Antenne 80-40-20 m à trappes

Bonjour

Je suis en train de construire une antenne 80-40-20 m à 2 paires de trappes. J'espère 26 m au total comme la Kelemen DP-804020 400 W 80, 40, 20 m

Curieusement, sur le Net je ne trouve pas de construction amateur tribande 20-40-80 (au mieux une 30-40-80) Je recherche les longueurs de fils à utiliser pour dégrossir avant la mise au point fine. Pour le doublet 20 m pas de problème (2 x 5.07 m). Les trappes 40 m et 20 m sont en coaxial avec les valeurs théoriques suivantes :

• Trappe 14.150 MHz : 1.34 µH / 94.43 pF
  
• Trappe   7.100 Mhz : 3.03 µH / 165.55 pf
  

Tout calcul fait :

• la trappe 14.150 Mhz fait 1,44 µH sur 3.650 MHz et 1.79 µH sur 7.100 MHz
  
• la trappe 7.100 MHz fait 4,13 µH sur 3.650 Mhz
  

Quelles longueurs faut-il, en première estimation, pour les deux autres morceaux ? Merci d'avance.

Bah déjà, la distance entre les trappes du 40 et du 80 ne bouge pas.   ( par rapport à l'antenne 30/40/80 )

Donc L3 = 4,87 m

Ensuite :

7,14 + 2,15 = 5,07 + L2 donc L2 = 4,22 m

donc :

L1 = 5,07 m
L2 = 4,22 m
L3 = 4,87 m

Il n'y a pas de place pour mettre 2 X 20 m, c'est ça l'idée ?

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F1CLC a écrit:

Il n'y a pas de place pour mettre 2 X 20 m, c'est ça l'idée ?

Bah oui. Je n'ai que 35,30 m entre les fûts des deux résineux qui servent d'amarrage à l'antenne (avec poulie) mais il faut tenir compte des branches. J'ai actuellement une cordelette de 27 m qui me sert de maquette - ça va mais il doit rester 2 m de marge tout au plus (ça fait 29 m au total).

L1 = 5,07 m
L2 = 4,22 m
L3 = 4,87 m

Ca fait donc 28,32 m au total; va donc probablement y'avoir un problème   . Je me demande comment est faite la Kelemen DP-804020 qui est vendue pour 24 m. Tu me dis :  la distance entre les trappes du 40 et du 80 ne bouge pas. Je n'ai pas de trappe 80 m mais deux trappes 7.100 Mhz et 14.150 Mhz. Pourquoi la longueur de 4,87 m (utilisée que pour le 80 m) ne bougerait-elle pas. Elle dépend de la valeur résiduelle, à 3.650 Mhz, des deux trappes. Si tu as raison, il va falloir que je tente de réaliser la trappe 7.100 Mhz avec du câble 93 ohm pour avoir plus de self résiduelle ce qui devrait déduire le dernier brins. Ca va compliquer tout.

Merci de ton aide

F1AMM a écrit:

la distance entre les trappes du 40 et du 80 ne bouge pas. Je n'ai pas de trappe 80 m mais deux trappes 7.100 Mhz et 14.150 Mhz.

Oui, en fait, c'est très mal dit de ma part.
Je pensais à : la trappe qui "libère" l'accès au 80m et la trappe qui "libère" l'accès au 40m. Mais, bien sûr, c'est plus la trappe qui "coupe" le fil pour le 20m et celle qui "coupe" le fil pour le 40m.

Ensuite, normalement, il faut un fil de 5m, une trappe, un autre fil de 5m ( ce qui fait 10m ), la seconde trappe et un dernier fil de 10m. Et idem de l'autre côté donc 40m au total !
Kelemen triche en raccourcissant électriquement l'antenne en faisant des trappes qui ne sont pas uniquement trappes. Peut-être que quelqu'un sur ce forum a une antenne Kelemen et donc connaît les dimensions. Quant aux caractéristiques des trappes...

Mais quelle est la hauteur des arbres ?
Car ce serait peut-être plus judicieux de partir sur une antenne en L inversé...

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F1CLC a écrit:

Kelemen triche en raccourcissant électriquement l'antenne en faisant des trappes qui ne sont pas uniquement trappes. Peut-être que quelqu'un sur ce forum a une antenne Kelemen et donc connaît les dimensions. Quant aux caractéristiques des trappes...

Il s'agit de trappes coaxiales sans mandrin car elles sont immobilisées avec des rilsans. Il n'y a pas de complément avec une bobine pour le 80 m comme on le voit sur des antennes 80 m raccourcie. C'est certainement les selfs résiduelles des deux trappes qui raccourcissent l'antenne. Si quelqu'un avait les longueurs ça serait en effet plus simple.

F1CLC a écrit:

Mais quelle est la hauteur des arbres ?

Voici une vue d'artiste

Les amarrages et les poulies sont en place. L'antenne est en gros à 10 m au dessus du sol et quasi horizontale (maquette avec une corde). Les amarrages ne sont pas en haut car il faut quand même un diamètre de tronc raisonnable, ne serait-ce que pour pouvoir escalader l'arbre.

F1CLC a écrit:

Car ce serait peut-être plus judicieux de partir sur une antenne en L inversé

Possible mais, pour le moment, je veux faire une antenne à trappes   Comme on voit sur l'image, le coaxial doit rentrer dans le QRA par un conduit de cheminée non utilisé. Ca permet d'éviter de faire trop de poids sur le centre de l'antenne car le poids de la descente est supporter par un accrochage mobile (comme pour les tubages de cheminée). L'intérêt c'est que je vais déjà pouvoir trafiquer sur 20 m et monter le reste petit à petit. Les poulies sont là pour ça.

Ok pour tout ça.

Ce qui me chagrine, ce sont les 2 x 12m sur la bande 80, ça fait léger...

2 x 13 m = 26 m. On lit que, tant qu'on ne passe pas en dessus de la moitié de la demi onde (donc pas en dessous de 20 m de long pour la bande 80 m), le rendement reste... acceptable.

Je n'ai pas plus long comme espace et je ne veux pas d'une antenne asymétrique; trop de soucis avec le fait de retrouver de la HF partout.

C'est pas gagné mon projet  

Mon doublet 20 m est actuellement trop long et résonne sur 12.385 Mhz. Son impédance (au centre) est de 73 Ω purement résistif. Pour mes investigations, que je ne sois pas aux 14.150 cible,  n'est pas grave. Je fais des mesures ramenées au centre du dipôle.

Si je rajoute un bout mort de 4.50 m (conducteur mais isolé aux deux bouts) aux deux extrémités du doublet "20 m", la résonance passe à 12.045 MHz 80,6 Ω (purement résistive) mais ce point est alors décalé du minimum de ROS qui est à 12.008 (impédance à 79,6 Ω avec du réactif). Les 4 brins sont actuellement quasi colinéaires (l'antenne est légèrement en V).

Le fait de rajouter ce bout mort fait donc baisser la résonance de 340 kHz ce qui me parait énorme. Je peux, légitiment, poser la question de comment tailler le doublet 20 m.

Heureusement que l'antenne est montée sur des poulies (je vais les user !) et que j'ai acquis un NanoVNA-F.

Help  

Ca avance. J'ai fait une expérimentation pour la bande 80 m. Jamais, avec ma longueur de 26 m, je n'arriverai à faire marcher mon antenne sur le 80 m. J'ai donc tiré, depuis les extrémités, des diagonales de fils de 2.5 mm² de 6.50 m vers le sol, en biais pour échapper aux branches de mes sapins. Ca marche mais la bande passante est dramatiquement étroite (140 kHz dans l'exemple au ROS de 2) et il faut jouer systématiquement du tunning du transceiver à chaque changement de QRG.


Pensez-vous qu'il y a un moyen, et lequel, pour échapper à cette caractéristique. J'estime qu'une bande aussi étroite correspondait à un circuit LC de 14 nF / 0.1 µH. On en est pas encore au quartz mais quand même, ça serait quasi irréalisable en circuit conventionnel.

Notes :
 - Amener l'impédance à 50 Ohms à l'accord, ça, je saurais faire avec un filtre passe haut mais ça ne changera rien à la bande passante.
 - L'antenne marche sur 20 m et son impédance de 112 ohms est une autre histoire.

La méthode classique pour réduire la taille d'une antenne sans trop réduire la bande passante consiste à la charger en bout avec un chapeau capacitif.

do1jml a écrit:

La méthode classique pour réduire la taille d'une antenne sans trop réduire la bande passante consiste à la charger en bout avec un chapeau capacitif.

On retrouve ceci sur l'antennes de R5 de Chushcraft (j'ai une R5 montée et une R7 pour la remplacer en attente...).

73'
Franck
F4HQC

Je ne pense pas que la Chushcraft R5 fonctionne sur ce principe (j'ai fait une petite recherche sur le nom de l'antenne et je trouve une verticale multibande avec des traps).

Un chapeau capacitif consiste à rallonger un brin rayonnant avec une plaque perpendiculaire au brin. En OC, on réalise une approximation de cette plaque avec un réseau de fils. Ce chapeau est à l'extrémité du brin qui n'est pas alimentée. Un réseau, par exemple avec des cercles en plus de brins radiaux, marche bien mieux que des brins radiaux seuls. Par rapport à réduire la taille du brin par une inductance, on améliore la bande passante de l'antenne.

Pour un dipôle, il est évident qu'il faut un chapeau par brin. Mécaniquement, c'est un peu délicat mais c'est faisable.

Suite à une remarque pertinente de do1jml : la constatation est curieuse. Cela va à l'encontre de règles bien établies dans le domaine des dipôles. Note que je ne mets pas en doute l'observation, mais peut-être faut-il chercher l'explication là où elle n'est pas évidente: mauvaise qualité des isolateurs, présence d'objets en champ proche permettant un couplage entre les brins successifs, imprécision de mesure, etc... J'ai tout démonté

J'ai tout remonté en appliquant le principe expérimental : une fois coupé, deux fois trop court.

J'ai remonté en permutant les brins et c'est le plus long dont je disposais qui sert de dipôle central. Sa longueur... Entre l'extérieur des boucles, galvaniquement fermée, passant au travers des isolateurs, il y a 2 x 5.07 m. Les fils de raccordement vers la SO239 font 2 x 0.30 m. On dira que l'antenne fait 10.174 m. Il n'y a pas de symétriseur car j'avais montré qu'il ne changeait rien aux résonances et impédances.

Ce dipôle seul résonne sur 13.4736 MHz 67.3 ohms. Ca donne (F x L) = 137 = k

Si j'ajoute de chaque côté, derrière un isolateur 2 x 4.52 m (la boucle côté dipôle est fermée mais celle opposée n'y est pas), alors la fréquence de résonance descend à 13.1267 77 ohms (- 347 kHz). Ce qui confirme les expérimentations précédente.

Par dessus les isolateurs de liaison, j'ai câblé deux fois une trappe coaxial accordée à vide sur 14.200 MHz (il y a un petit condensateur mica). Et alors, grosse surprise, la résonance est passée à 13.904 MHz 74 ohm. Un peu plus mon antenne trop longue était trop courte; j'ai bien fait de ne rien couper. On est maintenant 430 kHz au dessus de la fréquence du dipôle seul. Je n'ai aucune interprétation à proposer; c'est une surprise.

Du coup, pour vérifier, j'ai poussé l'expérimentation jusqu'à adapter l'impédance par un filtre en 'L' installé au centre de l'antenne, sur le brin chaud (l'âme du coaxial). Comme je ne peux pas ajuster ce filtre in situ, je prends les valeurs calculées, je mesures les composants, je câble en atelier et je remonte l'antenne.

L'impédance qui était, avant de câbler le filtre 93.5+j70.8 à 14.2 Mhz fait maintenant 47-j1.96 (ROS de 1.078). Les points au ROS de 2 sont 13.9234 MHz et 14.4626 Mhz. Evidemment le Tx indique ROS=1 pour 14.2, sans tuning, ce qui confirme que je ne suis pas dans une erreur de manipulation. Un QSO avec une station grecque a confirmé que ça marchait.

Je m'interroge sur la suite à donner car le brin supplémentaire a pour vocation à faire fonctionner l'antenne sur 40 m. Actuellement l'ensemble est trop long car la résonance est à 6.3 Mhz sans filtre et 6.23 avec le filtre adaptateur pour le 20 m. Ce brin supplémentaire se terminera lui par une trappe 40 m l'isolant d'un troisième complément pour le 80 m. Les phénomènes présentement rapportés vont probablement se reproduire avec la présence du troisième brin, qui va un peu agir aussi sur la partie 20 m, mais j'avais constaté, précédemment, que, vu l'éloignement, c'était assez léger.

J'ai le choix :

• Raccourcir, le brin 20 m pour que, sans filtre mais avec trappes, il résonne sur 14.2, mais de quelle longueur. Sur la base du dipôle de 10.174 m ça ferait k = 141.5 donc recouper 2 x 0,107 m. Ne va-t-il pas être, par la suite trop court.
  
• Me concentrer sur le brin 40 m mais si je l'accorde et, qu'ensuite, je recale le brin 20 m il risque lui, de devenir trop court
  

La vie de l'OM n'est pas facile. En résumé, dès qu'on intervient sur quelque chose, tout bouge; ça on le savait déjà un peu.

Ca y'est, après 4 mois, ça marche    : résultats. Il y a des images dans le document .PDF

Faut mettre un peu au propre maintenant mais l'objectif est atteint. Ca n'a pas été sans mal.

Après mise au propre j'arrive à ça; c'est vu du centre de l'antenne (la haut).



Sur le Smith j'ai identifié les circonvolutions de chaque bande, objectif qu'elles passent par le centre à la fréquence voulue. Ça a été laborieux. J'ai cherché des solutions pour élargir la bande passante sur 80 m mais sans succès. Par rapport à un doublet 80 m la bande passante est de moitié; ce n'est pas si catastrophique que ça.

A l'autre bout du câble, côté Tx, le tuning interne du FTDX3000 permet l'accord :

• 3.540   ROS 6.28  -> ROS 1.1 (le plus bas possible)
  
• 3.800   ROS 6.00   -> ROS 1.1
  
• 7.000   ROS 3.13 -> ROS 1
  
• 7.200   ROS 2.08 ->ROS 1.1
  
• 14.000 ROS 1.53  -> ROS 1
  
• 14.350 ROS 1.93 -> ROS 1.05
  

Notes

• Premier ROS : celui vu par le tune
  
• Deuxième ROS : celui vu par le PA quand le tune s'est accordé. On remarquera que sur 80 m le tune du FTDX3000 compense un ROS jusqu'à 6 (c'est sympa)
  

J'ai trouvé un document très intéressant sur ce sujet (en anglais)
https://www.m0lxq.com/g4hfq/g2hcg/traps.doc

La traduction en français est ici

Ce qui m'a le plus surpris, l'auteur indique : Étonnamment, le même piège coaxial résonnera sur la même fréquence, quelle que soit la manière dont il est connecté. Ca demanderait néanmoins à être vérifié. C'est dommage que l'auteur n'ait pas enserré des images encore plus petites car c'est très difficile de voir quelque chose.

Le logiciel COAXIAL TRAP DESIGN de VE6YP, Tony Field ve6yp@rac.ca suppose le raccordement suivant



Il sembles que ce soit la PHOTO.1 Connexion  en série de l'intérieur et de l'extérieur pour fournir une inductance élevée et une faible capacité. L'auteur indique Le TABLEAU 2   répertorie les chiffres pour L et C   des trois connexions, qui peuvent être utilisés dans la section des charges du programme de conception d'antenne Eznec pour montrer l'effet de la connexion en parallèle et en série sur la longueur totale de l'antenne, le changement de bande passante qui en résulte , et les résonances secondaires. Là aussi c'est à essayer mais j'ai des doutes car la trappe (photo ci-dessus) ne se comporte pas du tout comme un bouchons LC en dehors de sa fréquence de résonance.