Construction d'une antenne long-fil EFHW multibande

Habitant en ville, il n’est pas simple de faire de la HF. Alors la majeure partie du temps j’opère en HF en portable avec mon Yaesu FT-817 et un mat SOTA beams de 7m. Quant à l’antenne, j’utilise une long fil de 10 mètres accordée sur la bande des 20 mètres. Plus précisément, c’est une antenne End-Fed Half-Wave (EFHW), que l’on traduirait probablement comme : antenne demie-onde alimentée par terminaison.

Elle possède quatre avantages :

• une géométrie simple avec un seul élément radiant, donc facile à mettre en place n’importe où ;
• légère et compacte, elle s’emporte dans une petite poche de sac à dos ;
• très efficace, généralement j’arrive à me rapprocher de 1 à 1.2 SWR ;
• et enfin, elle s’accorde avec un petit tuner 49:1 pour le QRP, qui lui aussi est très léger.

Cependant cette configuration est monobande alors que le tuner en supporte 5 de 40 à 15 mètres. C’est ainsi que j’ai entrepris la construction d’une antenne multibande.

Théorie

Pour commencer, on trouvera une excellente description ce qu’est une antenne EFHW dans l’article de Steve Yates AA5TB¹. Elles correspondent à des antennes doublet demi-onde, où l’on alimenterait que d’un seul côté au lieu d’avoir une alimentation centrale. Cette configuration donne à l’anntenne une très forte impédance de 1800 à 5000 ohms ¹.

Transformateur d’impédance

Pour ce faire il est nécessaire d’avoir un tranformateur d’impédance d’un facteur 100:1 à 50:1. La transformation d’impédance entre l’impédance d’entrée \(Z_E\) et celle de sortie \(Z_S\) est le carré du rapport du nombre de spires respectivement, \(N_E\) en entrée et \(N_S\) en sortie, alors le rapport d’impédance est le suivant :

Pour arriver à cela, on part de la définition d’un transformateur entre une tension \(U_E\) d’entrée et \(U_S\) de sortie :

Exprimons la tension en fonction de la puissance \(P\) en suivant la loi d’Ohm :

Ainsi, en substituant \(U\) la définition d’un transformateur s’écrit :

On suppose notre transformateur parfait, dans ces conditions les puissances d’entrée et de sortie sont égales \(P_E = P_S\) et l’on retrouve le rapport des impédances ci-dessus. CQFD !

En conclusion pour des rapports d’impédances entre 100:1 et 50:1, il nous faudra des transformateurs entre 10:1 et 7:1 (les racines carrées des rapports d’impédances).

Longueur des brins rayonnants

Aussi, comme son nom l’indique la longueur du brin radiant est de \(\lambda /2\). A cela près qu’il faut prendre en compte le facteur \(K\) lié au rapport du diamètre du conducteur \(d\) de la longueur d’onde \(\lambda / 2d \)².

Ce facteur s’exprime de la façon suivante :

comme exprimé par Steve Steams, K6OIK.

Dans mon cas, pour une section 0.5 mm² le facteur se situe entre 0.97 et 0.98. La longueur des brins s’exprime de la manière suivante (feuille de calcul ODS) :

Contrepoids

Pour la longueur du contrepoids, le plus simple a été de suivre l’étude détaillée de Steves Yates, AA5TB¹. Il montre qu’un contrepoids de 0.05λ est purement resistif, pas de composante complexe, c’est à dire réactive. Je vais donc partir sur ces dimenssions :

Design simplifié

Pour l’instant, nous nous concentrerons que sur l’antenne au design complet. Celle ci sera pour une prochaine fois !

Selon plusieurs posts à droite à gauche et même certaines antennes comme celle de DL2MAN un simple brin rayonnant de 20.5 mètres ferait l’affaire pour 4 bandes.

J’imagine pour cela dun design simplifié basé sur deux sections :

• l’une résonnant à 40 mètres, et théoriquement 20
• l’‘autre résonnant à 30 mètres, et théoriquement à 15 et 17

Ce qui nous donnerait les dimenssions suivantes :

Matériel

Entre chacune des sections de l’antenne il me faut de petits isolateurs qui permettent d’isoler ou non les brins entre eux. Pour ce faire, j’ai créé ces éléments avec OpenSCAD pour les imprimer en 3D. Ne me demandez pas comment et avec quelle matière ils ont été imprimés, c’est un ami qui l’a fait pour moi.

Liste

Les nécessaires :

• Isolateurs, source .scad et .stl
• Fil multibrin, 0.5 mm², usage en QRP dans mon cas 5W (Yaesu FT-817)
• Cosses à sertir, exemple

Les plus :

• Fixation pour mat Carbon 6
  • Anneau d’haubanage, .scad et .stl
  • Accroche au mat, .scad et .stl
• Mousquettons légers

Tests

À venir !