En réalité, il n'y a d'erreur nul par. Je m'étais embrouillé dans les divers conventions en particulier du fait que je ne sais pas construire une impédance A+jB dans LTSpice. Le système adaptateur retenu est
Cacade : ABABd00 [AB]; Type Abaisseur/PasseBas;7,13 MHz; De l'antenne vers le Tx : shunt; 7,633 µH ( 342,0 Ω); série; 247,1 pF (- 90,3 Ω) [AB]; Type Abaisseur/PasseBas;3,69 MHz; De l'antenne vers le Tx : shunt; 88,9 pF (- 485,0 Ω); série; 3,638 µH ( 84,3 Ω)
Vérification dans Eznec (en plaçant sur le fil w1 l'impédance de l'antenne à chaque fréquence)
3.650 MHz Z=157.734 +j 31.826 (self de 1.373 µH)
7.130 MHz Z=92.687 -j 178.738 (condensateur de 124.9 pF)
Le fil w1 ne sert que parce qu'Eznec ne supporte pas une load sur un segment virtuel.
Eznec confirme que tout est bon
Frequency = 3,69 MHz Source Voltage = 70,79 V at 0,0 deg. Current = 1,413 A at 0,0 deg. Impedance = 50,11 - J 0,0002911 ohms Power = 100 watts SWR (50 ohm system) = 1,002
Frequency = 7,13 MHz Source Voltage = 70,43 V at 0,29 deg. Current = 1,42 A at 0,0 deg. Impedance = 49,6 + J 0,2502 ohms Power = 100 watts SWR (50 ohm system) = 1,009
Je suis passé à la réalisation pratique des selfs.Je pensais m'appuyer sur le logiciel Coil64 mais déception : les résultats pratiques sont un peu loin des dimensions préconisées. Malgré l'application de règles de 3, les bobines réalisées, après plusieurs essais sont un peu faibles
Mes selfs sont bobinées, à spires jointives, sur des mandrins PVC de Ø 20 mm (tube électrique) avec du fil émaillé dit de Ø 0,5 mm.
Je suis un vieil OM. Dans les années 1960, nous avions peu de moyens à disposition pour concevoir et ensuite mesurer ce que nous réalisions.
Nous disposons maintenant de nombreux outils, tant de conception que de mesure pour réaliser un projet. Les antennes étaient un domaine où, pour la plus part, nous n'y comprenions pas grand chose. Il n'y a qu'à lire des livres de cette époques pour apprécier l'imagination des auteurs expliquant leur fonctionnement. En général ça marchait mais on ne savait pas trop ni pourquoi ni comment.
Au travers de cette chronique je veux montrer qu'il n'est pas nécessaire d'être un brillant ingénieur pour avoir une approche rationnelle. Le fait d'écrire cette chronique au fil du temps montre le développement erratique d'un projet où je tente de lutter contre le hasard.
Les antennes étaient un domaine où, pour la plus part, nous n'y comprenions pas grand chose. Il n'y a qu'à lire des livres de cette époques pour apprécier l'imagination des auteurs expliquant leur fonctionnement. En général ça marchait mais on ne savait pas trop ni pourquoi ni comment.
Pas tout à fait d'accord.
Les antennes sont basées sur des principes physiques relativement simples. L'imagination des "auteurs de l'époque" était simplement la manière qu'ils avaient trouvé pour donner des analogies visuelles à ces principes physiques.
Le projet s'est concrétisé. Ci-après le résultat pratique de la bande passante (impédance) de l'antenne.
Ceci démontre l'intérêt de maquetter son projet d'antenne dans Eznec et d'utiliser en complément mon petit logiciel Tbmn.
Il est important de rappeler
Que la ligne coaxiale, particulièrement exposée aux radiations de l'antenne, a été intégrée dans le modèle Eznec
Qu'il n'y a aucun symétriseur ou chock-balun dans l'installation.
Que l'adaptateur est au pied de l'antenne
Que l'adaptateur en double 'L' a été calculé, pour la réalisation, sur la base d'un relevé d'impédance du système rayonnant (antenne + câble + ...) effectué depuis la station c'est à dire à environ 50 m de câble de la station.
Que l'adaptateur est asymétrique : le double 'L' est sur le fil chaud du coaxial. L'autre côté de l'antenne (qui forme un boucle) est raccordé au conducteur extérieur du coaxial (et à la masse de l'adaptateur en double 'L').
L'adaptateur n'a pas été réglé; les composants, individuellement, ont été, réglés pour les deux selfs, triés pour les deux 2 condensateur à 5.5 MHz au Nanovna.
Je n'ai actuellement testé cette antenne qu'en réception et vite fait (pour voir si). En gros, les niveaux reçus sont au moins identiques à ceux reçus sur mon doublet à trappes. C'est un peu décevant car la l'antenne est mieux dégagée (mais une partie est proche du sol)
J'ai fait un balayage rapide du ROS au niveau station. Le FTDX3000 indique comme bande passante pour un ROS de 2
3.585 - 3.833 MHz soit 248 kHz
7.029 - 7.269 MHz soit 240 kHz
Par comparaison, sur le doublet à trappes
3.604 - 3.771 MHz soit 167 kHz
7.021 - 7.167 MHz soit 147 kHz
Le Tune du transceiver devrait être à l'aise pour compenser le ROS résiduel. Pour doubler la bande passante, c'est cher payé et l'intérêt du doublet à deux paires de trappes, c'est qu'il est tribande : 80-40-20 m.
Les résultats sont encourageant après quelques essais en émission. Je reviens sur les objectifs de cette construction.
Constituer une antenne expérimentale permettant de faire des essais et des mesures
Cibler la bande 80 m en tenant d'améliorer la bande passante
Privilégier une bi-bande 80-40 et voir les conséquences sur une bi-bande 40-20 par exemple
Le présent thread a montré la démarche fixant la géométrie de l'antenne. Elle est en place et, au moins pour le moment, ce sera une constante dans les expérimentations. Le dispositif d'alimentation de l'antenne est aussi en place. Ci-après on voit le pot de fleur en plastique qui sert d'abri à la pluie. On voit le crochet du haut et à l'intérieur, il y a le même, en sens inverse qui prend le pot en sandwich (4 boulons). Le crochet du bas, sous le pot de fleur, supporte une platine en dural équipée, en partie basse, d'une SO239. La platine supportant les circuits LC est constituée d'une plaque ce circuit imprimé fixé au dural par des rivets pop. L'échelle de grenouille de 2 m est tendue par un poids (un fer de cognée). La masse électrique de la platine est, plus ou moins, isolée du sol par le tube IRO manchonnant la tige filetée supérieure boulonnée dans un pieu en acacia, lui même supporté par un gros piquet vertical en acier.
Il y avait 6 possibilités d'adaptation (certaines se recouvrant) ligne du haut, et pour le moment j'ai choisi AHABd03 ligne du bas. Le schéma de AHABs03 est le suivant Les résultats sont conformes aux calculs de dimensionnements.
Je reste très intrigué par le graphe AHAH05. La suite de l'étude va porter sur : comment améliorer la bande passante en exploitant ce graphe particulier. J'ai refait au préalable les mesures d'impédance de l'antenne seule (jusqu'au pot de fleur) et constitué un fichier .s1p concaténant les 3 bandes 80, 40 et 20 m. Ce fichier va servir de base aux calculs.
La première idée est de faire varier la fréquence de calcul de l’adaptation sur le 80 m. C'est ce que montre les 5 graphes de tête. J'ajouté 2 simulations en plaçant en série avec l'antenne, soit une self de 1 µH soit un condensateur de 200 pF. L'insertion d'un condensateur apparaît intéressante. On a deux paramètres ajustables : la fréquence de calcul et la valeur du condensateur Les deux familles de graphes sont pour 3.730 et 3.750 MHz en tant que fréquence de calcul. 200pF ce n'est pas optimum. Le graphe bleu 300pF 3.750 MHz sélectionné ci dessous est pertinent. L'effet sur la bande 40 m est satisfaisant. La réalisation reste raisonnable. De l'antenne vers le Tx :
Il est intéressant de comparer avec l'antenne cage étudiée au début de ce thread Si la pratique vérifie la théorie, ça serait sympa : on est mieux que l'antenne cage
ROS mesuré au NanoVNA à 4 m en amont du TX (le câble de mesure n'est pas assez long pour aller au TX et la mesure est faite sur la plaque d'arrivée de câble à la transition cheminée - intérieur de la maison)
ROS indiqué par le FTDX-3000 en FM à 10W
En suposant qu'il n'y a pas d'erreur de manipulation, on voit que le ROS-mètre du FTDX-3000 est optimiste (le ROS affiché est plus faible que celui mesuré au NanoVNA). Bon les deux courbes ont, en gros, la même tendance (avec un chapeau sur 80 m)
Analysons :
L'adaptateur a été calculé à partir de l'impédance de l'antenne à la quelle on a ajouté, en série, un condensateur de 300 pF. Ce condensateur a transformé l'impédance de l'antenne : 3.750 : 190,96 +j 88,69 en 190,96 -j 52,77 7.130 : 97,05 -j 168,28 en 97,05 -j 242,69 Ce sont les valeurs de droite qui ont été entrées dans TBMN (via un fichier .s1p calculé qui sert aussi à tracer la courbe ROS=f(fréquence))
Tbmn a lu les impédances Z antenne dans le fichier .s1p donc, à ce niveau, tout va bien et j'ai construit l'adaptateur avec les bonne valeur, mesurée à 100 kHz au pont BF.
En montant l'adaptateur à l'envers, j'ai mesuré l'impédance ramenée en plaçant une charge de 50 Ω côté 50 Ω. Le NanoVNA indique : 3.750 : 180 + j 39.4 7.130 : 114 + j 167 En toute logique on devrait voir l'impédance conjuguée mais attention, l'adaptateur intègre évidemment le condensateur de 300 pF. C'est presque bon sur 7.130 mais pas du tout sur 3.750
Sur 3.75 il y a un écart de |129| Ω on devrait lire : 190,96 - j 88,69
Sur 7.130 l'écart est de |17| Ω on devrait lire : 97,05 + j 168,28
Donc, même si la mesure de l'impédance de l'antenne est fausse (mesure depuis un point à 50 m), l'adaptateur n'a pas les caractéristiques attendues à 3.750 MHz. Il faut porter l'analyse déjà sur cet élément. TBM nous indique qu'il a calculer les valeurs à partir de deux adaptateurs passe-haut; c'est troublant mais l'impédance de l'antenne ramenée par le condensateur série de 300 pF est tordue et c'est cette impédance qui est une donnée d'entrée de Tbmn; ce n'est donc pas forcément absurde..
Déjà, voici deux photos de l'adaptateur On remarquera :
La petite tresse qui réunit la masse de la SO-239 au cuivre du circuit imprimé (elle passe par un trou)
L'embase BNC que j'ai ajoutée pour pouvoir, au NanoVNA, mesurer l'adaptateur à l'envers (depuis le côté antenne)
Les deux grosses bornes reçoivent le conducteur d'antenne (Ø 2 mm alu); une des bornes, côté ouest, est en continuité avec la masse par une tresse.
Je rappelle que le schéma électrique reste totalement asymétrique bien que l'antenne soit relativement symétrique.
Je n'ai modifié que les valeurs des deux selfs (qui supportent un noyau), partant du principe que les valeurs des condensateurs restent relativement constantes avec la fréquence et l'installation. J'ai dû notablement augmenter la valeur self pour arriver au compromis suivant (nanovna-saver): L'objectif (mesure à l'envers) aurait été d'arriver à :
3.750 MHz 190 - j89
7.130 MHz 97 + j188
Je vais donc passer à une nouvelle phase d'essais avec l'adaptateur au pied de l'antenne.
Après essais, ce n'est toujours pas bon
On sent que ça pourrait probablement marcher vu la forme de la courbe du ROS sur 80 m. Je vais mesurer l'antenne une nouvelle fois en calibrant le NanoVNA sur chacune des deux bandes.
Les selfs sont équipées de noyau (cuivre ou ferrite)
2 des 3 condensateurs sont, en partie, ajustables
Je reprends le réglage à l'envers c'est à dire de régler le dispositif pour qu'il présente l'impédance conjuguée de l'antenne. La mesure n'est pas facilité car mon NanoVNA ne sait que balayer une plage entre 2 fréquences. Après de nombreux tâtonnement j'étais proche de l'attendu soit
J'ai convertis les fichiers .s1p en table d'impédance et calculé dans Excel l'écart en |Ω| de l'adaptation.
De temps en temps, il est utile, pour le moral, de vérifier ce genre de chose. La méthode mesurant l'adaptateur à l'envers est donc bonne. On voit bien les deux creux attendus sur le 80 m et que le calage en fréquence, sur 40 m, n'est pas bon (7.150 au lieu de 7.130). Par contre, je trouve pratiquement le réglage bien pointu sur 80 m. LTSpice indiquait une surtension de 5. Avec toutes les modifications je ne suis plus trop où j'en suis. Il faut remettre l'ouvrage sur le métier. C'est la première fois avec mes adaptateurs que je me trouve devant autant de difficultés; en général, je mesure les composants et ça marche du premier coup. Cette fois, il y a un condensateur de plus en série avec l'antenne et ce qui est curieux c'est que pour élargir la bande passante ça semble augmenter la surtension. Il faut faire preuve de persévérance.
J'ai toujours des doutes sur la mesure de l'impédance d'antenne, mesure que j'ai refaite entre 2 et 8 MHz.
Mesures antérieure : 190.58 +j 87.7
Dernière mesure : 175.04 + j 86.2
Soit un écart de 8 %; ça fait beaucoup
PS : concernant LTSpice, personne ne m'a encore indiqué comment on entrait une impédance de type A + j B dans LTSpice ni comment on mesurait une tension ou un courant sans interpoler sur le graphique. Ce logiciel me sort par la tête.
Pas facile de régler l'adaptateur. J'ai poursuivi l'idée de mesurer l'adaptateur à l'envers mais avec une importante variante. Jusqu'à présent, je calculais la différence (en module) entre l'impédance de l'antenne (mesurée précédemment) et l'impédance mesurée à l'envers qui devrait être la conjuguée sur les 2 fréquences de calcul de Tbmn.
Sans, pour le moment, me lancer dans un complément au code de Tbmn, j'ai calculé l'impédance inverse que présente l'adaptateur avec les valeurs des composants (en pF et µH) calculé par Tbmn. J'ai fait ça dans Excel et c'est assez facile avec l'usage des fonctions du genre =COMPLEXE(0;L_2*$F2995). Excel produit une table de l'impédance ramenée, en sens inverse, en fonction de la fréquence, l'adaptateur étant chargé par 50 Ω côté Tx. Il est alors possible de calculer pour chaque fréquence (il y en a 3030 dans mon cas) :
S11 = (Z-Zc)/(Z+Zc)
Chacune des variables (Z, Zc, S11) étant un nombre complexe. Rien de compliqué dans Excel
Ca s'écrit (clic-clic) beaucoup plus facilement que ça ne se déchiffre. La mise en équation est facile puisqu'il n'y a que 3 nœuds dans le schéma électrique. Ce n'est qu'une succession de mise en série et de mise en parallèle de composants dont la valeur est un nombre complexe. Excel est une bonne alternative à l'alignement de formules algébriques de la mort qui tue. Je suppose que LTSpice ou SimNEC pourrait produire un tel résultat mais je ne maîtrise pas encore ces outils peu, pas ou mal documentés.
En ayant calculé le S11 (en sens inverse donc), je peux produire un fichier .s1p (S11 en fonction de la fréquence).
J'utilise nanovna-saver en complément de mon NanoVNA-F. On peut y entrer un fichier .s1p et faire [Set current as reference] et voir à l'écran, à la fois, la référence et une mesure. Voici ce que ça donne dans l'état de réglage actuel de mon adaptateur.
La courbe bleue est la "référence"
La courbe brune est la mesure
Marqueur rouge : 2 MHz
Marqueur vert : 8 MHz
Je vais expérimenter cette méthode. L'objectif est que le graphe brun se superpose au graphe bleu en ajustant les composants. Ça, c'est pas encore gagné
Quelques temps après :
Dans la pratique, il faut limiter le graphe cible (théorique) aux extrémités des bandes utiles car sur le Smith, la fréquence n'est qu'en paramètre. On voit sur le graphe ci-dessus que le réglage apparaît bon au niveau du marqueur rouge 3.5 Mhz mais du côté du marqueur vert (7.2 MHz), les deux graphes, même s'il se superpose ne terminent pas au même endroit. Je n'ai pour le moment pas pu faire mieux. Les réglages sont critiques pour la bande 80 m et donc la stabilité ne sera pas là.
Dernière édition par F1AMM le 10.11.24 15:37, édité 1 fois
Pour le mathématicien, il n'est pas très compliqué de calculer les valeurs exactes de C1, C2, C3, L1 et L2. C'est un système d'équations linéaires à 5 inconnues, il faut donc mesurer 5 points et résoudre les équations.
Pour le physicien, c'est une autre histoire, car les composants ne sont pas parfaits. Les selfs, en particulier, ont un effet capacitif entre les spires qui ne peut pas toujours être négligé. Le modèle ne correspond pas à la réalité physique.
Pour résoudre, le physicien va remarquer deux choses: -les courbes sont confondues aux extrémités (donc 2 et 8 MHz, ce qui est plutôt curieux) -il y a une grosse différence au milieu de la courbe (donc vers 5 ou 6 MHz environ).
C'est dans ce cas qu'une simulation peut être utile pour voir quels sont les composants qui ont le plus d'importance à ces fréquences là.
Pour le mathématicien, il n'est pas très compliqué de calculer les valeurs exactes de C1, C2, C3, L1 et L2. C'est un système d'équations linéaires à 5 inconnues, il faut donc mesurer 5 points et résoudre les équations
J'ai dû mal m'expliquer :
Pour résoudre le système C1, C2, C3, L1 et L2 afin que l'adaptateur adapte bi-fréquence, on se heurte à des équations pour moi insolubles algébriquement. Il peut y avoir, à mon avis, jusqu'à 16 solutions (ça n'a jamais dépassé 14 en sortie de TBmn). Pour un adaptateur en 'L' monofréquence, il peut y avoir 0, 2 ou 4 solutions toutes racines de 2 équations du second degrés; là, ça va.
Dans ce que j'ai fait dans Excel, c'est uniquement le calcul de l'impédance ramenée et alors C1, C2, C3, L1 et L2 sont des constantes et le calcul est simple; dans la table on fait varier la fréquence.
L'adaptateur large bande, qui n'est qu'une solution parmi d'autres, bricolé avec le condensateur en série avec l'antenne de 174,4 pF, amène une surtension importante que l'on voit avec LT-Spice (x5). Ce n'est probablement pas une solution efficace et il faudra revenir à quelque chose de plus raisonnable
Je ne cherche pas à résoudre pour adapter en bi-fréquence, mais simplement 5 valeurs qui vont faire que les courbes se superposent. Mais j'ai effectivement été un peu rapide en pensant que c'est un système linéaire: les connections parallèles donnent un système d'équation polynomiales. Cela peut quand même se résoudre de manière approchée.
Ce que je voulais dire est quand même qu'il serait utile de tracer des courbes en faisant varier chacun des composants séparément. Cela nous donnerait une idée pour adapter les valeurs.
La méthode de superposition m'a permis de régler l'adaptateur car :
Les deux bobines peuvent recevoir un noyau
C1 et C2 ont été équipés d'un petit condensateur ajustable (en complément d'un fixe)
En tournant les uns et les autres, par approximation, j'ai pu quasi superposer les graphes.
Avant que la nuit tombe, je suis allé accroché l'adaptateur au bout de l'échelle de l'antenne et là, je me suis aperçu que ma dernière mesure d'impédance d'antenne avait été (mal) faite; j'ai croisé les fils. Avec l'âge je suis de plus en plus distrait. Bon l'impédance est quasi le même dans les deux sens mais...
Raccordé au transceiver, en gros ça correspondrait aux niveaux ROS attendus avec un décalage vers les fréquences hautes sur 80 m. Sur 40 m c'est ok, le ROS reste faible sur toute la bande
Il faut consolider tout ça et commencer par mesurer, une n-ième fois l'antenne mais dans le bon sens cette fois. Ca va changer, à nouveau, les valeurs théoriques des composants et donc la courbe de référence.
Je n'ai toujours pas compris le contexte de ton idée de système d'équations polynomiales. Actuellement, j'impose que, sur 2 fréquences, l'impédance de l'antenne, ramenée par l'adaptateur, soit de 50 Ω. C'est tout; le Smith doit passer par deux points imposés. Il faudrait que tu m'expliques ce que tu penses qu'on pourrait faire.
dl2jml a écrit:
il serait utile de tracer des courbes en faisant varier chacun des composants séparément. Cela nous donnerait une idée pour adapter les valeurs.
Physiquement, c'est mission impossible. Virtuellement, ça serait possible de calculer à chaque fois l'impédance ramenée (dans le sens direct cette fois). En tournant les noyaux et CV je vois bien que
Je voulais simplement répondre à la question que je pensais être: déterminer la valeur réelle des composants de l'adaptateur. Mais la question est: ajuster les composants de l'adaptateur pour qu'il fasse ce que tu veux et tu as répondu à cette question-là.
Ce matin, j'ai fait une mesure plus précise de l'impédance réellement ramenée au niveau de la station par l'ensemble : Antenne + adaptateur + 50 m de coaxial. Le coaxial est mis à la terre au point de mesure.
En bleu le ROS attendu (théorique) au niveau de l'adaptateur
En rouge la mesure du ROS au niveau station
Ca pourrait être mieux mais c'est déjà pas mal. Maintenant que j'ai trouvé une méthode pour régler l'adaptateur, au bureau, ça devient encourageant. Je pourrais régler en plaçant le boitier NanoVNA, sur sa batterie, au pied de l'antenne mais il faut observer entre 3.5 et 7.2 MHz et ça ne sera pas lisible au jour sur le petit écran.
Je reviens sur l'utilité de maquetter, dans un simulateur, le projet d'antenne :
dl2jml a écrit:
C'est d'ailleurs la raison de ma méfiance des simulateurs, en particulier pour les antennes en décamétrique. On y a beaucoup trop de paramètres dont l'influence est inconnue. Cela peut quand même être utile, mais cela ne va pas prévoir directement les résultats physiques.
J'ai repris le graphe de ROS prédit par Eznec et le ROS que j'ai mesuré au pied de l'antenne.
J'estime la prévision EZnec pas si fausse que ça et suffisante pour envisager une réalisation pratique. A noter que la simulation intègre le câble coaxial de 50 m reliant le pied de l'antenne à la station. Toute prédiction doit faire l'objet, autant que faire se peut, d'une vérification avec des mesures. Néanmoins de nombreuses mesures sont impossibles. Voici ce que dit Eznec du diagramme de rayonnement de cette antenne.
A 7.130 MHz : L'antenne, quelque soit l'angle de site est quasi omnidirectionnelle (surprenant). Du coup, son gain est relativement faible : au mieux 4.4 dBi (intégrant les pertes de 2 dB). A 20° de site le gain est de 0 dBi
A 3.650 MHz : l'antenne est très NVIS (omnidirectionnelle). 4.8 dBi de gain au zénith (0 dBi à 55°); du coup, ses pertes sont raisonnables 3.35 dB
Cette antenne a été construite pour expérimenter; elle sera certainement modifiée, déjà virtuellement puisque j'ai pris confiance dans le simulateur. Je voudrais aussi faire des essais avec transformateur (c'est la mode du moment). Je le répète : actuellement il n'y a aucun dispositif symétrisant ou étouffeur de courant de gaine; ça montre que l'on peut s'en passer même si c'est, peut-être, mieux avec (mais j'en doute).
Les quelques écoutes que j'ai réalisées, en comparant avec mon doublet à trappes, ne sont pas significatives : 0 à 3 dB de mieux surtout sur le 80 m. En émission, sur le 40 m on m'indique au moins 6 dB de mieux. Ne soyons pas trop optimiste : les diagrammes de rayonnement sont différents et cette nouvelle antenne est mieux dégagée de la végétation environnante. Les écarts émission / réception restent un mystère pour moi. J'an ai discuté un peu avec d'autres mais on m'oppose systématiquement un principe de réciprocité que je trouve fumeux. Ce principe inciterait à imaginer que, si on chauffe au gaz un fer à souder, alors il produit de l'électricité. Dans les simulations Eznec, quand on plonge une antenne dans une le flux homogène d'une onde plane, par définition les champs au voisinage de l'antenne ne sont pas modifiés par l'antenne. Est-ce seulement le principe de cette simulation ?
Un doute : du fait de la surtension importante dans l'adaptateur (x5), comment vont se comporter les composants de l'adaptateur ?
J'ai refait calibration (OSL) et mesures au niveau bas de l'antenne
Ces graphes montrent
L'effet de la dysmétrie sur les mesures masse à l'ouest / masse à l'est. La modélisation Eznec est masse raccordée au conducteur extérieur du coaxial (à l'ouest). On restera avec masse à l'ouest dans la suite de l'expérimentation.
Le petit effet dans Eznec de la nature du sol (sandy=sec, average=terre france).
Bilan des courses, c'est très difficile de pré-régler l'adaptateur. Les réglages sont sensibles je suppose du fait que la surtension est importante dans l'adaptateur. Je vais revenir à du plus raisonnable. Ci après un synthèse de la situation (attention aux échelles)
Tous les graphes sont ramené en bas de l'antenne (dans le jardin) et les fréquences de calcul sont : 3.675 et 7.125 MHz de façon à centrer les bandes phonie.
L'antenne brute : c'est l'antenne mesurée sans aucun adaptateur. Le ROS est minimum (2.1) à 3.650 MHz Z=138 -j16 Ω. La résonance est à 3.666 R=143 Ω. Le ROS grimpe vite dès qu'on s'éloigne du minimum
L' simple : c'est ce que donnerait un adaptateur en 'L'. Il permet la plus grande bande passante en compensant le réactif et ramenant l'impédance à 50 Ω
Bibande : c'est le meilleur classique, que l'on va maquetter.
Bibande + 3.8 µH : Un self de 3.8 µH est insérée avec l'antenne suivie d'un bibande classique. Ca permet de gagner un tout petit peu en bande passante sur 80 m en compliquant le schéma et donc les réglages. Cette self est sans effet sur le 40 m
Bibande X : c'est ce que nous avons étudié précédemment. C'est séduisant mais dans la bande passante, ça coupe rapide au delà de la fréquence de calcul. Précédemment j'avais tenté des artifices pour centrer au mieux la bande passante. Les réglages sont trop difficiles et cette solution est, au moins pour le moment, abandonnées.
Quant à l'idée d'utiliser un transformateur large bande, parfait de Ruthroff :
C'est moins bon que le 'L' simple sur 80 m et sur 40 m, évidemment c'est catastrophique (pire que le 'L' simple monobande).
Je retient donc le schéma suivant :
Comme j'ai calculé l'impédance ramenée, il est facile de calculer la tension au nœud A et B. Si j’appelle Q le rapport entre la tension sur le nœud par la tension au borne de R0 (le Tx)
Q A 80 m : 1.9
Q A 40 m : 2
Q B 80 m : 1.8
Q B 40 m : 1.5
On est revenu à du classique et le réglage devrait être facile
Hier, rien ne marchait convenablement. J'ai refait le câblage de l'adaptateur ce matin, en soudant les composants après les avoir réglés au pont BF (à 100 kHz). Diantre, ça ne marchait toujours pas. Il faut entretenir le doute; et chercher pourquoi ça ne marche pas comme ça devrait et, en particulier remettre en cause l'opérateur.
C'était simple, je testais le montage à l'envers. La charge de 25 Ω doit être monté sur l'embase SO239 où sera connecté le câble coaxial vers la station (mesure "à l'envers"). Pourquoi 25 Ω et non 50 Ω, parce que c'est plus gros sur le Smith. Et voici ce que ça donne, sans modifier aucun réglage
Afin de bien identifier les plages de fréquence
Les résultats du calcul sont tronqués à 3.500 - 3.800 et 7.000 - 7.200 MHz (en vert sur le Smith)
Le balayage lors de la mesure est entre 3.500 et 7.200 (en noir sur le Smith)
Des marqueurs sur 3.800 et 7.000 indique les limites utiles de bandes 80 et 40 m
Sur le graphe de droite on voit les mêmes impédances (ramenée et calculée) que sur le Smith mais sous la forme :
R = f(fréquence) vert et noir
Réactif en Ω = f(fréquence) bleu et rouge
Si tout était parfait, les zones vertes, sur le Smith, devraient se superposer aux extrémités du tracé de mesures en noir sur le Smith. Pour le moment, je ne modifie pas les réglages avant d'avoir testé l'adaptateur en place (entre l'antenne et le coaxial, dans le jardin). On verra, ensuite, à peaufiner le réglage sur table.
Cette expérimentation met en évidence les possibilités offertes par un NanoVNA et la simplicité des calculs amenée par les fonctions Complexe d'Excel.
Il me tardait de voir ce que ça donnait en vrai. En laissant l'adaptateur brut des préréglages des composants (au pont BF 100 kHz) voici le résultat proche de la station. J'appelle ce point cheminée car j'ai replacé la trappe de ramonage par une plaque en dural équipée de 3 traversées SO239/SO239. La plaque assure la tenue mécanique des câbles coaxiaux qui descendent dans le conduit désaffecté et leur mise à la terre.
C'est pas mal du tout. On on observe :
Que le ROS est meilleur que celui attendu par AHABd03 et c'est certainement dû aux pertes, dans le câble et dans l'adaptateur
Que la courbe du ROS sur 40 m est décalée et c'est cohérent avec le décalage qui était visible lors de l'essais précédent (sur table)
Le FTDX-3000 est optimiste côté ROS mais, il est 5 m plus loin (de câble) et la mesure ne se fait qu'à 10 W FM pour limiter le risque de casse.
Je sais que le mieux est souvent l'ennemi du bien mais il s'agit ici d'une expérimentation et donc : il faut savoir. Je vais maintenant régler l'adaptateur sur table afin de mieux approcher le Smith théorique attendu.
Ce matin, j'ai fait QSO sur 80 m. Entre l'antenne à trappes et cette nouvelle antenne, il y avait encore 6 dB de mieux en réception; idem en écoutant FAV22.
Remise sur table et réglage au mieux.
Et voici le résultat, proche du TX, après réglage :
On va en rester là et se pencher, à nouveau, sur le réglage du TUNE du FTDX-3000
Voici les fréquences sur les quelles il a fallu faire un TUNE
Pour couvrir la bande 80 m (18 fréquences) 3.522 3.532 3.542 3.552 3.572 3.582 3.602 3.612 3.622 3.642 3.652 3.662 3.672 3.702 3.752 3.772 3.782 3.792 Pour couvrir la bande 40 m (3 fréquences) 7.032 7.052 7.102
De cette façon, je peux toujours laisser le TUNE en service sur ces deux bandes et il n'y a plus besoin de faire de mitraillettes supplémentaires.
Je vais trafiquer un peu avec cette antenne en tentant de comparer avec l'antenne à 2 paires de trappes (80-40-20 m)
Nous sommes donc arrivé à une nouvelle étape du projet. J'ai tenté de montrer l'intérêt d'étudier un projet d'antenne déjà sur le papier.
Eznec à montré que ses estimations étaient très proches de la réalité après réalisation si on prend soin de construire le modèle avec précision.
On a vu qu'il n'est pas nécessaire de rechercher à tout prix la résonance sachant que de toute façon, à la résonance, l'impédance n'est jamais la bonne et qu'en multibande, les fréquences de résonance ne sont pas en harmoniques.
Un NanoVNA est l'outil idéal et indispensable pour se recaler sur la réalité physique de la réalisation mais il est indispensable de savoir l'utiliser (en complément avec un logiciel du genre de nanaovna-saver)
Mon logiciel Tbmn a montré son intérêt pour calculer un système d'adaptation (bi-bande) de l'antenne.
Un logiciel spécifique, construit sur mesure, comme Tbmn, c'est bien : ça fait très bien et rapidement ce pour quoi ça été programmé (dans le meilleurs des cas) mais, dès qu'on a besoin de fonctionnalités supplémentaires, l'effort de développement (codage) n'est en général pas justifié. Il faut donc disposer d'un outils universel permettant, à moindre effort, de réaliser des calculs et de tracer des graphiques. Excel me semble une bonne solution surtout qu'on en trouve des ersatz gratuits.
J'invite les lecteurs à apprendre à utiliser ce progiciel universel. Il faut commencer par des exercices simplistes. Moi, j'ai grandi avec mais je me souvient de mes difficultés, au début, à comprendre le concept. Je ne m'étendrai pas ici sur l'usage de base d'Excel; je suppose qu'on trouve ça sur le Net assez facilement. Il faut simplement avaoir la volonté, et la persévérance, de la découverte. N'importe qui peut utiliser Excel; c'est la calculette de base.
Je vais poursuivre le projet pour espérer construire un adaptateur tri-bande à l'antenne déjà construite. Une partie de l'étude va utiliser Excel et je tenterai d'expliquer un peu la modélisation. Il est impossible de réaliser les calculs à la main et il faut bien comprendre ce que l'on fait.
La prochaine étape sera la modélisation dans Excel de l'ensemble antenne + adaptateur. Je l'ai déjà utilisé pour régler l'adaptateur sur table avant de l'accrocher au bout de l'antenne dans le jardin mais je ne me suis pas attardé sur la méthode. Je vais donc y revenir.
Ci après, le schéma de l'adaptateur Je l'ai découpé en tranches. X représente pour le moment l'impédance de l'antenne (qui est variable en fonction de la fréquence). Nous allons calculer successivement les impédances en coupant au niveau des traits verticaux A, B etc. On calcule par exemple Za sans tenir compte de ce qui est à gauche du trait A. A ce niveau, sans difficulté on voit que Za = X
Zb est un peu plus compliqué car Zb est la mise ne parallèle de L1 et Za. Nous appellerons
ZL1 l'impédance de L1 qui vaut L1.ω ou L1 est en Henry et ω la pulsation qui est égale à 2.π.F soit 2 multiplié par pi multiplié par F (la fréquence en Hertz)
ZC1 l'impédance de C1 qui vaut 1/C1.ω
ZC2 l'impédance de C2
ZL2 l'impédance de L2
Nous allons prendre en compte la phase dans les composants L et C quand nous allons rentrer les valeur ZC et ZL dans Excel. Dans Excel allons utiliser les nombres complexes en évitant de rentrer dans les détails mathématique des nombres complexes.
Dans Excel, nous allons écrire une impédance en utilisant dans une cellule la fonction =COMPLEXE(partie résistive;partie réactive) Pour accéder de façon simple au fonctions complexes il suffit de taper dans la cellule =COMP ce qui fera apparaître le pseudo menu des fonction disponibles :
Quand on choisit une fonction en double cliquant, alors apparaît une aide qui facilite l'écriture de le la fonction dans la cellule. Les différents paramètres entre les parenthèses sont à séparer par des ';' (points virgules)
Depuis trois ans, j'utilise comme antenne un doublet à 2 paires de trappes pour le 80-40-20 m. Outre les trappes, ce doublet intègre en son centre un adaptateur d'impédance constitué de la cascade d'un adaptateur passe-haut à 3.6 MHz et d'un adaptateur passe bas à 14.2 MHz. Ce doublet est aussi accordé (non réactif) sur 7.100 MHz et il s'est trouvé que l'impédance à 7.100 MHz traverse à peu près sans encombre les adaptateurs cascadés qui constituent, en fait, un filtre passe-bande. Du coup, l'ensemble donne un ROS satisfaisant sur la bande des 40 m. Il y a trois ans, je n'avais pas écrit mon logiciel Tbmn et c'était deux adaptateurs en 'L' que j'avais brutalement cascadés.
Pourquoi ne pas tenter la même chose avec ma nouvelle antenne en 'V'. En observant les impédance, j'ai vu qu'une self en série avec l'antenne pouvait résoudre le problème. Ensuite j'ai fait par tâtonnement.
Et voici ce que ça donnerait en multibande avec une self série dans l'antenne de 3.6 µH
Cacade : AHABi02 [AH] Type Abaisseur/PasseHaut 3,675 MHz De l'antenne vers le Tx : shunt 8,824 µH série 368,2 pF [AB] Type Abaisseur/PasseBas 14,200 MHz De l'antenne vers le Tx : shunt 142,2 pF série 1,216 µH
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