Système de 4
antennes verticales en phase
DESCRIPTION
SOMMAIRE
Voici la description sommaire du système
d'alimentation et de commutation qui alimente nos quatre
antennes verticales 40m et 80m lors de nos contests. Le
système de déphasage est basé sur le principe du
déphaseur hybride COLLINS.
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Montage
pour le 40m |
Montage
pour le 80m |
Cliquer
sur les images pour les agrandir |
SCHEMA DU
SYSTEME DE DEPHASAGE et de la BOITE DE COMMANDE

Tableau des directions,
déphasage et alimentation des relais |
Direction |
K1 |
K2 |
K3 |
Ant 1 |
Ant 2 |
Ant 3 |
Ant 4 |
NW |
1 |
1 |
1 |
180° |
-90° |
0° |
-90° |
NE* |
0 |
0 |
0 |
-90° |
180° |
-90° |
0° |
SE |
1 |
1 |
0 |
0 |
-90° |
180° |
-90° |
SW |
0 |
0 |
1 |
-90° |
0° |
-90° |
180° |
* est la position par défaut sans aucune
alimentation. Devrait être votre direction
privilégiée.
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Diagramme de rayonnement en
azimut et position des antennes, système en
position NW.
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Diagramme de rayonnement en
élévation. |
Le système de déphasage permet d'utiliser 4 ou 2
antennes.
Avec 4 antennes, celles-çi doivent être
montées en carré ayant un quart d'onde de côté. La
direction du rayonnement se fait le long des diagonales,
4 directions sont alors possibles.
Les coaxiaux alimentant les antennes à partir du
déphaseur sont réalisées en câble coaxial de 75 Ohms
d'une longueur électrique égale au quart d'onde. Il
faut utiliser du câble semi-aéré ayant un coefficient
de vélocité d'au moins 0,76. Les câbles ayant un
coefficient de 0,66 seraient trop courts pour relier la
boîte de commutation qui se situe au centre du carré et
devraient alors être coupés en 3/4 d'onde.
Du câble de distribution TV est parfait pour cet usage.
Avec 2 antennes, il faut utiliser les
sorties antenne 1 et 4 du déphaseur. Les directions
correspondantes sur le boîtier de contrôle sont alors
NE et SE.
Les lignes d'alimentation des antennes sont alors en 50
Ohms et d'une longueur électrique d'un quart d'onde.
Utilisez comme ci-dessus du câble ayant un coefficient
de vélocité de 0,76 au moins pour des raisons
identiques.
La direction du rayonnement se fait dans l'alignement des
antennes, seules 2 directions sont possibles.
La longueur du câble alimentant
l'ensemble du système depuis la station est d'une
impédance de 50 Ohms et d'une longueur quelconque.
CONSTRUCTION
Calcul des valeurs du coupleur hybride.
Le transformateur T1 est le "coeur" du
système. Il s'agit d'un coupleur hybride du type Collins
construit autour d'un tore de ferrite.
Le type de tore à utiliser dépend surtout de la
puissance utilisée. La couleur doit être rouge,
celle-ci détermine en effet la perméabilité et la
bande de fréquence de fonctionement optimum.
Les valeurs du coupleur hybride sont :
Où Xc = 100 ohm, XL = 50 ohm , L en µH, C en pF, F
en Mhz , C1=C2 et L1=L2
A partir de ces données et pour une fréquence de
fonctionnement de 7.050 Mhz, nous obtenons C=226pF et
L=1.13µH
Maintenant nous pouvons construire notre transformateur
T1.
Le
nombre de spires de la self est calculé à
l'aide de la formule :
Ainsi, pour les valeurs précédemment calculées
de 1.13 µH et un tore T225-2 qui a une valeur AL
de 120, nous obtenons 9.7 spires.
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La première étape consiste à réaliser la self en
bobinant 2 fils fortement couplés et de mesurer la
valeur obtenue. Si nécessaire, il faudra ajuster le
nombre et/ou la position des fils sur le tore.
Ensuite, il faut mesurer la capacité induite entre les
deux fils. Cette valeur de capacité devra être déduite
de C1 et C2 calculées plus haut.
Souder ensuite les 2 capacités ainsi calculées.
Pour finir, en utilisant un oscilloscope double trace et
un wattmètre, vous pouvez vérifier si le déphasage de
90° est correct sur les 2 sorties et que les puissances
y sont identiques, c'est à dire la moitié de celle
d'entrée.
Pour ces mesures n'oubliez pas de charger les 2 sorties
avec des charges de 50 ohms !
Le transformateur T2 est un déphaseur de 180°.
T2 sera construit de manière identique à T1.
L'extrémité d'un des fils ainsi que celle opposée du
fil adjacent seront mises à la masse. Vous avez ainsi
réalisé un déphaseur de 180°.
Ce déphaseur peut aussi être réalisé avec un câble
coaxial d'une longueur d'une demi-onde. N'oubliez pas de
faire intervenir le facteur de vélocité lors de la
coupe du câble, ce qui le rendra plus court.
CARACTERISTIQUES des tores de
FERRITE CORE utilisés dans le système de déphasage
DIMENSIONS |
MICROMETALS
Part No. |
AL
nH/N2 |
OD
in/mm |
ID
in/mm |
Ht
in/mm |

cm |
A
cm2
|
V
cm3
|
T225-2B
|
21.5 |
2.250/57.2 |
1.405/35.7 |
1.000/25.4 |
14.6 |
2.59 |
37.8 |

Données récupérées chez Innovative Technologies
Micrometals, Inc. © 1998
RECOMMANDATIONS
- Réalisez vos antennes avec soin et de la
manière la plus similaire possible. Utilisez les mêmes
diamètres de tube, même nombre de radians etc...
- Taillez vos lignes d'alimentation en 75 Ohms le plus
exactement possible. Pour ma part, j'utilise une méthode
"de riche" avec un analyseur de spectre et
générateur de poursuite. Méfiez vous des longueurs
théoriques, j'ai noté des différences SIGNIFICATIVES
entre des câbles de même référence mais d'origines
différentes.
- Assurez vous de monter les antennes dans un carré
parfait et orienté dans la bonne direction, n'oubliez
pas que l'antenne "tire" dans les diagonales.
Si les directions données ne vous conviennent pas, vous
pouvez bien sûr orienter le carré de manière à
favoriser 4 autres directions.
RESULTATS
Si vous prenez soin de respecter les recommandations
ci-dessus, vous obtiendrez, comme nous, d'excellents
résultats avec cette antenne.
Le rapport A/R, dépendant de l'angle d'arrivée des
signaux, dépasse souvent 25-30dB. Le bruit de fond est
nettement inférieur à une seule antenne et la
réception bien plus calme. Le changement de direction
est instantané !
Pour obtenir des résultats comparables avec une antenne
directive, il faudrait une beam 2 éléments à 25m du
sol. Comparez les coûts et la facilité de mise en
oeuvre !
A la résonance, la puissance dissipée dans la charge
fictive n'est que de quelques pourcents de la puissance
d'entrée. Nous obtenons 15W pour 1,5 KW !
Les diagrammes de rayonnement ont été obtenus avec le
logiciel de simulation MMANA de JE3HHT
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