Construire son dipôle pour le 30m, 40m et 80m

Construire son dipôle est relativement facile, vous allez le voir...

Ayant expérimenté personnellement beaucoup d'antennes, il faut se rendre à l'évidence qu'il n'y a rien de tel que la simplicité d'un dipôle.

Un dipôle est fait pour une seule bande. Il est n'est pas cher et extrêmement simple à réaliser.

L'antenne dipôle demi-onde est la forme classique d'un aérien pour ondes de radio. Considérée comme élément résonnant, elle peut être mise en oscillation sur sa fréquence propre. Les courants et tensions alternatifs produits dans l'antenne par l'émetteur font apparaître autour de celle-ci un champ électromagnétique, alternatif, dont l'étendue dans l'espace est très grande. À cause de la vitesse finale de la propagation du champ, qui est de 300 m/s, la partie extérieure des lignes de force ne revient plus à l'antenne en temps voulu, mais est remplacée par le front des lignes de force suivantes. Ce phénomène de substitution, qui confère au spectre spacial de l'énergie un aspect allongé, en forme de soucoupe, caractérise le rayonnement.

Rayonnement dipole

  Théorie :

Le champ électrique d'une onde électromagnétique induit une tension dans chaque petit segment de tout conducteur électrique. La tension induite dépend de la valeur du champ électrique et de la longueur du segment. Mais la tension dépend aussi de l'orientation du segment par rapport au champ électrique.

Ces petites tensions induisent des courants, et ces courants en circulant, traversent chacun une petite partie de l'impédance de l'antenne. Le résultat est que le schéma équivalent de Thévenin d'une antenne n'est pas immédiat à calculer.

En utilisant le théorème de réciprocité, on peut démontrer que le schéma équivalent de Thévenin d'une antenne en réception est le suivant :

Equiv receiv antennaDip4

Le schéma équivalent et la formule à droite sont valables pour tout type d'antenne. Ce peut être une antenne dipolaire, une antenne parabolique, une antenne Yagi-Uda ou un réseau d'antennes.

Mon antenne :

Un dipôle pour une bande c'est bien mais pourquoi ne pas réaliser un dipôle multi-bandes ?
Lorsqu'on parle d'aérien multi-bandes, beaucoup se tournent vers des antennes commerciales qui permettent un fonctionnement sur toutes les bandes. Le coût varie en fonction de nombreux critères.
Mais la réaliser soi-même est une chose plus enrichissante. J'ai donc décidé de faire une antenne MULTI-BANDE filaire, mon choix s'est porté sur un dipôle tribande en V inversé avec trappes coaxiales. Il devra raisonner sur 30m, 40m et 80m.
Sur notre site, un article est déjà paru sur l'antenne en V inversé mono bande : http://on5vl.e-monsite.com/on5vl/antenne/antenne-en-v-inverse.html
Dans cet autre article, je vais surtout décrire la construction d'une trappe pour le 40m. Il suffira d'extrapoler les dimensions pour les trappes coaxiales pour le 30m et le 80m.

Peut-être, que cela vous donnera aussi l'envie de construire la même antenne également ?

Pourquoi ai-je choisi des trappes coaxiales ?

J'ai choisi ce système, car ne possédant pas de fils de cuivre de 1,5 mm² à utiliser, j'avais en revanche beaucoup de câble coaxial 75 Ω pour CCTV. Ces trappes ne présentent pas un facteur Q très élevé par rapport à des bobines enroulées. Ce sera tout bénéfices donc...
Le RG59 en ma possession peut gérer facilement jusqu'à 500 W PEP, ce qui est suffisant (ou 1000 W s'il est soigneusement construit).

Le logiciel (freeware) dont je vais me servir, sera COAXIAL-TRAPS de Tony Field VE6YP, le voici : coaxial-traps.zip.
Ce programme est simple à utiliser. Il calcule les paramètres de construction pour les trappes coaxiales.

Il faut aussi connaître les caractéristiques techniques de mon câble coaxial, les voici : Rg 59 mil c 17 f spec 2RG 59 mil c 17f spec 2.pdf (175.87 Ko). En cherchant sur Internet, vous trouverez certainement le vôtre.

Le schéma de câblage sera le suivant, je remplace les fixations du fils de l'antenne du plan, par 2 vis inox avec écrous et rondelles. Mais le schéma de raccordement est identique.

Trap
Dipole tribande

Pour calculer les dimensions, j'ai besoin du diamètre du câble, sa capacitance, sa fréquence de coupure et le diamètre du tube.
Je n'ai plus qu'à entrer ces caractéristiques dans le logiciel COAXIAL TRAP DESIGN et j'obtiendrai toutes les caractéristiques de ma futur trappe coaxiale pour le 40M.

Coaxtrap

 

La trappe aura une fréquence de résonnace sur 7,200 MHz

  • FREQUENCY de résonance : 7,200 MHz
  • DIAMETER diamètre extérieur du tube : 4,05 cm (à mesurer)
  • COAX DIAMETER diamètre extérieur du câble coaxial utilisé : 0,62 cm (à mesurer)
  • CAPACITANCE la capacité du câble : 70 pf/m (suivant caractéristiques)

Cela donne comme résultat :

  • 13,07 tours de câble coaxial autour du tube requis
  • 194,28 cm comme longueur totale du coax
  • 3,593 µH de self
  • 136,00 pf de capacité
  • 162,54 Ω de réactance

 

Vous devrez recommencer cette opération pour chaque trappe coaxiale à leurs fréquences de coupure. Dans mon cas ce sera pour mes futures trappes coaxiales 10,150 MHz, 7,200 MHz...

Construction des trappes :

Vous avez besoin pour une paire de trappes coaxiales réglée sur 40 m :

  • 2 tuyaux PVC pour canalisation , diamètre extérieur de 40 mm, à parois épaisses (3 mm).
  • 4 boulons avec écrous M5 x 15 ou M5 x 17 en inox.
  • 4 rondelles de carrossier en inox.
  • 4 écrous papillons en inox.
  • une longueur de câble coaxial suivant les résultats trouvés avec le logiciel.
  • 4 cosses à œillet M5 1,5 mm².

 

Trap1

Percez quatre trous de 6mm et enlevez les arêtes vives et chanfreinez-les.

Trap3

13 tours + 0,7 de tours.Tracez l'emplacement du trou où s'introduira le câble

Trap2

Enroulez fermement le câble coaxial autour du tuyau et les deux extrémités sont introduits dans les trous.

Trap4

Dénudez et retirez l'isolation pour connecter l'âme avec la tresse comme sur le schéma plus haut, puis soudez le tout.
L'âme d'un bout doit être solidaire de la tresse de l'autre bout et vise-versa.
À l'aide d'une cosse, connectez l'âme et la tresse respectivement aux vis des extrémités.

Trap7

Deux trappes presque finies prêtes à avoir leurs bouchons et leurs protections

Si vous avez bobinés vos trappes en spires régulières, la fréquence de résonance sera très proche de la valeur demandée.

Réglages :

Il y a plusieurs moyens de déterminer la fréquence de résonance de chaque trappe coaxiale. Il est aisé de le faire à l'aide du grid-dip, du fréquencemètre et du témoin de rayonnement R101.

Voici aussi deux méthodes qui fonctionnent. La première est celle décrite dans l'article de Jos ON6WJ

Reglage

 

Au moyen de deux petits condensateurs, je vais affiner la trappe avec le générateur qui peut être un analyseur d'antenne MFG259, un générateur de mesure HF ou votre émetteur au minimum de puissance et chargé d'une résistance de 50 Ω.

Simultanément je vais accorder la résonance au moyen d'un détecteur de pic RF.

 

 

La deuxième méthode qui fonctionne tout autant que la précédente. J'utilise  mon testeur d'antenne MINI60

Mini60

 

Toujours peu conventionnel, voici un nouvel essai avec autre trappe qui doit avoir sa fréquence de coupure sur 7.100 MHz. Je vérifie si à cette fréquence la réactance est bien infinie. Ici elle est à son maximum (2000 ohms) à comparé aux autres fréquences.

 

 

 

 

Finalisation :

Trap5

 

 

Les trappes sont presque finies.

Vous pouvez solidariser les spires à l'aide de tape d'électricien ou de la colle pour PVC que vous appliquez généreusement.

 

 

 

Trap6

 

 

 

Pour protéger vos trappes, vous pouvez utiliser de la gaine rétrécissante pour câble haute tension.

 

 

 

Trap8

 

 

 

Vous les ajoutez ainsi aux fils pour faire votre dipôle, sans oublier un balun 1/1

 

 

 

Les dimensions du dipôle terminé

Dipole 0110

Remarques importantes concernant l'antenne en V. INVERSE

Pour faire soit même un dipole en V inversé il ne faut pas oublier que les dimensions changent selon l’angle d’ouverture par rapport au mât central
En effet, pour un V inversé :

  • avec une ouverture de 22° par rapport du mat central les dimensions des fils sur base des calcul devront être 2% plus courts
  • avec une ouverture de 30° par rapport du mat central les dimensions des fils sur base des calcul devront être 3% plus courts
  • avec une ouverture de 37° par rapport du mat central les dimensions des fils sur base des calcul devront être 4% plus courts
  • avec une ouverture de 45° par rapport du mat central les dimensions des fils sur base des calcul devront être 5% plus courts

Le module suivant permet de calculer les longueurs des fils selon la fréquence désirée http://m0ukd.com/calculators/inverted-vee-antenna/

Références :

  • Article parus dans CQ-QSO de juin 2006 par Jos ON6WJ
  • R. H. Johns, Coaxial Cable Antenna Traps QST, May 1981, pp 15-17
  • G. E. O'Neil, Trapping the Mysteries of Trap Antennas Ham Radio, Oct 1981, pp 10-16
  • D. DeMaw, Lightweight Trap Antennas - Some Thoughts QST, June 1983, pp 15-18
  • R. Sommer, Optimizing Coaxial-Cable Traps QST, Dec 1984, pp 37-42
  • J. Grebenkemper, Multiband Trap and Parallel HF Dipoles - A Comparison QST, May 1985, pp 26-31
  • D. Kennedy, Coaxial-Cable Traps QST, August, 1985, p 43
  • M. Logan, Coaxial-Cable Traps QST, August, 1985, p 43

 

    Cet article a été rédigé par Albert Müller - ON5AM

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