Une antenne Ground-Plane Multibande !

Un désir ou une réalité ? …

L’article qui le premier a évoqué la possibilité d’un fonctionnement multibandes pour une antenne type Ground-Plane est paru dans la revue “toute l’électronique”, n°336, de Juin 1969, sous la plume de Ch Guilbert — F3LG, qui au cours du siècle passé fut l’auteur de nombreux articles de livres destinés au radio-amateurisme. J’ai expérimenté cette antenne avec des résultats très intéressants. La longueur du brin rayonnant et des radiales faisaient 7,07 m et l’antenne était utilisée pour les bandes de 40m à 10m.

Taillée pour la bande des 30m, j’ai obtenu la plupart du temps de meilleurs résultats qu’avec un long fil de 40m et ce malgré un terrain peu favorable aux angles de départ faibles !

F5imv

Rappels sur la Ground-Plane

Pour la rédaction de “Rappel sur la Ground-Plane” et de “Perdons nos habitudes”, je me suis très largement inspiré de l’article originel de F3LG.

Dans la forme orthodoxe, on donne au brin rayonnant vertical, de même qu’aux quatre brins du «sol artificiel », une longueur égale à λ/4 pour la fréquence de travail prévue. L’impédance est de 36 Ω (et purement résistive) entre la base du brin vertical et le sol artificiel, lors de cette vibration en  λ/4 (c’est-à-dire de la présence du ventre d’intensité à la base du brin vertical).

Les «bonnes habitudes» veulent alors qu’on songe à connecter entre ce dernier point et le sol artificiel, une ligne à ondes progressives en câble coaxial. Si l’on considère que l’impédance varie de 36 Ω , avec les brins du « sol artificiel» situés dans le plan horizontal, à 73 Ω avec ces mêmes brins abaissés à la verticale, on admettra que, pour une certaine position oblique intermédiaire, cette impédance passe par la valeur de 52 Ω à  la base de l’élément vertical, autorisant de fait le branchement direct d’un câble coaxial de 52 Ω d’impédance caractéristique.

Toutefois, il était bon de faire ce rappel, pour mettre en évidence ce point essentiel : l’antenne “ground-plane” réalisée conformément aux principes habituels reste obligatoirement liée à la longueur de λ/4 pour chacune de ses parties, et que, de ce fait, elle ne peut être qu’un aérien mono-bande.

Perdons nos habitudes

Si nous rapprochons les figures 1 et 2, il devient parfaitement admissible de penser qu’au dessous du “sol artificiel”  d’une antenne GP s’établit l’image du brin rayonnant vertical. Ainsi les deux parties AT et TA’ de la figure 1 deviennent, de la sorte, les deux moitiés d’un doublet vertical auquel on a parfaitement le droit d’appliquer les mêmes méthodes d’alimentation que pour une classique antenne Lévy.

Ainsi il est prévisible que les ondes stationnaires n’ayant pas trouvé place sur la partie rayonnante du système, pourront se trouver inscrite sur la ligne. On arrive ainsi à une antenne ground-plane dont les divers brins n’auraient plus à être taillés pour une fréquence donnée, c’est à dire à une antenne ground-plane multibande (Fig 3). Attention, la jonction des brins horizontaux doit obligatoirement être bien isolée de la terre.

Construction

Rien de bien particulier; en ce qui me concerne j’ai taillé le brin rayonnant en f() de la bande la plus basse sur laquelle je désire travailler. Je voulais favoriser le 30 m, j’ai donc taillé le brin rayonnant, et les radiales, à 7,07m. Cet antenne est tout de même utilisable, avec des fortunes diverses, sur la bande 40m. Les radiales seront positionnées à l’horizontale. Le point d’alimentation de l’antenne se trouve à une hauteur de 4,20m  par rapport au sol. L’antenne est alimentée par le biais d’une ligne bifilaire en 450 Ω. Cela aurait pu être fait en “twinlead” de 300 Ω ou avec une “échelle à grenouille” de 600 Ω. Les radiales se trouvent à 4,20m du sol pour une question de rendement. En effet, plus l’antenne est haute moins fortes seront les pertes dues à l’influence du sol.

La ligne bifilaire sera raccordée à un coupleur type montage en parallèle, ce qui permet de travailler avec une haute impédance en bout de la ligne bifilaire.

Si vous ne disposez que d’un coupleur avec montage en série, vous serez obligé de calculer l’ensemble longueur fouet + longueur échelle de telle manière que vous ayez une basse impédance en bout de la ligne d’alimentation. Pour vous affranchir de ces calculs, je vous recommande l’utilisation du logiciel d’optimisation d’une antenne Center Fed ou Levy de F5IMV.

Simulation

J’ai réalisé a simulation avec le logiciel 4nec2 qui tourne sous Windows (W7 à W11). L’antenne en test possède un fouet de 7,37m et une ligne bifilaire en 450Ω de 8m de long (K=0,92). Le point d’alimentation de l’antenne par le feeder est à 4,20m du sol.

GP_40m

GP_30m

GP_20m

GP_17m

GP_15m

GP_12m

GP_10m

Ci-joint un lien vers le fichier de définition de l’antenne pour utilisation avec 4nec2.

Retour d’expérience :

La construction de l’antenne est simple, sans soucis de réalisation. Une petite canne à pêche pour réaliser le fouet, avec le fil de cuivre vernis qui passe à l’intérieur et qui sort par le bas du tube. Ce fil sera branché sur un des fil de la ligne parallèle. Quatre fils, de la même longueur que le fouet pour réaliser les radiales. Nous fixons ces fils sur la base de la plaque en L qui :

• dans sa partie horizontale supporte les 4 radiales, le second fil de la ligne bifilaire sera fixé sur cette plaque,
• dans sa partie verticale supporte la canne à pêche

Le tout sera fixé sur un mat. Attention cette plaque doit être isolée de la terre, nous sommes dans un système symétrique.

Je ne m’étendrai pas sur la partie réalisation mécanique de cet ensemble.

Voilà une réalisation qui peut choquer beaucoup de gens. Je peux vous garantir que cette antenne fonctionne parfaitement. Elle respecte tout à fait les règles de fonctionnement de l’antenne Marconi (voir Fig 1). (Pour des explications complètes sur le fonctionnement de cette antenne, lire l’article de F3LG, lien en bibliographie). Je ne ferai pas de comparaisons avec une Levy ou une G5RV car ces antennes fonctionne en polarisation horizontale. L’antenne n’est pas miraculeuse et se comporte, avec un fouet de 7,07m comme :

• une 1/4 d’onde sur 30m,
• une 1/2 onde sur 15m,
• une Extended Zepplin ≈0,64λ sur 12m.

Je possède toujours cette antenne et c’est avec elle que je travaille sur 30m avec d’excellents résultats.

En conclusion :

• parfaitement multi-bandes avec une boite d’accord montage parallèle,
• un angle de tir suffisamment bas pour permettre de faire du Dx,
• QSJ ridicule.
• De très bonnes surprises pour ceux qui testeront cette antenne !

Bonne construction et je suis preneur de vos retours d’expérience.

Bibliographie

• Pour approfondir vos connaissances sur la GP lire l’article original : GP multibandes de Ch Guilbert F3LG.

F5imv File : GP_Multibandes.html  dernière mise à jour le : 15/03/2024