Verticales pour le DX ?

Par F6AOJ

Le texte ci-dessous est tiré d'une conversation sur la liste antennes faisant suite à l'étude théorique des performances comparées en DX des verticales et des horizontales visible ici; Jeff F6AOJ y expose les résultats de son expérience sur le terrain. Ne manquez pas de visiter son site si vous vous intéressez aux antennes, au trafic, aux stations et aux bandes basses.

Les verticales, c'est meilleur pour le DX ?

Comme disait Fernand Raynaud dans un de ses sketchs : ça dépend !

Quelle est la vraie question? Même cela n'est pas simple, le nombre de paramètres inter-dépendants étant grand, listons les variables et les problèmes attenants:

Préalable :
Dx est ici considéré comme loin seulement (rare n'étant pas pris en compte dans ce cadre); il faut donc éliminer:
ce qui a trait à "l'onde de sol"
ce qui a trait au "short skip" ( distance entre le Tx et le premier rebond au sol )
ce qui dépend de la fréquence et des paramètres série 1.x ci-après
ces deux cas relevant du concept NVIS si bien traité par Pat F6IRF dans sa série Cizirf
Toutes références s'appuyant sur des QSO coupe du Ref sont à écarter car entrant dans les 2 cas précédents.
Variables :
1 Le temps
1.1- la date dans l'année ( saison )
1.2- l'année par rapport au cycle solaire ( sfi )
1.3- l' heure ( des modes de propag , jour, nuit, greyline )
1.4- le temps solaire soit WX solaire, écarts par rapport à la base qu'est le SFI des index: K, Bz, rayons X, Protons, principalement
1.5- le WX terrestre humidité de l'air et du sol

2 -la bande de fréquence
2.1 la fréquence en elle même
2.2 dans le cas d'antennes horizontales H sol /lambda; le rapport hauteur au dessus du sol par rapport à la longueur d'onde, en fraction de lambda (lambda , longueur d'onde) pour le point le plus haut et le plus bas

3 l'environnement
3.1- la nature du sol sous l'antenne
3.2- la résistance de terre ( surtout pour les verticales ) ( f du wx )
3.3- la nature du sol en fonction de l'azimut
3.4- le relief de courte distance, 100m, jusqu'à petite distances, 10Km.
3.5- les pertes par absorption en local ( f wx ) ( f polarité ) - masses métalliques
certaine sont typées, clôtures et lignes électriques, polarité H , poteaux métalliques et tuyaux gouttières, polarité V , - et végétation ( f wx : pluie )
3.6- la distance de la mer et de masses d'eau douces
3.7- la géologie, la connaissance de la nature des couches sous le niveau du sol est dans nombre de cas un facteur permettant d'expliquer les caractéristiques atypiques d'une site affectant l'efficacité d'un type d'antenne.

Il doit en manquer, mais c'est assez pour le moment.

La liste le montrant, nombre de paramètres inter-dépendants de variables externes conforte dans le fait qu'un type d'antenne peut être meilleur ou pire qu'un autre en fonction du changements de leurs valeurs.
d'où la validité du débat : Les verticales, c'est meilleur pour le DX (?)

Ces paramètres étant au mieux dans des unités différentes, (quand ils sont quantifiables)
l'équation non linéaire du Nème degré qui en résulte (si l'on est capable de la poser), est irrésolvable.

Modèliseurs :
Nés de la dernière pluie de silicium ayant raté son substrat, les informaticiens n'ayant cure des conclusions ci-dessus prétendent trouver par modélisation la réponse à nos interrogations.
par un certain nombre d'outils dont :

4.1- Modèliseurs d' Antennes
4.2- Modèliseurs de Terrains
4.3- Modèliseurs de propagation.

Modèliseurs d' Antennes :
Ils sont d'autant plus performants que, les calculateurs sont puissants et rapides et que les calculs exécutés n'ont pas été simplifiés pour gagner du temps.

Le code source de NEC n'étant pas public, il est difficile de savoir sur ce point ce qu'il en est,
Le seul point qui est certain, est que la dernière version, Nec 4 est plus proche des modèles théoriques que les précédentes.

Les résultats sont d'autant plus précis que l'on se rapproche du cas suivant
- free space
- éléments parallèles sur le même plan et le même axe soit une Yagi

Les résultats sont à l'opposé quand le sol est impliqué.
Quid du modèle de sol?
Suivant les programmes on trouve des sols avec des définitions variables.
Ces modèles sont implicitement pour de sols de caractéristiques constantes jusqu'a l'infini,
on est bien là dans le virtuel.
Le modèliseurs sont seulement parfaits pour comparer des antennes théoriques dans le même environnement virtuel.

Les yagi à 10 lambdas du sol sont correctement modèlisées ( on est donc dans le mode VHF et surtout UHF )
Les verticales sur des plans de masse en métal plein ou déployé à mailles fines le sont aussi, mais on est encore en UHF et au dessus.

Pour des verticales décamétriques avec ou sans radians sur des sols non homogènes et éfinissables, j'ai beaucoup de mal à jauger le réalisme de l'environnement et donc la précision des résultats.

Descriptifs d'antennes:
les yagis sont simples à décrire,
les autres sont toutes plus compliquées.
Exemple, les quads, les angles et leur segmentation ont déjà donné lieu à des débats sur ce forum.

Modèliseurs de terrains:
pas avis car n'en n'ayant jamais utilisé.

Modèliseurs de propagation:
Dx-atlas, dont les moteurs sont voacap + hamcap, est intéressant par son mode graphique qui permet d'afficher les franges en 2D.
Sans ce type d'affichage associé au scrolling f de t des tas de phénomènes semi-locaux restent incompréhensibles.

La plupart des softs calculent les franges mais pour un circuit point à point rien n'est visible
quand il est affiché en niveau f de t, c'est ce que produit W6EL-prop.

Dx-atlas W6EL-prop et beaucoup d'autres n'intègrent pas entre autre l'effet grey line car comme il n 'est que fugitif, il est sans intérêt pour les pro. Par rapport aux besoins amateurs c'est une catastrophe.

La modèlisation produit des moyens d'investigation intéressants mais qui sont bien partiels.
Pour s'en convaincre relire la série "Voacap la fin d'un mythe" de Pat F6IRF.

Les voies méthodologiques:
Mesurer et Calculer, ou Modèliser n'étant pas viables il reste celle de la comparaison "live" A<->B, qui est la seule qui intègre tout les paramètres sans les connaître, mais sans en oublier ni les distordre.

Les contraintes de cette méthode sont :
1- avoir assez d'espace pour disposer d'au moins 2 antennes aux caractéristiques antagonistes sur la même bande, sans qu'elles interférent entre elles.
2- conserver la configuration au moins 2 ans ( tks F6BKI ) pour pouvoir la tester sous
- toutes les saisons et donc tout les types de propagation
- la première année pour décoder l'environnement qui produit le résultat quelqu'il soit
- une 2eme fois pour vérifier ses données en les affinant, mais avec un préalable : prédire le résultat avant de le vérifier.

si la bonne solution, entre A & B est prédite entre 66 et 80 % des cas, alors l'analyse sera considérée comme correcte.

Au sortir de ce type de période d'essais on a des données, mais pas de quoi faire de choix justifiable entre A et B

Si l'on en cherche parmi les résultats d'essais faits dans des environnements basiques, on n'en trouve pas.

Comme en mathématique il faut pour faire apparaître des résultats
soit que des termes deviennent nuls ou négligeables
soit que d'autre tendent vers l'infini, dans notre contexte deviennent prépondérants.

Ce sont donc les configurations extrêmes qui sont révélatrices des tendances comportementales.

Exemple 1 :

une yagi 2 el à 1 lambda de haut est toujours meilleure qu'une verticale sur la pelouse.

Si l'on monte une four-square sur la pelouse, il y a un nombre de quarts d'onde identique dans les 2 cas; il reste en balance un pylône de 1 lambda face à 1 plan de masse et le match est équilibré

Arrivé en expédition la configuration a évolué en faveur du four-square,
le pylône de 1 lambda faisant profil bas pour embarquer dans l'avion.

Si l'expédition plante ses antennes en bord de mer, 2 dipôles verticaux feront mieux sans plan de sol et sans pylône que 2 éléments yagi à H = 1/4 lambda

Le sous entendu de cette config est sur 20m.

Sur 40m et au dessus plus besoin de réfléchir, les jeux sont faits à l'avance.

Exemple 2 :

Forts de la démo ci-dessus, envisageons le cas sur 80m de la paire
- dipôle en vé inversé sommet à 20m (1/4 lambda ) extrémités à 8m et simple à matcher le vé donnant 50 ohm
- verticale 5/8 prometteuse pour son noeud de courant haut et simple à matcher à 50 ohm.

Sur le papier
- le dipôle tire fort haut
- la verticale bien bas
en Dx qui gagne ?
Le dipôle !
Certes le dipôle tire haut, mais sur 80m la 5/8 tire trop bas, sous l'angle d'arrivée moyen des signaux Dx, à l'exception de moins de 10 jours par an ou l'angle d'arrivée est inférieur à la normale.

Au pays des aveugles, les borgnes sont rois,
l'efficacité de cette config est médiocre en Dx sur 80m.

Exemple 3 :
La même configuration sur 40m elle donne une excellente antenne Dx,
parce que l'angle d'arrivée moyen est compatible avec celui d'une 5/8.

Exemple 4 :
Pour faire l' IARU contest sur 160m SSB pour TM0HQ mi-juillet, je m'étais dit qu'une verticale et des Beverages étaient à l'opposé des besoins vu qu'a cette époque de l'année sortir d'Europe n'était pas au programme.
j'avais donc en urgence modifié le dipôle 80m qui est en vé à 20m de haut mais à plat par rapport au sol, c'est à dire les 3 point à 20m de haut, en le passant à 2 fois 30m plus une paire de selfs pour descendre sur 1845.
Cette approche, logique et efficace pendant la saison Dx, l'hiver, fut un fiasco, l'été !
En effet l'été les angles d'incidence sont plus élevés qu'en hiver, le niveau de bruit aussi et les signaux sont faibles.
Résultat le s-mètre est en permanence entre 59 +10 et 59 +20 dB.
Sur la verticale le niveau de bruit est plus faible , car l'angle ayant monté elle est sous le lobe mais le niveau des signaux est faible car l'angle est trop bas.
Le salut viendra des Beverages
qui dans ce cas seront en local la moins mauvaise solution, les multiples petits lobes et le rapport avant coté améliorant le rapport signal/sur bruit de manière substantielle.

Comparaison Verticale/Beverages:
La verticale est en compétition en réception avec 3 Beverages de 220 240 et 320m de piètre qualité pour cause d'environnement défavorable: sous bois, colline, terre ou plus tôt sable sec.
Le rapport avant arrière ne dépasse pas 10 dB.

La verticale sur le même sol peut s'en affranchir partiellement lorsque les radians surélevés sont connectés, mais au prix d'une augmentation de l'angle de départ.

La commutation sélective des radians surélevés permet d'augmenter le rapport signal sur bruit jusqu'à 2 points pour une direction, ceci en conformité avec la modélisation.

Après 6 mois seulement d'utilisation il me semble qu'il y a 3 modes
identifiables:

- mode hiver : les Beverages ont l'avantage, même en fin de propagation quand l'angle remonte.
il y a quelque cas qui pour le moment me semblent aléatoires où la verticale fait la différence.

- Mode équinoxe : en fin de propag le matin notamment, la verticale allonge l'ouverture parce que son angle plus élevé devient compatible avec l'élévation de l'angle d'arrivée relié à l'avancement de la saison.

- mode été : l'angle d'arrivée est plus élevé que celui de l'antenne; l'antenne est relativement silencieuse pour la saison mais les signaux son minables; les Beverages l'emportent quelle que soit la distance.

Sur 160 le seul cas identifiable ou un dipôle bas, 15m, raccourci, en Z, et finissant à 1m du sol fait mieux que ma verticale, c'est chez Jean F5VU; Il a fait en 5 ans avec cette antenne
qui relève de la cour martiale et pas de la correctionelle ce que j'ai fait en 23 ans d'abord avec un vrai dipôle en vé inversé puis avec la verticale.

Les dipôles de Jo F6CTT permettent de faire de façon répétitive 1er mondial au CQWW contest sur 80m là ou les autres ont besoins de beam pour faire la même chose.

Dans les 2 cas les sites exceptionnels sont responsables de ces invraisemblances.

Pour Claude F9OE les données sont cohérantes quand on sait que le bout de son jardin est le bord de la falaise qui domine la mer; en face de New-York, à Camaret west 29.

Conclusion :
Il n'y a pas de réponse universelle à la question :
"Les verticales, c'est meilleur pour le DX (?)",
sans analyse de l'environnement cas par cas.

73 Jeff F6AOJ

PS :

De même que le 59 formel échangé lors d'un QSO, ce n'est pas au golf le fait que la balle tombe dans le trou qui fait la performance, c'est le choix des clubs, qui utilisés aux bons moments, et les bons gestes, en fonction d'un environnement tout aussi variable, font la carte que l'on envie.

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