Delta loop large bande 144 Mhz

ANTENNE EXPÉRIMENTALE DELTA LOOP LARGE BANDE 144 MHz
par F5HD

Généralités :

Extrapolée d’une antenne loop classique, cet aérien très bon marché nécessite très peu de matériel pour sa confection. Un bout de fil d’électricien de 1.5 ou 2,5 mm carrés suffit pour l’élément rayonnant. L’antenne est attaquée directement avec le câble coaxial 50 Ohms et se passe de système de couplage genre gamma match, quart d’onde coax ou autre. Le montage est aisé tout comme son réglage, aucun appareil de mesure complexe est nécessaire, un ROS-mètre est suffisant.

Les dimensions données sur le schéma sont en millimètres .

Fonctionnement :

L’antenne delta loop d’une onde entière avec trois côtés égaux présente à son point de raccordement une impédance d’environ 120 Ohms. Dans le cas d’un montage d’une loop de ce type sur les bandes décamétriques les dimensions deviennent importantes et l’impédance est influencée par plusieurs paramètres qui sont : d’ sa forme, sa hauteur par rapport au sol, l’environnement, dont les bâtiments voisins, les arbres, etc..

Elle peut, suivant ces paramètres, parfaitement tomber aux environs de 50 Ohms sans aucun accessoire de transformation de l’impédance. Une telle delta loop a été utilisée au QRA pendant de nombreuses années sur la bande 80m.

En VHF ces paramètres reliés à l’environnement ne rentrent pas en ligne de compte, si l’antenne, qui est de petite taille, est utilisée à l’extérieur et dégagée de tout obstacle à plusieurs mètres du sol, elle garde son impédance originelle.

Pour ramener cette impédance soit 120 Ohms à une valeur compatible avec nos émetteurs, c’est à dire 50 Ohms, elle nécessite un transformateur d’impédance comme un quart d’onde coaxial 75 Ohms par exemple, gamma match etc… .

Mais il existe une autre solution qui peut étonner par sa simplicité.

Si on modifie le caractère géométrique de l’antenne delta loop, c’est à dire on passe du triangle équilatéral avec ses trois côtés égaux à un triangle isocèle avec deux côtés égaux et donc une base plus petite tout en gardant le même périmètre initial, l’impédance de l’antenne se modifie et diminue pour atteindre une valeur autour de 50 Ohms.

Comme on peut le constater sur le graphique du ROS, l’antenne est large bande. Le ROS ne dépasse pas 1,3 sur toute la bande de 144 à 146 MHz.

Il est évident que ces dimensions se doivent d’être respectées avec les fils latéraux bien tendus, toute modification des longueurs des côtés influence la fréquence de résonance de l’antenne et par voie de conséquence également le ROS.

On peut l’extrapoler sur d’autres fréquences, F6CNO Patrick, intéressé par la simplicité de la procédure, l’a testée sur 435 MHz. Voir ses mesures avec le VNA en fin d’article. Le calcul des dimensions est simple et issu des valeurs retenues pour l’antenne 2 m avec quelques petites corrections des longueurs. Une règle de « 3 » suffit.

Exemple : On veut calculer les dimensions de la loop pour la bande FM 88 à 108 MHz. à partir des dimensions de l’antenne 2m en prenant 103 MHz comme fréquence centrale de réception souhaitée.

On multiple Fréquence et Longueur connue sur 2m et on divise par la fréquence souhaitée.

Exemple calcul de « A » pour 103 Mhz : (480 x 145) : 103 = 675 mm soit 67,5 cm.

Formule de calcul simplifiée approchante, les dimensions résultantes sont en cm :

A = 6960 : F ( fréquence souhaitée )

B = C = 11455 : F ( fréquence souhaitée )

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Les dimensions pour 103 MHz, bande FM sont :

A = 6960 : 103 = 67,5 cm

B = C = 11455 : 103 = 111 cm

Les dimensions pour 50 MHz : A = 139 cm B = C = 229 cm

Les dimensions pour 28 MHz : A = 248 cm B = C = 409 cm

Se rajoute à la dimension de B et de C, la longueur de fil qui passe dans le domino (15mm) et la sortie du domino vers le coax (20mm) qui sera adaptée pour avoir un ROS correct. Il n’y a rien de bien critique dans ces longueurs l’antenne étant large bande.

Côté pratique :

Le support de l’antenne est un tube d’électricien IRL de 32 mm de diamètre et de 2,30 m de long ainsi qu’un bois rond (ou plastique ) de 12 mm de diamètre et de 50 cm de long qu’on trouve dans tous les magasins de bricolage en longueur d’1 m.

Un trou est percé au somment du tube dans lequel est inséré le bois rond de 12 mm et de 50 cm de long. Aux extrémités de ce bois sont percés 2 trous de 3,5 mm espacés de 48 cm dans lequel passe le fil de l’antenne qui a une longueur totale de 2,120m. ( voir schéma et photos )

- coupez la longueur de fil nécessaire soit : ( 2 x 790 ) + 480 + 24 +15 +20 = 2119 mm = 2,12m. on coupera un peu plus long, 2,20m. Il est plus facile de couper au réglage que de rallonger. Les 24 mm représentent le passage par le bois rond support horizontal.

- marquez le milieu du fil coupé avec un feutre.

 insérez le fil dans un des trous du bois rond par le bas, le faire passer par le tube plastique et le petit trou limé dans le tube ( voir photos ) jusqu’à ce que le repère fait avec le feutre corresponde avec le centre du tube support.

 insérez le bout du fil dans le deuxième trou et repliez-le vers le bas .

 fixez un domino à la base des fils avec les 4 vis du domino en respectant les 790mm de B et de C, serrez les vis du domino en laissant dépasser le reste de fil pour le raccordement du coax.

  tirez sur le domino pour raidir les fils et scotchez l’ensemble sur le tube derrière le domino.
  Soudez le coaxial et faites une première mesure du ROS et corrigez la longueur à la sortie du domino si nécessaire.
C’est ainsi que le prototype a été testé.

ATTENTION : ne faites pas la mesure à l’intérieur de votre atelier mais dans un environnement dégagé de tout élément métallique, panneau à outils, murs avec étagères garnis d’appareil radio, de mesures etc…Le mieux est à l’extérieur. Deux mètres de hauteur suffisent.

A chacun de voir quel type de fixation il utilisera pour le domino, le scotch est le moyen le plus simple et le plus rapide, une tige filetée laiton de 3mm passant par le domino entre les contacts et puis par le tube support de part en part peut être une option. On peut également munir la partie inférieure par une boîte de dérivation d’électricien étanche pour protéger la partie domino et raccordement soudure. Mais là ça se complique un peu.

Cette antenne simple ( Gain 3,6 dBi ) dans sa réalisation n’a certes pas le gain d’une 4 éléments, elle reste une antenne expérimentale mais c’est un point de départ pour le débutant ou pour l’utilisation en portable. Elle est directive donc bidirectionnelle comme toute antenne cadre avec 2 lobes de rayonnement principaux égaux.

Détails en photos :

N’étant pas équipé d’un programme de simulation, le schéma a été confié à Jean Matthieu F5RCT . Les résultats de la simulation et commentaires de F5RCT ci-dessous.

« J’ai simulé ton antenne en la plaçant comme ton dessin : pointe en bas et partie 480 mm en haut à l’horizontale.

Elle rayonne principalement horizontalement avec un creux quand on regarde la boucle de profil.

C’est que la partie du haut avec le ventre de courant en bleu qui rayonne comme un dipôle court horizontal.

En polar verticale elle ne donne presque rien, en effet, les courants HF sont en sens opposés dans les montants verticaux de 790 mm,

En théorie le gain fait 1,5 dB de plus qu’un dipôle. Là, telle qu’elle est, je ne trouve pas 50 Ohms en simulation mais proche de 30 - j 100. »

En prenant en considération les différentes mesures sus-référencées effectuées avec mon MFJ259 et par F6CNO et le VNA, on peut faire le constat qu’elles ne sont pas tout à fait en adéquation avec le programme de simulation.

Conclusion :

L’antenne a été testée debout comme vue sur la photo en début d’article donc en polarisation horizontale avec des correspondants dans un rayon de 20 km, ces derniers émettant en polarisation verticale. Son comportement dans ce type de polarisation à également été comparé à une antenne Diamond X200 sur le faite du toit.

Ont contribués aux tests VHF et UHF : F6CNO, F1IRN. F1GEW et F4ANN.

Les résultats sont certes nettement inférieurs à l’X200 qui est à 12,50 m du sol, le mode de polarisation n’est pas le même et l’antenne delta loop plusieurs mètres plus bas que l’X200. Tous les correspondants ont été néanmoins contactés y compris le relais de Metz situé à 50 km de la station.

Je tiens à rajouter que le but de cet article était, non pas de proposer une antenne révolutionnaire et performante, mais de mettre en évidence le fait qu’on peut réaliser une antenne VHF ou UHF simple et « large bande » qui fonctionne avec peu de choses, un bout de fil et son support dont on trouve les éléments dans tous les magasins de bricolage.

Si le montage de cet aérien en VHF nécessite un peu de matériel d’assemblage et un certain temps de montage, ce n’est plus du tout le cas en UHF ou la loop est réalisée en fil de 2,5 mm carrés en 10 minutes vu qu’un petit bout de tube IRL suffit, le fil de 2,5 mm carrés est assez rigide pour se passer d’un support en bois pour la partie « A » de l’antenne.

La polarisation verticale ne pose pas de problèmes non plus en UHF, on peut facilement la basculer compte tenu des dimensions très réduites de l’antenne. La bande passante est également très intéressante, voir tableau du ROS de l’antenne montée par Patrick, F6CNO..

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Caractéristiques de l’antenne loop UHF montée sur la bande 430 à 440 MHz par Patrick F6CNO.

Le ROS est de 1,07 / 1 sur 436 Mhz et de 1,48 / 1 en bout de bande.

L’antenne est centrée sur 436 MHz , voici les dimensions.

ROS :

Marqueur vert 430 Mhz
Marqueur rouge 436 Mhz
Marqueur bleu 442 Mhz

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