Radio club de CAEN

 

FABRICATION D’UNE ANTENNE 1 ELEMENT 50 MHz AVEC GAMMA

 

par André, F1BKM

 

 

Crédit photos : F1BKM

 

 

L’antenne la plus simple est un dipôle, facile à construire, son seul « défaut » est qu’un dipôle est une antenne « symétrique » d’impédance 75 Ohms … donc non adaptée à un câble coaxial de 50 Ohms. On peut s’en servir si on accepte (ainsi que l’émetteur …) un T.O.S. minimum supérieur à 1,5. La solution est de connecter le coaxial à l’antenne par l’intermédiaire d’un « Gamma » qui va permettre de faire l’adaptation d’impédance et rendre l’antenne « asymétrique » (pas besoin d’un quart d’onde …)

 
  Monobrin 50 MHz avec gamma lors des essais    
 

 

Le brin d’antenne est d’un seul morceau en « tout à la masse » au centre, la partie centrale est faite de 2 tubes en aluminium de 12 mm de diamètre extérieur, épaisseur 1 mm, longueur 1 mètre. Ils sont réunis à l’aide d’un manchon de diamètre 14 mm, épaisseur 1 mm, longueur 4 cm, lequel est traversé en son milieu par un boulon pour la connexion de masse (voir photos 1 ; 6 et 8).

 
 
 

 
  Photo 1 : connexion SO239

 

 
 

Faire un trou dans le tube PVC pour le passage de l’écrou du boulon du manchon pour éviter de cintrer l’élément. Les brins de l’élément sont fixés en bout du tube PVC à l’aide d’un boulon diamètre 4 mm longueur 20 mm. De chaque côté une vis auto taraudeuse assure les liaisons mécaniques et électriques des tubes avec le manchon. A chaque bout des tubes de diamètre 12 mm on enfile des tubes de diamètre 10 mm, épaisseur 1 mm et 50 cm de long (un tube d’un mètre coupé en 2). Pour un centrage sur 50200 la longueur du bout dépassant est de 360 mm sur mon antenne. Nota : vérifier à l’achat des tubes qu’ils rentrent bien l’un dans l’autre … çà dépend du fournisseur et des tolérances de fabrication, hi ! Quand TOUS les réglages sont finis il est possible de bloquer les tubes ensemble : en les ovalisant au niveau de l’extrémité du gros tube (un coup de marteau « modéré » …) puis en tournant l’extrémité (sens à visser par exemple) : c’est définitif et suffisant en général …sinon (pour pouvoir démonter et transporter plus facilement) : faire une fente sur le tube extérieur et serrer avec un collier inox (rayon arrosage jardins).

Le support antenne est fait avec du tuyau PVC « eaux usées » de diamètre 32 mm (par exemple) = voir photos 2 ; 3 et 7 (nota : la photo 3 a été faite lors des premiers essais avec un CV « cloche »). Un écrou entre le tube et la bride du mât ainsi qu’un écrou serrant la demi bride côté antenne écartent le mât du brin d’antenne et facilitent le montage de l’antenne sur le mât.

 

 
   
  Photo 2 : dessous support bride

 

 
   
  Photo 3 : support SO239

 

 
   
  Photo 7 : gamma et support antenne

 

 
 

La prise SO239 est montée sur une plaque en aluminium qui est pincée entre le tube PVC et une cornière de 30x30 mm en aluminium (voir photos 1 ; 2 et 3) : ce montage assure le blocage du support de la SO239 dans un plan vertical à celui des boulons de la bride. Une vis auto taraudeuse de diamètre 3,3 mm longueur 13 mm bloque la cornière sur le tube PVC.

La liaison de masse entre la SO239 et le boulon central du brin d’antenne est faite avec un bout de fil en aluminium (fil de clôture) = pas de problème de corrosion cuivre/ aluminium. Si la liaison est en cuivre : faire attention à insérer une rondelle inox entre le fil cuivre et l’aluminium du contact.

Le fil du Gamma est un « rond » en aluminium brut de diamètre 4 mm, longueur 450 mm . L’écart entre le gamma et l’élément est de 40 mm . L’écart entre l’écarteur du gamma et le contact du gamma est de 410 mm

Les contacts d’extrémités du Gamma sont fabriqués dans une bande de tôle aluminium d’épaisseur environ 0,5 mm et de 14 mm de large (pour moi : bandes récupérés dans un bout de tube carré); besoins = 150 mm et 85 mm de long. Ces pièces sont LA difficulté de la réalisation. J’ai utilisé une pince étau et une pince ordinaire pour les pliages et les cintrages faits en se servant du gamma et d’un tube comme gabarits : diamètre 12 mm pour le contact « écarteur » et diamètre 8 mm pour le contact « condensateur ». Ajuster à la lime et avec la pince … c’est plus facile que ça en a l’air … n’essayez pas de faire vite … faites « bien ». Voir les photos 4 ; 5 et 6 et schémas pour les pliages.

 

 
   
  Photo 4 : contacts gamma

 

 
   
  Photo 5 : écarteur gamma assemblé

 

 
 

 
  Photo 8 : le condensateur coté bride

 

 
 

Le condensateur est de « fabrication OM », F1ASJ m’ayant parlé de condensateur fait avec des tubes concentriques, je me suis dit que le fil du gamma pouvait peut être servir lui-même d’une des « plaques » du condensateur … alors j’ai voulu voir si ça marchait (voir schéma du principe) => 15 cm de gaine thermo rétractable recouvrent l’extrémité du gamma côté SO239 et constituent l’isolant du condensateur (faire dépasser la gaine de 1cm) . Un tube alu de 8 mm de diamètre extérieur, longueur 75 mm et d’épaisseur 1 mm peut coulisser « tout juste » sur la gaine rétractée (avec soin … donc pas en vitesse avec un briquet ! ) et constitue l’autre partie du condensateur ajustable … On obtient la bonne valeur du condensateur pour environ 58 mm de longueur de recouvrement (c’est très précis  => 1pF fait plusieurs mm !). La cote mesurable facilement est celle de 392 mm entre l’extrémité du tube de 8 mm et le bout du rond du gamma (on ne voit pas le recouvrement). Nota : j’ai utilisé 2 gaines thermo rétractables = une de diamètres 3,2 /1,6 mm sur le rond alu diamètre 4 mm, puis une de diamètres 6,4/3,2 mm sur la précédente, des « bagues » faites d’une simple épaisseur de ruban adhésif, espacées de 5 cm permettent un centrage précis du tube sur le gamma : voir photo 6.

 

 
   
  Photo 6 : gamma gainé

 

 
 

La connexion sur la SO239 est faite grâce à une cosse enfilée et soudée sur le contact de la SO239, et boulonnée sur la pièce de contact du « condensateur ». Voir photos 1 et 8.

Le montage ne présente pas de difficultés particulières, les réglages se font avec un peu de patience … et un bon mesureur d’antenne (VNA par exemple …). Ayant commencé mes essais sans savoir quelle valeur de condensateur, j’ai d’abord mis un ajustable cloche en série sur le gamma, puis mis un tube trop long « à priori », lequel a permis de voir que « çà marche » , mais pas de baisser complètement le TOS : le responsable = le tube trop long qui perturbe le gamma = après 2 recoupes je suis arrivé à la longueur de 75mm du tube … qui est encore « trop long » mais donne des valeurs satisfaisantes … pour moi .

J’ai obtenu sans difficulté les résultats suivants :

Sur 50 000 KHz => SWR =1,10 ; 45,9 Ohms ; 9,6 nH

Sur 50 200 KHz => SWR =1,06 ; 49,1 Ohms ; 16,1 nH

Sur 50 500 KHz => SWR =1,13 ; 53,4 Ohms ; 28,3 nH

Sur 51 000 KHz => SWR =1,30 ; 62 Ohms ; 24,8 nH

Sur 51 500 KHz => SWR =1,44 ; 71 Ohms ; 21, 3 nH

Il est sans doute possible de faire mieux, je n’ai pas poursuivi car ce n’étaient que des essais «  pour valider l’idée du condensateur » : l’effet de ligne coaxiale sur le gamma doit être « secondaire » ? L’antenne a été testée à environ 4 m du sol, sous les haubans des autres antennes de la station, dans un jardin « de ville », avec l’aide d’un IC7300 pour vérifier que les 100 W passent sans problème et d’un VNA type SAA2N pour les mesures (SWR et SMITH).

Notas importants :

La valeur de la capacité étant fonction de son diélectrique, l’utilisation de gaines thermo rétractables différentes des miennes donnera une valeur différente de la longueur de recouvrement et du nombre de mm nécessaires pour varier de 1pF = il est normal que vous trouviez une valeur du recouvrement un peu différente de la mienne… c’est une réalisation amateur !

Les photos et essais ont été faits … par beau temps => pour un usage « tous temps » il reste à protéger les connexions de la SO239 (par exemple : enrobage avec colle bi-composant type Araldite ) et les deux extrémités du tube « condensateur » => par exemple avec un bout de gaine thermo rétractable coté gamma et bouchon de colle de l’autre coté .

 

 
   
  Schéma 1

 

 
 

 
  Schéma 2

 

 
 

 
  Schéma 3

Téléchargement des schémas au format PDF ICI (fichier de 96 Ko)

 
     
 

Avec les 73’s de F1BKM

 

 
   Visites  

 

 

 

Mis à jour le 19/07/2021