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Antenne directive portable proche du sol : comparaison entre Jungle-Job et Moxon

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Les calculs et conclusions de cet article sont en fait faux. Il y a un biais dans la simulation sur la Jungle-Job. Le modèle pour cette antenne avait un décalage de 10m de son axe vertical (Z) que je n’avais pas vu. Les calculs étaient donc pour 13m et non 3m. Avec le modèle corrigé, la différence n’est plus que de 1dB en faveur de la Jungle-Job, qui reste intéressante pour la facilité de construction.

Moxon 14MHz à 3m du sol (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/wp-content/uploads/2014/08/Moxon14MHz_3m_sol_2 NULL.png)Jungle Job G4ZU 14MHz 3m sol (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/wp-content/uploads/2014/08/JungleJob14MHz_3m_sol_bon NULL.png)

Ci-dessous l’article original mais dont les conclusions sont fausses.

Je suis très content de ma Moxon-hybride sur 15 mètres (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/2014/01/15/ma-moxon-hybride-15-12-10-6-metres-de-nouveau-operationnelle/) et cela se voit sur les statistiques puisque c’est aujourd’hui la bande sur laquelle je fais le plus de QSOs et contacte le plus de pays DXCC. Toutefois, j’aimerai aussi parfois profiter du gain qu’apporte une telle antenne directive sur les bandes comme le 20 mètres ou le 17 mètres. La première, bien qu’imposant des contraintes supérieures en terme de dimension, est certainement la plus intéressante car elle est très active durant les concours, surtout avec le creux du cycle solaire qui s’annonce.

Installer une telle antenne sur mon toit à demeure est exclu. Cela me demanderait de faire des travaux important pour garantir une fixation qui résiste au vent. Le gros avantage de la Moxon pour 15 mètres (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/2014/01/15/ma-moxon-hybride-15-12-10-6-metres-de-nouveau-operationnelle/) est qu’elle est petite, légère, et ne souffre pas trop durant les tempêtes, mais c’est déjà à la limite des possibilités actuelles.

Diagramme de gain antenne Moxon pour 20m à 3m au dessus du sol (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/wp-content/uploads/2014/08/Moxon14MHz_3m_sol NULL.png)La solution serait donc de faire une antenne “portable” que j’installerai pour les concours et qui pourrait être montée et démontée en moins d’une heure. Le support idéal serait un escabeau de 3,50m que j’ai et qui est relativement stable. Peut-être avec deux haubans accrochés aux arbres pour le stabiliser latéralement. Soyons francs, le “besoin” réel n’est pas vraiment là, mais j’ai tout simplement envie de faire une nouvelle antenne! La bôme serait en bois, et le support du radiateur fait avec deux cannes à pêche en fibre de verre que je peux trouver facilement et que j’utilise pour mes verticales 20 mètres.

J’en suis donc à l’étape des études, et ma première question était sur quel design je devais partir. En particulier quand on est si proche du sol, les antennes directives tendent à perdre beaucoup de gain et le lobe principal à se redresser vers le ciel. J’ai donc modéliser dans MMANA (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/2012/02/20/nouvelle-version-de-mmana-gal/) les deux antennes pour 20 mètres que j’envisage de réaliser et fait les calculs pour un sol à différentes hauteurs et en particulier à 3m du sol. Ce sont ces deux derniers résultats que vous pouvez voir ci-contre.

Diagramme de gain antenne Jungle-Job G4ZU pour 20m à 13m au dessus du sol (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/wp-content/uploads/2014/08/JungleJob14MHz_3m_sol NULL.png)La conclusion est sans ambiguïté, c’est la Jungle-Job (ou G4ZU) (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/2009/12/11/jungle-job-ou-g4zu/) qui gagne haut la main! Le gain maximum est de 3dB supérieur avec cette dernière, alors que celui de la Moxon, comparable quand l’antenne est à 1λ au dessus du sol, s’est écroulé à 7,84dBi. De plus, si on regarde la forme du lobe principal, pour un “angle de tir” bas comme 10°, le gain est encore de 7,4dBi avec la Jungle-Job, alors qu’il est négatif à -2,3dBi avec la Moxon. Le maximum de gain étant à une élévation de 60° avec la Moxon, contre 22° avec la Jungle-Job, ce qui est beaucoup plus utile pour le DX!

C’est vrai que la Jungle-Job sera un peu plus grande, mais aussi plus facile à réaliser et à monter/démonter. C’est vers celle-ci que je vais donc m’orienter, mais n’espérez pas voir de réalisation avant plusieurs mois, car j’ai pas mal de travaux à faire à priorité, dont la remise en état de mes transceivers (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/2014/08/03/la-poisse-mes-deux-transceivers-en-panne/)…

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Antenne Moxon 15m-10m – Partie 3

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Antenne directive Moxon installée sur le toit de la maison (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/wp-content/uploads/2012/03/100_3122 NULL.jpg)Finalement re-changement de programme et ce matin j’ai eu le temps de finir l’antenne. Comme j’ai du travailler un peu hier, j’avais pris du retard sur le montage et ce matin je n’ai pu aller sur le toit qu’à partir de 9 heures quand le soleil tape déjà bien fort. Installer l’antenne par 30° et avec du vent n’était pas de la tarte, mais pas si difficile que ça non plus. En tous cas l’antenne est légère et c’est un avantage.

Petite déception, je n’ai pas pu installer la verticale au dessus de la directive et je devrais donc faire une croix sur cette antenne le temps de trouver une autre solution. Avec le vent les efforts induits par les 5 mètres de la verticale ne sont pas négligeables et je ne veux pas tout retrouver à terre quand ça soufflera vraiment fort. Il me reste tout de même l’OCF-Dipole qui marche pas trop mal sur pas mal de bandes…

L’antenne marche parfaitement sur 15 mètres avec un ROS de 1.5 ce qui me va bien. Elle est toutefois trop longue car la résonance se fait pile sur 21 MHz et le ROS monte vite en bout de bande phonie. Rien que l’ATU du TS-590s ne puisse ajuster, mais à l’occasion ce sera à corriger. Sur 10 mètres le ROS est élevé (2.5) et même s’il est absorbé par la boîte d’accord du poste c’est une déception. Là encore l’élément est trop long car j’utilise du fil gaîné. Au sol c’était moins visible… SUR 50 MHz pas moyen de la faire marcher par contre, et je n’ai pas d’outil de mesure pour voir où j’en suis. Je pense qu’encore le fil est trop long et sur cette bande c’est plus critique. La boîte d’accord est aussi plus limitée en possibilité d’adaptation…

Diagramme de rayonnement de mon antenne directive Moxon sur 12 mètres (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/wp-content/uploads/2012/03/Moxon_24MHz NULL.png)Dernière bonne surpris, l’antenne semble fonctionner sur 12 mètres avec l’aide de la boîte d’accord du TS-590s, ce que ne laissaient pas présager les calculs. MMANA donne une estimation de ROS très élevé mais par contre le diagramme de rayonnement est plutôt bon avec un angle de départ très correct comme vous pouvez le voir ci-contre.

J’attends avec impatience d’avoir le temps de trafiquer avec cette antenne. Peut-être ce week-end pour le concours ARRL DX partie phonie… En attendant, pour vous, une petite photo de l’antenne fièrement perché à 15m du sol.

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Antenne Moxon 15m-10m – Partie 2

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Support PVC et fibre de verre pour Moxon 15-10-6m (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/wp-content/uploads/2012/02/100_3107 NULL.jpg)Je suis content car mon projet d’antenne avance bien. D’une part en simulation avec MMANA j’ai trouvé toutes les dimensions qui me donnent un fonctionnement satisfaisant sur 15 mètres, 10 mètres et 6 mètres. D’autre part le montage par lui même se déroule sans heurt et j’ai trouvé des solutions techniques à toutes les petites difficultés rencontrées. Ce soir j’ai pu tester au sol (à 2 mètres l’antenne posée contre un bananier) et elle offre bien une résonance (large bien sûr) centrée sur 21 MHz avec les éléments Moxon 15 mètres uniquement. Je devais tout terminer demain matin avec le montage final mais malheureusement je suis pris par le pro jusque samedi au moins… En attendant une petite photo…

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Nouvelle version de MMana-GAL

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Igor DL2KQ et Alex DL1PBD viennent de publier une nouvelle version de l’excellent logiciel de modélisation d’antennes MMana-GAL (http://hamsoft NULL.ca/pages/mmana-gal NULL.php). La version 3.0.0.31 utilise apparemment des améliorations de la version pro et cette nouvelle branche représente un bon en avant par rapport aux dernières mises à jour qui dataient de 2007.

Capture d'écran MMana-GAL 3D

MMana-GAL utilise la méthode des moments tout comme MiniNEC. J’aime beaucoup ce logiciel car je le trouve simple d’utilisation et les résultats qu’il permet d’obtenir répondent à mes besoins. Des utilisateurs plus gourmands peuvent lui préférer d’autres logiciels tournant autour de NEC, mais pour ce que je veux en faire le gain de temps à utiliser MMana-GAL est non négligeable. Point important, MMana-GAL est d’utilisation libre pour les radioamateurs!

L’ergonomie fait un peu datée mais quand on l’a en main elle permet de modéliser rapidement une antenne et de voir en un clin d’oeil les variations apportées par l’une ou l’autre modification. La librairie de modèles de base est aussi bien fournie et permet d’une part de prendre en main rapidement le logiciel et d’autre part de s’amuser à bidouiller autour d’antennes existantes.

Capture d'écran Far Field MMana-GAL

J’ai aussi essayé cocoaNEC (http://www NULL.w7ay NULL.net/site/Applications/cocoaNEC/index NULL.html) de W7AY pour valider les essais et optimiser mon projet d’antenne directive Moxon 15-10m sans lui trouver d’avantages par rapport à MMana-GAL. Il présente aussi des problèmes de stabilité…

Attention, le lien pour télécharger MMana-GAL version 3.0.0.31 est actuellement non fonctionnel. J’ai contacté l’auteur à ce sujet et je vous tiens au courant…

Je viens de contacter l’auteur et alors qu’il fait nuit en Europe j’ai eu une réponse immédiate et le lien a été corrigé dans les cinq minutes! Si ça n’est pas de la réactivité!!!

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Antenne Moxon 15m-10m – Partie 1

Mon projet d’antenne actuel est de construire une antenne directive principalement pour les concours. Pour des raisons de discrétion, il faut que cette antenne soit d’une largeur inférieure à celle de la maison (soit 5 mètres). Cette limite me permet d’envisager l’installation d’une antenne de type Moxon sur la bande des 15 mètres. Un élément dipôle couplé taillé sur le 10 mètres lui donnera une bonne impédance sur cette bande aussi même si les caractéristiques seront moins avantageuses (rapport A/R plus faible et lobe principal plus étroit).

Boom PVC antenne Moxon 15m-10m (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/wp-content/uploads/2012/02/100_3096 NULL.jpg)Afin d’utiliser des matériaux facilement disponibles et que je peux travailler avec un outillage simple, j’ai décidé de construire le mat avec un tube PVC de ø90mm et la boom en tube PVC aussi. Le PVC a l’avantage du coût faible mais son poids est assez important et il fléchît beaucoup. Les supports des éléments rayonnants et du réflecteur seront donc faits avec des cannes à pêches en fibre de verre que j’ai eu à un bon prix. Ils viendront s’emmancher sur un morceau de tube PVC dépassant des tés aux extrémités de la boom.

Je viens de réaliser la boom de l’antenne et je commence à rassembler les éléments pour le mat. Pour la boom, j’ai utilisé du tube de PVC de ø27mm type plomberie. J’ai eu besoin des éléments suivants :

  • 4 sections de tube de 760mm de long
  • 9 sections de tube de 50mm de long
  • 1 section de tube de 60mm de long
  • 9 tés
  • 3 coudes
  • de la colle pour tuyaux PVC

Détail partie centrale boom antenne Moxon 15m-10m (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/wp-content/uploads/2012/02/100_3098 NULL.jpg)La partie centrale peut paraître un peu complexe mais elle permet de :

  • rendre la structure moins sensible au flêchissement et au vrillage,
  • réaliser un déport pour pouvoir monter la verticale “canne à pêche” au dessus,
  • avoir une structure équilibrée tout en utilisant des pièces de PVC “standards” collées au lieu d’éléments percés et vissés.

Comme vous le voyez encore pas mal de travail avec en particulier une couche de peinture car le PVC résiste mal aux UV. Je vais aussi tailler 4 sections de tube de 260mm de long pour emmancher les supports “canne à pêche” en fibre de verre. Je vous tiendrai au courant de l’avancement de ce projet d’ici quelques semaines avec de nouvelles photos…

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Antenne multibande à résonateur couplé

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En parlant de mes tentatives de réception ARISSat-1 je vous ai parlé de mon adaptation de la jungle-job 6m pour la bande 2 mètres en utilisant la technique de l’open-sleeve. Bien que le terme open-sleeve soit le plus connu, dans mon cas je devrais plutôt parlé de résonateur couplé (Coupled Resonator ou C-R) qui est le cas général. Je ne m’étais pas plus étalé sur le sujet mais je vais y revenir un peu.

J’ai découvert cette technique en lisant l’excellent Antenna book de l’ARRL (http://www NULL.amazon NULL.com/gp/product/0872599876/ref=as_li_qf_sp_asin_tl?ie=UTF8&tag=leschroniquhe-20&linkCode=as2&camp=217145&creative=399369&creativeASIN=0872599876). Je recommande la lecture de cet ouvrage car il est bien équilibré entre théorie et pratique. Son principal défaut étant aussi une de ses qualités : il couvre un domaine très large allant des MF aux UHF, lignes, traffic satellites, relais…

Antenne dipole à résonateur couplé (http://xv4y NULL.radioclub NULL.asia/wp-content/uploads/2011/08/résonateur-couplé NULL.png)La technique est relativement simple puisqu’elle consiste à ajouter à proximité d’un radiateur existant pour une fréquence F1 un radiateur demi-onde “passif” (non connecté électriquement) pour une fréquence F2. Elle a été pour la première fois mise en évidence par K9AY puis ont suivi des travaux de N6LF et AL7KK qui servent de références aujourd’hui.

Cette solution s’adapte parfaitement aux Yagi alimentée par doublet et elle est utilisée sur plusieurs modèles de Yagi HF multibandes commerciales (Force-12, Hy-Gain Explorer…). DK5ZB en fait aussi une belle démonstration sur une Moxon hybride 10m-6m (http://www NULL.mydarc NULL.de/dk7zb/Moxon/Dualband-Moxon_10+6m NULL.htm) (merci André F5AD pour le lien). Pour ma part j’avais le projet de l’utiliser pour une Moxon bibande 15m-12m mais ce projet reste dans les limbes faute de temps…

Le résonateur couplé offre l’avantage théorique d’une mise au point plus facile chaque élément pouvant être taillé indépendamment, d’une efficacité optimale (peu de pertes de couplage) et de la possibilité d’accommoder ainsi de nombreuses bandes.

Si à première vue la réalisation paraît simple, en réalité avoir un accord et une impédance bonne n’est pas si facile. Tout d’abord, l’effet capacitif entre les éléments ajoute un peu de longueur et vient dérégler la première antenne. Celle-ci étant spécifique (G4ZU), son comportement est moins prévisible. Ensuite, les fréquences de 50 MHz et 145 MHz étant proches d’une relation harmonique, l’antenne 6 mètres a une impédance relativement faible sur 145 MHz, la valeur d’espacement s’éloigne de celle théorique. La bande passante devient elle aussi un peu plus pointue à chaque fois qu’on ajoute un élément. Pour finir, j’utilisais du fil gainé (donc à raccourcir par rapport à la valeur théorique) et celui que j’ai ajouté était de diamètre différent du premier, compliquant l’adaptation.

Toutefois pour un essai en réception comme c’était le cas pour moi ça a marché plutôt bien du premier coup. N’étant pas équipé en appareils de mesure au delà de 30 MHz je n’ai pas fait plus d’essais et de mesures. Un avantage aussi de cette technique c’est qu’elle se modélise facilement sur ordinateur avec NEC4 ou MiniNEC. Je m’amuserai une fois encore avec cette approche mais peut-être pour un simple jeu de dipôles 2 mètres et 70 cm, avant d’attaquer la Moxon hybride 15m / 12m de mes rêves…

Antennes, HAM Radio

Antennes Moxon et JT65

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Récemment j’ai eu quelques discussions intéressantes avec Antonio EA1YE. Il m’avait contacté suite à un échange de reports WSPR (http://wsprnet NULL.org/drupal/wsprnet/map) et pour un possible sked en JT65. Rapidement nos discussions ont bifurqué sur les antennes et surtout sur les Moxon dont Antonio est un grand amateur. Il en a construit plusieurs et a fait beaucoup de simulation avec MMana (http://mmhamsoft NULL.amateur-radio NULL.ca/pages/mmana-gal NULL.php) pour étudier leur comportement.

Sa principale conclusion est que l’espacement entre les fils et la rigidité de la structure sont primordiales pour les performances de l’antenne. Dès qu’on s’éloigne de la forme nominale, le rapport avant/arrière (grand force de l’antenne) chute et le gain diminue aussi. Ca conforte mes observations avec ma Moxon 17m portable (http://capheda NULL.wordpress NULL.com/xv4tuj-station-radioamateur-en-ok20ua/antenne-moxon-filaire-sur-17-metres/). Cette antenne très légère a des performances honorables mais je n’ai jamais observé de rapport avant/arrière très important. De la façon dont je l’ai fabriquée et installée dernièrement (quasi horizontale), le radiateur forme un léger V et n’est plus dans le plan général de l’antenne formé par les capacités terminales et le réflecteur. Quand j’aurai le temps j’essayerai de la réinstaller de manière verticale mais plus éloignée de la maison et du sol, pour voir si les choses s’améliorent.

Pour mon prochain projet d’antenne, une Moxon pour le 15 mètre installée de manière semi-permanente en haut de la maison, je vais faire une structure formée d’un boom en PVC et d’éléments avec 4 cannes à pêche en fibre de verre. C’est plus traditionnel et rigide. Pour la ligne de transmission, je prendrai une ligne symétrique construite avec deux lignes coaxiales de 75Ω. Le symétriseur (ballon) sera en bas et j’essayerai d’accorder l’antenne sur 12 mètres et 10 mètres  comme le décrit FR5EC dans son étude de Moxon Hybride.

A part ça j’ai enfin réussi à faire fonctionner WSJT (http://www NULL.physics NULL.princeton NULL.edu/pulsar/K1JT/wsjt NULL.html) correctement avec PowerSDR. Jusque là soit ça marchait en réception, soit ça marchait en émission, mais jamais les deux! Après moult essais de paramètres pour l’interconnexion audio entre PowerSDR, VAC et WSJT, j’ai enfin une configuration qui marche et j’ai réussi un QSO avec Taïwan. Si ça avait marché 30 minutes plus tôt, Monaco et un pays d’Afrique étaient à ma portée, mais la bande ferme tôt en ce moment… Ce n’est que partie remise!

Dernière chose, j’ai taillé très rapidement un dipôle pour le 30 mètres pour la QRSS. Le dipôle est fait d’une seule pièce de câble électrique deux conducteurs, comprenant la ligne de transmission demi-onde. Ca marche très bien, c’est pas cher et solide, donc idéal pour le portable et le QRP. Je reviendrai sur ça en long et en large dans un prochain article pour Radioamateur Magazine.

Antennes, DX, HAM Radio

Moxon 17 mètres et J-Pole 20 mètres

La semaine s’est mieux terminée qu’elle n’avait commencé pour mes essais sur 17 mètres. J’ai eu un peu de temps jeudi matin pour faire quelques QSO avec le Japon. Plusieurs OM étaient en attente mais une une coupure électrique est venue clore ce début de pile-up. De toutes facons je devais partir faire quelques courses en ville pour l’arrivée des prochains clients.

Vendredi c’était encore mieux et j’ai bouclé une vingtaine de QSO très sympas avec des japonais. Le problème cette fois-ci c’est que Paul était à la maison car c’était le pont du 30 avril. Hanh était elle à l’hôpital pour s’occuper de son père souffrant… Du coup difficile d’être à 100% disponible pour la radio. En regardant les dx clusters (http://www NULL.dxwatch NULL.com/dxsd1 NULL.php?f=0&c=xv4tuj&t=dx) j’ai même vu que j’avais été spotté par un italien, alors que l’antenne était orientée à l’opposée. Malheureusement j’ai du plusieurs fois m’absenter car Paul m’appelé et j’ai du faire pas mal de frustrés. Je les prie de m’excuser…

Essai d'un j-pole avec stub bobiné (http://capheda NULL.files NULL.wordpress NULL.com/2010/05/100_2326 NULL.jpg)
Essai d'un j-pole avec stub bobiné

Par contre les essais pour raccourci la J-Pole sur 20 mètres se sont avérés pour le moins non concluants. Pas moyen d’obtenir une impédance correcte sur quelque fréquence que ce soit. J’ai bobiné le stub sur un mandrin en PVC (voir photo), mais même en gardant les spires assez espacées cela ramène trop de réactance. En plus je me suis rendu compte que mécaniquement le choix de faire le radiateur en câble coaxial TV n’était pas sans problèmes. Celui-ci n’est pas très flexible et risque de se fragiliser vite à la manipulation. Je pense que je vais faire une version “tout en twinlead” plus légère et plus pratique pour le portable…

Antennes, DX, HAM Radio

Antenne Moxon 17m filaire horizontale

Antenne Moxon 17m filaire horizontale (http://capheda NULL.files NULL.wordpress NULL.com/2010/01/100_2324 NULL.jpg)
Moxon 17m filaire horizontale vue du sol

Nous profitons d’une semaine sans invités dans les chambres d’hôtes pour nous reposer un peu. Moi j’en profite aussi pour faire pousser de disgracieuses antennes dans le jardin…

J’ai ressorti ma Moxon filaire sur 17m, mais cette fois-ci elle est en horizontal. J’ai coupé un vieux bambou de 7m de long pour la tendre d’un côté, de l’autre elle est accrochée au balcon du 2ème étage où est situé la station.

Après quelques retouches dues à une fabrication légère et des manipulations lourdes, l’antenne fonctionne très très bien dans cette position. Le ROS est parfait sur une très large bande, et les performances ont l’air très correctes. Malheureusement, la propagation sur 18MHz n’est n’est pas de la partie, et les contacts bien que de bonne qualité sont peu nombreux.

L’antenne va rester installée jusque vendredi certainement, avant l’arrivée des prochains clients. D’ici là j’espère faire quelques DX…

Les photos et un descriptif plus détaillé sont sur la page dédiée à cette antenne portable de fabrication maison (http://capheda NULL.wordpress NULL.com/xv4tuj-station-radioamateur-en-ok20ua/antenne-moxon-filaire-sur-17-metres/).

Antennes, DX, HAM Radio

Essai d’une antenne Moxon sur 17m

Antenne Moxon verticale 17m (http://capheda NULL.files NULL.wordpress NULL.com/2010/01/100_2092 NULL.jpg)
Le câble va vers le shack sur la terrasse

Le week-end dernier j’ai essayé une nouvelle antenne pour le 17m. J’ai réalisé l’antenne en quelques heures pour un coût très modique (moins de 10€, coaxial et fiche PL compris). Le petit Paul m’a d’ailleurs été d’une grande aide et il était fier du travail fait avec son papa quand l’antenne était dressée.

Si vous êtes curieux, lisez la suite avec tout les détails sur cette réalisation et le bilan de quelques heures d’activité (http://capheda NULL.wordpress NULL.com/xv4tuj-station-radioamateur-en-ok20ua/antenne-moxon-filaire-sur-17-metres/).

Ignacio EA2BD en a fait une similaire mais plus aboutie sur 20m. Lisez sa description et ses conclusions (http://ea2bd NULL.ure NULL.es/archives/EA2BD_Moxon_20m_eng NULL.pdf).