L’antenne Beverage

La Beverage est une antenne réservée exclusivement à la réception. S’assurer d’une bonne récep­tion sur les bandes basses n’est pas chose facile. Les si­gnaux des correspondants DX ont beau être puissants, les di­vers brouillages gênent leur compréhension. Il faut donc s’orienter vers des aériens à faible rendement mais au lobe de rayonnement relativement pointu. L’antenne Beverage ré­pond à cette demande. Cependant, il ne faut pas perdre de vue qu’une telle antenne ne peut être utilisée en milieu ur­bain.

ANTENNE BEVERAGEle fil ne descend pas à angle droit pour éviter que les parties verticales éventuelles ne captent des signaux indésirables 
 

 Principe

L’antenne est constituée d’un un long-fil horizontal char­gé à une extrémité par une ré­sistance reliée à la terre. Deux points la différencient de l’an­tenne long fil chargée : sa hau­teur au-dessus du sol, qui peut être faible ; et le fait qu’elle s’accommode parfaitement d’un mauvais sol puisque son rendement n’est pas un critère important, dans la mesure où cette antenne ne sert pas en émission.

Du fait de la longueur du fil, de sa proximité du sol, l’anten­ne peut être considérée com­me une ligne filaire chargée ; le second élément de la ligne n’étant que l’image électrique du fil dans le sol. Le sol n’est pas « et de loin » un conducteur parfait. De ce fait, nous avons affaire à une ligne à pertes.

La résistance R doit char­ger cette ligne de manière à ce qu’elle fonctionne en ondes progressives. La résistance se­ra un modèle au carbone, non bobinée, capable de dissiper quelques watts. Bien qu’une résistance de 1 watt suffise, un montage avec une dizaine de résistances de 4 700 ohms 1 watt, permettra de dissiper 10 watts et éven­tuellement de faire une mise au point en mesurant le ROS en émission, l’émetteur étant réglé à faible puissance.

Lorsque la résistance opti­male a été trouvée, l’aérien est unidirectionnelle et favorise les stations situées dans le prolongement du fil. Il reste toujours directif dans les autres directions. La figure 2 donne le diagramme de rayonnement dans le plan vertical.

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La Prise de Terre

La prise de terre doit assu­rer le retour des courants HF reçus par le fil afin de créer l’image électrique de l’antenne dans le sol. Elle doit assurer aussi, si nécessaire, le retour du courant du relais jusqu’à la station.

En effet, il est possible de mettre en place plusieurs Be­verage dans des directions différentes. Dans ce cas, il est indispensable d’avoir un relais pour commuter les antennes. Un simple piquet enfoncé dans le sol risque, dans certains cas, d’être insuffisant.

En ce qui concerne le courant HF, de mauvais contacts avec la terre abaissent le rendement de l’aérien. Cela n’est pas catastrophique dans la mesure où il ne sert qu’en réception, mais il ne faut quand même pas exagérer !

FIG 1ant beverage002
Fig. 1L’antenne Beverage. Il s’agit d’un long-fil placé horizontalement Au-dessus du sol. Il est d’un côté relié au sol à travers une résistance, de L’autre, il est connecté au récepteur. Sur le dessin, l’antenne favorise les Signaux venant de la droite.

Longueur du Fil

La théorie montre que le gain de l’antenne augmente lorsque la longueur du fil aug­mente. De même, sa directivité augmente et son angle de dé­part s’abaisse sur l’horizon. Il semble donc, à priori, que l’on ait intérêt à utiliser une lon­gueur de fil la plus importante possible.

L’expérience prouve qu’il est nécessaire de dépasser 4 ou 5 longueurs d’onde, ce qui est important sur 80 et 160 mètres. Tout le monde n’a pas cette possibilité. Pour ma part, j’utilise 120 mètres de fil, ce qui rend pratiquement nulle son utilisation sur 160 mètres. Les premiers effets se font sentir sur 80 mètres et j’obtiens d’ex­cellents résultats sur 30 et 40 mètres. C’est assez spectacu­laire.

Toutefois, pour un con­cours, il y a parfois des possibi­lités de s’arranger avec le voi­sin s’il dispose d’un champ im­portant. C’est de cette façon que procède l’équipe de TM1C. Si le terrain le permet, il est aussi possible d’en dispo­ser plusieurs en étoile tout au­tour de la station. C’est sans doute très dur pour le mythe de la polarisation verticale et du DX, mais c’est comme cela. Seul un très bon sol. c’est-à-di­re l’eau (salée de préférenceNDLR), peut rattraper la situa­tion.

Pour les grandes longueurs d’onde, un déphasage pro­gressif du courant le long de la ligne fait, qu’au-delà d’une cer­taine longueur, il est trop dé­phasé par rapport à l’onde inci­dente pour que les courants in­duits soient cumulatifs, d’où une chute du gain.

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La question se pose de sa­voir quelle longueur minimale l’on peut donner à cette anten­ne sans qu’elle perde toutes ses propriétés. Sur ce point. une longueur d’onde semble un minimum à respecter, bien que certaines expériences aient pu donner des résultats intéressants avec des lon­gueurs inférieures. En fait, n’importe quel fil peut donner des résultats intéressants le jour où, par hasard, un de ses creux de rayonnement corres­pond à une station «brouilleuse», et un de ses maximums tombe sur la station convoitée par l’opérateur !

Tous les chasseurs de DX, sur les bandes basses, savent déjà qu’il est bon pour la récep­tion de pouvoir commuter rapi­dement les antennes dispo­nibles à la station afin d’adop­ter, dans chaque cas, celle qui donne le meilleur rapport si­gnal/bruit.

Enfin, sachez que la lon­gueur idéale pour une Bevera­ge se calcule de la façon sui­vante : L = 1,25 x longueur d’onde. Soit, par exemple, pour la bande 40 mètres 54 mètres de fil.

Hauteur du Fil

Le principe de l’antenne Beverage veut que le fil soit proche du sol. sinon il s’agit d’une antenne «long fil», chargée ou non.

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L’antenne peut être très basse, quelques dizaines de centimètres, mais dans ce cas. Elle risque d’être très rapidement détruite par le passage des animaux ou des prome­neurs. Pour cette raison, on adopte une hauteur de deux mètres. Pour ma part, j’ai utili­sé les poteaux de bordure que l’on trouve un peu partout en campagne pour délimiter les champs. Ces poteaux font entre 1 et 1,50 mètres de haut. Certaines expériences montrent qu’à chaque hauteur de fil correspond une longueur optimale au-delà de laquelle le gain commence à baisser. Les longueurs comprises entre 3 et 5 longueurs d’ondes s’accommodent parfaitement d’une hauteur comprise entre 2 et 3 mètres. Cette relation hauteur/longueur est d’ailleurs loin d’être critique et, dans le domaine de nos activités radioamateur, c’est le plus souvent la disposition des lieux qui impose aussi bien la hauteur que la longueur de l’antenne.

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Diamètre du Fil

Un gros diamètre de fil tend à améliorer le rendement de l’aérien. Dans les applications Amateurs, il n’est pas néces­saire d’aller très loin dans ce domaine et, à condition d’utili­ser du fil de cuivre, des diamètres compris entre 1 et 13 mm conviennent parfaitement. Vue les longueurs néces­saires, on adopte générale­ment du fil dont on dispose dé­jà ou celui que l’on peut acqué­rir au meilleur prix. Le diamètre choisi doit simplement assurer la solidité de l’ensemble en fonction du vent, de la neige éventuelle et de l’espace entre les supports.

Bande Passante  et Adaptation des Impédances

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Ce type d’antenne est apé­riodique puisqu’elle est assimi-labié à une ligne chargée par son impédance caractéris­tique. Son impédance d’at­taque est donc égale à celle de la charge R, quelle que soit sa longueur ou sa fréquence d’uti­lisation, dans la mesure où la longueur du fil dépasse la lon­gueur d’onde la plus grande sur laquelle on désire travailler. Même non chargée (antenne bidirectionnelle), l’expérience montre que la proximité du sol, grâce aux pertes qu’il induit, rend l’antenne peu sélective. Dans ce cas, l’impédance d’at­taque n’est quand même pas parfaitement constante et se retrouve supérieure à 500 ohms pour les longueurs de fil correspondant à des multiples d’une demi longueur d’onde, et inférieure à 500 ohms pour des multiples impairs du quart d’onde. Le système permettant d’attaquer parfaitement une antenne Beverage, quelle que soit la longueur du fil, quelle que soit la fréquence, qu’il soit chargé ou non, est donné en fi­gure 3.

Il y est fait utilisation d’un circuit accordé jouant le rôle detransformateur d’impédances le rapport du nombre de spires primaire/secondaire adapte la partie résistive de l’impédance de l’antenne aux 50 ou 75 ohms de la ligne coaxiale ; le condensateur ajustable et la self, une fois l’accord trouvé, compensent les éventuelles composantes capacitives ou selfiques de l’aérien. Pour la mise au point, il suffit de se mettre en émission à puissan­ce réduite (si l’on utilise une ré­sistance de bonne puissance), avec un ROS mètre insère dans la ligne coaxiale, de re­chercher la prise P sur la bobi­ne, et la position du condensa­teur variable qui donnent un ROS de 1:1.

L’inconvénient de ce systè­me d’adaptation est que l’an­tenne est alors strictement mo­nobande, et qu’il faudra choisir une fois pour toutes entre la version chargée et la version à l’extrémité libre. Pour une utili­sation sur plusieurs bandes, il sera donc nécessaire de mettre en place un système à commutation pour chacune de ces bandes.

Il est donc préférable d’utili­ser un système d’adaptatior d’impédances apériodique a tore ferrite comme indiqué er figure 4.

Le tore est à choisir en fonction des bandes désirées (1,8 à 7 MHz, par exemple). Il doit, par ailleurs, être capable de supporter la puissance qu lui sera appliquée dans la pha­se de mise au point (20 à 25 watts, par exemple). La mise au point consiste à rechercher les valeurs de P et de S des nombres de spires au primaire et au secondaire qui donnent un ROS le plus faible possible sur chacune des bandes sou­haitées, avec et sans résistan­ce de charge. Il est certain que le résultat de cette recherche ne sera qu’un compromis.

Le tableau-l donne les va­leurs de ROS relevées avec trois rapports de transforma­tion sur 80 et 40 mètres, avec un fil long de 130 mètres, placé à 3 m du sol et chargé ou non par une résistance de 470 ohms. Le fil a 2 mm de dia­mètre.

La solution 3 spires/10 spires donne des résultats par­faitement acceptables dans toutes les situations.

Il ne faut pas se polariser sur un ROS strictement égal à 1:1 pour une antenne dont les pertes sont plus dues au sol qu’à la ligne qui l’alimente. On peut s’estimer satisfait si le ROS reste inférieur ou égal à 2:1 dans toutes les circons­tances d’utilisation.

Effets des Parties Verticales

L’intérêt d’une antenne Be­verage réside dans sa directivi­té. Or, deux parties de l’anten-ne sont susceptibles de capter des ondes venant de toutes les directions, et donc de gâcher totalement les performances de l’aérien : il s’agit des deux parties verticales, côté alimen­tation et, en version chargée, côté résistance.

En effet, si la partie hori­zontale est située à deux ou trois mètres du sol, on a de chaque côté deux ou trois mètres de fil vertical faisant of­fice de verticales raccourcies susceptibles de ramener des signaux importants à la station.

Il existe plusieurs mé­thodes pour annuler ces effets. Pour ma part, j’ai fait en sorte que le fil ne descende pas de façon verticale mais avec un angle important ce qui semble satisfaisant. Mais on peut faire mieux !

Le câble coaxial sera posé sur le sol ou même légèrement enterré ce qui évitera de capter des signaux nuisibles à la di­rectivité de l’antenne.

Tensions Induites

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Les antennes Beverage courent le plus souvent sous les antennes d’émission et elles sont l’objet de courants induits importants pendant les périodes d’émission. Les ten­sions ainsi ramenées au ni­veau de la station entraînent parfois des instabilités de l’émetteur et des auto oscilla-tions. Il est alors nécessaire de court-circuiter les câbles co-axiaux des Beverage pendant les périodes d’émission. Vous pouvez aussi avoir quelques surprises avec les retours sur les alimentations basses ten­sion.

Sources : CQ radioamateur Mai 199   Par Sylvio Faurez  F6EEM

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