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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE De combien de contrepoids avez-vous besoin ? Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Antennes HF Les antennes verticales, qui nécessitent une petite surface d’installation, sont très appréciées des opérateurs ondes courtes. Cependant, leur efficacité dépend dans une large mesure du « sol » artificiel : les contrepoids. La recommandation générale « plus il y en a, mieux c'est » n'est pas toujours acceptable. Il convient de noter qu'en ce qui concerne les contrepoids, il existe deux situations fondamentalement différentes. L'un d'eux se produit lorsqu'il est possible d'élever l'antenne suffisamment haut et que les contrepoids sont retirés du « sol » (toit d'un bâtiment, etc.). Ceci est typique des bandes VHF. Ici, le nombre de contrepoids n'a essentiellement pas d'importance : de un à trois ou quatre. Dans le premier cas (avec un contrepoids vertical), on obtient un dipôle simplement vertical. Dans le second cas, les contrepoids sont installés à un certain angle par rapport à l'émetteur, en les plaçant uniformément sur la circonférence pour assurer un diagramme de rayonnement circulaire. Mais les deux options sont unies par le fait que l'influence du « sol » sur le fonctionnement des contrepoids est insignifiante. C’est une autre affaire si les contrepoids doivent être placés très près du « sol ». Il s'agit d'une situation courante sur les bandes HF, lorsque les contrepoids sont situés du « sol » à une distance nettement inférieure à la longueur d'onde. Un nombre insuffisant d'entre eux entraînera des pertes importantes dans les « sols » peu conducteurs (sols, toitures des bâtiments, etc.) et, par conséquent, une diminution notable de l'efficacité de l'antenne. Une analyse du nombre de contrepoids requis dans ce cas a été réalisée par W2FMI (Jerry Sevick. Short Ground-Radial System for Short Verticals. - QST, 1978, avril, p. 18). Deux conclusions découlent des résultats de l’analyse. Premièrement, pour un nombre donné de contrepoids, il existe une limite à leur longueur, dont le dépassement n'entraîne plus d'augmentation de l'efficacité des contrepoids. Deuxièmement, pour une longueur donnée de contrepoids, il existe une limite à leur nombre, dont le dépassement ne contribue pas non plus à augmenter l'efficacité. La notion de « limite », qui apparaît dans ces conclusions, est assez vague : l'efficacité varie progressivement en fonction du nombre de contrepoids et de leur longueur. Développant les dispositions ci-dessus issues des travaux de W2FMI, G3SEK a proposé (John White. In Practice. - RadCom. 1999, février, p. 45) un critère pratique simple pour déterminer la longueur et le nombre de contrepoids, qui combine les deux sorties de W2FMI dans un rapport. Selon ses estimations, la longueur des contrepoids et leur nombre doivent être tels que la distance entre les extrémités des contrepoids (voir figure) soit kl, et la valeur de k peut être comprise entre 0,02...0,05. Si k est supérieur à 0,05, la perte sera importante. Réduire k à 0,02 améliore en fait l’efficacité de l’antenne. Cependant, une nouvelle diminution de k ne produit plus d’effet notable.
Les descriptions de nombreuses antennes incluent des contrepoids « résonants » de 4/3 de longueur, situés à une petite hauteur au-dessus du toit. Sur la base du critère G30SEK, on peut affirmer que de tels contrepoids deviendront efficaces si leur nombre est d'au moins XNUMX. Toutes les relations ci-dessus sont valables pour des contrepoids de même longueur. Les relations discutées dans ce document définissent des limites raisonnables pour la combinaison « nombre de contrepoids - longueur des contrepoids ». Évidemment, à condition que ces relations soient respectées, le meilleur des deux systèmes pour une antenne donnée sera toujours celui qui possède un contrepoids plus long. Cette publication ("Radio", 1999, n°6) a suscité l'intérêt des lecteurs du magazine, puisque l'antenne GP est toujours appréciée des opérateurs ondes courtes. Nous fournissons des informations plus détaillées sur les résultats obtenus par W2FMI (Jerry Sevick. Short Ground-Radial System for Short Verticals. - QST, 1978, avril, p. 30-33) en étudiant l'influence du nombre de contrepoids et de leur longueur sur l'efficacité de l'antenne. On parle d'une antenne HF installée près du sol (pratiquement sans mât). Dans ces expériences, le sol sous l'antenne, selon les mesures W2FMI, était « moyen », c'est-à-dire qu'il avait une conductivité de 15...30 mS/m (les valeurs plus élevées se réfèrent au sol après la pluie, les valeurs plus faibles pour sécher le sol). "Mauvais" pour les antennes après la pluie, les plus petites - pour les antennes sèches). Un sol ayant une conductivité inférieure à 5 mS/m (rocheux, sable) est considéré comme « mauvais » pour les antennes, et un sol « très bon » est d'environ 100. Le toit en béton armé d'un bâtiment moderne, malheureusement, est le plus probablement classé comme « mauvais sol ». La figure 1 montre la dépendance de l'impédance d'entrée de l'antenne à la fréquence de résonance sur le nombre de contrepoids obtenus par W2FMI. Il comprend la résistance aux radiations (partie utile) et la résistance aux pertes. La valeur calculée de l'impédance d'entrée pour le diamètre de l'émetteur utilisé par W2FMI et la masse idéale (sans perte) était de 35 Ohms.
Comme on peut le voir sur la Fig. 1, une valeur d'impédance d'entrée proche de celle-ci n'est obtenue que lorsque le nombre de contrepoids est supérieur à 50. En d'autres termes, avec un petit nombre de contrepoids, une partie notable de la puissance de l'émetteur n'est pas rayonnée par l'antenne, mais littéralement va dans le « sol ». Pour la version GP la plus courante avec trois à quatre contrepoids, l'impédance d'entrée sera d'environ 70 Ohms et, par conséquent, l'efficacité de l'antenne sera d'environ 50 %. À partir des données présentées dans la Fig. 1, il s'ensuit également que la longueur des contrepoids n'affecte pas beaucoup l'efficacité de l'antenne. W2FMI a exploré cette question en détail. Les résultats des mesures sont présentés sur la Fig. 2, qui montre la dépendance de l'efficacité de l'antenne sur le nombre de contrepoids pour trois options pour leurs longueurs - l/4, l/8 et l/16. L'analyse de ces courbes permet de tirer plusieurs conclusions.
Premièrement, plus les contrepoids sont longs, plus ils sont efficaces en général. Deuxièmement, avec un petit nombre de contrepoids, leur longueur a peu d'effet sur l'efficacité, de sorte que les efforts et l'argent consacrés à la fabrication de contrepoids longs peuvent ne pas donner de résultat notable dans ce cas. Troisièmement, dans certaines conditions, des contrepoids courts (moins de 4/XNUMX) peuvent fournir la même efficacité d'antenne que des contrepoids longs. Expliquons ce dernier plus en détail. De la fig. 2, on voit que la même efficacité est assurée par quatre contrepoids d'une longueur de l/4, cinq à six contrepoids d'une longueur de l/8 et sept contrepoids d'une longueur de l/16. De plus, vingt contrepoids de 16/4 de long offrent la même efficacité que huit contrepoids de XNUMX/XNUMX de long. Et les avantages de conception apportés par l'utilisation de contrepoids courts (en particulier dans les plages de basses fréquences) sont évidents. Auteur : Jerry Sevick
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