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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Trois antennes HF. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Antennes HF GP SUR LES BANDES BASSE FRÉQUENCE Une conception intéressante d'un GP raccourci pour les bandes amateurs de 40 et 80 mètres a été proposée par David Reid (PA3HBB/G0BZF). Une description détaillée de l'antenne et les résultats des expériences menées par l'auteur, qui ont conduit à sa création, sont disponibles sur sa « page d'accueil » . Avec l'aimable accord de l'auteur, nous publions une description abrégée de son antenne. Il convient de garder à l'esprit que RAZNVV a déposé une demande de brevet pour ce modèle, il ne peut donc pas être utilisé à des fins commerciales sans le consentement de l'auteur. Ceci n'impose cependant aucune restriction quant à la répétition de cette antenne par les opérateurs d'ondes courtes pour une utilisation sur leurs stations de radio amateur. Initialement, l'antenne RAZNVV a été développée comme un GP raccourci pour la portée de 40 mètres. Plus tard, il s'est avéré qu'il pouvait être adapté pour fonctionner sur la portée de 80 mètres (sans modifier la taille de l'émetteur principal et sans dégrader les caractéristiques de l'antenne sur la portée de 40 mètres). Cette antenne est représentée schématiquement sur la Fig. 1 (dimensions - en cm). Il se compose d'un émetteur principal (1), de deux « charges linéaires » (2 et 3 - pour les portées de 40 et 80 mètres, respectivement) et d'une charge capacitive (4).
L'émetteur principal est assemblé à partir de quatre sections de tuyaux en duralumin, chacune mesurant 2 m de long. Pour assurer leur assemblage sans éléments supplémentaires (douilles), des sections de tuyaux de différents diamètres (30, 26, 22 et 18 mm, épaisseur de paroi 2 mm) ont été utilisées, étroitement insérées les unes dans les autres jusqu'à une profondeur de 88 mm. La hauteur résultante de l'émetteur principal est de 773.6 cm, en partie basse il doit être isolé du « sol ». Un morceau de conduite d’eau en plastique d’un diamètre approprié a été utilisé comme support isolant. Une fixation fiable des points de connexion des éléments individuels du radiateur est assurée par des pinces de serrage. La conception de la charge capacitive est illustrée à la Fig. 2. Il se compose de quatre bandes de duralumin (2) de 100 cm de long, 6 mm de large et 1 mm d'épaisseur. L'une des extrémités de chaque bande est pliée selon un angle de 90* sur une longueur de 50 mm (en la serrant dans un étau et en chauffant le coude avec un brûleur à gaz). A l'aide d'une pince de serrage (3), ils sont fixés à l'émetteur principal en formant une « croix » horizontale. Pour augmenter la stabilité mécanique de la « croix », la structure peut être renforcée en installant un disque d'un diamètre de 150 mm au centre.
Le but de la charge capacitive est de réduire le facteur de qualité de l'émetteur (c'est-à-dire d'étendre la bande passante de l'antenne) et d'augmenter son impédance d'entrée pour une meilleure adaptation avec le chargeur de 50 ohms. Ainsi, la version de l'antenne sans charge capacitive sur la portée de 80 mètres avait une bande passante de seulement 180 kHz (en termes de ROS - pas plus de 2) et la version avec une telle charge - plus de 300 kHz. Pour amener la longueur totale de l'émetteur à des dimensions garantissant une résonance sur les bandes amateurs correspondantes, ce que l'on appelle le « chargement linéaire » est utilisé dans l'antenne. Ce terme signifie que pour réduire les dimensions physiques de l'antenne, au lieu d'un élément groupé (inducteur), une modification de la géométrie de l'émetteur est utilisée. Avec une « charge linéaire », une partie de sa lame est pliée et longe la partie principale de l'émetteur sur une courte distance. Il est généralement admis que le raccourcissement de l'antenne par « charge linéaire » peut être augmenté jusqu'à 40 % sans détérioration notable de ses paramètres. L'avantage évident de cette méthode par rapport à l'utilisation d'un inducteur est la simplicité de conception et l'absence de pertes ohmiques notables. La méthode de « charge linéaire » est utilisée par certaines entreprises dans la conception d'antennes directives, et GAP produit également des antennes verticales avec « charge linéaire ». La longueur totale de la « charge de ligne » pour GP se calcule simplement : la longueur totale du tissu d'antenne (radiateur principal plus « charge de ligne ») doit être égale au quart de la longueur d'onde pour la bande correspondante. Avec une longueur du radiateur principal de 773,6 cm, les longueurs des conducteurs inclus dans la « charge linéaire » de l'antenne devraient être de 290,2 cm (portée 40 mètres) et 1309,7 cm (portée 80 mètres). En raison de la présence d'une charge capacitive sur l'émetteur principal dans cette conception, elles doivent être légèrement inférieures aux valeurs indiquées. Ce raccourcissement n'est pas facile à calculer, et en pratique, il est plus facile de sélectionner les éléments de « charge linéaire », en les prenant d'abord avec une petite marge et en les raccourcissant progressivement jusqu'à ce que l'antenne soit réglée sur la fréquence de fonctionnement. Ce n'est pas difficile à réaliser, puisque les opérations s'effectuent à la base de l'antenne. Dans la version de l'auteur, la longueur finale des fils « charge linéaire » était de 279 cm (ROS minimum à une fréquence de 7050 kHz) et 1083,2 cm (ROS minimum à une fréquence de 3600 kHz). Lors de la réalisation de la « charge linéaire », l'auteur a utilisé un fil de cuivre isolé d'un diamètre de 2.5 mm. Après avoir coupé un morceau de fil de la longueur requise (avec une certaine marge de réglage), il est plié en une boucle qui ressemble à une ligne à deux fils fermée en haut par un conducteur en forme d'anneau incomplet (voir Fig. 1 ). Pour fixer des « charges linéaires » à l'émetteur principal (1 sur la figure 3), des entretoises diélectriques (2) sont réalisées. Ces entretoises sont fixées avec une vis (5) directement sur l'émetteur principal. Fils (3). formant une « charge linéaire », sont passés à travers les trous des entretoises et, une fois le réglage terminé, sont fixés avec de la colle époxy (4). La longueur des entretoises est de 50 mm (portée 40 mètres, 5 pièces) et 120 mm (portée 80 mètres, 13 pièces). Ils sont répartis uniformément sur toute la longueur de la boucle pour assurer sa fixation mécanique fiable. Pour fixer les anneaux de boucle, on réalise une entretoise de 120 mm de long (portée 40 mètres) et une entretoise de 320 mm de long (portée 80 mètres). Les "charges linéaires" sont situées sur les côtés opposés de l'émetteur principal.
La distance entre les conducteurs de « ligne » (dimension A sur la Fig. 3) pour une portée de 40 mètres doit être de 40 mm. et pour 80 mètres -100 mm. Le diamètre de l'anneau « charge linéaire » pour la gamme 40 mètres est de 100 mm, et pour la gamme 80 mètres est de 300 mm. Une extrémité de la boucle de chaque « charge linéaire » est connectée à l'extrémité inférieure du radiateur principal et les extrémités libres restantes sont connectées aux alimentations. L'antenne est alimentée soit par des câbles coaxiaux séparés, soit par un seul câble connecté par des contacts de relais haute fréquence à des « charges linéaires ». Une tentative de les connecter simultanément à un seul câble a échoué. Sur la portée de 40 mètres, les caractéristiques de l'antenne n'ont pas changé, mais sur la portée de 80 mètres, elle a tout simplement cessé de fonctionner. Les dimensions des éléments d'antenne choisis par l'auteur, lorsqu'ils sont alimentés par un câble coaxial avec une impédance caractéristique de 50 Ohms, garantissaient un ROS ne dépassant pas 1,5 sur toute la portée de 40 mètres avec un minimum de ROS = 1,1 à une fréquence de 7050 kHz. Sur la portée de 80 mètres, l'antenne était réglée sur un ROS minimum (environ 1.2) à une fréquence de 3600 3500 kHz. Dans le même temps, dans la bande de fréquences 3800 2...1,5 3500 kHz, le ROS ne dépassait pas 1,6 (3700 à une fréquence de 2 3800 kHz ; 50 à une fréquence de XNUMX XNUMX kHz et XNUMX à une fréquence de XNUMX XNUMX kHz). Ces données ont été obtenues avec un contrepoids sous forme de grillage utilisé pour les poulaillers d'une superficie de XNUMX mètres carrés. m. Une comparaison directe d’une antenne raccourcie avec un émetteur de taille normale sur une portée de 40 mètres a montré (selon les évaluations des correspondants sur la force du signal et la réception de la station) qu’elles sont presque identiques. A 80 mètres, le raccourcissement de l'antenne dépasse déjà 60 %. il n'est donc pas nécessaire de parler de sa très haute efficacité. Cependant, il permet également les communications DX sur cette bande. L'auteur a également testé l'antenne avec quatre contrepoids en fil de 20 m de long, ainsi « chargés linéairement ». "insérer" 1 dans un carré mesurant 10x10 m. Dans le même temps, le ROS dans les plages de mètres 40 et 80 a légèrement augmenté. Comme on pouvait s'y attendre, en comparant directement deux options de contrepoids, l'efficacité de l'antenne avec contrepoids en fil était légèrement moins bon, mais néanmoins suffisant pour réaliser des connexions DX sur les bandes de 40 et 80 mètres. DEUX ANTENNES TOUTES ONDE Les antennes qui permettent un fonctionnement radio sur plusieurs bandes amateurs en y introduisant des résistances continuent d'être populaires parmi les opérateurs à ondes courtes malgré l'inconvénient évident : une efficacité réduite. Plusieurs raisons expliquent cette popularité. Premièrement, ces antennes ont généralement une conception très simple - un cadre d'une forme ou d'une autre, dans lequel est incluse une résistance. Deuxièmement, en raison de leur haut débit, ils. En règle générale, ils ne nécessitent pas de configuration, ce qui accélère et simplifie considérablement l'obtention du résultat final - une antenne avec laquelle vous pouvez opérer en ondes sur plusieurs bandes. Quant aux pertes de puissance dans la résistance, elles atteignent 50 %. D'une part, les pertes semblent importantes, mais d'autre part, un radioamateur (surtout en milieu urbain) peut ne pas avoir la possibilité d'installer une antenne multibande plus efficace. De plus, c’est précisément cet ordre de grandeur qui peut entraîner des pertes non évidentes, même dans un système d’antenne monobande. Un exemple frappant est celui des pertes dans une mauvaise « masse » pour les antennes de type GP (voir par exemple la note « Combien de contrepoids sont nécessaires » dans « Radio », 1999, n° 10, p. 59). Il est difficile de mesurer ces pertes, c’est pourquoi ils préfèrent tout simplement ne pas s’en souvenir. Une version classique de l'antenne inclinée large bande T2FD avec une résistance dans un cadre, qui nécessite l'installation de deux mâts de 10 et 2 m de haut et fonctionne dans la bande de fréquence 7...35 MHz. décrit à plusieurs reprises dans la littérature. Une version horizontale intéressante d'une telle antenne, qui ne nécessite qu'un seul mât pour l'installation et fonctionne dans la bande de fréquences 10...30 MHz, a été décrite dans l'article « Another all-wave » (HF Journal, 1996. No. 3, p. 19, 20) . Enfin, une version verticale de cette antenne est apparue. Il a été proposé par L. Novates (EA2CL) dans l'article "Otra vez con la antena T2FD" ("URE". 1998. p. 31,32). Avec une hauteur totale d'environ 7.5 m (voir Fig. 4), cette antenne permet de fonctionner dans la bande 14...30 MHz, c'est-à-dire dans les cinq bandes HF haute fréquence. L'émetteur (vibrateur à boucle divisée) est composé de deux moitiés identiques (1 et 2). Ils sont constitués de tuyaux en duralumin d'un diamètre de 25 mm et d'une épaisseur de paroi de 1 mm. Les sections individuelles de tuyaux qui forment l'émetteur sont reliées les unes aux autres par des bagues en duralumin (non représentées sur la figure 4). Sur un mât autoportant en bois (3) de 4.5 m de haut, l'émetteur est fixé par des barres transversales : deux pour la moitié supérieure de l'émetteur et deux ou trois pour la moitié inférieure.
La résistance de charge R1 doit avoir une dissipation de puissance correspondant à environ un tiers de la puissance de sortie de l'émetteur. Montré sur la Fig. La valeur 4 de cette résistance fournit une impédance d'entrée d'antenne de 300 Ohms, donc pour l'alimenter via un câble coaxial avec une impédance caractéristique de 75 Ohms, un transformateur balun large bande avec un rapport de transformation de 1:4 est nécessaire. Si vous utilisez un câble avec une impédance caractéristique de 50 Ohms. alors le rapport de transformation devrait être de 1:6. Lorsque vous utilisez une résistance de 500 ohms, l'impédance d'entrée de l'antenne sera d'environ 450 ohms. par conséquent, pour l'alimenter avec un câble coaxial d'une impédance caractéristique de 50 Ohms, un transformateur balun avec un rapport de transformation de 1:9 est nécessaire. Une option de conception pour un tel transformateur est donnée dans l'article mentionné ci-dessus sur l'antenne horizontale T2FD. Le transformateur d'équilibrage est connecté aux points XX. La seule difficulté technique mineure de fabrication de l'antenne EA2CL est la pose du câble d'alimentation. Pour réduire les interférences sur sa tresse, le câble doit être perpendiculaire au tissu de l'antenne sur une longueur de plusieurs mètres. De plus, comme en pratique il n'est pas réaliste de réduire ces interférences à zéro, il est nécessaire de créer une self pour les courants haute fréquence sur le câble (dans la partie où il passe verticalement). La solution la plus simple est une petite baie formée de plusieurs tours de câble d'alimentation. Il convient de noter que les antennes de type T2FD fonctionnent assez bien dans la gamme VHF et ont également généralement un bon ROS aux fréquences inférieures à la coupure. Cependant, en raison de la petite taille de l'émetteur, son efficacité se dégrade naturellement dans ce cas. Cette dernière n’exclut cependant pas la possibilité d’utiliser une telle antenne pour des communications à courte portée. Certaines entreprises produisent également des antennes avec une résistance de charge. Ainsi, Barker & Williamson produit l'antenne AC-1.8-30, qui fonctionne dans la bande de fréquences 1,8...30 MHz et peut, en principe, être installée sur le toit d'un immeuble résidentiel (pas de type tour). Pour installer une telle antenne (Fig. 5), un seul mât non métallique d'une hauteur de (1) 10,7 m est nécessaire. Dans la littérature radioamateur (Pat Hawker, "Technical Topics", "Radio Communication", 1996, juin . p. 71, 72), il y a un débat à ce sujet. comment l'appeler : soit « Vertical Half Rhombic » (VHR) ou « Loaded Pyramid ». On peut ajouter à ce débat que l’antenne ressemble aussi à un T2FD fortement déformé. En tout cas, cela fonctionne bien, mais comment l'appeler est une question secondaire.
En plus du mât (1), pour installer l'antenne, il faut deux autres supports (2) d'une hauteur de 0.9 m. L'antenne est alimentée par un câble coaxial (10) et un transformateur balun à large bande (3) avec un rapport de transformation de 1:9. La partie rayonnante de l'antenne est constituée de conducteurs formant un demi-losange (4 et 5). La résistance de charge (6) a une résistance de 450 Ohms. Les exigences de dissipation de puissance sont les mêmes que pour l'antenne T2FD. Les conducteurs fermant le cadre (7, 8 et 9) forment un contrepoids au demi-losange. La hauteur de la suspension conductrice (9) au-dessus de la surface n'est que de 5 cm. Il convient de noter qu'avec une telle hauteur de suspension, les poteaux (2) peuvent apparemment avoir une hauteur sensiblement inférieure. Du fil de cuivre d'un diamètre de 2 mm est utilisé pour tous les conducteurs. Il va sans dire que la résistance de charge et le transformateur d'adaptation doivent être protégés de manière fiable contre l'exposition à l'humidité atmosphérique. Cela s'applique aux antennes T2FD et VHR. Utiliser les idées derrière l'antenne VHR. Il est apparemment possible de créer un appareil très compact pour une bande de fréquences de fonctionnement plus étroite (par exemple 3.5...30 MHz ou 7...30 MHz) et, par conséquent, un plus petit nombre de bandes amateurs.
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