Calcul complexe d'un dipole FM

[jojogigi]

Bonjour à tous.

J’aimerais connaitre la méthode pour calculer un dipôle ainsi que le (feed) et comment ajuster l’impédance. Le ø des tubes se trouvent sur la photo. Votre aide me sera donc précieuse.
C’est une antenne large bande avec un T.O.S. < = à 1.2 sur 12Mhz dans la bande FM, 88 à 108 Mhz. Cette même antenne existe en 144 Mhz et bien d’autres bandes.
Je ne connais pas le ø du tube ni sa longueur qui compose le feed mais ça se calcule peut-être comme si on calculait un coupleur d’antennes (50 ohms) pour Z dont la formule est pour du tube rond Z=138 log D/d et Z=143 log D/d pour du tube carré. Aucune information pour calculer sa longueur.
Peut-on calculer la puissance admissible d’une telle antenne et le gain.
Je suis à la recherche de toutes ces informations. Sur Internet je n’ai rien trouvé de concluant.

Il y a d’autres dipôles plus simples à réaliser et à calculer mais qui ne m’intéressent pas dans l’immédiat.

Mes remerciements à l’avance pour votre aide.

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[jojogigi]

Bonsoir

Personne a une réponse. Ils sont si complexes les calculs de ce dipôle.

Merci à celui ou à ceux qui ont la réponse.

[PIXEL]

c'est hyper complexe.....

perso je me suis "un peu" fadé ça quand j'usais mes fonds de culottes

maintenant je fais appel à l'informatique :

https://www.eznec.com/

[annjy]

Bonjour,

Je confirme, ça n'est pas très simple....

une des références en la matière est le "Handbook of antennas" de H. JASIK.
ça demande une (très) solide culture mathématique.....


Bon courage,
JY

PS: pour info, dans l'énoncé, il y a une petite erreur pour le tube circulaire, parce qu'avec 35mm de diamètre intérieur et extérieur, il va être transparent

[A voir en vidéo sur Futura]

[jojogigi]

Bonjour PIXEL, bonjour tout le monde.

Merci pour cette première information. Ça ne va pas être simple car je ne connais même pas le nom de cette antenne.
A espérer qu'il y aura quelqu'un dans ce forum qui pourra aussi apporter son aide.
Certes que le calcul d'une telle antenne est un peu compliqué mais le résultat servira certainement à d'autres personnes. Je trouve cette antenne très robuste, j'ignore quelle puissance elle peut supporter et le gain, si gain il y a ! Pour moi un dipôle c'est 0db même si beaucoup de fabricants donnent environ 1.5db.

A suivre si possible, merci beaucoup.

[PIXEL]

biscotte les fabricants donnent le gain / à l'antenne isotrope ce qui est une vue de l'esprit :

l'antenne isotrope n'existant pas

[annjy]

Un lien un peu plus abordable:

http://f5zv.pagesperso-orange.fr/RAD...08a/RM08a.html

cdlt,
JY

[jojogigi]

Bonjour annjy

Merci pour l’info et pour le lien, avec un tube transparent on ne pourra pas faire le moindre calcul, c’est une erreur de ma part. Le tube rond fait 35 mm extérieur et 31 mm intérieur, (35x2) comme indiqué. C’est du standard, pour le tube carré il y a différentes épaisseurs (2, 3 et 4 mm).
Peut-on dans un premier temps déterminer le diamètre et longueur du "feed" puisque on connait le diamètre des autres tubes et la fréquence, certainement 98 Mhz pour les calculs.
A croire que beaucoup de fabricants ajoutent des dbs pour augmenter le prix de vente !

[PIXEL]

dans la même veine , tu as les chevaux SAE , les watts PMPO , et autres pièges à pigeons

[jojogigi]

Très très passionnant mais pas encouragent ! Je savais que ça devait être complexe pour les calculs mais pas à ce point.
Peut-on au moins trouver une solution pour le diamètre du tube du "feed" et l’impédance pour le diamètre du tube indiqué, certainement 50 ohms. Ces 2 calculs j'aimerais bien les connaitre.
Quelqu'un connait le nom de cette antenne ?

Merci pour votre aide, si possible !

[nornand]

Très très passionnant mais pas encouragent ! Je savais que ça devait être complexe pour les calculs mais pas à ce point.
Peut-on au moins trouver une solution pour le diamètre du tube du "feed" et l’impédance pour le diamètre du tube indiqué, certainement 50 ohms. Ces 2 calculs j'aimerais bien les connaitre.
Quelqu'un connait le nom de cette antenne ?

Merci pour votre aide, si possible !

c'est un dipôle ouvert contrairement aux trombones , le prix ca fait mal ,en commercial 295€ (http://www.rctfrance.com/contents/fr/d18.html)
http://www.stdbroad.com/products/html/?31.html

cherche la dedans -> https://www.google.fr/search?q=dipol...w=1680&bih=978
http://www.aliexpress.com/item-img/7...376696394.html

[annjy]

Bsr,

je commence à avoir un doute sur le but final de cette question.

- d'où sort le plan du post #1 ?
- ça ressemble fortement aux antennes que nornand a citées : http://www.rctfrance.com/contents/fr/d18.html. C'est pour les copier ?
- pourquoi vouloir connaître la puissance max admissible ? pour émettre dans la bande FM ? avec des KW ?

A+,
JY

[jojogigi]

Bonsoir annjy

Ce qui intrigue dans cette antenne c’est la façon dont elle est réalisée et aussi son alimentation (surtout son alimentation) j’aimerais connaitre le calcul en fonction des tubes utilisés, donc quel serait le ø et la longueur du "feed" et pourquoi pas connaitre la puissance maxi admissible, si je n’obtiens pas de réponse pour les W qu’elle peut supporter ce n’est pas grave. Il y a plus simple comme antenne à réaliser, pas besoin de faire de copie et puis il faut avoir l’utilité.
Pour calculer son impédance, donc le ø du "feed" peut-on utiliser les formules suivantes en fonction du tube : Z=138 log D/d et Z=143 log D/d
Je crois qu’il faut garder la même impédance dans le tube rond et carré et que le ø du "feed" est partout le même, donc il faut juste avoir le bon diamètre pour les tubes qui l’entourent. Peut-être que je me trompe !

Complexe, je ne suis pas le seul à sécher !

Merci à vous tous pour l’aide déjà apportée.

[jojogigi]

Bonjour à tous

Personne ne connait le nom de cette antenne !
Personne à la solution pour le calcul complet ou partiel !

Pour l’alimentation (feed) j’ai fait les calculs d’après les formules citées, pour Z= 50 Ω, tube carré 40x40x2, ø "feed" = 16.10mm, 40x40x3 ø "feed" = 15.20mm, 40x40x4, ø "feed" = 14.31mm.
Pour le tube rond, 35x2, ø "feed" = 13.46mm. J’en déduis qu’il faut utiliser du tube ø 14 pour le tout, Z sera de 47.64 Ω dans le tube rond et 51.34 Ω dans le tube carré. Si c’est la bonne formule !
Cette formule est utilisée pour calculer Z= 50 Ω des diviseurs de tension pour 4 antennes (coupleurs d’antennes), pour ceux qui veulent en réaliser il faudra calculer sa longueur en fonction de la fréquence qui est le quart d’onde. Pour un nombre différent d’antennes Z sera différent.

Si quelqu’un peut apporter son aide et vérifier mes calculs ça ne sera pas de refus.

Mes remerciements.

[gwgidaz]

Bonjour à tous.

J’aimerais connaitre la méthode pour calculer un dipôle ainsi que le (feed) et comment ajuster l’impédance. Le ø des tubes se trouvent sur la photo. Votre aide me sera donc précieuse.
C’est une antenne large bande avec un T.O.S. < = à 1.2 sur 12Mhz dans la bande FM, 88 à 108 Mhz. Cette même antenne existe en 144 Mhz et bien d’autres bandes.
Je ne connais pas le ø du tube ni sa longueur qui compose le feed mais ça se calcule peut-être comme si on calculait un coupleur d’antennes (50 ohms) pour Z dont la formule est pour du tube rond Z=138 log D/d et Z=143 log D/d pour du tube carré. Aucune information pour calculer sa longueur.
Peut-on calculer la puissance admissible d’une telle antenne et le gain.
Je suis à la recherche de toutes ces informations. Sur Internet je n’ai rien trouvé de concluant.

Il y a d’autres dipôles plus simples à réaliser et à calculer mais qui ne m’intéressent pas dans l’immédiat.

Mes remerciements à l’avance pour votre aide.
Pièce jointe 304209

Bonjour,

Cette antenne est un dipôle simple, elle a été mise sur le marché il y a plus de 30 ans par un fabricant allemand connu.( K......)
Le problème des dipôles simples, c'est la robustesse mécanique de la partie isolée supérieure, et la mise à la masse en continu pour éviter les décharges électrostatique.
Pour ces raisons, il est possible de mettre à la masse le brin supérieur par un "L" qui le relie au boom. Mais ce L présente en parallèle sur le dipôle une réactance positive. On peut la compenser par un "stub" qui se trouve à l'intérieur du tube inférieur, qui présente une réactance négative.
L'ensemble de ces deux élément en parallèle permet aussi de corriger les réactances en extrémité de bande .
Le problème , c'est qu'il y a des gens qui ont imité cette antenne en rendant isolant le L supérieur, ce qui, évidemment change le reste de la configuration.
Pour les valeurs du diamètre du conducteur intérieur, il y a plusieurs solutions. Le stub intérieur au tube inférieur doit présenter une réactance négative, mais pour cela il y a deux variables : la longueur et son impédance caractéristique, et donc plusieurs solutions.
Quant à la ligne coaxiale qui part de la fiche et va jusqu'au dipôle, il est possible qu'elle soit en 50 ohms, mais il ne faut pas oublier qu'un dipôle simple présente une réactance dont la partie réelle est de l'ordre de 65 ohms ( eh oui, 73ohms, c'est pour les théoriciens qui arrivent à faire tenir debout des antennes infiniment fines...) Donc, à la place du constructeur, j'aurais ajusté l'impédance caractéristique de façon à tomber sur 50 ohms au niveau de la fiche, . donc mettre une impédance caractéristique de 58 ohms, puisque nous avons un transformateur quart d'onde série.
Je n'en sais pas plus, et les calcul concernant la réactance du L extérieur sont extrèmement complexes....comme il y a plusieurs variables, tu ne trouveras pas de solution unique....A mon avis, connaissant le sérieux du constructeur, ils ont choisi la meilleure et le mieux serait d'en démonter une ....

[gwgidaz]

Rebonjour,

Encore une précision sur la façon dont cette "adaptation" élargit la bande passante...On travaille mieux en comprenant ce qu'on fait .

On sait qu'un dipôle simple présente une réactance série négative en bas de la bande .( antenne capacitive) Or, le L et le stub en parallèle forment un circuit LC en parallèle sur le dipôle , et ce circuit LC présente une réactance positive en bas de bande. On peut donc, dans une certaine mesure, compenser les réactances en bas de bande. Mais l'une est série et l'autre parallèle, donc la compensation augmente la partie réelle de l'impédance. ( voir avec abaque de Smith).
(Même raisonnement en inversant les signes pour le haut de bande.)
Donc il est possible que l'ensemble présente une partie réelle un peu plus élevée que le dipôle simple tout seul, ce qui explique que le constructeur ait placé un transformateur quart d'onde en série avec la fiche. A mon avis, l'impédance caractéristique du transformateur quart d'onde est de l'ordre de 60 ohms.
Donc si tu veux faire une telle antenne, avec le L extérieur qui fait le contact , tu mets une impédance caractéristique de 60 ohms, et tu règles la longueur du stub en parallèle situé dans le brin inférieur, pour avoir le meilleur ROS dans toute la bande. Cela évite de calculer l'impédance du L extérieur.

[jojogigi]

Bonjour gwgidaz

Merci beaucoup, c’est effectivement plus clair mais il faudra une tonne de calculs sans être à 100% sur des résultats à moins de trouver un logiciel approprié ! Certainement introuvable !
Je crois que le staub est en cuivre (8 mm !) et il n’y a pas de câble coaxial à l’intérieur du boom.
Je me pose aussi la question de son rendement, c’est pour cela que je posais la question.
Pour moi une antenne large bande avec un T.O.S. si bas sur toute la bande (20 Mhz) je la compare un peu comme une charge fictive (j’exagère) ! Son gain doit être inferieur à 0 db ! Il est préférable une antenne accordée sur la fréquence d’émission surtout pour la bande FM commercial.
Mon idée de départ c’était de pouvoir calculer cette même antenne pour d’autres bandes.
Je vous mets le plan complet avec toutes les dimensions, cela va certainement faciliter les calculs et la compréhension pour d’autres réalisations.

Merci à vous tous.

[jojogigi]

Bonjour Antoane et merci pour cette précision.

J'avais lu ceci:
Extensions de fichiers valides: bmp doc gif jpe jpeg jpg kml log pdf png psd txt zip

[gwgidaz]

"Je crois que le staub est en cuivre (8 mm !) et il n’y a pas de câble coaxial à l’intérieur du boom."

Bonjour,

si, il y a une ligne coaxiale à l'intérieur du boom, de la fiche jusqu'au dipôle...c'est le boom qui fait le blindage extérieur.
Si tu connais la diamètre du conducteur intérieur et le diamètre intérieur du conducteur extérieur, alors tu peux trouver l'impédance caractéristique de cette ligne.

Ce n'est pas parce que l'antenne se comporte comme une résistance qu'elle n'aura pas un bon rendement, au contraire...cela signifie que l'énergie est rayonnée. Et ce n'est pas parce que l'antenne est large bande que son gain sera inférieur à celui d'un autre dipôle. Le dipôle est déjà un système accordé. Le gain sera de 2 dB iso ou zéro dB/dipôle.


Tu peux aussi utiliser un dipôle tout simple , et si tu veux élargir la bande d'un dipôle simple sans faire trop compliqué, tu peux aussi augmenter son diamètre.
Ou encore remplacer les tubes par des plaques larges de 25 cm , mais il faut une fixation solide à cause de la prise au vent.
Ou encore, remplacer les deux tube par 5 ou 6 brins en forme de cône, d'angle au sommet une vingtaine de degrés. Toujours un problème mécanique...

[jojogigi]

Bonsoir

Je suis d’accord pour la ligne coaxiale à l’intérieur du boom carré mais comme Z de certains dipôles sont accordés par transfo coaxial je pensais que c’était de cela qu’il s’agissait.
D’après toi cette antenne n’aurait pas une impédance de 50 Ω ! Difficile de le savoir sans connaitre le ø intérieur du boom et le ø de la ligne coaxiale, mais tout se calcule il faut avoir 2 données sur les 3. Connaissant le ø intérieur du boom et l’impédance voulue on peut calculer le ø de la ligne coaxiale.
Cette ligne coaxiale devrait à mon avis être ¼ λ mais d’après les dimensions du schéma elle est inférieure. Quel serai le ø (d) de cette ligne si on prend du tube de 40x40x3 donc 34x34 (D) intérieur.
Est-ce cette formule d = D/10 50/143
Mon résultat me donne un ø de 15,20mm. Ton avis.
Merci.

[C2H5OH]

Bonjour à tous,

La formule qui donne l'impédance caractéristique d'une ligne coaxiale sur air est connue , c'est Zo = 138 Log (D/d)

Quant au dipole simple, ce doit être autour de 60 ohms, avec le tube qu'il y a. Le problème, c'est que il y a le fameux "L" extérieur qui est en parallèle, et qui doit ramener une self en parallèle. Elle est compensée par le stub intérieur, qui lui ramène une capa en parallèle, comme l'a fait remarquer gwgidaz.
Si la ligne coaxiale située dans le boom a une impédance caractéristique de 50 ohms, ça veut dire que la sortie du dipole est du même ordre, puisque dans ce cas, l'impédance serait inchangée .

[C2H5OH]

Bonjour à tous,
attention, il faut écrire un "log" et pas un "Log" , pour ne pas t'enduire d'erreur;
Et si le boom est carré : http://f5zv.pagesperso-orange.fr/RAD...7d/RM07d03.htm
ça ne doit pas être loin de ce que tu as calculé.

[jojogigi]

Bonjour à tous, bonjour C2H5OH

On avance dans la compréhension de cette antenne mais je n’arrive pas à trouver les calculs appropriés.
Pour le calcul de l’impédance ou le ø de la ligne coaxiale en fonction du boom cela ne pose pas trop de problèmes, cette ligne coaxiale devrait être d’un quart d’onde et pourtant elle est inférieure, la difficulté majeure c’est le calcul du ø du staub et sa longueur. Il y a encore d’autres points obscurs du fait que tout le dipôle se trouve à la masse ohmiquement. Quel est le rôle de la partie supérieure du boom qui est reliée au brin rayonnant !
Est-ce qu’il y a un réel avantage par rapport au simple dipôle ou même celui avec gamma-match !

Peut-être sa robustesse mécanique !

[C2H5OH]

Bonjour à tous,

Tout d'abord, ci joint un lien où tu trouveras la longueur exacte en fonction du rapport longueur/diamètre :
http://f5zv.pagesperso-orange.fr/RAD...8/RM08G01.html

Dans ton cas, cela doit être L= 141/F

Quant à la pièce métallique en "L" qui se trouve sur la partie supérieure, je crois qu'on te l'a déjà expliqué :

-rigidité mécanique
-mise à la masse , ce qui évite les décharges electrostatiques.
-créer une inductance en parallèle , qui, compensée par la capacité du balun qui se trouve dans le brin inférieur, élargit la bande.

Que la ligne coaxiale intérieure au boom ne soit pas tout à fait un quart d'onde ne doit pas changer grand chose, vu que ce quart d'onde ne doit pas changer énormément les impédances, comme le dipôle doit faire pas loin de 60 Ohms et que le fiche demande du 50 Ohms.
Donc, à mon avis, c'est un dipole amélioré.

[annjy]

.......
Mon idée de départ c’était de pouvoir calculer cette même antenne pour d’autres bandes.

Bsr,

ça, c'est intéressant.
Quelles bandes ?

parce que c'est plutôt orienté émission que réception, ce type d'antenne.....

A+,
JY

[jojogigi]

Bonsoir

Intéressant oui si on trouve la totalité des calculs qui ne sont pas si simples vu sa structure actuelle.
Intéressante par sa bande passante par son prix de revient et sa réalisation si on est soigneux.
Si on arrive à tout calculer avec ou sans logiciel on pourra donc en construire pour d’autres fréquences, bandes radioamateur, VHF, UHF, 144 Mhz, 220 Mhz et 432 Mhz etc.
Toute antenne qui sert en émission sert en réception, en réception son adaptation est moins critique.
Cette antenne FM commerciale est intéressante car on connait ses dimensions qui peuvent servir de base pour vérifier les calculs. Quelqu’un peut calculer la longueur du balun ! Son diamètre se calcule aussi ! Quelle est donc la longueur d’onde de la ligne coaxiale puisqu’elle est inférieure au quart d’onde. La ligne qui va alimenter le brin rayonnant à aussi son importance, est-ce qu’elle aussi doit être calculée.
Merci à tous pour l’aide apportée qui nous permet peu à peu de mieux connaitre ce dipôle.

Quant à la pièce métallique en "L" qui se trouve sur la partie supérieure, je crois qu'on te l'a déjà expliqué :

Donc le « L » supérieur doit aussi se calculer !
Le brin supérieur et inférieur se calcule en fonction de la fréquence centrale, mais leurs dimensions ne correspondent pas, leur diamètre doit aussi influencer les mesures.
Comment se retrouver ! Pas simple.

[C2H5OH]

Bonjour à tous,

Tu cherches à calculer une antenne qui a certainement nécessité des calculs, simulations et mise au point importantes par une société qui avait les moyens. C'est pour cela qu'on trouve des petites différences entre les deux brins, ou un quart d'onde un peu plus court, ils ont eu les moyens de peaufiner.
Le problème, pour le concepteur, c'était d'avoir une bande passante correspondant à la bande FM, avec un ROS minimum.
En effet, il ne faut pas oublier l'essentiel, à savoir que la bande passante dépend du rapport diamètre /longueur. Sur la bande FM, pour obtenir une bande passante de 20 Mhz avec un dipôle normal, , il faudrait un diamètre de 20 cm , ce qui commence à peser. C''est pour cela qu'ils ont trouvé plus compliqué.

Ce serait une erreur de vouloir faire le même système compliqué sur des fréquences plus élevées, car les contraintes sont différentes : Plus la fréquence augmente, plus il est facile d'avoir une bande large.
en 144 Mhz, la bande est bien plus étroite, et un dipole fin suffit largement.
en UHF, il est facile d'augmenter le rapport diamètre/ longueur pour avoir une bande passante large.
Par exemple, si tu prends le même tube de diamètre 40 mm pour un dipôle tout simple en 400 Mhz, tu auras une bande passante de plus de 80 Mhz ! Et je ne parle pas du 2,5 Ghz !

[gwgidaz]

Bonjour,

Tout à fait vrai, si c'est pour monter sur des fréquences plus hautes, mieux vaut faire des dipôles simples avec un rapport D/L plus grand. Et comme la bande passante sera large, la longueur ne sera pas du tout critique. Il existe même des dipôles qui sont presque aussi larges que long, allure boite de conserve....bande passante : 50 % de la fréquence.

[annjy]

........
Comment se retrouver ! Pas simple.

Bsr,
tu as de la chance, quelques experts ont répondu (Merci à eux, ils se reconnaîtront)

Je n'ai toujours pas compris le but final......et j'aimerais bien connaître ton niveau d'études.

Bonne soirée à tous,
JYC

[jojogigi]

Bonsoir

Maintenant je comprends mieux pourquoi cette antenne n’est pas employée dans l’amateurisme et uniquement utilisée par les professionnels, pourtant dans les bandes 50 et 70 Mhz elle aurait pu avoir sa place. Cette antenne on la retrouve dans la bande 150 Mhz à 160 Mhz. Je donne ces fréquences à titre indicatif.

J’aurai aimé compléter le schéma que j’ai posté où il y a toutes les dimensions sauf le diamètre de la ligne coaxiale (qu’on sait calculer), le diamètre du balun et le diamètre de la ligne qui alimente le dipôle et qui reste toujours dans l’incertitude. Pas sur qu'on puisse mieux faire !

A votre avis faut-il respecter la même impédance partout ? Si on se réfère au schéma on dirait que c’est le même diamètre pour la ligne coaxiale, balun et vers le brin rayonnant.

Mes calculs me donnent un ø 14,31 pour le tube carré 40x40x4 et un ø 13,46 pour le tube rond 35x2 que j’arrondis à 14mm pour du tube standard. L’impédance sera donc de 47.64 Ω coté dipôle et 51.34 Ω coté boom. Un tube de cuivre ø 14 mm partout, ça parait réaliste ou pas !

Si quelqu’un a une photo de cette antenne telle qu’elle était au départ avec la ligne coaxiale et balun à l’extérieur ça serait bien de la poster afin d’alimenter cette curiosité.

Pour répondre à "annjy" Le but final c’était (je commence à parler au passé) de connaitre tous les calculs de ce dipôle si mystérieux et de les adapter à d’autres antennes (déjà citées) pour les personnes que cela pourrai intéresser.
Tous les autres dipôles pour moi ne relèvent plus de la curiosité.
Pour finir, pourquoi veux-tu connaitre mon niveau d’études ?

Merci.