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Méthode d'analyse empirique d'une antenne

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Bonjour,

Je ne sais pas si le titre est bien choisi mais voici ce que je souhaite exposer, qui pourrait se résumer en une question : pourrait-on essayer de développer une méthode permettant de se faire une idée précise du fonctionnement d'une antenne donnée ?

Je vais essayer d'être plus clair.

La bonne, et seule méthode efficace, c'est de comprendre le programme de l'examen sur les antennes, d'aller plus loin avec quelques livres et de se forger son opinion sur telle ou telle modèle. Mais cela reste une opinion personnelle qui, si elle n'est confrontée à aucune autre opinion, reste sujette à erreur et peut être facilement biaisée par ses propres fantasmes et/ou envies.

Par méthode, j'entends comme un tutoriel permettant à quiconque ayant au minimum le niveau de l'examen, d'évaluer rapidement ce que peut valoir une antenne sur quelques critères à décider, comme la 'performance' d'une manière empirique, son rayonnement, sa polarisation, comment elle se compare avec des standards connus et indiscutables, etc.

Et ceci, sans avoir à modéliser l'antenne, ni même l'essayer sur le terrain. Juste se faire une idée la plus précise possible d'une antenne devant le marketing, la publicité des fabricants et les allégations pseudo scientifiques de pseudos gourous 🙂

De mon côté, pour donner un exemple, quand je regarde les caractéristiques d'une antenne (sur quelle(s) bande(s) est-elle sensée fonctionner, gain annoncé, diagramme revendiqué, ...) et sa constitution physique (longueur, où se trouve l'alimentation, quel artifice utilisé pour ramener 50 ohms à l'émetteur, ...), je me base sur ce que j'ai appris pour l'examen et développé un peu par la suite, que ce soit en théorie ou par la pratique.

Pour me faire mon idée, je vais me référer aux deux antennes basiques étudiées pour l'examen : le dipôle demi-onde alimenté en son centre et le monopole quart d'onde. Ensuite, je regarde comment la dite antenne peut être comparée ou de quels éléments/critères elle s'éloigne de ces deux standards.

Peut-on seulement réfléchir sur la possibilité de créer une telle méthode ? Et si une méthode est envisageable, appliquons-la à des exemples d'antennes connues mais qui s'éloignent suffisamment des deux standards ci-dessus pour être significatif et tester cette possible méthode.

Bonne réflexion😉

73,
Philippe

Bonjour Philippe,

Bonjour à tous,

Intéressante question ! Elle mérite un peu de réflexion et un peu de temps aussi pour rédiger une réponse sérieuse et probablement en plusieurs épisodes. En attendant, je te propose la lecture ou relecture d'un article que tu proposes en téléchargement sur ton site :

https://radiobxi.org/blog/?dl_id=11

Certes, il ne réponds pas exactement à ta question mais il rappelle que telle antenne donnée est pratiquement unique une fois installée et utilisée, ce qui rend les comparaisons un peu difficiles. Mais je pense avoir bien compris que tu souhaites d'abord pouvoir te faire une idée sur les performances de telle ou telle antenne sur la seule base de sa description. Tu as d'ailleurs relevé un point essentiel : il est hautement souhaitable d'avoir bien compris comment fonctionne un dipôle demi-onde, et accessoirement une antenne quart d'onde dotée de son nécessaire contrepoids, pour en faire une référence par rapport à laquelle les autres antennes pourront être comparées.

Comme indiqué en introduction, je vais donc y réfléchir et commencer la rédaction d'un début de réponse. 😀

Cordialement,

Francis, F6AWN

Bonjour à tous.

Philipe, pour compléter la réponse de Francis  je pense qu'il ne suffit pas d'avoir les connaissances élémentaires nécessaires à l'examen (dipôle 1/2 , onde et 1/4 d'onde au sol) pour pouvoir appréhender des comparaisons opportunes entre l'antenne théorique de base et celle que l'OM peut avoir entre les mains.

Certaines antennes reconnues comme efficaces (et qui le sont, du moins sur la plupart des bandes pour lesquelles elles sont prévues) présentent parfois des radians de longueur ridicules (Je pense par exemple à la R7 Cushcraft et CHA5 Comet). Il faut disposer d'autre chose que de la description commerciale, avoir le schéma des structures internes (trappes et systèmes intégrés d'alimentation. Le cas de la R7 en est un superbe exemple) et en comprendre le fonctionnement.

En conclusion s'il s'agit d'estimer l'efficacité  d'une antenne simple "home made" par rapport aux antennes de base je pense qu'une méthode d'estimation des performances pourrait pouvoir être établie. Par contre pour les antennes "commerciales" EFFICACES (oublions les gadgets) et souvent (très) complexes, c'est nettement moins évident.

73 - f5lpr - Denis.

(P.S: j'ai uniquement évoqué la CHA5 et la R7 pour les avoir possédées et utilisées il y a quelques années...je sais, c'est vieux...hi !

Il y en a d'autres nettement plus contemporaines et tout aussi complexes dans leur fonctionnement et/ou adaptation à l'incontournable 50 Ohms)

Bonjour Denis,

Merci de ta remarque. Je ne pensais pas obligatoirement à des conceptions commerciales un peu alambiquées mais aux conceptions simples comme les dipôles alimentés avec du coax ou du bi-filaire ; des alimentation au 2/3 ou en extrémité ; des configurations en L inversés, les carrés ou triangles filaires horizontaux,  etc.

Le résultat ne doit pas forcément être  en terme d'efficacité -- ce qui reste soit très mathématique si l'on veut être rigoureux, soit très approximatif et géo dépendant si l'on veut faire court -- mais plutôt en terme d'objectivité de fonctionnement d'une antenne. J'ai quelques modèles en tête mais je préfère attendre le résultat des cogitations de Francis pour aller plus loin 🙂

En gros, j'aimerais éviter d'en arriver aux classiques 'ça marche chez moi' ou 'j'ai fait des QSO donc ça marche', qui ne veulent strictement rien dire en terme de réflexion technique. Même ces sujets peuvent souffrir de l'affect de leurs utilisateurs et donc retirer tout recul sur la réalité technique de fonctionnement d'une antenne. Trop de personnes ne jurent que par tel ou tel modèle ou encore par telle ou telle simulation logicielle et cela en affecte directement tout raisonnement technique. Si en plus leur auteur technique ou une 'pointure' dans le domaine en vante les mérites, plus de discussion possible.

Maintenant, même avec les exemples que tu cites, sur lesquels je ne prendrai que la R7 que je connais bien car utilisée dans différents endroits et configurations (et à présent démontée dans mon garage :-)), à partir du moment que tu sais que c'est un fonctionnement en demi-onde, cela devrait te suffire pour en tirer des conclusions comme : je n'ai pas de radian à mettre au sol ; il y a des selfs pour adapter la longueur de 7 et quelques mètres, je vais donc avoir des pertes ; il y a une boite étrange en bas pour que je puisse connecter un coaxial, je pressens donc d'autres pertes ; c'est un fonctionnement demi-onde, donc le bas de l'antenne devrait être affecté par la proximité du sol, peut-être que la boiboite gère cet aspect, probablement au détriment d'un peu de perte dans l'adaptation.

Avec ceci, même sans regarder les spécifications constructeurs, je peux quasi en déduire qu'il serait préférable de la monter assez haute au-dessus du sol et dans tous les cas, dégagée le plus possible de masses environnantes. Physiquement, il faut penser à un haubanage un peu sérieux si on veut passer le prochain coup de grisou 😉 Et in fine, je me dis qu'elle vaut le coup d'un essai, au moins pour voir si elle reprend quelques caractéristiques des antennes verticales, c'est à dire un tir bas sur l'horizon favorisant le contact lointain.

Voilà ce que je nomme sans doute maladroitement une méthode empirique pour analyser une antenne. Les pré-requis sont : une bonne connaissance , voir maitrise des deux antennes de base, demi-onde alimentée au centre et quart d'onde au sol. Et surtout beaucoup de recul sur les specs et les essais constructeurs et, pire que tout, sur les retours des utilisateurs sur les sites web 😉

73,
Philippe

Pour se decontracter un peu ........j’ai honte d’avance
https://www.f6evt.fr/antennes1.pdf

73 Georges

Merci de votre contribution Georges. Je connais ce document comme d'autres de ce super site 😉

Votre document explique très bien ce qu'est une antenne. Dans ma démarche, ce serait le chainon manquant entre les sujets de l'examen survolés et la 'méthode' que j'essai de formuler.  Cette 'méthode' serait en fait un résumé, un condensé, quelque chose ramené à l'essentiel pour quelqu'un qui aurait déjà les bases, donc quelqu'un qui aurait bien traité cette partie à l'examen et qui aurait lu votre document mais qui pourrait encore être sous le charme des belles pages web chatoyantes et des publicités alléchantes pour le machin tout court, tout léger, pratique à porter, toutes bandes, pas cher, et qui 'marche chez lui' 😉

J'ai encore du mal à trouver une analogie qui tienne la route mais je trouverai 😉

73,
Philippe

Hello Philippe !

J'interromps un instant mes cogitations car ton dernier message m'évite une partie de la réponse que j'envisageais. En effet, tu résumes bien l'attitude qu'il faut avoir face à une antenne commerciale, ici la R7 prise comme exemple :

[...je ne prendrai que la R7...] ...à partir du moment que tu sais que c'est un fonctionnement en demi-onde, cela devrait te suffire pour en tirer des conclusions comme : je n'ai pas de radian à mettre au sol ; il y a des selfs pour adapter la longueur de 7 et quelques mètres, je vais donc avoir des pertes ; il y a une boite étrange en bas pour que je puisse connecter un coaxial, je pressens donc d'autres pertes ; c'est un fonctionnement demi-onde, donc le bas de l'antenne devrait être affecté par la proximité du sol, peut-être que la boiboite gère cet aspect, probablement au détriment d'un peu de perte dans l'adaptation.

Avec ceci, même sans regarder les spécifications constructeurs, je peux quasi en déduire qu'il serait préférable de la monter assez haute au-dessus du sol et dans tous les cas, dégagée le plus possible de masses environnantes. Physiquement, il faut penser à un haubanage un peu sérieux si on veut passer le prochain coup de grisou 😉 Et in fine, je me dis qu'elle vaut le coup d'un essai, au moins pour voir si elle reprend quelques caractéristiques des antennes verticales, c'est à dire un tir bas sur l'horizon favorisant le contact lointain.

Voilà ce que je nomme sans doute maladroitement une méthode empirique pour analyser une antenne.

Bravo ! Avoir pu tirer de telles conclusions n'a été possible qu'en ayant appris un certain nombre de choses fondamentales sur les antennes, comme par exemple :

-le fonctionnement en demi-onde (répartition de l'onde de tension, de l'onde d'intensité).

- le fonctionnement dans tout autre cas (nécessité d'UN contrepoids).

- l'allongement électrique d'une antenne physiquement trop courte grâce à une bobine.

- les pertes dans une bobine.

- ce qu'est UN contrepoids, son utilité.

- ce que sont DES radians (car il en faut au moins deux).

- l'utilité ou non du sol dans le fonctionnement électrique d'une antenne.

- la résistance de rayonnement d'une antenne.

- l'impédance au point d'alimentation de l'antenne, point que je préfère appeler d'excitation (J'y reviendrai un jour où l'autre...).

Tout ceci ou presque faisant partie du programme de l'examen HAREC !

J'ajoute qu'il ne s'agit là que de caractéristiques s'appliquant à l'antenne prise isolément, c'est à dire sans qu'il soit question ni de sa ligne de transmission qui la relie à un émetteur-récepteur, ni de son environnement proche, qui peuvent modifier un certain nombre de paramètres et donc l'intensité du champ qu'elle produit ainsi que dans quelles directions.

 

Accessoirement, ta réflexion aurait pu aller plus loin, par exemple en remarquant :

- que cette antenne est conçue pour 7 bandes amateur, ce qui est beaucoup, et donc que cela peut entrainer quelques contraintes au niveau des pertes ainsi que de la bande passante utilisable pour un ROS maximum donné. Sur certaines bandes, il faudra probablement choisir entre la sous-bande CW et la sous-bande BLU !

-  que sur 7 MHz, l'antenne est physiquement courte, même avec ses radians. Cela a un effet sur les performances.

- que les radians constituent un contrepoids, donc allongent d'autant la partie verticale basse de l'antenne, et qu'à ce titre l'extrémité basse de l'antenne n'est pas à sa base mais à l'extrémité des radians, et donc que c'est à cet endroit que la tension HF est maximum. Et en effet, comme tu l'as remarqué, il est souhaitable d'installer cette antenne un peu éloignée du sol, tout comme on le fait pour l'extrémité d'un dipôle.

Maintenant, la notice apporte quelques informations utiles à cette analyse :

- "la R7 ne doit pas être connectée à un système de radians au sol". Logique, puisqu'elle fonctionne en demi-onde !

- "essayer de diminuer encore le ROS lorsqu'il est déjà inférieur à 2 n'améliorera pas de façon notable les performances de la station". [Nota : c'est bien de le rappeler ! Toutefois, si cela ne posait aucun problème aux transceivers anciens disposant d'un circuit d'accord du PA, ce n'est plus vrai avec le matériel à semiconducteurs de ces 40 dernières années dont l'émetteur réduit automatiquement le niveau de la puissance de sortie dès lors que le ROS dépasse 1.5/1...].

- "il est conseillé d'installer l'antenne à 2.50m du sol et à plus de 7.50m de tout obstacle". [Nota : voir remarques plus haut]

- enfin, dans les spécifications techniques, il est indiqué "each band halfwave" et "gain : 3 dBi". Euh..., vous êtes sûr de cela Monsieur Cushcraft ? Presque 1 dB de plus qu'un classique dipôle demi-onde non raccourci, alors que la R7 l'est, c'est au minimum... optimiste ! 😉

Bon, j'arrête là mon analyse empirique, telle que souhaitée par Philippe. La démarche est évidemment applicable à d'autres antennes.

Je pense qu'il va me falloir ensuite repréciser quelques détails côté théorie, pratique, et même éventuellement vocabulaire, hi...

Cordiales 73,

Francis, F6AWN

Bonsoir,

Pour ce genre d'exercice vous avez une antenne idéale, car assez atypique, celle ci:
https://www.wimo.com/fr/antennes/antennes-deca/vertical-antenna/cp-6sr

Et évidemment, ce qu'ils appellent radians n'en sont pas.

j'avais lu un avis d'un OM américain qui trouvait que cette antenne permettait étrangement de faire des QSO avec des stations relativement proches du même état (quelques centaines de km) sur les 80M de nuit (tout en demeurant cependant sourde dans une direction) si on la plaçait très haut ( il l'avait mis au sommet d'un mat de 20M), mais en devenait incapable placée au niveau du sol alors que son terrain était totalement dégagé (par contre pour des QSO bien plus lointains, la hauteur ne semblait pas avoir beaucoup d'influence) . Il en avait déduit que cette verticale souffrait apparemment d'un problème de conception.

Bonne soirée.
David.

Bonsoir David. le concept de la CP-6sr n'est pas sans rappeler l'antique CHA 5 Comet que j'évoquais dans mon #3.

Brin vertical raccourci et à trappes, idem pour les pseudo radians.

Un peu hors sujet (désolé) pour ce qui est de l'analyse empirique demandée par Philippe mais qui nous ramène aux fondamentaux: Le Kraus

Pour ceux qui ont du mal à dormir, sont un peu matheux et  bouffeurs d'intégrales et qui appliquent l'article 1.5 de la charte c'est la bible !

Une vieille édition 1950 et en téléchargement libre ici:   http://www.f6evt.fr/f6evt_fr/antennaskrauss28195029.pdf

TOUT y était déjà en 1950, prévoir quand même un peu d'aspirine. 😉

On pourrait éventuellement l'ajouter à la rubrique bibliothèque

Bonne lecture. 73 - f5lpr - Denis.

 

Bonjour Denis,

Ah je ne connaissais pas la CHA 5, cette antenne pleine de compromis a donc au moins un ancêtre.

Pour revenir sur le sujet de l'évaluation de "comment marche une antenne" à partir de son descriptif, peut-être y aurait y moyen de faire un organigramme. C'est plus une réflexion à voix haute qu'une idée forcément sensée. Mais c'est en essayant qu'on pourrais voir si c'est viable ou alors si la combinatoire des solutions de construction possible fait que ce n'est pas réalisable.

Bonne journée.
David.

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