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Antenne GP ¼ d’onde pour le 40 m - 1ere partie

Antenne GP ¼ d’onde pour le 40 m
Analyse théorique et réalisation pratique
 

 

Depuis quelques années, j’utilise diverses antennes verticales. Celle-ci me donnent entière satisfaction, et offrent un excellent compromis avec ma Lévy.

 

canne a peche vue de detail

 

Parmi ces antennes, il y a ma GP (80 – 10 m)[1] et un ¼ d’onde 40 m. Malgré ces ± 7 m de haut, ma GP pour le portable fonctionne bien sur le 7 MHz. Je l’exploite essentiellement en fixe et en mono bande (Accord manuel)[2]. Au regard des résultats accomplis lors de mon trafic, permettant souvent de faire la différence, j’ai souhaité optimiser les performances sur 40 mètres. Débouchant sur la réalisation d’un premier quart d’onde. Réalisé avec une canne à pêche de 7 mètres en fibre de verre (en stock), sur laquelle j’ai enroulé l’équivalent d’un quart d’onde de fil électrique ; soit ± 10,56 mètres de fil souple d’électricien de 1,5 mm² "à la louche" (Photo). Ces performances m’ont amenée à concevoir cette antenne "full ¼ d’onde 40 m".

 

Analyse théorique :

Fort logiquement, afin de voir comment réagit un brin rayonnant de ± 10,56 m sur 40 m, j’effectue une simulation sur MMANA. Souhaitant la poser sur le sol, j’opte pour une simulation sur une terre parfaite (Pour simplifier) ; puis je lance la simulation sur 7,100 MHz. Cette première estimation, fait ressortir un ROS de 1,71, pour une impédance "Z" de 40.55+j22.59 Ω et un gain de 5,04 dBi (± 2,9 dBd). Bien qu’acceptable, cela ne me convient pas.

Courbe du ROS GP 40 m

 

Je décide donc d’ajuster l’antenne, fort logiquement, je fini par trouver la bonne longueur (10,30 m). Celle-ci met en évidence une meilleure adaptation : ROS de 1,34 ; Z = 37.46+j1.62 Ω et un Gain de 5,01 dBi (± 2,8 dBd) sur 7,100 MHz (option d’adaptation sur Off "MMANA"). Voir graphique.

 

 

Diagramme rayonnement GP40 m

Le diagramme de rayonnement fournit une issue satisfaisante. Il montre un lobe de rayonnement omnidirectionnel, d’allure classique pour une verticale (ci-contre), avec un angle de départ de 0° ! Le réglage final déterminera ou non les enseignements de cette analyse.

 

U et I sur GP40m

 

 

 

L’examen révèle également les zones de tension et d’intensité. Sur une antenne demi-onde classique, nous trouvons une tension (U) faible et un courant (I) élevé avec une impédance (Z) faible. Si nous effectuons une comparaison avec la demi-onde, nous retrouvons les mêmes phénomènes réactionnels. L’antenne quart d’onde étant la moitié d’une antenne demi-onde, l’image réfléchie par le sol établira la demi-onde.

 

Vue 3D GP40m

 

 

Enfin, la vue filaire (ci-contre), met en évidence l’angle de départ (0°) et la projection 3D du rayonnement…

 

 

 

Conclusion :

La simulation distribue l'apparence générale de cette antenne. Au premier abord, celle-ci semble fonctionner. Étant parvenu à une estimation convenable, je stoppe cette étude. Dès lors, je n’avais plus qu’à réunir les tubes en aluminium pour fabriquer l’antenne.

Réalisation :

GP 40m f6ugw

 

Pour le brin rayonnant, j’ai fait en fonction de ce que j’avais en stock. Ayant à ma disposition des anciennes antennes 27 MHz, j’ai donc commencé par trier les différents éléments pour ériger une antenne de ± 10,56 m de haut (avec un diamètre convenable). Un essai permet d’ajuster au mieux les tubes.

 

 

 

Ant GP 40m  Le pivotDésirant avoir un ensemble entièrement démontable, et au regard des dimensions de l’antenne, je décide d’établir une liaison pivot entre le tube inférieur (masse) et le tube de fixation (Sol). Facilitant ainsi le basculement de l’aérien lors d’une maintenance ou des forts coups de vent (je n’utilise pas d’hauban, n’y de radian).

Après avoir réuni le matériel (Perceuse, forets, meuleuse, "vis, boulonneries[3], rondelles en inox", etc.), j’assemble les différentes sections. Bien que disposant d’une fixation d’origine, je décide de renforcer les pièces intermédiaires avec des boulons (Ø 5 mm – vis + écrous "M5"). Les pièces inférieures (2 brins) disposaient d’une fixation de type serre-câble d’origine (inox) et non pas étaient percées. Tandis que les trois derniers brins (plus fin) furent fixés par des vis en inox et du ruban adhésif (Scotch®).

Pour ériger l’antenne et la maintenir en place, j’utilise un tube en acier d’1,50 m (Ø 49 mm). Ce dernier a été isolé - pour éviter les courts circuits avec l’antenne -, et planté dans le sol sur ± 60 cm. Une fois ceci fait, il n’y avait plus qu’à fixer les deux fers plats en acier (20 x 30 x 5mm), sur lesquelles j’avais pris soin de percer deux trous Ø 12,5 mm : permettant de recevoir une longueur de tige filetée (± 15 cm - Ø 12 mm), les rondelles et les écrous en inox (pour positionner l’antenne). Alors qu’un boulon M12[4] en acier zingué fut monté sur le tube en acier[5].

                                                                                                                                      

Avant de dresser et de fixer l’antenne sur son support isolé, je mesure la longueur du brin rayonnant (± 10, 60 m), bien que plus longue (10,30 m), je décide de la redresser pour faire un essai. Je raccorde le câble coaxial sur la PL 259, puis je vérifie sur le MFJ 259 : ROS = 1 à 1,2 et Z = 30 à 36 Ω (7 à 7,200 MHz[6]). Je branche le câble sur mon transceivers, puis j’effectue une série de mesure, confirmant ces valeurs : ROS de 0 à 1,2 (1,3) entre 7 et 7,200 MHz ! L’impédance n’est pas mesurable en émission, mais l’antenne réagit bien. Je laisse tel que, et lance mes premiers CQ…

 

Conclusion :

Installer depuis quelques mois, j’utilise cette antenne quotidiennement. Les signaux reçus sont en moyenne de 2 à 5 points au S-mètre ! L’utilisation d’une antenne verticale n’est plus à démontrer en DX. La sélectivité améliore la réception et permet de faire la différence. Cependant, la Lévy prend l’avantage dans certains cas : Lévy, G5RV et autres dipôles[7] … Je pense que l’orientation de ces antennes favorisent une réception meilleure sur la Lévy[8]… Tandis que pour d’autres, elles semblent faire ± jeu égal. Bien qu’ayant une dimension de ± 10,60 m (10,30 m), la GP fonctionne très bien sur 7 MHz sans boîte d’accord (ATU), et sans radian.

73 d’Hervé de F6UGW

 

[1] De construction personnelle : type 5/8 ème 27 MHz (± 7 m) avec bobine d’adaptation des impédances et du ROS (multi bandes). Voir la description sur mon site Internet.
[2] Ceci dit, cela ne me dérange pas. Comme dit la pub, après avoir mangé, il faut bouger !
[3] Un boulon est un organe d'assemblage constitué d'une vis à filetage uniforme et d'un écrou (et éventuellement d'une rondelle). Dans le langage commun, le mot « boulon » est souvent employé à tort pour désigner un écrou seul ou une vis seule. (Source : https://fr.wikipedia.org/)
[4] Vis à tête hexagonale ISO 4014 – M12 x 100 – 8.8 (Classe de qualité – Re = 640 N/mm² et Rr = 800 MPa).
[5] Généralement, j’assemble des vis ou boulons en inox sur mes tubes d’antenne (aluminium), et en acier zingué ou non sur l’acier…
[6] Celui-ci est satisfaisant jusqu’à 7 300 MHz !
[7] À confirmer par un comparatif.
[8] Phénomène déjà constaté lors de l’essai de ma GPA30 sur 14/21/28 MHz.
 
 
Vidéo de présentation de mon quart d'onde pour le 40 mètres.
 

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