Adapter une antenne dipôle à 50Ω?

[invitea3c675f3]

Dans une autre discussion, que je ne retrouve pas, LPFR m’a donnée le lien sur son cours d’antenne. On y lit qu’un dipôle préesent selon la longueur d’onde, une impédance réelle et imaginaire selon la courbe ci-dessous. Cette courbe est confirmée par d’autres études.

On lit que autour de 0,47 λ, l’antenne dipôle présente une impédance réelle proche de 73Ω. Branchée à un émetteur de 50Ω, cette antenne devrait donc, dans le meuilleur des cas, présenter un VSWR de 73/5 = 1,46 :1. Ceci correspond, selon la charte jointe, à une puissance réfléchie de 0,6W avec une puissance directe de 20W.
Temp.jpg
Je fais régulièrement l’expérience de brancher un dipôle à un émetteur 50Ω au travers d’un coupleur directionnel qui permet de lire puissances directe et réfléchie. On coupe ensuite les brins du dipôle pour lire un minimum de réfléchi. On obtient effectivement alors une longueur de chaque brin de 0,41 λ. Avec un émetteur VHF autour de 20W, l’aiguille du BIRD bouge à peine. Comme la première graduation est de 0,1W, je fais l’estimation pessimiste de 50mW réfléchi. Ceci correspond à un VSWR de 1.11 :1, soit une impédance autour de 56Ω.
Temp_1.jpg
Ma question : peut-on adapter un géné ayant une impédance 50Ω (réel) à une charge ayant un impédance 50Ω en module avec une partie imaginaire ; ou est-ce mon instrument qui me trompe et ne sait pas lire une onde réfléchie qui est bien là, car selon la théorie, une antenne dipôle ne peut jamais avoir une impédance purement réelle à 50Ω.
-----

[albanxiii]

Bonjour,

On peut adapter l'impédance d'une ligne pour qu'il n'y ait pas d'onde réfléchie par la charge (même si l'impédance de cette dernière est complexe) en ajoutant des composants ou des morceaux de ligne de longueurs particulières sur la ligne principale. On utilise généralement l'abaque de Smith pour cela. Si vous ne connaissez pas cette méthode, une recherche avec Google et les mots clés "adaptation d'impédance abaque de Smith" vous permettra de trouver des cours et des exemples... bien mieux que ce que je pourrais raconter ici sans savoir ce que vous connaissez déjà.

@+

[invitea3c675f3]

Bonjour Albanxiii,

Je connais l’abaque de Smith, mais ce que je me demandais, c’est comment il se faisait qu’une antenne dipôle puisse, sans composant additionnel, ne plus présenter d’onde réfléchie à une source 50 Ω, alors qu’elle fait, soit 73Ω réel (sans composante imaginaire) ou à une autre fréquence (50 – 100j) Ω.


P.S.: pardon d'avoir oublié le bonjour dans ma question initiale.

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Une antenne lambda/2 a une impédance "officielle" de 73 + 43j ohms. Mais elle dépend un peu du diamètre des brins.
Si on branche un générateur de 50 ohms directement, cela donne un TOS (VSWR) de 2,17.
Avec une antenne plus courte (vers 0,47 lambda) on a une impédance réelle de quelques 64 ohms.
Il n'y a aucun moyen d'adapter cette impédance au générateur sans rajouter des éléments.
Les courbes de la page 19 que j'ai mises dans mon fascicule:
http://forums.futura-sciences.com/at...enne-ant-a.pdf
On été faites bien avant qu'internet permette de les trouver en ligne. L'appareil de mesure était impeccable (un analyseur de réseaux HP à 600 MHz) et le montage un peu moins. Une plaque de circuit imprimé (de quelques 50 cm de côté (pas assez)) un BNC soudé au centre et un brin de cuivre qui faisait une moitié de dipôle, ce qui éliminait l'asymétrie d'une antenne dipolaire.
Mais l'objet des mesures n'était pas de fabriquer des antennes. C'était uniquement pour avoir des valeurs "décents" pour le fascicule. Il ne faut pas prendre ces valeurs pour de l'argent comptant.

Que vous ayez des valeurs un peu différentes ne me chagrine pas. Mais, est-ce que vous avez résolu le problème de l'asymétrie des dipôles ? Regardez le paragraphe 6.4 du fascicule. Il faudrait qu'aussi bien votre câble et votre appareil de mesure soient équilibrés ("balanced" en patois) et des câbles bifilaires à la place des coaxiaux.
Mais attention, je n'affirme pas que ce soit la raison de vos résultats. Uniquement que ça peut être une des causes.
Au revoir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[albanxiii]

Re-bonjour louloute/Qc,

Pardonnez-moi, j'avais mal compris votre question.

En complément à la réponse de LPFR (que je salue au passage), êtes-vous sur de votre montage ? Est-ce qu'il serait possible qu'un connecteur soit un peu fatigué (les connecteurs SMA, par exemple, sont assez fragiles), ou une drôlerie de ce genre ?

P.S.: pardon d'avoir oublié le bonjour dans ma question initiale.

Je n'avais pas fait attention, j'ai vu "adapter une antenne" et j'ai foncé ! Ne tendez donc pas le bâton pour vous faire bâttre

@+

[invitea3c675f3]

Boujour LPFR et Albanxiii, et merci de continuer cette discussion vieille de quelques mois. Mon propos est de démontrer par la pratique qu’une antenne peut et doit être adaptée. J’ai observé que la symétrie dans la découpe des deux brins est primordiale, j'en conclus -peut-être à tort- que la masse sur le shield ne doit pas significativement gêner, même sans balun.

Par contre, je suis formel que sans capa ou inductance ajoutée, on peut adapter un dipôle à 50Ω. Mon drame, c’est que je n’arrive pas à m’expliquer comment c’est possible. À la prochaine occasion, après avoir adapté un dipôle, je vais faire mesurer son vswr à d’autres fréquences et en déduire son impédance en fonction de l’écart de fréquence.

En ce qui concerne mon montage, il s’agit de dix dipoles identiques, utilisés en VHF et j’ai bien dû faire déjà une dizaine de fois ce laboratoire (soit une centaine de mesures) avec des résultats très reproductibles.

Pour mon oubli de ‘bonjour’, le forum a des règles et j’aime un chti ‘Bonjour’ aux questions auxquelles j’essaie humblement de répondre. Je ne me pardonne donc pas mon oubli et vous remercie tous de n’en pas m’en pas tenir rigueur.

Merci donc de vos réponses. Au printemps, je reviendrai sans doute pour préciser mes résultats sur V.S.W.R. donc Z vs. F.

[f6bes]

. Mon propos est de démontrer par la pratique qu’une antenne peut et doit être adaptée. .

Bjr à toi,
Avec une adaptation on fait fonctionner n'importe quel bout de feraille en antenne.
Une antenne apériodqiue n'a pas forcément :"....une symétrie dans la découpe des deux brins...." tout autant qu'elle est...deux brins. ce qui n'est
pas forcément le cas.
Bon W E

[invite6dffde4c]

Bonjour Louloute/Qc
Il y a une chose qui me fait tiquer. Vous dites que vous faites un laboratoire (ce que nous appelons un TP) en VHF.
Or, à moins que ce soit un laboratoire fait en extérieur, je me demande comment faites-vous pour éviter l'influence des réflexions dans les murs, plafond et sol de la pièce. À ces longueurs d'onde, les réflexions sur les limites de la pièce ne peuvent pas être ignorées et influent sur l'impédance de l'antenne.

Une autre chose: avez-vous étalonné votre appareil de mesure en remplaçant le dipôle par un circuit ouvert, un court-circuit et une résistance de 50 ohms ? Cela permet de vérifier que votre appareil ne vous raconte pas des salades.
Au revoir.

[albanxiii]

Bonjour LPFR,

Or, à moins que ce soit un laboratoire fait en extérieur, je me demande comment faites-vous pour éviter l'influence des réflexions dans les murs, plafond et sol de la pièce. À ces longueurs d'onde, les réflexions sur les limites de la pièce ne peuvent pas être ignorées et influent sur l'impédance de l'antenne.

Je sais que dans certaines écoles (à l'ESPCI par exemple, pour ne parler que de ce que je connais), les étudiants ont accès à une chambre anéchoïde pour les TPs.

Bonne journée.

[invite6dffde4c]

Bonjour Albanxiii.
Oui, c'est la bonne solution. Mais il faut avoir les moyens !
Cordialement,

[albanxiii]

Re-bonjour LPFR,

J'aurai du préciser dans mon message précédent que cette chambre anéchoïde a été achetée et installée pour un labo de l'école, dans un but "recherche et développement" (ce labo avait quelques contrats avec des industriels). Ca n'est qu'après (pas longtemps après !) qu'un des enseignant(s)-chercheur(s) du labo s'est dit que ça ne serait pas une mauvaise idée d'en faire profiter les élèves. Et puis il s'est mis au boulot pour mettre au point des sujets de TP qui soient intéressants.

Bonne journée.

[invitea3c675f3]

Bonjour F6bes, LPFR, Albanxiii et le forum,

Tout bout de fil peut servir d’antenne, de même qu’un coaxial est poreux, je sais, mais nous formons des techniciens en radiocom et une antenne qui n’est pas adaptée d’une part fait souffrir l’émetteur, mais surtout présente une couverture très diminuée. Le but du TP est de leur faire saisir qu’une antenne filaire doit être de la bonne longueur.

On constate en effet que le métal environnant a un effet sur l’onde réfléchie (ainsi d’ailleurs que l’étudiant : trop près il influence). Il en est de même pour les antennes commerciales. La distance d’une antenne trombone à la tour change considérablement son diagramme de rayonnement. Malgré tout, dans des conditions plus ‘scientifiques’ c.-à-d. dans le stationnement, le dipôle fixé à un balais en bois, lui-même posé sur une table en plastique, l’antenne qui présentait peu de réfléchi reste assez bien adaptée. Mais surtout, le fait que toutes les antennes bien coupées me donnent le même coefficient 1,21 à mieux que 10^-2 près me fait dire que ma manip n’est pas si irréelle.
C = 1,21 λ F



L’instrument pour le réfléchi est un Bird 4304A. Il ne requiert aucun ajustement ni calibrage pas l’utilisateur. A la prochaine occasion je confirmerai les mesures avec un RLB, mais à priori, je ne le mets pas en doute. On l’utilise aussi pour les ajustements et mesures de multicoupleurs et duplexeurs ; ses résultats sont confirmés par ceux de l’analyseur de spectre.

Bien évidemment, je ne dispose pas d’une chambre anéchoïque. Je connais bien une entreprise qui fabrique antenne et cavités RF ; elle ne possède pas non plus de chambre et se contente. Avant de livrer une antenne, de vérifier son impédance sur toute sa bande dans le stationnement, à dix mètres des voitures (sic !).

Bonne journée.

[invitea3c675f3]

Bonjour à tous,

Nous avons fait cette semaine le TP sur le dipôle avec une cohorte d’une vingtaine d’élèves.

Petite présentation du matériel : le dipôle est une planchette d’aggloméré avec une feuille de mélamine sur deux faces ; le câble est un RG-58U dont le cœur va à un des fils du dipôle, la tresse à l’autre, donc sans aucun balun ou autre adaptateur.

Temp.jpg

L’émetteur est une répétitrice, ce que vous appelez RELAIS dans l’Hexagone, Kenwood TKR-750…

http://www.kenwoodusa.com/UserFiles/...KR-750_850.pdf

… avec une puissance de sortie jusqu’à 60W et impédance de sortie de 50 Ω, œuf corse.

On branche la sortie RF de la répétitrice au Bird 4304A (voir photo du post précédent), du Bird on se branche à l’antenne.

Le TP consiste à couper symétriquement les deux brins du dipôle dans le but de chercher à réduire le réfléchi au minimum lisible. La graduation la plus basse du Bird est de 200mW ; on estime 0W une mesure inférieure à 0,1W (une demi gradation). Ceci fait, on mesure avec un ruban à mesurer la longueur totale du dipôle puis on calcule c selon la formule :

c = 1,21 λ f

Très régulièrement, on obtient autour de 3% d’erreur - qui est bêtement l’erreur sur la mesure de λ avec un ruban à mesurer. Pour finir, nous avons reprogrammé la fréquence d’émission de la Kenwood, sans modifier l’antenne coupée à la fréquence initiale afin de déterminer la bande passante du dipôle jusqu’à 1,5 :1 de ROS (VSWR).

Fréquence P.Directe(W) P.Réfléchie(W) VSWR:1

148 13 2,2 2,398
149 12 2 2,380
150 10 1,8 2,474
151 9 1,5 2,380
152 9 1,4 2,303
153 8 1,3 2,351
154 8 1,2 2,264
155 9 1,1 2,075
156 14 1 1,729
157 14 0,7 1,576
158 15 0,3 1,329
159 16 0,3 1,317
160 15 0 1,000
161 16 0 1,000
162 16 0 1,000
163 16 0,2 1,252
164 16 0,3 1,317
165 16 0,6 1,480
166 14 1 1,729
167 16 1,8 2,009
168 16 2,2 2,179
169 14 2,7 2,566
170 12 2,7 2,805

Temp_2.jpg

Mesure sur un dipôle du VSWR selon la fréquence

Je ne dis pas que je suis dans des conditions de mesure idéales, pas de chambre anéchoïque et il y a pas mal de métal autour ; par contre je plaide que ce TP fonctionne à merveille, l’absence de puissance réfléchie, il me semble, prouve que ce dipôle est adapté à 50 Ω et qu’on obtient régulièrement confirmation de la formule c = 1,21 λ f.

[invite6dffde4c]

Bonjour Louloute.
Je crois fermement (et vous aussi, j'en suis sur) que la vitesse de la lumière est celle que nous utilisons toujours. Et, comme la fréquence est sure, c'est le lambda que vous utilisez qui n'est pas ce que vous croyez mais deux fois la longueur de votre antenne.
Cela veut simple dire qu'en utilisant un dipôle comme le vôtre on arrive à l'adapter à une certaine longueur.

Mais je suis un peu méfiant de l'aggloméré. Non seulement à cause des pertes, mais à cause de la constante diélectrique.
Cordialement,

EDIT: De plus, les brins ne sont pas nus mais recouverts de l'isolant habituel (PVC ?).

[invitea3c675f3]

Nous sommes bien d’accord : Le pavillon de Breteuil n’a pas fait dernièrement de communiqué que son c étalon en platine rhodié a perdu 20% de sa longueur.

Ce qui me chagrine depuis le début de ce fil, c’est qu’officiellement, le dipôle ne peut être adapté qu’à 73Ω…

http://fr.wikipedia.org/wiki/Antenne_dipolaire

…or les miens, j’en utilise dix, fonctionnent parfaitement à 50Ω.

L’aggloméré a été choisi parce qu’il y en avait en ébénisterie ce jour là ; des dipôles sur carton peuvent aussi s'adapter à 50Ω. Ce dipôle fonctionne aussi avec des fils dénudés, je ne pourrais pas affirmer si le coefficient 1,21 (qui correspond à une longueur 0,41 λ de chaque brin) restera inchangé avec du fil dénudé, mais ça ne m’étonnerais pas car les fabricants d’antenne fournissent la même antenne en aluminium ou en alu anodisé, donc recouvert d’un isolant.

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Je ne doute pas de vos mesures. Mais je ne peux pas tirer des conclusions.
Vos conditions de mesure sont trop loin du cas "idéal".
Il faudrait utiliser une ligne équilibrée ou faire comme moi, mesurer un dipôle lambda/4 avec un plan de masse. Au moins ainsi on sait que le non équilibrage ne fausse pas les résultats.
Et utiliser un brin nu et tenu seulement à la base ou par les plots éloignés.

Je fais confiance à la "valeur officielle" de l'impédance de l'antenne. Je pense qu'elle à été mesurée dans les bonnes conditions. Meilleures que les vôtres ou les miennes.

Nota: un brin entouré de diélectrique devient plus capacitif ce qui expliquerait qu'il donne des résultats d'un brin plus long.
Cordialement,

[izentrop]

Bonjour,
Avez-vous essayé avec plusieurs longueurs de câble coaxial, car en régime d'onde stationnaire, il fait en partie antenne et ne rempli plus son office de guide d'onde.
Un court-circuit du cable à un multiple de λ/4 x coef de vélocité et votre ros-mètre indique un transfert parfait sans retour .
http://fr.wikipedia.org/wiki/Ligne_d...de_propagation

[izentrop]

Je crois que c'est lambda/2 les nœuds de courant http://alainrobichon.free.fr/cours/P...iale_part2.pdf

[invite6dffde4c]

Bonjour Poillaineux.
Merci. Mais je vous assure qu'aussi bien Louloute/Qc que moi, connaissons le sujet.
Il s'agit ici des différences entre les résultats théoriques et l'expérience. Et les expériences en matière d'antennes sont difficiles à mettre en œuvre à moins d'avoir les moyens de grosses industries. Notamment pour les salles anéchoïques, que je n'ai jamais vu, sauf en photo.
Au revoir.

[calculair]

Bonjour,

Je n'ai jamais vu des salles anéchoïques. De plus cela doit être plus ou moins efficace selon la longueur d'onde.

Evidemment si il y a des réflexions significatives, cela va plus ou moins perturber les mesures de l'antenne.

Par expérience l'adaptation est nécessaire pour les émetteurs si le retour d'énergie est significative, en général il y a de la marge. Un émetteur TV analogique s'il est mal adapté cela crée des image fantôme.C'est pour cela qu' en général on demande mieux que 27 dB.

Le Feeder fait entre 200 ou 300 m pour les émetteurs de fortes puissance ( plusieurs kW )

[invite6dffde4c]

Bonjour Calculair.
Je ne pense pas que les images fantômes des anciennes TV étaient dues à une mauvaise adaptation de l'émetteur. Ça ne colle pas côté temps. Une ligne faisant quelques 70 µS. Donc, il aurait fallu quelque chose comme 7 µs de retard ce qui fait 1050 m pour un aller-retour. (Et 700 m dans un coax).
D'après ce que j'ai lu, les images fantômes étaient dues à la réflexion sur des objets (bâtiments). Et c'est même la raison pour laquelle on préférait la polarisation horizontale (angle proche de celui de Brewster) dans les villes et on acceptait de la polarisation verticale dans les campagnes.
Cordialement,

[calculair]

Bonjour LPFR

Le son comme tu le sais fait a peu prés 300 m à la seconde

La lumière fait presque 300 m à la micro seconde

un feeder de 300 m crée suite à un aller retour un écho à 2 micro secondes ce qui se voit sur l'image. ( doublage de lignes verticales par exemple)

On minimise se phénomène en mettant un circulateur avec une charge poubelle cote émetteur.

Par ailleurs tu as raison, certains obstacles créent des images phantomes qui sont davantages decallées du fait des distances mises en jeux.

[calculair]

Bonjour,

Dans le domaine des faisceaux hertzien l'adaptation du feeder est aussi très importante pour éviter des distorsions. Dans ce type de modulations, les distorsion linéaires en HF crée des distorsion non linéaires en bande de base.

L'exigence vient provient qu'il faut respecter un niveau de distorsion acceptable après un grand nombre de bonds.

Pour ce qui est d'une manière générale, le contrainte de respecter des adaptation s meilleures que 15 ou 20 dB ne semble pas provenir d'un déficit d'énergie rayonnée ou de surchauffe de l'émetteur, mais du niveau de distorsion acceptable.

Evidemment si la desadaption est très mauvaise, surtout en émission, si plus 1/10 de la puissance revient ( 10 dB ) cela commence à être préoccupant pour la dissipation thermique des etages finaux

En réception c'est moins critique pour la puissance émise et la portée de la liaison

[invitea3c675f3]

Bonjour,

@Poillaineux : j’utilise dix antennes dipôles, la longueur du coax est aléatoire, autour d’un mètre ; chacune fonctionne avec les mêmes résultats. En principe, lorsqu’on mesure des ROS, la longueur du coupleur directionnel additionné à celle du câble pour la mesure devrait faire λ/2 sous peine de fausse lecture s’il y a des ondes stationnaires, je me suis fait piéger une fois. Si tout est adapté, il n’y a qu’une onde directe et les câbles peuvent être de n’importe quelle longueur.

@Calculair : les images fantômes en télé analogique venaient le plus souvent d’une désadaptation (terminaison absente) dans un réseau distribué. Quand on sait qu’on va avoir de la réflexion (comme souvent en trunking) on interpose deux calculateurs entre l’émetteur et le nœud.

https://www.google.ca/search?q=circu...ml%3B295%3B300

@LPFR : effectivement, je pourrais me placer dans des conditions meilleures avec un fouet quart d’onde. Moi non plus je n’ai jamais vu de chambre anéchoïque, les fabricants d’antenne de Mtl n’en ont pas.

https://www.google.ca/search?q=mobil...2F%3B662%3B475

Merci pour votre aide à tous.