Antenne « Magnétique » 80 mètres

Introduction

Les antennes « magnétiques » en boucle (Loop) sont des inductances accordées de surfaces importantes qui dépensent l’énergie qui leur est fournies de deux manières :

  • Pertes Cuivre (effet Joule)
  • Rayonnement hertzien

Pour le radio-amateur il ne faudrait pas que les pertes joules soient les pertes principales bien que ce soit généralement le cas…

 Il faut donc minimiser les pertes joules ce qui conduit (avec l’effet de peau) à avoir des conducteurs de surfaces de conduction importantes et ces pertes augmentent proportionnellement avec la longueur du conducteur utilisé.

 Il faut maximiser la puissance émise par le rayonnement : ces pertes augmentent quasi proportionnellement avec le carré de la longueur du conducteur utilisé.

 Quand on double la longueur on quadruple la puissance rayonnée et on double les pertes

On a l’impression qu’en prenant une longueur infinie on a gagné ! Hélas il y a la capacité répartie entre les conducteurs qui fait que la longueur maximum d’une boucle correspond en pratique à 0,95*λ (λ : longueur d’onde dans le milieu) on obtient, par exemple, une « Quad ».

Dans la pratique, pour des raisons d’encombrement et difficulté de réalisation il semble qu’un optimum se situe à une longueur du fil pour la réalisation d’une inductance (notamment multi-tours) de 0,25*λ.

Quand au diagramme de rayonnement c’est simple quand :

  • La longueur du conducteur est très supérieure à 0,25*λ : Maximum perpendiculairement au plan de la spire.
  • La longueur du conducteur est très inférieure à 0,25*λ : Maximum dans le plan de la spire.

Mais quand la longueur du conducteur est de l’ordre de 0,25*λ le diagramme de rayonnement est « patatoïdal » sans orientation trop privilégiée…

C’est cette dernière solution, généralement rejetée par les OM, que nous avons choisie : nous n’aurons pas à faire tourner l’antenne (presque omnidirectionnelle) mais, avec 20 m de conducteurs, il faudra minimiser les capacités entre spires (distances entre spires de plusieurs centimètres) pour que la fréquence de résonance propre soit encore supérieure à 3,8 MHz…

Cela nous a conduit à opter pour une réalisation plane de 5 tours en spirale avec une distance entre spires de 42 mm

La bibliographie sur Internet nous a permis de trouver notre bonheur dans la description de SMØVPO, voir notamment :

https://www.nonstopsystems.com/radio/frank_radio_antenna_SM0VPO.htm

Qui correspond alors à tous nos critères.

Réalisation de F1CPT

Nous avons voulu une réalisation économique, durable, minimisant les pertes Joule.

Nous avons opté pour une réalisation en bois traité (imprégnateur) et vernis (3 couches)  voir la photo de l’antenne en cours de fabrication.

Une image contenant bâtiment, signe, horloge, assis

Description générée automatiquement

Le fil électrique choisi (grande surface de bricolage) est de type « câble électrique 3 G 2.5 mm² ho5vvf L.10 m » dont nous avons ôté la gaine et séparé les conducteurs. Il faudrait probablement essayer du fil de 6 mm2 pour avoir encore un meilleur rendement (mais, hélas, des réglages différents !). Des trous (6 par support) sont pratiqués tous les 6 cm (utiliser un gabarit pour une bonne reproduction) pour le passage des fils et de la boucle de couplage. Le plus excentré des trous est celui de la branche 1 (verticale basse) : il est à 86 cm du centre, celui de la branche 2 est à 84,5 cm, celui de la branche 3 à 83 cm et celui de la branche 4 à 81,5 cm. Pour les fils, ils sont raboutés par soudure à l’étain et les soudures sont protégées par de la gaine thermo-rétractable.

La boucle de couplage

Elle n’est pas encore définitive, nous avons opté pour une « boucle de Faraday » :

Sa longueur actuelle est de 2,7 m. Nous espérons que nous ne nous sommes pas (trop) trompés ! Les mesures avec un Nano-VNA vont trancher…

L’antenne est, à ce jour, dans une version presque définitive. La boite de condensateur est bien avancée (condensateur papillon de 2X 30pF commandé par servo-moteur avec condensateur fixe en parallèle à déterminer (en circuit imprimé double face pour une isolation supérieure à 5000 volts).

Commande du servo-moteur

Principe

Pour la réalisation, nous ferons appel à une vieille connaissance : le CD4093 (quadruple trigger de Schmitt à 2 entrées) : un trigger pour l’oscillation, un autre pour la commande du rapport cyclique, les 2 restants mis en parallèle pour attaquer le servo-moteur.

Réalisation

A venir…

Conclusion provisoire

La réalisation de cette antenne est un défi que nous désirons surmonter. Une photographie de l’antenne fin-mai servira à compléter cette conclusion qui, bien-sûr, reste provisoire.

et, un détail :