AIDE ! Mathématique d'antenne !

[VE9MDB Matthieu]

À l'aide, je m'arrache les cheveux ... de fatigue !

Pourtant ça devrait être simple, de la mathématique de secondaire quoi!

J'explique :

J'ai une tour sur laquelle je vais attacher une antenne de 160 et 80 mètres.
Hauteur : 70 pieds.

Les longueurs des antennes (un côté) sont de 132 pieds et l'autre de plus ou moins 66 pieds.
J'ai déjà déterminé que pour avoir un angle de 45 degrés en haut avec l'antenne de 132 pieds, ca me prendrait 92 pieds de hauteur !
Même chose pour la longueur à partir de la tour sur la terre.

Je cherche à calculer avec une tour de 70 pieds où cette antenne va m'emporter en longueur à partir de la base de la tour et également à déterminer son angle en haut de la tour.

J'aimerai faire le même calcul pour l'antenne de 80 et 40 mètres.

Aussi par le fait même, peut-être me renseigner sur les hauteurs optimales pour les antennes de 80 et 40 mètres .... j'ai accès à toute une gamme de hauteur entre 75 et 30 !

Merci pour votre coup de pouce !

Matt - VE9MDB -- un peu embrouillé ce soir par la fatigue !

[VE2PID Pierre]

Bonjour Matthieu 

J'ai déjà déterminé que pour avoir un angle de 45 degrés en haut avec l'antenne de 132 pieds, ca me prendrait 92 pieds de hauteur !

En fait, ça forme un triangle rectangle. Si l'hypoténuse mesure 132', alors la hauteur vaudra 132*cos(45°) ≈ 93,34' (et non 92')

Je cherche à calculer avec une tour de 70 pieds où cette antenne va m'emporter en longueur à partir de la base de la tour et également à déterminer son angle en haut de la tour.

Tu as encore là un triangle rectangle dont la hauteur  H vaut 70' et l'hypoténuse L est de 132', et tu cherches la valeur B de la base du triangle. Selon Pete A. Gore (un grec célèbre), L² =  B² + H² et donc B = √(L² - H²).

En remplaçant, B = √(132²  - 70²) = √(12524) ≈ 111,91'

Pour ce qui est de l'angle, il faut passer par les fonctions trigonométriques inverses: Si on note cet angle par θ, alors θ = Arccos(H/L) = Arccos(70/132)  ≈ 57,97°. Il est évident que si tu tiens à garder le 132' et la tour de 70', comme on le voit, l'angle au sommet va être plus grand que 45°.

Et pour tes questions sur les hauteurs optimales, tout dépend de ce que tu veux optimiser... l'angle d'attaque... ou l'impédance... ou l'efficacité... ou l'intensité du champ EM produit... Chacun de ces choix donnera une réponse différente qui dépend également de la fréquence et de la nature du sol. Un problème à plusieurs dimensions...!

[VA2JOT Jacques]

Aussi par le fait même, peut-être me renseigner sur les hauteurs optimales pour les antennes de 80 et 40 mètres .... j'ai accès à toute une gamme de hauteur entre 75 et 30 !
Matt, y'a pas d'hauteur "parfaite". Tout dépend de ce qui tu préfères comme mode d'exploitation. Veux-tu faire du local (NVIS) ou du DX? Les deux peut-être? Plus tu montes, plus ca va irradier vers l'horizon. Plus t'es bas, plus ca va irradier vers le Zénit (par en haut) mais c'est pas tranché au couteau.

Le plus important d'après moi c'est l'interaction entre les branches de l'antenne. Si disposées tel les Alpha-Delta avec à peine deux pouces entre chaque branche (single feedpoint), c'est capricieux à ajuster la longueur. Par contre, si tu est en mesure des diposer les éléments en Fan ou l'écart augmente à mesure que tu t'éloignes du feedpoint, ou du moins préserver un bon 12" entre les branches sur la pleine longueur, ça simplifie grandement l'ajustement final de la longueur.

Faut pas rêver, avec 80 pieds, sur le 160M, t'es à peine à la hauteur optimale pour le NVIS et sur le 80m, tu commences à avoir de quoi d'intéressant pour le DX. Pour le 40M, 80' ca commence à faire sérieux comme hauteur.

Si j'étais toi, j'opterais pour une tribande 160, 80, 40 @ 80' avec feedpoint et je mettrais mon argent sur une seule ligne de transmission et un feedpoint 1:1 current balun de très bonne qualité au lieu de trois lignes de transmission et baluns de qualité médiocre.

Et t'inquiètes pas, on va t'entendre ici comme si t'étais local 

[VE2PID Pierre]

Pour le 40M, 80' ca commence à faire sérieux comme hauteur.

Un article technique paru dans un des derniers QEX (la revue technique de l'ARRL) traite d'une analyse poussée des hauteurs optimales pour le DX... poussée car l'auteur ne considère pas seulement le trajet direct mais aussi l'effet de la réflexion au sol. dans le champ lointain.

L'étude en question part du fait que pour plusieurs régions des USA et du reste du monde, les statistiques compilées au cours des années montrent que 90% des signaux arrivant en DX le font sous un angle compris entre 2 et 16°.

L'auteur détermine alors quelle serait la hauteur qui optimiserait le lobe principal pour ces angles. L'article est disponible sur le site de l'ARRL. En particulier, en bas de la page 33, on a un graphique des angles d'arrivée compilés avec les statistiques et transformés en probabilité.

Et surtout, en bas de la page 36, on peut voir un graphique donnant les hauteurs optimales pour tenir compte de ces données.

Vous pouvez vérifier que pour le 40m (7 MHz), la hauteur optimale est comprise entre 60 et 70 mètres (197 et 230 pieds!!) selon l'angle privilégié, ce qui n'est pas à la portée des OMs moyens. Un montage plus bas ou plus haut dégrade le système.

Selon le même graphique, un montage à une hauteur de 80 pieds est presque optimal pour les bandes du 17 ou du 15 mètres

Tout ça vaut pour un dipôle horizontal.. en V inversé, il faudrait reprendre les calculs assez complexes.

Lien pertinent: An Optimum Height for an Elevated HF Antenna par Kal KE4PT, QEX, Mai-Juin 2011 page 32 à 38

Disponible en format pdf sur http://www.arrl.org/files/file/QEX_Next_Issue/May-Jun_2011/QEX_5_11_Siwiak.pdf

[VE9MDB Matthieu]

Ayoye *Cogne* !

OK alors c'est évident qu'avec notre 75 - 80 pieds qu'on est assez limité !

J'aimerai favoriser le DX sur 80 mètres ... de toutes façons toutes les stations locales dans les 800 km à la ronde vont me copier n'est-ce pas?

Mon plan est d'installer un bearing sur ma pôle sur la tour de 64 pieds ( pôle de 10 pieds à l'extérieur de la tour ) et de tendre un câble entre mes deux tours.
Sur ce câble j'y installerai des poulies pour chaque bandes.  La distance entre les 2 tours est de 30 pieds environ.  Je pensais y mettre un minimum de 3 dipôles.
Sur ma tour de 48 pieds j'ai déjà un beam pour 10-12-15-17 et 20.

J'ai compris que je devrais séparer les antennes de 12 pieds.
Donc en théorie, ma 160 M se trouverait à 75 pieds, ma 80 M à 64 pieds et ma 40 M à 55 pieds environ ...

Matt - VE9MDB

PS: Merci beaucoup Pierre pour ces calculs.  C'était simple quand on était étudiant mais on oublie vite quand on n'utilise pas !

[VE2PID Pierre]

c'est évident qu'avec notre 75 - 80 pieds qu'on est assez limité !

... Ne pas oublier que ta question concernait la hauteur optimale ...

Mais avec des hauteurs moindres et non optimales, tu pourras sans doute faire d'excellents contacts.
Demande à ceux qui font du 2000 km par watt avec 5 W ou moins et des montages à seulement 22' de hauteur... 

[VA2JOT Jacques]

J'ai compris que je devrais séparer les antennes de 12 pieds.
12 pouces si tu utilises un seul feedpoint. Plus c'est mieux mais pas au point d'abaisser ta dipole 40M à ce point. Profites au max de la hauteur.

Comme disais Pierre, fais-en pas une dépression, tu seras surpris que ce que tu vas arriver à faire avec un tel montage à condition de ne pas négliger les petits détails comme une bonne ligne de transmission, des connecteurs de qualité posés selon les règles de l'art, un bon Balun au feedpoint et les précautions d'
usage pour bien gérer le bruit.

En passant. concernant la hauteur, les gros canons du 40M avec leur beams 3EL full longueur considèrent 140' comme le minimum de hauteur.

73.

[VE9MDB Matthieu]

En passant. concernant la hauteur, les gros canons du 40M avec leur beams 3EL full longueur considèrent 140' comme le minimum de hauteur.

73.

Jacques,  ARRÊTE de tourner le fer dans la plaie ! :p
Quoi que... rien ne dit que je n'aurai pas une tour de 100 pieds et + un jour ... si la demande commerciale est présente.

OK, comment je fais pour relier trois antennes dipôles ( ou plus ) par un seul feedpoint ?

Et pour le coax, que devrais-je utiliser au minimum comme bonne ligne de transmission

[VE9MDB Matthieu]

Est-ce que quelqu'un a déjà installé une antenne HF par-dessus une ligne hydro Car c'est ce qui va se produire ici quand je vais installer mes antennes...

Si oui, quelles précautions devrions nous prendre?

Mes câbles sont du Flexwave ... #12 Coated FLEX-WEAVE TM, 259 copper strands, Coated with Clear (CR) ( http://www.davisrf.com/antenna-wire/flexweave.php ) ...

Est-ce que ca peut conduire l'électricité lors d'un contact ?
Quelle distance je devrais garder entre la ligne électrique et mon antenne?
A la base je vais installer des ancrages comme ceux qu'on utilise pour attacher un chien (ou une vache) dans un champs.

J'aurai aussi besoins de savoir à quelle hauteur je devrais garder la pointe de l'antenne du sol??? Plus haut = ce sera également plus haut au dessus de la ligne électrique...

Matt - VE9MDB

[VA2JOT Jacques]

Est-ce que quelqu'un a déjà installé une antenne HF par-dessus une ligne hydro  Car c'est ce qui va se produire ici quand je vais installer mes antennes...  Si c'est le fil haute-tension, tu devrais même pas poser la question. La consigne officielle est de confier toute manutention de conducteur à proximité d'un fil de service à un électricien.

Si par ligne tu entends le fil de service 120-0-120 CA régulier dont L1 et L2 sont isolés électriquement et mécaniquement, je me soucie guère de passer au dessus de ça.

Pour ce ça conduise lors d'un contact, il faudrait que l'isolant de la ligne de service Hydro soit usé ou fendu. Le seul conducteur à nu de ta ligne de service électrique est relié à ta maison au fil de masse du paneau électrique et au poteau, au toron de masse ainsi qu'à une tige de masse enfoncée dans le sol au pied du poteau. Y'a peu de risque que ce conducteur soit vivant mais les précautions d'usage sont à prendre quand on manipule des conducteurs à proximité du fil de service électrique, C.a.d. porter des gants en néoprène d'électricien en bon état.

Essaies de mantenir le plus grand dégagement entre ton antenne et ton fil de service électrique.

[VE9MDB Matthieu]

Oh Jacques, pas d'inquiétude, ce n'est qu'une petite ligne de 30 kv ! 

Ok ...  j'ai trouvé ma réponse ici :

La Loi sur l'hygiène et la sécurité au travail du Nouveau-Brunswick stipule qu'une personne qui n'est pas compétente doit maintenir une distance minimale de 3 pieds (0,9 m) entre un objet conducteur et le branchement sous tension (240 volts) qui alimente sa demeure, et de 12 pieds (3,6 m) entre un objet conducteur et une ligne de distribution aérienne.

Donc ... si je suis à plus de 3 pieds, je serais "ok" légalement parlant.
Je pense que je vais être "ok" de toutes façon. La ligne ( 226 volts ) est bien isolé.
Je m'arrangerai pour avoir une bonne distance au-dessus de celle-ci.

Quant à la question sur la hauteur recommandé pour le bout de mes antennes...

Matt

[VA2JOT Jacques]

35 ans dans le domaine des postes et centrales dont 20 en chantier Si j'avais le privilège d'une telle expérience je me serais efforcé de composer un texte en français d'abord afin de minimiser le risque de méprise et je me serais donné la peine d'expliquer clairement la différence entre le câblage primaire de 13 ou 25KV et le fil de service 120-0-120VCA qui relie le transformateur dans le poteau utilitaire et l'entrée de service de la maison.

Pour ce dernier, y'a des écarts de dégagement à respecter mais ce n'est pas interdit d'avoir un fil isolé au dessus ou en dessous puisque d'autres services avec fils conducteurs isolés empruntent souvent le même chemin entre le poteau utilitaire et la maison incluant leur fixation au mât de service.

Si y'en a qui sont incapables de discerner entre le fil de service et la ligne primaire de l'Hydro peut-être devriez-vous faire des Sudoku à la place de monter des antennes de radioamateur.

42 ans en télécom avec et sans-fil incluant mes débuts en tant que monteur de lignes à Ville D'ansBoue. 

[VE9MDB Matthieu]

Je me sens rassuré.

Je vais donc installer mon antenne sans crainte.  Dans le fond, c'est vrai que les 2 lignes sont bien isolés et que de toutes façons les lignes ne devront pas faire contact une fois installée !
Toutefois pour l'ajustement ( monte, descend, monte ) avec la poulie, il y aura plusieurs contact.
La ligne entre le transformateur et la maison c'est juste deux phases de 120 volts n'est-ce pas ? Alors les chances d'un arc électrique sont très minces.

Une fois tendue, il y a peu de chances que ça touche... sauf peut-être si mon antenne casse sous le verglas.
Mon antenne c'est du #12 ... ça devrait tenir.

Maintenant il me manque toujours ma réponse ;  à quelle hauteur les extrémités des dipôles devraient se trouver du sol ?  Personnelement je pensais à 8 pieds ... si on prends compte de la neige, etc.

Matt

[VA2JOT Jacques]

Je me sens rassuré.
Tant mieux! Si tu veux, tu peux toujours utiliser une corde de Nylon pour passer par dessus ton fil de service et avoir recours à un assistant ensuite pour la monter au dessus. Ce qu'il faut éviter, c'est de faire glisser un fil sur un autre à la manière d'une scie pour prévenir l'abrasion de l'isolant.

Pour tes extrémités, l'ennemi est la capacitance distribuée. Elle tend à abaisser la fréquence de résonnance. Si t'es trop près du sol, en plus des risques de brûlures RF si quelqu'un touche au fil, la fréquence de résonance va varier selon les variations d'humidité du sol et/ou de la hauteur de la neige.

En rase campagne, il faut prévoir qu'un imbécile debout sur une motoneige va tenter de passer en dessous. Prévois au minimum 10', plus c'est encore mieux.

...

[VE9MDB Matthieu]

Excellent !! Donc il y aura au minimum 10 pieds au dessus des extrémités
Je pensais qu'il fallait qu'elle soit la plus basse possible pour éviter le bruit terrestre... mais bon... probablement un autre mythe !