Introduction :
Beaucoup d'entre-nous possède une antenne VHF TONNA dont le dipôle, à l'usage est devenu défectueux (plastique fissuré et infiltration d'eau provoquant de l'alumine ou pétale(s) du connecteur central de la prise N cassée(s).
Dommage de se débarrasser de cette antenne à la déchetterie alors qu'hormis le dipôle, le restant de l'antenne est fonctionnel.
Aussi, en cherchant sur Internet, j'ai lu que Rhys, GW4RWR avait eu l'idée de refaire le dipôle. En revanche, sur sa page, il n'y a pas de description précise de cette réalisation.
Étude du dipôle TONNA :
On ne trouve pas ou peu de renseignements sur le fonctionnement de ce dipôle. Cependant, je vous invite à lire l'excellente présentation des antennes YAGI de Franck F5SE (†) ICI [ fichier PPS ] et ICI [ fichier PDF].
Lire également l'article rédigé par F5SE au sujet du cinquantième anniversaire de l'antenne 9 éléments paru dans le Proceeding de CJ 2012 et la revue Radio REF ICI.
Comme on peut le constater sur ces photos, l'alumine avait déjà fait son oeuvre...
L'épingle est fixée au travers des deux éléments
du dipôle et maintenue par une vis.
Malheureusement, la tête des vis cruciforme casse
et c'est à la scie à métaux qu'il faut dégager l'épingle.
En relisant la présentation Power Point de Franck, F5SE concernant les antennes YAGI, j’ai noté que plus le diamètre du dipôle augmente, sa longueur diminue et l’impédance s’approche des 50 ohms.
J'ai réalisé deux dipôles, un avec du tube de 14 mm et un deuxième avec du tube de 12 mm (plus facile à trouver). Cependant, suivant les approvisionnements, on trouve du tube de 12 mm ou 11.5 mm. On verra que cette différence de diamètre fait varier l'emplacement du dipôle de quelques millimètres pour un résultat identique.
Attention à ne pas prendre des tubes en aluminium anodisé ! L'anodisation agit comme un isolant électrique.
Pour le dipôle en tube de 14, j'ai réalisé le prototype avec les tubes du dipôle d'origine, allongés à chaque extrémité d'un tube coulissant de 12 mm.
Les deux prototypes permettent de cerner le fonctionnement de ces dipôles. La longueur des brins du dipôle est variable, par coulissement d'un tube interne de diamètre 12 mm à chaque extrémité du dipôle. Enfin, un réglage est possible en hauteur de l'épingle.
Les mesures ont été effectuées avec un RIGEXPERT et l'antenne déployée à plus de 3 mètres du sol pour ne pas fausser les mesures.
Ce que j'ai pu constater : Le réglage en hauteur de l'épingle (hairpin), influe sur le SWR mais peu sur la fréquence.
Le dipôle sans l'épingle présente une impédance proche de 50 ohms mais résonne sur une fréquence plus basse (environ 136 MHz).
A ce sujet, lire ICI l'excellent article rédigé par Francis, F6AWN, paru dans la revue Mégahertz au sujet du "Bêta match" ou épingle.
Étude du remplacement du dipôle TONNA :
Comme Rhys, GW4RWR, j'utilise un boîtier en plastique pour intégrer le raccordement du dipôle. Ce boîtier doit être étanche et résister aux UV.
REICHELT en vend un qui convient parfaitement. Son QSJ est d'environ 4 €.
J'ai confectionné des épingles à partir de rond d'aluminium de 4 mm (anciens brins d'antenne). Le métal se plie facilement dans un étau. S'aider éventuellement d'un maillet pour tapoter au niveau des pliures et obtenir ainsi une forme parfaite.
J'ai fait réaliser au tour, par un ami, l'isolateur central qui sera entre les deux brins du dipôle. Noter l'épaulement central d'une largeur de 10 mm. La matière peut être du téflon ou du nylon.
Afin d'assurer une parfaite étanchéité, les tubes du dipôle et le coaxial pénètrent le boîtier avec des presse-étoupes.
Enfin, j'ai pris la décision, afin de faciliter la réalisation et de gagner quelques pouièmes de dB, de m'affranchir de la prise N. Le coaxial vient directement se raccorder sur les deux brins du dipôle avec des cosses.
Les remarques de Patrick, TK5EP pour la réalisation d'une antenne DK7ZB s'appliquent également pour notre dipôle. Je vous les livre ci-dessous :
- Tout moyen de connexion de la ligne aux éléments du dipôle (fils, cosses, âme et tresse dénudés du coaxial) entrera dans le calcul de sa longueur.
- On veillera donc à rendre ces connexions les plus courtes possibles et surtout les plus symétriques possibles ! Éviter à tout prix une connexion de 10 mm d'un côté et rien de l'autre... On comprend que dans ces conditions, il y aura dissymétrie dans les longueurs des 2 parties du dipôle.
- On comprend aussi que ces connexions doivent être le plus possible dans l'axe du dipôle, sinon elles doivent être considérées comme une ligne parallèle ou à écartement progressif, ce qui introduirait une désadaptation
Vue de l'intérieur du boîtier.
Vue du boîtier. L'épingle est fixée, mais reste réglage à ce stade par deux vis latérales.
En dessous du boîtier, un "U" en aluminium permet de fixer le dipôle sur le boom de l'antenne.
La dimension des brins est de 483 mm en tube de 12 mm, espacés au centre de 10 mm par un isolateur en nylon (ou téflon).
L’épingle d'un diamètre de 4 mm fait 75 mm de haut et 108 mm de large, mesures extérieures.
Ce que j’ai pu constater, c’est que si on réduit le dipôle afin de monter en fréquence, il faut augmenter la hauteur de l’épingle et si, comme moi, vous avez un coté Monk (pour ceux qui connaissent), et vouloir absolument 50 ohms à la fréquence, c’est au millimètre que ça se joue.
Maintenant, si vous souhaitez juste remplacer un dipôle qui permette à l'antenne de couvrir toute la bande des 2 mètres, et qu'un SWR de 1.3 ne vous rebute pas, adaptez votre dipôle au tube aluminium que vous trouvez et placez le à la place du dipôle d'origine.
Petite précision et afin de respecter le montage d’un dipôle Tonna, l’âme est connectée sur le brin droit.
Cela peut-être utile si vous avez l'intention de mettre plusieurs antennes en phase.
Remarque : Il est à noter l'absence du bazooka. D'après la littérature, cette pièce (1/4 d'onde) servait à limiter l'effet de gaine (*) et à symétriser le diagramme de rayonnement de l'antenne. J'ai effectué des mesures avec et sans bazooka. Avec bazooka l'impédance remontait de 3 points environ augmentant ainsi le SWR.
Extrait de la notice de montage de l'antenne croisée 2 X 9 éléments TONNA au sujet du bazooka.
Nous avons effectué des tests par comparaison à partir du sémaphore de Longues sur Mer et notre ami Mike, G8CUL / F4VRB en Angleterre. Deux antennes 9 éléments, une originale et une modifiée ont été testées simultanément.
(*) - L'antenne 4 éléments VHF de TONNA ne comporte pas de bazooka. L'effet de gaine serait-il absent pour cette antenne contrairement aux autres ?
La prochaine étape consistera à étanchéifier le boîtier et sera décrite ici.