Quelle antenne pour la coupe du REF ?

Patrick Destrem – F6IRF

 

Introduction

Quelle antenne et à quelle est la hauteur dois-je la mettre, pour avoir le signal optimum pendant une coupe du REF ? Depuis bientôt 25 ans que je pratique ce concours, j’ai entendu de nombreuses théories circuler sur le sujet. A titre de curiosité j’ai voulu voir ce qu’il en était « scientifiquement » en utilisant le modèle de propagation VOACAP (développé par l’US Navy Research Laboratory et l’Institute of Telecommunications Sciences), modèle unanimement reconnu comme le plus fiable disponible aujourd’hui.

 

Première partie: une approche rapide

Pour des questions de commodité, j’ai d’abord utilisé l’interface graphique HAMCAP de VE3NEA, qui couplée avec DX ATLAS, du même auteur, permets des relevés directs sur une carte.

Je me suis cantonné aux bandes 40 et 80m, a une verticale et des dipôles a diverses hauteurs,  les QSO sur les bandes plus hautes étant généralement du ressort de modes de propagation particuliers (Onde de sol, Back-scatter, E’s, etc…) qui ne sont pas pris en charge par VOACAP.

 

Paramétrage de VOACAP (pour les spécialistes)

Le paramétrage utilisé par HAMCAP, pour les cartes est  le suivant:

Antennes

Dans cette première partie j’ai utilisé les modèles standards « hamcap »  (ces modèles sont représentatifs d’antennes amateurs situées en terrain moyen). Je reviendrai, dans la seconde partie sur d’autres antennes populaires.

  1. GP ¼ : Gain @7Mhz -0.4dBi, lobe principal à 24 degrés
  2. Dipole à 35 feet (11m) : Gain @7Mhz  6.6dBi, lobe principal à 57 degrés
  3. Dipole à 55 feet (17m): Gain @7Mhz 6.7dBi, lobe principal à 31 degrés
  4. Dipole  75 feet (23m): Gain @7Mhz 7.2dBi, lobe principal à 24 degrés

(les valeurs pour le 80m sont indiquées dans le tableau correspondant)

Note : le gain du dipôle le plus bas semble quelque peu optimiste (env. 1.5dB), mais nous y reviendrons dans la seconde partie.

Cas du 40m à mi journée pour des liaisons Franco-Francaises

L’antenne de réception est toujours l’antenne 1, l’antenne d’émission étant la seule variable

Je me suis d’abord livré à un relevé sur quelques villes, toutes situées dans la même direction. Ces valeurs, correspondent à la bande 40m , en Janvier, à mi-journée, pour un indice solaire minimum (SSN=0), tel celui que nous avons au moment ou j écris ces lignes (décembre 2007)

Les valeurs des tableaux  sont à interpréter de la façon suivante :

Colonne 1: distance en kilomètres

Colonne 3: Angle de radiation vertical (en degrés) requis à ce moment de la journée

Colonnes 4 a 7 : Rapport signal sur bruit, donné pour une bande passante de 1Hz : pour la SSB on doit retrancher 34dB (BP 2400Hz), et environ 24dB pour la CW (BP250Hz), afin d’obtenir le rapport signal/bruit effectif, qui évidemment ne tient compte que du « man-made noise » et pas du QRM des autres participants…  On doit bien sur ensuite ajouter les gains de l’antenne de réception par rapport à la GP, le gain de l’antenne d’émission (par ex 4dBd pour une 2elts, 6dBd pour une 3), ainsi que le gain de l’ampli si il y a lieu…Evidemment suivant la direction du QRM, de l’étalonnage et la linéarité du S-Mètre et de multiples autre facteurs impondérables,  il est a peu près impossible de déduire le niveau S-Mètre absolu du signal  écouté, ce dont on  se moque car qui nous intéresse ici c’est le signal relatif comparé des différentes antennes d’émission.

 

 

Bande 7Mhz SSN=0 1100Z fm JN35AU

 

dist

Ville

el

GP1/4

Dip11m

Dip17m

dip23m

Kms

G_dBi/El_deg

 

-0.4/26

6.6/57

6.7/31

7.2/24

110

Macon

72

Ft>muf

Ft>muf

Ft>muf

Ft>muf

222

Moulins

56

47

60

57

55

310

Bourges

50

52

63

61

59

441

Tours

44

56

65

65

63

532

Angers

35

58

65

66

64

636

Rennes

32

56

62

63

62

698

Vannes

30

54

59

60

60

844

Brest

27

49

56

58

59

 

 

On se concentre bien sûr sur des liaisons franco-françaises. Comme on pouvait le supposer la GP est de loin la plus inintéressante dans ce contexte : Quelque soit la distance, elle rend entre 7 et 13dB (de 2 a 4 points S sur un S-mètre courant(*) à n’importe lequel des dipôles. Il faut toutefois pondérer ce résultat, par le fait que le dipôle est supposé orienté au mieux vers le récepteur (si on a pas de dipôle rotatif il faut relativiser… on peut perdre jusqu’à  10dB sur les pointes même avec un dipôle en V-inversé, et plus si il est horizontal…).

(*) par ex mon IC756pro2 calibré a s9 sur une source de bruit blanc donne s5 pour le même signal atténué de 12dB. On est loin des 6dB par point S !

Comme on pouvait s’y attendre, le dipôle a 11m  (1/4wl AGL) donne le meilleur sur les distances les plus courtes… quant au dipôle le plus haut, si il ne s’agit de contacter des stations F, on peut dire qu’il n’a guère d’intérêt… Bref, dans ce cas particulier, la hauteur ne paie guère, et on peut dire qu’un dipôle entre 12 et 17m est quasi optimum. A 23m on peut  considérer qu’il est trop haut, sauf si l’on jouit d’une position vraiment excentrée (par ex. TK) 

Un autre argument plaide en faveur du dipôle le plus bas, c’est la moindre directivité, comme. le montrent les plots ci-dessous. Avec un dipôle en V-inversé à 11m et si l’on considère un angle vertical de 60 degrés on ne perd que 2dB sur les pointes, La directivité peut atteindre 10dB pour le dipôle à 23m si l’on considère un angle d’élévation d’une trentaine de degrés.

 

Figure 1 Dipôle en V-inversé, sommet à 11m. Le diagramme horizontal est donné pour 60 degrés d'élévation.

 

Figure 2 Dipôle en V-inversé, sommet à 23m. Le diagramme horizontal est donné pour 30degrés d'élévation.

 

Cas du 80m au milieu de la nuit pour des liaisons Franco-Francaises

 

Bande 3.5Mhz SSN=0 2300Z fm JN35AU

 

dist

Ville

el

GP1/4

Dip11m

Dip17m

dip23m

 Kms

G_dBi/El_deg

 

0.1/24

5.5/85

6.9/71

6.9/43

110

Macon

75

35

52

54

54

222

Moulins

63

44

55

58

58

310

Bourges

58

48

58

60

61

441

Tours

53

52

60

62

63

532

Angers

44

57

62

64

65

636

Rennes

41

58

62

64

65

698

Vannes

37

58

61

64

65

844

Brest

30

59

60

63

65

 

Sur les mêmes bases que le tableau précédent voici les résultat pour la bande 80m. Si l’on peut disposer d’un dipôle à 23m on peut dire que c’est pas mal, mais qu’on ne perd pas grand-chose si on ne dispose que d’un support de 17m. A 11m, on peut dire qu’il est trop bas, mais même avec un dipôle aussi bas (1/8wl) on ne perds jamais que 5dB sur les stations hexagonales les plus lointaines, ce qui n’est somme toute pas dramatique !. Dans ce cas la directivité n’est pas un problème, puisque même le dipôle à 23m peut être considéré comme « quasi omnidirectionnel » (à 2dB près)

Figure 3 Dipôle 80à 23m. On voit que pour un angle vertical de 60 degrés, la directivité n'est un gros problème.

 

Figure 4 le même dipôle à 11m. Par rapport au dipôle ci dessus on ne perd que 2dB pour un angle d'élévation de 60 degrés. Evidemment la différence augmente aux angles les plus faibles (environ 5dB à 30degrés).

 

Résumé du premier épisode

Voila quelques graphes qui résument ce qui a été exposé ci-dessus, sur 40m j’ai ajouté une simulation pour des conditions de propagation plus favorables que celles du moment (à noter que les signaux sont globalement moins fort, je suppose en raison d’une absorption plus importante dans les couches basses). Sur 80m, au milieu de la nuit, le niveau d’activité solaire n’a guère d’impact. A noter que le trajet E/W est celui qui offre la zone d’ombre la plus faible ; sur des trajets N/S la zone d’ombre sur 40m peut atteindre les 300kms (pour SSN=0), même à mi-journée.

Figure 5 "Signal to Noise Ratio" dans 1 Hz de bande passante, sur 40m en période de faible activité solaire. Le rapport signal sur bruit ne considère que le « man-made noise »  (-145dBm/Hz à 3 Mhz) et pas les interférences générées par les autres concurrents. Déduire 34dB pour la SSB (bande passante 2400Hz) et 24 dB pour la CW (bande passante 250Hz). 

Figure 6 La même chose en période de forte activité solaire.

Figure 7 La même chose sur 80m.

 

A suivre…