Crédit photos : F1BKM

La bande 50 MHz est pleine de surprises, et mérite bien son autre appellation : la « Magic Band ». La propagation n’est plus celle du décamétrique ni vraiment celle du 2 mètres, le DX se fait quasi exclusivement en mode « sporadique » direct ou aussi en « back scatter » avec les stations moins lointaines (non joignables en « tropo »). Ces jours là, la différence entre des grosses antennes yagi commerciales et de petites antennes de fabrication personnelle n’est pas bien grande …

Les stations équipées avec une simple « ground plane », un dipôle , une « delta loop », ou une directive yagi de 2 ou 3 éléments ont accès à de superbes DX … s’ils ont la chance d’être concernés par la sporadique. J’ai opté, par manque de place, pour une antenne 2 éléments « HB9CV ». Le principe en est bien connu, et de nombreuses descriptions existent pour le 2 m et le 70 cm. Une recherche sur Internet m’a permis de voir diverses solutions pour le 6 m, que j’ai « compilées » et adaptées aux matériaux disponibles facilement et ne nécessitant pas un outillage spécial… à condition de savoir adapter le « disponible » pour qu’il satisfasse le « besoin » !

En effet on n’a pas toujours les tubes alu de la bonne section et de la bonne longueur : il faut en mettre bout à bout , soit en enfilant des tubes de diamètre plus petit que celui indiqué au bout des éléments, soit en « manchonnant » au centre à l’aide d’un bout de tube de diamètre plus petit. On est alors face aux problèmes du contact électrique et de la solidité mécanique.

Ma solution est la suivante = fendre (scier) le tube intérieur sur la longueur prévue de recouvrement +1 cm .Ecarter (ou resserrer) si besoin les côtés du bout fendu (tournevis ou pince) de sorte que l’emmanchement soit « tout juste ». Percer le tube extérieur (diamètre 3,5 mm par exemple) à environ 1 cm de la position du bout du tube intérieur emmanché . Mettre en place le tube intérieur, puis introduire une vis inox de diamètre 3,5 mm dans le trou, faire tourner le tube intérieur dans le tube extérieur , de sorte que la pointe de la vis « accroche » quand on est en face de la fente = en vissant elle fera office de coin et écartera les deux côtés de la fente , ce qui bloque les tubes et assure un bon contact entre les deux surfaces, pour les « rallonges » des éléments : positionner la fente et la vis de blocage sous le tube extérieur = pas d’entrée d’eau de pluie !. Voir photos nota 1 : c’est plus facile à faire qu’à décrire … hi ! nota 2 : le contact sera meilleur si vous donnez un « coup de toile émeri » (grain très fin) sur les tubes au niveau des surfaces de recouvrement.

Voir les photos pour les détails et la bonne compréhension du montage.

Le «double Gamma » est réalisé, selon une idée de DK7ZB, à partir d’un bout de câble coaxial RG213 (pour moi : récup d’un câble ayant « pris l’eau » = tresse H.S. … hi ! mais pas le reste) dont on n’utilise que le conducteur central et son isolant.

Les gammas de la HB9CV

De son côté  DF8GH suggère des éléments en tube alu de 16 mm de diamètre extérieur en partie centrale de 1m terminés par du tube de 14 mm, son Boom = du tube carré alu de section 25x25 mm. Les dimensions théoriques de la HB9CV sont : longueur du radiateur = 0,92 λ/2, celle du réflecteur = λ/2, l’écartement du radiateur au réflecteur = entre-axe de λ/8.

D’autres descriptions donnent des dimensions différentes, rares sont les détails de fabrication : quoi faire ? ma solution = utiliser ce que j’ai sous la main et « profiter » du confinement Covid pour faire une réalisation « personnelle » et cet article détaillant le « comment faire » ...

L’antenne ayant une envergure de 3 m … on commence par fabriquer ses composants avant de commencer l’assemblage, suivre ensuite la chronologie de montage … qui se passe en extérieur (sauf si vous avez beaucoup de place en atelier de bricolage).

Le boom est fabriqué à partir d’un tube alu de section rectangulaire 20 x 35 mm épaisseur 1,5 mm, longueur 85 cm (achat d’un tube de 1m). Le traçage est facilité par l’emploi de ruban adhésif « de masquage » (rayon peinture) = c’est facile et plus lisible d’écrire sur le ruban que sur l’aluminium, on a « droit à l’erreur » si il y a un loupé : en remplaçant le ruban … autres avantages : le pointeau ne glisse pas pour positionner les perçages et il n’y a pas de traces laissées par une pointe à tracer !

Perçage du boom coté radiateur

Voir sur les photos leur position = 4 trous de 14 mm pour le passage des éléments (petit côté du boom), l’entre axe radiateur / réflecteur = 750 mm (ces perçages sont les plus « délicats » = ils sont fait de sorte que le tube de l’élément soit en appui sur la surface intérieure haute du boom et ils conditionnent le parallélisme entre les éléments, un foret « étagé » est bien pratique pour les gros trous dans la tôle) + 4 trous de 3,5 mm pour les vis auto taraudeuses de 3,3 mm L 13 mm (face supérieure du boom pour le blocage de éléments) + 2 trous de 2,5 mm (positionnement des vis de 3,5 mm auto - taraudeuses pour la fixation du boîtier de dérivation) . Sans oublier les perçages pour la bride de fixation sur le mât (diamètre 6 mm pour moi, avec un centrage de la bride de à 40 cm de l’élément arrière pour l’équilibrage de mon antenne).

Perçage pour le connecteur SO239

L’équerre de fixation de la prise SO239 est fabriquée à partir d’un bout de cornière en alu de 30x 30 mm (voir photos). Les perçages sont faits AVANT de couper à 35 mm de long (largeur de mon boom) (facilité et sécurité lors des perçages !) Nota : avec la SO239 au ras du bord de la cornière, son conducteur central sera centré sur une des sorties du boîtier de dérivation et les 4 écrous des boulons de 3mm seront dans la surface plane intérieure du boîtier.

Équerre boîtier radiateur et boom

Intercalaire gamma sur boom (2) 

Les cales assurant l’écartement sur le boom sont réalisées à partir d’un bout de tuyau PVC « eaux usées » de diamètre 32 mm (voir photos) : percer les trous ( 6 mm pour moi) avec un entre-axe de 35 mm en premier, ensuite avec une lime « queue de rat » faire une légère encoche entre les trous (positionnement du fil isolé du gamma) , terminer en sciant (voir photo) pour séparer les morceaux = les « demi-trous » à chaque bout de la cale empêchent le collier de serrage de glisser, l’encoche bloque le fil isolé du gamma. La hauteur de la cale ainsi faite aligne le conducteur du gamma avec le centre des sorties du boîtier = la distance entre le gamma et l’aluminium est constant.

Les cales assurant l’écartement entre le « gamma » et les éléments sont faites à partir de bouts de tube « électricien » de 15 mm de diamètre et 3 cm de long, collés à la colle bi-composants type « araldite » + ruban adhésif (voir photos).

L’élément directeur mesure 0,92 x longueur du réflecteur (ne pas oublier d’en tenir compte si vous allongez ou raccourcissez le réflecteur pour ajuster la fréquence d’accord !). Pour ma part j’ai récupéré sur une « 5 éléments » 50 MHz TONNA « Hors Service » des tubes de diamètre 14mm. Ils sont enfilés sur un bout de tube central de 12 mm de diamètre intérieur selon la méthode décrite plus haut … Le diamètre des tubes est important pour l’impédance du gamma et la longueur des éléments : j’ai donc des cotes différentes de certaines réalisations vues sur internet.

Pour le gamma HB9CV indique 0,135 λ pour le réflecteur et 0,125 λ pour le directeur) et utilise un CV ajustable de 30 pF. Dans ma réalisation j’ai les mesures suivantes : 2995 mm pour le réflecteur et 2755 mm pour le directeur, mesurées après essais en condition d’utilisation (photo des mesures faites avec un « VNA type SAA2N») ; Nota : Il est plus facile de mesurer la longueur de brin d’antenne qui dépasse du boom = 1360 mm pour le radiateur et 1480 mm pour le réflecteur (avec un boom de 35 mm) .

Schéma 2

Partie avant de l’antenne

Sur les descriptions « Internet » le câble coaxial est connecté à l’antenne via une prise SO239 vissée sur une boîte de dérivation et du côté du mât … ce qui n’est pas pratique pour visser la prise et gène pour le gamma => je préfère le montage « en bout de boom » (voir photo) qui a , de plus, l’avantage de faire facilement la connexion de masse (via l’équerre de fixation de la prise et de la boite de dérivation) ce qui laisse de la place pour le condensateur. Voir sur les photos : le gamma ne traverse pas le boom : il lui est parallèle et axial (sens longueur) à la même distance que vis-à-vis des éléments.

Ma boîte de dérivation est une « 4 entrées » de diamètre 70 mm hauteur 45 mm de marque « DEBFLEX », dont les sorties sont à la hauteur « qui va bien »  , hi !

Équerre boîtier radiateur et boom

Le boîtier de dérivation est monté provisoirement sur le boom : vérifier que les 2 sorties pour le gamma sont bien centrées sur le boom et l’élément directeur, et celle pour la SO239 est bien vers l’avant du boom, positionner l’équerre, la bloquer sur le boom avec une « pince-étau » et percer au diamètre 2,5 mm les trous pour sa fixation sur le boom (les trous de l’équerre servent de guide).

Ensuite fixer l’équerre sur le boom avec 4 vis auto-taraudeuses de 3,5 mm longueur 13 mm . Procéder au perçage « à chaud » du boîtier = un fil de fer de 3mm chauffé avec modération (Attention : risque de brûlure !) permet de faire les trous pour les boulons de 3mm pour la SO239 , idem avec un tube alu de 14 mm pour la SO239 (l’équerre sert de guide) , les passages pour le gamma seront fait à l’aide d’un tube de 5 ou 6 mm ( ça laisse du serrage sur l’isolant du gamma pour l’étanchéité). Démonter le boîtier.

Il est maintenant possible de procéder à l’assemblage « encombrant » : enfiler les tubes des éléments radiateur et réflecteur en bonne place. Conseil : fabriquez « trop long » et retaillez ensuite.

Les éléments seront bloqués chacun avec 2 vis auto-taraudeuses de 3,5mm (avant trou de 2,5 mm d’un côté, ne traversant que le haut de l’élément (le perçage du boom sert de guide), pose de la vis, perçage de l’autre avant trou, vissage. Vérifier que les éléments radiateur et réflecteur sont bien parallèles …

Poser le boîtier de dérivation (2 vis auto-taraudeuses) nota : les têtes de vis de fixation du radiateur ont assez de place sous le boîtier, et un « plus » consiste à mettre un joint pour compléter l’étanchéité (produit pour l’extérieur = enduit ou silicone ).

Poser la SO239 (son conducteur central est prolongé par un bout de fil cuivre étamé diamètre « 4 carré » = c’est plus facile de le plier avant montage, en prévision de la soudure du condensateur).

Intérieur du boîtier

Un condensateur ajustable est inséré (comme sur les HB9CV 144MHz) entre l’âme du coaxial et le gamma (voir photo) = j’ai utilisé un ajustable « cloche » de 30 pF. 

Poser les 2 parties des gammas en provisoire pour les essais : étamer au préalable les bouts allant dans le boîtier, le gamma du radiateur est droit (connexion future du condensateur) et dépasse un peu du conducteur plié à l’équerre de l’autre partie du gamma = le conducteur du gamma venant du réflecteur est plié (pour être soudé à celui du directeur). Le faible rayon de courbure dans l’angle du gamma réflecteur est obtenu en chauffant (toujours avec prudence et modération …) l’ensemble conducteur central + son isolant (extrait d’une chute de RG213) .

Nota : un essai préalable sur un autre morceau sera utile … hi ! Laisser refroidir en maintenant en place le gamma (bon angle ET bonnes distances des 2 bouts) voir photo ci-dessus du résultat.

Après essais et mesures le CV d’essais pourra être remplacé par un condensateur fixe (de même valeur) qui supporte la puissance du TRX et ne posera pas de problème en cas d’humidité dans le boîtier. Dans mon cas (100 watts et une valeur finale d’environ 26 pF) j’ai mis 2 condensateurs céramique 500 volts ( 2 de 15 pF en parallèle ont donné un meilleur résultat que 10 pF + 15 pF …sans doute une conséquence des 10 % de tolérance de fabrication ! ).

Pourquoi 500V ? : Loi d’ohm P= V² / R en continu pour P=100 et R= 50 on calcule V = 70 volts , la HF étant un « courant alternatif » la tension crête à crête vaut 2x racine de 2x la valeur « continue » soit 70 x 2,83 = 200volts => un TRX de 100 W génère des tensions HF d’environ 200 Volts « crête à crête » , donc des condensateurs pour 100 V seraient sous dimensionnés ! Si vous avez une puissance supérieure, faites le calcul et utilisez des groupements en série ou des condensateurs supportant la tension HF de votre TX !

Poser les écarteurs en provisoire.

Pendant les essais les extrémités des gammas sont laissées parallèles aux éléments, elles sont connectées aux éléments par l’intermédiaire d’un bout de fil cuivre en « Z », un domino assure la liaison du bout de fil avec le gamma, et un collier « serflex » (pour tuyau d’arrosage) est utilisé pour le contact avec l’élément = ce montage permet de faire varier si besoin la position du contact sans couper le fil du gamma.

Connexion gamma sur élément

Après tous les réglages le domino et le fil de cuivre seront supprimés, les extrémités des gammas pliées et connectées grâce aux colliers (aplatir l’âme multibrins, enduire de colle bi-composant APRES blocage du collier et recouvrir les contacts avec du ruban auto vulcanisant … car le contact entre le cuivre et l’aluminium doit IMPERATIVEMENT rester au sec !. Dans ma réalisation les contacts sont à 445 mm de l’axe du boom pour le radiateur et à 487mm pour le réflecteur.

Régler l’antenne (enfin !) en commençant par la recherche du TOS mini proche de votre fréquence préférée (pour moi = 50200) en retaillant les brins d’antenne… ATTENTION : « ça bouge très vite » en fréquence : on est en VHF et les mm de tube font des kHz pour l’accord ! = commencer par exemple avec 5 cm trop long de chaque côté et vous chercherez la résonance par exemple ente 45 et 52 MHz (vous devez être trop bas), ajuster le condensateur pour avoir un minimum bien visible.

L’antenne doit être réglée (comme toute antenne) dans des conditions aussi proches que possible de sa future utilisation… une HB9CV étant assez tolérante (hi ) je me suis contenté d’un espace dégagé dans le jardin avec un support mettant l’antenne à 4m du sol (basculement facile et câble pas très long . L’appareil de mesure était un VNA type SAA2N : le plus long dans les manips est le calibrage à faire à chaque fois qu’on change la plage de fréquence mesurée … c’est donc, en fait, très rapide et efficace !

En résumé, en fin d’essais les abaques de Smith et les analyses du TOS donnent

Sur 50 000 : TOS= 1,09 , R= 51,5 Ohms ; 1,12 nF

Sur 50 100 : TOS= 1,04 , R= 49,4 Ohms ; 1,52 nF

Sur 50 200 : TOS= 1,04 , R= 47,6 Ohms ; 2,7 nF

Sur 50 300 : TOS= 1,09 , R= 45,8 Ohms ; 13,1 nF

Et j’atteins un TOS de 1,46 sur 51 000 : la bande passante à moins de 1,5 de TOS est largement supérieure à 1 MHz ! Nota : mon TRX est un Icom IC7300 , qui a un tuner automatique incorporé et affiche 1 MHz sur l’analyseur de spectre en réception… mais aucun TOS en émission : le tuner corrigeant le TOS réel inférieur à 1,5 et le ramenant à 1,0 !

Rappel : une antenne 2 éléments HB9CV bien réglée a un gain comparable à une yagi de 3 éléments et a un rapport avant/arrière d’environ 20 dB, son diagramme de rayonnement est du type « cardioïde » avec une ouverture de 75 ° … pour gagner UN point « S » il faudrait employer une antenne yagi de 12 éléments au lieu de cette « petite » antenne pesant environ 1500 grammes (sans le coaxial)! Lors des ouvertures en « sporadique E » le QSB est trop important pour faire des essais de rapport avant/arrière et de mesure de gain … le principal, en fait, est d’être équipé, présent et concerné … c’est la « magic band » !

Avec les 73’s de F1BKM

Mis à jour le 18/06/2021