Auteur Sujet: Gain sur antennes mobiles  (Lu 19331 fois)

Hors ligne VE9MDB Matthieu

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Gain sur antennes mobiles
« le: 02 Décembre 2008, 21:33:27 »
Mets y des specs de gains ...

Salut Matthieu.. Je suis un peu intrigué par ta demande. Une antenne verticale simple comme celle annoncée a toujours un patron omnidirectionnel., donc pas de gain en espace libre (la référence utilisée pour le gain). La bobine de charge, comme sur les photos, ne change rien à cette situation.

Le gain est créé si on déforme le patron, et pour ce faire, il faut ajouter au moins un élément et à une distance convenable, comme dans une Yagi par exemple...  ???

Bonjour Pierre,

En effet, très bonne remarque.  Je comprends la logique sur le gain par déformation du patron de rayonnement.
Mais alors comment expliquer qu'une antenne omni peut avoir + ou - de gain  ?
À titre d'exemple, j'utilise une copie de la X-500 de Diamond ... et ça a 8 dBi en VHF et 11.8 dBi en UHF ... alors comment expliquer ce gain si l'antenne est toujours omni-directionnelle ?

Sur la voiture, j'utilise une antenne copie de la SG-7900 de Diamond et celle-ci a un gain de 5 dBi en VHF et de 7.6 dBi en UHF ...
C'est pourquoi je demandais le gain .. car je vois très bien la différence entre ma grande antenne mobile et celle des autres amateurs de la région ...  la portée est beaucoup plus grande sur la mienne.

Matt
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Hors ligne VE2PID Pierre

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Re : Gain sur antennes mobiles
« Réponse #1 le: 02 Décembre 2008, 22:39:54 »
En effet, très bonne remarque.  Je comprends la logique sur le gain par déformation du patron de rayonnement.

La définition du gain d'une antenne est le ratio entre la valeur maximum de radiation observée dans le champ éloigné sur la puissance moyenne sur la sphère de radiation.. et ceci doit être calculé en espace libre. Par conséquent, une isotropique (patron sphérique en espace libre) donne un ratio 1 donc un gain de 0 dB soit la plus petite valeur possible. Quant à la verticale quart-d'onde en espace libre, comme son patron n'est pas sphérique, mais en forme de beigne, le ratio est d'environ 1,5 donc le gain devient 10*log(1,5)≈1,76 dBi.

Mais alors comment expliquer qu'une antenne omni peut avoir + ou - de gain  ?

Les valeurs de gains que tu cites proviennent de la publicité des fabricants eux-mêmes. Ceux-ci trichent car ils ajoutent un effet de sol qui augmente le gain par effet miroir; et le sol qu'ils choisissent est évidemment celui qui fait leur affaire. Les utilisateurs imaginent ensuite que leur antenne est plus performante!

Pour contrer cette 'tromperie', l'ARRL depuis au moins deux ans refuse d'inclure dans les publicités des valeurs de gains si elles ne sont pas en espace libre et appuyées par un fichier NEC. Si tu as par exemple le numéro de décembre 2008 de QST, la pub de Comet (des antennes simples comme les tiennes) ne contient aucune valeur de gain... c'est tout dire...

Même chose d'ailleurs pour la page de hy-gain (page 10) où aucun gain n'est annoncé pour les Yagis ou log-périodiques. On lit For gain and F/B ratio-see www.hy-gain.com et l'honneur de l'ARRL est sauf!
« Modifié: 04 Décembre 2008, 21:02:59 par VE2PID Pierre »

Hors ligne VE9MDB Matthieu

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Re : Gain sur antennes mobiles
« Réponse #2 le: 02 Décembre 2008, 23:02:25 »
D'accord pour cette explication ... mais comment expliquer la différence notable entre une antenne loader de coil 5/8 et une antenne simple  si les 2 ont le même gain théoriquement ...?
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Re : Gain sur antennes mobiles
« Réponse #3 le: 02 Décembre 2008, 23:09:23 »
une antenne loader de coil 5/8

La bobine de charge (coil) ne sert qu'à ajuster la réactance inductive 'pour faire croire' au rig que l'impédance est proche du 50 Ω. Elle 'allonge' mais de manière virtuelle une antenne courte. Comme on le dit souvent, le beau ROS pour la mauvaise raison...
---
Concernant la 5/8, ce n'est pas une antenne résonnante (réactance non nulle capacitive). Une bobine à la base compense en ajoutant de l'induction. Comme toute les antennes omnidirectionnelles, elle n'a pas de gain.

Mais, c'est une autre caractéristique qui la rend populaire, soit l'intensité du champ EM qu'elle crée. Une antenne verticale, n'ayant pas de gain, avec plan de sol donne une intensité maximale de champ électromagnique pour une longueur (hauteur) d'environ 5/8-λ.

Un graphique de la FCC illustre ce phénomène: Voir http://edocket.access.gpo.gov/cfr_2007/octqtr/pdf/47cfr73.190.pdf et aller à la page 71; 5/8-λ équivaut à 0,625-λ sur l'axe des X et on voit bien le maximum de champ aux environs de cette valeur. Comme on peut le lire, la valeur absolue em mV/m est conditionnelle au nombre de radiales mentionné. Mais le max relatif reste près du 5/8 pour des montages plus modestes.

Je pense que tu voulais parler du champ électromagnétique, qui n'est pas la même chose que le gain.
« Modifié: 03 Décembre 2008, 10:06:17 par VE2PID Pierre »

Hors ligne VA2JOT Jacques

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Re : Gain sur antennes mobiles
« Réponse #4 le: 03 Décembre 2008, 16:01:48 »
Comme toute les antennes omnidirectionnelles, elle n'a pas de gain.   Objection votre seigneurie!

Si en verticale, omnidirectionnel signifie tout azimut (360 degrés) une SRL 210c4 de Sinclair (4 dipoles repliées et montées collinéaire avec 1/2 Lambda d'espace entre -elles) possède 8,5dBd de gain omnidirectionel. Les quatres éléments font en sorte que ia lobe omni qui en résulte est beaucoup plus prononcée vers l'horizon que s'il n'y avait qu'une seule dipole verticale. De là provient le gain. La lobe est plus "étirée" vers l'horizon mais plus étroite en élévation et en inclinaison.

S'il n'y avait pas de gain, les commerciaux et les amateurs proprios de station de base n'investiraient pas près de $ 1,000 pour une antenne juste parceque c'est impressionnant à regarder.

Hors ligne VE9MDB Matthieu

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Re : Gain sur antennes mobiles
« Réponse #5 le: 03 Décembre 2008, 18:06:39 »
J'en suis bouche bée.... et dire que ça fait des années que je croyais que toutes les antennes mobiles n'étaient pas pareil en terme de gain .. alors que pendant tout ce temps c'était simplement leur champ électromagnétique qui était différent entres elles !

Je suis certain que je ne suis pas le seul dans ce bateau ...

Mais ... même si mon antenne mobile ne possède pas plus de gain qu'une quart d'onde ... jamais je ne la changerai ! Elle travaille bien trop bien  ( et elle mesure 5 pieds ).

Matt
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Re : Gain sur antennes mobiles
« Réponse #6 le: 03 Décembre 2008, 18:22:13 »
Si en verticale, omnidirectionnel signifie tout azimut (360 degrés)

Salut Jacques,

La définition d'une antenne omnidirectionnelle:

Omnidirectional Antenna - An antenna with a radiation pattern that, when viewed from above, is equally strong in all directions.
Voir le glossaire http://www.bbwexchange.com/glossary/

Quant à la Sinclair dont tu parles, c'est un montage à la verticale de dipôles repliés, pas mal plus complexe qu'une verticale; c'est une autre histoire. Les verticales auxquelles je fais références (et celle annoncée sur les puces) sont les verticales monopoles des Handbooks de l'ARRL définie dans le glossaire de l'ARRL par:

Vertical antenna -- A common amateur antenna, often made of metal tubing. The radiating element is vertical. There are usually four or more radial elements parallel to or on the ground.   http://www.arrl.org/qst/glossary.html

ll faut donc distinguer les "montages à la verticale"... des verticales simples (le sujet du fil).

Ce genre de verticale en espace libre a un gain voisin de 1,77 dBi. Il faudrait que ces spécifications d'antennes mentionnent si un plan de sol est utilisé ou non. Par exemple, sur un plan de sol parfait (infinité de radiales) la même verticale quart-d'onde a un gain de 5,15 dBi (ou 3 dBd). Mais comme un plan de sol parfait est une utopie, c'est impossible à obtenir. La réalité se situe donc entre 1 et 5,15 dbi.

de Matthieu je croyais que toutes les antennes mobiles n'étaient pas pareil en terme de gain

Ce que je comprend, c'est que les verticales pour mobiles simples (tige uniforme avec ou sans bobine de charge) irradient le plus intensément si leur longueur est voisine de 5/8-λ. Ceci a été validé par la FCC (graphique document plus haut.. use for simple omnidirectional vertical antenna with ground system of at least 120 radials of 1/4 wavelength). Si le plan de sol est moins efficaces, avec moins de radiales, il existe des tables pour corriger les valeur du champ EM de ce graphique. Cependant la position du max reste à 0,625-λ. Le gain quant à lui est le même pour un plan de sol similaire (repeat.. antenne simple).
« Modifié: 03 Décembre 2008, 19:32:11 par VE2PID Pierre »

Hors ligne VA2JOT Jacques

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Re : Gain sur antennes mobiles
« Réponse #7 le: 03 Décembre 2008, 20:44:01 »
OK Pierre, simple fait simple alors enlèves ta bobine sur la 5/8. Sinon je rallonge l'antenne et remonte la bobinette et voici ce que ça donne:

Dans le cas de verticales mobile "contemporaines", avec 1/4 (bobine) 5/8 (bobine) 1/2, ça donne quand même du gain. 7dBi pour être exact. On en rencontre souvent dans la bande UHF commerciale (470+Mhz).

Pour ce qui est du sol et de son effet, dans le cas d'applications mobiles, il n'est pas exagéré d'inclure une toiture d'automobile comme plan de sol. Dans des rapports de résultats d'essais sur sites ouverts (Open area test site) on voit clairement sur le patron de radiatiion, ou sont l'avant/l'arrière par rapport aux cotés. Y'a autour de 1,5dB de gain en moins sur les cotés.

Je me souviens même avoir pris connaissance d'un rapport de Motorola sur l'effet des différents modèles de feux giratoires d'autos-patrouilles sur le patron de radiation d'antennes sur la toiture.
« Modifié: 03 Décembre 2008, 22:30:39 par VA2JOT Jacques »

Hors ligne VE2PID Pierre

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Re : Gain sur antennes mobiles
« Réponse #8 le: 03 Décembre 2008, 23:32:05 »
ça donne quand même du gain. 7dBi pour être exact

7 dBi.. selon le fabricant ou selon une source indépendante et digne de confiance?

Comet annonce quelques antennes à gain appréciable. Par exemple, le modèle GP-6NC http://www.cometantenna.com/pdfs/GP-6NC.pdf.
Les gains et le patron en espace libre sont mentionnés et illustrés dans le fichier. Pour avoir un patron de ce type, il faut obligatoirement quelque part un dispositif de déphasage ou autre modificateur de radiation. Et le patron indique certainement un gain. Le simple monopôle quant à lui ne peut pas déformer à ce point le patron et il ne donne que le 'beigne' classique.

Cependant... QST ne publie aucune valeur de gain ni les patrons pour les antennes Comet... Je ne met pas en doute qu'il y ait un gain, mais j'ai certaines réserves au sujet de ce modèle en ce qui a trait au valeurs annoncées de 6,5 et 9 dBi.
---
Si tu as des infos sur le modèle donnant le 7 dBi, j'aimerais les lire.

Rappel: Recently, QST has accepted performance information in antenna advertisements if it included validation through appropriate computer simulation and modeling. (QST, Juillet 2005)

En romain... Caveat emptor
« Modifié: 03 Décembre 2008, 23:44:15 par VE2PID Pierre »

Hors ligne VA2JOT Jacques

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Re : Gain sur antennes mobiles
« Réponse #9 le: 04 Décembre 2008, 06:37:09 »
selon le fabricant ou selon une source indépendante et digne de confiance? C'étaient des résutats de mesures effectuées sur un open area test site reconnu par le FCC et Industrie Canada pour les homologuations aux normes de divers organismes et réglementateurs.

Ils s'étaient donné la peine de monter une auto patrouille sur le plateau tournant pour effectuer les mesures. Pour ma part, ce n'était pas autant le gain des antennes qui faisait l'objet de mon intérêt mais plutot l'influence des girophares (distorsion du patron par proximité) sur les deux patrons d'antennes en vue de la rédaction d'un guide à l'intention des techniciens radio pour le choix optimal d'emplacement pour des antennes devant opérer en diversité.

N'oublies pas que dans le vrai monde, y'a une vraie toiture en métal dessous les antennes mobiles. En UHF, cela peut représenter plus qu'une longueur d'onde. Ca influence le patron ainsi que l'angle de départ. Quand en plus y'a des obstacle de métal comme des girophares, le beigne a plutot l'air d'avoir passé sous un train.

Dans une étude de couverture, il n'y a pas seulement les paramètres de la station de base qu'il faut prendre en considération, les caractéristiques de la station mobile sont aussi importants. C'est l'autre moitié de l'équation. Souvent les appels d'offre stipulent un garantie de couverture à 95% pour un territoire donné. C'est certain que les chiffres utilisés pour le gain des  antennes mobiles ne sont pas sortis d'un chapeau de magicien.

Hors ligne VE2PID Pierre

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Re : Gain sur antennes mobiles
« Réponse #10 le: 04 Décembre 2008, 12:36:53 »
monter une auto patrouille sur le plateau tournant pour effectuer les mesures.

On pourrait donc déduire que ce gain de 7 dBi  contient l'effet de sol (par le toit du véhicule), et que ce n'est pas en espace libre (?).

Et alors, le gain en espace libre se situerait aux environs de 4 dBi ...C'est loin du gain espace libre de 9 dBi "annoncé" de la Comet GP-6NC mentionné plus haut.. ;)

Hors ligne VA2JOT Jacques

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Re : Gain sur antennes mobiles
« Réponse #11 le: 04 Décembre 2008, 18:42:36 »
On pourrait donc déduire que ce gain de 7 dBi  contient l'effet de sol (par le toit du véhicule), et que ce n'est pas en espace libre (?). Indéniable mon cher Watson.

Pour la GP-6NC, à 10' de longueur, il ne s'agit certainement pas d'une "simple" verticale. Je suspecte la présence d'une empilade (Totem Pole) composée de plusieures dipoles. Il faudrait en démonter une pour voir exactement qu'es-ce qu'il y a en dedans du tube.

Une empilade de 1/4 | 1/2 | 1/2 | 1/4 sur le 2M donnerait autour de 120 pouces (10 pieds). Pûre spéculation ici mais il doit y avoir de quoi du genre en dedans de toute cette longueur. Il s'agit de trouver quoi. Ensuite, on verra qu'ès-ce que cela peut donner comme gain.

I'm from Missouri, show me ;-)
« Modifié: 04 Décembre 2008, 20:14:45 par VA2JOT Jacques »

Hors ligne VE2AVV Rémy

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Re : Gain sur antennes mobiles
« Réponse #12 le: 04 Décembre 2008, 20:29:38 »
Bonjour Messieurs.

Un petit éclaircissement concernant les antennes colinéaires verticales.

Il est effectivement possible d'obtenir beaucoup de gain en utilisant des antennes phasées et montées boût-à-boût avec
un circuit déphaseur de 180 degrés entre chacune.

C'est le cas des antennes "Comet" encapsulées dans un tube de matériau isolant.

On peut alors en mettre 2, 4 ou 8 boût-à-boût.

Si on utilise seulement un quart-d'onde avec le plan réflecteur de la voiture ou 3 ou 4 radiales placées horizontalement au point de raccord, alors le gain est comparable à un dipôle demi-onde placé verticalement soit 2.14 dBi.

L'ajout d'un deuxième demi-onde connecté au boût du premier quart-d'onde mais utilisant une section de ligne quart d'onde
court-circuité à son extrémité procure le déphasage de 180 degrés désiré. Le gain grimpe alors à environ 5.14 dBi soit 2 fois
la puissance d'une seule antenne ( +3dB ).

L'énergie est transférée électriquement surtout d'une antenne à l'autre, car le boût d'un dipôle est à très haute tension et
très faible courant, alors que son centre est à courant maximum et tension minimum.
On alimente donc chacun des nouveaux dipôles en excitant un des boûts du dipôle.
La puissance transmise par chacun des dipôles en supposant un montage à 2 dipôles, est alors de 1/2 de la puissance totale émise.

Cependant, le champ à grande distance sera la somme du champ de chacune des deux antennes.

Or, le champ est produit par le courant dans l'antenne. Celui-ci étant maintenant divisé par racine carrée de 2 dans chacun des dipôles.
Comme P= R x I x I, le courant diminuera par racine de 2 si P = P/2.
Le champ résultant à grande distance sera la somme de ces deux champs soit 2 / (racine de 2 ) et la puissance équivalente reçue à ce point sera donc l'équivalent d'une source émettrice deux fois plus puissante ( + 3dB ).

Cependant, cet effet de 'gain' ou de renforcement, se produira seulement dans une zone spécifique dans laquelle le champ des deux dipôles
sera en phase. C'est pourquoi, lorsqu'on augmente le gain, on diminue inversément la largeur du faisceau transmis.

Si on passe à 4 demi-ondes, on obtient encore le double en puissance soit 8.14 dBi...

Pour gagner encore 3 dB, il faudra donc passer à 8 éléments, etc

Le gain est simplement obtenu en rétrécissant dans le plan vertical, le patron 'beigne' d'un seul élément.

On obtient donc à la limite un mince faisceau circulaire autour de l'axe des antennes, donc Omnidirectionnel verticalement, qui
irradie tout le tour au niveau de l'horizon ( pas en haut, pas en bas ).

Pour ce qui est du gain minimun en dB, si le gain décimal est 1, alors il s'agit de 0 dB et non 1 dB. 10 log P2 /P1 log (1) = 0

73, Rémy
« Modifié: 05 Décembre 2008, 12:37:17 par VE2AVV Rémy »

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Re : Gain sur antennes mobiles
« Réponse #13 le: 04 Décembre 2008, 20:59:51 »
Pour ce qui est du gain minimun en dB, si le gain décimal est 1, alors il s'agit de 0 dB et non 1 dB. 10 log P2 /P1 log (1) = 0

Bonjour Rémy et re-bienvenu ...

Effectivement. J'ai corrigé le second message dans ce fil pour être en accord avec la définition de 'gain'. Le bout corrigé:

Une isotropique (patron sphérique en espace libre) donne un ratio 1 donc un gain de 0 dB soit la plus petite valeur possible. Quant à la verticale quart-d'onde en espace libre, comme son patron n'est pas sphérique, mais en forme de beigne, le ratio est d'environ 1,5 donc le gain devient 10*log(1,5)≈1,76 dBi.

Note: Le 1,76 est la valeur calculée par NEC donc il faut nécessairement avoir un ratio de 1,5.
« Modifié: 04 Décembre 2008, 21:09:48 par VE2PID Pierre »

Hors ligne VE2AVV Rémy

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Re : Gain sur antennes mobiles
« Réponse #14 le: 05 Décembre 2008, 12:41:20 »
Oui bonjour Pierre.

J'essaierai d'être plus présent sur les différents forums radioamateur, surtout durant les fêtes et le début de l'HIVER.

73 .

Rémy