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Techniques Radio Les antennes Construction d'un Balun Tosmètre 1 à 30 MHz pour émetteurs faible puissance Transformateurs F.I. (voir dans la sous rubrique composants) Les antiquités Construction d'un VFO 1 à 10 MHz Un VOX (Circuit de déclenchement automatique de l'émission) Frequencemetre - Stabilisateur de VFO piloté par un ST6 Modem AFSK à base d'un PIC 16F84 (300-1200 bauds) Model AFSK à base de XR2206 et XR2211(Version 300 bauds)
Techniques Radio1 Les antennes
Antenne large bande W3HH (de 7 à 30 MHz)
Antenne YAGI 4 éléments (433 MHz)
Doublet bande des 11 m (CB)
Ground plane 432 MHz hyper simple
Antenne W3HH
Ou une antenne filaire large bande, de faible encombrement, et (relativement)
performante…
L'antenne W3HH (c'est l'indicatif de son auteur) est un dipôle replié fermé sur une charge. Elle est aussi connue sous le nom de T2FD, qui signifie en gros Terminated Folded Dipole. Sa longueur totale est / 3 (le tiers de la longueur d'onde) . On établit cette longueur à partir de la fréquence la plus basse à transmettre. L'antenne est tendue en oblique en faisant un angle de 20 à 40 degrés avec l'horizontale.
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Exemple possible d'installation
L'antenne est pratiquement omnidirectionnelle. Mais si elle est placée en position horizontale, elle présente des lobes marqués. Elle s'alimente normalement en symétrique, mais s'accommode parfaitement d'une alimentation par câble coaxial. Si l'on utilise une alimentation par coaxial (50 Ohms, comme c'est souvent le cas), on en profite pour ajouter un balun de rapport 1:4 afin de pouvoir l'attaquer en basse impédance.
Schéma de l'antenne
L'antenne sera réalisée à partir de deux morceaux de fil souple isolé de câblage de 1.5 à 2.5 mm2 de section. Les longueurs indiquées sur le schéma sont obtenues à partir des formules suivantes :
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f est la fréquence la plus basse exprimée en MHz, et A et B sont les longueurs de fil en m. Si l'on désire travailler dans la bande des 40 m, (7 MHz), on trouve A=0.42m et B=7.14m.
A l'usage, on pourra se rendre compte que cette antenne fonctionne également de manière satisfaisante dans la bande des 80m. En pratique, cette antenne couvre les bandes de 3 à 30 MHz.
La résistance de charge doit pouvoir dissiper 1/3 de la puissance d'émission. Elle doit être non inductive. L'impédance de cette antenne est de 600 Ohms. Pratiquement, on peut la faire fonctionner à 50 Ohms, mais son comportement sera alors nettement moins bon. Dans la réalité, on se limitera à 300 Ohms pour la valeur la plus basse. La résistance de charge sera légèrement supérieure à l'impédance de la ligne d'alimentation :
Impédance alimentatio
n
Valeur résistance de charge
600 650
450 500
300 390
Quelques indications sur la constructionLa Résistance de charge
Les fils sont tendus de manière à les maintenir parallèles. Il faut donc faire attention à ce que l'effort de tension ne passe pas par les résistances. Plusieurs solutions sont possibles, en voici une. L'impédance de base est choisie fixée à 300 Ohms. La résistance de charge doit avoir
Techniques Radioune valeur de 390 Ohms. Il faut prendre des résistance au carbone non inductives. On choisit 10 résistances de 3k9 5W que l'on place en parallèle. On choisit de les fixer sur un circuit imprimé en Verre-Epoxy (il s'agit de plaques de circuit standard, cuivrées sur une seule face). Pour la gravure, on peut faire appel à la gravure chimique ou à la gravure mécanique (petite perceuse munie d'une fraise). Afin de gagner un maximum de place, les résistances seront disposées de part et d'autre du circuit, et décalées.
Charge fictive extraite de son boîtier (vue de face)
Disposition des résistances (vue de profil)
Les images suivantes montrent la réalisation pratique :
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Remarque concernant la résistance de charge
Il est important de ne pas utiliser de réisistance inductive (style résistance bobinée). Les résistances utilisées sur le schéma sont légèrement inductives, mais une mesure de déphasage n'a pas montré de problème alarmant. On peut à peine lire de déphasage à 10 MHz. Mais si l'on est puriste, il est possible d'utiliser des résistances type RTO 50, MP820, ou RCH25 (Radiospares)
Le BALUN (Symétriseur)
On allie deux propriétés : La transformation d'impédance et la symétrisation. Pour des raisons de simplicité de fabrication, le choix s'est porté sur le BALUN de rapport 1:4. Il est réalisé sur un tore ferrite Amidon rouge T80-2 (diamètre extérieur 20mm). Pour des raisons de tenue mécanique, il est également monté sur une plaque Epoxy, mais on peut parfaitement faire un montage en l'air. Il est réalisé à partir de deux fils de cuivre émaillé qui ont été assemblés en les torsadant au préalable. On réalise 20 tours régulièrement répartis sur le tore. Attention, une
Techniques Radioerreur courante consiste à bobiner ces 20 tours sur la périphérie du tore… NON ! Il faut bobiner en passant chaque fois par le trou central. C'est évidemment un peu plus fastidieux, mais possède l'avantage d'être l'unique façon de faire menant à un fonctionnement correct. Si l'on relie les points B et A', on obtient ainsi le point milieu.
La sortie symétrique sera connectée à l'antenne et l'entrée asymétrique au câble coaxial. Le dispositif est prévu pour fonctionner avec une impédance de 75 Ohms au niveau de l'émetteur-récepteur, mais on peut parfaitement s'accommoder d'une impédance de sortie de 50 Ohms. Rien n'empêche de choisir une résistance de charge de 240 Ohms à la place de 300. Mais il convient alors de faire les essais et déterminer quelle valeur est la plus satisfaisante sur toutes les bandes souhaitées.
Schéma du BALUN
Exemple pratique Pour une fréquence de 7 MHz, la distance entre les fils est A=0.43m et la longueur totale 2xB = 14.29m. On remarque le faible encombrement de cette antenne, d'autant plus qu'elle se place de manière inclinée. On veillera à placer la partie la plus basse à environ 2m du sol. Cette antenne fonctionnera de 3.5 à 30 MHz.
Réalisation pratiqueSi l'on décide d'utiliser un BALUN 1:4, il suffit de le placer au niveau du point d'alimentation, à la place de l'isolateur. On pourra se servir du
Techniques Radiocircuit imprimé sur lequel il est monté comme dispositif de fixation. Se rappeler qu'il vaut mieux éviter de transmettre les efforts par l'électronique, celle ci devant se contenter (et c'est déjà pas mal) de faire parvenir la HF à l'antenne…
Le fil est isolé, mais il est indispensable de rendre tout l'ensemble complètement étanche. Ne pas hésiter à utiliser le mastic silicone afin de rendre étanche le BALUN, la résistance de charge et la partie dénudée du fil, par où l'eau peut s'infiltrer. Utiliser du fil électrique souple isolé. Il est plus difficile à trouver (magasins électricité industrielle, certains magasins d'électronique). Dans le domainr du grand public (vous, moi), il est souvent utilisé en électricité pour automobile.
La couleur du fil ? Préférez le noir ! Et ce n'est pas une blague. La matière plastique n'aime pas beaucoup les ultra-violets de la lumière solaire. Le pigment noir constitue un excellent filtre et retarde le vieillissement. L'alimentation du balun se fera à l'aide d'un cable de 75 Ohms (cable d'antenne TV) connecté à la boite de couplage. La boite de couplage sera reliée à la sortie 50 ohms de l'emetteur par un coax de 50 ohms également.
Important :
Le point le plus bas de cette antenne sera placé à au moins 1m50 du sol. D'autre part, cette antenne nécessite l'usage d'une boite de couplage.
Variante :
Il semblerait avantageux d'utiliser une résistance de charge de 470 Ohms et de réaliser le balun 50 / 450 ohms décrit ici (voir le tableau en fin de la page)
Cadeau !Modeste, comme il se doit ! Vous pouvez télécharger les Gifs des circuits imprimés.
- La charge fictive
- Le balun
Si vous ne savez pas faire les circuits imprimés, c'est facile, il existe plusieurs méthodes, des plus simples aux plus spectaculaires (du point de vue artistique, car c'est bien là la raison qu'il faudra invoquer pour justifier les éclaboussures de perchlorure de fer). Vérifiez si une rubrique "Circuits imprimés" n'est pas apparue sur le site.
Bibliographie
Techniques Radio Roger RAFFIN "Antenne toutes bandes omnidirectionnelle" Le
HAUT-PARLEUR N°1677 pp55-57 K. ROTHAMMEL Antennenbuch, pp 185-187, 6. Auflage,
Telekosmos-Verlag, Franckh'she Verlagshandlung, Stuttgart.
Techniques RadioANTENNE YAGI 4 éléments 433 MHz
L'antenne yagi 4 éléments présentée ici est en fait un compromis entre gain et encombrement. Son impédance caractéristique est évaluée 50 Ohms par simulation sur MININEC.
Matériel nécessaire à la fabrication
Fil de cuivre rigide 4 ou 6 mm² (fil de cablage electrique des batiments, plus particulièrement celui destiné à alimenter les appareils de forte puissance comme les fours, les radiateurs électriques, ...)
Un support isolant rigide (on peut prendre du bois traité) Quelques morceaux de circuit imprimé (type Veroboard) Du cable coaxial 50 ohms Colliers de fixation pour cable Petites vis à bois tête ronde diam 2.5mm, longueur 7mm
Dimensions de l'antenne
Les principales dimensions sont indiquées sur la figure ci-dessous.
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Montage de l'antenne :
1. Scier une barre carrée en bois de 45cm de long : ce sera le support des brins.2. Peindre cette barre afin de la protéger des intempéries (prendre de la lasure).3. Placer les repères de fixation des brins sur la barre.4. Percer des avant-trous dans la barre. Utilisez une vrille ou un foret de 1.8mm.
Attention, percer en plusieurs fois, de façon à évacuer les copeaux.5. Découper des petites plaquettes support dans le veroboard. 6. Percer un trou de fixation dans chaque plaquette. 7. Couper une piste en son milieu sur une plaquette de fixation. Elle supportera le brin
rayonnant.8. Dénuder le fil. 9. Tendre le fil de manière à le rendre rectiligne : coincer une extrémité dans un gros étau
et tirer brusquement sur le fil. Ne plus plier le fil, mais couper la partie rectiligne à la longueur des différents brins. Pour le brin rayonnant couper directement deux demi-brins et raccourcir chacun de 1.5mm (seront compensés par le cable 50 ohms qui sera soudé dessus).
10. Souder les brins sur les plaquettes.11. Visser les plaquettes sur la barre.12. Souder le cable coaxial directement sur les brins rayonnants.13. Fixer le cable sur le support à l'aide des colliers de fixation. Les soudures ne doivent
percevoir aucun effort de la part du cable.
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A paraître : Une antenne identique entièrement réalisée en aluminium.
Diagrammes de rayonnement
Les diagrammes de rayonnement ont été obtenus à l'aide de MININEC, l'antenne ayant été modélisée comme suit :
Yagi 4 elements Free Space433.00 MHz4 Wires, millimeters20, 0.0, 0.0, 170.0, 0.0, 0.0, -170.0, 2.2520, 123.0, 0.0, 160.0, 123.0, 0.0, -160.0, 2.2520, 233.0, 0.0, 150.0, 233.0, 0.0, -150.0, 2.2520, 392.0, 0.0, 150.0, 392.0, 0.0, -150.0, 2.251 Source29, 100, 00 Loads
Il est possible de télécharger ce fichier de description (345 octets). Pour obtenir le programme MININEC, lancez une recherche avec votre moteur de recherches préféré, ou vérifiez dans la page sommaire antennes si un lien a été ajouté.
Dans un plan vertical contenant l'axe de l'antenne :
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Techniques RadioRéalisation d'un doublet 27 MHz
Le but de cet article est de proposer une réalisation vite faite, qui peut servir de dépannage, ou éviter des dépenses inutiles.
Tout d'abord, il est parfaitement envisageable de réaliser ce doublet pour une autre fréquence. Les valeurs indiquées sont calculées pour le 27 MHz, fréquence populaire (et autorisée).
Fig. 1 : Installation
Il s'agit ici d'une des antennes les plus faciles à réaliser. Le matériel nécessaire est :
Un sucre d'électricien, acceptant les fils de 3 mm de diamètre
Du fil électrique isolé souple (utilisé pour le cablage de machines ou en electricité automobile. Eviter le fil rigide. Prendre le diamètre le plus gros possible (6 mm² sont parfaits, mais difficiles à trouver. On peut se contenter de moins, 2.5 mm² par exemple)
Un plomb pour sonde de pêche, ou tout autre petit objet que l'on pourra accrocher au bout de l'antenne pour la tendre légèrement
Du cable coaxial 50 ohms (RG58U) ou tout simplement du coaxial 75 Ohms d'installation TV.
Un isolant pour l'accrochage du doublet
Du fil isolant pour accrocher l'antenne.
Il faut couper dans le fil électrique 2 brins 2.65 m de longueur.Évidemment, ils sont un peu trop long, mais il est toujours plus facile de les raccourcir que les rallonger. La longueur idéale est de 2.62 m. Il faudra donc procéder à l'ajustement de la longueur. Les fils sont dénudés à une de leurs extrémités et montés sur le sucre comme l'indique la figure 2. Mettre en place le cable coaxial. Il est préférable de procéder aux réglages, une fois l'antenne installée à demeure.
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Figure 2 : Détail du raccordement au cable coaxial
Comment disposer l'antenne ?
Elle peut être installée verticalement, ou horizontalement. La polarisation verticale étant préférable. La placer en hauteur, assez loin du sol. Elle peut par exemple être pendue sous la poutre faîtière du toit (figure 3).
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Figure 3 : Mise en place du doublet
Fixation
Il faut éviter d'allonger électriquement le brin. Plusieurs solutions sont possibles. On utilisera de la ficelle plastique pour la fixation à un piton vissé dans la poutre faîtière. Il est également possible d'utiliser un morceau de circuit imprimé gravé et percé.
Réglages
L'antenne se règle en coupant une longueur identique sur chaque brin, au niveau du sucre. On essaiera de faire ces réglages l'antenne installée à son emplacement prévu. Mesurer le TOS (Taux d'Ondes Stationnaires). Si celui-ci est supérieur à 1.7, raccourcir chaque brin de 1 cm et le fixer à nouveau sur le sucre. Contrôler le TOS et vérifier qu'il n'a pas augmenté. Normalement, il a baissé. Répéter l'opération jusqu'à un TOS minimum.
Mais quand peut on savoir que l'on a atteint la valeur mini ? ...Quand ça remonte !!! Et là, il est trop tard. Mais que l'on se rassure, Une valeur de TOS de 1.5 est parfaitement admissible.
Techniques RadioComment se calcule la longueur ?
Chaque brin fait à peu près 95 % de la longueur 1/4 d'onde. La longueur de chaque brin peut être calculée à l'aide de la relation suivante :
L=71.25/F
avec :
L : longueur en metres F : Fréquence en MHz
Cable coaxial d'alimentation
On utilise indifféremment du coaxial 75 ou 50 ohms. Que l'on se rassure, ce n'est pas bien grave. Ne pas oublier que l'idée essentielle est de faire au plus simple. Cette antenne possède une impédance de 75 ohms. L'alimenter par un cable TV n'est donc pas si absurde que celà, sachant qu'il fait 75 ohms d'impédance caractéristique. Le TOS obtenu par la désadaptetion d'impédance avec les 50 ohms du Tx est de 1.5, ce qui correspond à une perte de puissance de 4%. quantité parfaitement négligeable, sachant que pour perdre un point sur le s-mètre, il faudrait perdre 75% de la puissance, ce qui correspond à un TOS de 7, valeur tout à fait inadmissible.
Une autre impasse a été faite sur la symétrisation au niveau du point d'alimentation de l'antenne (le sucre). Normalement, on fait appel à un BALUN pour réaliser la symétrisation, l'alimentation par coaxial étant dissymétrique.
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Modélisation d'antennes
Le programme MININEC
Le programme proposé est une version améliorée du classique MININEC. Il effectue l'analyse d'une antenne que l'amateur aura modélisée auparavant. L'amélioration porte sur l'interface utilisateur. Certes, l'habitué de WINDOWS (marque déposée) sera un peu déçu par la convivialité, mais les résultats fournis compensent cette pauvreté. Signalons qu'il existe des programmes plus sophistiqués, avec interface Windows, mais il faut mette sa main au porte monnaie, ce qui, pour un amateur, n'est guère rentable, s'il s'en sert occasionnellement (je parle du programme, pas du porte monnaie).
Caractéristiques du programme
MN.EXE (c'est le nom du programme) fonctionne sous MS-DOS et nécessite 450 kOctets de mémoire pour travailler confortablement. Vous pouvez également le démarrer sous Windows 9x, il s'exécute dans une fenêtre DOS. Il est fourni avec beaucoup de fichiers exemples, que l'on aura avantage à lire et à essayer. Il est accompagné d'une documentation en anglais. Cependant, cette page devrait permettre aux personnes lisant peu l'anglais, d'utiliser MN.EXE.
Une carte graphique est obligatoire pour afficher les courbes (CGA, EGA, VGA, Hercules) et ce n'est pas un problème majeur. En effet, aujourd'hui, le moindre ordinateur est équipé d'une carte VGA. L'affichage se fait plein écran, et on peut capturer l'image, si l'on a lancé le programme à partir de Windows, en appuyant simultanément sur les touches ALT-PRTSCR (ALT-Impression écran, en français)
Installation
Créez un répertoire appelé par exemple MININEC Placez vous dans le répertoire Copiez MININEC.ZIP dans ce répertoire Décompressez MININEC à l'aide d'un dézippeur
Techniques RadioVérifiez que la variable COMSPEC est réellement initialisée (en tapant COMSPEC). Si c'est le cas, vous pouvez lancer MININEC en tapant simplement MN. Il affichera la liste des fichiers exemples et vous pouvez en selectionner un en tapant son nom.
La liste des commandes disponibles est :
G : Lance les calculs P : Dessine les diagrammes D : Sauve les données du dessin N : Sauve les données du champ proche V : Affiche le fichier entrée (fichier descriptif de l'antenne) E : Edite le fichier d'antenne (la variable d'environnement EDITOR
doit avoir été initialisée) A : Charge un nouveau fichier d'antenne Q : Quitte le programme F : Modifie la fréquence S : Modifie les sources L : Modifie les charges
Après avoir chargé un fichier, il suffit de taper la commande G, puis P pour afficher les diagrammes.
Vous pouvez :
télécharger le programme MININEC télécharger la doc provisoire en français (fichier pdf)
Techniques RadioConstruction d'un Balun
50 / 300 OhmsFonctionnant de 3 à 30 MHz
La construction d'un Balun est un travail relativement simple. Il vous est proposé ici la réalisation d'un Balun 50 Ohms asymétrique / 300 Ohms symétrique. Le transfo fait appel à deux tubes ferrite, matériau 43. La taille des tubes va dépendre de la puissance à passer. Les tubes proposés ici sont par exemple deux Fair-Rite, de diamètre exterieur 19mm, interieur 10,5 mm et de longueur 50 mm.
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Figure 1 : Illustration d'un enroulement avec deux tubes ferrite justaposés
La réalisation d'un Balun nécessite plusieurs enroulements, 3 dans notre cas. Pour définir ce qu'est un enroulement, il est plus simple de l'illustrer par la figure 2.
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Figure 2 : Principe de comptage des spires
Le Balun 50 / 300
Figure 3 : Le Balun proposé
Techniques RadioOn commence par faire 2,5 spires (bleu), en partant du coté 300 Ohms. On raccorde l'autre extrémité à la masse, au niveau de la prise d'entrée. Ce sera d'ailleurs le point commun de masse. En partant de la masse, on rebobine à nouveau 2,5 spires de fil (vert) qui aboutira coté 300 ohms. Toujours à partir du point de masse, on rebobine à nouveau 2 spires (rouge) qui aboutira à la prise (PL) d'entrée.
Le diamètre du fil sera choisi de manière à occuper la totalité du tube.
En gardant le même principe, on peut réaliser différentes adaptations en respectant le nombre de spires donné par le tableau suivant :
Adaptation Bleu Vert Rouge50 / 50 1 1 250 / 110 1,5 1,5 250 / 200 2 2 250 / 300 2,5 2,5 250 / 450 3 3 250 / 600 3,5 3,5 250 / 800 4 4 2
Sur une charge fictive, le TOS que l'on peut relever ne dépasse pas 1,5. Les pertes mesurées sont de 0,4 dB.
Le fil pourra être , suivant la taille soit du fil émaillé, du fil rigide de cablage domestique, du fil souple de cablage industriel.
Exemple de réalisation d'un balun pour antenne de type WINDOM
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Voici ce qu'il y a dans le ventre :
Une idée d'isolateur (c'est hors sujet, mais puisque l'image est là....) :
Techniques Radio
Les ferrites peuvent être fournis par CHOLET COMPOSANTS (tel : 05 53 05 43 94, fax : 05 53 35 41 46)
Techniques RadioTOSMETRE simple et économique
Ce montage est uniquement destiné à des émetteurs faible puissance. Il ne doit pas être laissé connecté en permanence, car il s’agit en fait d’un pont d’impédances. La puissance maximale de l’émetteur ne devra pas dépasser 1W, faute de quoi, on verrait vite les résistances émettre des signaux de fumée (hugh).
Le Schéma
Les résistances R1, R2, R3, et l’antenne forment un pont. Le pont est équilibré (Indication nulle sur le galvanomètre) lorsque l’antenne fait exactement 51 Ohms.
En temps normal, l’inverseur est en position haute (la sortie de l’émetteur directement reliée sur l’antenne). La déviation maximale du galvanomètre se règle sur R4.
Implantation
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Liste des composants
1A1 Cosse Poignard Tx
2A2 Cosse Poignard Antenne
3A3 Cosse Poignard Galva 100uA (+)
4A4 Cosse Poignard Galva 100uA (-)
Techniques Radio5
A5 Cosse Poignard Gnd
6A6 Cosse Poignard Gnd
7C1 Condensateur
plastique10n
8C2 Condensateur
plastique100n
9sw1 Inverseur 2 circuits Mesure / Traffic
10R1 Résistance 1/2W 51
11R2 Résistance 1/2W 51
12R3 Résistance 1/2W 51
13R4 Raj_h 47k
14D1 diode 1n4148
15D2 diode 1n4148
Mode opératoire
Pour calibrer le vu-metre, débrancher l’antenne et passer en émission. Ne pas s’affoller, le TX verra une charge de 100 Ohms, donc pas de problème, tant que l’on reste avec des petites puissances (de l’ordre du Watt). Amener l’aiguille en déviation maximale à l’aide du potentiomètre R4. Rebrancher la charge, et régler l’accord d’antenne de manière à obtenir une déviation minimale sur le vu-mètre.
Attention :
Ne pas laisser le tosmètre en service. Il agit en atténuateur (-6dB). L’étalonnage n’est pas une opération nécessaire avant chaque utilisation. On suppose d’ailleurs que l’émetteur ne dépassera pas 1W. Il est possible d’utiliser ce montage pour des puissances supérieures, mettre des résistances de 1W ou 2 pour un émetteur de 5W.
Fichiers disponibles :
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