Description de l’antenne
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Différents sujets sur mon installation sont traités, en particulier: les caractéristiques électriques de l'antenne, boom, support éléments en U, dipôle, couplage, support antenne, pylône, chariot coulissant, rotor et support azimut, rotor de site.
Le boom est en alu de section carrée de 40 mm. La longueur de l’antenne fait 15,870 m. Elle supporte 25 éléments diamètre 5 mm pour la polarisation horizontale et également 25 autres éléments pour la polarisation verticale. Tous les éléments sont montés sur des supports en U en polypropylène et placés à 30 mm de l’extérieur du boom.
Les éléments verticaux sont décalés d’1/4 d’onde par rapport aux éléments horizontaux pour une meilleure facilité de montage des supports U et des dipôles (câblage, branchement des câbles coaxiaux). Ceci rallonge le boom de 520 mm et donne une longueur totale de 16,390 m.
Pourquoi ce type de montage sur support en U ?
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Pour de nombreux avantages :
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Pas de modification de la longueur des éléments à effectuer par rapport à la largeur du boom. (différentes formules ...... du coefficient de correction !!)
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Petit diamètre de perçage (4mm) pour fixation des U --> faible perte de la résistance mécanique du boom.
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Possibilité de tester l’antenne en faisant coulisser les U avec éléments sur le boom avant de le percer et de riveter (idéal pour tester la 1ère antenne d’essai). On peut facilement positionner les U avec du ruban adhésif durant ce test.
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Facilement démontable pour des modifications éventuelles.
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Facilité de centrage axial des éléments.
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Possibilité de repercer très près d'un trou déjà existant.
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Système identique pour le dipôle --> grande facilité de montage et alignement parfait sur le même plan avec les éléments directeur.
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Isolation électrique des éléments par rapport au boom, pas de vieillissement de l’antenne, pas d'oxydation des éléments/ boom.
Un petit conseil : le polypropylène résiste assez bien aux UV, il est bien moins cassant que le PVC au fil du temps.
L’antenne a été simulée sur PC avec plusieurs logiciels d’optimisation.
J'ai simulé des dizaines et des dizaines d'antennes en tenant compte du gain, du F/B, du TOS, de la distribution du courant, de l'efficacité gain/longueur boom, des possibilités de construction, du nombre d'éléments, des lobes de rayonnement d'une antenne, de 4 antennes, etc... Puis, à un certain moment, il faut faire un choix, prendre "la bonne décision" et se lancer dans la réalisation.
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143.800
Mhz |
144.020
Mhz |
144.400
Mhz |
Gain |
16.60
dBd |
16.61
dBd |
16.61
dBd |
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Rapport
AV/AR |
35.72 dB |
35.69 dB |
35.75 dB |
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Impédance |
39.1
– j 2.8 |
40.0
– j 3.0 |
42.1
– j 4.2 |
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T.O.S |
1.02 |
1.00 |
1.06 |
Le gain
des 4 antennes est de 22.45 dBd.
L’espacement des antennes:
- sur le plan horizontal est de 5280 mm
- et sur le plan vertical de 5220 mm.
Les 2 premiers lobes secondaires se trouvent à –13dB du lobe principal.
Les dipôles sont en tube de cuivre de 8-10 avec une entretoise usinée en bakélite. Le coaxial est directement soudé sur les 2 tubes de cuivre: l'âme d'un côté et la masse de l'autre (pas de balun, symétriseur, etc..). L'ensemble dipôle, soudures, coaxial est isolé de l'humidité par un bon vernis.
Couplage
Chaque antenne est équipée d’un relais coaxial, monté sur l'extrémité arrière du boom pour basculer la polarisation. Ce système de commutation permet d’alléger considérablement la charge arrière des antennes, par la suppression de 4 bretelles coaxiales et d'un coupleur 4/1 .
J'ai déplacé de 1,20 m le centre de gravité de chaque antenne à l'avant des fixations pour compenser la surcharge AR.
Les liaisons coaxiales entre le dipôle horizontal et le relais, sont taillées électriquement en une ½ onde pour le dipôle vertical, et en un ¼ d’onde pour le dipôle horizontal. La longueur électrique des bretelles de couplage entre les relais coaxiaux et le coupleur 4/1 est de 3 ½ ondes. Le coupleur 4/1 est fixé au centre, à l'arrière du H et est déporté de 6 mètres.
A proximité du coupleur une boite étanche renferme le relais TX /RX, le préampli MGF 1302 et le convertisseur 144/28. L’émission et la réception sont séparées.
Description mécanique
Supports antennes
Les antennes sont montées sur des tubes en fibre de verre d'un diamètre de 50mm et d'une longueur de 1,50 m. Il y a 3 points de fixation montage FLA pour une bonne tenue mécanique du boom. L’autre extrémité des tubes, est maintenue par des fixations universelles sur une barre aluminium de 6m, en carré d’alu de 50 mm (soutenue par 2 embouts triangulés coniques) et renforcée en forme de X, également en tube alu. Le tout est posé sur une poutre construction maison.
Le boom est haubané sur les 2 plans avec de la corde diamètre 5 mm en dacron (coefficient d’allongement nul). La structure alu est également solidement rigidifiée par des haubans en câbles inox de 7mm et fil nylon de 6 mm.
Pylône triangulaire de construction maison. La hauteur est de 12 m et 0,42 m de côté. Le pylône est également basculant avec un gros contre-poids de 500kg au pied. J'ai fait très attention à la grande précision de montage nécessaire lors sa réalisation, car un chariot 3 faces doit coulisser dessus.
J'utilise 2 rapports de vitesse: 1 vitesse de montée lente avec courroie plate crantée, et 1 vitesse rapide de descente avec courroie trapézoïdale. La vitesse de rotation du moteur est aussi variable.
En partie supérieure, un système « support azimut » avec roulements QRO et butée à bille porte tout l'ensemble mécanique et les aériens. Ce support est étanche, rempli de graisse et fait 30kg !!! Il est relié à un réducteur QRO de 1/200 entraîné par un moteur 24V continu. Un système de verrouillage avec cannelures est prévu pour les gros coups de vent. Un accouplement flexible est monté sur la sortie du réducteur. Une liaison à chaîne double et 2 pignons accouplent l'arbre du rotor à la butée du support azimut.
Le principe mécanique est simple, mais la réalisation a été complexe, aussi bien au niveau usinage qu'au niveau débattement (angle d'ouverture et les 2 points de fixation). Le rotor étant très proche des câbles du chariot coulissant, il ne faut pas les accrocher. Une tige filetée à pas carré entraîne une noix. Un point fixe d'un coté et un point mobile sur la poutre permettent d'orienter en site les aériens. Un système de réducteur entraîné par un moteur à courant continu actionne la tige filetée.
Je remercie, Jean-Claude F6FMB, de son sérieux coup de main pour les réalisations mécaniques de la << butée azimut >> et du rotor de site.
Remarque intéressante: Pendant la réalisation de toute cette mécanique, j'ai pensé à un système d'élévation maximum, donc mettre les antennes à 90° d'élévation. De cette façon, j'ai facilement accès aux arrières des 4 antennes, les 2 pieds dans la pelouse sans aucun risque, FB !! De plus, juste pour le plaisir, je peux ajuster la hauteur en jouant avec le déplacement du chariot en hauteur. C'est parfait pour vérifier tous les points délicats des antennes (dipôles, soudures, coax, préampli, etc...)