ROS et ligne bifilaire

Par F5AD

On a vu le piège qui consiste à utiliser une antenne onde entière alimentée en son centre par du câble coaxial, (voir pertes, ROS et câble coaxial), essayons de voir s'il y a des solutions avec les lignes bifilaires.

Avec nos émetteurs modernes, qui dit ligne bifilaire dit nécessité d'utiliser une boîte d'accord; alors première question:

Les boîtes d'accord introduisent-elles des pertes ?

La réponse est malheureusement oui; si l'on se réfère aux mesures décrites à la page sur ce sujet, on peut s'attendre en moyenne à quelque chose de l'ordre de 0,7 dB qui viennent s'ajouter aux pertes de la ligne plus celles introduites par le ROS.

0,7 dB, ce n'est pas négligeable, c'est un rapport de 1,17 entre la puissance que l'on fournit et celle qui ressort de la boîte; si on fournit 100 Watts, il ressort en moyenne 100/1,17=86 Watts; 14 Watts sont déjà partis en chaleur! Et ça peut aller jusqu'à 26 Watts.

Pour tomber à 9 ou 10 Watts, il faut faire soi même une boîte monobande, une boîte par bande, sans commutations, avec du fil de cuivre argenté de bon diamètre; 2mm si possible, et même au-delà; pas de ferrite; pas de balun; la boîte elle même faisant la symétrisation; ou alors choke balun coté émetteur.

Après, on met tous ses espoirs dans la ligne bifilaire qui a la renommée d'être à faibles pertes par rapport au câble coaxial.

Mais au fait:

Quel type de ligne bifilaire

Pour minimiser les pertes dans une ligne bifilaire, on peut s'intéresser au métal utilisé, a priori du cuivre, difficile de faire mieux dans des prix avouables; vues les longueurs utilisées en décamétriques, le cuivre argenté risque aussi de ne rester qu'un fantasme.

Les pertes dans les isolants sont provoquées par les pièces qui réunissent les deux fils de la ligne; le mieux est qu'il y en ait pas, ou tout au moins le moins possible, ce qui élimine les lignes du commerce en 300 ou 450 Ohms qui ne répondent pas à ce critère même si des fenêtres dans l'isolant cherchent à réduire le phénomène.

Finalement, une bonne solution est la réalisation personnelle; les pertes peuvent être réduites au mieux en construisant sa ligne en fil nu ou émaillé, à la rigueur en fil électricien, avec ou sans son isolant, avec des entretoises bien espacées, tous les un mètre par exemple. On parle de ligne bifilaire aérée. Voir l'article sur la Lévy rotative.

En utilisant du fil électricien de 1,5² espacement 10 cm, ou du fil 2,5² avec un espacement de 13 cm on obtient environ 600 Ohms d'impédance caractéristique.

Notons qu'un fil alimenté en son centre par une ligne bifilaire ne s'appelle plus un doublet, mais une Lévy en France, et une center-fed, ou une extended Zeppelin hors de France.

Lévy 2x10m sur 7 MHz (center fed demi-onde)

Comme pour les essais avec alimentation par câble coaxial, nous allons utiliser maintenant une partie rayonnante de 2x10,32m à 20m du sol, mais attaquée par 30m de ligne bifilaire aérée.

On alimente donc un doublet demi-onde dont l'impédance au centre est de l'ordre de 77 Ohms avec de la ligne bifilaire 600 Ohms, plutôt qu'avec du câble 50 ou 75 Ohms, ce qui est un peu paradoxal mais voyons ce que ça donne:

Avec cette charge de 77 Ohms très peu réactive puisqu'on est à la fréquence de résonance; le ROS sur la ligne bifilaire est de 7,8 ce qui n'est pas effrayant.

Sur 7 MHz, en l'absence de ROS, ce type de ligne présente une atténuation de 0,45dB aux cent mètres, soit 0,14 dB pour nos 30m (rapport puissance d'entrée sur puissance de sortie = 1,033)

En présence d'un ROS de 7,8, cette atténuation de 1,033 est multipliée par 1,09 , ce qui donne une atténuation de 1,13 soit 0,53 dB.

Si on ajoute les 0,7 dB de la boîte d'accord, on arrive à 1,23 dB, soit une atténuation de 1,33; sur les 100W au départ, il en arrive 75 à l'antenne; c'est moins bon qu'avec du câble coaxial sans boîte d'accord qui amenait 89 Watts à l'antenne.

Mais très comparable au câble coaxial avec boîte d'accord qui totaliserait 0,49+0,7=1,19 dB soit une atténuation de 1,32 et 76 Watts à 'antenne; dans ce cas les deux solutions se tiennent; le choix est plutôt mécanique sur les questions de facilité d'installation; voir aussi la solution du doublet demi-onde à accord déporté.

Lévy 2x10m sur 14 MHz (extended Zeppelin onde-entière)

Alimentons maintenant notre antenne 2x10m sur 14 Mhz avec de la ligne bifilaire aérée:

L'impédance au centre du fil est de l'ordre de 4000 Ohms, réactive, mais le ROS sur la ligne bifilaire est de 7,6 ce qui est loin des 90 du câble coaxial.

Sur 14 MHz, en l'absence de ROS, ce type de ligne présente une atténuation de 0,65dB aux cent mètres, soit 0,195 dB pour nos 30m (rapport puissance d'entrée sur puissance de sortie = 1,046)

En présence d'un ROS de 7,6, cette atténuation de 1,046 est multipliée par 1,12 , ce qui donne une atténuation de 1,17 soit 0,68 dB.

Si on ajoute les 0,7 dB de la boîte d'accord, on arrive à 1,38 dB, soit une atténuation de 1,37; sur les 100W au départ, il en arrive 73 à l'antenne; à comparer aux 11 Watts qui arrivaient quand on utilisait du câble coaxial.

Lévy 2x10m sur 3,7 MHz (center fed courte)

L'impédance présentée au centre du fil est de l'ordre de 18 Ohms réactifs, le ROS est égal à 110.

Sur 3,7 MHz, en l'absence de ROS, ce type de ligne présente une atténuation de 0,32dB aux cent mètres, soit 0,1 dB pour nos 30m (rapport puissance d'entrée sur puissance de sortie = 1,023)

En présence d'un ROS de 110, cette atténuation de 1,023 est multipliée par 2,2 , ce qui donne une atténuation de 2,25 soit 3,5 dB.

Si on ajoute les 0,7 dB de la boîte d'accord, on arrive à 4,2 dB, soit une atténuation de 2,6; sur les 100W au départ, il en arrive 38 à l'antenne; c'est à comparer aux 2,3 Watts récupérés avec le câble coaxial.

Lévy 2x10m sur 21 MHz (extended Zeppelin 2x3/4 d'onde)

Un doublet 2x10,32m n'est pas loin d'une résonance sur 21 MHz, son impédance est alors d'environ 100 Ohms, légèrement réactive, et le ROS sur ligne 600 Ohms est de 5,9.

Avec ce type de ligne, les pertes à 21 MHz sans ROS sont de l'ordre de 0,78 dB aux 100m, dans notre cas, avec 30m de câble, cela fera 0,23dB soit un rapport de 1,055.

Dans un câble dont l'atténuation est de 1,055 la présence d'un ROS de 5,9 multiplie les pertes par 1,1 soit 1,16 (0,66 dB); la nécessité d'une boîte d'accord va apporter 0,7 dB de plus (x1,17), d'où un total de 1,36 dB (x1,37).

Pour 100W en entrée, il y aura 100/1,37=73W à l'antenne.

Conclusion

Il n'y a pas photo, un doublet demi-onde alimenté par câble coaxial, c'est fait pour fonctionner en demi-onde; et à la rigueur sur l'harmonique trois.

Le cas se présente pour le 7MHz, avec l'harmonique trois dans une autre bande amateur, le 21 MHz; on peut essayer d'exploiter aussi le phénomène sur 10 MHz, où l'harmonique trois est proche de la bande des 28 MHz.

Mais pour essayer d'utiliser ce doublet sur l'harmonique deux, ou sur la fréquence moitié, il faut vraiment qu'on n'ait pas d'alternative.

L'alternative, c'est l'antenne dite Lévy, qui sera équivalente en demi-onde et supérieure dans tous les autres cas de figure.

Ne pas oublier de bien faire attention à la qualité des boîtes d'accord utilisées.

Retour au menu QSP ANT

Retour à la page d'accueil

Des questions? voir le groupe antennes; inscription ici

© 1999-2015 A. Ducros F5AD