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L'antenne EFHW !

Faites Dominique, le forum est là pour échanger.

73,
Philippe

Citation de F4HJH le 10 avril 2021, 11 h 17 min

Je crois qu'une antenne est une affaire de compromis, si non nous aurions tous à minima des 1/2 onde, 5/8  et bien sur installées à bonne hauteur au dessus d'un sol parfait et correctement alimentées.

La réalité nous amène à devoir étudier des systèmes plus agiles, discrets et pouvant fonctionner même modestement dans des espaces restreins.

L'idée étant d'obtenir le meilleur rayonnement compte tenu des contraintes que l'on subit. Et je crois que c'est le sujet avec cette antenne.

Je continue à me poser quelques questions : Notamment sur les limites de ces antennes, et donc quelles solutions "plus propres" techniquement ?

Alors suite à vos réponses, je me suis replongé dans les livres, notamment "Les antennes de R.Piat/R.Brault" pour trouver des systèmes (antenne + feeder) se rapprochant de l'EFHW comme base, à minima des brins rayonnants lambda/2
j'ai donc révisé quelques bases et notamment les système d’excitation aux extrémités des brins demi-onde ( = donc alimenté en tension)

Et je pose la question suivante (ou autrement écrit, savoir si j'ai compris) :

  • Alors, l'ajout de circuits LC voir R ! Ne contribuent ils pas à amortir le système et donc permettre une meilleure bande passante, un ROS plus plat sur les points d'accord au détriment finalement de la performance ? (Rayonnement)
  • Sans ces circuits, pour espérer avoir des points d'accord sur d'autres bandes, il faudrait exciter le système sur d'autres points du feeder de façon à retomber dans des longueurs finalement de lambda / 2 (brin ou brin + feeder).

Bonjour Christophe,

Je reviens donc sur votre message ci-dessus après avoir eu dernièrement un petit problème technique puis avoir été entrainé dans des digressions qui nous sortaient de l'objet de cette discussion.

Alors,

Sur la notion de compromis,

Amha, le principe consiste à poser le problème ainsi :

1 - "Quelle est le type d'antenne traditionnelle qui peut être installé de manière orthodoxe dans les conditions dont je dispose ?".

Il est fonction de la hauteur et de l'espace bien dégagé disponible, ainsi que de la longueur et cheminement de la ligne de transmission jusqu'à la station.

2 - "Quelle est la fréquence d'utilisation la plus basse à laquelle je puisse prétendre dans ces conditions pour un fonctionnement correct ?".

Elle est essentiellement fonction non seulement des dimensions de l'antenne mais aussi de la hauteur disponible au-dessus du sol ainsi que de l'éloignement de tout obstacle. Il est aussi important de dégager le ventre d'intensité de l'antenne que d'éloigner ses nœuds de tension de l'environnement, en particulier le sol. La hauteur minimum à respecter pour un fonctionnement électrique correct et hors considérations sur son diagramme de rayonnement est d'au moins un cinquième d'onde (20%). Prendre par exemple comme moyen de comparaison une antenne utilisable sur la bande dix mètres est assez parlant : 5m au-dessus du sol  pour un doublet horizontal sur la bande 40m est équivalent à 1.25m pour un doublet sur la bande 10m. Autant dire que sur 80m ou 160m le moindre fil horizontal tendu un peu n'importe comment constitue bien plus une ligne de transmission avec le sol qu'une véritable antenne.

3 - "Que puis-je modifier afin de descendre en fréquence une antenne traditionnelle et orthodoxe ?"

Raccourcir ses dimensions physiques, de manière raisonnable - en général pas plus de 70%, et ajouter un moyen de compensation électrique (bobine, ligne/stub, capacité terminale). Faire le maximum pour limiter les pertes (éviter les tores en ferrite...) et tout couplage avec le sol ou structure voisine.

4 - "A quoi dois-je m'attendre en terme de pénalités si je ne respecte pas les points ci-dessus ?".

Concernant le point 3, l'allongement électrique est déjà responsable d'une diminution du champ électrique produit à cause des pertes introduites par le ou les moyens de compensation (qualité d'une self, par ex.), ensuite la bande passante de l'antenne est elle aussi diminuée.

Concernant les points 1 et 2, le plus pénalisant est dans le non respect de l'orthodoxie de l'installation, c'est à dire le dégagement de l'antenne par rapport au sol et aux obstacles avoisinants, son positionnement de manière symétrique par rapport à tous ces derniers (sol et obstacles), le cheminement correct de la ligne de transmission, au moins pour son premier quart-d'onde, c'est à dire dans la zone de moindre champ (le cas classique : le câble coaxial réunissant un doublet à la station doit quitter l'antenne perpendiculairement à celle-ci). Indépendamment du peu d'efficacité d'une antenne mal disposée / installée, c'est aussi la probable cause de divers déboires électroniques (CEM) pour son propre équipement ou pour les appareils sensibles du voisinage. Une utilisation temporaire en portable et sur un site isolé n'impose évidemment pas les mêmes contraintes qu'une installation en station fixe. De plus, pour peu qu'il s'agisse d'un endroit extrêmement bien dégagé, cela permet de compenser les maigres performances de l'antenne.

Quelques conséquences de ces principes sur les décisions à prendre :

+ on évite de trafiquer sur 80m avec un bout de fil qui pendouille un peu n'importe comment dans un jardinet de type anglais situé à l'arrière d'une maison mitoyenne en zone ultra-urbanisée.

+ on fait le maximum d'efforts pour augmenter la hauteur de l'antenne au-dessus du sol (sauf antenne Marconi, bien entendu) et on choisit l'antenne ainsi que sa fréquence d'utilisation pour atteindre ce but.

+ on ne maîtrise pas la qualité du sol, de toute façon très rarement excellent conducteur et qui plus est non homogène, et donc on éloigne le plus possible la totalité de l'antenne de ce dernier.

+ on évite de multiplier sur un même site le nombre d'antennes proches les unes des autres, et en particulier lorsqu'elles peuvent résonner sur la même fréquence, en mode fondamental ou en mode harmonique.

+ on évite toute antenne dont l'alimentation s'effectue ailleurs qu'en un ventre d'intensité ou de tension, c'est à dire au milieu ou à l'extrémité d'une demi-onde, si on n'a pas les connaissances suffisantes pour contourner les problèmes qu'elle peut poser.

+ et si l'on souhaite s'équiper d'une antenne raccourcie, on la choisit avec le minimum de bandes opérationnelles et le maximum de qualité (chasse aux pertes et aux mauvais contacts).

Tout ceci constitue donc un ensemble de compromis à accepter, mais plutôt du coté des bandes et modes de trafic pratiqués que du côté de l'antenne elle-même. On ne peut pas avoir le beurre et l'argent du beurre.  😉

Sur les systèmes discrets et modestes :

Oui, il y a toujours dans la vie d'un radioamateur quelques moments où il souhaitera réaliser des QSO avec des moyens non conventionnels. Mais normalement cela ne doit pas être une fin en soi mais juste une tentative expérimentale ou un besoin très temporaire (/P, camping, chambre de bonne sous les toits parisiens, opération SOTA, etc.). Mais là encore une bonne partie des principe énoncés précédemment s'appliquent car il est inutile de sans cesse essayer de réinventer la roue, surtout en voulant sortir des sentiers battus façon roue carrée. Tout à été dit au sujet des antennes HF (je n'ai pas d'avis pour celle du domaine SHF et au-delà !) et les véritables "nouveautés" apparues après la description de l'antenne Yagi ne sautent pas aux yeux tandis que les "curiosités" nées d'expériences menées par des autodidactes insuffisamment expérimentés sont légion, essentiellement parce qu'elles s'adressent à des gens encore moins compétents que leurs créateurs et qu'elles permettent tout de même de faire des QSO, comme tout élément conducteur de longueur acceptable excité par un générateur HF.

Alors, oui, l'antenne EFHW multi-bande est l'une de ces antennes qui peut être utilisée de manière discrète (mais pas si modeste que cela puisque dans ses versions commerciales elle coûte tout de même quelques centaines d'euros pour un bout de fil électrique, un isolateur, un tore en ferrite, un petit condensateur, une prise SO-239, quelques boulons, et une boite en plastique). Bref, lorsqu'on est pressé de trafiquer sur plusieurs bandes sans même devoir tourner deux ou trois boutons sur une boite de couplage coûtant deux fois moins cher et raccordée elle aussi à un simple bout de fil (comme le signalait précédemment Georges, F6CER), on peut faire ce choix.

Enfin, il reste les explications supposées techniques de son fonctionnement :

  • End-Fed ? Non !
  • Half-Wave (1/2 onde) ? Non plus !

Alors pourquoi ce nom ?

J'ai bien une petite idée : au départ cette n-ième antenne ferritée a été conçue par/pour des adeptes du trafic SOTA, donc station portable QRP (quelques watts) et la plupart du temps sur seulement 40m et/ou 20m. Système acceptable bien que l'idée d'utiliser un tore en ferrite n'ait pas été la plus judicieuse. Légère, facile à mettre en place, mais pas vraiment bien équilibrée électriquement, ce qui ne pose toutefois pas trop de problème lorsqu'on l'excite avec au maximum 5 watts. Utilisée loin du monde et de ses accessoires électroniques, alors supportable. Donc, 1/2 onde supposée et alimentation en extrémité si on ne regarde que l'aspect physique mais qu'on ignore l'aspect électrique et le problème posé par le tore. Passons... Nous avons bien là une antenne "agile, discrète, et qui peut fonctionner modestement" comme vous le souhaitez, sous réserve qu'on ne lui en demande pas trop et que l'on ne soit pas trop regardant sur son nom.

Malheureusement, on devient vite exigeant ! Alors certains, plutôt orientés petit commerce,  ont souhaité faire fonctionner cette antenne sur plusieurs bandes, et y sont arrivés en laissant le câble coaxial jouer le rôle de contrepoids pour une antenne qui ne fonctionne plus en demi-onde ou multiple. D'autres, encore plus exigeants, on souhaité pouvoir atteindre la bande 80m et ont ajouté une bobine de forte inductance, la tresse du câble coaxial étant encore mise à contribution et les pertes compensées par toujours plus de puissance côté émetteur. Certes, certaines parties du dispositif peuvent chauffer mais cela a été résolu en expliquant que le tore serait plus à son aise dans une boite de bonnes dimensions et bien aérée et/ou en utilisant le terme "Puissance ICAS" [*], qualificatif qui ne concernait jusque-là que le régime de fonctionnement des lampes d'émission et qui s'appuie sur un fonctionnement intermittent. Certains osent tout et c'est à cela qu'on les reconnait !

* ICAS : Intermittent Commercial & Amateur Service. Régime intermittent permettant au dispositif, tube d'émission ou transformateur d'alimentation, de se refroidir. [Ref. RCA]

 

Christophe, vous posez aussi cette question : Quelles sont les solutions "plus propres" techniquement (que ces antennes EFHW) ?

Je pense que vous pouvez les extrapoler de mon long déballage précédent :

+ penser demi-onde, une vraie, qui se suffit à elle-même, comme dans un dipôle classique.

+ concevoir son mode d'alimentation selon les principes traditionnels, au centre ou en extrémité.

+ un fonctionnement sur plusieurs bandes peut s'obtenir pas des moyens traditionnels (trappes LC à la W3DZZ, modification de la longueur du fil d'antenne, ajout de stubs, etc. ) ainsi que, pour quelques bandes en relation harmonique, par l'utilisation d'une boite d'accord de type Lévy/Zeppelin historique qui, par nature, équilibre à peu près correctement la ligne de transmission.

+ et surtout, installer l'antenne correctement, c'est à dire dans les règle de l'art, à bonne distance du sol et de l'environnement proche.

 

Enfin, pour votre dernière question au sujet de l'effet d'un circuit LC en extrémité de 1/2 onde, non, si il est correctement réalisé, en particulier sa bobine, il n'y a aucune raison pour que cela apporte des pertes notables à l'ensemble, et oui, lorsqu'il y a des pertes cela élargit la bande passante. Oui encore, en modifiant la longueur de la ligne parallèle pour retrouver des longueurs électriques d'1/4 d'onde ou multiple, vous trouverez aussi une possibilité d'utilisation sur une fréquence harmonique, ce qui s'obtient tout autant avec la boite d'accord évoquée plus haut grâce au jeu de la self et du ou des condensateurs variables.

Espérant vous avoir ouvert quelques horizons, et sans regretter aucunement d'avoir bousculé quelques légendes, fables, utopies ou croyances,

Bien cordialement,

Francis, F6AWN

Citation de F4FEI le 12 avril 2021, 17 h 56 min

Merci pour vos commentaires, mais vous me permettrez de ne plus y répondre. Il est clair que je ne partage pas vos conclusions sur cette antenne et je pense que cela ne sert plus à rien d'epiloguer.

Bonsoir Dominique,

Vous êtes un peu mauvais joueur... 🙂

Cette discussion est ouverte à tous les inscrits et chacun est bien entendu libre d'y participer ou non, même en ne venant en fait que seulement republier ici ce qu'il a déjà décrit sur son site personnel, ce qui est votre cas.

Toutefois, il y a une grosse différence entre la publication sur un site Web personnel et un forum : dans le premier cas on est seul juge et on ne risque pas d'être contredit. C'est donc beaucoup plus confortable. Ici, il faut parfois se remettre en cause.

Pour le reste, laissez donc fuser les commentaires, chacun y trouvera sa part de vérité et se fera sa propre idée sur cette antenne.

De plus, cela doit certainement commencer à ennuyer certains lecteurs du forum.

On ne force personne à suivre cette discussion... 😉

 

Donc, restons-en là, si vous le voulez bien.

On ne force personne à maintenir sa participation... 😉

 

Je viendrai tout de même compléter la dernière description faite, cela peut peut-être intéresser d'autres OM.

Plus simple, les lecteurs intéressés ont déjà l'adresse de votre site Web personnel puisque vous l'avez fournie en deux endroits de votre tout premier message (#23). Je la rappelle à toutes fins utiles :

https://f4fei.wordpress.com/realisations/antenne-efhw/

Francis, F6AWN

 

Bonsoir Francis,
Je ne suis pas mauvais joueur, juste lassé de répéter la même chose.
Vous avez vos convictions, moi non, je ne fait juste qu'expliquer des résultats dont vous contestez l'interprétation. C'est votre droit, je le respecte, vous êtes sans doute "quelqu'un qui sait".
Et puis, pas de procès d'intention, le lien vers mon site était juste une solution de facilité pour ne pas dupliquer résultats, schémas etc.
Bon, je vous laisse à vos certitudes, je retourne à mes expérimentations.
Ah... Au fait, j'aimerais tout de même savoir ce que vous auriez préconisé à ce malheureux OM qui habite un village anglais sans jardin et qui ne peut pas installer de verticale ?
Mais vous n'êtes pas obligé de répondre...
Bonne soirée.
73 de Dominique - F4FEI

Citation de F4FEI le 12 avril 2021, 20 h 33 min

Ah... Au fait, j'aimerais tout de même savoir ce que vous auriez préconisé à ce malheureux OM qui habite un village anglais sans jardin et qui ne peut pas installer de verticale ?

 

Je lui aurais d'abord fait lire ce message de Francis. Puis, réviser un peu ses ambitions pour qu'il choisisse une bande. Et là, le dipôle demi-onde 20m va très bien dans ses 11M. S'il peut ne pas l'aligner totalement avec le faitage ce serait mieux mais pas obligatoire. Si le 40m est préféré, je serais parti sur ce type d'antenne en la développant un peu pour profiter des 11m.

Maintenant, si avec 11m de long vous voulez faire du 80 au 10m, relisez le message de Francis. Et bouclez s'il le faut 🙂

J'ai eu aussi à prendre des décisions avec moins de 10m de combles (fermettes) puis de combles aménagées. Moi aussi je voulais faire du toutes bandes de 160 à 10 GHz avec un fil. Mais le principe de réalité vous rattrape vite. Alors je suis passé du fil bâtard au dipôle mono 20m replié aux extrémités. Aujourd'hui je suis à 2 dipôles à trappes de 30 à 10m.

Vous dire de que j'ai fait avec ne servirait à rien, mais je ne brouille personne et j'arrive même à faire du mono 40m à la Coupe du REF avec une bonne boite d'accord, mais très peu de puissance 🙂

Il vaut mieux un bon mono-compromis qu'une antenne multi-mauvaise.

 

Bonne soirée,
Philippe

 

 

Bonsoir Dominique,

Je n'ai pas de convictions sur cette antenne ou d'autres. Par contre, j'ai quelques convictions sur l'utilité d'un raisonnement cartésien s'appuyant sur une théorie bien établie. Le domaine des antennes est probablement le plus compliqué qui soit pour un radioamateur qui cherche à s'instruire dans le domaine de la radioélectricité. A chaque fois qu'il croit avoir atteint un palier en pensant qu'il s'agit du dernier étage des connaissances en la matière, il découvre qu'en soulevant une trappe il va lui falloir à nouveau grimper des escaliers, de plus en plus difficilement, pour atteindre un nouveau palier. Mais comme le dit Philippe, F8BXI, ce n'est pas la destination qui compte le plus mais le chemin parcouru pour essayer de l'atteindre. 😉

Je n'ai pas non plus de certitudes, sauf bien sûr celles qui concernent des faits bien établis (au sens scientifique, évidemment). Par exemple, la notion de ROS est scientifiquement bien établie et admise, et donc il est faux de dire qu'un ROS de 3 correspond à une baisse de puissance de 25% ! La mesure d'un ROS supérieur à 1 n'est que le signe d'une désadaptation d'impédance mais en aucun cas d'une perte de puissance, même qualifiée de réfléchie et qui irait se perdre on ne sait où. La seule perte de puissance notable en présence de ROS ne dépend que des pertes apportées par la ligne de transmission [nota : pratiquement aucunes avec une "échelle à grenouilles" et en présence d'un ROS bien plus élevé que 3 !] ou, avec un transceiver "solid state", à cause d'un système de protection qui diminue la puissance de sortie de l'appareil en présence d'un ROS qui entraine des modifications de tension et intensité dont l'une ou l'autre peut s'avérer dangereuse pour la vie des transistors du PA.

Ah... Au fait, j'aimerais tout de même savoir ce que vous auriez préconisé à ce malheureux OM qui habite un village anglais sans jardin et qui ne peut pas installer de verticale ?

D'essayer de faire de la radio en /Portable ! 😉

Bonne soirée aussi.

Cordialement,

Francis, F6AWN

 

F8BXI :

"Il vaut mieux un bon mono-compromis qu'une antenne multi-mauvaise."

C'est vrai aussi pour les voitures, les tournevis, les transceivers.

Non, je n'ai pas écrit "et les XYL" ! :mrgreen:

73,

Francis, F6AWN

 

Je n'ai pas non plus de certitudes (a priori, si !), sauf bien sûr celles qui concernent des faits bien établis (au sens scientifique, évidemment). Par exemple, la notion de ROS est scientifiquement bien établie et admise, et donc il est faux de dire qu'un ROS de 3 correspond à une baisse de puissance de 25% ! La mesure d'un ROS supérieur à 1 n'est que le signe d'une désadaptation d'impédance mais en aucun cas d'une perte de puissance, même qualifiée de réfléchie et qui irait se perdre on ne sait où. La seule perte de puissance notable en présence de ROS ne dépend que des pertes apportées par la ligne de transmission

Bonjour Francis,

Désolé Francis, mais cette affirmation prouve bien que vous ne maîtrisez pas le sujet, et pourtant c'est une question élémentaire...

La puissance d'une source est transmise en totalité à la charge si les impédances (source et charge) sont conjuguées.
Voici un petit calcul (source et charge résistives pour simplifier) fait sur un coin de table qui le prouve avec une source de 50 ohms (l'émetteur) et une charge de 150 ohms vue par l'émetteur (ROS = 3) :

Alors, avant d'avancer n'importe quoi, revoyez vos fondamentaux ou mettez en équation ce que vous dites.
Je vous encourage à faire ce calcul avec une impédance de charge complexe. Le résultat sera le même, d'où, dans le cas d'un ROS élevé, la nécessité de mettre un réseau d'adaptation (en L, en Pi, en T, une ligne d'impédance et de longueur adéquates, etc.).

Bonne journée.

73 de Dominique - F4FEI

Bonjour Dominique,

En attendant la réponse de Francis directement visé dans ses connaissances élémentaires, je vous recommande, et surtout aux lecteurs d'une manière générale, les documents sourcés suivants :

Le site de Jean-Claude, F6CSS, menu Antennes - Lignes.

Liens vers des documents de F6KRK à partir du site de F6CSS.

Bonne journée,
Philippe

 

Bonjour à tous,

Excellent site et documents.
Je vous conseille vraiment de tous les lire.
Pour notre sujet, voir aussi :
http://f6css.free.fr/Abaques_ROS.html
Et en particulier la phrase :
La puissance active transmise à la charge (antenne) sera dans tous les cas égale à la différence entre la "puissance directe" et la "puissance réfléchie". 

Et merci à Philippe, de répercuter vers ces documents si il ne peut répondre lui-même, mais je suis sûr que si 😉

73 de Dominique - F4FEI