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Antenne colinéaire coaxiale pour le 1090 MHz – Suite

J’avoue que j’étais un peu grisé d’avoir assemblé et monté une antenne si efficace en très peu de temps (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/2015/02/05/antenne-colineaire-coaxiale-pour-le-1090-mhz-frequence-aviation-ads-b/). Vendredi matin j’avais décidé d’améliorer mon antenne colinéaire coaxiale pour recevoir les signaux ADS-B des avions. Je prévoyais une heure pour y ajouter 3 éléments demi-onde, la glisser dans un radôme et l’installer plus haut et avec plus de dégagement du mât en PVC.

Radôme et éléments demi-onde 1090 MHz ADS-B (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/wp-content/uploads/2015/02/DSCN3993 NULL.jpg)J’avais lu sur des forums que certains avaient construits de telles antennes avec 8 ou 12 éléments. En rentrant de déposer mon fils à l’école je passe au marché acheter une canne à pêche en fibre de verre pour 2€, et je me mets au travail, profitant d’une journée sans clients à la maison. Bien mal m’en prit! J’avais oublié que le mieux est l’ennemi du bien!

Pour vous donner la conclusion tout de suite, j’ai perdu de nombreuses heures pour finalement revenir exactement à la même antenne que celle d’origine, avec le radôme en plus il est vrai. Quatre et cinq éléments sont les configurations qui m’ont donné les meilleurs résultats. Pour ceux qui veulent fabriquer ce type d’antenne, je leur conseillerais de ne pas aller au delà pour réussir à coup sûr, ensuite la reproductibilité s’avère délicate.

Quand on y réfléchit un peu (ce que j’avais oublié de faire), c’est logique :

  • Tout d’abord à ajouter les éléments on augmente le gain max, mais on multiplie les lobes parasites, augmentant les zones d’ombres et l’irrégularité de la réception.
  • De plus, avec un plus grand nombre d’éléments la bande passante de l’antenne se réduit et sa mise au point devient plus délicate. Or dans mon cas c’est juste un bricolage approximatif et sans appareil de mesure pour valider le montage. Tout est fait à plusieurs pourcents près, ce qui devient vite critique.

La malchance s’en est mêlée, et j’ai aussi eu un problème de faux-contact dans un raccord PL-PL qui m’a fait soupçonné le matériau utilisé pour le radôme que je savais “transparent” en HF mais pas en UHF. Je suis parti un peu dans toutes les directions…

En recherchant un peu dans la littérature sur ce type d’antenne, j’ai remarqué que beaucoup les faisaient commencer et se terminer par des éléments coaxiaux 1/4 λ en plus du quart-d’onde terminal. Cela me paraissait logique du point de vue de l’impédance et j’ai pensé que cela pouvait jouer, que la version cinq éléments marchait par coup de chance. Finalement non, après différents essais c’est bien la version “tout en éléments 1/2 λ” qui fonctionne le mieux dans mon cas avec une descente en ligne 75Ω.

Antenne ADS-B installée XV4Y (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/wp-content/uploads/2015/02/DSCN3994 NULL.jpg)Le radôme en fibre de verre n’est pas en cause et s’avère bien le meilleur matériaux pour mes montages HF, VHF et UHF : durable, économique, facilement disponible en plusieurs tailles. Le but du radôme est d’apporter d’une part une stabilité mécanique et une protection face aux intempéries, mais aussi de rigidifier l’antenne et de s’assurer qu’elle est bien verticale pour homogénéiser la couverture.

Au final, après quelques heures de test, la réception est effectivement améliorée. Je pense que la prochaine étape sera d’installer la suite logicielle fournie par FlightRadar24 (dump1090 et FR24feeder) (http://forum NULL.flightradar24 NULL.com/threads/7563-Flightradar24-decoder-feeder-BETA-testing-(Win-RPi-Linux-OSX)) sur une CubieBoard (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/2013/08/09/reception-de-la-cubieboard2/) que temporairement je vais emprunter à un ami. Cela me permettra de réduire la longueur de la ligne coaxiale de 10m (la partie en RG-8). Ensuite, pour essayer d’égaler les performances exceptionnelles du récepteur installé à Saigon (F-VVTS1) ce sera difficile. Je pense que d’une part le matériel à 800€ de FlightRadar24 (http://www NULL.flightradar24 NULL.com/free-ads-b-equipment) est plus performant que ma clef RTL-SDR (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/2014/12/20/reception-ads-b-et-decouverte-de-ma-clef-rtl-sdr/) et que d’autre part il doit être installé bien plus haut que les 15 mètres de ma maison.

Antenne colinéaire coaxiale pour le 1090 MHz (fréquence aviation ADS-B)

Antenne colinéaire coaxiale 1090MHzJ’ai recommencé à jouer avec la réception des signaux ADS-B grâce à la clef USB RTL-SDR (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/2014/12/20/reception-ads-b-et-decouverte-de-ma-clef-rtl-sdr/). Tout d’abord j’ai légèrement améliorée l’antenne existante (en principe une petite beam pour le 6 mètres et le 2 mètres) en lui adjoignant deux éléments de dipôle vertical pour le 1090 MHz. L’effet était très nette, avec maintenant plus de zones d’ombres dans l’antenne et une zone couverte d’environ 50 km.

Comme j’ai remplacé le câble coaxial de ma verticale 20 mètres par le câble chinois 13mm (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/2015/01/18/cable-coaxial-chinois-75ohms-sywv-75-9/), il me restait une ligne 75Ω de libre. Je me suis dit que ce serait bête de la laisser inutilisée et je me suis fabriqué un antenne colinéaire avec une chute de coaxial 13mm suivant un schéma trouvé sur internet (http://www NULL.balarad NULL.net). Ce type d’antenne n’a rien de nouveau et j’avais des plans par F2FK pour en fabriquer une similaire pour le 2 mètres dans mon recueil du RCNEG de 1993. J’avoue que là je ne me suis pas soucié de l’impédance et que j’ai fait ça au petit bonheur la chance en une petite heure. D’ailleurs, à revoir les photos que j’ai pris à la dernière minute sur le toit, je me rends compte que le nombre d’éléments est impaires, et je me demande si ce ne serait pas mieux en en rajoutant un à la base.

DSCN3992 (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/wp-content/uploads/2015/02/DSCN3992 NULL.jpg)Les résultats ont largement dépassé mes espérances avec une zone de réception allant jusqu’à 400km! Tous les avions passant à moins de 150 km sont reçus à coup sûr, y compris ceux au sol à l’aéroport voisin (Trà Nóc – VCA (http://fr NULL.wikipedia NULL.org/wiki/Aéroport_international_de_Cần_Thơ)), ceux en approche sur les îles de Phú Quốc et Côn Đảo et ceux passant au large dans la mer de l’Est pour remonter vers le Nord. J’en ai bien entendu profité pour améliorer l’installation de l’antenne et le dégagement, ce qui aide, mais je note que la réception vers le nord est moins bonne, vraisemblablement gênée par le mât en PVC. Il faudrait que je fasse un déport…

Les pistes d’améliorations sont multiples, avec la ligne de descente qui pourrait être remplacée par du 13mm chinois et surtout une adaptation d’impédance et une symétrisation correctement réalisée. Toutefois, si vous avez un peu de câble qui traîne et du temps, ce type d’antenne est redoutable en réception pour les bandes autour de 1GHz. Le câble que j’ai sous la main étant en alu avec diélectrique en mousse de PE, il est aussi très très léger, facilitant la tenue physique. Pour les bandes inférieures, il faut prévoir un radôme ou une fixation différente pour garder l’antenne bien rigide.

Radar Virtuel XV4Y T-VVCT1 (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/wp-content/uploads/2015/02/VirtualRadarXV4Y NULL.png)

Câble coaxial chinois 75ohms SYWV 75-9

Il y a quelques années le réseau de TV câblée de la ville a fait faillite. Il a été racheté par une compagnie nationale mais certaines parties du réseau ne devaient pas être au niveau et ont été abandonnées sur place.

Au bout de ma ruelle, restaient donc accrochées aux poteaux des longueurs de câble coaxial de 12-13mm. La semaine dernière, la compagnie du téléphone a fait du ménage dans les câbles de boucle locale (il y en avait grand besoin!) et a aussi retiré ce câble coaxial inutilisé. J’en ai récupéré deux longueurs de 10 mètres, en me disant que ça pourrait toujours servir.

Cable Coaxial chinois 75Ω SYWV 75-9 (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/wp-content/uploads/2015/01/DSCN3984 NULL.jpg)La première impression c’est que le câble est très très rigide (plus que du Aircom) et très léger. L’enveloppe extérieure est vraisemblablement en PVC (qui a durcit avec le temps) et le diélectrique en mousse de PE. Toutes les indications sont en chinois, sauf une mention “SYWV 75-9”. En cherchant rapidement sur internet on trouve les caractéristiques du câble (http://www NULL.xinxidi NULL.com/inquiry NULL.asp?id=7399). Sans surprise, c’est un câble prévu pour la diffusion de télé câblée avec de bonnes caractéristiques jusque 1 GHz (atténuation de 2.3dB/100m à 50 MHz).

La première mauvaise nouvelle c’est que le blindage est en aluminium avec une tresse plutôt peu dense. La deuxième c’est que l’âme existe en deux variantes, cuivre ou alu plaqué cuivre, et que moi j’ai récupéré la deuxième. Du point de vue électrique, c’est aussi bien, du point de vue mécanique, ça donne un câble plus léger (et moins cher) mais aussi beaucoup plus cassant! J’en ai vite eu la démonstration en soudant une PL. Quand j’ai voulu la connecter sur l’ANTAN (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/xv4tuj-station-radioamateur-en-ok20ua/analyseur-dantenne-antan-de-f6bqu/) pour faire quelques mesures, l’âme s’est cassée net! Roger de K8RI m’a aussi confirmé qu’il avait eu quelques déconvenues avec le même style de câble qu’il avait récupéré. Si on le roule de manière trop serrée, le conducteur central se brise!

Bon, je ne désespère pas de pouvoir l’utiliser, en participer pour remplacer la ligne qui alimente ma verticale est qui est en RG-6. Du point de vue pertes résistives et même réactives, le câble de 12mm sera bien meilleur. Il faudra juste que je prenne quelques précautions…

Construire des filtres coupe-bande en câbles coaxiaux (stubs) [MAJ]

Si vous avez déjà opéré dans un contexte d’émetteurs multiples (pour un concours radio, une activation, une journée type Jamborée sur l’air…) vous savez que les filtres passe-bandes intégrés dans nos transceivers ne sont souvent pas suffisants. En réception ils peuvent atténuer insuffisamment les signaux adjacents, en émission ils peuvent laisser passer trop d’harmoniques ou pire un bruit composite issu par exemple d’un oscillateur local au bruit de phase trop important. La conséquence c’est que quand une station émet les autres deviennent sourdes ou du moins leur niveau de bruit de fond augmente considérablement. Avec 100W parfois ça passe, avec 1kW les filtres externes sont nécessaires.

Stub pour station multi émetteurs par K2TR (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/wp-content/uploads/2013/06/K2TR_Multi_Transmitter_Stubs NULL.jpg)Ce que je vous propose ici c’est de réaliser ces filtres avec des stubs fait en câble coaxiaux. Rien de nouveau, mais ce document de K2TR trouvé sur le site K1TTT résume très bien les différentes situation rencontrées (http://www NULL.k1ttt NULL.net/technote/k2trstub NULL.html). Les longueurs sont données pour un câble type RG-8 mais peuvent-être extrapolées aisément. Un câble type RG-6 prévu pour la télé par câble convient parfaitement et se trouve pour pas cher. Son coefficient de vélocité est plus élevé (entre 0,8 et 0,9 généralement) et devra être mesuré impérativement avant de tailler vos stubs. La longueur plus importante n’est pas un problème en soi car les stubs peuvent être enroulés sur eux-même. Ils peuvent trouver leur place dans un pot de peinture en plastique ou en métal. Il paraîtrait que le métal améliore même les performances!

MAJ : Yann de F5UTN me fait remarquer qu’il a écrit un article sur le même sujet il y a quelques temps (http://www NULL.f5utn NULL.com/technique_stubs1 NULL.html). Je ne l’avais pas trouvé lors de ma recherche d’informations en français…

Utiliser des câbles TV 75 ohms en émission

Hier je feuilletais le forum de Radioamateur.org (http://www NULL.radioamateur NULL.org/forums/index0 NULL.php?url=/forums/index NULL.php%3fshowtopic=29660&view=getnewpost) et je suis tombé sur ce fil de discussion intéressant au sujet des câbles coaxiaux TV ou réception satellite “bon marchés”. Ce qui y est dit me paraît juste et pertinent, mais je souhaite vous faire part de ma propre expérience et ajouter quelques remarques.

Cable 75 ohms au dessus d'un pont détecteur de ROS (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/wp-content/uploads/2012/08/100_3268 NULL.jpg)Tout d’abord en réception ces câbles sont tout à fait utilisables jusqu’en UHF et les pertes provoquées par la désadaptation entre 50Ω et 75Ω sont dans la plupart des cas négligeables. Bien entendu si vous êtes à la recherche de performances ultimes ou si vous devez utiliser de grandes longueur de câble, une étude plus approfondie mérite d’être faite et une adaptation d’impédance avec un circuit en L peut facilement se faire.

En émission, tout va dépendre de votre objectif, mais l’utilisation de câbles 75 Ω peut être tout à fait pertinente économiquement et techniquement. Ici j’ai parfois du mal à me procurer du câble 50 Ω. En effet, il faut que je me rende à Saigon (4 heures de route) et le revendeur est souvent réticent à me vendre autre chose qu’un touret de 100 mètres. S’il a des chutes disponibles, c’est tant mieux, sinon je dois repasser plus un autre jour. J’ai donc très vite essayé d’utiliser du câble 75 Ω TV/CaTV/Sat qui lui se trouve facilement de bonne qualité et à un prix raisonnable (3 fois moins cher le 50Ω sans compter le déplacement).

Mon utilisation est sur les bandes décamètrique avec une puissance inférieure à 100W. Je ne saurais dire sur des fréquences supérieures ou pour des puissances plus importantes si cela reste pertinent mais j’ai quelques doutes. Le mieux est d’utiliser une longueur de câble qui correspond à la demi-onde. Attention à bien mesurer le coefficient de vélocité du câble car les spécifications annoncées sont parfois imprécises. Par exemple le câble que je trouve est donné comme du RG6 mais son coefficient de vélocité mesuré avec l’ANTAN est de 0,88. La demi longueur d’onde pour 14 MHz est donc de 9,70 mètres, ce qui est très pratique par exemple en portable. Si vous ne pouvez pas avoir de longueur d’onde correspondant à λ/2 (antenne multibande par exemple), ne vous tracassez pas trop car généralement la boîte d’accord interne de votre transceiver rattrapera le coup. Attention toutefois à ne pas utiliser de longueur de câble trop importante car les pertes augmenteront vite. Mon antenne verticale fonctionne très bien du 20m au 10m avec 9,5 mètre de coax 75Ω. Pour l’avoir comparée à d’autres antennes par la suite, je peux vous assurer que le rapport performance/prix de l’ensemble est imbattable. Tant que je reste à 100W je n’ai aucune raison de changer pour du RG-213. A ce propos, j’utilise des connecteurs PL-259 prévu pour le RG-213. Un peu de bricolage est nécessaire mais cela fonctionne très bien.

Je vais toutefois ajouter quelques remarques importantes concernant ces câbles “bon marché” ou “grand public”. Je précise que je mets de côté les produits bas de gamme. En prenant du câble de qualité l’économie par rapport au 50 Ω est déjà substantielle, il ne faut se montrer trop avare non plus!

Tout d’abord contrairement aux câbles prévus pour l’émission, les conducteurs utilisés ne sont pas toujours en cuivre. Presque toujours le feuillard est en aluminium et la tresse en acier ou en aluminium aussi. L’alu est un très bon conducteur, l’acier beaucoup moins. Pour des puissances importantes la faible épaisseur du feuillard se montrera insuffisante et c’est l’acier qui fera la conduction, les pertes résistives augmenteront donc vite. Quant à l’âme du câble (le conducteur central), il est très souvent en acier plaqué cuivre. Pour les fréquences auxquels ces câbles sont prévus, cela ne pose pas de problèmes car à 800 MHz la majorité de la puissance est véhiculée sur la périphérie du conducteur (effet de peau, ou effet pelliculaire (http://fr NULL.wikipedia NULL.org/wiki/Effet_de_peau).). A 3,5 MHz ce n’est plus du tout le cas et là encore les pertes résistive montent vite si la fréquence baisse.

Ensuite, un autre problème de câbles en acier ou en aluminium c’est qu’ils sont beaucoup plus difficile à souder (par brasure à l’étain j’entends) que du câble en cuivre étamé. Personnellement je contourne le problème en utilisant des connexions par serrage (type domino) qui sont contrôlées régulièrement.

Pour finir, il faut noter que ces câbles sont plutôt fragiles et ne sont pas toujours prévus pour être malmenés comme les RG58 ou RG213. La faute en incombe d’une part au diélectrique souvent formé de mousse (pour minimiser les pertes en UHF) et à la gaine en PVC blanche moins épaisse en moins souple que la gaine noire.

Une autre utilisation possible de câbles 75 Ω c’est pour la création de lignes de transmission symétriques blindées. L’impédance caractéristique devient alors double de celle du câble simple mais les pertes tout à fait intéressantes. Dans son livre Complete DX’er, W9KNI dit par ailleurs utiliser un tel système pour alimenter ces antennes avec du câble 75Ω haut de gamme de grosse section prévu pour être enterré. Le câble étant surdimensionné on peut tout à fait y faire passer 1kW et l’utilisation d’une ligne symétrique permet de lui faire franchir de grande distances. Bien entendu il faut prévoir une alimentation de l’antenne adaptée aux lignes symétriques et un balun dans le shack pour l’adapter au transceiver. L’économie réalisée par rapport à un câble coaxial 50Ω de qualité équivalente étant très importante, le jeu semble en valoir largement la chandelle. Cette configuration permet aussi de faire franchir aux lignes symétriques des obstacles matériels, et s’avère un bon choix avec antennes types Lévy ou Maria Maluca en utilisant un câble “bon marché” sur des distances courtes.

Pour conclure, oui, moyennant quelques précautions et restrictions, les câbles 75 Ω peuvent être utilisé en émission et c’est tant mieux parce qu’ils sont moins chers!

Choke balun pour les 80 mètres et 40 mètres


(http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/wp-content/uploads/2011/11/100_3046 NULL.jpg)
Vous vous souvenez peut-être que je n’étais pas totalement satisfait de mon OCF-Dipole (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/xv4tuj-station-radioamateur-en-ok20ua/ocf-dipole-804020-et-10-metres/) en particulier à cause d’un ROS trop important sur la bande des 40 mètres. N’empêchant nullement le fonctionnement au travers de la boîte d’accord manuelle FC-707, il ne me permettait pas d’utiliser celle automatique intégrée au TS-590s.

Choke balun coaxial (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/wp-content/uploads/2011/11/100_3046 NULL.jpg)

J’ai tenté de le résoudre en améliorant le balun 4:1 de l’antenne (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/xv4tuj-station-radioamateur-en-ok20ua/ocf-dipole-804020-et-10-metres/balun-41-sur-tore-ft240-61/), sans succès. Je me suis en suite dit que des retours HF trop important par courant de gaine pouvait-être à l’origine du problème et j’ai donc entrepris la réalisation d’un filtre de gaine qui sans être obligatoire pour la CW était nécessaire pour la BLU.

La réalisation est simple et n’appelle pas de commentaires particuliers, je ne ferais donc pas de page sur ceci, juste un bref article.

Différentes configuration sont généralement proposées pour réaliser un choke-balun à partir de câble coaxial :

  • Faire une boucle de câble en enroulant une “certaine distance” (variable suivant la fréquence à couvrir) de manière indéterminée comme si on lovait un cordage. Ca marche bien en dépannage, mais la proximité de la première et de la dernière spire de l’inductance ainsi formée provoque des pertes par capacités parasites.
  • Faire un beau bobinage à spires jointives afin d’obtenir une réactance supérieure à 10 fois l’impédance caractéristiques. Bien qu’efficace pour toutes les fréquence supérieures à celle ciblée, les pertes par capacités parasites augmentent rapidement. Pour une fréquence de 3,5 MHz la distance de câble à prévoir est d’environ 5 mètres.
  • Faire le même bobinage mais à spires espacée d’au moins une fois le diamètre du câble, on obtient ainsi un circuit fonctionnant bien sur une large bande de fréquence. La contrepartie c’est que la longueur de câble nécessaire augmente… et les pertes pour un câble donné aussi! En pratique les montage large bande sont coûteux.

Comme cette antenne n’était prévue que pour les bandes basses (80 mètres et 40 mètres), je ne me suis pas posé la question longtemps. En dépannage ou pour écoute le fonctionnement sur les bandes plus hautes sera tout de même satisfaisant. J’ai donc pris un peu moins de 10 mètres de RG-58 (je ne transmets qu’avec 100 W) dont j’ai roulé 5 mètres sur une chute de tube PVC de 90 mm de diamètre. Cela m’a fait environ 20 spires et était en accord avec mes calculs et les chiffres glanés ça et là dans la littérature et sur internet. Des colliers en plastique comme arrêt, de la bande adhésive PVC comme protection et des connecteurs PL-259 en bout de câble…

Sans surprise ça fonctionne correctement du premier coup et l’accord est quelque peu modifié, je peux maintenant transmettre en téléphonie sans risque d’accrochage HF. Par contre toujours pas moyen de faire fonctionner l’ATU du TS-590s sur 40 mètres avec cette antenne. Pas de regrets toutefois mais retirer la boîte d’accord manuel du circuit aurait été un avantage…

Du point de vue performances, la propagation sur les bandes basses et surtout les orages tropicaux incessants n’aident pas au DX en ce moment. J’ai tout de même contacté 4W6A sur 80m avec ce balun et fait plusieurs QSO avec les USA sur 40m. J’attends avec impatience décembre pour enfin essayer d’accrocher des distances supérieures à 10.000km sur 80 mètres.

Pour plus de détails sur les filtres de gaine et avoir des bases de calcul, consultait cette page d’André F5AD (http://f5ad NULL.free NULL.fr/ANT-QSP_F5AD_Calcul_Choke_Baluns NULL.htm) que je trouve très juste sur le sujet.