Une antenne cadre pour les ondes moyennes

L’ article d’ Alain, de F1GIB m’ a donné envie de me remettre à l’ écoute des ondes moyennes, des NDB à la bande radioamateur des 472-479 kHz.

Le problème avec cette bande, c’est que le moindre quart d’onde mesure déjà 150 mètres, alors je vous dis pas la place qu’ il faut pour un dipôle demi onde !

Pas de problème pour ceux qui ont un jardin de 300 mètres de long, et un pylône de 100 mètres de hauteur ( encore que ça fait un peu bas au dessus du sol, pas idéal pour le dx !)

Bien sur, on peu utiliser des artifices pour raccourcir la longueur physique de l’antenne, mais comme on dit chez les Saxons,  » there’s no such thing as a free meal », on n’ a rien sans rien.

en effet, une conséquence facheuse du racourcissement d’ une antenne, c’ est la diminution de sa résistance de rayonnement, qui finit vite par être inférieure à la résistance ohmique des conducteurs formant l’ antenne.

La conséquence : le rendement d’ une antenne de petite dimension comparé à la longueur d’ onde est très faible, et le gain par rapport à un dipôle est négatif, et souvent de l’ ordre de -10 dB !!

En pratique, il vous faudra donc fournir au moins 100 W à votre antenne pour obtenir une PAR dans les 1 à 10 Watts ! Pour compenser l’ inconvénient, il faut noter qu’ il est très facile et peu cher de se procurer des transistors de puissance efficaces à ces fréquences : les IRF510, 540 etc… peuvent cracher dans les 50 à 80 watts chacun, avec des courants de collecteur de 8, 10 A, pour peu qu’ on veille à ne pas les laisser chauffer de trop.

Un autre inconvénient : la bande des 472 kHz est peu peuplée, pas de pile ups et de qsls à tour de bras, et la plupart des TRX du commerce ne sont pas capables d’ émettre sur ces fréquences. Il faut donc construire son matériel ( ceci expliquant cela ). C’ est un problème rédhibitoires pour les pousse-boutons, mais pas pour nous à f6kmf, car nous sommes des expérimentateurs.

Comme je le disais, il est relativement aisé de fabriquer un émetteur avec des composants simples à approvisionner, et vous ne vous ruinerez pas si vous grillez les transistors du PA en bricolant.

On pourra partir d’ une DDS à ad9850 qu’ on pourra commander par un arduino, pour sortir au choix un signal en CW, qrq ou qrss, ou dans les différents modes à bande étroite, genre Opera, modes JT, WSPR …, internet regorge d’ exemples de réalisations faciles à reproduire.

Une réalisation personnelle qui date de quelques années, un PA à IRF510 qui sort une trentaine de watts ( avec un peu de marge pour une utilisation en balise avec un duty cycle élevé ) :

PA 472 kHz à IRF510, les bobines font partie du circuit de sortie du PA qui fait office à la fois de filtre ( PI) et de système d’ adaptation d’ impédance.

Le PA est composé d’ un driver à deux étages qui fournit la puissance nécessaire au FET de puissance, et d’ un circuit d’ adaptation en pi qui adapte l’ impédance du FET à 50 ohms et filtre énergiquement les harmoniques ( prévu pour fonctionner en classe C, pour de la cw, qrss ou autres modes permettant d’ utiliser la classe C, pour améliorer le rendement ). Le système a fonctionné quelques temps avec une antenne verticale très raccoucie ( fouet bobiné hélicoidal sur un mât de planche à voile, avec chapeau capacitif au sommet- 2×10 m de fil horizontal -) en mode balise, qrss et FSK .

Résultats : honnètement, peu de contacts mais j’ ai réussi à me faire entendre dans quelques websdr en Europe ( très utile pour ce genre de tests ) avec mon système de fortune et probablement pas plus de 100 à 500 mW de PAR). Moi, ça me va déjà bien .

Mais pendant que vous construisez votre émetteur 472 kHz, pourquoi ne pas écouter la bande avec une antenne un peu moins encombrante mais pourtant assez performante, peu sensible aux parasites, si bien que vous pouvez la garder à l’ intérieur de votre coin radio et l’ orienter à la main sans avoir un tas de matériel à commander à distance, et qui prend la pluie et le vent dehors.
L ‘antenne cadre, c’ est un circuit accordé à très haute impédance et facteur de qualité ( un gros Q, ; ), couplé par une spire unique insérée dans le cadre et couplée de manière à assurer la transmission optimum de puissance et l’ adaptation d’ impédance du cadre haute impédance vers une ligne 50 Ohms.

Le cadre est formé de une ou plusieurs spires ( dans mon cas huit spires) en parallèle avec une capa variable de quelques centaines de pF pour obtenir une résonance à la fréquence désirée, et d’une spire dans le cadre d’ environ 80 cm de périmètre qu’il faudra fixer dans le plan du cadre de façon à obtenir une impédance proche des 50 ohms, le réglage se fait par tâtonnement en s’ aidant d’ un récepteur pour trouver la résonance au maximum de souffle dans le récepteur, en tournant le CV pour arriver à la fréquence désirée.

Pratiquement, on fabriquera d’ abord le squelette, une croix en tasseaux d’ environ 1.20 m d’ envergure, et au bout de chaque bras un taquet perpendiculaire pour y tendre le fil du cadre.

Le cadre a huit spires de fil Cu émaillé de 9 dixièmes ( peu critique) . J’ avais fait un premier essai avec du fil émaillé plus fin et la fréquence de résonance était un peu plus basse, mais le rendement devait être un poil moins bon, du à la résistance linéaire plus grande du fil plus fin.

La boucle est ouverte par le haut et on y connectera en parallèle un CV d’ une vieille radio de 200 à 500 pF pour l’ accord.

La boucle de couplage sera fixée dans le cadre, la forme et l’ espacement vis à vis du cadre est à trouver expérimentalement, pour avoir un accord franc , une bande passante étroite, le tout étant à la fois de trouver une impédance de sortie d’ environ 50 ohms, mais également un couplage optimum afin de ne pas charger trop le circuit résonnant haute impédance que représente notre cadre. Chez moi la boucle de couplage a la forme d’ un delta renversé alimenté par le bas, et placé à quelques centimètre du cadre.

L’accord se fait par le CV, il est très pointu et il est facile de passer à coté sans s’en rendre compte, la bande passante étant de quelques kHz au plus !!!

Cette antenne est directive rayonne son champ maximum non pas perpendiculairement au cadre, mais dans son plan, à l’ inverse d’ un dipôle ou d’ une boucle demi onde ou en onde entière. La directivité offre l’ avantage de pouvoir sélectionner une direction privilègiée et de pouvoir atténuer un éventuel parasite, fréquent sur ces bandes.On peut même s ‘essayer à la goniométrie et trouver la direction d’ un émetteur distant, la technique la plus efficace étant non pas d’orienter l’ antenne au max de signal, mais au contraire de chercher une annulation du signal reçu, l’ émetteur se trouvant alors dans le plan perpendiculaire à notre cadre.

le taquet au bout de chaque bras qui sert à tendre et espacer les fils du cadre.Oui, je sais, c’ est pas droit !!!
Le cv d’ accord en parallèle sur le cadre, raccordement sur domino, et au bout des clips, une capa supplémentaire pour les essais, à remplacer par une capa fixe de bonne valeur

On a de la chance ici car on a le NDB de Chalon- Champforgeuil ( CC, -.-. ) situé à environ 3 km ouest de Varennes le Grand qui arrive fort et pourra servir à affiner le réglage.

J’ entends les NDB de Dôle sur 309 kHz, ( DO, -.. —), Saint Yan sur 439 kHz (SN, … -.) et la nuit, la propagation s’ allonge et on peut entendre l’ Europe, par exemple, j’ arrive à recevoir un NDB Polonais ver Szczecin ( Stettin, vers Berlin), avec un peu de propagation favorable.

La bande des 472 kHz est une bande formidable pour les radioamateurs, un grand champs d’ expérimentation et de réalisation personnelle est ouvert, les transceivers du commerce ne peuvent pas émettre ( sauf exception) sur e fréquences et sont assez sourd en réception, l’ amateur devra mettre la main au fer à souder et monter sa propre station d’ émission réception pour avoir des performances optimales. La bande allouée est très étroite ( 16 ), pas de phonie, de FM, mais cw et modes digitaux à bande étroite sont les maitres sur cette bande.

En rajoutant quelques spires et un peu de capa, on pourra écouter aussi la bande des 137 kHz et s’ approcher du monde des VLF.

Je vous encourage à fouiller l’ internet à la recherche d’ infos supplémentaires sur ce sujet, et si je dois vous indiquer un seul lien utile je citerai le site de F6HCC, ici : http://f6hcc.free.fr/

A lire sans modération .

Bonne bidouille, une très bonne année 2021, au moins pour ce qui est de la radio, et vivement que le radioclub rouvre ses portes qu’on puisse reprendre les cours, les ateliers et retrouver un peu de convivialité !

Amitiés à tous, ici Antoine de la station radio F8EBL, terminé !

3 pensées sur “Une antenne cadre pour les ondes moyennes

  • 26/01/2021 à 18:53
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    Je vais le tour de mes récepteurs, voir si j’en ai un capable de descendre aussi bas !
    J’avoue que je suis plutôt tenté par ce qui se passe au dessus (de nos têtes … satellites), mais pourquoi pas !

    Merci Antoine.

  • 27/01/2021 à 13:23
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    Salut Gilles !
    C’ est facile de fabriquer un convertisseur, avec un SA602 et un quartz, un 27 MHz, par exemple afin de pouvoir utiliser nos récepteurs dans une bande ou la sensibilité est bien meilleure, ou une clé sdr pour avoir le FFT et faire du DSP . Encore mieux : Un mélangeur en anneau si possible à haut niveau, une DDS pour l’ oscillateur local, et un bon diplexeur sur la sortie IF, et on a un récepteur de course, optimisé pour la réceptions de signaux très faibles.
    73 !

  • 04/02/2021 à 22:07
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    Merci Antoine pour cet excellent article et ce lien vers le site F6HCC très intéressant.
    Eh bien, je vais essayer de me lancer dans la construction d’un cadre LF-VLF, mais en mettant plus de spires pour descendre plus bas en fréquence . Combien de tours dois-je rajouter pour descendre confortablement au moins vers les 100 kHz ?
    Si la bande 472 kHz n’a pas la préférence des Oms, la bande VF 137.5 semble plus animée.

    Sinon, j’ai oublié de le signaler : pour écouter confortablement les GO et PO et aussi les VLF, il y a l’excellente antenne omnidirectionnelle Mini-Whip de Roelof Bakker PA0RDT. Elle donne des résultats spectaculaires dans ces basses fréquences et ce, dans un encombrement des plus minimes (100 x 40 mm). Inconvénients : ce type d’antenne ne fonctionne correctement qu’à l’extérieur, sur un mat non conducteur et raccordée à une très bonne terre.
    Se méfier de certaines imitations chinoises d’antennes « PA0RDT », (schémas et transistors différents, pas de transfo d’isolement galvanique) qui pullulent sur certains sites et qui sont vendues vers 12-20 € port compris. L’antenne Mini-Whip, de construction russe (cqradio.ru), est de meilleure qualité.

    Pour répondre à Gilles : on trouve parfois sur le marché de l’occase, à vil prix (30-40€), les célèbres convertisseurs VLF DATONG. Ces convertisseurs utilisés depuis des décennies par les amateurs de LF et VLF donnent de très bons résultats et sont techniquement d’une simplicité biblique : 1 SO42P et un quartz ! Ce que l’on capte avec est étonnant. C’est le matériel que j’utilise avec un RX Kenwood R5000.
    Mais construire son convertisseur 100% OM, c’est encore mieux !
    73’s à tous.

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