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La technique sur Radioamateur.ca => Discussions sur les antennes et accessoires relatifs => Discussion démarrée par: VE2PID Pierre le 24 Juillet 2013, 12:17:26
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.. Un beau projet est en gestation à la fois sur les "terres"de VA2JOT et sur le PC (NEC) de VE2PID.
5 dipôles commutables optimisés pour 7,125 MHz et donnant une couverture tous azimuths... Gain de 4,1 dBi, mais surtout F/B de 18 dB et angle d'attaque de seulement 20°. Ça présente cependant quelques défis logistiques et mathématiques à surmonter....
Schéma préliminaire en bas de ce message.
À "suire" ;)
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Cette antenna est reproduite depuis plus de 20-25 ans dans ARRL Antenna handbook avec tous les détails de construction pour 40m. Les délais proviennent des coax qui agissent comme réflecteurs en alongeant les dipoles (circuit ouvert).
Gain est 4 db et fB 18-20db et similaire avec une yagi 2 éléments dépendant de sa hauteur >.5y.
Le côté de la dipole qui est relié au shield du coax en changeant son angle vers l'intérieur ou l'extérieur va changer l'angle de départ.
ON4UN Low-Band Dx aussi explique ces effets.
Bon projet...
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Cette antenna est reproduite depuis plus de 20-25 ans dans ARRL Antenna handbook
C'est exact Réjean et nous en avions déjà discuté ici. Voir http://forum.radioamateur.ca/index.php?topic=528.msg3079#msg3079
Mais comme pour tous les projets de Handbooks, c'est toujours approximatif et général, sans tenir compte des sols et des fréquences particulières. Nous cherchons donc à l'améliorer avec les nouvelles routines NEC et à le modifier compte tenu des paramètres choisis par l'utilisateur.
Autrement dit, c'est plus qu'un copier/coller. Nous partons des données des Handbooks que nous entrons dans des nouveaux programmes d'optimisation qui n'existaient pas lors des articles publiés il y a 20-25 ans.... pour obtenir si possible un rendement meilleur que ceux-ci.
Voilà . . .
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Cette antenna est reproduite depuis plus de 20-25 ans dans ARRL Antenna handbook Espérons qu'elle ne perpétue pas les mêmes "légendes" que la rhombique pendant dieu sait combient d'années avec ses chiffres de gain vraiment surréalistes. Je suis porté à croire que les modèles de NEC se rapprochent plus de la vérité que les vieilleries qui trainent dans les Handbooks pendant presque un demi siècle ;-)
Si j'exclut l'optimisation de la hauteur de mes dipoles NVIS, c'est la troisième antenne "complexe" que Pierre me modélise et que je réalise, c.a.d. une 6EL 6M et une 10EL 2M et les résultats obtenus me portent à aller de l'avant avec ce projet de 5 sloper qui me "fatiguait" depuis quelques années ;)
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Gain est 4 db et fB 18-20db ... Espérons qu'elle ne perpétue pas les mêmes "légendes" que la rhombique pendant dieu sait combient d'années ...
Après avoir laissé tourner NEC afin d'obtenir une solution optimale, ça semble correct, mais avec un petit bémol.
À noter que dans ces "routines" d'optimisation, il faut choisir quel(s) paramètre(s) doi(ven)t être privilégié(s).. ROS ? Gain? F/B, efficacité... ? Dans le cas des '5 slopers', on constate, par exemple, qu'avantager (minimiser) le ROS désavantage le F/B. En optant pour le ROS et le F/B, NEC donne à la fin un F/B de 20 dB et un ROS de 3:1, ... ou un F/B de 18 dB et un ROS de 1.1:1.
Reste à l'utilisateur à faire un choix entre ces diverses possibilités.
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PS: L'extrémité des dipôles est à 72 pieds de hauteur.
Caractéristiques du sol: Conductivité de 0,005 S/m et constante diélectrique de 13.
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Jacques le gain est environs de 4.3 db de plus qu'un seul élément, aussi avec la hauteur du support l'angle de départ est environ de 25-28 degrés qui optimise l'Europe et le moyen-orient sur 40m. L'optimum est de 5 éléments comme planifié.
Changer l'angle de la section du bas vers l'intérieur va réduire l'angle de départ par contre va réduire de beaucoup FB. Aussi avec 25 degrés elle se qualifie durant la zone grise spécialement les 3 mois d'hiver avec l'Asie et l'Australie. Angle plus bas donne un meilleur signal par contre l'ouverture est réduite 5-6 minutes sur une fenêtre de 20-30 minutes sur un point fixe avec 25 degrés.
Ici j'ai beaucoup de contact avec cette propagation sur 20-30-40 mètres. 30m très peu de dx de l'Asie !
Donc beau projet à compléter et le coût versus le résultat est intéressant.
Réjean
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On est encore aux premières étapes de la réalisation du projet. Ca fait quelques jours que je défriche et abats des arbres autour le la future assise du pylone.
Pour l'antenne elle-même, il est donc encore temps de "jouer" avec les variables de la géométrie de l'antenne. Pierre concentre ses efforts à optimiser les deux "plus" de ce modèle d'antenne: le F/B et le bas angle de radiation. Pour le reste (gain en TX et RX) c'est moins critique car y'a toujours moyen d'y compenser électroniquement ;-)
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Changer l'angle de la section du bas vers l'intérieur va réduire l'angle de départ par contre va réduire de beaucoup FB.
C'est effectivement ce que nous avons constaté. Il y a deux jours, Jacques me faisait parvenir une information tirée du classique "Low Band DXing" de Devoldere, à l'effet qu'un pliage vers le pylône des sections inférieures abaissait l'angle d'attaque. L'article de Devoldere parlait d'une version 4 dipôles en sloper.
J'ai donc modifié le modèle et optimisé pour 7,125 MHz afin de vérifier cette information. Et effectivement, l'angle est passé de 20 à 17 degrés. Mais comme le mentionne Réjean, il y a un prix majeur à payer, soit la formation d'un lobe arrière important qui réduit le F/B de 18 dB à 8 dB !! Je mets en bas de ce message l'image du montage et le patron 3D vu de l'arrière qui montre ce lobe arrière indésirable.
Il va de soi que nous avons immédiatement rejeté cette option ... ;)
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Salut Pierre,
As-tu fait la comparaison, dans sa situation, d'utiliser un ''half sloper'' au lieu d'un ''full sloper'' afin d'en extraire leurs avantages et désavantages respectives?
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As-tu fait la comparaison, dans sa situation, d'utiliser un ''half sloper''
Non, je n'ai pas fait de modélisation d'antenne de ce type... faudrait avoir l'opinion du principal intéressé...
Un paramètre à ne pas négliger est l'intensité du champs EM émis, et cette intensité dépend des longueurs. Comme JOT a tout l'espace voulu pour installer des dipôles demi-λ, je crois que la solution actuellement envisagée et modélisée reste la meilleure et la moins complexe.. Ne pas oublier que l'on doit commuter 5 dipôles, alors si en plus il faut compenser les impédances avec des circuit d'accord, ça n'augure rien de bon...
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Information intéressante de Cebik sur les ''full sloper''
http://w4rnl.net46.net/sloper.html
Extrait de la conclusion:
(...)The performance of a sloper results from the totality of the property variables, including the sloper position, the diameters of the materials, the lengths of the elements (sloper and tower), the base height of the sloper above ground, the ground quality, the quality of support tower grounding, and the loading effects of an indefinitely large variety of beams that might be on top of the tower. This list does not include other nearby objects that may also affect especially the vertical component of the sloper's radiation and potential interactions.(...)
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C'est sur que l'accord d'impédance est plus complexe avec le half sloper que le full...
Par contre, il serait intéressant de comparer l'avantage qu'une plus grande partie de l'antenne est plus haute qu'en full sloper....
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Information intéressante de Cebik sur les ''full sloper''
Intéressante, j'en conviens, mais un peu (beaucoup) hors du contexte.
Notre montage n'est pas fait d'un seul dipôle, mais bien de 5 slopers. Chacun interagit avec les 4 autres, ce qui change de manière importante les constats faits par Cebik (SK). J'ignore s'il s'est penché sur ce type d'antenne pas mal plus complexe . . .
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Avec tout mon respect, pour la compréhension de tous, je pense que de bien ou mieux comprendre qu'est-ce qu'un sloper, que ceci favorisera également la compréhension de votre projet de concevoir 5 sloping dipole suspendu sur un support et connecté a un selecteur d'antenne pour en choisir la directivité.
Il ne s'agissait que d'un complément d'information!
Entre temps, bonne simulation!
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5 sloping dipole suspendu sur un support et connecté a un selecteur d'antenne pour en choisir la directivité Ca aide à comprendre en examinant le graphique inclut par Pierre avec les premiers résultats de sa modélisation ;)
L'avantage de ce design est qu'il permet d'obtenir un bas-angle de radiation qui, pour un rendement similaire en polarisation horizontale nécessiterait un pylone costaud d'au mois 100' de hauteur. Le gain est comparable à une Yagi 2EL bien que le rapport F/B de la 5-Sloper est et de loin supérieur tandis que le temps de rotation de l'antenne est instantanné peu importe l'Azimut.
(http://forum.radioamateur.ca/index.php?action=dlattach;topic=8327.0;attach=4344;image)
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Ca aide à comprendre ..
... Et pour comprendre encore mieux, j'ajoute un dessin en bas de ce message. Tiré du Antenna Book (21e édition), il donne une idée du montage final. Les dipôles autres que le pilote sont "étirés" électriquement par des coaxiaux qui agissent comme des stubs inductifs. Ces stubs 'rallongent' électriquement d'environ 5% ces dipôles qui se comportent alors comme des réflecteurs passifs.
Ce qui génère un gain, mais aussi un creux arrière. La boite de commutation fait en sorte qu'un seul dipôle est alimenté par un coaxial. Les 4 autres câbles sont ouverts et deviennent automatiquement les stubs en question.
La modélisation que j'ai faite visait à optimiser le tout pour 7,125 MHz, pour une hauteur déterminée et pour différents types de sols.
PS: Cherchez l'erreur dans le dessin de l'ARRL.. Pythagore (s'il en reste quelque chose) doit se retourner dans sa tombe... :D
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PS: Cherchez l'erreur dans le dessin de l'ARRL.. Pythagore (s'il en reste quelque chose) doit se retourner dans sa tombe... Tiens tiens, c'est peut-être comme cela qu'à commencée l'aventure de la Tour de Babel ;D ;D ;D
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Peut-être plus l'aventure de la tour de Pise car la tour de Babel est associé au nombre d'or (phi). ;)
Voici ma réponse si ma trigo n'est pas trop rouillée: Soit la distance de 5 pieds à l'horizontal est trop longue, soit la distance de 5 pieds à la verticale est trop courte. Pour conserver les deux longueurs de 5 pieds, il faudrait avoir un angle au sol de 45 degrés. Si c'est important de conserver la distance horizontale de 5 pieds de la tour et pour conserver les proportions, la distance de l'isolateur à partir du sommet serait de 5/TAN (30) = 8.66 pieds et non de 5 pieds. Si on conserve la distance de 5 pieds à partir du sommet jusqu'à l'isolateur, la distance horizontale réelle entre l'isolateur et la tour serait de 5/TAN(60) = 2.89 pieds et non de 5 pieds. :)
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Il est important de conserver l'angle au sol, c.a.d. 60 degrés car il influence l'angle de radiation que l'on désire avoir le plus bas possible. Par contre, l'écart entre l'extrémité supérieure des dipoles et le pylone a aussi son importance car l'effet capacitif du pylone se fait sentir beaucoup plus sur une antenne à un point de tension qu'a un point de courant. Cela risque de raccourcir la longueur électrique de l'antenne. Trimmer une dipole c'est amusant, en faire autant sur 5, pour qu'elle aillent exactement les mêmes caractéristiques...
Je m'en remets donc à Pierre.
P.S. je faisais allusion à Babel à cause de la confusion qui risque de règner si l'on tente de réaliser le dessin du Handbook, c.a.d. respecter l'angle de 60 degrés tout en maintenant la base et la hauteur de longueur identiques. Essaies ça pour le fun ;-)
Pour la référence à la tour de Pise, c'est le gars chargé de la construction et du montage du pylone qui sera pas content pantoute 8)
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Trimmer une dipole c'est amusant, en faire autant sur 5, pour qu'elle aillent exactement les mêmes caractéristiques... confusion qui risque de règner si l'on tente de réaliser le dessin du Handbook...
Dans la modélisation finale, on devra inclure la tour. J'en ai plusieurs sections en version NEC. Également, Jacques m'apprends qu'il devra probablement haubaner. Ces haubans, si conducteurs, devront aussi être ajoutés dans le modèle. Pour les rendre le plus transparents possible et minimiser leur influence, on peut les scinder avec des œufs de porcelaine en longueurs qui sont éloignées d'au moins 10% du ½-λ.
Une fois le pylône et les haubans ajoutés, on démarre finalement une autre séquence d'optimisation sur ordinateur, ce qui risque sans doute de changer toutes les dimensions initiales.
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Pour Babel & Cie, l'erreur dans le schéma de l'ARRL est qu'il est impossible d'obtenir, pour un déplacement horizontal de 5 pieds au sommet, un déplacement vertical ayant aussi 5 pieds. Ceci à cause du 60° à la base. Comme quoi il faut toujours bien vérifier les prétentions des publications, même les supposées plus sérieuses. . .
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de Jean Si on conserve la distance de 5 pieds à partir du sommet
Ton sens trigonométrique est bien intact et les tangentes sont correctement utilisées ;-). Dans ta phrase, j'ajouterais cependant le mot ""verticale"" pour donner "Si on conserve la distance verticale de 5 pieds à partir du sommet... "
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Est ce que ca fonctionne ce systeme finalement?? Le 40m est bien ouvert le matin, pour ma part j'utlise une 4 square cette année et j'ai beaucoup de plaisir.
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La construction n'est pas encore finie. J'ai dû abattre plusieurs arbres de taille mature, arracher les souches, dégager un passage sur environ 150' assez large pour qu'une excavatrice sur chenilles puisse se rendre su sommet de la crète ou sera la base du pylone afin d'enlever la couche de terre qui recouvre le cap.
Y'a eu des surprises après le dégagement du cap. C'a s'est rempli d'eau avec toute la pluie qui nous est tombé dessus cet été. J'ai dû faire revenir l'excavatrice pour creuser trois tranchées de drainage. Je vais en profiter pour enfouir dans chancune 20' de câble d'acier galvanisé de 1/2 po pour mes grounds de pattes de tour avant d'enterrer le tout.
Si la job est pas fini cet automne, elle le sera le printemps prochain. C'est pas plus compliqué que ça ;)
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Wow ! Super ce projet. J'en veux une... ;-)
l'erreur dans le schéma de l'ARRL est qu'il est impossible d'obtenir, pour un déplacement horizontal de 5 pieds au sommet, un déplacement vertical ayant aussi 5 pieds. Ceci à cause du 60° à la base.
Effectivement. Comme y a un angle de 90, plus un de 60, celui du haut vaut 30 (la somme des angle de tout triangle = 180).
On aurais un deplacement horizontal (base) egal au deplacement vertical (hauteur) que dans le cas ou on aurais deux angles de 45.
Avec un angle de 30 degrés, avant d'etre eloigné a 5 pieds de la tour, ca vas prendre une distance (deplacement vertical) plus grande...
Si on visualise un autre triangle dans le haut, quand on sera a 5 pieds de la tour (base) on sera a 8 pieds 3/4 (hauteur) plus bas que le point d'attache et la longueur du cable (hypothenuse) serait de 10 pieds et... 2 ou 3 pouces (à l'oeil... ). ;)
Super intéressant comme design. J'en avais jamais entendu parler.
Jacques, qu'est-ce qui t'as attiré le plus dans ce design : le 4 db de gain, la "facilité" a changer de direction quasi instantanement, ou le "front to back ratio" ? Chacune de ces réponses ?
Y a tu des Zamaricains qui parlent fort dans ton coin ? Qu'est-ce que tu vas utiliser comme remote switch ? 5 dipoles, une feed-line.. ca c'est de la switch..
7.125... hum... un peu a la limite haute du CW et la limite basse du SSB. Je ne pense pas que tu fasse de digital, meme si y en as un peu dans ce coin là.
Avec le "tuner" tu vas pouvoir étirer ca un peu (pas trop, comme l'ensemble vas etre "fine tuné"). Tu devrais quand meme pouvoir operer... quoi... du 7000 au 7250 ? Un petit peu moins large ?
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Jacques, qu'est-ce qui t'as attiré le plus dans ce design : le 4 db de gain, la "facilité" a changer de direction quasi instantanement, ou le "front to back ratio" ?
Le F/B qui frise les 20dB, le rotor virtuel et son braquage instantanné mais surtout l'environnement ici qui rendait le déploiment d'une four square et ses radiales impratiquable sur un plan en forme de crête.
Y a tu des Zamaricains qui parlent fort dans ton coin ? C'est ici comme ailleurs surtout que les frontières du Maine et du New-Hampshire sont en line-of-sight à environ 40Km d'ici mais y'a une partie de la bande entre 7070 et 7100 ou ils n'opèrent pas en BLU et je me fie aussi au F/B de l'antenne pour m'aider à gérer leur QRM ailleurs dans la bande. J'ai aussi un cancelleur MFJ si jamais cela s'avérait un problème.
Qu'est-ce que tu vas utiliser comme remote switch ? J'ai fait un design basé sur un boitier Hammond étanche et pressurisé avec des relais de controle industriels DIN montés sur un rail DIN. Comme ligne de controle je vais utiliser un câble CAT-6.
7.125... hum... un peu a la limite haute du CW et la limite basse du SSB. Je ne pense pas que tu fasse de digital, meme si y en as un peu dans ce coin là. Les stations canadiennes peuvent opérer en BLU à partir de 7050 jusqu'à 7080 et on y trouve du bon DX quand c'est ouvert pour la peine. De 7080 à 7125 on a droit au digital. Si jamais mon choix de fréquences s'avère le mauvais, c'est moins compliqué monter en fréquence que de descendre.
J'ai prévu une pleine intégration au numérique pour le nouvel aménagement de le station. C.a.d. controle du radio, modes digitaux via carte de son, logging automatisée etc. J'ai prévu de l'espace pour deux PC et trois écrans plats.
Avec le "tuner" tu vas pouvoir étirer ca un peu (pas trop, comme l'ensemble vas etre "fine tuné"). Tu devrais quand meme pouvoir operer... quoi... du 7000 au 7250 ? Un petit peu moins large ?Je serais heureux de pouvoir couvrir de 7050 à 7150.
En réception, j'aumerais pouvoir éventuellement m'installer pour copier en diversité de polarisation d'antennes avec deux récepteurs synchronisables dont la sensibilité et la sélectivité seront à la hauteur bien entendu.
Mais ça, c'est une autre paire de manches; tout va dépendre des performances initiales. D'ici-là la route est longue ;-)
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Je serais heureux de pouvoir couvrir de 7050 à 7150.
Selon ma modélisation, ça devrait être OK. J'affiche en bas de ce message la courbe obtenue pour le ROS sur 7,0 - 7,3 MHz (EZNEC + 5.0.61). La réalité devrait être encore meilleure car les lignes de TX en coaxial ont tendance à abaisser ces courbes.
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La réalité devrait être encore meilleure car les lignes de TX en coaxial ont tendance à abaisser ces courbes. Tu voulais sans doute dire que les lignes coaxiales ne donnaient pas l'heure aussi juste au sujet du SWR que les lignes symétriques en HF à cause de leur perte relativement plus élevée.
C'est bien domage puisque j'ai l'intention de mettre à contribution du Héliax de 7/8 de la station jusqu'à la boite de commutation dans la tour. J'estime la distance à environ 120' plus la hauteur dans le pylone ou se trouvera la boite de commutation des antennes.
Si on économise de la perte, es-ce que cela devient du gain ou simplement une perte négative? C'est important de savoir puisque cela influence aussi le calcul du return loss ;D ;D ;D
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le 4 db de gain, Pas vraiment, plultot 2dB et des poussières. Faut pas rêver en couleur. De toute façon, le gain n'est pas l'unique facteur important, le F/B et le bas angle de départ le sont plus à mes yeux.
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le 4 db de gain, Pas vraiment, plultot 2dB et des poussières. Faut pas rêver en couleur.
Le gain maximum dans le faisceau principal sera de 4,08 dBi ce qui équivaut à 1,93 dBd...
... Comme en fait foi ce schéma de radiation dans le lobe principal à 20° d'élévation:
(http://forum.radioamateur.ca/index.php?action=dlattach;topic=8327.0;attach=4349;image)
Si on économise de la perte, es-ce que cela devient du gain ou simplement une perte négative?
De toutes manières, avec de l'Heliax, les pertes sont infimes et sans conséquence. Par exemple, en s'éloignant du minimum de la courbe du ROS, disons à 7,05 MHz, le ROS de 2,08:1 à l'antenne devient, au bout de 175 pieds de 7/8" LDF5-50A Heliax Andrew, un ROS lu de 2,02:1. Ce qui se traduit côté pertes totales par seulement 0,2 dB pour toute la ligne de 175 pieds .... ;)
Cet exemple illustre quand même que toute ligne de TX même d'excellente qualité, donne côté rig des valeurs de ROS inférieures à ce qu'elles sont réellement à l'antenne.
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Pour une distance de 175', est ce que ca vaut vraiment la peine d'utilisé de l'héliax? Prix vs perte, Plutôt qu'un RG213 ou meme du LMR400.
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Pour une distance de 175', est ce que ca vaut vraiment la peine d'utilisé de l'héliax? Prix vs perte, Plutôt qu'un RG213 ou meme du LMR400. Ton raisonnement n'est pas dépourvu de bon sens sauf que dans ma situation, je dois choisir entre laisser l'Héliax ramasser de la poussière ou bien m'en servir et récupérer de la place de rangement. ;)
Petit calcul rapide:
RG213 (Belden 8267) sur 175' @ 7Mhz, 0,9db de perte, 19% de la puissance.
LMR-400 " 0,56dB " 12% "
LDF5 " 0,163dB " 3,7% ".
Bon, pour tout dire, il faut aussi prendre en considération la section de 3/8 Lambda(32,63') entre la boite de commutation et la dipole qui fera usage de RG-213. Environ 10m qui va ajouter 0,169dB de perte et bouffer un autre 4 % de la puissance.
Tous comptes faits, ce n'est peut-être pas un luxe.
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... Photos reçues il y a quelques minutes de Jacques VA2JOT (et reproduites en bas de ce message sans son autorisation.. ;) ) montrant la base de la tour devant soutenir la 5 Slopers 40 mètres.