ROS et câble coaxial

attention

Par F5AD

Avec les boîtes d'accord, on a tendance à ne pas s'inquiéter au sujet du ROS sur le câble, puisqu'on va le compenser, que le transceiver sera content, et que de toutes façons, toute la HF sera rayonnée.

Mais est-ce bien sûr?

Doublet 2x10m sur 7 MHz (doublet demi-onde)

Prenons un exemple simple: Un doublet demi-onde 7 MHz alimenté par 30m de câble coaxial courant, type KX4, KX13, RG213U ou RG214U ou autres câbles comparables.

On va utiliser un logiciel d'antenne comme MMANA pour obtenir les ordres de grandeur; on parle d'ordres de grandeur, on ne court pas après les décimales, malgré celles issues des calculs.

Pour ce doublet, placé horizontalement à 20m d'un sol moyen ou passable,

réalisé en fil de cuivre de 2mm de diamètre,

la résonance sur 7,150 MHz sera obtenue pour une longueur de 2x10,32m

et le ROS à l'antenne sera de l'ordre de 1,54/1.

Avec ce type de câbles, les pertes à 7 MHz sans ROS sont de l'ordre de 1,5 dB aux 100m, dans notre cas, avec 30m de câble, cela fera 0,45dB soit un rapport de 1,11; la puissance de sortie est égale à la puissance d'entrée divisée par 1,11.

Dans une ligne dont l'atténuation est de 1,11 la présence d'un ROS de 1,54 augmente les pertes de 1% environ, l'atténuation passe à 1,12.

Si l'émetteur accepte de fonctionner et de fournir sa pleine puissance avec un ROS de 1,54 on peut a priori se passer de boîte d'accord à la base, ce qui permet aussi de se passer des pertes qu'elle pourrait introduire.

Donc entre la station, que l'on va supposer fournir 100W et l'antenne, il y aura un facteur 1.12 d'atténuation en puissance (0,49dB) et on aura 100/1,12 = 89 Watts à l'antenne.

En résumé, quand tout est parfait, on perd déjà 11% de la puissance; c'est mal parti !

Et si l'on doit ajouter une boîte d'accord, il y a en moyenne 0,7 dB qui viennent s'ajouter aux 0,49 précédents.

Total 1,19 dB de pertes entre l'émetteur et l'antenne; pour 100 Watts fournis par l'émetteur, il n'y a plus que 76 Watts à l'antenne.

Doublet 2x10m sur 14 MHz (doublet onde-entière)

Utilisons maintenant cet ensemble sur 14 MHz, on n'est plus à la résonance, on est même à l'anti-résonance; la longueur du fil est proche de la longueur d'onde, l'impédance au centre est élevée, l'impédance ramenée par le câble coaxial est calculable, mais compliquée; heureusement une boîte d'accord se chargera de ramener ça à 50 Ohms.

Coté antenne l'impédance est donc élevé, de l'ordre de 4000 Ohms, elle est réactive en plus, le ROS sur le câble est de 90/1.

Sur 14 MHz, en l'absence de ROS, ce type de câble présente une atténuation de 2,2dB aux cent mètres, soit 0,66 dB pour nos 30m (rapport puissance d'entrée sur puissance de sortie = 1,16)

En présence d'un ROS de 90, cette atténuation de 1,16 est multipliée par 6,76 , ce qui donne une atténuation de 7,88 soit 8,96 dB.

Ca commence à inquiéter, mais il faut encore mettre une boîte d'accord pour satisfaire le transceiver, si bien qu'on se retrouve avec onze Watts à l'antenne.

C'est donc une très mauvaise solution que d'utiliser un doublet demi-onde 7 MHz pour faire du 14 MHz avec une descente coaxiale, tout comme utiliser un doublet 14 MHz pour faire du 28 Mhz, ou un doublet 3,7 MHz pour faire du 7 Mhz, etc.

En fait, il faut utiliser la solution du multi-doublet, avec deux doublets demi-ondes sur le même câble coaxial; l'impédance coté antenne est à peu près correcte sur les deux bandes, et le ROS n'est pas exagéré sur le câble; il n'est pas parfait sur les deux, une boîte peut être nécessaire, mais ses pertes seront bien plus faibles que celles du câble coaxial mal adapté sur un seul fil trop long.

Gain du doublet onde entière

Oui, mais le doublet onde entière a du gain, cela va compenser!

Malheureusement, ce n'est pas les 1,8 dB de gain du doublet onde entière qui vont compenser les 9,66 dB de pertes en ligne, et même en réglant ces questions de pertes, il faut se souvenir que pour ces antennes horizontales ondes-entières ou deux fois 5/8 (appelées Lévy en France et extended Zeppelin ailleurs), le fameux gain annoncé par rapport à la demi-onde ne se produit que dans la direction perpendiculaire au fil, et que la directivité augmente avec le gain; si bien que s'il y a un peu de gain, c'est dans moins de directions; alors si l'on veut favoriser un continent, oui, mais sachant qu'on va en défavoriser d'autres par rapport au doublet demi-onde.

Doublet 2x10m sur 3,7 MHz (doublet court)

On essaye parfois d'utiliser un doublet demi-onde sur la fréquence moitié, dans notre cas par exemple, utiliser le doublet 2x10m sur 3,7 MHZ.

Dans ce cas, l'impédance présentée au centre du doublet est de l'ordre de 18 Ohms réactifs, le ROS est énorme: 929.

Sur 3,7 MHz, en l'absence de ROS, ce type de câble présente une atténuation de 1,1dB aux cent mètres, soit 0,33 dB pour nos 30m (rapport puissance d'entrée sur puissance de sortie = 1,08)

En présence d'un ROS de 929, cette atténuation de 1,08 est multipliée par 34 , ce qui donne une atténuation de 36,3 soit 15,6 dB.

Si on ajoute les 0,7 dB de la boîte d'accord, on arrive à 16,3 dB, soit une atténuation de 42,7; sur les 100W au départ, il en arrive 2,3 à l'antenne; on croit rêver quand on sait qu'on arrive quand même à faire des QSO avec de telles antennes; mais attention, ce n'est pas toujours facile! (voir d'autres problèmes ici). En fait, dans ces cas là, on peut penser qu'il y a d'autres choses qui rayonnent, le câble coaxial par exemple.

C'est donc aussi une très mauvaise solution que d'utiliser un doublet demi-onde 7 MHz pour faire du 3,7 MHz avec une descente coaxiale, et pareil sur les bandes en harmonique deux; il vaut mieux chercher d'autres solutions, comme utiliser le câble coaxial en élément rayonnant, âme et gaîne réunis.

Doublet 2x10m sur 21 MHz (doublet 2x3/4 d'onde)

Il faut savoir qu'un doublet 2x10m accordé sur 7 MHz n'est pas loin d'une résonance sur 21 MHz.

Son impédance est alors d'environ 100 Ohms, légèrement réactive, et le ROS sur câble coaxial 50 Ohms est de 3,25.

Avec ce type de câbles, les pertes à 21 MHz sans ROS sont de l'ordre de 2,5 dB aux 100m, dans notre cas, avec 30m de câble, cela fera 0,75dB soit un rapport de 1,19.

Dans un câble dont l'atténuation est de 1,19 la présence d'un ROS de 3,25 multiplie les pertes par 1,11 soit 1,32 (1,21 dB); la nécessité d'une boîte d'accord va apporter 0,7 dB de plus (x1,17), d'où un total de 1,91 dB (x1,56).

Pour 100W en entrée, il y aura 100/1,56=64W à l'antenne.

On peut ausi trouver un compromis entre les deux bandes; on constate que pour obtenir la résonance sur 7,150MHz la longueur de fil doit être de 2x10,32m, et que pour 21,200Mhz il faut 2x10,5m; alors pourquoi ne pas faire une moyenne à 2x10,43 , ou mieux, favoriser la bande haute, auquel cas on obtient un ROS de 2,24 sur 21,200 et un ROS de 1,89 sur 7,200MHz; et avec boîte d'accord, on récupèrera 82W sur 7MHz et 80W sur 21MHz. Une antenne bi-bande facile; tri-bande si on ajoute le doublet 14 MHz.

Attention, les longueurs annoncées pour les brins de l'antenne peuvent être légèrement différentes de celles annoncées ici, à cause de l'influence du sol ou des objets environnants; pour ces types d'antennes, il faut souvent terminer à la pince coupante.

En résumé

La ligne bifilaire

Finalement, tous ces ennuis viennent des pertes en ligne et du ROS qui les augmente; on peut donc essayer de voir ce qu'il se passe avec des lignes bifilaires type échelle à grenouilles, réputées justement pour leurs faibles pertes.

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