebrique des signaux direct et reflechi
dans les trois cas de figures m, n et o.
)\_/\;::_/
-----------.. A '
-- - - - - - ------
_/'\::/\J
•
- - - - - - - - ---· -----
m
iDSIIUII lo
8'
A
·
�
n
iiiSI&nl 1 1
o
ins1an1 1 :
-- - - - - - - - - ------- A
\d\J\_
--------41 - m
�
-yyyyy_
---------- � �:
tt;/�
- - - - - - - - - - --------4 8 '
A'
- - - -- - - - - ---
2 x V
V,
V,
V,
V,
!
'
V,
p
V,
I
I
Fla. II.J.Im, n , o et p. Allure des ondes directe et reflechie a trois instants
successifs t0, t1 et t2 (ligne ouverte). En bas, la tension obtenue en ajoutant
algebriquement point par point ces tensions directe et reflechie.
45
lnterieur d'une boite de coup/age antenne.
Antenne dicamitrique multibande.
46
On remarque qu'aux points N1 , N2 , etc. la somme des ondes directe et
reflechie est to�ours nulle, place en ces pnints le voltmetre ne devie pas, on
parle de na!uds de tension. Par contre en V1 , V 2 le voltmetre detectera une
•••
tension alternative maximale d'amplitude 2 V. On a en ces points des
ventres de tension. Ces ventres et ces na:uds sontfixes, repartis taus les .l/4
le long de la ligne. L'extremite libre presente obligatoirement un ventre de
tension. Ces deux ondes progressives qui se deplacent en sens contraire
produisent done une repartition de tension qui paradoxalement est figee le
long de la ligne (fig. II.3. lp). On l'appelle une onde stationnaire.
On constate qu'a chaque na:ud de tension correspond un ventre de
courant et inversement, l'extremite libre est done le siege d'un na:ud de
courant.
11.3.2.
La ligne en court-circuit a une extremite
Si l ' o n envoie (fig . I I . 3 .2a) une i m pu lsion de tension sur une ligne en
court-circui t , celte impu lsion au n i veau du court-circuit fait la aussi d em i 
t o u r , mais en changeant de polorite (fig . I 1 . 3 .2b) ; une impulsion posit i v e
a rrivait une impulsion n egative repar t , et in versemen t .
�
------� 8'
A'
Fi11. 11.3.2a. Impulsion positive se
di:pla�ant en direction d'un court-circuit.
: :_-
L
A'
- V�
Fi11. 11.3.2b. Apres reflexion sur le court
circuit !'impulsion a change de polarite.
Dans le cas de plusieurs impulsions successives ou de trains d'ondes, tout
comme dans le cas de la Jigne ouverte, les tensions directes vont s'ajouter
algebriquement aux tensions reflechies qu'elles rencontrent. Les figures
11. 3.2c,
d et e montrent
les ondes directe et reflechie en bout de ligne a trois
instants successifs, la somme des tensions correspondantes est donnee en f.
On obtient comme avec la ligne ouvene, une succession de ventres et
na:uds de tension formant une
onde stationnaire,
mais cette fois-ci avec un
na:ud de tension en bout de ligne.
Les figures II.3.2g et h resument les repartitions des amplitudes des eau
et des tensions en bout de ligne ouverte ou coun-circui�.
rants
47
.:
instant
t,
d
mstant t 1
e
instant t,
FIJ. 11.3.lc, d, c et f. Allure des ondcs directe et reflcchie a trois instants successifs t0, t1
et t, ( l ignc en court-circuit). En bas, la tension obtenue en ajoutant algebriquement poi nt
par point ces tensions directe et rcflechie.
- v
·-----. A '
----------... 8 '
- Amplitude des tensions
(trait plcin) et des courants (pointille) le
long de la ligne ouverte.
Figure 11 J.lg
48
------e A '
------� s ·
Figure 11 3.2h - Amplitude: de� tensions
(t rait plein) et des courants (pointil!e) le
long de la ligne court-circuitee .
11.3.3.
La ligne desadaptee, le R.o.s.
La ligne est desadaptee lorsque la charge R n'est pas egale a !'impedance
caracteristique Zc. Si l'on fournit une puissance Pd a cette ligne, elle l'accepte
sous la forme d'un courant lefT et d'une tension v.rr avec V.rr/Lrr = Z . Pour une
meme puissance, la resistance R exige, elle, un autre rapport V'.rr/l'.rr R ; il
y a done incompatibilite entre le courant et la tension fournis par la ligne et
ceux que necessite la charge ; il y a desadaptation entre les deux, avec pour
consequence que la resistance ne peut recevoir toute l'energie que lui propo
se la ligne.
Sur une puissance Pd fournie a la ligne et appelee puissance directe, la
resistance en refuse une partie p, qu'elle renvoie vers le generateur et que
l'on appelle puissance rej1ech{e (fig. 11.3.3a). Seule la difference Pd - Pr est
absorbee par la charge.
=
e: -�
--'--Pd-�
Ligne
A
�
...._
... r
l,;
Pd-Pr
A/
...
P
B
R
*
'Z.:
8'
Figure I I J.Ja - Sur l a ligne desadaptee.
une partie de l ' energie est refusee par la
charge et retourne au generateu r .
R � Z,
Vr�
------- s ·
Figun 1 1 J.Jb - L 'energie rcfusee par la
�harge provoque une onde progres�ive
renechie \' . p i l l ' pc' l l l c' l j l l c' \
·'
A ces puissances directe et reflechie correspondent des ondes progressives
d'amplitude Vd pour la directe, et V, plus faible pour la reflechie (fig.
11.3.3b). Les tensions de ces deux ondes s'ajoutent algebriquement le long de
la ligne pour fournir comme dans les paragraphes precedant un regime d'on
des stationnaires avec la difference qu'aux endroits ou Vd et V, se
�J
>.14 >.14
J\l\.f
-===
_==
_=
_=
=_.
_
=_
=_
�.R
_
>
�
�i�ure 11 J . Jr - Urh.Jc, ' l a l i o n n ;r l l ..:'
lnurn i..:' fliH le ba l l cm c n ! d ' u n c (!11!.!.'
cl uccl c' V,, er J ' n nl· omil' rt:· rl cd u r \i,
J;u\\ il" '" ' o u K > z. ; on a u n \l:rl l rc d l·
l c' l l ' l ( l ll \ I l l Id l· i l i l l )!l' ( lliX'lld Ul' (011 1 :1 1 1 1 ) .
H.:ure 1 1 3 .3d - Ondc, 'l ill l l l l l l t < u r..:'
l o u r n r·: ' pa r k h<r l l t:llll' n l J ' l l lll' orHk
d r r..:cl < V, et J ' u n ..: <•nJc r r: ! h\: ! 1 1 ,· V.
u i l r h k "''' o u K < Z. : llll a 1 1 1 1 \ Ci l l rl·
dl' cO.I Iil l l l ' I l l lit c h il l �l' ( IIIX'llll l.il'
I ( 1 1 , 1 1 111 ) .
49
retranchent, le resultat n'est pas nul puisque Vr est different de Vd (fig. ll.3.3c
et d). On obtient le long de la ligne des maximums VM = Vd + V, et des
minimums Vm = Vd - Vr.
Le rapport p = V,/Vd est appele co�cient de reflexion en tension ; on a :
fl =
�: �
=
=
ft.
Le rapport VM/Vm est app ele rapport d'ondes stationnaires (R.O.S.) ; on a
R.O.S. =
et
R
R.O.S. = z.
ou
L
R.O.S. R
1 +
f!
1-r
si R > 'le
si R < Zc
Le coefficient de reflexion p est inferieur ou egal a 1 .
L e R.O.S. est superieur ou egal a 1 .
Ligne
adaptee
Ligne
court-circuitee
Ligne
ouverte
Ligne
desadaptee
0
R.O.S.
1 < R.O.S. <
Cl ·
a_ ·
Si P. est la puissance acceptee par la charge, le rapport P./Pd correspond
au rendement de la liaison. on a :
p.
p,,
- -=
I
-
,
,,.
4 . R.O.S.
�I
+
R .O.SY
Pour un R.O.S. de 3 on voit que l a charge refuse 25 % de l'energie qu'on
lui propose ; ces 25 % retournent au generateur. Celui-ci peut les recuperer
auquel cas il n'a finalement fourni que ce qu'a accepte la charge : seul incon
venient. un generateur qui pouvait fournir 1 00 W par exemple n'en a fourn
q ue 75. Autre possibilite : le generateur refuse ces 25 % en retour et les refle ,
chit. ils repartent alors vers la charge qui en prendra 7 5 % et en refusera 25 1
Et ainsi de s uite. d'aller-retour en aller-retour toute l'energie fournie par le
generateur se retrouvera finalement dans l a ch arge. En toute theorie cepen ,
dant, car les pertes en ligne interviennent a chaque voyage. et ces multiple!
:
50
trajets augmentent leur importance, comme nous le verrons dans les para
graphes suivants.
Dans le cas d'une charge reactive (resistance en serie ou en parallele avec
une self ou une capacite), le R.O.S. ne peut jamais etre egal a 1 ; en outre,
tension et courant ne sont plus en phase, et au niveau de la charge ne se
produit ni un ventre ni un nreud de tension mais une situation intermediaire.
Dans tous les cas, il est important de noter que le R.O.S. depend exclusi
vemenl de la charge placee en bout de ligne, il est vain de tenter de le
modifier en agissant sur quoi que ce soit au niveau du generateur (emetteur).
11.3.4.
Impedance a l'entree de la ligne, ligne . \/2, ligne . \/4
_
Lorsque la ligne est adaptee (charge egale a Zc ) le generateur croit debiter
sur une resistance pure egale a Zc, dans tous les autres cas, la situation est
plus complexe et le generateur (( voit 11 a l'entree de la ligne une impedance
Z, souvent reactive (c ' est-a-dire selfique ou capacitive) donnee par la
formule ci-dessous (fig. II.3.4a) :
"7
2 7f 1
jL.c tg
A
Z = Z· .
l 7f l
JZL tg
+ ZL
A + Zc
avec z, impedance caracteristique de la ligne, en !l ,
I longueur physique de la Jigne, en m,
.l longueur d'onde sur l a ligne, en m (on a . l = k 300/F avec F en
MHz et k coefficient de velocite de la l i gne),
Zt impedance placee en bout de ligne (resistive ou reactive),
j est la base des nombres complexes.
g z�
Ligne Z,
� -
A'
�
:
A.
Z,
B"
8
Fig. I I.J.4a.
*
Lorsque Zt est d i iTerent d e Zc. ! ' impedance z,
\
de l a l i gne est generalement com plexe
ue a I ' e n t ree
Cette for m u l e permet de retrou ver taus l es c a s pani c u l i ers : pour la l i gnc
Zd e l l e don ne z,.
adaptee par exempl e {Z 1
la lon g u e u r I ce q u e nous s a v i o n s deja.
=
-.:
Z..
=
Z1
q u e l l e q ue
so
it
51
Pour la ligne demi-onde ( 1 = .l/2) on trouve Z. = ZL queUe que soit cette
charge ZL et queUe que soit !'impedance caracteristique Z : on voit a
!'entree d'une ligne demi-onde une impedance identique a celle qui a che
placee en sortie. Ce phenomene de report d'impedance se retrouve pour tous
les multiples entiers de .l/2 ( I = .{, 1 = 3 .l/2 . . . ) (fig. Il.3 .4b).
l.: quelconque
zl
-
:
_;0.
�
A
A'
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
___
.._
B
I
=
zl
quelconq u e
8'
N.X/2
Fla. IJ.3.4b. Si la ligne mesure electriquement u n nombre entier d e demi-longueur d'on
de, on retrouve en entree exactement la meme impedance que celle qui a cte placee en
sortie. ·
Pour la ligne quart d'onde, la formule donne Z. = ZUL., c'est le
phenomene de la transformation d 'impedance : la ligne transforme une
impedance faible en une impedance elevee, et vice versa (fig. II. 3 .4c). Le
phenomene se reproduit pour tous les multiples impairs de .l/4 ( 1 = .\/4,
1 = 3 A/4 . . . ) .
� =
�-
:
A
Ligne Z..
�
g_
A'
_
....__
zl
8'
B
(2N / +
I ) X/4
Fig. 11.3.4c:. Si la ligne mesure electriquement un nombre impair de quart d'ondes.
!'impedance a !'entree est donnee par la formule � = ZUZL.
Yoyons une application tres importante de cette propriete : figure 11.3.4o,
on a mis deux antennes 75Q en parallele, !'impedance resultante est done de
75/2 = 37,5 Q. Un trontron de ligne .l/4, d'impedance 53 Q transforme ces
37 n en :
53 X 5 3
= 75 Q
3 7,5
ce qui permet d'alimenter cet ensemble par un cable classique 75 Q. Sans
cet adaptateur quart d'onde, le R.O.S. sur la ligne aurait ete egal a
ZL
75/37,5 = 2. En general, si
et Z. sont les deux impedances a adapter,
!'impedance du tron�on de cable .\/4 a util iser est donnee par la formule
Zc
JZ.ZL.
=
75
Lignes 7S 0
lonsueurs identiquea L
(l qudconque)
t
0
t
75 (1
----�'-- ---��---t
37.5 n
_
Liane 5 3 0
longucur �/4
t 75 0
Ligne 75 0
longueur quclconq ue
�
(de l 'emetteur)
__,... ----
Fla. 11.3.4d. Un tron�on de cable S3 !l long de .\/4 pcrmet d'adapter
J'impedance des antennes en parallele (37,5 Q) i celle du cable coaxial (7S Q).
X/4
I
�
1./4
X/4
1.12
l./4
..L
T
1.;4
'
'
I
I
I
'
I
�
I
I
I
0
1. 1 4
1.14
).14
0
--
.1.
*:- :
'
I
I
0
·-------'
T
�!-
----
(;: : ---'li�
-
_
r �
l,
Q-
---.
Fla. 11.3.4e.
Formes d'impedance obtcnues i l'entree de diverses
!ignes chargees ou non.
53
En fonction des formules ci-dessus, on peut voir que paradoxalement la
ligne quart d'onde en court-circuit presente en son entree une impedance
infinie (comme un circuit bouchon) et que la ligne quart d'onde ouverte se
comporte en entree comme un court-circuit (circuit serie). La figure 11.3.4e
montre le type d'impedance vu a rentree de diverses !ignes.
Comme le montre cette figure, les lignes ouvertes ou court-circuitees
peuvent etre utilisees comme elements de circuits accordes, c'est ce que l'on
fait en T.H.F. ou la self et le condensateur soot souvent remplaces par des
!ignes, la formule ci-dessous donne l'equivalent selfique d'une ligne court circuitee inferieure a .V4 :
Zc
L = 2 1tF
avec
2
1t I
tg 
.t
F en MHz et L en J.LH.
L'�quivalent capacitif d'une ligne ouverte inf�rieure
I
c
avec
11.4.
=
2 1tZC F
.
tg
� 'A./4 est donn� par
2 1tl
T
F en MHz et C en J,LF.
LA LIGNE REELLE
11.4. 1 . Causes de pertes, decibels
Dans la pratique. les !ignes gaspillent un peu, parfois beaucoup de l'ener·
gie qui leur est confiee. On peut noter des pertes du t}·pe • serie , par effet
Joule, dues a la resistance ohmique des conducteurs (W = RP) ; et des
pertes de type « parallele » dues principalement aux isolants qui ne sont pas
parfaits, surtout aux frequences elevees.
L'affaiblissement d'une ligne s'exprime en decibels ; si Pe est la puissance
foumie a )'entree, et p, la puissance recuperee sur la sortie parfaitement
adaptee (fig.
::
II.4. 1 a), l'affaiblissement en dB est donne par la formule
Ada
=
10
log
par exemple, si pour 1 00 W a !'entree, la ligne ne delivre que
son atTaiblissement est de
54
10 log 50/ I 00 =
-
3
dB.
50 W en sortie,
Fig. 11.4. 1a. Sur une ligne meme parfaitement adaptee, la puissance en sortie est legere
ment inferieure a celle foumie a !'entree, !'attenuation s'exprime en decibels : Ada = lO log
PJPe.
Si l ' o n mesure les tensions (ou les courants) en entree et en sort i e , l ' af
faiblissement est donne par les form ules
A�a
=
v.
20 log 
v.
.A.Ia
=
I..
20 log r.
Les pertes en l igne croissent-rapidement avec la frequence jusqu'a devenir
un probleme non negligeable en T.H.F., le tableau ci-dessous donne !' atte
nuation au metre de diverses !ignes en fonction de la frequence d'utilisation,
on peut note:r les excellentes performances de la ligne bifilaire, type « echelle
a grenouil le ,, dont la description sera donnee dans le paragraphe suivant ;
son coefficient de velocite est de 0,975 emriron. i1 est de 0,66 pour les cables
coaxiaux consideres.
:3 ext
(mm)
Cable
RG 59 B/U
6, 1 5
Zc(Q)
14
28
1 44
432
75
0,043
0,06
0, 1 4
0,28
RG 2 1 4/U
1 0,8
50
0,02 2
0,03
0,075
0, 1 4
RG 1 1 A/U
1 0.3
75
0,025
0,035
0,08
0, 1 6
RG 2 1 8 U
22. !
50
0,0 1
0,0 1 5
0,039
0.075
0,003 5
0,0 1
0,03
Li�ne bifilaire
400 a 100 o.oo2 5
Tableau ll.4.Ib Caract�tiques de diverses !ignes en fonction de la f:requence
d'utilisation ; at�nuation en dB/m.
11.4.2.
Influence du R.O.S.
La presence de R .O.S. impose plusieurs al ler-retour a l'onde avant d'etre
totalement a bsorbee par la charge : il s'ensuit qu'une ligne presentera pl us
de pertes en presence de R.O.S. que lorsqu'elle est parfaitement adaptee, le
reseau de courbes de la figure II.4.2a donne la perte supplementaire en dB
ss
que subit le signal du fait du R . O.S. present sur la ligne ; par exemple, sur
M H z une ligne constituee de cable RG 1 1 A/U et longu e de 1 8.75 m
presente lorsqu'elle est parfaitement adaptee une attenuation de 0, 1 6. 1 8, 7 5 =
3 dB. En presence d'un R .O.S. de 2.5 par exemple, la courbe de la figure
l l .4.2a nous indique une attenu ation supplementaire de 0,67 dB. Dans ces
conditions, notre ligne presentera une attenuation globale de 3 + 0,67 =
3,67 dB.
432
,..e t1c" \upplmcn111rn
duc\ au R O !',
10
------ R 0 �
• �IJ
------- 1�
Pcnn l&tU
O.S
1�81
'--....C.-:-----+-__.-....._
...._.. ....,__
._ _ -+-�1--+--+------ --�-+---+--_.R.;;
0, 1
O ,IS
0.2 0.21 0,)
Fia. 11.4.la.
0, 4
0.1
O.'
1,1
2
2.1
)
4
10
1�
Pertes en dB a rajouter BUlt pertes propres de la ligne en fonction
du R.O.S. avec lequel on la fait fonctionner.
La mesure du R.O.S. se fait en general au niveau de l'emetteur. le
ROSmetre mesure la tension directe et la tension reflechie, et l'on en deduit
le R.O.S.
R.O.S.
=
�
k
1
-
=
Vd + V,
Vd - V,
Or c'est le rapport Vr/Vd au niveau de l'antenne qui donne la valeur exacte
du R.O.S. et non celui pris en debut de ligne ; et, en cas de pertes ces
rapports ne sont pas les memes comme le montre la figure ll.4.2b.
56
Dans l 'exemple choi si, l 'appareil de mesure place en bas de ligne donne
un R . O.S. apparent de 1 .29 a lors qu'i l est reellement de 3 ! C'est a c a u se de
ce phenomene, q u' en T.H.F ou les attenuations sont rel ativement i m por·
tantes. on a souvent !'impression d'avoir un bon R.O.S. sur la l igne . . .
.•
100 V
-
Fig. 1 1.4.2b.
:
12,5 V
50 V
-
-
25 V
Au niveau de la charge. !'amplitude de l'onde directe est de 50 V, celle de
l "onde renechie de 25 V : soit un R .O.S. ri:el de 3. AJ depart de la ligne, !'amplitude de
l 'onde directe est de J OO V. celle de l 'onde reni:chie de 1 2 .5 V, soit un R.O.S. apparent de
1 . 29.
La courbe de la figure 1 1 .4.2c don ne les valeurs du R.O.S. reel en fonction
du R.O.S. apparent mesure et de !'attenuation nominate du cable.
R.O S rllol
ll
10
9
•
l,l
Figure B 4.2c • Courbes donnan! le R .O.S
reel au nivea u de l 'antenne, en fonction
d u R .O .S mesure au niveau de l'emetteur
et de l'affaiblissement de la ligae.
1 ,1
�---+
U---+---+---+---+-t.----+---+----l--+---19f-IO--+ - :.::u�t
On peut verifier notre exemple precedent sur cette courbe : R.O.S. mesure
1 .29, atten u ation en ligne 6 dB donnent bien un R .O.S. reel de 3 .
11.4.3.
Puissance admissible
Les pertes et les dimensions des cables coaxiaux font qu'ils ne peuvent
supporter une trop forte puissance sans s'echautrer exagerement par pertes
cuivre ou isolant, ou sans claquer par surtension ; le tableau ci-desso us
57
donne les puissances maximales en W que peuvent supporter quelques
cables classiques selon leur frequence d'utilisation ; la ligne bifilaire decrite
au paragraphe suivant peut supporter plusieurs kilowatts haute frequence.
14 MHz
Cable
28 MHz
1 44 MHz
432 MHz
RG 59 B/U
660
480
200
1 20
RG 2 1 4/U
1 700
1 200
500
280
RG 1 1 A/U
1 700
1 200
500
280
RG 2 1 8 U
6 300
4 300
1 700
900
Tablrau 11.4.3a
Puissan.:e) admissibl:s par di fferent kms de cables coaxial en fonction
de la puissance transportee.
Ces chiffres som vala bles sur une l igne parfaitemem adC!:-'lee
( R .O . S .
1 ) . On peut les d iviser par q u a t re si la l igne doit fon c t i o nner
en presence d ' u n im portan t R . O . S .
=
11.4.4.
Realisation par !'amateur de lignes de transmission
La ligne la plus facile a realiser est la ligne bifilaire ; comme pour limiter
les pertes il est necessaire d'utiliser le moins d'isolant possible, on la cons·
truit le plus souvent sous la forme dite " echelle a grenouille )I : les deux fils
de diametre 1 .5 a 2.5 mm sont maintenus paralleles par des pieces isolantes
en matiere plastique disposees lous les metres, ou a peu pres (fig. l1.4.4a).
��
fll 0 I 1 2,!
mm
'-·...
.Fi&. 11.4.4a.
lsolateurs a realiser en matiere plastique, lucotlex
ou plexiglas et methode de fixation sur les deux fils de la ligne.
Une methode simple et rapide consiste a utiltser des tron�ons de " tube
electricien 11, gris, reference I RO 5, calibre 9, de 10 cm de long environ,
suivant la figure 11.4.4b : le fil chaufTe au fer a souder s'enfonce dans la
matiere plastique du tube qui en se refermant sur lui le bloque.
58
59
ChauH�r ''' r1
apphquCT
Fla. 11.4.4b. Utilisation du tube electricien
decoupe en tron�ons de 6 a 1 5 cm.
�
L'impedance caracteristique "L de la ligne est donnee par la formule
Zc
=
2 76
log
2d0
avec D distance entre les deux fils et d diametre des fils (fig . II.4.4c).
D
;
Fla. 11.4.4c.
Avec D
A
=
I S cm et d
Zc
=
276
=
log
2
2d0
nun
=
on obtient une lignc d'impedance
600
n
La ligne coaxiale est plus difficilement realisable par I' amateur. Son impe·
dance caracteristique est donnee par la formule
z,
=
D
ill log d
.fl
(fig. 11.4.4d)
E est la constante dielectrique de l'isolant utilise pour noyer le conducteur
central. le tableau ci-dessous donne la valeur de E pour divers materiaux.
M ateriaux
D
Fig.ll.4.4d. Lignc coaxiale
vue en coupe, D est le diamene
.nterieur du conducteur externe.
60
E
Vide, air
I
P.T. F. E.
2
Polyethylene
2,6
U.4.4e Constante dielewiquc
des principaux isolants utilises dan� la
realisation des !ignes coaxiales.
Tableau
Les realisations amateurs, destinees a obtenir des adaptateurs quart d'on
de, d'impedances non communes n'utilisent que deux ou trois rondelles
d'isolant pour maintenir un conducteur de diametre d au centre d'un autre
conducteur de diametre interieur D. L'espace entre les deux etant occupe
principalement par de I'air on prend E. # I et un facteur de velocite de l'ordre
de 0,975. Une ligne A/4 6 1 Q permettant le passage de 50 a 75 Q et inver
sement necessite un rapport 0/d de 2, 77.
U ne a u t r e forme coaxiale est in teressante : celle ou le cond ucte u r exte
r ie u r est de section carree (fig . l l .4 .4J) ; son im peda n ce caracterist iqu e est
donnee par la formule.
Zc
�
1 3 8 log
1 •01·0
d
Fig.ll.4.4f.
Vue en coupe d ' u n
a u t re type possible de ligne coaxiale .
D
11 5 LE GUIDE D' ONDES
-
Les pertes de la l igne coaxiale croissem avec la fr e q u e nce pri ncipalement
,
a cause des d ie lectriq u es utilises ; aussi pour acheminer des hy p erfrequences
(f� 3000M Hz) on p refere a voir recours a un autre type d e lig n e : le guide
d'ondes .
11 5.1 - Le guide d'ondes rectangulaire
Un guide d ' o ndes rectangulaire n ' est a u tre q u ' u n t u n nel metalliqu e , d e
>ection rectangulaire, d e dimensions internes a e t b ; l e n e rg ie s ' y p ro 
'age sous forme electromagnetique comme indique figure 1 1 5 . l a en ce
qui concern e le cha m p e lectri que Le champ est perpendiculaire au g ran d
tote, il est maximum au centre et n u l aux bard s . Le champ magnet i q ue
est rep re sen t e en p o i n til les
'
.
.
61
....... . ''ttt" ' �
)..g
a
a
b!
Figure 11 S.la • Chamr electrique en trait plein et champ magnetique en poindlle, Clans
un guide d ' ondes a section rectangulaire.
Pour que l 'onde se propage co mme indique ci-dessus (on a ppclle cc mode
TE 1 0 pour Transverse E lectrique) il faut que a soil compris enm: >.. 1 2
et ).. et que b soi t plus petit que >.. 1 2
Pour a < >.12 l ' au en u ation devient import a n t e , si bien que l ' on d efinit
u ne l o ngueur d 'ondes de coupu r e >..c 2a au-dcla d e laquc l l c le guiue ne
peut plus t ransmet t r e .
Les d im ensions habituellement reten ues p o u r un g u i d e rectangulaire �ont
b � 45>. et a compris em re 0,6>. et 0, 95>.. .
La longueur d 'ondes dam; un guide {>.g) est differente de la longueur d 'or:=
des dans le vide /..v , on a A.g = A.v/..Jt-(A.vn.a)2
La tableau L'i-dessom donne les dimensions des guide� normali�c� . le� ban 
(_k, amateurs concern ees Cl leur frcqueJh.:c de coupur c .
G u i de
Dimensions int erieures
(mm)
W G6
WGS
WG9A
WG 1 2
WGI4
WGI5
WG\6
W G 20
W G22
Tableau II.S . l b
61
1 65 , 1 .
1 09.2 86.4 47 , 5 34 . 8 -
89,4
Frcq . de coupure
( G H zl
Bande amateur
concernee (GHz)
1 .2.55
54,6
43,2
0.908
1 . 372
1 . 736
2.300
22, I
3 , 1 52
5,700
1 5 .8
28 , 5 - 1 2.6
22 . 8 - 1 0. 2
1 0. 7 - 4,3
7 . 1 - 3,56
Dimer.sions
cl
4.301
5 , 259
6.557
1 4.0�7
2 1 .075
2,300
5 . 700
10
10
24
24
frequences d ' utilisation des gu 1des normalise�.
11 5.2
-
Le guide d'ondes circulaire
11 est possible d 'utiliser des guides d'ondes a sect ion circulaire, le mode
de propagation le plus ut ilise est appele TE . .
L a longueur d ' onde de coupure d'un guide circulaire d e diamiere i n te
rieur est egale a I , 7 06d ; il en resulte que le_ d iametre d roit et re superieur
a 0 , 5 86 fois la longueur d 'onde de travail . Dans la pratiq ue, on p rend
d entre 0,65 et 0, T'A.
La longueur d 'onde a l'interieur d u guide est donnee par la formule :
>-.g
'Av!VT - ('Av /1 ,706d)2 •
=
Le guide d'onde circulaire est plus facile a realiser que le guide rectangu
laire puisqu'il s'agit d 'un.simple tube metallique. mais il ne peut mainte
nir la polarisation de l'onde qui a tendance a tourner sur de grandes
distances .
Qu'il soit rectangulaire ou circulaire, le guide doit presenter une surface
interne parfaitement lisse et propre, argentee ou don�e si possible, afin
de lim iter au maximum les pertes dues a la faible profondeur de penetra
tion des courants dans le metal a ces frequences .
(iJ
Elbnencs consricucif d'une antenne verticale avant montage.
Montage d'antennes.
CHAPITRE Ill
Generalites sur les antennes
111. 1.
LE GAIN
IU. I . I.
La directlvlte
Imaginons une antenne qui rayonne l 'energie qu'on lui fournit, de la
meme maniere dans toutes les directions ; on l'appelle antenne ou source
isotrope (fig. III. l . la).
I
I
/
"
'
'
\
Fill· 111. 1 . 1 a.
\
\
,
"
"
"
t
I
\
- -...... / SphereS
--
/
/
/
'
/
'
"'
' '
"
]'
/
I
I
I
I
,;
'
/
,;
,;
�
\
\
d
'
'
'
'
�
....... - - ..,.....,.
I
'
/
\
/
I
I
I
L 'anteMe isotrope rayonne cgalement dans toutes les directions.
A une certaine distance d, l'onde emise a une forme spherique centree sur
cet aerien.
65
Si P est la puissance rayonnee par l'antenne et si la propagation s'effectue
sans pertes, toute cette puissance peut etre recuperee au niveau de la sphere
S . Sa surface et ant egale a 47rd 1 , chaque metre cam� re�oit done u ne
puissance.
avec p en W/m2, P en W et d en m. Par exemple, une puissance de 100 W.
H.F. dans une antenne isotrope fournit a 100 m de distance un eclairement
egal a 100/4 :>r( l 00)2 = 0,8 mW/m1•
L'antenne isotrope n'est cependant qu'un concept theorique, car les anten
nes reelles ne peuvent pas ernettre leur energie uniformement dans toutes les
directions ; elles en favorisent certaines au detriment des autres. Supposons
par exemple un aerien qui au lieu d'eclairer uniformement la sphere S prece
dente, n'en eclaire plus qu'un dixieme soit S/10, le reste etant laisse dans
l'ombre (fig. III. l . l b).
- - -
I
I
/
/
/
I
\
\
10
\
\
'
'-...
- - -
__. /
/
/
Fla. Ul. l. lb. Si l'antenne est directive, toutc l'energie rayonnee est concentrec
sur une surface plus faible, qui se trouvc ainsi eclairee plus fortement.
Cette surface S/ 1 0 re�oit toute. la puissance P, son eclairement au metrt
carre est done :
p
P = silo
soit dix fois plus que ce que produisait l'antenne isotrope. Tout se passe
pour l'observateur place dans la zone ecl airee comme si il se trouvait face i
66
une antenne isotrope alimentee par une puissance dix fois superieure. On dit
que l'antenne consideree presente un gain par rapport a la source isotrope,
ici le gain est de 10 en puissance. On le note G ; l'indice i precisant qu'il
s'agit d'un gain par rapport a une source isotrope.
Comme on peut le voir, le gain d'une antenne est lie directement a sa
direct/vile et si !'on veut qu'une antenne envoie plus d'energie vers un corres
pondant donne, il faut qu'elle en envoie moins aux autres ; ce qui est pris a
l un est donne a !'autre.
'
01.1 .2.
Les lobes de rayonnement
On ne passe pas brutalement d'une zone ou l'antenne n'envoie aucune
energie, a une zone d'eclairement maximum ; ce passage se fait progressive
ment. Si !'on promene par exemple un controleur de champ a la distance d
de l'aerien (d arbitraire mais constant), on peut relever un diagramme de
rayonnement du type de celui donne figure 111. 1.2a.
\
'\
\
-------
\
o.�_ .... y
\
\
\
\
\
=::-J-------- -r- , v_
- - -
......
.....
.......
......
...._
.......
I
.....
I
I
1o.in .... .... v ·/
I
I
\
'
I
I
I
·.""- � X
I
Fla. Jll.l .2a. Le controleur de champ permet de relever le diagramme de
rayonnement de l'antenne. Ici une Yagi vue par-dessus. 9 est l'ouverture a - 3 dB.
En fait, on ne gradue pas directement le diagramme avec les tensions
detectees au controleur de champ, car celles-ci dependent de la distance d ou
s'effectuent les mesures ; on le gradue en rapport V/VM (tension detectee
67
dans la direction consideree, divisee par la tension relevee dans la direction
la plus favorisee, ici AX). Le graphique obtenu passe done par un maximum
egal a 1 et il est independant de la distance d choisie. Il est representatif de
l'antenne consideree.
Deux points Y et Y' ont une importance particuliere sur ce diagramme, ils
representent les deux directions AY et AY' ou le gain de l'antenne a chute de
3 dB par rapport a son maximum (soit un rapport de
dans les tensions
detectees).
L'angle 0 est appele ouverture a
3 dB de l'antenne, il caracterise sa
directivite. Si on releve cet angle dans le plan des elements de l'antenne
(Yagi par exemple) on parle d'ouverture dans le plan horizontal OH ; si on le
releve dans un plan perpendiculaire, on obtient l'ouverture dans le plan
vertical 8v (fig. 111. 1 .2b).
J2
-
Fla. lll.l.lb. On mesure generalement l'ouverture de l'antenne
dans les plans vertical et horizontal.
Des que l'antenne est moyennement directive (OH et fJv < 90°), la mesure
de ces deux angles permet d'exprimer le gain en puissance de l'aerien avec
une bonne approximation seton la formule suivante :
G
,
=
4 1 250
OH.Ov
avec a gain en puissance par rapport a la source isotrope.
3 dB en degres.
OH et llv ouvertures a
IIH et llv sont souvent assez voisins. la courbe de la figure Ill. 1 .2c donne en
dB• le gain que l'on peut attendre d'une antenne en fonction de la valeur
moyenne
OH + llv
2
(le gain en dB, est egal a 10 log G.).
..
-
68
Gain (dB)
Fil. 111. 1.2c. Courbcs estimant le gain d'une antenne directive
par rappon a la source isotrope et par rappon au doublet
demi-onde en fonction de la moyenne
6H
+
6v
2
30
20
10
i)e
u
Par exemple une antenne donnee pour OH = 2 x l 7° et Ov = 2 x 1 9° a
de chance de presenter un gain superieur a 15 d:Bi, et aucune chance de
depasser 1 6 dB;. Souvenez-vous de cette formule chaque fois que quelqu'un
tentera de vous vendre une antenne miracle.
La source isotrope n'etant qu'un concept theorique, non realisable prati
quement, on mesure surtout le gain des antennes par rapport a une reference
plus facile il. realiser, le doublet demi-onde. Nous en verrons des descriptions
dans les chapitres suivants, sachons pour !'instant, qu'il est legerement
directif dans le plan horizontal (OH = 78°) et qu'il presente un gain en
puissance de 1 ,64 par rapport a l'antenne i sotrope (soit 2, 1 5 dS ).
Une antenne possedant un gain de 1 2, 15 dB par rapport a une source
isotrope presente done un gain de 10 dB.t par rapport au doublet demi-onde.
ll est important lorsqu'on parle de gain de savoir si c'est par rapport a la
source isotrope, ou par rapport au doublet demi-onde. Dans ces chapitres,
l'indice i ou d !eve le doute quand necessaire. On a :
(Gd , gain en puissance)
69
LJ ne an ten ne 1deale n 'envcrrait de l'energie que dans l a direction interes
s an te. moyen n ant quoi. on e:1 obtiendrait le gain max i m u m . M alheureuse·
ment. dans l a pratique. l ' aerien e nvoie toujours un peu de H.F. dans de
m auvaises directions. il possede ce qu'on appelle des lobes secondaires ou
lobes parasites. L'important est que ces lobes parasites soient les plus
redui ts possible puisqu ' i l s correspondent
a
de l'energie gaspillee .
S u r l a figure l l l . l .2d on peut voir, outre le lobe principal o u s'effectue le
gain. un lobe arriere 1 2 d B plus fai ble que le lobe principal, on dit que l 'an
tenne possede un rapporr a\·an r-arriere de
1 2 dB .
Cela signifie qu'un corres·
pondant re(joit un signal 1 2 d B plus faible quand l 'antenne lui tourne le dos.
que quand elle est orientec \' ers l ui . On reperc quelq ues autres lobes parasites
plus faibles dans les autres directions. Dans une direction
mum avant. on parte d e rapport avant-pointes.
a 90°
du maxi·
1
(Vmu) :
I
I
Fl.. ID.l.ld. Diagramme de rayonnement complet d'une antenne classique. On I
trouve un lobe arriere a - 12 dB et deux lobes parasites a - 1 4 dB.
111.1.3.
Surfaces equlvalentea de reeepdon
Sur la sphere S placee a la distance d de l'emetteur, on a vu que chaque
metre carre recevait une puissance p (ici 0,8 mW). Si, placee a cette distance
d de l'emetteur, une antenne de reception capte et transmet a sa charge unc
puissance p (ici 0,8 mW} on dit qu'elle possede une surface equivalente de
reception de 1 m1 ; si elle capte le double ( 1 ,6 mW), c'est qu'elle a une surfa·
ce equivalente "de reception de 2 m1, etc.
Tout se passe comme si l'antenne drainait tel un filet, toute la H.F.
. qui
passe dans cette surface equivalente de reception.
La surface equivalente de reception est liee directement au gain de l'an·
tenne par la formule
70
a vec . I en m. S en m2 et G gain en puissance. Par exem ple, avec u n g a i n de
3 1 .6 ) et . \
1 5 d B , (G,
2 m. une antenne possede une surface eq uivalente
de reception de 10 m1•
=
=
On admet . pour une antenne Y agi que la forme de ce filet a H . F . est ellip·
tique ( fig. I l i . J . 3 a) et que ses d i mensions H et V sont donnees par les for m u ·
l es :
V
H
Fl.. JJJ.l.lL
10.2.
Surface equivaleDte de reception d'une antenne type Yagi (vue de face).
LES FORMULES DU RAYONNEMENT
III.l. l .
Le champ electromapetlque
Le courant haute frequence qui circule dans une antenne produit un
champ electromagnetique dans l'espace environnant ; la partie electrique E
de ce cha m p prod uite il la distance d par un courant I circulant dans un
element d'antenne de longueur I petite par rapport a la longueur d'onde, est
donnee par la formule :
E
=
60.:rr. I. l
8
cos
A..d. -/ 2
avec E en V /m (valeur efficac e)
I en A (valeur efficace)
I e n m (avec I < )./20)
(fig. 111.2. 1 a)
.\ en m.
d en m.
71
Groupe antennes VHF chez VK3 UM.
72
E est situe dans le meme plan que le fil conducteur ; s'il est parallele au
sol on dit que l'antenne est polarisee horizontalement (s'il est perpendiculai
re au sol on dit qu'au contraire elle est polarisee verticalement). Le champ
magnetique H est perpendiculaire a E et perpendiculaire au plan precedent ;
H est exprim� en A t/m, Arn�res tours par m�tre, et l 'on a H = E/120 1t.
Fla. 10.2.1a.
Le courant I cree i. distance un champ electromagnetique dont la partie
electrique est donnee par la formule
�
E =
cos 8
En propagation tropospherique, ou par l'onde directe, les deux antennes
d'emission et de reception doivent posseder la meme polarisation, toute
difference entrainant une perte dans la transmission qui peut alter jusqu'a
l'annulation du signal re�u lorsque les polarisations sont croisees a 90°.
C'est le champ electromagnetique qui transporte l'energie haute frequence
de l'antenne d'emission vers celle de reception ; si p est la puissance au
metre carrc: presente au niveau du front d'onde (sphere S du paragraphe
precedent), le champ electrique que l'on peut y mesurer a )'aide d'un
controleur de champ est donne par la formule
E fl2o 7r p
=
avec E en V/m (valeur efficace) et p en W/m2•
Dans les exemples precedents, 100 W a 100 m, on avait calcule
p 0,8 mW/m2, cela correspond a un champ E de 0,5 5 V/m.
Le champ cree a la distance d par une antenne de gain en puissance G, et
alimentee sous une puissance H.F. P est donne par la formule :
==
E Y30.P.Gt
d
_
-
avec E en V/m (valeur efficace)
P en W
d en m.
73
Par exemple, 1 00 W haute frequence fournis a une antenne de 1 4 dB; de
gain (G; = 25) donneront a 100 m de distance un champ de 2, 74 V/m,
l'antenne isotrope donnait 0,55 V/m, le rapport correspond bien a 14 dB.
Ill 2.2
-
La polarisation circulaire
La figure I l l 2 . 2a represente u n champ electromagnetique en polarisa
tion horizontale et se propageant dans le sens de la fleche. Les champs
�lectrique E et m agnttique B oscillent A la frequence de rravail. lls sont en
phase et restent chacwt dans son plan. ns sont perpendiculaires entre eux et
perpendiculaires a. la direction de propagation.
Figure
Dl l.la -
Deplacement d'une onde electromagnetique polarisee horizontalement.
En polarisation circulaire, les champs E et H sont toujours perpendicu
laires entre eux et toujours perpendiculaires a la direction de propaga
tion , mais ils restent constants en amplitude et tournent autour de la direc
tion de propagation a l a frequence de travail . La figure I l l 2 . 2b decrit
le comportement du c hamp E.
E
•
-
Figure W.l.lb Polarisation circulaire. Le champ �lec:trique toume tout en se propageanL
Le champ magnetique en fait de meme. l...eurs amplitudes restent constantes.
On demontre qu'un ch amp tournant (le champ E par exemple) n 'est autre
q ue la combinaison de deux champs perpcndiculaires E t et E2 polarises
l'un horizontalement, I'autre verticalement, voir figure Ill 2.2c, mais dont les
74
.
variations d'amplitudes som d�phastes de 90c (quand l'un est maximal, l'autre
est nul). La figure Ill. 2.2c montre ces champs en train de s'�loigner, A des
instants s u ccessifs On voit que le champ resultant E toume.
EtE
Et E
t6E2
t-
-
El
E
Figure m 2.2c - Deux champs
EStEt
E2
I
"'+
E2
e Et
El et E2 dq,hases de 9()0 produisent un champ toumant E.
Suivant que le dephasage entre E 1 et E2 est de ::t 90° , le cham p resu ltant
E tourne dans un sens ou dan s l 'autre .
Si I' on suppose que ce champ est represen te en train de s elo i g ner de J ' ob
servateur, on dit qu'il est polari� c ircul airement droit s'il toume dans le sens
des aiguilles d'une montre (cas de figure lli.2.2c). Dans le cas contraire, il est
'
polaris� circulaire gauche.
Un cham p polarise circulaire droit s ' eloigne d ' un observateur comme une
vis que l ' on v isse.
PE
111.2.3. L'attenuation de propagation
Si
est la puissance foumie a une source isotrope, et PR, la puissance
-
r�ue par une autre antenne isotrope placee a une distiulce d de la preceden
PE ( )2
te, et en l'absence de tout obstacle, on a
PR
.-\
4 7rd
_
Ce rapport exprime en dB represente !'attenuation de propagation en
espace fibre.
)
Attda = 20 log
iso
pE
.l
4 7rd
(fig. III.2.3 a).
\__
iso
- - - - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __
d
�
Fig.IIJ.2 .Ja. Le rappon PR/PE (via deux antennes isotropes)
correspond a !'attenuation en espace libre.
7S
Par exemple, sur 1 44 MHz, l OO m de distance ·provoquent une attenua
tion en espace libre de
56 dB ; 36 000 km (distance a un satellite geosta
tionnaire) donnent
167 dB. etc.
[Al
-
-
Les courbes de la figure 1 1 1 .2.3b donnent ces attenuations pour les bandes
1 44, 432 et 1 296 l\I H z .
210
( d Ell
200
190 �
1 80 !
l iO
160
I SO
1 40
1 )0
1 20
70
d (kml
��
��-L�
�
��
��2
�
�I�
20��
S�I�
2�
2��
S�
��
00
00
00�
SO�K
2�
00
OS�
K�
1�
0�
0 �
20 000
1 000
S �
1 00 K
500 K
Fig.lll.l.Jb.
Courbes donnant !'attenuation de propagation en espace l ibre
sur les principales bandes T.H.F.
On peut par le calcul faire le bilan d ' u ne li ai s o n a portee optique
(fig .I 1 1 . 2 .3c).
- si PE est la puissance H.F. fournie a une antenne d'emission de gain en
puissance cm ;
- si R est la charge parfaitement adaptee sur laquelle debite une antennc
de reception de gain en puissance Gu, placee a une distance d de la
precedente, la tension efficace V developpee aux bomes de la resistance R est
donnee par l a formule :
V=
avec
76
4
:
d
R en Q, A. et d en m, Pt: en W
JPE.GE;.GR;.R
et V en volts.
d
Flg.IIU.Jc.
La tension
v
aux bomes de la resistance R est donnee par la form ule :
V =
da v'PE.GEi.GRi.R
Les antennes son t plus conn ues par leur ga in en dB que par leur gain
en puissance, pour passer de ) ' u ne a ) 'au tre, )a formu)e est :G 1 0 °·1 c1Bi
A un ga in de I S dB,, par exem ple , correspondra un gai n en puissance
de 10 1 -' = 3 1 ,6 (touche IOX sur les calcul a t rices).
=
·
Pour etablir un bilan exact, il faut tenir compte des pertes dans les !ignes
d'alimentation, soit par exemple sur 1 44 MHz, 1 00 W H.F. envoyes dans
une anten ne I 5 dB, via un coaxial provoquant I dB de pertes ; le gain reel de
!'ensemble antenne + coaxial n'est plus que de 14 dB. soit G; = 2S.
Une station identique a 30 km de la (portee optique absolue) recevra sur
SO !2 un signal
2
v =4 '1'.30 000 v 1 00.25 .25.50
soit un signal de 5 9
111.3.
+
=
9 ,3 m V.
60 dB environ.
COURANTS ET TENSIONS LE LONG DU FIL D'ANTENNE
111.3.1.
La resonance
Un fil isole dans l'espace resonne naturel/ement lorsque sa longueur elec
trique est egale a une demi-longueur d'onde a la frequence sur laquelle on
veut le fa ire fonctionner, soit I = .\/2
I SO/F (F en MHz). Cela signifie
=
77
que si on lui fournit de l'energie a cette frequence - nous verrons plus loin
comment - il s'etablit sur le fil un regime d'ondes stationnaires, exactement
comme sur une ligne (fig. IIIJ . la).
�
'
Fig. m.J.la.
Fil en resonance fondamentale : 1 # 'J..f2.
'
.......
--
--- ).12 -
A frequence F donnee, il peut y avoir resonance pour d'autres longueurs de
fil; et en fait pour toutes celles multiples entiers de A/2 done pour 1 = ..l,
l = 3 .A./2, etc. (fig. III.3 . 1 b). On dit alors que le fil resonne en harmonique.
fil· lll.3. lb.
:
Fil en resonance harmonique
�
1 '# .\.
------ >.
Dans tous les cas, les extremites libres du fil sont le siege d'un ventre de
tension (nreud de courant).
Il faut dans la pratique tenir compte de « l'etTet d'extremite " provoque par
les isolateurs supportant l'antenne si bien que la longueur a laquelle il faut
tailler le fil doit etre legerement plus courte que la valeur theorique ; on
adopte generalement la formule suivante
1
=
(N - o,o5)
;
1 0
avec I en m
F en M Hz
N : nombre de demi-longueurs d'ondes susceptibles de se placer sur le
fil.
Pour N
=
1 (doublet demi-onde) on obtient
t
Pour N
=
==
1 50
= o.95 .l/2.
F
2 (resonance en onde entiere) la formule donne
1
7&
o.95.
:
=
1 ,95.
1 50
F
'
etc.
On peut voir qu'un meme fil, long de 10, 1 8 m par exemple, resonne en
fondamentalc: sur 14 MHz mais qu'il peut resonner en harmonique deux sur
28,74 M Hz. en harm oni qu e trois sur 43,47 MHz, etc.
111.3.2
La resistance de rayonnement
11 est interessant de remarquer sur les figures I I I 3 1 a et b la convention de
representation du courant ou de la tension le long du fil ; outre !'amplitude
des signaux, cette convention permet de montrer leurs polarites ; par exem
.\/2, les tensions ant meme amplitude aux deux extremites du
ple, pour I
fil, mais y sont en opposition de phase. L'in con veni e nt de cette methode est
que l'on pourrait croire que la tension est strictement nulle au centre du fil
ce q ui n'est pas tout a fait le cas.
Si l'on se place le long du fil au niveau d'un ventre de courant, on peut y
mesurer un courant I.rr et une tension V.JT tous deux en phase si l'antenne est
strictement a la resonance. Le rapport V.rr/lctr = R.R est appele resistance de
.
.
=
rayonnement de l'antenne consideree, il est independant de la puissance
fournie a l'antenne.
Si l' on veut alimenter l'aerien en ce point, la ligne amenant l'energie aura
! impre ssion d'etre chargee par une resistance pure de valeur R.R, il faudra
done lui donner une impedance caracteristique Z, elle aussi egale a RR .
Mais i l est possible d'alimenter l'antenne e n un autre point, par exemple
en bout de fil, le rapport Vdl'/lctT y est tres different de R.R. Comme on n'est
plus en un ventre de courant, ce rapport ne correspond plus a une resistance
de rayonnement, on l'appelle la resistance ou !'impedance au point d 'alimen
tation.
'
----- >.n -----
Fl�o lll.3.la. La resistance de rayonnement au centre du doublet demi-onde est de l'or·
dre de 75 D. L'impedance au point d'alimentation est de plusieurs milliers d'ohms en bout
de Ill , elle est de 750 au centre.
79
Pour un doublet demi-onde par exemple, !'impedance au point d'alimenta
tion est de plusieurs milliers d'ohms en bout de fil et elle decroit jusqu'a un
minimum de l 'ordre de 75 n au centre ou elle est alors egale a la resistance
de rayonnement (fig. I I I . 3 . 2a).
1 1 1.3.3.
Le rendement
La resistance de rayonnement n'existe pas physiquement, mais tout se
passe comme si en un ventre de courant de l'antenne se trouvait une resis 
tance RR d'un type particulier : une resistance qui t ransforme le courant qui
la traverse non pas en energie calorifique, mais en ondes radioelectriques. Si
le centre d'un doublet demi-onde
(RR
=
l'antenne rayonne une puissance H.F.
p
=
RR.PdT
=
75 .Q) est parcouru par 0,5 �rr.
75.0,5 .0,5
=
1 8,75 w.
Mais il n'y a m alheureusement pas que cette resistance de rayonnement
ramenee au centre de l'antenne ; on y retrouve aussi la resistance ohmique
classique du fil - laquelle rappelons-le augmente quand la frequence
augmente (efTet pelliculaire) - et surtout des resistances de pertes induites,
par le sol en particulier. On regroupe toutes ces resistances en une seule (RP)
placee en serie avec
RR (fig. 111.3.3a).
/
HP
...•..
....
'Y• •
••
- '-"...
Fla. 111.3.3a. Au ventre d'intensite, le courant qui parcourt l'antenne produit de la H.f.
grace 8 la resistance de rayonnement. 11 produit de la chaleur a cause de la resistance de
pertes.
L'intensite I efficace au ventre de courant traverse ces deux resistances ;
la resistance de rayonnement RR produit la puissance H.F. PH.F = RR.Jl.rr qui
part dans l'espace, tandis que la resistance de pertes RP produit de l a chaleur
par efTet Joule soit sur le fil, soit dans le sol : pP
80
=
RP.P....
L'emetteur lui, doit fournir !'ensemble PH.F. + PP. Comme seule PH F. est
utile, le rendement p de l 'antenne est donne par la formule
p
=
PH.F
PH.F. + pP
=
RR
R.R
+
RP
On voit tout l'interet qu'il y a a reduire la resistance de pertes RP. Sur les
antennes normalement developpees (dimensions proches de celles de la reso
nance) p y depasse les 90 % ; il n'en va plus de meme pour les antennes
fortement raccourcies (mobiles decametriques, verticales au-dessus d'un
mauvais sol) ou p peut tomber a quelques pourcents seulement !
111.3.4.
La selectivlte de l'antenne
Si l'antenne est mal taillee en longueur, ou si l 'on cherche a !'utiliser de
part et d'autre de sa frequence de resonance, tension et courant cessent
d'etre en phase et leur rapport devient complexe. En consequence, !'impe
dance au point d'alimentation (ou qu'il soit) varie avec la freq uence de fonc
tionnement. Comme la ligne d'alimentation presente une impedance carac
teristique Zc constante, le R .O .S. sur la Iigne varie avec la frequence avec
tous Jes inconvenients que nous avons enumeres dans le chapitre precedent.
La figure I I I . 3 .4a donne !'allure d'un releve de R.O.S. sur une antenne
demi-onde alimentee en son centre par du cable 75 Q.
I.O.S.
I
I
) ,5
I
I
I
I
3,55
),6
J,65
],7
l,?S
J.l
Fr6qiMftll:llt
fMHE)
Fia. 111.3.4a. Releve de R.O.S. sur la ligne ali mentant un doublet demi-onde. Si l'on
accepte un R.O.S. maximum de 2, la bande passante de cette antenne est d'environ
125 kHz. Cette antenne resonne sur 3 675 kHz.
81
Les antennes en general sont relativement selectives et une antenne pour
la bande 80 m par exemple ne sera pas taillee a la meme longueur suivant
que I'on desire !'utiliser en bas ou en h aut de la bande, mais ceci sera precise
lors de la description d'aeriens particuliers.
11 est ban de savoir que la selectivite d'un aerien donne depend du
diametre du fil utilise pour sa realisation, l'antenne etant d'autant mains
selective que ce diametre est plus gras, mais il est difficile d'aller tres loin
dans ce sens.
111.4.
GROUPEMENTS D' ANTENNES
111.4.1 .
Augmentation du aain et de la directiviu
Supposons une antenne qui alimentee sous 1 00 W foumit un champ de
V/m a une certaine distance.
u
Si \'on fournit ces 100 W a deux antennes identiques a cette derniere,
c'est-a-dire SO W
a
chacune, on constate qu'en respectant certaines condi
tions, le champ a la distance d ne sera plus de 1 !J V /m ma}s de 1 ,4 1 1-l V /m.
Le fait d'avoir groupe ces deux antennes a permis d'obtenir un gain de
3 dB.
En envoy ant ces 100 W dans quatre de ces antennes - 25 W chacune le champ passe a 2 !IV /m et ainsi de suite (fig. I II.4. 1 a).
r_---�-
I OO W
CUmp :
ChAmp :
1 ,4 ,.V/rn
•
_ _ _
•_-:'·
____
d
_
_
_
_
Fia. 111.4. 1 a. Deux antennes correctement alimentees en phase, produisent un gain de
3 dB par rapport i. une antenne unique. Quatre antennes donnent 6 dB, huit antennes 9 dB,
etc.
Cette obtention de gain est due au fait qu'a puissance moitie dans un
aerien, le courant qui y circule n'est divise que par
!2 et non par 2. Or c'est
le courant dans l'antenne qui cree le champ a distance. Si 1 PviT dans une
antenne donne } flV /m a Ja distance d, 0, 707 A..IT dans deUX antennes donne
0,7 + 0,7 = 1 ,4 !JV/m d'ou le gain de 3 dB.
82
Parallelement, comme nous l'avons vu dans le paragraphe precedent, a
cette augmentation de gain correspond une augmentation de directivite, )'en
semble des deux antennes etant plus directif qu'une seule.
En effet, les ondes emises par les deux amens
battent entre elles, s'ajou
tant dans certaines directions - la oil il y a du gain - et se retranchant
jusqu'a s'annuler dans d'autres.
Les figures 111.4 . lb et c donnent le lobe de rayonnement d'une antenne
unique et le lobe de rayonnement que fourniraient deux antennes de ce type
alimentees en parallele. Comme prevu le lobe principal est plus fin dans le
cas de deux aeriens.
-
J dB
/
/
- 1 2 dB
- - - - - -
- J dB '
Fia. 111.4. 1b.
·I �
d
Fia. 111.4. 1c.
Lobe de rayonnement d'une antenne unique.
.__ .
- . ..
Lobe de rayonnement de deux antennes identiques
alimentees en phase (vue de dessus).
83
Espac:e optimum
01.4.2.
L'angle aN pour lequel se produit le zero de rayonnement est donne par la
formule
A.
sin aN =
2d
avec .\ = longueur d'onde de travail
d = distance separant les deux antennes, celles-ci etant placees comme
indique sur la figure.
Plus on eloigne les deux antennes, plus cet angle est petit, ce qui est un
inconvenient car !'ensemble devient pointu et difficile a utiliser et en outre,
apparaissent de nombreux lobes parasites. Par centre si l'on rapproche les
deux antennes, aN grandit, ce qui est parfait et les lobes parasites diminuent,
mais le gain ne peut plus atteindre alors les 3 dB theoriques. On peut imagi·
ner le phenomene en admettant que les deux surfaces equivalentes de recep·
tion des deux antennes se chevauchent et que chacune ainsi ne peut plus
puiser son maximum d'ener(!ie dans l'espace, puisqu'elle doit en partager
une partie avec sa voisine.
11 faut done un juste milieu. Deux methodes sont possibles :
- La premiere consiste a choisir la distance d, de maniere que (}N soit egal
a la demi-ouverture a 3 dB d'une antenne seule. On prend l'ouverture dans
le plan horizontal si l'on veut mettre les antennes cote a cote, et l'ouverture
dans le plan vertical si on veut les superposer.
Prenons un exemple, une antenne seule presente une ouverture a - 3 dB
de 2 fois 1 so ; pour grouper deux de ces aeriens on les placer a a une distance
d telle que :t/2 d = sin 1 so = 0,26 soit d = 1 .9 �l.
- La deuxieme methode consiste a faire se tangenter les surfaces equiva·
lentes de reception (fig. 111.4.2a). Suivant que les deux antennes sont placees
l'une au-dessus de ! 'autre. ou l'une a cote de l'autre, on prend d = v. ou
d = H.
.
-
--- H ---
t
!
V
d
�
--- d --
FI •. 111.4.la.
d=
H.
Pour deux antennes placees cote a cote dans le plan horizontal, on prend
Pour deux antennes superposees verticalement (stacking) on prend d = V.
= =
o. 30° - cas de l'exemple precedent - l'antenne presente un
Avec BH
Q;
en
puissance
de 46 ; ce qui donne
gain
d
=
H
= .t ./46= 2,15 .1 .
iT'
En dessous de ces valeurs on commencera a perdre en gain ; au-dessus,
les lobes parasites commenceront a prendre de !'importance.
Tout ceci suppose que les antennes sont alimentees parfaitement en phase,
nous reviendrons sur ce point important dans les descriptions d'antennes
T.H.F.
111.4.3.
L'impedance mutuelle
Le fait d'approcher deux antennes l'une de !'autre ne se fait pas impune
ment, et les aeriens interagissent ; en particulier, ils se modifient mutuelle
ment leurs impedances de rayonnement. Ce phenomene est mis a profit lors
qu'il produit une diminution de la resistance de rayonnement ; dans ce cas
en efTet, outre le gain de 3 dB obtenu par l'alimentation en parallele des deux
antennes, on obtient un gain supplementaire du au fait que, a puissance
fournie identique, le courant dans les aeriens a augmente puisque leur resis
tance de rayonnement a diminue ; or comme c'est le courant qui cree le
champ a distance ...
C ette propriete est utilisee dans l'antenne dite W8JK dont nous avons une
description dans les chapitres suivants.
111.5.
L' ANTENNE EN PRESENCE DU SOL
111.5 . 1 .
L e sol retlecteur d'ondes
Tout ce qui a ete dit dans les paragraphes precedents supposait l'antenne
- ou les antennes - isolees dans l'espace loin de toutes masses susceptibles
de modifier leur comportement
Tel n'est pas le cas dans la realite ou (sauf dans le domaine des T. H.F.) il
n'est pas possible d'eloigner les antennes a plusieurs longueurs d'onde d'une
masse qui les influencers fortement : la terre.
On admet dans un premier temps que le sol se comporte comme un
conducteur parfait ; dans ces conditions il agit vis-a-vis des ondes radio
comme un veritable miroir, et les ondes qui le frappent s'y reflechissent en
respectant les lois de l'optique geometrique (fig. III.S . l a).
86
Sol
Poinc cle
Jiftaion
Fig.
Le sol reflechit les ondes radio comme un miroir retlechit
les rayons l umineux.
III.S.la.
Tout se passe pour l'onde reflechie comme si elle provenait d'une antenne
fictive appelee
image, alimentee sous la meme puissance que l'antenne reelle.
a la surface du sol .
et symetrique de celle-ci par rapport
En polarisation horizontale, antenne et image rayonnent en opposition de
phase : en polarisation verticale antenne et image rayonnent en phase (fig.
lli.S. l b}.
t
I
-
1
77 77 777777777/777777777/77777/7
:t
I
0
Fig. 111.5. 1b.
I
J
I
-- - ----
e
En polarisation verticale, les courants dans l'antenne
ont meme sens ; en
polarisation horizontale
Sol
et
dans son
image
par contre ces sens sont opposes.
87
La presence de cette image fift i>ili�re�d � immediatement qu'une anten
ne n'aura pas les memes lobes de rayonnement en presence du sol que t ors·
q u'elle est isolee dans l'espace puisque, ondes directes et reflechies vont
battre pour donner des maximums la ou elles s'ajoutent et des minimums ou
des nuls l a ou elles se retranchent. La presence du sol double le gain de l'an
tenne dans les directions favorisees (6 dB).
On donne figures 1 1 1 .5 . l c a k, les lobes de rayonnement dans le plan verti
cal d'une antenne isotrope en fonction de sa hauteur h au-dessus du sol (cas
de la polarisation horizontale) et figures 1 11.5. 1 / a q, les courbes pour la
meme antenne, mais en polarisation verticale.
Ill.!. le : h = A/8
88
I
=
h
=
Jo../4
W.5. 1 e : h
Ul.!. tr : h
=
.\/2
DU. l a : h
Jll,!,ld
=
1,5
.\/4
3 ),./4
...
111.5. 1 h : h = . l
111.5. J i : h .-: 1 . 2 5 I
·� · • I.I U U 1.4e..JI.I I.70.1U I
IJI.5.1j
:
=
h
Ill
I,S .\
Q. O.I O.JO•.JO.•e.to.•o.U,II.9 1
=
111.5. 1 11 : h
W
2 .\.
fi1. IJ.J. I c a k . Diagrammes de rayonnement dans le plan vertical e n fonction d e l a
kauteur d e l'antenne au-dessus d u sol (antenne isotrope polarisee horizontalement).
.....
-
y
..,��
'/�··.
I
a
0
O,I O,J O.JO,UJ G.60,7 G.IO,t I
01.5.11 : h
=
..t./4
Sol
01.5.lm : b
=
1 ,5 ...t/4
, �,
J W�
,
.-·"1.;�)
0 0.1 U O.JO.• UUO.IO.IO.t I
ID.5,1n I h
=
..t./2
JU.J, J o
1
h
=
Sol
3 A/4
on
lll.! . l p :
h
=
lU.!.Iq : h
.\
=
l,S .l.
Fi1. 111.5. 1 1 a q. Diagrammes de rayonnement dans le plan vertical en fonction de la
hauteur de l'antenne au-dessus du sol (antenne isotrope pol arisee verticalement).
Ces courbes theoriques permettent de calculer le diagramme de rayonne
ment d'une antenne reelle en presence du sol, connaissant son diagramme en
espace libre : il faut pour cela proceder point par point a la multiplication de
son diagramme propre en espace libre par celui de I'antenne isotrope a la
hauteur choisie. Prenons un exemple : figure 111.5. 1 r en pointille, le diagram
me en espace libre, pris dans le plan vertical d'une antenne directive ; en
tirete, le diagramme multiplicateur correspondant a h = .A/2 (polarisation
horizontale) ; et en trait plein, le produit des deux, done le diagramme de
rayonnement de cette antenne placee horizontalement a .l/2 du sol.
01111
1111111
{,------.......- 112l
''
\
'
''
',,
.... ...
��
,. _,
)})j)))))j)
Y
'
.'l .
',
\
•
_,·,
'
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-------,
/ · ·· - -- - -
�
:;;.- ""
·- \,:
.. ..
'�
/
... ....
.,. , "
. ... __ _ _ _ __ _ _ _ _
')L
.,I .. .....
.....
\
-·
Fia. IIJ.5. 1 r.
La presence du sol modifie fortement le diag�amme de rayonnement de
l' antenne dans le plan vertical. Il n'a pas d'influence par contre sur son diagramme dans le
plan horizontal.
111.!.2.
Le sol reel
Toutes ces courbes correspondent a un sol parfaitement conducteur ce qui
n'existe pas ! le meilleur que l'on puisse trouver est une etendue d'eau salee
(presque parfait). Des marais ou des paturages humides constituent un bon
sol ; du sable sec, des rochers, de la craie donnent des sots franchemenl
mauvais, et ne parlons pas du milieu urbain.
90
Sur ces sols, inutile d'escompter obtenir les lobes de rayonnement ci-des
sus : les creux sont mains marques, les maximums soot plus faibles ; et, plus
graves, en polarisation verticale le maximum de rayonnement a l'horizontale
disparait ; c'est la raison pour laquelle ces parties des diagrammes ant ete
dessinees en pointille.
Un mauvais sol enleve ainsi tout l'interet de la polarisation verticale qui
sur sol parfait favorise les angles de depart bas sur !'horizon, done le DX
(voir le chapitre sur la propagation) ; et inutile d'escompter rattraper cela en
jouant sur le plan de sol artificiel, il faudrait l'etendre a plusieurs longueurs
d'ondes autour du pied de l'antenne ce qui est utopique. (Des plans de sol
quoique plus reduits restent cependant indispensables pour des questions de
rendement de l'aerien.)
Une antenne horizontale est affectee par un mauvais sol lorsqu'elle n'est
pas assez degagee (h < .l/2) ; on peut voir dans ce cas jusqu'a la moitie de sa
H.F. disparaitre en chaleur dans le terrain sous-jacent ; par contre ses pertes
diminuent et peuvent devenir negligeables pour 1 > A./2 et pour les angles de
depart bas sur !'horizon (DX). Sachons que plus l'antenne est degagee, plus
les angles de depart sont bas sur !'horizon et plus elle favorise le DX.
En resume, dans l'optique du trafic a grande distance l'antenne verticale
donne toute sa mesure en bord de mer ou sur sol tres humide ; autrement, la
polarisation horizontale donnera d'aussi bans resultats sinon meilleurs. La
polarisation verticale reprend le dessus lorsqu'une antenne horizontale ne
peut etre suffisamment degagee (h � .l/4).
-·
.
111.5.3.
JnOuence sur la resistance de rayonnement
La presence du sol modifie la resistance de rayonnement de l'antenne ; la
figure 111.5. 3a montre les variations de la resistance de rayonnement d'un
doublet demi-onde horizontal en fonction de sa hauteur au-dessus du sol ;
de u1eme pour la figure 111.5.3b, mais dans le cas d'un doublet place vertica
lement (la hauteur se mesure a partir du centre du doublet).
Pour h < 0,2 . \ (fig. III.5.3a), la courbe se termine en pointille car a ces
hauteurs-la, le fait que le sol ne soit pas un conducteur parfait fausse gran
dement l e s resu l t a t s . En fa i t , ! i m peda n ce d 'ali m e n tation n e tombe pas
\rien
a
'
zero a cause des penes ind uites dans l 'aerie n .
Pour certaincs hauteurs suptrieures � A/2, on peut constater que la resis
rayonnement passe en dessous de 73 n ; pour une puissance donnte,
� courant dans l'antenne sera l�g�rement suptrieur, d'ou un petit gain de l'a�par rapport � d'autres hauteurs moins favorables.
Lance d e
91
de bronze (P .T .T.) presente l'avantage d 'etre relativement bon conduc
reur et, surtout , d'etre tres resistant a la traction . Malheureusement, sauf
recuperation, il est a ssez di fficile de s'en procurer en petite quantite et
l ' on est oblige de se rabattre le plus souvent sur du fil de cuivre.
ll faut choisir du fi1 plein et non torsade car les constituants de la tor
sade s'oxydent et , a la longue, ne font plus contact entre eux, ce qui ral
longe electriquement l' antenne.
On peur utiliser du fil emaille, mais attention a la qualite de l'email qui ,
avec le solei! et les intemperies, a souvent tendance a s'ecailler et , dans
ce cas, autant prendre des le depart du fil de cuivre nu .
La solution simple 'consiste � ·prendre du fil rigide. isolt au polyvinyle du
type uti list en tlecuicitt, sous baguette et sous moulure et qui presente !'avan
tage d'�tre disponible chez taus les revendeurs en tlectricit�. La prtsence de
l 'isolant ne semble pas apporter de penes en ondes dtcamttriques, ce qui ne
serait pas le cas et de loin en UHF. La couleur importe peu. Bleu et gris per
mettent de rendre l'antenne un peu plus discrete sur fond de ciel.
Inconvenient de ce fil : il tend a s' allonger legerement sous l'effet de
la traction et, au bout de quelques annees , il peut etre necessaire de rac
courcir legerement l' antenne pour compenser ce phenomene (si on le
constat e . . . ) .
Les diametres sont :
1 ,3 8 mm (section 1 , 5 mm2)
1 ,7 8 mm (section 2,5 m m 2)
2 ,25 mm (section 4 mm2)
Le plus petit ( 1 , 5 mm2) peut convenir pour des antennes courtes (moim
de 1 0 m), mais il faut au mains du 2, 5 mm2 au-dela (doublet 80 m par
exemple).
Une antenne filaire comprend le fil rayonnant par lui-m�me (figure IV 1 .2a),
des isolateurs d'extr�mitt, des fils support et une pi�ce sur laquclle se fixe la
ligne coaxiale ou bifilaire d'alimentation.
un ou deux
pike centrale
isolateurs d'extremite
de fi xation
fll support
I \
I \
t
partie rayonnante
en fll de cuivre
- ligna d 'alimentation
1 vers
' 1 '6metteur
-
Figure IV I .la
Les constituants classiques d'une antenne filaire : le fi1 de cuivre, les isola
teurs, les fils support, la ligne d'alimentalion et sa pi�e de fixation.
94
Les fils support peuvent etre en matiere synthetique (nylon , polyvinyle,
de diametre 3 mm ou plus). l is peuvent etre en fil de fer (diametre I 5/ I 0
ou plus), ou en fil de cuivre de meme diametre q u e la partie rayonnante.
n existe plusieurs modeles d'isolateurs d'extr�mit�s. Ceux du type "noix"
ou "reufs" en c�ramique ont l'in�Jtt d'ftre assez l�gers : la figure IV 1 .2b
montre comment les fixer
�
un
fil m�tallique d'un cOt� et
�
un fii nylon, par
exemple, de !'autre. La partie rayormante de I 'antenne se mesure com!Jle in di 
qu� h partir du trou.
L
1 5 1li 20 cm
Figure IV 1.2b - Utilisation d'Wl isolateur type noix ou ll!Uf en ceramique. A droite l'antenne,
a gauche le fil suppon en nylon.
11 est possible de souder bout a bout plusieurs morceaux de fil de cui
vre , jusqu 'a ce que soit atteinte la longueur desiree. Les raboutages se
font comme indiqu� figure IV 1 .2c afm d'�viter toute torsion du til, ce qui
creerait un point faible. La panie torsadee est noy�e ensuite de soudure.
5 6 1 0 cm
soudure
Figure IV l.l c - Comment rabourer deux longueurs de til de cuivre.
les fils s u pport peuvent aller s 'ancrer sur un pylone ou sur un bati
ment mais , a priori , pas sur un arbre, car les mouvcments de ce dern ier ,
sous l'effet du vent, soumettent I ' antenne a des efforts repetes et le fil
a la longue casse.
Si !'utilisation d'un arbre est im�rative, il faut utiliser un systeme de com
pensation du sytle de celui indiqut figure IV 1 .2d ou les mouvements du con
trepoi ds tendent � limiter le travail du fil d'antenne.
95
antenna
- - -
Figure IV l.ld - Le systeme de l apoulie e t du contrepoids compense les mouvements de I'll'·
bre et cvite la rupblre du fil d'antenne .
Pour la piece centrale, toutes les possibilites som pennises, moyennant
le respect de deux conditions :
- ne pas etre trap l o u rd e ;
- tenir com pte du principe de la "goutte d 'eau" dans le cas d ' u n cable
coaxia l .
I l faut, e n effet , eviter que l ' ea u , ruisselant s u r le cable, ne penetre il
l ' interieur de celui-c i . Le non-respect de cette regie vous amene tot ou tard
a voir sortir de l ' ea u de votre prise coaxiale au niveau de l ' emetteur. .
.
plaque isolante
lucofle x , t6flon. ple xigla&
cable coaxial
Figure IV l.le - Exemple de pieces suppon en Lucoflcx. NoLer la position du cable coaxial
toume vers le has.
La figure IV 1 .2e donne deux exemples utilisant une plaque rectangulaire
de matiere plastique type lucoflex ou plexiglass de 5 � 6 mm d'�paisseur ; l'un
pour du c!ble coaxial, l'autre pour de la ligne bifilaire. Autre possibili tc! figure
IV I .2f, mais avec un isolateur en verre. Voir aussi V 3f. Toutes les jonctions
sont soudus.
96
Figure IV 1 .2r - Exemple d'utilisation d'un isol11eur comme piece support.
La piece centrale etant sQuvem en mouvement sous l' effet du vent, les
deux boucles de fil revnissant la ligne a l'antenne doivent etre assez amples
et souples, sous peine de les voir casser a la longue.
IV 2
LES ANTENNES HORIZONT ALES
IV 2 . 1
Le doublet demi-onde
Le doublet demi-onde, parfois aussi appeM di pOle demi-onde, est constitu�
d'un fil resonnant en fondamentale et aliment� en son centre par du cable coaxial
(figure IV 2. 1 a).
[.
0,95 AJ4
I
•
0,95 A/4
'
V
- - -
Figure
IV 2.Ia
-
Repartition des courants et tensions le long du doublet demi-onde.
La longueur de chaque bras est donnee par la formule :
1 = 0,9.5
X
4
=
7 1 ,2.5
F
avec I en metres et F, freq uence centrale , en MHz de la bande oil l 'on
desire utiliser le doublet.
97
Le tableau IV 2. 1 b donne la valeur de I calculee pour les differentes
bandes decametriques, allouees actuellement aux amateurs.
Ban de
1 60
80
80
40
30
20
17
15
12
10
10
bas
haut
bas
haut
Frequence (MHz)
0,95 1:._ (m)
1 , 826·
3,6
3 ,7
7 ,05
10, 125
14. 1 5
18,1
21 .25
24,9
28, 5
29
39,02
19,79
19,26
10, 1 1
7,04
5,04
3,94
3,3 5
2,86
2,5
2,46
4
Tableau IV l.lb - Longueur a donner a chaque bras du doublet demi-onde selon la fre·
quence envisagee.
La frequence de resonance d 'une antenne est fortement influencee par
les masses environnantes , par la nature de ses isolateurs ou par celle des
fils qui la soutiennent ; toutes choses imprevis ib le s car chaque installa
tion est un cas d'espece .
Ceci fait qu 'une meme antenne ne resonnera pas exactement sur la meme
frequence, selon qu'elle sera installee a un endroit ou a un autre. 11 faut ,
sur le site definitif, proceder le plus souvent a une mise au point. Cette
mise au pont se limite ici a ajuster la longueur de l' antenne pour obtenir
la resonance sur la frequence souhaitee .
Pour ce faire, on considere les valeurs du tableau IV 2. 1 b comme des
valeurs moyennes de depart. On taille l'antenne suivant les chiffres don
nes ou , par prudence, legerement plus longue. On installe et on releve au
niveau de l' emetteur la courbe de R . O. S . sur le cable coaxial
d 'alimentation .
Si la courbe obtcnue a l'allure de la figure lV 2. l c, c'est que l antenne est
trop longue. Si elle a \'allure de la figure lV 2.1d, c'est qu'elle est trop courte.
On ajuste alors la longueur du fil par retouches successives en relevant a cha·
que fois une courbe de R.O.S., ju squ � ce que le creux se produise sur la fre·
quence centrale choisie � ici Fo (figu re lV 2. 1 e).
'
'
La resistance de rayonnement du doublet demi-onde isol� dans l'espace et
realis� avec un fil de diametre infiniment petit est de 73 ohms. Cette rtsis·
tance dirninue quand le diametre du m augmente et varie selon la hauteur de
l a�ricn au-dessus du sol comrne indiqu� figure 1ll 5.3a.
'
98
Fo
Frllque�e
Fo
Fnllquence
Figure IV l . l c - Deux releves de ROS correspondant a une amenne trop longue (Fo
est la frequence centrale de la bande).
R .O .S.
Fo
Figure
Frllquence
Fo
Fr6quence
-
Deux releves correspondant a une antenne trop courte (Fo est la fre
quence cenrrale de la bande).
IV l . l d
R .O.S.
Figure IV 2. 1 e
Antenne correctement centree.
Fo
Frllquence
Lo rsq ue le dipole est place horizonta lemnt au-dessus du sol, le dia
am m e de rayonnemen t , v u de dessus, reste celui de la figure I V 2 . 1 g
ur des correspondants locaux (liaison par onde d e so l ). 1 1 est derive de
lui-c i , mais avec les creux ne tombant pas a zero, pour des correspon 
nts plus lointains (liaisons par propagation ionospherique) . ll presente
autant moins de directivite que ] 'angle de depart de l ' o nd e est eleve au 
.essu s d e ! ' horizon. Sur 80 m , pa r exemple, pour d u trafic avec l a France
rU l ' Europe, l ' antenne donnera a peu pres les memes resultats quelle que
it s o n orientation .
Dans le plan vertical, le diagramme de rayonnement depend d e l a h a uu r a laquelle a ete place l ' aerien . On peut se reporter aux figure I l l 5 . I c
' k , qui resten t valables pour un doublet horizontal , place perpendiculai
ent au dessin .
Comme on peu t le voir sur ces figures, un dou blet a >-./4 du sol , rayon
ra surtout vers le ciel, favorisant ainsi les liaisons a cou rte et moyenne
istance. Pour la chasse au DX (angles de depart faibles sur ! ' horizon) ,
antenne sera placee l e plus haut po ssible.
peut y avoir certains inconvenients a ali m e nt er une antenne symetrique
mm e le dou blet, avec une l igne coaxiale asymetriq u e . Cet te question
t abordee au paragraphe X I avec les symetriseurs.
·.
··
•
IV 2.2
L'anfenne en V inverse
L'antenne en V inverse n 'e st le plus souvent q u ' u n do u blet demi-onde,
ais dispose d ' une maniere particuliere.
l'aerien, au lieu d'etrc suspendu par ses deux ex.tremit�s. est attacM en son
ntre uniquement l un pyl6ne ou l un arbre. Les deux bras de l'antenne rejoi
ent des points d'ancrage moins elev�s. parfois m�me au sol (figure IV 2.2a).
�
:.::
�ht"l
Figure IV 2.2a
-
Doublet demi-onde mome
en
:. a
V inverse.
Corn me pour toute antenne, la hauteur H doit etre la pl u s elevee possi
le, la hauteur h , quant a elle , sera de preference superieure a deux metres
'in d ' eviter que quelq u ' u n ne vienne a toucher une des extremites basses
101
Dans la pratique, on peut s'anendre � des valeurs de RR comprises entre 50
et 75 oluns. Or, il n'existe que deux valeurs d'im�ances caracreristiques pour
les cables coaxiaux courants (52 et 75 oluns), si bien que l'on ne peut s'adapter
� routes Ies situations intermMiaires possibles. On adopte en g�n�ral du cable
52 ohms lorsque l'antenne est proche du sol (h s; 'A./4) et du cable 75 oluns au
dessus.
Si , par chance, la resistance de rayonnem e n t de l ' antenne t o mb e ex ac
tement sur l'une de ces deux valeurs, le R .O . �. a la resonance sera exa c 
tement d e I I I ; dans t o us les aut res cas , il y aura un leg er R.O.S. resi
du e[, meme a la resonance , mais sans consequence aucune.
!sole d ans l ' espace, le double t demi-onde rayonne uni formement dans
toutes les directions perpendiculaires au fil (figure IV 2. 1 f). Le diagramm e
de rayon nement dans un plan contenant l ' alltenne est donne figure I V
2 . l g . On peut y voir que le doublet n e n v o ie aucune energie dans le sens
'
·
d u fit , on dit souvent sur les " p ointes " .
t'igurr IV
l.lf
-
Le rayonnemem est uniformc
(doublet isok
dans le plan perpendiculaire au fil
dans l 'cspace) .
N2 l
gain relatif
..o::::(-:
0.3
0,5
0,7
Figure IV l . l g - L>iagramme de rayonnement dam; le plan contcnant
100
le doublet demi-ond � -
de l'antenne. En et"fet , celles-ci sont portees a des potentiels eleves en emis
sion et pourraient provoquer des brulures par simple contact .
Dans le cas d ' un doublet demi-onde, les longueurs I des deux bras de
l ' antenne peuvent etre prises dans le tableau IV 2 . 1 b .
Les procedes d ' alimentation d e cet aerien e n son centre par d u cable
coaxial, avec ou sans balun et la methode de reglage sont les memes que
pour le doublet demi-onde.
L 'angle e doit et re superieur a 90 degres sous peine de voir diminuer
le rendement de l ' antenne . Pour respecter cette condition, la distance D
separant deux points d'ancrage au sol doit et re superieure ou egale a I ,4
fois H .
L' impedance au point d'alimentation depend de )' angle e . Elle est d'une
quarantaine d ' ohms pour e
90° et c roit j usqu ' a 73 ohms en espace
libre pour 8 = 1 80° . Le cable coaxial a adopter sera done de preference
du 52 ohms . ll est possible, si la disposition des lieux le permet, de jouer
sur cet angle e pour ameliorer si necessaire la valeur du R OS de l' an
tenne a la resonance .
A un demi dB pres, le doublet demi-onde en V inverse possede presque
le meme gain que le doublet demi-onde classique ; cependant , sa resis
tance de rayonnement est plus faible. 11 est parcouru par des courants plus
importants et il est prudent , pour des questions de rendement, de le reali·
ser avec du fil de cuivre de section un peu plus elevee (4 mm2) .
Le V inverse s ' avere en trafic etre pratiquement omnidirectif. Contrai
rement au doublet demi-onde horizonta l , il ne presente pas de "nul" de
rayonnement pour les angles de tir tres bas sur ! ' h orizon ; c'est l'antenne
ideale pour le debutant sur les bandes basses.
Le fait que ses extremites soient relativement accessibles, permet d'en
modifier facilement la longueur ; la figure IV 2.2b donne un exemple d'an
tenne 80 m taill<!e pour resonner sur 3 750 k H z (partie haute de la bande).
L 'adjonction en bout de fi l de tronc;ons de I ,36 m permet de ramener la
frequence de resonance a 3 5 50 k H z (partie basse).
I
=
Fl£ure IV l.lb - S i l"on peut acceder au x de ux extrem.it& de l"llllel nne, i1 es t alors possiblc d'111
modifier la longuew- ll. loisir pour trafiquer sur diff&entcs fr6quences. lci 3750 kHz et 3550 kHz.
102
1
'
I
1
L ' extremite des fils etant le siege de courants faibles, les raccords peu
vem se faire a !'aide de simples fiches "bananes " . 11 su ffit alors de met 
Ire ou d ' enlever les troncons selon la partie de la bande que l ' on desire
utiliser.
IV 2.3. Le doublet demi-onde et l'harmonique 3
L 'alimentation d 'une antenne directement par cable coaxial doit se faire
en un ventre de courant , la oil l ' impedance est la plus faible et le plus
susceptible d ' approcher celle de la ligne .
C 'est ce qui se fait pour le doublet demi-onde dont le centre est le siege
du ventre de courant. Or, ce meme doublet presentera aussi un ventre de
courant en son centre si on l'alimente sur sa frequence triple, il fonctionne
alors en harmonique .
.�
t
73 0
\(Jr
Figure 1\' 2.3a - Repartition du courant le long d ' u n fil resonnant en fondamentale (dou
blet demi-onde) Cl le long du meme fil resonnant en harmonique trois. Les impedances
au centre sont respe:tivement de 73 ohms et 1 04 ohms en espace libre.
La meme antenne peut ainsi etre utilisee sur deux frequences di fferen
et en part iculier sur les deux bandes amateurs des 7 et 2 1 M Hz.
L 'im pedance au point d ' alimentation sera de l' ordre de 73 ohms en fon
damentale et de l'ordre de 104 ohms en harmonique 3, si bien q u ' un cable
75 ohms constitue un bon compromis pour ces deux situations.
La formule du paragraphe I l l 3 . 1 par contre montre que ) 'on ne peu t
pas obtenir l a resonance a u centre de ces deux bandes avec l e meme fil .
tes
103
11
fau t , la aussi , acepter un compromis et l ' on taille en general le fil pour
1 # 1 0, 4 m .
La figure IV 2 . 3 b donne les lobes d e rayonnement d e ceue amenne placee
horizontalement
au-dessus
du
sol
(vue
de
dessus) .
t·lgure IV l.Jb - Lobes de rayonnement dans le plan horizontal d'un doublet demi·ondc
7 M Hz excite sur 21 M Hz.
11 est possible de disposer cette a ntenne en V inverse, ce qui ent rainera
une d iminu tion de direct ivite (minimums moins marques ) .
IV 2.4
L 'antenne Levy
U ne ant en ne type Levy est representee figure 1 V 2.4a ; on y voit la par·
t ie rayonnante, constituee de deux longueurs de fit I et la ligne bifilaire
d'alimentation de longueur totale h .
104
h
L•gne
(ne participe pas au
rayonnement)
X
x'
Figure IV 2.4a
Antenne Levy. I et h sont l priori quelconques, le seul r�glage consiste l
adapter !"impedance ramenu en bas de la ligne bifilaire, l celle de l'emetteur.
-
En toute t h eorie, les longueurs I et h peuvent etre quelconques , mais
seule la partie horizontale rayonne, aussi pour assurer un rendement cor
rect de l ' antenne, il est necessaire que la longueur I soit su perieure a Al8
sur la frequence la plus basse a utiliser . L ' ideal est d 'avoir 1 � >-./4.
L 'impedance au centre de la partie rayonnant e est de l ' ordre de 73U
pour I
A/4 , elle est de plusieurs milli ers d 'ohms pour l = >-.12, elle est
complexe pour rout es les longueurs i n t errnediaires .
La ligne bi filaire, q uam a elle , possede une impedance de q uelques cen
taines d 'ohms en general ; bref, la ligne ne debite jamais une i mpedance
qui lui convient et elle est le siege d ' u n tres fort ROS ; ceci est sans conse
quence car les !ignes bifilaires type echelle a grenouille presentent peu de
penes par elles-memes et peuvent supporter de fortes tensions. On ne s'in
teressera done pas a ce qui se passe sur la ligne, mais un iquement a ! " im 
pedance rarnenee en bas d e cel le-ci (point XX') e t l ' objet d u chapitre X
sera d 'et ud ier les systemes capables de passer d ' u n cable coaxial 50 0 u
75{} a cette impedance ramenee.
L ' impedance exacte ramenee en XX' qui depend de I et de h , serail
des plus delicates a calculer s i bien q u ' o n ne le fait jamais . . . et que l'on
ie contente d ' es t imer si elle est faible ou elevee et , a la rig ueur, si elle est
;elfique ou capacit ive .
I + h :
Pour ce faire, on ne s ' i nteresse plus q u ' a la longueur L
Pour L m u l t iple entier de >-.12 (L = >-.12, L
>-., L
3>-./2 , etc . ) ! ' im
pedance en XX' esl elevee - quelques m i lliers d 'ohms - .
3>-.14, L
5>-./4, et c . )
Pour L multiple impair de A/4 (L = >-.14, L
!'impedance en XX' est faible , une centaine d ' ohrns , ou mai ns.
!tableau I V 2.4b)
=
=
==
=
=
=
Pour les l ongueurs imermediaires , c'est -a-dire, en fai t , pour les lon
lueurs non multiples de >.. 1 4, ! ' impedance ramenee est capaci t i ve ou selri 
Gue seton l e cas e t s a partie resistive est comprise entre u n e centaine e t
quelq u es milliers d'ohms.
lOS
L=l+h
}./4
Zxx·
� 1000
)./2
-
Se I- > l kO Capa- � 1000
fique
citive
Tableau IV 2-4b
>.
5>.14
Se I- > l kO Capafique
citive
� IOOfl
3}./4
I
Selfique
Impedances ramenees en fonction de la longucur I + h .
,�
..
, 41'
'
- - - - - --
\
\
I
I
I
I
•
x•
, ,.
'
.
L
I
I
, , , ,-"'
�12
I
.... .....
'
(
'
\
.\ >. / 4
-
5 >.!4
>. r 2
,
- - - - ---
.......
I
'
'
'
'
Figure IV 2.4c - R�partition du c:ourant le long de l'antenne et de sa ligne. Pour L = )., on aiD!
m�:ud de oourant en XX', clone une imp#danc:e Qevee. Pour L = 5 A/4 on a un ventre de collfllll
en XX', soit une impedance faible. Pour une valeur de L inla:m&iiaire, l'imp6dance serail moyaa
mais capacitive.
La figure I V 2.4c donne la repartition des courants le long de l ' antenne
dans deux cas particuliers L
).. et L ::;; 5)../ 4. On a toujours un nceud
de courant aux extremites du fil rayonnant .
Quelle que soit la valeur de L , une boite d ' accord placee en XX' per
met d 'adapter !' impedance en bas de ligne a celle de l' emetteur ou a celle
du cable coaxial qui vient de l ' emetteur (paragraphe X 2 . 3 )
Cependant e t surtout s i l ' o n utilise un emetteur d e forte puissance, cer 
taines longueurs L sont a eviter. Ce sont celles qui ramenent un ventre
de tension en XX' (cas ou L est multiple entier de )../ 2). Dans ces circons
tances en effet , des tensions assez elevees peuvent etre generees en XX' ,
d 'ou quelques inconvenients : necessite d'utiliser dans la boite d'accord
des condensateurs a fort isolement done onereux et rares ; forte i n fluence
du bas de ligne et risque-de retour H . F dans l ' emetteur si la boite d 'ac
cord est placee pres de ce dernier .
L' ideal est de rechercher les longueurs L
)../ 4, L = 3).. / 4, L
5).. /4
etc. tout en maintenant la longueur I la plus grande possible (superieure
a )../ 4 tout au moins).
L ' amenne Levy peut etre utilisee sur plusieurs bandes, seule la boite
d'accord etant a realigner pour passer de l ' une a !'autre. Mais dans ce
c as il est parfois impossible de trouver une longueur L qui amene des impe
dances faibles en XX' sur toutes les bandes ; et meme pire, une longueur
amenant une impedance faible sur u ne bande, amene souvent u ne impe
dance elevee sur une autre . Ne pouvant satisfaire tout le monde. on opte
alors pour des pis aller en se plac;ant de telle sorte qu'aucun ventre de
tensi on ne se produise en XX' .
La figure I V 2.4d donne pour chaque bande les longueurs L a eviter
(zones noires). Comme on peut le voir, rares sont les solutions autorisant
toutes les bandes amateurs sans ventre de tension en XX' .
=
=
=
,,. ---------�
., ___
}l -1!· ,,
_
-
llj 
�� 1(. - -
- Pour une longueur totale L donnee. les zones noires correspondent
impedance elcvee ramenee en bas de ligne. Par exemple pour L = 50 m, il sera
d�licat de rea!iser une boite d'accord sur 12. 15 et 17 m. Par contre, L = 38 m sera ideal sur 30,
20et 17 m.
Figure IV 2.4d
a une
I
Prenons un exemple : on desire construire une Levy dest inee a fonc
tionner sur 80 et 40 m, le tableau montre que l'on peut prendre H voisin
de 3 0 m ou de 55 m. Si l ' on peut disposer d'un espace de 40 m pour la
107
=
partie horizontale (I
20 m), il sera conseille d 'u tiliser une ligne de 1 0 m
de long dans le premier cas et de 35 m dans !'autre.
Autre exemple pour 20, 15 et 1 0 m : le graphique fait ressortir des valeurs
voisines de 1 7 , 5 , 24 et 39 m etc . Si la longueur de la ligne est i mposee
par la disposition des lieux a 1 5 m par exempt� . la premiere solution es t
a eliminer car la partie horizontale ne ferait que 2 fois 2,5 m soit }.../ 8 sur
20 m. Si cela est possible, la deuxieme solution sera preferable : 1 5 m de
ligne, 2 fois 9 m de partie horizontale.
09
3).18 3).18
'
'
'
\
\
I
' I
Figures IV 2.4e ll h - Lobes de ;ayonnement d'une antenne Levy dans le plan horizo01al.
Pour I 11 )o./2 (Levy onde entiere) le gain de l' antenne est de I , 7 dBd. Pour I
0,64>.
(exte�ded Zeppelin) le gain de l'antenne est de 3dBd. Pour I## 'A/4 et I it 3 "A/4 on se repartera
awt dtagrammes de rayonnement du doublet demi-onde en fondamentale d'une part et en h•
=
monie 3 de !'autre (figure IV 2. l g et IV 2.3b).
108
Rappelons que, pour des raisons de symetrie, la ligne doit s 'eloigner
le plus perpend iculairement possible de l' antenne sans trop s 'approcher
de masses metall iques ou non .
Les figures I V 2 .4e a h donnent les lobes de rayonnement de l 'an tenne
Levy dans le plan horizontal, pour diverses longueurs de la part i e
rayonnante.
Le gain de l ' antenne Levy depend de la longueur de sa partie rayon
name ; pour I
�/4 son gain est celui du doublet demi-onde ; pour les
longueurs plus courtes, le gain diminue legerement et il est conseille d 'aug
menter le diametre du fi1 pour compenser la perte de rendement . Au-dessus
de A/4, le gain dans les directions perpendiculaires au fil passe par un maxi
mum pour I = 0 , 64}.. ; il esLalors de 3dBd . Dans ce cas particulier, l'an
tenne est souvent appelee « Expended Zeppelin » . Le tableau IV 2 4i
doMe, dans ce cas , la valeur de I A adopter pour les diff�rentes bandes ama
teurs. Le diagramme de rayonnement de I'expended Zeppelin est donne figure
=
.
IV 2.4g.
Bande
1 60
80
80
40
30
20
17
1 .5
12
10
10
bas
haur
ba�
haur
Tableau I\' 2.4i
!G 3d8d ) .
=
-
Frequence ( MHz)
I = 0,64>.
1 . 326
3,6
3 ,7
7,0 5
10, 1 25
14, 1 5
18,1
2 1 .25
24,9
28,5
29
1 05 , 1 5
53,33
5 1 ,89
27,23
1 8,96
1 3 ,5 7
1 0,6 1
9,04
7,71
6,74
6,62
Longueurs des bras de l ' anrenne dans le
ea �
de ) ' expended Z:ppelin
Pour les longueurs d e fil su perieures a 0,64A l e maximum d e ga i n se
produit dans lcs folioles non perpendiculaires au fi l .
IV 2 .5
L e doublet demi-onde e t l a Le\·y replh!s
Le dou blet replie est unc variante du doublet demi-ondc (figure I V 2 Sa) .
.
.
En ondes decametriques, les deux fils constituant l 'antenne sont de meme
diametre . 11 peut en etre di fferem men t sur T . H .F et nous revenons sur
ce point au chapitre V I .
La longueur totale de l'a�rien est de 0,95 ').J2 (voir tableau IV 2. 1 b) ; l'espa
ccment entre les deux fils doit etre inf�rieur A A/20 ; il est maintenu constant A
109
0.95 )..1 4
'l.95 ) •·I
f.---·
----. �'
.. . .
x
t
x·
" JC(If'.
Figure IV l.Sa - Doublet demi-onde replie ou trombone. L'impedance en XX' est de
l 'ordre de 3000
l'aide de pi�ces isolantes placc!es de part en part. Ces pi�ces peuvent etre reali
s�es dans du circuit imprim� verre c!poxy dont on aura enlev� tout le cuivre
prealablement. La figure IV 2.5b donne un exemple de pi�ce support d'extre
mit� taill� dans une plaque de locuflex de 5 1 6 mm d'�paisseur.
t
P••c:e ISOIInte
dipalo
Figure IV l.Sb - Piece d' extremite pour dipole replie. L'espacement entre les deux fils
peut etre de S cm sur 28 MHz et de 20 cm sur 3,7 MHz.
Les avantages du doublet replie sont multiples ; en particulier il est moins
selectif que son homologue unifilaire et son rendement est meilleur en pre·
sence du sol . Par contre, ! ' i mpedance aux points d ' al imentation (XX '\
est quatre fois superieure a celle du dipole simple place dans les memes
conditions (en espace libre Zxx' # 4. 75
3000).
En outre, il ne peut pas etre alimente directement par un cable coaxial.
On tourne le probleme en utilisant un balun 4/ 1 au niveau de l' antenne
comme indique figure I V 2 . 5 c .
=
- cable coaxial
(longueur queloonquel
vers
I ' �metteur
- Dipole rcplie alimente par cable coax1al et balun 4/ 1 .
Le cable sera
du 520 pour une antenne peu degagee (h ' )J4) et du 750 au-deh\.
Figure IV l.Sc
1 10
11 est possible aussi l ' aJimenter ceue antenne par ligne bifila ire (type
Tween Lead) 3000 ou echelle a grenouiUe, mais dans ce cas une boite d'ac
cord s ' impose entre cette ligne et l ' emetteur. L 'aerien peut alors etre uti
lise sur sa fondamentale et sur les harmoniques impaires.
S'il est alimente par cable coaxial et balun 4/ I , il est preferable de n e
! ' utiliser que s u r sa fondamentale e t sur l 'harmonique trois , au-dela le
ROS devient prohibitif.
11 existe aussi une variante repliee de la Levy onde entiere (figure J V
2.5d) mais contrairement au dipole demi-onde, le fil superieur ici est coupe
en son centre.
1
Figure
ohms.
IV 2.5d
-
· ·-� }V10
O.liS >n
o.aun
.--x
I x·
• •UJ
Levy onde entiere repliee. L' impedance en XX' est de l 'ordre du kilo
L'im pedance au point d'alimentation XX' est egale au quart de celle
d 'une Levy onde entiere classique, elle n ' est done plus que de l 'ordre de
I k O . Ceci est interessant car le ROS sur la ligne bifilaire est diminue d 'au
tant : il en est de meme pour les sunensions en particulier au niveau de
la boite d'accord , ce qui n 'est pas a negliger lorsque la disposition des
lieux ramene une haute impedance en bas de Jigne.
Par contre, cette Levy paniculiere ne peut fonctionner sur toutes les
bandes , elle est Iimitee a la bande pour laquelle elle a ete taiiU:e et a ses
harmoniques paires.
IV 2.6
L'antenne Zeppelin
La figure IV 2 . 6a decrit I 'antenne dite Zeppelin . La partie rayonnante
horizontale doit presenter un ventre de tension a chacune de ses ex tremi
tes ; sa Jongueur est donnee par la form ule :
I = (N- 0,05)
'A/2 = (N - 0,05). 1 50/F
N 'etant un nombre en tier.
Le tableau IV 2.6 b donne la valeur de I pour les diffl!rentes bandes
teurs.
ama
Le fil rayonnant est alim ente a l ' une de ses extremites par une Iigne
bifilaire de Iongueur a priori quelconque, mais comme pour la Levy, ii
est bon qu 'elle ne ramene pas de ventre de tension au niveau de la boite
111
Partie rayonnante
Ligna bifilaire
Emetteur
f._
I
I
R.O.S.
I
I
_.t_
_
_
_
_
_
_
-
Boite
d'accord
�
Cable coaxial
(longueur quelccnque)
Figure IV 2.6a - L'antenne Zeppelin. Nonnalement seule la panie horizontale participe au
rayormement.
Bandes
1 60
80
80
40
30
20
17
I5
12
10
10
bas
haul
bas
haul
Frequences (M Hz)
•
1 , 826
3,6
3,7
7,05
1 0, 1 2 5
1 4 , 1 50
18,1
2 1 ,25
24,9
28,5
29
0,95 )Jl (m)
78,04
39.58
38, 5 1
20, 2 1
1 4.07
1 0,07
7,87
6, 7 1
5,72
s.
4,9 1
1 ,95 }.. / 2
(m)
1 60, 1 9
8 1 ,25
79,05
4 1 ,49
2 8 , 89
20,67
16,16
1 3 ,76
1 1 ,75
1 0 , 26
·1 0,09
Tableau IV 2.6b - Longucu r s possibles pour des antcnnes Zeppelin demi-ondc et ondc
entiere.
d'accord qui sera du type d�crit au paragraphe X.2.3. Le tableau IV 2.4d donne
lcs longueurs L � �viter en fonction des dif f�rentes bandes.
Comme le montre la figure, seul l ' u n des deux fits de la ligne alimente
l ' antenne . Bien que cela se passe en un nreud d'intensite, il s' ensuit que
le fit de droite debite un leger courant, ce qui n 'est pas le cas de celui de
gauche. Cela a pour consequence un certain rayonnement de la ligne, ce
qui peut etre genant .
Le reglage de l'antenne consiste i\ minimiser ce rayonnement, ccci est obte·
nu lorsque la partie horizontale de l'a�rien se trouve exactement � la reso
nance.
I ll
On peut v�rifier ce r�glage tl l'aide d'un am�rem�tre H. F. tl tore (figure IV
2.6c) ; Ies deux fils de la ligne passent dans un tore sur lequel ont �!A! bobi
n�es une vingtaine de spires ; la tension H.F. recueillie est d�tectc!e et lue sur
un galvanom�tre ; on regie la longueur du fil rayormant pour obtenir un mini
mum de d�viation sur cet appareil de mesure.
Figure IV 2.6c - L 'antenne est t aillee a la bonne longueur lorsquc le galvanometre don ne
sa deviation minimum.
'
I
'
'
I
Figure IV 2.6d
dessus ) .
-
I
\
Diagramme de rayonnemcnt de l ' antenne Zeppel in 1 ,95 �.12 ( v ue de
I IJ
Pour 1 = 0,95 ').J2 le diagrarnme de rayonnement de l'antenne est celui du
doublet et demi-onde, un peu distordu cependant, du fait de l'alimentation
asym�trique. Pour 1 = 1 ,95 ').f}., le diagramme de rayonnement est celui de la
figure IV 2.6d.
IV 2. 7
Les antennes "long fil"
Une antenne long fil est representee figure IV 2. 7 a .
L
Emetteur
I
I
Boite
d'accord
M
Cable coaxial
(�ngueur quekonque)
Figure IV 2.7a - Antenne long fil . L'antenne rayonne des sa sortie de la boite d'accord.
n s'agit d'un fil horizontal, de longueur quelconqu� assez grande : disons
su�rieure � 1../4 sur la frtquence la plus basse � utiliser.
Avec des emetteurs modernes , une boite d ' accord asymet rique/asyme·
trique est necessaire . La boite doit etre reunie a une bonne terre ou a un
contrepoids (voir paragraphe IV 3.3c). Le m rayonne d�s son d�pan de la
boite, il faut done le d�gager le plus vite possible et ne pas le fairc courir �
l'ex.terieur de l'appanement ou � cOte de postes de television.
L'extremite libre du fil est toujours le si�ge d'un ventre de tension, le tableau
IV 2.4d donne les longueurs L � eviter si l'on ne veut pas �Lre en presence d'un
ventre de tension au point d'alimentation (X).
La boite accord permet de regler l'antenne sur plusieurs bandes ; un
fi1 long de 10 m pourra ainsi etre utilise de 7 a 30 MHz et a la rigueur
meme sur 80 m, mais alors avec un rendement assez faible (L
}.. / 81,
Les lobes de rayonnement de l ' antenne long fil dependent de sa lon
gueur : si l ' on suppose tout le fil dispose horizontalement au-dessus du
sol, les courbes des figures lV 2 . 7 b a d donnent les diagrammes dans le
p lan horizontal pour differentes valeurs de L.
=
1 14
I
Figure
'
'
IV
\
'
'
I
=
2.7b - L
2>. ; G
I
gain relattf
\
�
I'
1,5
I
'
dBd
I'
3:1.
�
...
I
Figure
IV
'
I
2.7c
-
L
=
3>. ; G
'
'
2,3 d Bd
1 15
'
'
\
\
/
......
I
gain relatit
_/(""
I
4 ).
"
�
...
Figure IV 2.7d I
L
=
4>.
:
G
=
3,3dBd
'
I
'
Figure IV 2.7.b a d - Diagramme de rayonnement de l'antenne long fil dans le plan
horizontal.
P our L
}1./2, les lobes sont ceux du doublet demi-onde. l is sont iden
tiques a ceux de la Zeppelin pour L
}1. et a ceux de la Levy pour I .5�.
2 , 5}1., 3 , 5>..e tc .
=
=
Dans la pratique, l' ali mentation asymetrique de l' aerien dist ord scnsi
blemem les lobes , ceux cote point d ' alimentation etant legerement plus
faibles que ceux cote extremite libre .
Comme on peut le voir, le nombre de folioles augmente avec la Ion ·
gueur de l' antenne et les directions ou se produit le gain maximum se rap
prochent de celles du fi l .
La figure I V 2.7e donne Je gain obtcnu dans les directions privil�gi�s en
fonction de la longueur L.
L'antenne possMe les m�mes diagrammes de rayonnernent dans le plan ver
tical, mais modifi�s par la presence du sol. 11 en ressort cependant que plus
elle est longue , plus elle favorise les angles de d�part faibles (OX) et plus elle
limite les brouillages venant de stations rapprocMes (Europe).
Cne variante de la long fil est donn�e figure IV 2.7f.
1 16
2
3
4
5
6
7
9
10
11
12
Figure IV 2.7e - Gain d'une antenne long fil de longueur L.
L
- ====1
Boite
d'accord
M
Flgurr I V 2. 7 f - Antcnr.e long fil chargee e n son extremite. Cet aericn est par.:ou , u
des ondes progressives qui viennent se dissiper dam la resistance.
,
Dans cette version, l'extremit� de l'antenne est re unie au sol ou � un plan de
masse artificiel,
� travers une resistance non selfique de 5 � 600.Q.
Si P est le puissance H . F. de l ' emet t e u r , la pu issance dissipable par l a
resistance doit e t r e d e P /2N : N etant le nombre de longueurs d 'o ndes
117
.....
-
'
'
I
\
\
I
/
gain relatH
A"'
�
"
�
...
2�
....
'
Figure IV 2.7g - L = 2A ; G = l , 5dBd
I
.....
'
'
�·
\
\
\
gain
I
relatn
.6"'
"
"
�
...
4A.
....
··igure I\" 2. 7h - L
Figure IV 2.7g et h
resistance.
1 18
=
4l\ ; G
=
'
3 , 3 d Bd
Lobes d� rayonnement de l' antennc long fil chargee par unc
contenues sur le fil . Par exemple, un fil de 80 m de long, utilise sur 2 0 m
(N
4) avec une puissance H . F. de 1 00 W , demandera une resistance
capable de d issiper 1 2 , 5 W .
Cette amenne s'alimente comme la precedente, son gain est d'ailleurs le
meme, seuls changent les lobes de rayonement ; la presence de la resistance a
suppri m� la bidirectivite de l'a�rien comme le montrent les figures IV 2. 7g
et h.
=
IV 2.8
L 'antenne Hertz
Appelee aussi Conrad Windom , cet aerien est decrit figure I V 2 . 8a.
11
I�
= 0.165 :<
0,95 V2
A
longueur quelconque
Cable coax�al
1
Figure IV 2.8a
-
Antenne Hertz Conrad Windom
La partie rayonnante horizontale mesure 0.95 i.. /2 . elle resonne en demi
onde. Les cotes I et 1 1 soot donn�es dans le tableau IV 2.8b
Bandes
Frequence ( M H z)
I (m )
1 1 (m)
1 , 826
3 ,6
3 ,7
7,05
1 0, 1 25
1 4 , 1 50
18,1
2 1 ,25
24,9
28 ,5
29
78,04
3 9, 5 8
38, 5 1
20, 2 1
1 4 ,07
I O.D7
7 , 87
6,7 1
5 , 72
5
4 91
27, 1 1
1 3 ,75
1 3 ,38
7,02
4,89
1 60
80 bas
!lO haut
40
30
20
17
15
12
10 bas
1 0 haut
Tableau IV Ub
-
4,89
2,73
2.33
I , 99
I ,74
1 ,7 1
Cotes I et 1 1 , l. domer l. IDle antenne Hertz Conrad Windom.
La ligne d'alimentation est constituee d'un fil u nique de longueur quel
conque ; (en fait le deuxieme fil existe et n 'est autre que )' image du pre
mier dans le sol). Cette ligne attaque la partie rayonnante en un point
A ou !' impedance sur le fil horizontal est du meme ordre de grandeur que
celle de la ligne monofilaire (quelques centaines d'ohms).
La mise au point est t.res hasardeuse car il faut retoucher la longueur du brin
horizontal pour obtenir exactement la resonance, tout en cherchant le point
d'attaque A qui ram�ne une im}Xdance reelle au nive au de la bolte d'accord.
Quand on y arrive, l'antenne possMe les propri�t�s de la Zeppelin demi-onde ;
mais la plupan du temps, la ligne panicipe au rayonnement, la directivit� est
alors peu marquee et l'onde �mise est polaris�e venicalement.
Dans ce cas (rayonnement global de l'ensemble) une antenne prevue pour
le 40 m par exemple, pourra �tre utilis�e grace � la bolte d'accord sur toutes
les bandes amateurs d�cam�triques du 10 m au 80 m .
le fil horizontal en A et
Une variante dite VS 1 AA consiste a couper
y inserer un balun 4/ 1 (figure I V 2. 8c)
I = 0.95�12
�
Symetriseur
longueur quelconque
Figure IV 2.8c - L'antcnne V S I AA peut etre utilisee sur sa fondamentale et s u r ses har
moniques paires.
La descente se fait alors en cable 750 et l'antenne arrive a fonctionner
sur sa fondamentale et sur ses harmoniques paires.
Avec une partie horizontale longue de 39 m par exemple, on peut arriver
a utiliser cet aerien sur 80, 40, 20 et 1 0 m.
120
IV J
-
LES ANTENNES VERTICALES
I V 3 . 1 - Le doublet vertical
Le doublet demi-onde ou la Levy peuvent etre montes verticalement ,
par exemple suspendus a une haute branche o u attaches a une canne iso
lante . La ligne d'alimentation doit s ' eloigner perpendiculairement au fil ,
sur a u moins u ne demi-longueur d 'onde.
La figure IV 3 . l a montre un doublet demi-onde a u ne hauteur h au
dessus du sol. Si h est superieure a >.12 on peut inserer un symetriseur
au point d'alimentation, mais en-dessous de >.12, l'antenne est deja dissy
metrisee par la presence du sol et cette precaution serait de peu d ' utilite.
On reunit habituellement l�arne du cable coaxial a !' element superieur de
l'antenne.
t
h
Figure
IV
J.Ja
-
Le doublet demi-onde vertical est alimente par un cable coaxial 750 ;
L 'impedance au point d 'alimentation depend de la hauteur h suivant
la courbe donnee (figure IV 3 . l b)
Comme on peut le voir, cette impedance est de 1 0411 lorsque le bas de
l'antenne frole le sol, elle se stabilise rapidement autour de 7311des que
!'on degage l'aerien . En consequence, le doublet vertical est ali mente par
du cable �oaxial de 7511.
Le gain du doublet demi-onde depend directement de sa resistance de
rayonnement et, de ce fait , l'antenne a ras du sol peut perdre jusqu 'a 1 ,4d B
par rapport a un degagement de )1./2 ou plus .
121
�J t·
RriOI
90
86
80
75
70
· ss
05).
o.&).
0,7).
o,a).
).
0,9).
1 ,1 ).
h
1 ,2).
Figure IV J.lb - Im pedance au point d ' alimentation d'un doublet demi-onde vertical
realise en fil fin ; en fonction de sa hauteur au-dessus d'un sol parfaitement conducteur.
Le doublet vert ical rayonne de la meme maniere tout autour de lui ;
il est omnidirecti f dans le plan horizontal, il n'en est pas de meme dans
le plan vertical ; par exemple, son rayonnement est toujours nul a la ver
ticale. Les figures I V 3 . l c a f donnent les d i agrammes de rayonnement
d'un doublet demi-onde vertical place a diverses hauteurs au-dessus du sol .
/
gain relatil
)J� ! l..::::L'
).)4�
0
/
/
Ill
t"itture 1 \i J. J c
-
0.2
h
0,4
0,6
0.8 0,9
'
'
0 0.1 0,2 0,3 0,4 0,5 0.6 0, 7 0,8 0,8
Figure IV
l. l d
�21
1
C::_
-
il
X/2
'
gam relallf
�
�
0 0,1 02 0,3 0,4 0.5 0.6 0.7 0,8 0,9
Figure IV
l.le - h
3}./4
123
0
Figure IV J.lf
0,1 0,2 0,3 0,4 0.5 0.6 0,7 0,8 0,9 '
-
h
�
'
'
Figures IV J.lc a f - Diagrammes de rayonnement du doublet demi-onde venical en
fonction de sa hauteur au-dessus du sol (diagrammes dans le plan venical)
Pour toutes les autres caracteristiques de l ' antenne, on peut se reporter
aux paragraphes I V 2 . 1 et suivants : longueur des bras, utilisation sur l'har
moni que trois , mise au point, balun , dipole replie . . .
h2
Figure IV J.lg - Dipole incline ou "Sioper " . Le cable coaxial doit s' eloigner perpendi·
culairement au fil .
124
I
Une variante fort bien venue lorsque le point d 'ancrage n 'est pas assez
haut, consiste a utiliser le doublet incline (Sloper ou Sloping dipole)
Une extremite de l'antenne est attachee a un support eleve, !'autre vien t
s 'ancrer pn!s du sol.
Tout comme pour le V inverse, il sera prudent de maintenir la partie basse
de l 'antenne a plus de 2 m du sol .
Le cable coaxial d'alimentation est de 52!l, les dimensions d e l ' antenne
peuvent etre prises dans le tableau IV 2 . I b ; l'angle a est choisi voisin
de 45 ° . Pour cela, le point d'ancrage au sol do it se faire a la distance h2
du pied du pylone ou de l'arbre support .
La longueur des bras de l'antenne doit etre ajustee pour un ROS mini
mum au centre de la band� utilisee .
L a directivite d e cet aerien depend du support v ertical ; si c'est un arbre ,
le rayonnement sera pratiquement omnidirectif, par contre, s'il s'agit d 'un
pylone, le rayonnement sera legerement favori se cote fil rayonnant .
Quatre antennes d e ce type peuvent etre installees tout autour d ' u n meme
pylone, un commutateur a la station permet alors de selectionner a tout
moment celle qui donne le meilleur resultat dans la direction du
correspondant .
IV. 3.2
-
L 'antenne Ground Plane
L 'anten ne dite "Ground Plane" ou GPA est decrite figure IV 3 .2a . L ' ele
ment vertical resonne en quart d 'onde, sa longueur est :
1# 0,95
A.
4
=
7 1 ,25
F
{voir tableau I V 3 . 2b)
Les elements horizontaux ou " radians" som au nombre de trois au m ini
mum , mais mieux vaut en mettre quatre ou plus. Leur longueur est aussi
de 0,95 A./4. l i s ne participent pas au rayonnement . L'antenne emet done
m
polarisation verticale. On doit !'installer le plus haut possible et au moins
un quart d' onde du sol .
Les radians sont parcourus p ar d u courant H.F et leurs extr�mit� sont le
�tge d'un ventre de tension, alors attention aux br1llures s'ils sont accessibles.
ns tiennent lieu de plan de sol artificiel, d'oil le nom de l'anterme.
L a n ten n e GPA emet uniformement dans le plan horizontal ; elle es t
a
I
I
\
'
omnidirective . 1 1 n 'en est pas de meme dans le plan vertical oil le diagrarnme
de rayonnement peut s'assimiler a celui du doublet demi-onde vertical place
i la meme hauteur au-dessus du sol (voir figures IV 3 . l c a f) .
I
I
I
I
I
-
Cable
coaxial
520
h � A./4
t
Figure IV 3.2a - Antenne Ground Plane avec quatre radians horizontaux.
Bandes
30
20
17
15
12
10 bas
10 haut
Frequence (MHz )
0,95 >..1 4 (m)
10, 1 2 5
14, 1 5
18,1
2 1 ,25
24,9
28,5
29
7 ,04
5,04
5 ,04
3,35
2,86
2.5
2,46
Tableau IV 3.2b - Longueurs a donncr aux elements d'une GPA quart d'onde .
. L'alimentation de ceue antenne asymc!trique peut se faire directement par
.:;able coaxial ; l'ame du cable est reunie au fouet vertical, la gaine est rtunie
aux quatre radians. L'impc!dance est de l'•)rdre de 360 en tMorie (la moiti� de
celle du doublet demi-onde) d'ou !a ner.essitc! d'utiliser du cAble coaxial 520.
Afin d'amc!liorer le ROS sur la ligne, on peut �lever l'impc!dance de cet a�rien
en inclinant les radians vers le bas : pour G # 45° l'im�dance au point d'ali
mentation est voisine de 52Q (figure IV 3.2c).
.
126
1 - 0,95 1.. /4
I
9 # 45"
Figure IV 3.2c - Le fait d'incliner Ies radians vers le bas eleve ) ' impedance au poin1 d 'ali
mentation. Pour 9
=
4S" l'antenne s'adapte assez bien a du cable coaxial 520.
La mise au point de l'antenne consiste il. ajusrer la longueur du brin
rayonnant pour obtenir un creux de ROS au centre de la bande choisi e
e t a jouer s u r ) ' angle e pour ameliorer encore c e creux s i necessaire.
Le gain de la GPA ').J4 est comparable A celui du doublet demi-onde pla�
� la meme hauteur mais cette antenne ayant une plus faible resistance de rayon
nement devra etre r�alisre en m de diam�tre leg�rement su�rieur si J'on ne
veut pas perdre en rendement
Une methode simple pour realiser une GPA consisre a utiliser une canne
en bambou ou mieux en fibre de verre longue de Al4 er y auacher d u fil
de cuivre de 4 mm2 de section (figure IV 3 . 2d) .
La canne su pportant le fil vertical s 'enfiche d a ns u n t u be metallique
et les quaue radians viennent s' ancrer tout autour servant en meme lemps
de haubanage a ! ' ensemble.
L'antenne doit etre le plus degagee possible. Une bonne solution consiste A
fixer le tube support metallique � une chemin&: en bon etat par des pi eces
speciales avec cerclage, disponible chez tous Jes installateurs de television.
Si le tube support doit etre place au sol , sa haute u r sera au m oins de Al4.
La partie venicale rayonnante peur aussi etre entierement merallique :
el�ments en acier cuivre de recu�ration (antennes de char) ou tubes de dura
lumin emboites les uns dans les autres jusqu'A obtention de la longueur desi
ree. Une pi �ce isolante s'irnpose alors au niveau de la fixation du tube sup-
il�Jn.
Pour I � 5 m il est preferable de consolider le fouet par une ou p l u
sieurs nappes de J:tau bans en nylon, sans lesquels l 'anrenne casserait au
U7
Can ne
de bambou
ou
de fibre de verre
0,95 A. t4
Figure IV 3.2d - Antenne GPA realisee en fil de cuivn: 4 m m ' , le brin vertical es1 ana·
c!1e a une cannc isolant e , les radians scrvent de haubanage a ! 'ensemble fixe par cxemr:�
a une cheminee.
118
Mise au point d'une GPA 40 m realisee en tubes de dura/umin
avec haubannage nylon.
129
vent . Moyennant cette precautio n , des GPA peuvent etre realises jusque
sur 40 m avec une esperance de survie superieure a un hiver.
une boite d ' accord asymetrique/asymetrique placee au point d ' alimen
tation de l'antenne permet d'eviter tous les reglages en longueur et en incli
naison ; on taille tous les �l�ments � 0,95 '}J4 seton le tableau IV 3.2b et on
dispose les radians en fonction des consid�rations m�caniques impo�es par
le site ; on regle ensuite la boi'te d'accord au minimum de ROS sur la li gne
(figure IV 3.2e).
de 0.2 a 0,24 A.
(non critique)
Figure IV 3.2e - Une boite d'accord au bas du fouet rayonnant perm�:! une mise au pomt
parfaite de I 'antenne sans avoir a retoucher la longueur de ses constituants ni leur!
inclinaisons.
Cette methode d'alimentation permet d ' utiliser des brins rayonnants
plus longs , par exemple I # 0,5>.. ou I # 0,64>.. . 11 est in utile d'aller plus loin
car le gain a l' horizontale diminue au-dela de 0,64>.. . Les quatre radians
res t ent longs de 0, 95A./ 4.
130
Ban des
Frequence MHz Radians et fouet Fouet demi-onde
quart d' onde
Fouet 5/8
7 ,04
1 8 ,96
: 3 ,57
10,6 1
30
20
17
15
12
1 0 bas
10, 1 25
1 4, 1 5
18,1
2 1 ,25
24,9
,5
�
11"1 h � . . .
1 4,08
1 0,08
7,88
6,7
5 , 72
5
5 , 04
3 ,94
3,35
2,86
2,5
2 <il.f\
9 , 04
7 ,7 1
6, 74
<11. Q2
f\ f\?
Tableau IV 3.2f - Longueur du fouet vertical pou: des GPA }../ 4, >-.12 et 5/8>-.. Les radians
sont toujours longs de 0,95 }../ 4.
les figures IV 3 .2g et h donnent les diagrammes de rayonnement dans
le plan vertical pour I
0,5>.. et I = 0,64>.. .
=
'
\
\
\
I
I
gain relatif I
/
'
/
·�
......
,;
A./4
-
0
0.2
,
0,4
0,6
0,8
-
....
'
I
Figure IV
I
I
I
\
\
\
3.2g - Diagramme de rayonnement dans le plan vertical de la GPA demi-onde
isolec dans l 'espace. G = 1 ,8 dB par rapp ort c\ la GPA quart d 'onde.
131
'
\
\
\
I
gain relatif I
/
/
0,64
�
'
......
,.
4
0
-
0,2
,.
0,4
0,6
0,8
...
'
/
I
I
\
\
\
'
Hgure IV J.lh - Diagramme de rayonnement dans le plan vertical de la GPA 0,64>. (S/8�)
isolee dans l'espace. G 11 3dB par rapport a la GPA quart d'onde.
Pour l e I
}../ 2, le fouet vert ical est branche directemem au sommet
du circuit accorde de la boite d ' accord ; le seul n!glage consiste a cher·
cher la prise pour l ' ame du cable coaxial , tout en jouant sur le condensa·
t eur variable.
Sur la bande 1 0 m ou la self est de faible valeur, on adopte parfois le mon·
tage de la figure IV 3.2i : la bobine est composte d'une seule spire realisee en
tube d"aluminium de 6 ou 8 mm de diam�tre et accordee par une capacitf fixe
=
c�ramique haute tension de 47 pF.
Le tube jouant le role de fouet }.. / 2 est insere avec une gaine isolante
(tube plast ique) dans le mat support . cela cree une capacite sup plemen·
taire ajustable par plus ou moins grande penetration d'un tube dans l'autrc.
La mise au point consiste a aj uster la dimension de la spire et a recher·
c her le point X donnan! le meiUeur ROS .
132
_L
X
/
element "A/2
l ===o. L
r=
collier -
I
I -
arrivee coaxiale
- m at
Figurt IV 3.2i
-
Sur la bande 1 0 m , la bobine ne comporte qu' une grande spire.
Les cou r bes de la figure I V . 3 . 2j permetrent de determiner le d ia metre
de la spire en fonction d u diametre du t ube utilise et de l a self induct i o n
recherchee. L a s e l f induction est donnee par l a formule d e Thomson
L = l/ 47t2f1C.
pour C = 47 pF et F = 2 8 , 5 M Hz cela d onne L = 0,6,uH .
Avec du tube de 8 mm de diametre, le bobine correspondante aura u n
diametre d e 26,7 c m .
A condition d e disposer trois radians par bande a u pied d ' u n fouet u ni
m , la meme an ten ne pourra par simple commutation des boltes
d'accord , etre utilisee de 1 0 m a 30 m . Elle fonctionnera en 518>.. sur 1 0 m ;
entre 5 / 8 et A/2 et 1 5 m ; entre >.. 12 et V 4 sur 1 7 et 20 m ; et a peu pres
en A/4 sur 30 m
que de 6,70
133
D (cm)
0-,
D
d . S mm
d . G mm
t
L
10
--t---t--+--+-+--f---1f--l--- L (� H:
0.2
0,4
0.6
0,8
1 ,2
1 ,4
1,6
1,8
Figure IV 3.2j
Diametre d 'une spire e n fonction des diami:tres d u fil utilise et de la
self indu ction a obtenir.
-
134
I V 3.3
La verticale au sol
La figure IV 3 . 3a represente une verticale au sol .
0,95 1.. /4
Figure IV 3.311
Bandes
1 60
80 bas
8 0 haut
40
30
Tableau IV 3 . 3 b
-
-
Fouet venical au sol
Frequences MHz
0.95 ).. / 4 (m)
1 ,826
3, 6
3,7
7 ,05
1 0 , 1 25
39,02
1 9,79
1 9,26
10, 1 1
7,04
longueur du fouet vertical quart d'onde.
Le brin rayormant consti tuant l'antenne est long, si possible de 0,95A/4 ; il
est dispos� v'!rticalement et son alimentaticn se fait entre la base du fil et le
sol. La prise de terre M est parcourue par le courant qui circule dans le brin
rayonnant, ce qui est un gros handicap sur mauvais sol car la resistance RP de
cene prise de terre vient se placer en s�rie avec la r�sistance de rayonnement
RR de l'anterme (voir figure JII 3.3a). Le rendement de l'a�rien est done P =
100 RR/{RR+RR). (A cOte de RP on peut generalement n�gliger la resistance
ohmique du fouet).
RA est ae I'ordre ae 360 ; kP ciepend du soi, sa -..-aJeur pour un simple pieu,
meme bien enfonce est de l'ordre de 1 000 d'ou un rendement inacceptable de
26%. Cest la raison pour laquelle l'antenne verticale au sol exige un plan de
sol ani ficiel.
.
135
Pyllme rayonnant avec pltlll th sol sure/eve : (ici 24 radians). L'adaptation des
impedances esl/aite par gamma m.aschs (IUI par bande). l..a boite transparente
c nticnt le condetlsaleurs et le relais de comtrllltation.
Le pylone rayonllQIII est pod sur IUie plaque isolante de lucojlex de 15
d'epaisseur : on voil ici le depart prlvu pour 16 radians au sol.
mm
Le plan de sol est consti tue de fils de cuivre, a la rigueur de fer , poses
au sol ou legerement emerres et rayonnant tout autour du point M (figure
I V 3 . 3c) . L' al imentation peut se faire par dible coaxial 520, la gaine du
cable est reunie au point M, son ame est reliee a la base du fouet (point B) .
Figure IV 3.3c
-
Un ;:�lan de sol artificiel vu de dessus. Tous les fils convergenr sur le
point M .
La lon g ueur a donner a ces radians depend d e l e u rs l o n g u e u rs e t para
doxalemen t , plus ils sont nom breux , p l u s ils doivent e t re longs. La courbe
I V 3 . 3 d permet de det e rm i n e r ces deux n o m b res e n fonc t i o n de la dis po
sit ion des lieux ou de la q u a n t i t e de f i l s d ispon i b l e .
Pou r d e s applicat ions a m a t eu rs , i l n 'es t pas necess a i re de depasser I lO
radian s , ce q u i n 'est dej a pas si mal ; o n a a lors Rr # 30 d o u u n ren d e
mem de 92 07o . Les performances de l 'a erien ch u t en t ra pid e m e n t l orsque
le nombre de rad i a n s devient i n ferieu r a 1 6 ; ro u r N = 1 6 on a Rr # I 7fl
'
et P = 68%.
Si J 'on n e peur i n s taller 1 6 r adian s au mai m, i l v a u t m i c u x se reporter
a l 'antenne Ground Plane, c ' est le choix qui est gen eralement fa i t s u r les
bandes ha u t es oil le plan de sol peut e t re degage de >.. 1 4 o u p l u s , sans
Jiffi c u l t e s .
137
N
1 00
70
60
so
40
30
20
15
0
0,05
0,10
0,1 5
0 ,20
0 ,25
0,30
0,35
0 , 40
0,45
0,50
Figure IV J.Jd - Courbe reliant le nombre de radians d'un plan de sol ( N ) a leurs lon
gueurs ( L) .
La vert icale au sol ne se just i fie en fait que sur les bandes basses.
La realisa tion du fouet de 10 m de long sur 7 MHz et surtout de 20 m
de haut sur 3 , 5 M H z n ' est pas chose simple , sauf la possibilite de suspen·
d re un fil a un arbre assez gran d . J usqu ' a 1 0 m de hau l , on peut utiliser
d eux tubes de duralumin de 6 m, de diametre 26/30 mm et 3 1 /35 mm
emboites l'un dans ! ' autre et h aubanes en 3 point s par de la cordeletl c
n)lon (figure I V 3 . 3e ) .
Au-dela de 1 0 m , il est preferable d e momer directement u n pylone,
reposant sur une plaque d ' isolant . Les haubans metalliques doivent etrc
isoles de part en part : au niveau du py lone , au niveau du point d 'an·
crage et vers le cemre . Ces isolateurs do ivent obligatoirement et re de ty�e
138
I
- Tube 26130
4,1 1 m
6m
lsolant
Sol
Figurt' 1\' J.Je
-
"
B
Fouet vertical en t u bes a l u m i n i u m h a u banes n y l o n en 3 nappes .
139
- Fouet reglable
-
lsolateur type
"noix ceramique"
�
d'accord
Figure IV J.Jf - Pylone rayonnanl . Les haubans sont isoles de part en part a fi n J ' cvitcr
toute resonance parasite de leur fai t .
noix ou reu f ceramique, afin q u ' au cas ou l ' u n d'entre eux viendrait a
se br iser, le cable de haubanage ne soil pas rompu et cont inue a souteni r
le pyl6ne.
Comme il n'est pas evident d ' aj uster les longueurs de tels aeriens, l'ali·
mentation se fait le plus souvent par bo'ite d ' accord asymetrique/asy mc·
t rique placee a la base de l' antenne (voir le paragraphe sur la G PA).
140
....
�
...
A. 14 sur le 80 m et )J2 sur le 40 m ; on peut remarquer le grand
nombre d'isolaceurs sur les haubans. destines a "casser" toute resonance de /eur Dart •
Pylone rayonnant en
Une autre methode d'alimentation est le gamma match ou mieux !'omega
match , dans ce cas il est necessaire que le pylone so it reuni a la masse
a sa base, ce qui n 'est pas plus mal , pour d es questions d ' ecoulement
d 'event uelles decharges atmospheriques ; en outre, le pylone peut alors
supporter des antennes H.F ou T.H.F. rotatives. Le cable coaxial alimentant
ces aruennes, ainsi que le cable du rotor doivent descendre serres le long du
pyiOne jusqu'� terre et de la, rejoind re la station en courant sur le sol ou l�g�
rement emerres.
La gaine des cables coaxiaux peut etre reunie a la masse au pied du
pylone mais ce n 'est pas une obligat ion .
20 a 30 cm
11
Figure IV 3.3g match.
14l
Pylone rayonnant supportam des antennes
H .F. e t alimcme par gamma
Pour plus de precisions sur la gamme match et sur l ' omega match , on
peut se reporter au chapitre T . H . F .
L e s dimensions d e ces derniers dependent fortement des types d ' anten
n es placees au sommet du pyl6ne ; cependant , pour h compris entre >./8
e t >.;4 sur la frequence choisie, le t ableau I V 3 . 3i donne des valeurs de
depart a adopter pour 1 1 et C l (figure IV 3.3g) et pour 12, C2, C3 (figure IV
3.3h).
Le gamma match ou l ' omega match est realise en t u be alumin ium de
6 a 1 0 mm de diametre et maintenu a 20 ou 30 cm du pyl6ne . Le reglage
se fait en jouant sur la 1ongueur 01 ou 12) et sur 1es valeurs des condensateurs
20 a 30 cm
12
Figure IV J.Jh - Pylone rayonnant supportant des antennes H . F .
et alimente par omega
match.
143
pour obtenir un ROS minimum sur la ligne coaxiale qui sera du
750 au choix..
Ban des
Frequences
1 1 (m)
Cl (pf)
10
5
3
2
1000
12 (m)
520 ou du
C2 (pf)
C3 (p f)
250
1 20
70
50
! 000
MHz
1 60
80
40
30
1 ,826
3,6
7 .05
1 0 , 1 25
470
240
200
6
3
2
1,15
470
270
200
Tableau IV 3.31 - Donnw de dq,an pour adaptation gamma ou omega sur pylone rayOMant
charge! par des antennes H.F.
Le rayonnement de l' antenne est omnidirect i f dans le plan horizontal, il
est identique a celui de l a G P A }.../ 4 dans le plan vert ical. L'onde emise
est polarisee verticalement . Son gain est de - 1 , 8d B par rapport a un dipole
demi-onde vert ical place a }.../ 4 du sol .
Les diverses variantes s u r cette antenne jouent en general sur l a longueur
I de la part ie rayonnante . Des considerations mecaniques amenent sou
vent par exemple, a des realisations avec I = }.../ 8. Le gain theorique ne baisse
que de quelques diziemes de dB par rapport � la verticale ')J4 , mais la resis
tance de rayonnement qui tombe de 360 � sn environ, fait chuter drnmati
quement le rendement de l'l!trien (P = 29% pour RP = 1 70). Le plan de sol
doit l!tre des plus soign�s pour compenser ce ph�nomene. La courbe IV 3.3j
donne le diagramme de rayonnement de cette antenne dans le plan vertical.
Pour L > }.. / 4 \e gain augmente : pour L = }.../ 2 . il est de l , 8dB et pour
L = 0,64)... ( 5 / 8}... ) il est voisin de 3dB par rapport au fouet }.. / 4 ; i1 est
inutile de depasser 0,64>-., car au-dela, le rayonnement se produit dans les
lobes eleves et l 'antenne perd de son interet en D X .
Les diagrammes d e rayonnement pour ces d e u x cas particuliers sont
identiques a ceux de la GPA correspondante (voir figures IV 3 . 2 g et I V
3 . 2h ) .
Bien qu'attaquee e n tension. l' antenne >-./ 2 exige elle aussi un pla n de
sol arti ficie\ assez pousse car les courants induits dans le sol p a r la partie
rayonnante, circulent plus loin de la base que dans le cas du fouet >,/4.
Comme pour la G P A, la commutation des bo'ites d' accord permet a
u n meme pyl6ne d 'etre utilise en }.. / 8 , }.. / 4, }... / 2, 5 / 8)\ ou toutes autres
valeurs intermediaires sur les di fferentes bandes amateur s .
1 44
'
\
\
'
\
1/
11 2
I
8
0
-
I
0,2
I
'"'''
I
0, 8
0,6
0,4
....
....
"'
'
/
/
I
\
I
\
'
Figure 1\' J.Jj - Diagramme de rayonnement dans le plan vertical de l 'antenne verticale
au sol :\ / 8 .
Enfin. il ne faut pas oublier que le plan de sol artificiel n'agit que sur le
rendement de l'atrien, ses performances en angle de dtpan faible dtpendent
pour leur pan. du sol � plusieurs A. tout autour de l'antenne. alar'S gare aux
d�ceptions sur mauvais sol.
•
IV 4
- CADRE ONDE ENTIERE (QUAD) ET DELTA LOOP
IV 4. 1
Cadre onde entiere
Deux cadres onde e n l iere som repn!se n l es fi gu res I V 4. l a el b ; l ' al i 
menl a l i on se fai t en basse i m pedance a u x poi11 1 s X X ' . soil s u r u n col e
horizonlal , soit sur un cote vertical .
1 45
),/4
X'
)J4
X
x x·
Figures IV 4 . l a et b - ElemenH quad en polarisation horizontale et verticale. L'alimen
tation se fait en XX' .
On peut voir, figure a. que les cOws venicaux sont parcourus par des eau
rants �gaux mais de sens opposes, si bien que leurs effets s'annulent ; par con
tre. les cOt� horizontaux sont parcourus par des courants de meme sens doni
les effets s'ajoutent. Cene anteJUle rayorme en polarisation horizontale dans
les directions perpendiculaires au plan du cadre.
L'antenne b rayonne en polisarisation venicale .
Le diagramme de rayonnement d ' u n element quad polarise horizonta
lemem est comparable a celui d ' u n d i pole demi-onde dans le plan hori
zontal, par comre, il n ' est pas omnidirect i f comme ce dernier dans le plan
vertica l .
Les figures I V 4 . l c e t d donnent ces deux diagrammes, e n trait plein
pour l ' elemem quad , en poi n tille pour un dipole demi-onde .
L'effet d'extremite n ' apparait pas sur le cadre onde entiere puisque le
fil CS[ boucle et l ' on taille generalement l ' antenne a 0,255>.. par cote. L�
tableau ci-apres don ne, en metres , Jes lo ngueurs de fil a adopter selon le�
diverses bandes amateurs, ainsi que la valeur de la demi-diagonale du carre.
\
. . .
o
• I e o I • o o
o
. ..
.
/
Gr
M
lT
0 0, 1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0, 7 0,8 0,9 1
'
/
/
'
Figure IV 4.lc - Diagranune de rayoMement d'un cadre dans le plan perpendiculaire
a son plan de polarisation. En pointille, le dipc)le demi-onde.
147
\
'
/
/
'
/
/
Figure IV 4.ld
148
-
Diagramme de rayormement d'un cadre dans son plan de polarisation.
En pointill�. le dip)le demi-onde.
Ban de
1 60
80 bas
80 haut
40
30
20
16
15
12
1 0 bas
-·
1 0 haut
Tableau
•
Frequence
Longueur du cote
0.255>.
Dem i-diagonale
1 ,826
3,600
3,700
7,050
1 0, 1 25
1 4, 1 50
1 8 , 1 00
2 1 . 250
24,900
28,500
29.00
4 1 ,89
2 1 ,25
20,68
10,85
7,56
5,4 1
�.23
3,60
3,07
2,68
2,64
29,62
1 5 ,03
1 4,62
7,67
5,34
3 ,82
2,99
2,55
2, 1 7
1 ,90
1 ,87
Dimensions du cote et de la demi-diagonale du cadre demi-onde.
Pour ajuster l ' antenne avec precision , on realise le cadre comme indi
quc figure I V 4 . 1 e : les cotes sont tai lles 2 a 30fo plus courts que les valeurs
du t a b leau e t u ne ligne bifilaire avec court -circu it rcglable est i nseree au
mi lieu du cote oppose a cel u i qui est a l i mem e .
0,02
0,97
AI
_
AJ4
X
-
Court-circuit
reglabla
�l p
x·
- Spi res de
couplage
Figure I V 4. le
Le grid-dip, couple le plus legerement possible a l'antenne perm et de
reperer sa frequence de resonance. Le court<ircuit reglable sert a modifier ceue freq uence.
149
Le point d'attaque XX' de l' aerien est court-circuite par quelques spi
res de fil ( I spire sur 10 m, deux spires sur 20 m) auxquelles on vient cou 
p ler un grid-dip. L 'accord de l' aerien apparait nettement au grid-dip et
l ' on regie le court-circuit superieur j usqu ' a ce que le "dip " se produise
sur la frequence desiree. La frequence est verifiee par l ' ecoute du grid
dip sur un recepteur voisin.
L' impedance au point d'alimen tation du cadre onde entiere est de l' or
d re de 1 200 ; cette valeur moyenne peut s'expliquer si l ' on remarque qu'a
longueu r de fil ident ique, le cadre se situe a mi-chemin entre le doublet
demi-onde rep lie (impedance 3000) et la ligne demi-onde en court-circuit
(impedance nulle) .
)J4
)J2
z
=
300 0
D
z
=
>J2
1 20 0
z
=
00
Figure IV 4.tr - Si l'on �tire un dipOle repli� (3000) pour l'amener a la ligne demi-onde en
court-circuit. on passe par l'element quad d'impedance 1200.
Avec une telle impedance , l ' alimentation directe de cette amen ne avec du
cable coaxial 75n ne peut se faire que si l ' on accepte un ROS de
1 201 75
1 ,6 (ROS de 2,4 avec du cable 50Q).
Un moyen simple pour o btenir un ROS correct consiste a utiliser un tron
�on A./4, adaptatcur d ' impedance entre l'antenne et une ligne coaxiale 500
provenant de l'tmetteur. L'im�dance thtorique du tron�n "A/4 � utiliser est
=
egale � "'50x 1 20 = 770 ; du c 1bl e 750 convient done parfaitement. La Ion·
gueur reelle du cable � utiliser est k. A./4 ; k �tant le ccefficient de velocite (en
general 0,66).
Un symet r iseur est toujours le bienvenu sur ce type d ' aerien au niveau
du point d'a! !aque. Les autres methodes d'adaptation des impedances vues
au chapitre X sont utili sables sur le cadre onde enti�re.
Le gain d ' u n element quad est legerement superieur a celui d 'un dou
blet demi-onde ( + l d Bd) ; le faible coefficient de surtension de cet aerien,
du a la resistance de rayonnement eleve, fait q ue les penes ohmiques sent
150
k.A/4
75 0
50 0
-.:::::J;c::=:====- Emetteur
Longueur
quelconque
Figure IV 4.lg - Adaptation d'impedance par une ligne
h/4 de cable 7 50.
inf�rieures � celles d'un dipOle simple, de meme que les penes dues au sol.
C'est pour ces raisons que l'on constate dans la pratique un gain un peu plus
tlev� (I � 2dBd).
Sur les ban des hautes, 1 ' element quad peut et re supporte par une struc
ture en X realisee so it en barn bou, soit en fibre de verre (Figure I V 4 . l h )
Figure 1\' 4. 1 h
-
Plusieurs cadres montes sur une structure isolante en X
Dans le cas d ' ut ilisation de cannes en bambou , cel les-ci doivent em.:
· ·scotchees" fermement entre les nreuds et peintes au moins en deux cou
ches afin d'eviter les fissures qui ne manqueraient pas de se produire avec
151
le temps. Cette procedure prolonge nettement la vie de l 'antenne mais elle
n 'est pas eternelle ; une meilleure solution consiste a enrober les cannes
en spirales avec du tissus special de fibre de verre et a enrober !'ensemble
de resine epoxy plus durcisseur (produits "marine") .
U ne plaque metallique carree, d e 20 cm de cote, 6 a 1 0 m m d'epais
seur est fixee a un mat metallique par des colliers en U ; elle supporte
les quatre branches du X, le m est attach� aux extremires des canoes. Plu
sieurs quad peuvent etre fix�es sur ce meme suppon et l'ensemble peut eue
rotatif.
Les cannes soot soit fixees directement sur la plaque metallique, soil
coincees dans des tubes eux-memes soudes ou fixes par des U filetes sur
cene plaque, soil anacMes par des colliers de se rrage � des corni�res elles
memes viss�es ou soud�s ll la plaque.
La souplesse des cannes fait fortement travailler les fils dans le vent .
11 faut les choisir assez solides (eviter les sections faibles) .
Sur les bandes basses, une telle construction est difficilement envisa
geable , le cadre est alors suspendu par ses deux coins superieurs a des
arbres . des pylones ou des batiments (figure I V 4 . l i)
Figure IV 4- 1 1 - Cadre quad suspendu par ses coins superieurs.
L ' antenne quad a la reputation par rappport au doublet demi-onde,
de favoriser les angles de depart bas sur !' horizon , done le DX. Ceci est
exact si ! 'on compare le cadre a un dipole place a la meme hauteur que
le centre du X support (cas general sur les bandes hautes) : par comre,
sur les bandes basses , les supports permettent de placer le dipole de com
paraison au niveau du sommet du cadre et , dans ce cas , le dipole rayon·
nera plus bas sur ! ' horizon que le cadre.
151
Les figures IV 4 . lj et k donnent les diagrammes de rayonnement dans deux
cas typiques : un carreau q�.&ad et un dipOle plac� tous deux A la mc!rne hau
teur et un carreau quad compare l un dipOle pia� A la hauteur du dlre supc!
rieur.
\
'
'
'
...
· · · · · ···· ·· · · · · ·
G•
r-
...
Quad
I
/
/
/
)J2
/
'
/
I
\
Figurt IV 4. 1j - Quad 20 m a 1 5 m de haul en t rait plein et dipole a 1 5 m de haut en
pointillc. Le dipole gaspille plus d 'energie vers le del et pn:'scnte moins de gain pour les
angks imcressant le OX.
15J
le
n
e
d
s
1
'
• • •
•
•
•
•
I
.
.
.
. . . . .. . . . . /
Dipole
. .
.
.
.
.
.
.
. .
.
. ·.
'
I
Figure I\' 4 . l k - Quad 80 m doni l 'elemem superieur esl a 30
de hauL La quad gaspille plus d 'energie vers le ciel.
154
\
m
de haul Cl dipole a J()
Le c arreau quad peut �tre positi�n.'l� pointe vers le ciel, comme indiqu�
.gure IV 4 . 1 1 , suivant le point d'alimentation, la polarisation sera horizontale
u ve rti c ale L'im�dance, le gain, la directivi� et I' angle de d�part sont ccm
arables � ceux du cadre classique cemre A la meme hautc:ur.
.
:1gure IV 4.11 - Element quad monte pointe vers le ciel ; le montage de gauche emet en pola
-isation horizontale, celui de droite emel en vertical
Cette disposition permet d'accrocher l'antenne a u n support unique,
arbre ou pylone , mais plus eleve que dans le cas precedent .
1\' 4.2
Delta loop
Le gain d'un elemen t quad varie peu si le cadre n 'est pas parfaitement
earn!, il est d'ailleurs maximum si l 'antenne est circulaire. Le cercle etant
pour un perimetre donne, la courbe qui englobe une plus grande surface,
c'est cette configuration qui provoque la plus grande surface equivalente
de reception. Les gains cependant ne se chiffrent qu ' en dixiemes de deci
bels par rapport a la forme carree.
Le triangle onde entiere entraine une surface equivalente de recept ion
mferieure a celle du carre, d 'ou une perte de gain de quelques dix iemes
fi&UI'f IV 4.la - Quar re possibilires d'alimemarion d' une antenne deha loop en polari
�liion horizon tale.
.. . .
de decibels, par contre, la realisation mecanique s'en trouve grandement
facilitee sur les bandes basses oil l'on peut se contenter d'un support unique.
L' antenne prend alors le nom de delta loop.
Fl&ure IV 4..lb - Deux possibilit�
d'alimentalion d'une antenne delta loop en polarisation
verticale.
L' impedance au point d ' alimentation est comparable a celle du cadre.
Les meilleurs rendements sont obtenus lorsque les ventres de courant sont
les mieux degages possibles , done dans le cas des triangles avec pointe
vers le bas, c'est malheureusement la solution qui necessite deux supports .
Le choix triangle-carre dependra done de la configuration des lieux,
de la hauteur et de I 'espacement des supports.
On n ' installe pas habituellement de plan de sol artificiel avec ce type
d ' aerien , meme polarise verticalement .
Le tableau ci-apres donne pour les differentes bandes amateurs, le cote
du triangle ainsi q ue sa hauteu r .
Ban de
1 60
80 bas
80 haut
40
30
20
16
15
12
1 0 bas
1 0 haUl
Frequence
cote
Hauteur
1 .826
3 .600
3.700
7,050
1 0, 1 25
1 4, 1 50
18, 1 00
2 1 ,250
24,900
28,500
29,000
55 ,86
28,33
27,57
14,47
1 0,07
7,21
5 , 64
4,80
4, 1 0
3,58
3,52
48,38
24,54
23.87
1 2,53
8,72
6,24
4,88
4, 1 6
3,55
3,10
3 ,05
Tableau - Dimensions en metres d'une antenne delta loo p .
156
Si l'on ne dispose que d'un support ve�.ical et qu'en outre, sa hauteur soit
insuffisante pour construire un triangle verti:al, i1 est possible d'incliner l'an
tenne comme indiqtre figure IV 4.2c.
Figure IV 4.2c
-
Antenne deha loop inclinee
L ' element horizontal sera place au moins a deux metres du sol , ne serait
ce que pour des raisons de securite .
Ce type d 'aerien favorise les liaisons a courte et moyenne distances dans
la direction ou il se trouve par rappon a son support .
V6
Plan de
sol
Plan de sol
r�gure IV 4.ld - Antenne demi-delta loop, l'image �lec:t:rique dans le sol c:ompl�te le triangle
lquila�ral.
157
. .. . '·
.
i
• ' l� . .··.
�
·.
., .
• ·"'
Les dimensions de cis, aeri't!ris devi·ennent lvite importants sur les ban
des basses ; aussi la 9�l-�ti� "l61frep�esentee tigure IV 4.2d peut etre
parfois interessan te. Cet��· ��M rf�' l)lurhit un rayonnement en polarisa
tion verticale et necessite deux p1afis de sol assez elabores car places en
des ventres de courant, par contre, un simple mat m�tallique haut de )J6 et un
fil long de ").J3 suffisent pour la realiser.
L' alimentation se fait en XX ' par du cable coaxial 750 sans symetri
seur, gaine reunie au plan de sol . La mise au point se fait au ROS mini
mum en jouant sur la longueur du fil, ce qui necessite a chaque fois de
deplacer le plan de sol .
Il est possible d ' utiliser le mat vertical comme support pour des anten
nes THF ou decamet riques type yagi rotative par exemple, mais dans ce
cas, la frequence de resonance du demi-delta loop est fortement abaissee
et il est necessaire de retoucher la longueur du fil et le point d'anachc
sur le mat pour ret rouver ! ' accord .
CHAPITRE V
Les antennes a gain
V. l.
INTRODUCTION
Pour ameliorer une liaison radio, il est bien sur possible d'augmenter la
pu issance � l tmissi on mais des limites soot vite atteintes dans ce domaine :
limites ltgales, limites teclmiques ou fmanci�res. Cela suppose aussi que le
correspondant en fait autant car rien ne sen d'etre entendu si l'on ne peut co
pier les reponses.
Cote reception la sensibilite peut etre amelioree jusqu'au moment ou l'on
commence a entendre le bruit atmospherique ; il est inutile de pousser au-de
hi. car eel a n'aura plus d'effet sur le rappon signal sur bruit, bien au contrai
re (transmodulation). Si le recepteur possede la bande pass ante F I optimale
pour le mode de tra.fic choisi, il n'y a plus que l'antenne grace a son gain, qui
puisse augmenter les performances de la station.
En effet, qui dit gain, dit, nous l'avons vu, directivi� accrue, si bien
qu'avec une antenne a gain, tout se passe a la reception comme si le corres
pondant ecoute avait plus de puissance, mais aussi et sunout, comme si
!es autres utilisateurs de la bande, mais situes dans d'autres directions, avaient
eux moins de puissance, d'o u reduction des brouillages. A l'emission bien
;ilr, tout se passe dans la (ou les) directions favorisees, comme si l'on avait
augmente la puissance de l'emetteur. Dans les autres directions tout se passe
:omme si l'on avail moins de puissance.
Travailler avec ces antennes revient done a ameliorer en meme temps son
emission et sa reception.
Le gain en ondes decametriques s'obtient souvent en groupant des aeriens
ilementaires et en particulier des doublets demi-onde. Les antennes colineai
res ou les reseaux sont basees sur ce principe ; !'utilisation d'elements para
sites est exploitee dans les antennes du type Quad ou Yagi, tandis que les
longs fils, a ondes progressives ou stationnaires, sont utilises dans les anten
ncs Rhombics.
'
,
.
.
159
/
1
KW
Une bonne antenne remplace efficacement
un gros lineaire, et en plus elle sert a la reception.
Fia. V. la.
Tous ces aeriens sont etudies et decrits dans ce chapitre dans l'optique des
ondes decametriques, le chapitre suivant revient sur certains d'entre eux et
en aborde d'autres mais au point de vue T.H.F.
V .2.
GAIN ET IMPEDANCE MUTUELLE
Si l'on alimente correctement deux doublets demi-onde, chacun re�oit la
moitie de la puissance fournie par l'emetteur et le signal a distance se trouve
multiplie par
(gain de 3 dB, voir § II1.4. 1 ).
Ceci est vrai lorsque les deux aeriens sont suffisamment eloignes l'un de
!'autre (quelques longueurs d'onde), et n'interagissent pas.
Dans la pratique, (antennes relativement rapprocbees), chaque doublet
influence son voisin en modifiant entre autres sa resistance de rayonnement.
Ainsi, deux dipoles demi-onde rapproches ne presente plus en leur centre
une impedance de 7 3 0 , mai s une impedance de 73 f2 plus ou mains une
.fi
impedance mutue/le.
En se Jimitant � la partie resistive de cette impedance mutuelle, on peut voir
figure V .2a deux doublets demi-onde placts en vis-�-vis a 0,65 A. l'un de
•
).12
cp
t
73 0
Fig. V .la.
lsole dans l'espace.
, 48 0
----
un
t
48 0
doublet demi-onde prescnte une resistance de rayonncmen1
�a 'l"l n . - �t.•..,.,. ,... ..... """I> rlnnhl<>l riPmi..nnt
iP
nl,.,.< lo 0J1i'i l . la nanie resistive de l'irno&lancc
!'autre, !'impedance en leur centre n'est plus de 73 Q mais de
73 - 25 4 8 n (cas d'une impedance mutuelle negative de 25 .0).
=
Si l'on cherche il alimenter ces deux doublets en parallele avec un emet
teur de 100 W, chacun d'entre eux va recevoir SO W ; dans le cas ou les
dipOles �taient tres 6loign� (figure V.2b) on avait au centre de chacun d'entre
l1 = � =
eux un courant
0
i
..,...
r·jlt--- -50-W_..f __
10 W
0,65 0,6 0,25+41
0
,
6
A
A
5
0
W
W
'
1,02A 10 W 1,02A ' fll
101,1W
0,83 A
d grand
mutualle #
t
so
w_-----t O
_
A
G # 3 d8
<-
d
•
m utuella •
t
so w
d•
m utualla
A ->
25 n
-
so w
t
G • 4,8 dB
I
G•
A
•
SO
I
dB
n
•
Avec deux dipeles �loig� on olxienl perpendiculairement au plan des dip)les,
de 3 dB ; avec ces memes dip()les correc remenl espaces, le gain passe A 4,8 dB. Avec un
espacemenl de 0,25 A, l'im�ce mutuelle serail de + 41 Cl, le gain tombe alors A 1 , 1 dB.
Fig. V.lb.
11!1 gain
= V@ =
Avec les d ipoles rapproches il 0,65 A. le courant est maintenant de
b
48
1 ,02 A
rapproches fourniront dans les directions privilegiees
deux dipoles eloignes : on a
G
=
��;
�
un
gain superieur aux
1,23 soit 1,8 dB de plus
Les figures V .2 c et d donnent l'imptdance mutuelle de deux dip6les paral
l�les en fonction de leur �cartement ; la figure c correspond � deux dipOles all
mentes en phase ; la figure d, correspond l\ deux dipOles alimentes en opposi
tion de phase.
W
Imp. mut..U. (0)
+ 50
+ 4Q
+ 301
'
+ 20
d!
Z - 73 + M
_ ,
- ·
t
Z • 73 + M
+ 10'
�
- 10
\
- 201
-30.
!
Figure V .le. lmp6dance mutuelle de deux doublets
demi-onde paralleles alimenta en phase.
Le gain de deux dipoles en phase est maximum lorsque les impedances au
centre des deux elements sont les plus faibles, done quand leur impedance
mutuelle est la plus 11�gative possible. On peut voir figure V.2c, que cela se
produit pour d = 0,65 A..
La figure V.2e donne l'imptdance mutuelle pour deux dipOles en phase,
mais disposts dans le prolongement l'un de I' autre, en fonction de leur �carte·
ment (dipOles colin�aires) ; le gain maximum est obtenu ici pour d �gal a en·
viron une longueur d'onde. L'alimentation en opposition de phase de dipOles
colineaires n'a pas d'interet pratique.
161
Mutuelle (U)
+
30
+
20
+
10
- 10
- 20
z
- 30
dl
- 40
- 50
- 60
=
I
73 + M
�
-I
1z
- 70
=
1
73 + M
>J2
Figure V.2d. Imp«iance mutuelle de deux doublets
demi-onde pll'all�les alimentes en opposition de phase.
Mutuelle (0)
+ 30
+
?J2
25
+
15
+
10
Z
=
t
73 + M
d
)J2
Z
=
t
73
•
+
M
+ 5
- 10
Figure V.le Impedance mulUelle de deux doublets demi-ondes
colin�aires alimentes en phase.
163
Pour un nombre de dipOles su�rieur � deux, i1 faut pour chacun d'entre eux
calculer la somme des im�dances mutuelles provoquus par tous les autres.
La figure V.2f donne un exemple de ce calcul.
").J2
I
A/2
M
dans
I
•
\
+
M
4
\--
)
z
•
73 - 1 2
+
4
•
65 n
12
\
)
ses
z
•
73
-
12- 12
-
49 n
M · - 12
\
'"
Fl&. V. :zr. Chaque dip61e est influence par ious
z
•
73 - 1 2
+
4
..
65 n
voisins. Le gain de ce groupement
une direction perpendiculaire au plan des dip6les, serait de 6,4 dB .
A titre indicatif, l a forrnule donnant l e gain e n tension d e N di poles en
phase est la suivante :
R. + Vf71
Rl + . . . . . . . + V/1.1
G = VN (VfTI
RN)
1
R •, R2. . . RN etant les impedances a u centre d e chacun des N di p6les, pour
passer aux dB, on fait G dB = 20 log G.
V .3.
GROUPEMENTS COLINEAIRES
Une antenne colineaire est constituee de dipoles demi-onde alignes.
Tous les dipOles doivent !!tre aliment�s en phase afin qu '� tout instant les
courants dans chacun d'entre eux aient meme sens et rneme intensit� (fig. V .3a)..
164
-
Fig. V. Ja
-
-
-
Antenne colineaire a S elements ; tous les dip(>les sont alimentes en phase.
Le gain se produit dans le plan perpendiculaire a l'alignement des dipoles.
La figure V.3b tiree de la figure V.2e montre que pour deux �l�ments, le
gain passe par un maximum pour un espacemeru centre � centre d'environ une
longueur d'onde (le gain est a lors de 3,3 dB). En fait, pour simplifier l'alimen
tation de tels a�riens, la solution optimale n'est pratiquement jamais adopree,
et l'on dispose les dipOles bout � bout (distance centre � centre �gale � A.n.). 11
s'ensui t une l�g�re perte par rapport au gain m axim um realisable (G = l , 73 dB
pour deux dipl)les).
5
4
d
0 �--�------.___.___�---- ------�--�--�------d
O,SA.
1 ,5 1..
Fig. V.Jb
Gain en fonction de leur espa.cement
pom deux dipc)les demi-onde colim!aires.
Bien que ce ne soit pas une obligation, il est conseill� d'alimenter ce type de
groupement en son centre, la figure V.3c montre un exemple d'alimentation
par ligne bifilaire 600 0 dans le cas d'un nombre pair de dipOles . L'impMance
au point d'attaque est Bev�. quelques kilo-ohms. Une bofte d'accord sym�tri
que/asym �trique plaree en bas de la ligne se charge d'adapter l'im�ance de
l'�meneur l celle rarnen� en bas de ligne.
165
0,975 �'4
1
u
0,95 112
0,95 112
0,95 112
0.95 112
u
<1120
11
0,95 112
0,95 112
u
u
verw la bolle
d'acoon:l
Fig. V .Jc. Pom un nombre pair de dipOles,
l'attaque peut se faire a haute impedance enlre les deux dipllles centraux.
Pour un nombre impair de dipOles (fig. V.3d ) !'impedance au centre est
faible (une centaine d'ohrns). L'attaque peut s'y faire par ligne bifilaire, comme
ci-dessus. Si l'on accepte un peu de R.O.S., il est aussi possible d'utiliser du
cable coaxial 75 n avec symc!triseur.
0,975
U41
0,95 ).12
.....__ _ __.
0,95 ).12
0.95 ).12
0,95 ).12
--
0,95 )J2
I
;� ;
Ven� la boite
d'acoo r d
Fig. V .3d Pour un nombre impair de dipllles,
l'attaque peut se faire a basse impedance au milieu du dipllle central.
Les !ignes quart d'onde reunissant les dipoles entre eux servent de depha
seurs .A/2 ; cela permet au courant de se retrouver en phase dans tous les
dipOles sans avoir a les alimenter chacun separement.
Ces !ignes mesurent 0,975 .l./4 et sont construites sur le meme principe
que la ligne bifilaire 600 Q . Les dipales sont tailles a 0,95 .l/2 ; le tableau
V.3e donne les longueurs de lignes et de dipOles pour les diffc!rentes bandes
amateurs.
166
Ban de
Lignes
Dipoles
0,915 .1./4
0,95 J../2
1 ,826
40,05
78,04
80 bas
3 ,6
20,3 1
3 9,5 8
80 haut
3,7
1 9,76
38,5 1
40
7,05
1 0,37
20,2 1
30
1 0, 1 5
7,22
1 4,07
20
14,15
5,17
1 0,07
17
1 8, 1
4 ,04
7,87
15
2 1 ,25
3 ,44
6,7 1
12
24,9
2,94
5,7 2
10 bas
28,5
2,51
5,00
10 haut
29
2,52
4,9 1
1 60
Frequence
(MHz)
Tab!. V.Je Longucur en metres des !ignes de dephasage
et des dipales dans un groupement colineaire.
La figure V.3f montre une possibi1 it� m�canique de jonction dip61es{lignes ;
il faut utiliser des iso1ateurs de bonnes qualit�s car on se trouve plac:t juste
entre deux vcntres de tensions de pol ari t�s oppos�es.
La ligne .-l/4 aussi bien que la ligne d'alimentation doivent etre mainte
nues perpendiculaires au fil et ce, sur au moins une demi-longueur d'onde en
ce qui concerne cette derniere. Aussi, l 'antenne colineaire n'est pratiquement
utilisee qu'en polarisation horizontale sur ondes decametriques. Son lobe de
rayonnement dans le plan vertical est alors celui du dipole demi-onde place
a la meme hauteur.
167
o,95 A12
•I
t,.
I
0 , 95 A/2
Fig. V.Jr. Exemple de jonction isolanle
au niveau des lignes )J4,
Dans le plan horizontal par contre, sa directivite depend du nombre de
dip()les utilises.
Pour deux dipOles, l'antenne est identique A la Uvy onde enti�re. a laquelle
on peut se reporter au § IV.2.4. Les figures V.3g A j donnent les diagrammes
)J2 •1 iI
,
I
Gaon ra!alol
�
_c �:
_
_
_
F!K. V .Jg. Diagramme de rayoMement
clans 1� plan de l'antenne pour N 3
=
168
'
)J2
Fig. V.3b.
I
I
I
11
. relalll
Ga•n
�
Diagramme de rayomemenl
daDS le plan de l'Ullene
n pour N = 4
'
)J2
I
I Gain ralalll
I -::::::._
I
11
; �1
E----�
·
,1 0 2 0.3 o. o.s o:s o:7
Fie. V.31.
Diagramme de rayonnement
dans le plan de l'antenne pour N = .5
/
'
'
��relald
;..; 2 1 I
E
/
I
I
I
�5060.7 0i§:>,
-
Diagranune de rayonnement
dans le plan de rantenne pour N 6
Fig. V .Jj.
=
de rayonnement pour 3, 4, 5 et 6 dipOles ; comrne on peut le voir, la directivit�
devient assez vite importante, c'est la raison pour laquelle il est d�conseill�
d'alimenter ce type d'a�rien asym�triquement (par exemple � une extremit�
comme pour la Zeppelin) car cela pourrait entrainer une d�viation non n�gli
geable de la direction du rayonnement maximum.
L'antenne colineaire en onde decametrique est essentiellement une anten·
ne filaire fixe installee en vue de favoriser une direction donnee. En fait deux
directions puisqu'elle est bidirectionnelle. Elle peut etre utili see sur plusieurs
bandes grace a la boite d'accord placee en bas de ligne, mais sa directivite
et son gain ne sont obtenus que sur la bande pour laquelle elle a ete calculee.
La solution verticale de cette antenne est utilisee en T.H.F. ou elle permet
alors un rayonnement omnidirectif dans le plan horizontal, sa directivite se
manifestant dans le plan vertical ou les lobes sont ceux des figures ci-dessus.
Le gain croit avec le nombre de dipoles, pour N = 2 il est egal a l, 73 dB
(Levy onde entiere) ; il augmente a peu pres de 3 dB chaque fois que l'on
double le nombre des elements.
La courbe V .3k donne ce gain tMorique jusqu'� 1 6 �l�ments.
170
G (db.)
10
9
8
7
6
•
5
4
3
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
2
•
1
0 .
1
2 3 4
N
5 6 7 8 9 10 1 1 12 13 14 15 16
Fig. V .Jk. Gain theorique d'une antenne colineaire
en fonction du nombre de dip&les mis bout 11. bout.
En ondes decametriques on taille cet aerien en suivant scrupuleusement
les formules et on l'installe sans autre reglage, la boite d'accord se chargeant
d'adapter les impedances obtenues.
Quand le nombre de dipOles augmente, la bande pass ante dans laquelle l'an
tenne donne son gain et sa directivit� diminue.
V.4
RESEAUX A RA YONNEMENT TRANSVERSAL
(BROADSIDE ARRAY)
Dans un reseau, tous les dipOles sont situes dans un meme plan et sont pa
rall e les entre eux, regulierement espaces (figure V.4a).
A tout instant les courants dans chacun des dipoles ont meme sens et
meme intensite.
S'ils sont alimentes en phase, le maximum de rayonnement se produit
dans les deux directions perpendiculaires au plan du reseau d'ou le nom de
reseau a rayonnement transversal en fran�ais et de Broadside Array en
anglais.
L'im�dance mutuel)e de la figure V.2c permet de deduire le gain d'un re
seau de deux dipOles en phase en fonction de leur ecartement (figure V.4b) ;
comme on peut le voir, ce gain passe par un maximum pour d
alors de 4,8 dB .
=
0,65 X. i1 est
171
-
d
-
d
-
d
-
Fig. V 4a
.
.
Reseau de quatte antennes aliment&s en phase.
4
3
2
0 ��--�----._ d
0
0,1 A.
0.5 A.
Fig. V .4b.
Gain en fonction de leur espacement
pour deux dip{lles paralleles.
Si l'antenne est pol arisee horizontalement, le dip6le inferieur doit impera
tivement etre au moins a une demi-longueur d'onde au-dessus du sol, et bien
plus haut de preference faute de quoi, le gain de !'ensemble sera fortement
degrade.
La figure V.4c donne le diagramme de rayonnement d'une telle antenne
dans le plan vertical (antenne supposte en espace libre). Ce diagrarnme se
172
modifie en presence du sol comme expliqu�e au chapitre Ill. Dans le plan
horizontal, le diagramme est celui du doublet demi-onde.
\
I
0,65 A t
/
:�
/
/
/
I
I
\
\
FJc. V.4c. Diagramme de rayonnement dans le plan venical du r�eau a deux dipc)les
espaces de 0,65 A. (G
Les figures V.4d et
=
4,8 dB).
e donnent deux
exemples d'alimentation du reseau A
e, l'alimemation
de chacun d'entre eux est du type Zeppelin. Les lignes sont du type bifilaire ;
dans les deux cas l'im�dance au point d'alimentation est moyenne et une boite
d'accord en bas de ligne se charge d'adapter l'im�dance ramen�e A celle de
l'�metteur.
deux elements, en d, I'attaque se fait au centre des dipdles, en
173
0,95 Al2
0,95 Al2
f
t
t
0,325 A.
0,325 A.
t.
Fig. V.4d
Alimentation
au centre des dip()les.
0,325 ). ....
l
Fig. V.4e
i Alimentation
0,325 A.
l
en Zeppei in.
L'obligation de placer le dipole inferieur au mains a une demi-longueur
d'onde du sol est assez contraignante ; aussi en ondes decametriques on
depasse rarement deux dipoles superposes. Pour obtenir plus de gain, il est
plus facile de monter les dipoles verticaux et regulierement espaces, comme
indiqu� figure V.4f. Le rayonnement se fait toujours perpendiculairement au
reseau.
d
d
d
d
Fig. V.4r. R�seau de cinq dipales
en polarisation verticale.
�I
Fig. V.4g. Gain theorique d'un rcseau de dipc)les
en phase pour divers espauments d.
G (db0)
15
14
13
'2
,,
10
9
...
B
7
6
5
4
3
2
174
•
•
�
•
•
•
"
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
..
•
•
•
•
•
•
"
•
.. ..
•
•
H
•
•
...
.. ..
•
•
--+-
--+-
-
-
A./2
-
"
•
•
•
t
..
•
•
. ..... d .. )J2
X
_. d E 0,65 A
. ..... . d - 3�4
Au-del� de deux di�les, le gain m aximum ne s'obtient plus pour un espa
ccment de 0,65 A. mais pour d �gal � environ 0,75 A.: Les courbes de la figure
V.4g donnent les gains tMoriques pour des espacements de 0.5 . 0,65 et 0,75 A. .
Dans tous les cas, le gain croft avec le nombre de dipOles et augmente d'envi
ron 3 dB chaque fois que l'on double l'envergure de l'a�rien.
Comme pour les dip6les colineaires, on n'adopte pas en general l'espace
ment qui donne le plus de gain (ici 0,75 .l), mais celui-ci qui permet l'ali
mentation la plus facile des dipoles ; en !'occurrence .1/2.
En ondes decametriques ces antennes sont realisees en fil de cuivre, elles
sont fixes et installees afin de favoriser une direction particuliere (en fait,
deux directions puisque le rayonnement est bidirectionnel). La longueur des
dip61es est de
0,95 A/2, 1'espacement exact entre �l�ments est de 0,975 A/2 .
Frequences
Dipoles
Lignes
(MHz)
0,95 .1/2
0,975 .t/2
0,65 .1
1 ,826
78,04
80,09
106,79
80 bas
3 ,6
39,58
40,63
54, 1 7
80 haut
3,7
3 8,5 1
39,53
52,70
40
7,05
20,2 1
20,75
27,66
30
10, 1 25
1 4,07
1 4,44
1 9 ,26
20
1 4, 1 5
1 0,07
1 0,34
1 3,78
17
18,1
7,87
8,08
1 0,77
15
2 1 ,25
6,7 1
6,88
9,18
12
24,9
5 ,72
5,87
7 ,83
1 0 bas
28,5
5 ,00
5,13
6,84
1 0 haut
29
4,9 1
5,04
6 , 72
Bandes
160
TabI . V.4b - l..ongueur en m�tres des !ignes de dephasage e t des dip&les
clans un r�eau de doublets demi-ondes.
175
Les figures V.4i et j donnent deux exemples d'alimentation de tels rtseaux
par ligne bifilaire. La boite d'accord plaree en bas de ligne permet de s'accor
der sur plusieur.; bandes, mais les gains et les diagrammes de rayonnement
donnts ici ne sont obtenus que pour la frtquence pour laquelle l'antenne a ttt
taillte. Quand le nombre · de dipOles augmente, la plage des frequences dans
laquelle s'obtiennent le gain et la directivitt diminue.
0.975 1-. / 2
L
r
0, 975 lo. / 4
o.975 ;. 1 2
0. 975 i./2
o.975i./4
--
0.975 i./2
t Il I t 4
Fig. V.41. Alimentation des dipOles
en lews ventres de couranL
0.975 A/2
0,975 i./4
0, 975 i./2
·�,2! L l J I 1 J
0,975 i./2
0,975 i./4
0,975 i./2
,
I
Fig. V.4J . Alimentation des dip()les
en leurs ventres de tension.
Les figures V.4k et 1 donnent les diagrammes de rayonnement de tels a�
riens dans le plan horizontal ; le rayonnement dans le plan vertical est celui du
doublet demi-onde vertical plact A la meme hauteur.
Ces antennes sent souvent suspendues a un fit isolant horizontal (nylon,
etc.) tendu entre deux supports suffisamment eleves, arbres, immeubles,
pylOnes (figure V.4m). Les lignes d'alimentation sont du type biftlaire comme
dtjA dtcrit.
176
I
\
'
/
>J2 1 �
'
/
_C
/
.
.
'
FJc. V.4k. Diagranune de rayonnement dans le plan horizontal
d'IDl r�au de quatre dipc)les espaces de "An. (dipOles venicaux).
I
'
'
I
I
I
.
I
\
/
/
>J2 1 �
/
Fig. V.41. Diagranune de rayonnement dans le plan horizontal
d'IDl r�au de six dipOles espads de A/2 (dip&les venicaux)
I
\
177
ll faut dans la construction tenir compte de la fleche du fil support sous le
poids des dipoles et des !ignes ; la inise au point est grandement facilitee si
!'ensemble peut etre descendu sans trop de complications jusqu'au sol (pou
lie).
� '
}-0.95 1../2
l
I
.,
Fig. V .4m. Les dip3les verticaux sont suspendus a une sorte de calbtaire.
Les poulies facilitent le positionnement des dip3les.
V 4.1
-
Antennes verticales en phase
11 n'est pas evident, sur le plan pratique, de realiser des antennes demi
ondes venicales , en particulier sur les bandes basses . 11 est possible, dans
ce cas, d'uti liser des verticales quart d'onde posees au sol en tant qu'ele
ments rayonnants. U n plan de sol assez elabore est necessaire au pied de
chaque fouet .
o.s a o.75 �
,..__
plans
de a.ol
c.ible coaxia1
SO au 75 Cl
longueur quelcooque
VIr& la
&la!Ion
Figure V 4.1a - Exemple de quatre fouets alimentes en phase. La boite d'accord asymetri·
que/asyme:rique adapte !' impedance ramenee par les quatre coaxiaux
venant de la station.
178
a
celle de la ligne
Exemples d'antennes Yerticales.
1 79
La figure V 4g reste valable pour estimer le gain d ' u n tel reseau . ma· :l
l es gains donnes sont ceux par rapport a un fouet V 4 au sol .
La figure V 4. J a indique une methode simple pour alimenter tous le
fouets en phase.
·
·
Chaque fouet est alimente par une longueur L de cable coaxial 500 •
cette longueur L est quelconque mais strictement identique pour tous let
elements . Les cables coaxiaux sont mis en parallele au niveau d ' u ne
d 'accord asymetriq ue-asymetrique chargee ct•actapter l ' impedance rame ,
nee a celle de la ligne venant de la station (50 ou 750 au choix). La
d ' a cco rd est reglee de maniere a obt en i r u n R . O.S minimum au niveau i.
,..
de l ' emetteur .
Les tron�ons coaxiaux de longueur L sont soumis a u n R .O.S de I'
dre de 2 qu 'il n 'est pas possible de n!duire sans perturber les phases rela
t ives. Pour q u atre elements, un q uart de la puissance seulement circule
dans chacun de ces cables , mai s a cause d u R .O . S , les tensions et les
bolt
·
boit�i.
or-:
cou;.
rants supportes sont du meme ordre que ceux presents sur la ligne princi
pale ; il fa ut done utiliser du dible de qualite identique partout .
V . 4.2
-
L'antenne "Bob lail curtain "
Une antenne " Bobtail curtain " est representee figure V 4 . 2a ; elle est
alimentee en tension entre la base de ! ' element central et le sol (plan de
sol).
0.95 J../2
Figure V 4.2a - Antenne Bobtail curtain. L' attaque se fai r en tension en t re X et X'.
plan de sol peut etre moins important que dans le cas d ' une attaque en courant.
Comm e on peut le voir, les courants dans les trois tltments verticaux
en phase et l'�l�ment central est parcouru par un courant deux fois plus
1):
·
-.
im�
tant que les �I�mems exterieurs. Cette repartition des courants donne une di-
180
reclivit� importante a cet atrien dans les di rections perpendiculai res au plan
de l'ensemble.
Dans les elements horizontaux par contre, les courants sont egaux mais de
sens opposes, si bien que leurs champs a distance s'annulcnt ; cette antenne ne
rayonne pratiquement pas en polarisation horizontale.
La figure V 4.2b donne le diagramme de rayonnement de cet �rien dans le
plan horizontal. Dans le plan vertical perpendiculaire A l'antenne, le diagramme
de rayonnem ent est celui d'un fouet "A/4.
\
\
\
I
I
/
/
-
-
/
/
I
I
\
\
\
figure V 4.2b - Diagramme de rayonnement de l'antennc bobtail cunain dans le plan
h o rizontal.
L ' alimentation se faisant en tension, entre le poi n t X et un plan de so1
X ' , on sail que grace a la faible valeur des courants m is e n jeu , l e pl a n
de sol n ' a pas a etre aus s i i m portant que dans le cas d ' une attaquc en cou18 1
rant. Un autre interet reside dans le fait que le maximum de courant se
produit au sommet des elements �/4 done au point le plus haut de l'an
tenne, ce qui est tres favorable au point de vue rayonnement.
Le gain theorique par rapport a un fouet �/4 au sol est compris entre
5 et 6 decibels.
Cette antenne doit etre realisee pour sa partie horizontale, avec un fil
de cu ivre de diamchre suffisant pou r soutenir une portee d 'une longueur
d 'onde et le poids de l' elernent central. Elle est attachee par ses coins supe
rieurs a deux supports, arbres, pylones, batirnents. Dans ces derniers cas,
le support devra etre su frisamment eloigne des elements verticaux pour
ne pas trop perturber leur fonctionnement (>./4 ou plus).
Des poulies permettent la montee et la descente de l 'ensemble aux fins
de reglages (fig. V 4. 2c)
X
Figure ,.
4.2c
- Exemple de realisation pratique de l 'antenne bobtail �-u rtain.
Le t able au ci-dessous donne les longueurs a adopter pour les di fferen
tes bandes amateurs.
Pour tailler l ' antenne avec plus de precision , on peut , boite d'accord
deconnectu, reunir le point X de l'antenne au poirt chaud de la bobine d'un
grid-dip ?l l'aide d'un condensateur de quelques picofarads.
Les longueurs des parties ho rizontales et verticales sont ajustees en plus
ou en moins en fonct ion de la frequence de resonance observee sur le grid
dip que l'on ecoute parallelement sur un recepteur place a proximite.
( fig. V 4.2d)
182
Totalilt de la
Frtquence
Elbnenl vertical
160
1 .826
39.02
1 56.08
80 BAS
3.600
19.79
79. 1 7
80 HAUT
3.700
19.26
77.03
40
7.050
10. 1 1
40.43
30
10.125
7.04
28. 1 5
20
14.150
5.04
20. 14
16
1 8-:-100
3.94
1 5.75
15
21 .250
3.35
13.41
Bande
partie
horizontale
12
24.900
2.86
1 1.45
l O BAS
28.500
2.50
10.00
l O HAUT
29.000
2.46
9.83
: longueur en metres de la panie horizontale et des brins verticaux d'une antenne
bobtail curtain.
Tableau
X
Figure V 4.2d
•
RCglage au grid-dip d ' u ne antenne alimentee en tension.
183
Nous avons represente figure V 4 . 2e une variante a deux fils centraux
parfois utilisee pour mieux equilibrer les courants dans les deux bras de
l ' antenne.
0.95 k/2
Figure V 4.2e - Variante de l'antenne
bob tail curtain
lx·
X
Une version sirnplifiee de cet aerien est donnee figures V 4.2f et g ; elle
est appelee half bobtail ou half square dans la litterature anglo-saxone ;
son gain theorique est de 3 , 79dB par rapport a un fouet >./4 au sol ; le
rayonnement se produit dans les d irections perpendiculaires au plan de
!'ensemble (fig. V 4.2h).
0,95 'k/2
X
Figure V 4.2f - Antenne half bobtail ah
mentee par unc boite d' accord.
184
0,95
). /2
ligna
bifilaire
Figure V 4.2g - Antenne half bobtail ali·
mentee en Zeppelin au niveau du ventre
de tens1on central.
I Lf
\
'
/
Figure
/
I
I
I
\
I
/
/
\
V 4.2h - Diagramme de rayonnement de l'antenne half bobtail dans le plan
horizontal.
185
La figure V 4.2h donne le diagramme de rayonnement de la half bob
tail dans le plan horizont;d. L'onde em ise est polarisee verticalement . Le
d iagramme dans le plan vertical est identique a celui d 'un fouet }../4
Avec une alimentation par boite d ' accord , ces aeriens peuvent etre uti
lises sur la frequence moitie de celle pour laquelle ils ant ete calcules , mais
Jes diagrammes de rayonnement et les gains ne sont plus les memes .
V 5 - RIDEAUX DE DIPOLES DEMI-ONDES (CURTAINS)
U n rideau est un groupement parallele de dipoles colineaires ; tous les
elements sont alimentes en phase. Le gain se produit dans les directions
perpendiculaires au plan des dipo les ; l ' aerien est bidirectionnel.
La figure V 5a represente un rideau de 12 dip6les demi-ondes vus de face.
0,95 ).. .'2
h
h
d
Figure V Sa
-
Rideau de 1 2 dipoles demi-ondes.
Les distances centres a centres des dipoles (d et h) sont habituellemenl
de 0 , 5 >-. ; c'est la solution la plus simple pour obtenir une alimen tation
en phase des elemen t s , mais des espacemen t s d i fferents sont possibles .
Si les elements sont horizontaux, l' antenne rayonne en polarisation hori
zontale et son diagramme de rayonnemenl dans le plan horizontal est iden
t ique a celui d ' u n reseau colim!aire possedant le meme nombre de dipoles
m is bout a bout . Dans le cas de la figure ci -dessus (quat re dipoles ali
gnes ) . le diagramme serait celui de la figure V 3h.
Dans le plan vertical, le diagramme de rayonnement est celui d 'un resea u
� rayonnement transversal possedant le meme nombre d elem ents (trois dans
le cas de figure).
'
186
,
Le gain peut etre calcule a partir des resistances de rayonnement des
divers elements. Le tableau ci-dessous donne les resistances mutuelles dans
le cas d 'un rideau ou tous les dipoles sont espaces d 'une demi longueur
d 'onde .
La resistance de rayonnement de chaque dipole est egale a 730 plus ou
moins les resistances mutuelles provoquees par tous les aut res dipoles .
IX
2,5 A.
3 A.
1 ..'; A.
2 A.
-1 2,4 +4,1
- 1 ,8
+ 1 ,2 -0,75 +0,4
O,H . +26,4 -1 1 ,8 -8,8
-5,8
+3,8 -2,8
+ 1 ,9
-5,7
+4,5
+0,2 -2,4
+3,2
0
0
-4,1
0,5 A.
A.
1 ,5 A + 1 ,8
+0,8
+3,6
-2!)
�.J
+2
+6, 1
2A
-1
+1,1
+0,6
-2 /:J
+2,7
-2,1
+0,5
-0,4
-1
+1,6 -0,3
- 1 ,6
-0,3
+0, 1
+0,9
-0,5
+1,7
A
-1
2,5 A. +0,6
3A
-0,4
-0,8
Tableau
:
-0, 1
impedances mutuelles en ohms de deux dipoles demi-ondes .
Toutes les methodes susceptibles d ' alimenter les elements en phase avec
la meme puissance sont utilisables ; le mode d 'a limentation le plus sim 
ple est la ligne bifilaire avec boite d 'accord bien qu 'il ne permette pas de
fournir exactement la meme puissance a tous les dipoles des que leur nom
bre depasse quatre. En effet, dans ce cas, toutes les resistances de rayon
nement ne sont pas strictement identiques , mais les ecarts sont su ffisam 
ment faibles et les consequences sur le gain et la d.i recrivite sont negligea
blcs dans le domaine amateur.
Les figures ci-dessous decrivent diverses possibilites d'alimentatio n .
0,95 A. /2
d
0,95 A. /2
~L
<
-
A. /1 00
b
XJ
X'
X
ji
c
Figure V 5b et c - Rideau quatte elements.
187
0,95 ). /2
0,95 ). /2
,
X
,
J\
x·
I�
d
Figure \' Sd et
c
,
,
}
x tx·
-
Rideau six elements
9
0,95 ). 12
,
,
x·
X
Figure \i Sf
·
I\
Rideau hui t Clemenrs
d
0 ,95 ). /2
_j...__
x x·
Fi�ure \ Sg
188
•
R i deau six elements
I�
0,95 ). /2
.
C\1
._
...<
11)
......
0'1
0
Figure V Sh
•
Rideau huit elements
L 'impedance au point d 'alimentation XX' est elevee si elle se fait sur
les extremites d 'une paire de dipoles ; elle est faible si elle beneficie de
l'effet adaptateur d'imp&lance d'une ligne A./4 par e xemple lorsque l e bran
chement se fait au milieu d'une tigne de d�phasage ; elle est faible si l'attaque
se fait au centre d'un dipOle.
Si la boite d 'accord est accessible depuis la station, ce type d 'anrenne
peut etre utilise sur plusieurs bandes differentes, mais le d iagramme de
rayonnement et le gain sont modifies .
V 5 . 1 - L'antenne "Lazy H"
L 'antenne Lazy H correspond a la configuration la plus simple des
rideaux d e dipoles demi-onde. Les figures V 5 l a et b montrent deux pos
sibilites d 'alimentation permettant la mise en phase des courants dans les
quatre dipoles.
.
0,95 ). /2
0,95 ). /2
d
�c
Figure V S.l a et b
pedance (b).
�
X
a
•
b
C\1
._
...<
11)
......
0!.
0
X'
Antenn e Lazy H avec alimentation en basse im�ance (a) ou en haute im
Dans le cas de la figure a et pour un espacement de 0 , 5>.. , ! ' impedance
ramenee au point d 'alimentation XX' es t voisine de 1000 . Une alimenta
tion directe par cable coaxial 750 avec symetriseur 1 I I est possible moyen
nant l'acceptation d 'un R . O . S de I ,4 a 1 5 . L 'an tenne est reglee en aj us
tant la longueur des dipoles j usqu'a ce que soit obtenu le R .O.S m ini,
189
mum. Un R . O . S . de I ne peut etre atteint car !'impedance ramenee en
n 'est pas egale a 750.
Avec ce mode d'alimentation, la distance d peut etre difftrente de All ; le
gain thtorique par rapport A un dipOle demi-onde est de 5,9 dBd pour un espa
cement de 0,5 � il passe par un maximum de 6,7 dBd pour d = 0,625 A.(oourbe
figure V 5. 1c).
XX'
7
6
5
4
3
2
0
Figure
0,1
V S. lc
-
0,2
0,3
0,4
0 ,5
0,6
0,7
Gain d'une antenne Lazy H en fonction de l'espacement des dipoles.
Dans le cas de figure V ; . 1 b , I ' impedance au point d'alimentation est
elevee, de l' ordre de 2000P. et l' espacement entre les dipoles doit etre de
0,975 )J2 si I' on vcut imposer des phases identiques dans les quatre tltments.
La ligne entre les deux nappes doit etre du type bifilaire genre "tchelle A gre
nouille" . Si l'on utilise un autre type de ligne , l'cspacement d doit etre tgal �
k "A./2 ; k ttant le crefficient de vtlocitt de cette ligne.
Pour l'alimentation, le mieux est d'utiliser une ligne bifilaire jusqu'A une
boite d'acoord sym�trique/asymttrique. 11 n'est pas ntcessaire d'ajuster la lon
gueur des dip61es que l'on peut tailler en se reportant au tableau ci-dessous.
190
Frequence
Dip6les 0,95 )./2
Espacement
0,625 A
160
1 .826
78.04
102.68
80 BAS
3.600
39.58
52.08
80 HAUT
3.700
38.5 1
50.68
40
7.050
20.2 1
26.60
Bande
30
10. 1 25
14.07
18.52
20
14. 1 50
10.07
13.25
16
18.100
7.87
10.36
15
21.250
6.7 1
8.82
12
24.900
5.12
7.53
IO BAS
28.500
5.00
6.58
IO HAUT
29.000
4.91
6.47
Tableau. - Dimensions
en
metres utilisables pour la realisation d'une antenne Lazy H .
L'antenne Lazy H avec b oit e d'accord peut etre utilisee sur les frequences
harmon iq ues .
Les figures V 5 . 1 d et e donnent les lobes de rayonnement de l'antenne
Lazy H dans le plan horizontal et dans le plan vertical pour d = 0,625 A.. Le
gain se produit dans la direction perpendiculaire au plan des dipOles.
'
'
\
I
/
/
/
S.ld - Diagramme de rayonne
ment de l'antenne Lazy H dans le plan
horizontal .
Figure V
191
'
'
I
\
/
/
Figure V S.le - Diagramme de rayonne
ment de l'amenne Lazy H dans le plan ver
tical (d 0,625A)
(Influence du sol non comprise)
=
I
I .
I
\
Les performances de l' antenne Lazy H ne peuvent etre pleinement obte
nues que si les elements i nferieurs sont situes au moins a une demi lon 
gueur d'onde au-dessus du sol . L'aerien est realise en fils de cuivre sus
pendus entre deux supports verticaux (pylones, arbres, batiments).
0,64 �
Figure
V S . lf
-
Double expended Zeppelin.
boite
�·accord
191
Une variante appelee dou ble expended Zeppelin utilise des dipoles plus
longs (0,64>.. au lieu de 0,5>..) , I ' espacement optimum est toujours de 0,625>..
et le gain s ' ameliore d ' un decibel (fig . V 5 . I f) .
On peut se reporter au tableau IV 2.4i
ur les dimensions A donner aux
�I�ments. L'alimentation se fait par l igne bifllai re et bofte d'accord.
i}o
V 5.2 A n tenne X Quad et carreaux Chirex
-
L'antenne X Quad, ou bisquare, ou expended quad est une version d�riv�e
et repli�e sur elle-meme de I'antenne Lazy H. La figure V 5 .2a montre le pas
sage d'une antenne A I'autre.
�� 1 �
�� 1 a
X
X'
0,95 1 .'4
�! �
�]·
..J
0
X
Figure
V
S.2a
•
X'
X
X'
��
Passage de l'antenne laz} H a l 'antenne X Quad.
L 'alimentation se fait toujours en haute impedance par Jig ne bifi la i re
boite d 'accord , le gain est de l' ordre de 4d Bd .
L ' in teret de ce cadre dou ble lambda reside dans le fait qu 'il peut etre
construit sur un support unique (figure V 5 . 2b) ; le bas du cadre doit etre
situe au moins a un quart d 'onde au-dessus du sol ; l ' antenne rayonne
en polarisation h orizontale.
et
193
d'aca�rtJ
Figure V S.lb
- Antenne
X
Quad attachee a un support unique.
Le tableau ci-dessous donne les dimensions des cotes, de la diagonale
et de la hauteur h (A./4) pour les di fferentes bandes amateurs .
Bande
Frequence
COlt
Diagonale
)J4
160
1 .826
78.04
1 10.36
4 1 .07
80 BAS
3.600
39.58
55.98
20.83
80 HAUT
3.700
38.51
54.47
20.27
40
7.050
20.21
28.59
10.64
30
10. 1 25
14.07
19.90
7.41
20
14.150
10.07
14.24
5.30
16
18.100
7.87
1 1. 1 3
4.14
15
21 .250
6.71
9.48
3.53
12
24.900
5.72
8.09
3.01
IO BAS
28.500
5.00
7.07
2.63
IO HAUT
29.000
4.91
6.95
2.59
Tableau V S.lc
194
-
Dimensions en me1res d'une an�enne X Quad.
Un rideau Chirex Mesny est d�crit figure V 5.2d ; on peut assimiler ce type
d'a�rien l une s�rie de XQuads monrees en polarisation verticale et s'alimen
tant les unes les autres.
0,95/:/
Le gain et les diagrammes de rayonnement sont ceux de dipOles longs de
A/2 . v2 et espaces de A/2 . v2
Figure V S.ld Rideau Chirex Mesny.
-
V 6
-
V 6.1
RESEAUX A RAYONNEMENT LONGITUDINAL
(END FIRE ARRAYS)
-
Principe
Dans les reseaux colineaires , dans les reseaux a rayonnement transver
sal et dans les rideaux qui sont une combinaison des deux , les elements
sont alimentes en phase et le rayonnement (bidirectionnel) se fait dans
la direction perpendiculaire au plan c.ontenant les d i poles .
Dans un reseau a rayonnement longitudinal , les elements sont d isposes
paralleles les uns avec les autres, comme dans un reseau a rayonnement
transversal, mais les dipoles sont alimentes avec des phases telles. que le
rayonnement se produit dons le plan des dipoles.
Selon les phases adoptees, l'aerien peut etre mono o u bidirectionnel .
figure
V
bidirec1ionnel
6.1a
-
R a y onnem e n l
Figure
V
6. 1 b
-
R ayon nem e n l
monodireclionnel
195
Horrnis le cas des antennes log periodiques �tudi�es au paragraphe VIU 4
cc type de reseau se limite en g�n�ral, en ondes dtcam�triques, � deux dou:
blets demi-ondes places vis- �-vis et d�phas�s l'un par rapport � I 'autre. �
gain et la direction du rayonnement maximum d�pendent du dtphasage et de:
I'espacement entre les deux dipOles.
V 6.2
-
L'antenne W8J K
S i les deux dipoles d ' u n reseau sont alimentes par des c ou r ant s egaux,
mais en opposition de phase, le champ cree par ces dipoles s' annule dans
les d i rections ou les deux ondes parc o u renl des trajets egaux, d o ne dans
les directions perpendiculaires a l'axe de l ' antenne (fig. V 6 . 2a)
d
0,95
).}2
+--- �
��----�--��--��--�� ---.
G m�
G m�
G
-
0
Figure V 6.2a - Les coura n t s sont en opposition de phase dan s les deux dipoles. Le gain
est nul dans le plan perpendiculaire a l 'axe de l 'antenne. Le gain est maximum dans le
plan de l ' antenne, perpendiculairement aux dipoles.
X / 2 , les ondes rayonn ees vers la droite et vers la gauche de la
Si d
figure se retrouvent en phase et s 'aj o u tent ; le gain est max i m um dans
ces di rectio n s . L'impedance m utuelle des di poles dans ces conditions est
d e + 1 2f2 , le gain correspondant de ! ' en semble est de 2 , 3 5 d Bd .
Pour une distance d i n ferieure a X/2 , les champs rayonnes par les deux
d ipoles ne s ' ajoutent plus dans les directions d roite et gauche de la figure
et meme se re tranchen t . Le gain n 'en diminue pas pour autant car !'im
pedance m u t uelle des deux d i poles dev ien l alors fortement negative, ce
q ui entraine des courants eleves dans les deux elements et done des
rayon nes i mportant s , si bien que l ' on arrive au paradoxe de l ' ant enne
W BJ K : le gain est obtenu non plus par addition de champs moyen s de
deux d i poles, mais par soust raction de champs devenus t res eleves.
=
champs
La figure V 6.2b don ne le gain theorique d ' u n tel aerien ; la figure V
6 . 2c decrit trois possibilites d ' alimentation de d eux dipoles demi onde e n
o pposit ion de ph ase (le montage de droite n'est valable q u e pour d =
>-,/2). L'alimentation se fait par ligne bi filaire en XX'
tigure
4
V
6.2b
d
•
Gain d' une antenne W8JK e n fonction d e l 'ecartement des di pole s d .
�
•
d
X
Figure
V 6.lc
•
!� �T �
x·
•
•
Alimentation en opposition
0,975
)J2
�
J
�. ![
N
......
.<
1.()
Q)
0
de phase de deux dip(>les demi·onde.
Le gain maximum se produit pour d =: A/8 = 0, 1 25A ; il est de l'ordre
d e 4d Bd . La resista nce de rayonnement des di poles est alors de 8 , 5n, les
�.·ouran t s aux cen tres des elements son t tres eleves, d ix fois plus i mpor
r a n t s q u e dans un dipole isole dans l ' es pace et les pertes sont tres impor
l a n t e"' si l ' on n ' ut ilise pas un fil de cuivre de gros diametre (cas d 'anten.
n es fila i res ) .
1 97
La longueur des elements n'est pas critique, la mise au point se faisant
en bas de la ligne bifilaire par bo'ite d'accord ou par "stub" }../ 4 (voir
chapitre X).
Les surtensions sur la ligne soRt tres importames (ROS de l' ordre de
1 00 ! ) ; il est imperati f d ' utiliser de la ligne bi filaire type "echelle a gre
nouille" realisee en fil de 4 mm 2 de section au moins. Du "tween lead"
3000 supporte di fficilement dans ces conditions les puissances autorisees
en France.
L'ensemble est tres selectif, i1 n 'est pas possible, par exemple, de cou
vrir plus de 50 kHz sur la bande de 80 metres sans retoucher au systeme
d 'adaptation d 'impedances.
Les 4 dBd theoriques sont difficiles a obtenir dans ces conditions et l'on
adopte souvent un espacement plus important entre les dipoles afin de
d iminuer les sunensions ; la perte de gain etant compensee par un meil
leur rendement .
S i l'on souhaite rester a d
0, 1 25).. , i 1 est preferable d 'augmenter la
resistance de rayonnemem de l' aerien en utilisant les dipoles replies (fig .
V 6 . 2d) qui multiplient !' impedance au centre des elements respectivemem
par 4 et 9.
=
<
AII OO
++
- L'utilisation de dipoles replies permet la realisation d'une antenne plus
facile a mettre au poin t .
F igure V 6.ld
Les surtensions et les surintensites dans l' antenne deviennent alors rai
sonnables, la mise au point en est facilitee et les penes diminuen i .
L'anterme W8JK est tres int�ressante sur les bandes basses en polarisation
horizontale, car m�me peu d�gag� du sol (h = "A/4) . elle a tendance ?1. anenuer
les signaux rapproches (angles d'arriv�e �lev�s) et ?1. am�liorer A la r�ception
le rappon signal/brouillage pour les stations DX.
L' antenne W S J K a dipole replie est essentiellement monobande, par
contre, le modele simple peut etre utilise sur \'harmonique deux, avec modi
fication de la boite d' accord , bien entendu . On obtient alors l' aerien decrit
198
figure V 6 .2e ; le gain est de l'ordre de 6dBd . 11 est possible d'allonger
les elements jusqu'a 0,63).. ; le gain atteint alors 7dBd pour un espace
men t d compris entre 0, 1 25 et 0,25>.. Au-dela de 0,63).. apparaissent des
xo ·
folioles et le gain diminue.
�
0 , 95 l/ 2
•
�x· II
fG
fG
�
ii'.J, G
•
0,63 �
)ll
.J, G
Figure V 6.2e - L 'antenne WSJK peut et re utilisee avec des elements 2 x f./2 ou 2 x 0,63)1
les gains sont alors de 6 et 7 dBd pour des espacements d compris entre 0,125 et 0,25>..
Le tableau ci-dessous donne les diverses cotes n�cessaires � la realisation
d'une antenne W8JK : longueurs possibles des �l�ments (0,95 /.J2 - 0,95 )./4 0,63� et espacements 0,975 'A/4 - 0,975 ')J8 (pour tenir compte du crefficient
de velocite de la ligne bifilaire).
Bande
1 60
80 BAS
' 80 HAUT
1 40
30
20
Frequence
0,95 )J2
0,95 A/4
0,63 )..
0,975 A/4
0,975 )J8
1 .826
78.04
39.02
1 03.50
40.05
20.02
3.600
39.58
19.79
52.50
20.3 1
10.16
3.700
38.51
19.26
5 1 .08
19.76
9.88
7.050
20.21
10. 1 1
26.81
10.37
5.19
10. 125
14.07
7.04
1 8.67
7.22
3.61
14. 1 50
10.07
5.04
1 3.36
5.17
2.58
1 16
18.100
7.87
3 .94
1 0.44
4.04
2.02
15
21 .250
6.7 1
3.35
8.89
3.44
1 .72
12
24.900
5.72
2.86
7.59
2.94
1 .47
28.500
5.00
2.50
6.63
2.57
1.28
29.000
4.91
2.46
6.52
2.52
1 .26
: IO BAS
IO HAUT
Tableau V 6.2f
-
Cotes d'antennes WSJK
Les lobes de rayonnement d'une antenne WSJK 2 x >-.!4, espacement
0 , 1 25>-. sont donnes figure V 6 . 2g pour le plah horizontal et V 6.2h pour
le plan vertical. On peut noter ! 'absence de rayonnement a la verticale ;
ce phenomene est independant de la hauteur a laquelle est place l ' aerien.
\
\
I
I
/
/
-
-
/
/
I
I
\
\
Figure V 6.2g - Diagramme de rayonnement dans le plan horizontal d'une antenne WSJK.
200
\
\
I
I
/
/
/
/
I
\
I
\
\
Figure V 6.2b - Diagrarnme de rayomemenl dans le pl1111 vertical d'une anleme W8JK,
(influence du sol non comprise).
Figure V 6 .2i sont representes quelques exemples de realisation prati
que ; il est important d 'utiliser des fils de section i mportante (4 mm' au
moins) et des isolateurs de qualite a toutes les extremites .
20 1
/
...../
Fig. V.6.21
-
Exemplcs d'anr.ennes WBJK .
...L
V 6.3
-
L' antenne Lazy quad
L ' antenne Lazy quad est u ne WSJ K repliee sur elle-meme ; la figure
V 6 . 3 a decrit le passage de l ' une a ! ' autre .
.___.·�:- �r rn
0 ,9 5
)./2
Figure V
101
6.3a -
L' antenne Lazy quad
est
I,
0:
une W B J K replicc .
b
La longueur de chaque element est egale de 0,95AI2 ; le cote du carrc!
ainsi forme mesure 0,95AI4 ; l' alimentation se fait en tension par ligne
bifilaire ; l ' antenne rayonne dons son plan .
Sur les bandes hautes, les fils peuvent etre attaches a un cadre en X
en bambou ou en fibre de verre comparable a celui decrit en V 6.3b.
Figure
V
6.3b
-
Antenne Lazy quad rotative en polarisation horizontale.
Le gain escompte pour ce type d'aerien est de l'ordre de 3dBd. Le tableau
ci-dessous donne les dimensions a adopter pour les differentes bandes
amateurs.
Bande
I
Fr�uence
a
b
c
1 60
1 .826
19.51
39.02
27.59
80 BAS
3.600
9.90
19.79
1 3.99
80 HAUT
3.700
9.63
19.26
13.62
40
7.050
5.05
10.1 1
7.15
30
10.125
3 52
7.04
4
20
14.1 50
2.52
5.04
3 .56
.
98
.
16
18.100
1 .97
3. 94
2.78
15
2 1 .250
1 .68
3.35
2.37
12
24.900
1 .43
2 .8 6
2.02
I O BAS
28.500
1.25
2.50
1 .77
I O HAUT
29.000
1 .23
2.46
1 .74
Tableau
V
6.Jc - Cotes de l'antenne Lazy quad .
203
V 6.4 . L'antenne ZL speciale
Dans cette antenne, les deux elements sont alimentes de telle maniere
que les ondes emises par les deux dipoles s'annulent dans une direction
et non dans l ' autre. Contrairement aux aeriens precedents , la Zl speciale
est monodirective (fig .V 6 .4a)
B
A
d
•
Figure \' 6.4a Antenne Zl speciale vue de dessus. L'antenne rayonne du cote du dipole
alimente.
La ligne alimente l ' antenne en XX' , a partir de la, on admet que la
moitie de l ' energie est rayonnee par A et que ) 'autre moitie circule sur
la ligne croisee. Au niveau de B, ces deux energies ant parcouru le meme
chemin mais se retrouvent en opposition de phase a cause du croisement
de la ligne ; elles s 'annulent. L'antenne ne rayonne pas vers la droite.
Vers la gauche, par contre. l' onde emise par A et celle emise par B sont
en phase si d = A/4 ; en effet. l'�nergie �mise par B a parcouru A./4 sur la lignc
et A./4 de B vers A sous fonne radi�lectrique, soit un total de ")J2 ; mais pa
rall�lement la phase du signal a �t� i nve�e par le croisement de la ligne, cc
qui est �quivalent � un parcours suppl�mentaire de A/2. Tout se passe commc
si l'onde �mise par B avait parcouru une onde enti�re ; elle est done en phase
avec celle �mise par A ; les signaux s'ajoutent dans cette direction.
Pour des espacements d inferieurs a }./4, les signaux ne s ' ajoutent pas
exactement vers la gauche , disons plutot qu ' i ls se compensent moins que
vers la droite et, comme avec la W 8 J K , l' abaissement de la resis tance de
rayonnement des elt!ments (20 a 300) fait que I' on obtiem un effet de gain
dans la direction favorisee.
Le maximum de gain s ' obtient aussi pour d
0, 1 25}. ; il est de l' ordre
de 4 dBd . Le rapport avant-arriere atteint 20 decibels.
11 n'est pas facile d' alimenter les deux dipoles avec la meme energie et
avec des phases correctes ; en effet , l' impedance du dipole A en XX' n 'esl
=
204
pas forcement egale a celle du dipole B vue a travers la ligne XX'-Y Y ' ;
en outre, les dipoles interagissent et font apparaitre des composantes reac 
tives. Ces phenomenes sont minimises pour d
>.. 1 8, c 'est l'ecartement
generalement adopte pour cette antenne.
Les figures V 6.4b et c donnent les diagrammes de rayonnement de l ' an
tenne Zl speciale dans les plans horizontal et vertical. L a courbe dans le
plan venical est appelee cardioi'de.
=
\
\
I
I
/
/
.......
-
......
/
/
I
I
\
\
Figul'l! V 6.4b - Diagramme de rayonnemenl de l'amenne Zl speciale dans le plan horizontal.
205
\
I
\
I
I
/
-
-
-
o
o,,
o.2
o.3
o.• o.s
o.8
o.7
o.8
o.s
-
-
/
/
I
I
.
\
\
Figure V 6.3c - Diagramme de rayonnement de l'antenne Zl spkiale dans le plan vertical,
(influence du sol non comprise).
Les intensit� dans les �l�ments sont imponantes et le R.O.S sur l a ligne esL
�leve ; pour des raisons de rendement, il est necessaire de realiser cette an
tenne en m de cuivre de section �lev�e (4 mm1 au moins). Comme pour la
W8JK, une bonne solution consiste � utiliser des dipOles repli�s afin de multi
plier les resistances par quatre (figure V 6.4d).
Dans ce cas , on obtient une impedance en XX' voisine de 700 et il est
possible d' utiliser du cable coaxial 750 avec symetriseur . Le R.O.S est
optimise en jouant sur la longueur des elements, mais une valeur parfaite
de I ne sera obtenue q u 'exceptionnellement. Dans ce sens, une alimenta
tion par ligne bifilaire, avec boite d'accord est plus sure .
La ligne bi filaire XX' - YY' doit etre du type echelle a grenouille pour
obtenir un crefficient de velocite voisin de 1 (0,975). Avec du "tween lead"
206
<
AllOO
++
N
�
U')
en
0
Figure V 6.4d -
Antenne Zl speciale
realisee avec des dip61es replies.
d
•
0, 7 a 0,8) le dephasage n 'est plus correct et le
rapport avaru-arri�re est d�grad� ; on compense le pMnom�ne en taillant 1'�1�
ment alimenre 3 % plus court et I'autre �l�ment, 3 % plus long.
Sur les bandes hautes , la Zl speciale peut etre realisee en tube de dura·
lumin et etre rendue rotative, mais on s'oriente en general dans ce domaine
plus vers l'antenne Yagi decrite aux paragraphes suivants.
300{} par exemple (k
=
Une version THF de cene antenne assez courante, est d�rite au chapitre
VI sous le nom de HB9CV.
Le tableau ci-dessous donne les dimensions des dipoles et la valeur de
l 'espacement (0,975}./8) pour les differentes bandes amateurs.
Espace ment
0,915 )J8
Frequence
DipOles 0,95 A/2
160
1 .826
78.04
20.02
80 BAS
3.600
39.58
10.16
80 HAUT
3.700
38.5 1
9.88
40
7.050
20.21
5.19
30
10.125
14.07
3.61
20
14.150
10.07
2.58
16
18.100
7.87
2.02
IS
21 .250
6.71
1.72
12
24.900
5.72
1 .47
IO BAS
28.500
5.00
1 .28
IO HAUT
29.000
4.91
1 .26
Bande
Tableau V 6.-ce - Dimensions d' unc antcnne Zl speciale.
107
V 6.5 - Antennes verticales d�phasies.
1 1 est possible de realiser une antenne Zl speciale polarisee verticale
ment, � l'aide de fouets verticaux /J4 au sol. Des plans de sol 61abores sont
n6cessaires aux pieds des fouets.
L ' al im en tation des elements verticaux se fait, faute de mieux, en cable
coaxial 500, ce qui entra'ine des ROS eleves. Le crefficient de velocite des
cables coaxiaux impose le mode d'alimentation particulier decrit ci-dessous .
d
x
x·
FI&ure \' 6.Sa - Fouets venicaux alimenu!s en mode Zl speciale, le ROS sur les cables L et L'
est �lev�.
Le signal est a p p l iqu e en XX' a t ravers une boite d ' accord Mymetri
que/asymetrique permet t ent d ' obten i r un ROS de I su r le cable coaxial
venant de l ' em etteu r .
Les deux fouets sont aliment6s par deux lignes coaxiales L et L' dont les
longueurs dif!�rent de k. 3)/4 si d = i/4 ou de k. 5 /J8 si d = ')J8
Cette difference de longueur egale a k(}../ 2 + d ) provoque la mise en oppo
sition de phase (k A/2.) et le d�phasage co rrespond ant l i'eSpacement des fouets
(k .d)
A cause du ROS la ligne L et done L' dev ra et re la plus courte possible.
La figure V 6.5ti d6crit un mode d'alimentation des fouets qui, moyennant
commutations et retouches de la boite d'accord permet quatre possibilit6s :
208
-
rayonnement
rayonnement
rayonnement
rayonnement
bidirectionnel transversal
bidirectionnel longi tudinal (W8JK)
monodirectionnel longitudinal a gauche (Zl speciale)
monodirectionnel longi tudinal a droite (Zl speciale)
d
Fouet gauche
1 500
Figure V 6.5b - Quatre diagramrnes de rayoMemenl son! possibles selon le poinl d'alimenla·
lion (AA' ou BB') el la longueur I; L doil etre la plus courte possible.
La longueur L est quelconque, mais identique pour les deux fouets et la
plus coune possible. Suivant la longueur /de la boucle coaxiale on obtient :
- un rayonnement perpendiculaire au plan des fouets (I= 0, antennes en phase).
- un rayonnement Zl sptciale vers la droite ou vers la gauche selon que l'alimeritation se fait en AA' ou en BB' (I= k.(d+ i../2))
- un rayonnement bidirectionnel
phase)
W8JK
(I= kA/2, antennes en opposition de
Afin de limiter ROS et slirtensions, on adopte de preftrence d = 0,25 A. .
Pour I compris entre k i.. /2 et k (d+ i../2 ). on obtient des solutions tre s intt
ressantes oil le minimum de rayonnement ne se produit plus ?i l'horizontale ,
mais plus haut en site, ce qui permet d'antnuer les signaux correspondant ?i
des stations rapproch�es (europtennes) et d'am�liorer le rapport signal sur
DX.
V 6.5c et d donnent le gain obtenu en
brouillages pour les stations
Les courbes
quart d'onde, et !'angle au-dessus
dB par rapport au fouet
de !'horizon pour lequel se produit la rejec
tion maxim ale, en fonction de la longueur �Iectrique I (longueur r�lle = lon
gueur tlectrique x k).
209
G dBJfouet A.l4
Zl spll
+
5
AJ8
4
3
2
�0+-+-+-+-+-;-��-r-r-r-+-+��+-+---+ II A
0,5
0,55
0,6
0,65
0,5
0,55
0,6
0,65
Figure V 6.5c - Gain de I'ensemble en fonction de la loncue\D' �lectrique I.
a
lsite)
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Figure \' 6.5d
•
Angle de site correspondant a la rejection maximale.
Si la liaison entre les deux aeriens est bifilaire, le simple fait de depla
cer la boite d 'accord le long de la ligne permet le balayage de toutes ces
possibilites.
110
V.7 L'ANTENNE YAGI
V.7.1 Principe
Dans les antennes decrites precedemment , les elements etaient alimen
tes avec des phases impos�s. pour produire un effet de gain dans certai
nes directions .
Dans les antennes Yag i , qui sont composees de doublets demi-onde
paralleles comme dans un reseau a rayonnement longitudinal, un seul ele
ment est alimente, on l'appelle le radiateur.
Les autres elements sont appeles parasites ; ils participent au rayonne
ment d 'une maniere particuliere : une partie de l'energie emise par le radia
teur est captee par les elerm:nts parasites places a proximite ; mais comme
ces elements ne sont reunis a rien, l 'energie captee n 'est pas absorbee dans
une charge, elle est rerayonnee (figure V ? . l a)
1
1
�
Fi&ure V 7 .la - L'element parasite capte
une panie de l'energie emise par le radia
teur et la reemet .
L'tnergie rerayonnte peut s'ajouter dans ce nai nes directions � celle tmise
par l e radiateur et l'annuler dans d'autres, d'ou un effet de gain et de directivi
tt.
Pour ma'itriser la direction du gain d 'un reseau, on imposait la phase
et ! ' amplitude des courants dans les elements grace a des !ignes de lon 
gueurs appropriees ; avec une antenne Yagi, on agit sur la phase et l' in
tensite du signal rerayonne en jouant sur la position de !' element parasite
(distance d) et sur sa longueur . En effet, si ! ' element n 'est pas accorde
exactement sur la frequence de travail, les courants qui le parcourent sont
dephast·s par rappon � l'onde excitauice et l tne rgie rerayonnee auss i
C'est la raison pour laquelle, dans une antenne Yagi , seul l' element
rayonnant est taille a la resonance . : les elements parasites etant soit plus
longs , soit plus couns.
Le phenomene de rerayonnement se produit identiquement a la recep
tion : la figure V 7 . I b montre le cas d 'un element parasite place entre le
'
.
211
correspondant et le radiateur ; l ' onde rerayonnee par cet element para
site arrive sur le radiateur en phase avec l 'onde provenant directement
du correspondant . Les deux s'ajoutent, il y a gain dans cette direction.
J
Flo•re V 7.1b - Un """""' dire'""' pi
court que le radiateur et place devant lu i ,
rerayonne une partie de l' energie venant
du correspondam et avec la bonne phase
d
14---�---tl
• sur le radiateur.
.I
Dans ce cas , ! ' element parasite place du cote d ' u n correspondant doit
etre plus court que I ' element rayonnant (507o plus court) : il est appele
directeur.
La figure V 7.1 c d�crit la situation inverse : l'�l�ment parasite est situ� der
ri�re l'�l�ment rayonnant par rapport au correspondant ; l'onde re�ue par cet
�l�ment est r�fl�chie vers l e radiateur avec une phase correcte pour s'ajouter �
celle venant directement du correspondant ; cet �l�ment parasite est appel�
rejlecteur ; i l est plus long que I'�l�ment rayonnant (5 � 1 0 % plus long).
d
11
---ra-�
-"T
Figure V 7 .1c - Un element
reflectcur plus
long que le radiateur et place derriere lui ,
rerayonne une partie de l' energie venanl
du correspondant et avec la bonne phase
sur le radiateur.
Le rerayonnement avec phases correctes ne se produit que dans une direc
tion , l'aerien est monodirectif, dans le plan de ses elements .
La presence du sol perturbe le fonctionnement des antennes Yagi en
modifiant les phases dans les elements parasites . On ad met qu 'en dessous
le X./ 4, l' antenne commence a perdre de son interet et ne presen te guerc
lll
plus de gain q u ' un dipole simple, c'est la raison pour Jaquelle on prefere
a ces hauteurs utiliser les aeriens decrits precedemmen t , ou Jes phases sont
imposees dans les elements. Les antennes Yagi, sauf exception, sont done
plutot utlisees sur les bandes hautes ; ce paragraphe sera done plus oriente
vers les antennes rotatives realisees en tube d ' aluminium ou de duralumin .
V 7.2
•
L'antenne Yagi a deux elements
U ne antenne Yagi a deux elements peut etre const ruite soit a I' aide d 'u n
directeur, soit a l 'aide d ' un reflecteur (figures V 7 . l b e t c) ; les figures
V 7 .2a et b donnent le gain d'une telle antenne en fonction de l'espacement
d'enL"e les deux �l�ents, dans le cas d'une antenne l directeur et dans le cas
d'une antenne � reflecteur.
G
(dBd)
�
tf I �G
6
5
4
3
2
0,,
0,2
0,3
d /J.
Figure V 7.la - G ain d'une Yagi deux �l�ments li directeur en fonction de l '�cartement des
elements.
On peut �onstater qu'une antenne a d i rec teu r procure un gain ( 5 , 5d Bd )
l eg erem ent s uper ieur a celui d 'une antenne a retlecteur e t que ce gain s'ob
t ient pour un espacement entre elements plus red uits (O , I I A.) ce qui per
met une realisation plus compacte, done plus solide.
Dans les deux hypotheses , il est deconseille de descend re en dessous de
0, 1 >.. ; en effet , dans ce cas, les pertes augmenten t , le gain chute rapide
ment et, en outre, l'antenne devient selective et difficile a mettre au poin t .
213
G (dBd)
A
lf
6
5
4
-G
3
2
Figure V 7.2b - Gaind'une Yagi deux �lcments
a r�necteur en fonction de 1' �artemenl des. eh�meniS.
d /A.
0 ,4
0,3
0,2
0.1
G (dBd)
�n
0. 1 n.
H
5
4
-+G
Figure V 7.le - Gain d 'une Yagi
deux elements en fonction
3
de la longueur du directeur.
2
0,8
0,9
+20% + 1 0% + 1 5% +5%
214
1
Fo
-5%
-1 0%
•
1
F req.
de
resonnance
du reflecteur
Le gain depend aussi de la longueur de !'element parasite et a chaque
espacement correspond une longueur d'element optimale ; les figures V
7 .2c et d montrent 1 'influence de l a longueur d 'un directeur et d 'un reflec
teur sur le gain de l 'antenne.
G (dBd)
'1
5
4
0 , 1 5 A.
H
�
--+G
3
2
2 1 t?..
o ;-;-�;-;-+-+-�+-+-+-+-+-r-r-r-r-----0
0,9
1 '1
1 ,2
Freq.
Fo
-5%
- 1 0%
- 1 0%
+20%
de
resonnance
du reflecteur
Figure V 7.ld - Gain d'une Yagi deux �l�ments en fonction de la longueur du reflecteur.
Ces courbes montrent que la perte de gain est rapide si l'on taille un
reflecteur trap court ou un directeur trop long ; par contre, !'inverse est
mieux supporte surtout par le reflecteur et a tendance a ameliorer la bande
passante de l ' antenne.
Dans taus les cas, les elements parasites doi\·ent avoir une longueur telle
qu ' ils resonnent sur une frequence situee franchement hors de la plage
de frequences a utiliser. Sur la bande 20 m, par exemple, un reOecteur
devra resonner nettement en dessous de 14 M Hz et un directeur au-dessus
de 1 4,350 MHz, ce qui est le cas avec les valeurs optimales donnees dans
le tableau ci-apres (0,9 1 >./2 pour un directeur et 1 ,05>./2 pour un reflecteur).
Le rapport avant-arriere d 'une Yagi deux elements s 'ameliore lorsque
l'espacement entre les ��ments diminue ; mais comme d�j� vu, il est d�con
seille de descendre en dessous de 0, 1 A. et le maximum de gain s'obtient avec
un directeur pour d = O, l l A. si bien qu'une antenne Yagi regl� � son maxi215
mum de gain (5.5dBd) ne donne pas son meilleur rapport avant-arri�re (lOdB
seulement) et qu'une antenne regl� l son meilleur rapport avant-arri�re (17dB)
ne donne pas son gain maximum (4dBd seulement). La realisation d'une Yagi
resulte done d'un compromis sur ces deux points.
L' element rayonnant doit resonner sur la frequence centrale de travail,
sa longueur doit etre de 0,95 )J2 ; le tableau V 7.2e donne les differenies cotes
� retenir pour une Yagi deux aements � directeur (element 0,9 1 A./2 espace
ment 0 , 1 1 A), et pour une Yagi � reflecteur (element 1 ,05 ).. espacement 0, 1 5 A).
Bande
Frequence
Radiateur Directeur- espacement Reflecteur- espacement
0,95 'All
0,91 )J2
0,1 1 ).
1 ,05 )J2
0,1 5 ).
160
1 .826
78.04
74.75
1 8.07
86.25
24.64
80 BAS
3.600
39.58
37.92
9.17
43.75
12.50
80 HAUT
3.700
38.5 1
36.89
8.92
42.57
12.16
40
7.050
20.21
19.36
4.68
22.34
6.39
4.44
30
10. 1 25
1 4.07
13.48
3.26
15.56
20
14. 1 50
10.07
9.65
2.33
1 1 .13
3.19
16
18.100
7.87
7.54
1 .82
8.70
2.49
15
21 .250
6.7 1
6.42
1 .55
7.41
2.12
12
24.900
5.72
5.48
1 .33
6.33
1 .81
lO BAS
28.500
5.00
4.79
1 . 16
5.53
1 .58
IO HAUT
29.000
4.91
4.7 1
1 . 14
5.43
1 .55
Tableau V
7 .le - Cotes pour antenne Y agi a deux �l�ments (rayonnant plus directeur ou
rayonnant plus r�flecteur).
La fi g ure V 7 . 2f donne !'allure des lobes de rayonnement d' une Yagi
deux elements dans le plan horizontal ; l 'ouverture a
3dB est d 'environ
70 de gres
La presence d ' un e lem e nt parasite abaisse la resistance de rayonnement
du radiateur ; la courbe V 7 .2g donne les valeurs auxquelles on peut s'at
tendre en ronction de l espacement d .
Le chapitre X traite des methodes utilisables pour adapter !'impedance de
!'element rayonnant � celle du clible d'alimentation ; le "gamma m atch" et
"!'omega match" sont particuli�rement interessants car ils permeuent d'atta
quer cette an{enne symetrique par un dible coaxial asymetrique ; la ligne bifi
laire est en effet d'utilisation difficile sur un aerien destine, tout au mains sur
les bandes h aute s � toumer sur 360 degres.
-
.
'
,
216
.....
'
'\
\
\
1I ¥-<>-
I
I
�
......
0,1 0 ..
....
/
/
.,.
-10dB
Figure V 7.2r - Diagramme de rayonnement d 'une Yagi deux elements dans le plan de
l ' antcnne.
I
I
\
\
Figure V 7.2g - R�sistance de rayomemcnt
d'une antenne Yagi deux el�ments a directeur.
0,2
0,3
217
Le systeme d ' adaptation d'impedance augmente en general la selecti
v ite propre de l'antenne et il est rare d'obtenir un ROS correct sur une
plage de frequences superieure a 2,5 0Jo de la frequence centrale.
Sur les bandes basses, l'antenne Yagi peut etre realisee en fils de cuivre
suspendus entre quatre supports, dans ce cas, un solution simple pour
adapter les impMances consiste ?1. utiliser un dipOle repli� comme �l�ment
rayormant ; l'im�dance au point d'anaque est alors telle qu'une alimentation
par cAble coaxial 750 avec sym�triseur peut etre envisag� si l'on accepte un
ROS l�geremen t su�rieur ?1. 1 . Dans le cas contraire, 1e mieux est encore I 'uti
lisation d'une ligne bifilai re avec boite d'accord ou autre sys�me adaptateu r
d'im�dances.
La figure V 7 2h decrit une solution qui, par simple telecommande d'un
relais permet de transformer l'eh!ment parasite soit en directeur (relais
colle), soit en reflecteur (relais ouvert).
La longueur du parasite est celle d ' un directeur, la ligne court-circuitee
qui le rallonge en position relais ouvert a pour longueur :
.
I directeur
I retlecteur
2
Sur 3 ,7 M H z , cela donne done :
42•57
-
2
3 6•89
=
2 , 84 m (tableau V 7 . 2e)
.---
Figure V 7.2h
-
0.9� :0. '2
Antenne Y agi conunutable dans deux directions de rayonnement opposce.
Dans ceue realisation , !' adaptation des impedances au niveau de I' ele
ment rayonnant doit etre un compromis entre les valeurs trouvees en posi
tion directeur et en position n!flecteur.
Sur les bandes hautes, l'antenne Yagi avec sa proche concurrente, l a
Cubical Quad , est la plus utilisee des antennes directives rotatives. Les
�l�men1!l sont realists en tube de duralumin, !'aluminium �tant trop fragile, de
deu" ou trois di am�tres diff�rents, enfil�s les uns dans les autres afin de re
duire la prise au vent.
Ces elements sont fixes sur un tube support appele boom ; la traduc
tion " fleche" n 'est pas utilisee dans le domaine amateur. Le centre des
218
Fl&ure V 7.21 - Antenne Yagi "tout metal" rU!isee en tube de duralumin sur boom en acier
avec adaptation gamm a match.
elements presentant un ventre de courant, done un nceud de tension , n 'a
pas a etre isole du boom , ce qui permet une antenne " tout a la masse"
plus facile a realiser et plus sure au point de vue ecoulement des charges
statiques.
11 est deconseille, dans une realisation amateur, de fragiliser ! ' element
rayonnant en le coupant en deux au point d ' alimentation , ce qui necessi 
terait en outre la realisation d 'une piece isolante ; ! ' utilisation d'un omega
match ou d 'un gamma m atch comme decrit figure V 7 . 2i regie ces pro
blemes avec une petite difticulte cependant . En e ffet , l ' antenne doit etre
ajustee dans la position definitive, si cela est encore possible sur 20 m .
cela devient risque sur 3 0 m a cause de la distance a laquelle se trouve
le gamma match de l'operateur attache au mat support .
Dans ce cas, l'an.tenne est reglee au sol la plus degagee possible et orientee
vers le ciel .
Le cable coaxial est fixe sur le boo m , puis sur le support vertical rotatif ;
il fait une boucle au niveau du rotor pour permettre la rotation de ! 'en
semble sur 360 o et va vers la station .
V 7.3 - L'antenne Yagi a trois elements.
11 est possible d' utiliser le principe du rerayonnement pour realiser des
antennes a plus de deux elements: L 'experience montrant qu 'il n'y a aucun
avantage a utiliser plus d ' un reflecteur, la solution ideale consiste c\ adopter
un reflecteur et un ou plusieurs directeurs. ( fig . V 7 .3a).
119
----+ G
Figure V 7.Ja - Une Yagi multielements
utilise un n!flecteur et plusieurs directeurs.
ReiL
Ray.
Dir. 1
Dir. 2
----+ G
Figure V 7.Jb - La Yagi 1l trois �l�ments est
symetrique et les espacements d et d' sont
�ga\U,
d
�I·
d'
�I
L ' antenne Y agi trois elements comporte d one un reflecteur et un direc
teur places de part et d ' a u tre du radiateur (fig . V 7.3b) ; l'antenne donne
ses meilleures performances pour d
d'
0,2}.. , le gain est alors de 7,5
dBd et le rapport avant-arriere compris entre 15 et 25dB. L 'element cen ·
t ra l peut etre legeremen t decale du cote du reflecteur (d < d ') pour per
mettre le passage du ma.t vertical au niveau du centre du boom , sans trop de
consequences sur les resultats.
La figure V 7 . 3c don ne la valeur du gain en fonction de la longueur
totale 2d, du boom .
Le maximum de gain apparait pour 2d
0,4>+. ; il est deconseille d'adop
ter une longueur de boom inferieur a 0,2>-.car, outre la perte de gain l'an
tenne devient alors tres selective et difficile a mettre au point ; seul le rap
port avant-arriere est ameliore dans ce cas.
Au-dela de 0,4>+., le gain diminue aussi , de meme q ue le rapport avant
arri�re mais la bande passante augmente, ce pMnom�ne est mis � profit en
g�n�ral sur la bande des dix m�tres.
SuT' ies autres bandes, on adopte le plus souvent , pour des raisons meca=
=
=
220
G (dBd)
6
5
2d/A.
4
0
0, 4
0,2
Figure V 7.3c -
Bande
0,6
Gain d'une Vagi trois elements en fonction de la longueur du boom.
Frequence
Directeur
Radiateur
R�flecteur
0,91 )J2
0,96 )J2
1 .01 )J2
Boom
0,3 A.
160
1 .826
74.75
78.86
82.97
49.29
80 BAS
3.600
37.92
40.00
42.08
25.00
80 HAUT
3.700
36.89
38.92
40.95
24.32
40
7.050
19.36
20.43
21.49
1 2.77
30
10.125
13.48
14.22
14.96
8.89
20
14.150
9.65
10.18
10.7 1
6.36
16
18.100
7.54
7.96
8.37
4.97
15
21 .250
6.42
6.78
7. 13
4.24
12
24.900
5.48
5.78
6.08
3.61
IO BAS
28.500
4.79
5.05
5.32
3.16
IO HAUT
29.000
4.7 1
4.97
5.22
3.10
Tableau
V
7.3d
-
Di mensions d ' une antennc Vagi a trois elt!ments ;
longueur de boom 0,3A
221
B ande
1 60
Fr�uence
Direc:teur
0,9 All
Radiateur
0,96 ).fl
Rtflecteur
1 .826
73.93
78.86
83.79
65.72
42.50
33.33
1,02 )J2
Boom
0,4 >..
80 BAS
3.600
37.50
40.00
80 HAlJI'
3.700
36.49
38.92
41.35
32.43
40
7.050
19. 1 5
20.43
21.70
17.02
30
10.125
13.33
14.22
15.1 1
1 1 .85
20
14.150
9.54
10.18
10.81
8.48
16
18.100
7.46
7.96
8.45
6.63
15
2 1 .250
6.35
6.78
7.20
5.65
12
24.900
5.42
5.78
6.14
4.82
lO BAS
28.500
4.74
5.05
5.37
4.21
lO HAlJI'
29.000
4.66
4.97
5.28
4.14
Tableau Y 7.Je
•
Dimensions d'une antenne Yagi a trois elements ;
longueur de boom 0,4h
niques une longueur de boom de 0,3>.. . La bande passante utilisable est
de l'ordre de 2 % de la valeur de la frequence centrale.
La longueur optimale des elements pour une longueur de boom de 0,3>.
est de 0,9 1 'AJ2 pour le directeur, 0,96 A./2 pour l'tl�ment rayonnant et 1 ,01 ')J2
pour le reflecteur. Le gain obtenu est suptrieur � 7dBd le rapport avant-arri�re
est proche de 20 dB .
Avec une longueur de boom de 0,4 A., on taille un peu difftremment les pa
rasites afm d'amtliorer encore la bande passante : on prend 0,9 A.n. pour le di
recteur et 1 ,02 AJ2 pour le reflecteur. Le gain obtenu est, 1� aussi, ltg�rement
suptrieur � 7 dBd, la bande passante aneind 2,5 % de la frequence centrale et
le rapport avant-arri�re est un peu inftrieur � 20dB .
les tableaux V 7 .3d et e donnent les cotes correspondantes pour les &.er
ses ban des amateurs .
Comme avec l' antenne Yagi a deux elements, les dimensions donnant
le maximum de gain ne sont pas celles donnant le meilleur rapport avant
arriere . Les valeurs donnees ci-dessus correspondent plutot a la recher
che du gain maximu m . (rap.p orts avant-arriere de 1 8 a 20dB).
La Yagi trois elemen ts est plus directive que la Yagi deux elements
puisqu 'elle a plus de gain et presente u n meilleur rapport avant-arriere ;
la figure V 7 . 3f donne l 'allure du diagramme de rayonnement dans le plan
des elements . L'ouverture a
3dB est de l ' ordre de 50 degres.
-
2.22.
\
\
\
I
I
I
/
'
-
-
'
I
Figure V 7.3f. -
l'antenne.
I
I
\
\
\
'
Diagramme de rayonnement d'une Yagi trois elements dans le plan de
La resistance de rayonnement d 'une antenne Yagi a trois elements est
comprise entre 1 5 et 250 ; elle d epend de la longueur du boom et de celle
des elements parasites , et particulierement du directeur. Elle d i minue si
!'on raccourcit le boom ou le directeur.
Tout comme avec l'antenne a deux elements, il est possible si elle est
realisee en fils de cuivre , d'utiliser un dipole replie comme element rayon
nant ; l 'impedance au point d ' attaque est alors telle qu'une alimentation
par cable coaxial 50 ou 750 avec un symetriseur devient possible si l ' on
n'exige pas un ROS strictement �gal � 1 (SOn pour un boom de 0,3 A. ; 750
pour un boom de 0,4 A.). Le ROS est ajust� au minimum en jouant sur la lon
gueur du radiateur.
Sur les bandes hautes, l'antenne est n!alisee en tubes de duralumin a·vec
boom en acier (voir paragraphe prec�ant et chapitre XI). elle est le plus s·ou
vent rotative. L'�l�ment central est directement accessible par l'o�rateur atta.
223
cM au pylOne suppon ; la m�thode d'adaptation des impedances idtale pour
I'amateur est alors l'om�ga match ou le gamma match (voir paragraphe pre�
dant et chapitre X).
Cette antenne est tres sensible aux masses avoisinantes, metalliques ou
non , elle doit etre installee au moins a 1 /4 d' onde au-dessus du sol et afi n
de ne pas perturber ses lobes de rayonnements, il est conseille de ne pas
accrocher de dipoles ou autres antennes filaires trop pres de son point
d 'attache. Les haubans du pylone, a moins d'etre en fibre de verre, devront
etre coupes par des isolateurs type "reufs" afin qu' il n'y ait pas, a cote
de l'antenne, de Jongueur de fil susceptible de resonner pres de la fri:quence
de fonctionnemen t . Un isolateur est installe cote pylone puis au moins
t ous les 0,3>-.sur les haubans (figure V 7 .3g).
Figure V '7.3g - Des isolateurs places s u r les haubans "cassent " leurs resonances possible!
sur les bandes utilisees.
Des &sol ate"LOrs type "reuf' sont imperatifs afin que le hauban ne soi l pas
coupe si l'un d'entre eux venait � casser.
A cause de cette sensibilite aux masses metalliques, il est deconseille
pour !'amateur d ' installer plusieurs Yagi sur un merne boom , elles intc
ragissent les unes sur les autres et les performances sont degradees au niveau
des lobes de rayonnement, du rapport avant-arriere et du gain . On peu :
ten ter de rattraper cela en jouant sur la longueur des elements et en veri
fiant les diagrammes de rayonnement obtenus, car la mesure du gain est
ent reprise aleatoire. On peut admettre que le but est atteint si les lobes
224
sont propres (pas de folioles exageres) et si le rapport avant-arriere depasse
1 2 a 1 5dB. Cela suppose un acces facile aux elements pour retoucher leurs
longueurs, car les modi fications interreagissent d 'une bande sur ! 'autre.
11 est possible de superposer plusieurs Yagi prevues pour fonctionner
sur des bandes differentes (Staking). On peut ainsi superposer deux, par
fois trois antennes 20, 1 5 et 10 m (figure V 7 . 3 h ) , l ' espacement entre les
baies doit etre au moins d 'un metre ; l 'antenne superieure devient di ffi
cile d 'acces dans ce dernier cas et la realisati on mecanique doit etre tres
poussee si l'on ne veut pas voir plier le support vertical sous la poussee
du vent (chapitre xn.
Figure V 7 .Jh - La superposition de trois nappes et un maximum pour ! 'amateu r prudent .
Le rotor doit etre enferme clans une cage prolongee pour supporter les
couples rnecaniques irnportants provoques par le ven t . Sans cage, il est
deconseille de rnettre autre chose q u ' une an tenne THF au-dessus d ' une
Yagi decarnetrique.
22S
V 8
•
V 8. 1
L'ANTENNE CUBICAL QUAD
Principe
Comme l'antenne Yagi, l'aritenne Cubical Quad fonctionne sur le prin
cipe de ! ' element parasite rerayonnant avec la phase correcte l'energie qu'il
re�oit de ! ' element alimente. Les elements sont des cadres onde entiere
places en vis a vis, la longueur du cadre parasite agit sur la phase de l'onde
rerayonnee et done sur la direction du rayonnement principal . L ' antenne
est monodirective, perpendiculairement aux cadres .
Flgun V 8.1 a - Antenne Cubical Quad avec
directeur.
V 8.2
-
FJ&:ure V 8.lb - Antenne Cubical Quad avec:
rc!flecteur.
L'antenne Cubical Quad a deux elements
Une Cubical Quad � deux eltments peut etre realisee soit avec un directeur
(fig.
V 8 . 1 a), soit avec un reflecteur (fig. V 8 . 1 b), la solution � reflecteur est
gtntralement preftree.
Le gain de l ' antenne depend de l'espacement d entre les deux cadres,
0, 1 25A, mais comme le montre
il passe par un maximum de 7 dBd pour d
la courbe de la figure V 8 . 2a , cette valeur n ' est pas critique et des espace
ments compris entre 0, I et 0,2A peuvent et re retenus .
Le cadre alimente est realise avec un perimetre de I ,02A ce qui corres
pond a un cote de 0,255A, le cadre parasite est taille 2 a 3 0io plus court
s ' il s'agit d ' un directeur et 2 a 3 0Jo plus long dans le cas d'un reflecteur
(0,248 et 0,26 1 A de cotes)
Le tableau V 8 2b donne les d imensions des cadres et l'espacement d
pour les di fferentes bandes amateurs.
=
.
226
G (dBd)
8
6
4
2
o 4-�--4--'--.._---l----+--+ d/i..
0,05
0,1
0,1 5
0,20
··
0,25
Figure V 8.2a - Gain d ' une antenne Cubical Quad deux elements a reflecteur en fonction
de l'espacement entre les deux cadres.
Bande
Fr�uence
EMment
rayonnant
0,255 A.
1 60
1.826
4 1 .89
R�flecteur
Direcaeur
0,261 ).
0,248 ).
Boom
0,125 ).
42.88
40.74
20.54
10.42
80 BAS
3.600
21 .25
21 .75
20.67
80 HAUT
3.700
20.68
21.16
20. 1 1
10. 1 4
40
7.050
10.85
1 1. 1 1
10.55
5.32
30
10.125
7.56
7.73
7.35
3.70
20
14.150
5.4 1
5.53
5.26
2.65
2.07
16
18.100
4.23
433
4. 1 1
15
21.250
3.60
3.68
3.50
1 .76
12
24.900
3.07
3.14
2.99
1 .5 1
10 BAS
28.500
2.68
2.75
2.61
1 .32
IO HAUT
29.000
2.64
2.70
2.57
1 .29
Tableau V 8.2b - Dimensions a retenir pour une antenne Cubical Quad a deux elements,
pour trois elements, seule change la longueur du boom (voir tableau V 8 .3b)
L 'amenne Cubical Quad pennet des rapports avant-arriere de 1 0 a 25dB
selon le reglage de l'element parasite, mais comme avec l 'antenne Yagi ,
le maximum de gain ne coincide pas obligatoirement avec le meilleur rap227
port avant-arriere. Si l'on desire afiner le reglage de !'element parasite ,
au lieu de le tailler aux valeurs indiquees ci-dessus, on le coupe aux memes
dimensions que ! 'element rayonnant et on ajuste sa frequence de reso
n ance par l 'un des artifice� decrits figures V 8.2c, d, e, f:
o.2ssA.
o.2ssA.
I
I
'
0,01
A.
t
L
Figure V B.lc - Le cadre est allonge par
une ligne au court-circuit reglable.
o.2ssA.
Figure V 8.2d - Le cadre est allonge elec·
triquement par une bobine d'induction.
o.2ssA.
c
Figure V B.le - Le cadre est raccourci elec
t riquemcnt par une ligne ouverte de Ion·
gueur n!glable.
Figure V B.lr - Le cadre est raccourci elec
triquement par un condensateur
_
Les figures c et d correspondent au cas d' un renecteur, le cadre est
allonge soit par une ligne court-circuitee reglable, soit par une bobine d'in
duction ; la position du coun-circuit ou le nombre de spires de la bobine
peuvent etre preajustes au grid-dip pour obtenir une frequence de reso
n ance 3 fl!o plus basse que la frequence de fonctionnement prevue pour
l ' antenne.
228
Le grid-dip est couple a la bobine ou a deux spires faisant fonction de
court-circuit sur la ligne.
Les figures e et f correspondent a un directeur ; le cadre est raccourci
soit par l 'effet capacitif d ' une ligne ouverte inferieure a A/4 soit par un
condensateur ajustable. La frequence de resonance doit etre de 30Jo plus
�lev�e que celle prevue pour le fonctionnement de l'antenne.
Le grid-dip est coupl� au fil du cadre, boucl� en deux ou trois spires au ni
veau du condensateur ou de la ligne. Si l'�l�ment rayonnant est install� . le
grid-dip reptre aussi sa frequence de resonance, meme coupl� � l'�l�ment pa
rasite, d'ou risque d'erreurs.
Dans tous les cas, le reglage final consiste a retoucher la bobme, le con 
densateur ou la ligne j usqu ' a ! 'obtention soit d'un maximum de gain vers
l'avant, soit d'un maximum de rapport avant-arri�re. Les mesures se font en
�mission avec un contrOleur de champ plare � quelques longueurs d'ondes de
distance ou en reception � l'�ute d'un correspondant local. (Attention au
respect des polarisations). Les reglages avec un correspondant �loign� (pro
pagation iono�pMrique) sont � �viter car l'on n'est maitre ni de la polarisation,
ni de I' angle d'arriv�e du signal, en outre le fading gene la recherche des maxi
mums.
La resistance de rayonnement au niveau du cadre alimente est de l ' or
0, 1 25 A si bien q u 'une alimentation par cable coaxial
d re de 650 pour d
50 ou 75 et symetriseur est possible moyennant un ROS legerement supe
rieur a 1 . La figure V 8 . 2g donne l ' o rdre de grandeur de ! ' impedance au
point d 'alimentation en fonction de la longueur du boom , il est t h eori 
q uement possible d'ajuster le ROS en j ouant sur d , mais en fait, cette
methode est lourde et peu utilisee pour la mise au point finale d 'autant
plus qu'elle agit aussi sur le rapport avant-arriere .
=
Rr (Q)
110
90
70
50
30
0,05
0,1
0,1 5
0,20
0,25
dn.
•
Figure V 8.2g Valeur de la resistance de rayonnement en fonction de l'espacement des
deux cadres (cas d'un reflecteur).
219
Pour obtenir a coup sur un ROS de 1 , il est preferable d ' utiliser un
systerne d ' adaptation d'impedance au niveau du cadre rayonnan t . Si l 'ali
mentation se fait par cable coaxial , ce qui est souhaitable pour une antenne
destinee a tourner sur 3 60 ° , le gamma match et l ' omega match (chap. X)
conviennent parfaitement , avec }' inconvenient toutefois d ' une prise au
vent et d ' un poids supplementaire en bas d u cadre. La bo'ite contenant
l e systeme d 'accord devra etre soutenue depuis le centre du cadre.
Si l 'alimentation peut se faire en ligne bifilaire, !'adaptation des impe
dances se fera en bas de ligne (boite d'accord asymetrique/symetrique ou
autre) .
L'�loignement des deux cadres par rapport au mat support auquel doit se
tenir l 'o�rateur, fait que l a mise au point peut devenir dangereuse l partir de
l a bande des 20 m�tres ; c'est l a raison pour laquelle on se contente l e plus
souvent de respecter les c6tes du tableau V 8 . 2b sans autre precaution qu 'un
symt!!triseur, lorsque l 'antenne ne peut �tre ajustt!!e avec le bas des cadres �
plus de A/4 du sol.
'
\
\
\
I
I
/
'
....
-
-15dB
....
;
/
/
'
'
Fl&ure V 8.1 h - Diagrarnrne de rayomement de I' aruenne cubical quad deux �lements.
230
I
I
\
\
'
L 'amenne cubical quad etant un aerien � faible crefficient de sunension,
s'accommode assez bien de cette absence de reglage fmal, et l 'on obtient faci
lement le gain nominal, une bande passante de 2,5 % et un rapport avant
arriere su�rieur � 15dB sur toute la plage d'utilisation ce qui n'est pas le cas
de la Yagi, plus etroite sur ce poinL
La figure V 8.2h donne l ' allure des lobes de rayonnement d 'une cubical
quad deux elements dans son plan de polarisation ; l 'ouverture � - 3 dB est de
l 'ordre de 60°.
V 8.3
-
L'antenne Cubical Quad a trois elements
Comme avec l ' antenne Y agi, il n'y a pas d'interet a monter plus d ' un
reflecteur sur une antenne Cubical Quad ; au-del� de deux elements, ces an
tennes sont done composU§ d'un reflecteur, d'un cadre rayonnant et d'un ou
plusieurs cadres directeurs.
La figure V 8 . 3a donne le gain d ' un Cubical Quad a trois elements en
fonction de la longueur du boom, les elements doivent etre regu lierement
espaces, mais il est possible de rapprocher legerement le cadre rayonnant
du cadre retlecteur a fin de permettre le passage et la fixation du mat sup 
port vertical au boom de l ' antenne.
G (dBd)
9
5
0,1
Figure V 8.3a
boom.
-
0,2
Ga:n d'une Cubical Quad trois elements en fonction de la longueur du
L ' espacement optimum entre elements est de 0, 1 5>-., valeur non criti
que : le gain obrenu est alors de 9d Bd , les d imensions des elements sont
celles du tableau V 8 . 2 b , l'espacement de 0, 1 5>-. est donne dans le tableau
ci-dessous .
231
Bande
pour une Cubical Quad trois rlemcnts.
0,1 5 A.
1 60
1 .826
24.64
80 BAS
3.600
12.50
3.700
12.16
40
7.050
6 .38
30
10.125
4.44
20
80 HAliT
Tab.leau V 8.3b - �spacement entre cadres
Frequence Espacement
14.1 50
3. 18
16
18.100
2.49
15
21 .250
2. 12
12
24.900
1 .8 1
lO BAS
28.500
1 .58
10 HAUT
29.000
1 .55
La bande passante de cet aerien est de l' ordre de 20Jo de la valeur de
la frequence centrale, le rapport avant-arriere est compris entre 1 5 et 30dB ,
l'alimentation peut s e faire e n cable coaxial 500 avec symetriseur moyen
nant Wl ROS legerement superieu r a 1 .
Les elements parasites peuvent et re regles comme indique dans le pa ra
graphe prec�ent ; le cadre rayonnant 6tant proche du mat suppon, un sys
t�me d'adaptation d'im�ances plac6 l son niveau sera plus facile d'ac�s
pour les optrations de mise au point.
V 8.4 -
Realisations pratiques
Sur les bandes basses, l' antenne Cubical Quad, sauf exception, est fixe ;
elle est realisee en fils de cuivre suspendus , la forme delta loop est sou
vent adoptee (fig . V 8 .4a)
Dans la description ci-dessous, le triangle rayonnant a un �rim�tre de 1 ,02 A.
les deux parasites ont un p6rim�tre de 0,992 A (dimensions d'un directeur). En
position relais fenn6, le triangle agit en directeur, en position relais Ol.!ven. la
bobine l'allonge 6lectriquement et le transfonne en reflecteur. La bobine est
reglte au grid-dip pour obtenir la resonance sur une frequence 3 % inf6rieure
l la frequence de travail prevue.
232
o.1 s l..
o.1 s l..
... ... ...
Figure \' 8.4a . Exemple de delta loop trois elements ; les elements parasites sont commu
tables soil en directeur soil en n!flecteur.
On peut remplacer la bo bine par une l igne en court -ci rcu it dont l a lon 
g ueur sera environ :
perimetre reflecteur - perimetre directeur
2
soil :
1 1 , 1 1 - 10,55
2
=
0,28 m
pour la bande des 40 met res .
La telecommande des relais permet d'obtcni r instantanement le maximum
de rayonnement dans une direction ou dans l'autre.
Sur les band�s hautes, l a Cubical Quad est normalement orient<!b!e s'Jr 360°
la realisation des cadres a dej� ete vue au chapitre I V : l a pi�ce centrale s i l'on
ne dispose pas de moyens de soudure , vient se fixer au boom comme indique
figure V 8 .4b
..
P o u r la fi x a t i on du boom au mat \'er t i c a l rotat i f, le p l u s s i mple est de
se procurer une fixation dite " u n i versel l c " chez un installateur T V .
L e gain de l a Cu bical Quad etant peu sensible a l espacement des cadres,
'
il est possible d e real iser une antenne tribande 20, 1 5 . 10 m en cablant
trois cad res sur chacu n des cro i s i l l o n s en bam bou o u en fi bre de verre ,
l'espacement d se ra pris egal � 2 m pour une Qu ad deux ele m ents .
233
/
plaque support des cannes
boom
Figure V 8.4b
-
Fixation par quatre equerres de la piece centnJe au boom de !'antenne .
On peut t e n t er le mont age de la figure V 8 .4c pour obtenir u ne alimen
t a t ion par un cable coaxial unique, mais aussi bien les elements rayon 
nants que les reflecteurs devront et re ajustes en longueur si !'on veut att ein
dre des ROS inUrieurs il. 1 ,5 sur les trois bandes.
Figurr V 8.4c -
234
Alimcntation par u n .:able ..:oa x i a l u n iquc d'un element Quad t r i bandc.
V 8.5
-
Quad ou Yagi ?
Le sujet alimente regulierement les revues radioamateurs et les conver
sations sur les ondes ; la longueur du debat semblerait prouver qu 'il n'y
a pas de reponse absolument tranchee.
Resumons le sujet :
- La Cubical Quad est plus difficile a construire et a installer au som
met d ' un pylone qu'une Yagi.
- La Yagi supporte mieux le vent surtout si on l'oriente "pointes au vent".
- La Cubical Quad presente un bon rapport avant-arriere sur une plus
grande plage de frequences.
- La Yagi permet un montage tout metal favorisant l ' ecoulement des
charges statiques.
- A longueur de boom egale, la Cubical Quad offre 1 ,5dB de gain de
plus qu ' une antenne Yagi .
- 1 1 est plus facile de mettre au point une Quad tribande qu•une Yagi
tribande.
- A hauteurs de boom egales, la Cubical Quad et la Yagi presentent qua
siment le meme angle de depart au-dessus de ! ' horizon ; la Quad a seule
ment tendance a rayonner un peu moins d 'energie vers le ciel , ce qui pou
rait la crediter de quelques dixiemes de dB de mieux dans les directions
favorisant le D X .
- Pour les hauteurs inferieures a }../ 2 ce qui n'est conseille ni pour l' une
ni pour !'autre, les angles de depart sont toujours les memes, mais la Cubi
cal Quad du fait de sa resistance de rayonnement plus elevee, est le siege
de moins de pertes dues au sol.
On peut dire pour resumer qu'une Cubical Quad 2 elements est supe
rieure a une Yagi 2 elements, qu'elle est comparable a une Yagi trois eleTableau recapitulatif
Antenne
Gain
(dBd)
Bande
(%)
Boom
(1/A)
passante
2 el Y
5,5
2,5
0,1 1
2 ei Q
7
2,5
0,125
3 el Y
7 .5
2
0,3
3 el Q
9
2
0,3
4 el Y
9 ,5
1 .5
0,45
135
ments ; la legere di fference theorique de gain etant compensee en prati
que par un meilleur rendemen t . Tout utilisateur de monobandes: Quad
deux elementS,OlL Yagi trois elements,sait que ce sont la deux tres bonnes
antennes .
V 8.6
-
Antennes derivees.
La Swiss Quad est une antenne toute a la masse utilisant deux cadres
de dimensions di fferentes ( 1 , 1 et 1 , 1 5>.) alimentes en mode WSJ K . L'en
semble est monodirectif comme indique figure V 8.6a .
..<
"'
"'
0
..<
"'
"'
0
Figure \' 8.6a
•
Antenne Swiss
Quad.
L 'alimentation se fait par l ' intermediaire d'un_double gamma match
comme indique a gauche, ou par un T match associe a un symet riseur
1/l comme indiqu� � droite.
La valeur de la capacite ajustable est de 300p F environ sur 20 m, 200pF
sur 1 5 m et l 50pF sur 1 0 m . Le ROS est amene au plus pres de I en jouant
simultanement sur la po s it i o n des courts-circuits et sur la valeur des con
densateurs. La mise au point parfaite est assez laborieuse, le gain obtenu
est compris entre 6 et 7 dBd .
La "bird-cage " d e G4ZU decrite figure V 8 . 6b utilise deux cadres Quad
de dimensions classiques, mais plies a 90° en leurs centres pour permettre
une realisation sans boom : les fils sont attaches et suspend us a deux croi
sillons isolants en X (bambou , fibre de verre) fixes horizontalement su r
le mat support vertica l .
Le gain est d e l' ordre d e 6dBd
o.2sA.
o,2sA.
Figure
V 8.6b - L'antenne "bird-cage' ' de G4ZU
"L'exte."'.ded Quad" ou X Quad deux �tments utilise des cadres X Quad
cl d.):;i q ..es er; tant qu'tltll'!ents rayonnants et parasites. Pour obtenir •.m rtflec
teur, le C;idl'l: parasite es( �oragt tlectriqi.iement pa. ur.e ligne coun· c:rcuaee
de longueur legeremem suptrieure a A/4. Une ligm. cou rt ci rcu i tt e de lon
gueur ltg�rement inftrieure � ')..J4 permet d'obtemr un di recteur
La recherche de la resonance a plus ou m ains de 3 �o de la frequence
de fonctionnement se fait au grid-dip couple a deux ou trois spi res fai
sant o ffice de court -circuit sur la ligne.
·
-
.
Le cadre rayonnant est alimente a travers une ligne quart d ' onde dest i
nee a abaisser ! ' impedance elevee de ce type d 'antenne. Une bo1te d 'ac
cord en bas de ligne permet d ' obtenir un ROS de I su r le cable coaxial
devant de l ' em et teu r .
L ' espacement entre les deux cadres est de 0, 1 25>-. ; le gain peut att ein
dre 9d Bd .
237
0�,125�
.95-}
.
�
1-- 1-
1-'igure V 8.6c
•
Antennc
X Quad deux
10,975
�
±
elements.
En modele rot a t i f. vu les dimensions i m ponames des cadres, ce
d 'aerien est plmot envisageable sur les bandes 24 et 28 M H z .
238
: y pe
CHAPITRE VI
Les antennes THF
Les aeriens decrits dans les c hapitres precedents sont tous transposa
bles sur THF. Cependant, !' augmentation de la frequence permet de rea
liser des antennes grandes par rapport a la longueur d ' onde, done pre
sentant plus de gain. Une Yagi a trois elements par exemple, devient une
petite antenne sur THF oil l 'on peut facilement monter a 1 0 , 1 5 voire 1.0
elements ; chose impensable en decametrique.
Parallelement, la presence du sol devient moins importante car les anten
nes se trouvent toujours A plusieurs longueurs d'ondes de hauteur, si bien que
l'angle de d�pan ne depend plus que de l 'a�rien lui-m�me.
Tout ceci fait que certaines antennes deviennent ininteressantes en THF ,
par exemple la verticale au sol , alors que d 'autres, irrealisables en ondes
decarnetriques sont relativement faciles a construire sur THF et UHF (Yagi
tongues, helices, comets).
Ce chapitre traite de ces aeriens dans l'optique THF, UHF, SHF etc .
Done a partir de 1 44 MHz, sans revenir sur ce qui a ete dej a dit dans les
chapitres precedents , les explications portent sur ce qui est specifique aux
tres hautes frequences.
Pour le 50 et le·72 MHz, bandes autorisees dans certaines regions, les
realisations peuvent s 'inspirer soit des descriptions ci-apres , soit de celles
a vocation bandes hautes, des chapitres precedents ,
VI 1 - Le dipole demi-onde
Le dipole demi-onde n 'est pratiquement j amais utilise seul sur THF ;
par contre, il est tres courant de le retrouver allie a d 'autres dipoles (rideaux .
colineaires . . . ) o u avec des elements parasites o u reflecteurs (Yagi, diedre . ) .
n n 'est pas realise sous forme filaire, avec isolateurs a ses extremites ,
mais sous forme rigide, tube ou barre de cuivre ou d 'aluminium, supporte
en son centre par une piece isolante.
.
.
139
+
Les aerietts chez I' auteur ; sur les dei.U pylones
U11
la cage du rotor.
element de dei.U metres prolonge
Ce type de realisation mecanique a trois consequences :
- i1 n'y a pas d'effet capacitif d ' extremites dii aux isolateurs
- le diametre de ! ' element n ' est plus negligable par rapport a sa �ongueur .
- les antennes THF sont dangereuses pour les yeux a cause des extremi-
tes ainsi laissees libres.
VI 1 . 1
-
Longueur de resonance du dipole demi-onde
La longueur a laquelle il faut tailler un tube ou une barre metallique
afin qu 'elle entre en resonance electrique, depend de son diametre exte
rieur ou , plus precisement , du rapport :
longueur d' onde dans le vide
diarn�tre ext�rieur
En ondes decametriques, -ce rapport etait tres eleve et le phenomene
etait masque par l 'effet capacitif des isolateurs , d 'ou le ccefficient moyen
de 0,95 adopte dans les calculs .
La courbe de la figure VI l . l a donne la valeu r du cce fficient a retenir
en fonction du rapport }./d .
Sur 1 45 MHz par exemple (}. # 2 m) un dipole realise en tube de 6 m m
d e diametre (}./d # 330) devra mesurer 0 ,966 }./2
0,966. 1 50/ 1 45 =
99 ,7 cm
=
k
d
l
=
I
k >J2
0---� u
.---'
x x·
l . l a Ccefticient moyen a rctcnir
pour le calcul d'elements resonan ts.
Figure V I
•
)Jd
� 00
200
500
1 K
2 K
5 K
10 K 20K
50K 1 00 K
241
VI 1.2 - Impedance au centre du dipc)le demi-onde
L' impedance theorique de 7 20 au centre d ' u n d i pole n 'est valable que
pour un fil de diametre negligeable par rapport a la longueur d 'onde ;
la courbe de la figure VI 1 .2a donne l'ordre de grandeur de cette i m pe dance ,
en fonction du rapport "A/d. Sur 1 45 MHz ( 1..#2 m) et avec un di am �tre d'tlc
ment de 6 mm, cette impedance sera de l'ordre de 6 1 0 ; sur THF, un dipOle
demi-onde, m�me isolt dans l'espace, sera de preftrence alimentt par du ca
ble coaxial 520.
>JO
50
Figure VI l .la
1 00
-
200
1 K
2 K
5 K 1 0 K 20 K
50 K 1 00 K
Impedance moyenne a u centre d'un dipole demi-onde.
Les valeurs donnees pour les deux courbes ci-de5SUS ne doivent etre prises
qu•a titre indicatif car le dipole est toujours influence par le boom de l ' an
tenne et meme par le cable qui l 'alimente.
241
VI 1 .3 Le dipole replie (folded dip61e, trombone)
Le dipOle repli� est fort utilist en THF, particuli�rement en tan( q u �l�m ent
rayonnant des antennes Yagi ou l'on profite de son effet �l�vateur d'im�
dance pour compenser l'effet abaisseur des �l�ments parasite s
La figure VI 1 .3a decrit quelques dipoles replies realisables en cuivre
ou en aluminium , la longueur totale du tube utilise est egale a k .>..
Le point M etant le siege d ' un nreud de tension, peut etre u t ilise pour
fixer le dipole a un boom metallique sans aucune isolatio n .
'
.
I
I
8 <
�·{�
F
t
M
1 J
X x·
d (mm)
I (cm)
>. (cm)
6
4
2
96, 1
3 1 ,2
1 0,8
207
69
1 45
435
1 255
�
I
24
longue"r
developpee (cm)
1 98,9
65, 1
22,2
Figure VI I .Ja - Dip<)le demi-onde replie. Le perimetre est egal a k>.. L'espace entre X
X ' doit etre le plus petit possible (de 0,5 cm sur 1 255 MHz ou I cm sur 1 45 MHz)
et
ll est possible de modifier le cce fficient elevateur d ' impedance du dipole
replie en u t ilisant des tubes de diametres di fferents cote alimente et cote
non alimente ; le reseau de courbes de la figure VI 1 .3 b donne la valeur
de ce crefficient elevateur en fonction des rapports d2/d l et e/d2 (e � >../40).
d l (cas classique), le crefficient elevateur d ' impedance est
Pour d2
egal a 4 que! que soit l'espacement e entre les deux tubes (dans la mesu re
=
Figure VI 1.3c:
-
Systi:me de fixation des deux parties d ' un dipole replie.
24l
d2/d,
10
9
8
7
:: l e
t
Coelf.
elevateur
' '1 1
�
6
5
4
3
2
1 ,5
4 ,5
4
1
0,9
0,8
3,5
0,7
-----
0.6
0,5
0, 4
0,3
0,2
0, 1 5
0, 1
1 ,5
Figure Vl 1.3b
( e � h/40)
244
·
2
3
4
5
6
7
8 9 10
20
e/d2
Ca:fficient elevateur d 'impedance d'un dipole rep lie a diametres inegau.,
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0,9
0,8
0,7
10
0,6
9
0,5
0,4
0,3
0,2
2
3
4
5
6
7
8 9 10
15
Figure VI 1.3d · Ccefficient elevateur d ' impedance d'un dipole replie triple a diametres
inegaux (e � >.140).
245
oil le perimetre reste egal a k� et oil e reste inferieur a �/ 20, cas au-dela
duquel l'antenne commence a prendre les caracteristiques d'un carreau
Quad .
On peut voir, figure V I 1 . 3c, un detail de realisation en extremite du
dipOle dans ie cas d'un m�tal non soudable. Cene methode permet en outre
d'ajuster precisement la longueur de l'antenne.
Des rapports elevateurs d'impedance encore plus imponants peuvent
etre obtenus en realisant un dipole tel que celui decrit figure VI l . 3d ;
le reseau de courbes donne ce rapport en fonction de d2/d l et e/d2. ll
est toujours conseille d ' avoir e � �/40. Les deux tubes de diametre d2 doi
vem etre situes de part et d 'autre de celui de diarnetre d 1 .
VI 2 - LES ANTENNES VERTICALES OMNIDIRECTIVES
Les stations mobiles utilisent la polarisation venicale car il est plus facile
d'obtenir des aeriens omnidirectifs dans cene polarisation ; il en est de meme
pour les stations relais. Comme le trafic correspondant se fait en modulation
de frequence, l'habitude a ete prise d'utiliser cette polarisation pour le trafic en
FM et pour le trafic local. La polarisation horizontale est utili see en BLU et
pour le trafic � grande distance, la polarisation circulaire est plus adaptee au
trafic spatial.
Au niveau d'une station fixe, une antenne omnidirective est facile � realiser
et elle ne necessite pas de moteur d'entrainement ; par contre, son gain est ge
neralement limite � quelques decibels et elle est plus sensible aux brouillages
du fait de sa non directivitt. Cest l'antenne ideale JX>Ur le trafic local et pour le
poste central d'un reseau.
VI 2.1 - L'antenne ground plane (GPA)
L'antenne GPA sur THF est identique dans son principe a celle des ondes
decametriques : un element vertical resonant en quart d'onde, associe a trois
ou quatre radians horizontaux ou inclines vers le sol, longs. eux aussi , d'un
quart d'onde.
L'imp&lance au point d'alimentation est voisine de 30 n avec des radians
horizontaux ; elle peut monter � 52 n si on les incline vers le sol .
La figure VI 2 . 1 a decrit une realisation simple � partir d'une embase femel
le UHF S0239 sur 1 44 MHz ; N sur 432 MHz ou BNC sur 1 296 MHz ; les
elements sont realises en rube de laiton ou en tige � braser soudes directemem
sur la prise coaxiale cornme indique.
d
F
1 45
435
1 255
Figure VI 2.1a . Antenne groWld plane :
1 255 MHz.
d (mm)
2
2
1 ,5
I (cm)
50 .�
1 6, 7
5 ,7
lcs cotes correspondent aux Crequences 145,435 et
L'inclinaison des radians est ajust� afin d'obtenir un ROS minimum sur la
ligne : il est possible d'afiner encore le reglage en jouant sur la longueur de
!'element vertical qui sera taille au depart quelques % trop longs et retaille ao
cours de la mise au point jusqu'� !'obtention d'un ROS de 1 .
Sur 145 MHz une version demontable est possible : on se contente de sou
der cinq prises bananes femelles sur le socle 50239, les cinq �lements A. /4
sont soudes � cinq prises bananes males qui viennent s'enficher le moment
venu sur les prises femelles.
VI 2.2
-
L' aatenne a jupe
L 'antenne a jupe peut etre assimilee soit a une "ground plane" dont
les radians ont ete abaisses jusqu 'a la verticale et remplaces par un tube ,
(la jupe), soit � un dipOle vertical alimente en asymetrique grace au passage
du cable coaxial ll l'interieur de !'element inferieur qui joue alors le rOle de
symetriseur quart d'onde (figure VI 2.2a).
Cette antenne presente un diagramme de rayonnement plus regulier que
le GPA dans le plan vertica l , la GPA ayant parfois tendance a generer
son maximum au-dessus de l ' horizontale ; par contre, elle est de realisa
tion plus compliquee et ne beneficie pas de la possibilite de reglage du
ROS par inclinaison des radians .
La figure VI 2 . 2 b donne un exemple de realisation pratique (vue en
coupe), la panie fouet est realisee en barre de laiton (ou de tige � braser).
diametre 2 mm. La jupe en tube de cuivre 26 x 28 vient se souder sur la
platine d ' une embase femelle UHF S023 9. La fiche male PL259 est inse247
GPA
144 MHz construite sur un soc/e S0239.
Antenne "Ringo" 432 MHz, il s' agit de deux 518 en phase. On peut voir la ligne de
diphasage au centre de I' anrenne, et I' adaptation dimpedance "monospire" d la
base.
>J4
'
I
t.:�'
I
I
I
I
I
I
I
>J4
I
I
I
I
I
I
I
I
Figure VI 2.2a • Principe de l'antenne a
jupe. L 'alimentation se fait en cable
coaxial 500.
Soc l e
S0239
(ou BNC)
Fiche PL259 -tt--;::E::=:L,
(ou BNC)
Tube
p l a s t ique
Ex em pl e de realisation
pratique. Vue en coupe de la jupe.
Figure VI 2.2b -
Cable coax1al
F
d, (m m )
h (c m )
d2 ( m m )
l2 (cm)
1 45
435
1 255
2
2
1 ,5
50.2
1 6, 7
5,7
28
22
22
4 9. 1
16,1
5,4
249
ree a chaud et bloquee dans un tube plastiq ue de diametre 1 8 mm inte�
rieur d 'origine. L ' ensemble est fixe au mat support au n iveau du bas. du
t ube plastique.
: La; mi$e,2lu� �it\t_ se. f<lit en aj u stant la lo ngueur d u fouet pour un minimllffi
q(!::B.:9��sw)�5jfi��: .
.
�
_
�Aft'.l
,d ';r;unefwrer )a. ngtdJte de I' antenne , le tube plast1q ue peut et re remplace,paf un�'tube' ri\ etallique soude sur la PL 259. Dans ce cas, la gaine
'
du cable c o axiaf i::t oit etre reunie au tube en sa partie basse par un point
de soudure.
Sur 4 3 5 et 1 255 MHz il est preferable d ' utiliser u n socle BNC, la j u pe
se fait en tube de cuivre 20 x 22.
VI 2.3 - La ver ticale demi-onde
Le doublet demi-onde vertical peut aussi etre alimente en son extremite
i n ferieure ; !'impedance d ' attaque est alors elevee, de 5000 a quelques kO
seton le diametre du brin rayonnant . L'adaptation de cette impedance ele
vee a celle du cable coaxial se fait a !' aide d ' u n circuit accorde comme
indique figure VI 2 . 3a .
F
d
1
1 45
435
255
d (mm)
6
2
1 ,5
1 , (cm)
49.9
1 6,7
5.7
12
(cm)
99,8
33,3
1 1 ,4
Figure VI 2.Ja -
Doublet demi-onde ver
tical alimente a la base par un circuit
accorde elevateu r d ' i m pedancc .
Le plan de sol art i ficicl compose de quatre radians )\/4 est parfois om is.
ce cas , son r o le e s t rem pli p a r le m a t su pport ou par la p a n ic cxte
rieu re de la g a i n e du cable coaxial lui-meme ; il peu t s 'e n s u i v re une dis
t o r s ion du diagrammc de rayonnement dans le plan vcrrica l .
S ur T H F , corn me s u r 2 8 M H z , l a bobine peu t s e li miter a u n e seule
spi re ( v o i r § I V 3 .2) ; en outre, la capac i t e ellc-meme peut et re reduite
Da n s
250
aux capacites parasites du montage, plus ou rnoins grandes selo n la pen e�
tration des tubes l'un dans I' autre et l'�canement entre les deux plaques rectan
gulaires (figure VI 2.3b).
Dural
0 10 m m ou 20 m m
Alu
\ Arrivee
serrage
Hgure VI 2.3b
0 6 mm
coax i a l a
•
Circuit accorde r�duit a
une
seule spire.
L'ecanement en t r e les deux plaques modirie la capacite d' accord .
La mise au point se fait en j ouant sur la capacit� parasite du montage, sur la
longueur de la partie verticale et sur la position du branchcment
Sur
(X).
1 45 MHz, le fouet vertical est reali� en tube duralumin de 2 cm de dia
m�tre, sa longueur est de 96 cm ; il pcut etre tailU quelques centim�trcs plus
coun, un nouvea� tube de quelques centim�tres de long est aim� ins�re en sa
partie su�rieure, une fois la longueur optimale trouv6e en le faisant coulis
ser, il est bloqu� par une vis parker. La spire est r�alis� en barre d'aluminium
de 6 mm de diam�tre. son diam�tre est de 1 3 cm (self induction 0,3J.LH, capa
cit� parasite nc!cessaire 4 pF).
V I 2.4
-
L'antenne en J
U ne antenne en J est rep resen t ee figure V I 2.4a ; il s' agit la au ssi d ' u n
fouet demi-onde vertical a li m e n t e e n haute i m p ed anc e a s a pa nie infe
r ieu re, mais dans ce cas particu lier, le systeme elevateu r d 'impedance n 'est
autre q u ' une l igne quart d ' onde en court-circuit .
251
L ' alimentation se fait en XX ' de preference a ! ' aide d 'un symetriseur
coaxial.
Seule rayonne la partie }../ 2.
·
#
>J2
0,975 >J4
l
-
Figure VI 2.4a Anten ne en J . La partie
>-.!4 adaptateur d' impedance ne participe
pas au rayonnement .
x·
X
M
Le point M est l e siege d 'un nceud d e tension ; i1 peut e tr e reuni a la
masse et comme indique figure VI 2.4b, l ' antenne peut n 'etre qu'un pro
longement du mat support .
d
I,
D
F
d (mm)
h (cm)
lz (cm)
D (cm)
1 45
435
1 255
10
6
3
99,6
33
1 1 ,4
50,4
1 6,8
5,8
3
1 ,5
1
I
Quelcon q u e
Figure VI 2.4b
•
Exemple de realisat ion
pratique.
L ' antenne est habituellement realisee sans radians ni plan de sol ; la
m ise au po i nt consiste � rechercher la position XX' donnant le minimum de
ROS sur la ligne coaxiale. On peut parall�lement jouer sur la longueur de la
partie A.n. et sur celle de la ligne )J4.
252
La figure VI 2.4c decrit une autre possibilite d 'alimentation de cette
antenne ; !'adaptation des impedances est moins precise mais peut s 'op
t imiser en agissant sur l ' espacement D .
�
2m
#
33,3 c m
>J2
D
� ajuster
Figure VI 2.4c - Antenne en J simplifiee.
116,8
cm
Figure VI 1.4d - Antenne en J soudee sur
une fiche PL 259 (435 MHz)
On peut voir figure V I 2 . 4d u ne realisation tres simple decoulant de
ce type d' alimentation , les deux tiges A. /4 et 3A./4 sont directement sou
d�es sur une fiche male PL 259J.
VI 2.5 Antenne coaxiale
Cette anten ne n 'est autre que l' antenne en J du paragraphe precedant,
mais avec la ligne A./4 d'adaptation d ' i mpedance realisee sous forme
coaxiale au lieu de l'etre sous forme bifilaire (figure VI 2 .5a).
Le cable coaxial vient se brancher au point X grace a un systeme type
gamma match ; la mise au point consiste a ajuster la longueur 1, ce q u i
n 'est pas evident , ainsi q u e l a longueur du fouet , afin d 'obtenir le m i n i 
m u m d e R O S s u r l a ligne coaxiale 50 ou 75!l.
Une rondelle isolante (verre epoxy) doit etre enfilee sur le fouet pour
eviter ! ' entree directe de la pl uie dans la ligne coaxiale, un trou en bas
de l igne A./4 est necessaire pour ecouler les condensations eventuelles.
L'ensemble peut etre fixe a un mat ve rtical au niveau du bas de la ligne
coaxiale A/4.
L 'antenne en J et l'antenne coaxiale sont parfois utilisees en tant qu ' el e
ment rayonnant d 'une antenne Yagi montee en polarisation verticale (figure
253
V I 2 . 5 b) . Cette procedure diminue les perturbations toujours apportees
a une Yagi par la presence d ' un mat support metalliqu e dans le plan de
ses element s .
hJ 2
0,975
1I
)J4
Rotor
Cable coaxial
Figure VI
2.5a -
Antenne coaxiale A/ 2
Figure VI l.Sb - Antenne en J servant d'cle
ment rayonnant a une an tenne Yagi.
V I 2.6 - L'antenne 5 / 8
Nous avons d�j� vu, au paragraphe IV 2.4 que l'antenne L�vy produit son
gain maximal lorsque chaque el�ment mesure 0,64 A. soit environ 5 ").JS. Cette
propri�t� est utilis�e sur THF avec l'antenne verticale 5/8 sur plan de sol : le
gain par rapport � une GPA A./4 est de 3dB .
L ' impedance a la base d ' un fouet 5/8 est capacitive avec une compo 
sante reelle voisine de 500 ; la figure VI 2 . 6 a donne la me t h ode la plus
courante de compensation de la composante reactive : une bobine L est
t out simplement insen!e entre la base de l'antenne et l' a.me du cable coaxial
5 20 .
L 'attaque se faisant a basse im pedance, le plan de sol , constitue d 'au
mains quatre radians }.. / 4 est indispensable . Lorsque cet aerien est utilise
en mobile, le plan de sol est realise par le toit metallique du vehicule .
254
*
5 >JB
• Une bobine L en serie a
la base de l'antenne compense la compo·
sante capacitive du fouet 5h/8 .
Figure VI 2.6a
Cable so n ·
S mm du'
Figure VI 2.6 b
•
Antenne 518 su r
1 45 MHz. La piece suppon peut etre pre
vue aussi pour une fixation sur gouttiere
de vehicule. Dans ce cas, les radians ne
sont pas uti lises .
i
/
11
m 22
-
-·
espacement e n t re
s p i re s 2 m m
4 rad i a n s '2 2 m m
l o n g u e u r 49 c m
soudes s u r l a p l a q u e
U de fixation
255
Dans les rtalisations industrielles, la bobine comporte 6 spires d'acier trait�
inox sur un diam�tre de 2 , 1 cm. Diam�tre du conducteur : 4,5 mm, espacement
entre spires : 9 mm. La figure VI 2.6b montre une realisation plus accessible �
l'amateur, le fll est bobint sur une barre de plexiglass percte au sommet pour
recevoir le fouet et taraudte en bas pour etre fixte sur le support. Le nombre
de spires de la bobine est aju stt experimentalement pour obtenir un ROS mi
nimum.
Le nombre de spires peut etre degrossi au g rid-dip, bobine cote coaxial
reunie a la masse ; le reglage final est pointu et se termine en jouant sur
la longueur de la bobine par effet de ressort. La self induction diminue quand
on ttire la bobine, elle augmente quand on la compresse.
V I 2. 7 Antennes colineaires
Pour obtenir du gain en polarisation verticale tout en restant omnidi
rectif, il est necessaire de faire rayonner plusieurs elements colineaires en
phase ; en effet , le prolongement d ' u n fouet vertical au-dela de 5">-/8 ne
provoque pas d ' augmentation de gain a l ' horizontale , bien au contraire ,
a cause de } ' apparition de folioles parasites dans des directions inexploi
tees sur THF {rayonnements vers le ciel) . Un fouet onde entiere, par exem
ple , ne rayonne rien a l' horizontale .
Les figures V I 2. 7 a et b montrent deux antennes Levy polarisees verti-
#
#
I
I
)J2
1
X
x·
M
!
�
x·
)J40
0.975 )J4
Figure Vl l. 7a - Deux demi-ondes en phase
avec adaptation d ' impedance par la ligne
>.14 en court-circuit.
256
h
X
)J2
I
#
0.64
#
0,64
M
t
..
)J40
h
0 . 1 07 )..
-
l'igure Vl l.7b - Deux 5 / 8 en phase avec
adaptation d ' impedance par ligne court
circuitee.
calement avec adaptation d'impedance par ligne court-circuitee, l ' une
mesure 2 x >--.! 2, c 'est une Levy demi-onde, gain 1 ,64dBd, ! ' autre mesure
2 x 0,64>--. , c 'est I' extended Zeppelin , gain 3d8d.
La ligne court-circuitee mesure 0 ,975>-../4 dans un cas et environ
0, 1 1 >-..d ans l ' autre, afin d 'obtenir un nceud de tension au point M. L ' a n
tenne peut etre fixee a un support m etallique en ce point.
L'alimentation se fait en XX' avec symeuiseur coaxial (voir chapitre X). La
mise au point se fait en recherchant la position XX' donnant le ROS m i ni
mum ; on peut parall�lement grace � un court-circuit ajustable, jo��r sur la
longueur de la ligne court-circuit�e.
L 'alimentation de ces aeriens peut se faire aussi en tension au point bas
de l 'antenne comme indique figure VI 2 .7c (attaque en J ) .
Comme toujours , J a mise au point consiste a trouver l e point XX'
optimum .
0 6 mm
4 1 ,5 c m
1 , 5 cm
7,4 c m
4 1 ,5 c m
1 6,8 c m
x
x·
1 .5 cm
1 quelconque
Figure V I 2.7c - Attaque en
J d e deux
S/8
en phase (43 5 MHz)
257
Cette solution permet de degager totalernent la partie rayonnante du
mat support et d'obtenir u n diagrarnrne de rayonnement parfaitement cir
culaire ; en e ffet . la presence du mat a cote de ces aeriens produit un .e ffet
d e reflecteur qui arnplifie l e rayonnement dans la direction cote antenne
au detriment de la direction opposee . La distance dipoles-mat peut d ' ail
leurs etre ajustee , en general aux environs de 'h/4, afin d ' optimiser ce phe
nomene lorsqu 'on desire favoriser une direction particuliere. La distor 
sion du diagramrne de rayonnement peut atteindre plusieurs decibels .
Si, par contre, on desire un rayonnement regulier bien que l ' antenne
soit rnon�e tl cOt� d'un mlit, mieux vaut alors l'espacer au maximum de celui
ci C A./2 et plus).
Pour depasser les 3 dBd de ! ' expended Zeppelin , il faut alimenter en
phase plusieurs dipoles colineaires (ou plusieurs expended Zeppelin) ; les
methodes donnees au paragraphe V 3 restent valables et la figure VI 2 . 7 d
donne u n exernple a quatre dipoles demi-ondes mis en phase par ligne 'hi 4.
L ' attaque se fait en XX ' par symetriseur coaxial .
#
>J2
l � )J40
Figure VI 2.7d Quatre dip61es en phase boul
-
a bout ; G = 4,5 dBd F = 145 MHz
#
>J2
0,975 >J4
Sur T H F cependant , il est preferable d' espacer un peu plus Ies eh!mems
afin d ' ameliorer le gain de ! 'ensemble . Dans ce cas, l ' alimentation de cha ·
cun d ' entre eux doit etre faite par cable coaxial .
158
La figure VI 2.7e donne un exemple ?l quatre dipdies. Les lignes SO!l partam
des dipoles peuvent avoir une longueur L1 quelconque mais identique pour
Ies quatre, on prend , en fait, un multiple entier de A/2 pour etre sur de
! ' im pedance ramenee a leur point de liaiso n , ici 25f2. Les deux tron�ons
suivants, longs d ' u n nombre i m pair de A/4 ramenent ces i mpedances a
1000 ; leur m ise en parallele donne les 50{} permettant d 'a ller j usqu ' a
l ' emetteu r .
Pour que Ies dipoles soiem e n phase, il faut e n outre q u e les ames des
cables L, soient reunies aux demi-dip6les superieurs.
Les longueurs donnees sur la figure comprennent les tes et les fiches
de liaison s ' il y a lieu . Pour couper le cable coaxia l , il faut tenir compte
de son cre fficient de velocite k (longueur reelle
longueur electrique cal
cu lee x k ) .
=
CAble 5 0 0
•
L,
LJ
k
)J2
=
=
=
k ;>.. ou 2 k ;>..
k. 3 )J4 ou k. 5 )J4
coeff. de veloc i t e
C A b l e 50 0
- so o
.. )J2
L,
LJ
CAbl e 50 0
i. l
•
)J 2
L,
Figure VI 2.7e . Quab'e dipales en phase
J'espacement optimal ; G
6 dBd F
=
a
=
435 MHz.
259

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