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Gain d'une antenne

 
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 Jean
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 MessagePosté le: Mer 7 Juin - 08:47 (2017)    Sujet du message: Gain d'une antenne Répondre en citant

Gain d'une antenne

Il se mesure en dB ( déciBels )

- la référence est l'antenne isotrope: elle n'existe pas mais elle serai une antenne qui rayonnerait toute sa puissance dans toutes les directions. Elle ne nous intéresserait pas puis qu'en général, par exmple on n'a pas besoin d'envoyer de la puissance ni en l'air ni vers le sol.

- Le dipôle demi-onde: il a un gain de plus de 2 dB. Il devient très intéressant. Reste à déterminer dans quelle direction il envoie notre émission.

- Toutes les autres antennes ont un gain qui pourra aller de 0 dB à 10 ou 20 dB de gain. Ce gain sera fonction de plusieurs paramètres tels que la direction ou l'environnement.


Ces décibels que l'antenne apporte vont permettre de gagner en émission et en réception. Et c'est là l'avantage du gain de l'antenne: si on augmente la puissance de l'émetteur, on se fait mieux entendre mais on n'entend pas mieux et on parait sourd.

La PAR
C'est la Puissance Apparente Rayonnée qui tient compte du gain de l'antenne.
3 db font doubler la puissance.
Avec 10w vous obtenez 20w

La PIRE
C'est la Puissance Isotropique Rayonnée Équivalente par rapport à l'antenne isotrope imaginaire
Avec une antenne ayant un gain de 3 dB et avec 10w on obtient:
10 x 3,27 = 32,7 w

Pour résumer, il faut bien choisir son antenne et éviter les pertes dans les fiches et le câble.
Voici le résultat en fonction du gain de l'antenne en utilisant 10w:
-Antenne 0db -> sortie 10w
-Antenne 3 db -> sortie 20w
-Antenne 6 db -> sortie 40w
-Antenne 10 dB -> sortie 100w
-Antenne 20 dB -> sortie  1000w
Vous constatez que le gain n'est pas linéaire, sinon 6dB+6dB soit 12 dB feraient 80w.
Pour calculer faites doubler la puissance chaque fois que vous comptez 3 dB.
Ainsi 12 db = 3dB + 3 dB + 3 dB + 3 dB . On multiplie par 2 chaque groupe de 3db.
Donc pour 12 db on a un gain de 2x2x2x2=16 soit une puissance de 160w ( 10w x 16 )

Vous choisirez maintenant l'antenne en vérifiant le gain en dbi ou dB pour calculer la puissance en PIRE ou en PAR
En utilisant un ampli avec 100w on a un gain de 10dB, avec 1000w à peine un gain de 20 dB et on n'entend pas mieux...
73
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 MessagePosté le: Mer 7 Juin - 08:47 (2017)    Sujet du message: Publicité

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 Jean
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 MessagePosté le: Jeu 8 Juin - 07:37 (2017)    Sujet du message: Gain d'une antenne Répondre en citant

Pour faire suite au gain des antennes, voici quelques chiffres sur les antennes dans le commerce ( ici SIRIO): ce sont les données du constructeur, difficiles à vérifier.
- 1/2 onde SIRIO Gain Master HW :      0dB                       -> 10w en entrée, PAR de 10w
- dipôle SIRIO SD 27 :                          0dB                       -> 10w en entrée, PAR de 10w
- 5/8 Ground Plane SIRIO 2016 5/8     1,3dB                     -> 10w en entrée, PAR de 12,5w
- 3 éléments Yagi SIRIO SY-3                8,5dB                    -> 10w en entrée, PAR de 63w
- 4 éléments Yagi SIRIO SY-27-4          11dB                      -> 10w en entrée, PAR de 125w

On constate qu'avec 100w dans une 5/8 ( gain de 1,3dB ) on obtient 125w soit la même puissance que 10w dans une 4 éléments.
Avantage de la directive: gain de 11dB en réception mais une seule direction est privilégiée.
Avantage de l'antenne verticale GP: toutes les directions sont contactées mais le gain est moindre.

Bon trafic. Jean
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 MessagePosté le: Sam 17 Juin - 08:13 (2017)    Sujet du message: Gain d'une antenne Répondre en citant

Voici les gains des antennes les plus classiques ( extrait du site de F5AD, OM bien connu qui vient de décéder )

Doublet demi onde; 0 dBd
Cadre onde entière ( appelée aussi cubical quad 1 élément ) 1,5 dBd
Lévy onde entière (2x0,5 lambda) 1,7 dBd
Long fil 2 lambdas 2 dBd
Long fil 4 lambdas 3,3 dBd
Yagi 2 éléments 5,5 dBd
Cubical Quad 2 éléments 7 dBd
Yagi 3 éléments 7,5 dBd
Yagi 4 éléments 9,5 dBd

Le choix devra être fait en fonction de plusieurs critères:
- la place disponible
- le prix
- la destination des correspondants.

Bon trafic
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 MessagePosté le: Lun 19 Juin - 08:45 (2017)    Sujet du message: Gain d'une antenne Répondre en citant

À quoi faut-il penser quand on choisit d'installer une antenne:
- l'antenne est symétrique: si elle a un bon gain en réception, elle a le même gain en émission et inversement.
- Plus l'antenne est grande par rapport à la longueur d'onde, plus elle est efficace: il vaut mieux utiliser un dipôle de 2x2,75m qu'une antenne de mobile.
- Toute antenne diffuse son énergie ou en reçoit dans des directions privilégiées: les lobes.
Ces lobes ont des formes et des directions diverses. Il vaut mieux une antenne qui a peu de lobes situés dans la même direction.
Si possible ces lobes seront bas sur l'horizon et la présence du sol joue beaucoup ( sa qualité, sa hauteur etc ): c'est l'angle de départ.

Pour imager:
- une antenne qui envoie son énergie vers le haut est-elle intéressante ? Oui, dans une vallée, pas dans les Landes...
- une antenne située trop bas près du sol risque de voir ses lobes relevés vers le haut.
- pour visualiser les lobes il faut utiliser un programme en précisant les caractéristiques de l'antenne ( dimensions, diamètre des tubes, espacements etc )
- les lobes secondaires peuvent être néfastes (si on ne veut qu'une direction privilégiée) ou bénéfiques ( si on veut aussi utiliser les côtés).
- il est difficile de comparer 2 antennes avec une simple utilisation. Les lobes étant différents, l'une sera meilleure dans une direction, l'autre dans une autre.

Il est donc très important de connaître les caractéristiques de son antenne, de visualiser ses lobes et de l'installer dans les règles de l'art... quand on a la place de le faire.
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 MessagePosté le: Mar 20 Juin - 08:35 (2017)    Sujet du message: Gain d'une antenne Répondre en citant

Voici quelques logiciels pour étudier votre antenne:
EZNEC ( Windows ) --->  http://fr.freedownloadmanager.org/Windows-PC/EZNEC2.html
Qantenna ( Linux) Libre et gratuit --->  http://qantenna.sourceforge.net/

Ici une copie d'écran de Qantenna sous Linux

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 MessagePosté le: Mer 21 Juin - 09:14 (2017)    Sujet du message: Gain d'une antenne Répondre en citant

Influence de la qualité des fiches

La plupart du temps nous utilisons de fiches PL puisque nos tx en sont équipés.
Elles sont faciles à souder mais il faut soigner:
- le montage de la fiche ( bonne soudure de l'âme et s'assurer du meilleur contact possible de la tresse). Dans certains cas il est possible de souder la tresse mais ce n'est pas facile.
- la qualité de la fiche: l'isolant peut être du téflon ( le meilleur )  du plastique ou une matière ressemblant à de la bakélite. Le prix fait parfois la différence mais pas toujours.
- la fiche PL ( appelée aussi SO239 ) laisse passer la HF jusqu'aux environs de 500 MHz ( pour les meilleures) mais c'est là qu'intervient le rôle de l'isolant qui doit être excellent. À 27 MHz la fréquence commence à être élevée et les pertes ne sont plus négligeables. Elles augmentent rapidement en montant en fréquence.
- la perte est d'au moins 0,25 dB dans chaque fiche. D'où l'intérêt de ne pas avoir de raccords et que les connexions soient les meilleures. Sinon le gain de l'ensemble diminue rapidement.
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 MessagePosté le: Dim 25 Juin - 17:16 (2017)    Sujet du message: Gain d'une antenne Répondre en citant

Questions et réponses sur les câbles coaxiaux:

Les câbles entraînent des pertes non négligeables. Pour une installation neuve, autant profiter de choisir le meilleur coaxial. Mais tout dépend du budget dont on dispose.
La qualité dépendra du métal utilisé ( Le cuivre est préférable à un alliage ). Le meilleur isolant est l'air. Certains câbles utiliseront des cloisons de plastique renfermant de l'air ( très fragile ) d'autres une mousse, d'autres un diélectrique plus commun. Cela fera la différence de prix.
Le diamètre sera de 6mm ou 11Mm en standard mais d'autres diamètres existent sur le marché entraînant l'utilisation de connecteurs spéciaux.
Voici 4 références de câbles coaxiaux. Les 2 premiers sont de grands classiques, les 2 autres sont bien plus chers au mètre et moins faciles à trouver mais il vaut mieux les choisir. Voici pourquoi.
Les atténuations sont calculées pour 100m. En général on a vite une longueur de 25 mètres, distance entre la station et l'antenne ( sur le toit ou sur un pylône )

Câble        atténuation à 30MHz           Att 150 MHz        Att 400 MHz

RG58                10,9                                  17                      39
RG213                3,2                                    6                      13
Aircom+              1,8                                   3,3                   7,5
H1000                 2,2                                   5                      9

Le plus utilisé et le plus facile à trouver est le RG213, généralement appelé du "11 mm".
Il fait bien son boulot sur 27 MHz puisque pour 25m de longueur on aura une perte de moins de 1 dB. Par contre celui qui veut l'utiliser sur 446 MHz aura intérêt à bien réfléchir. Il aura plus de 3 dB de perte.
Un rapide calcul:
J'ai 10w en sortie du TX mais j'ai 3 dB de pertes à cause de mon coax, il ne me reste que la moitié soit 5 w dans l'antenne. Donc 5 w sont partis en chaleur.
Conclusion: il faut bien choisir son câble mais aussi il faut en prendre soin. Ne pas le courber trop serré et ne pas l'écraser.
Attention aussi aux entrées d'eau.

À bientôt pour la suite.
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 MessagePosté le: Mer 28 Juin - 08:27 (2017)    Sujet du message: Gain d'une antenne Répondre en citant

Qu'appelle-t-on l'impédance d'un câble coaxial ?

C'est cette fameuse valeur de 50 ohms que notre TX aime bien voir en face de lui. Elle peut avoir d'autres valeurs comme 75 ohms pour un coax de télévision.
Le TX va sortir sa puissance maximale s'il voit 50 ohms et la diminuer pour protéger l'étage final si nécessaire. En effet la puissance qui ne sort pas par l'antenne sera transformée en chaleur et le PA qui chauffe n'aime pas ça.
L'émission sera dans les meilleures conditions si le câble ET l'antenne font 50 ohms.  L'impédance du coax est fonction du rapport entre le diamètre de l'âme et le diamètre de la tresse. Si le câble a été pincé ou trop plié,  à cet endroit le câble est déformé et il perd son impédance. Il faut donc le traiter avec toutes les précautions.
De la même manière les fiches doivent être soigneusement soudées de manière à ne pas créer de rupture d'impédance:
- ne pas trop chauffer en soudant
- bien souder quand même ( ce qui peut être contradictoire )
- vérifier que tous les brins de l'âme sont bien dans la fiche.
- vérifier que les "moustaches" du blindage sont bien en place

Une astuce pour s'assurer de la qualité d'un coax si on a un doute: lui mettre une charge de 50 ohms au bout et mesurer l'impédance ( impédancemètre, Tosmètre ou pont de Wheatson ). Au tosmètre par exemple on doit lire un ROS de 1 sur 1 quelle que soit la fréquence et non pas sur une seule fréquence.
On accuse quelque fois une antenne de mal fonctionner et c'est le câble ou une connexion qui en est la cause.

Bonne bidouille.
 
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 MessagePosté le: Sam 1 Juil - 08:43 (2017)    Sujet du message: Gain d'une antenne Répondre en citant

Commpent établir le bilan d'une installation ?
Il faut tenir compte des gains et des pertes.
Prenons une station standard:
- TX 10w, Antenne gain 3dB, coax de 25m, 1 raccord au TX et 2 raccords pour passer dans le tosmètre
= gain de 3 dB
= pertes de 0,8 pour le coax RG213 + pertes de 0,75 dans les 3 fiches 3x0,25  -> Pertes totales 1,55
Ce bilan "standard" est de 3dB - 1,55 soit un gain de 1,45 dB
La puissance apparente sera de 15w à peu près ( je ne compte pas les pertes dans le tosmètre )

- La même station avec en plus un linéaire de 100w: on gagne 10 dB mais on perd aussi 2 connecteurs de 0,25dB soit 0,5dB
= gain 13 dB
= pertes 1,55 + 0,5= 2,05dB
Bilan avec ampli: 13-2=11dB
La puissance apparente sera de 126w  ( 11db apportent X12,59 )
C'est le même résultat qu'une station avec 10w et une antenne 4 éléments Sirio.

Faites le bilan de votre station et essayez de l'améliorer là où ce sera le plus facile. Chaque station est un cas particulier.
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 MessagePosté le: Aujourd’hui à 08:59 (2017)    Sujet du message: Gain d'une antenne

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