200309

Questions pubiées dans la rubrique allô docteur publiée de septembre 2003

Question n° 286
J’ai vu sur le schéma de l’alimentation d’un four à micro-ondes un montage inhabituel (cf. figure 1) : le condensateur est en série dans le secondaire du transformateur et la diode se trouve entre l'autre extrémité du secondaire et le point resté libre du condensateur. La haute tension est prise entre les deux bornes de la diode. Comment cela marche-t-il ?"
Réponse :
Il s'agit là d'un montage doubleur simplifié qui ne fournit pas une tension continue mais une tension sinusoïdale toujours positive. Le condensateur se charge par l'intermédiaire de la diode pendant une alternance. Lors de l'alternance suivante la tension stockée dans le condensateur vient simplement s'ajouter à celle de la tension secondaire. Aux bornes de la diode apparaît alors une tension sinusoïdale de même amplitude que la tension secondaire du transformateur mais décalée d'une valeur égale à sa tension crête. Cette tension est donc toujours positive avec une amplitude crête-crête identique à celle du secondaire, mais la tension crête-crête devient la tension maximale obtenue alors que dans un montage redresseur classique c' est une tension continue égale à la tension crête que nous obtenons. Nous négligeons dans ce raisonnement les effets de charge et les pertes qui ne le modifient pas. Bien sûr ce montage, qui ne délivre en fait que du courant positif pulsé, ne convient qu'à des applications peu exigeantes comme le chauffage.

Question n° 287
Un de nos collègues de Valence, F-10738 REF-Union 46469, nous explique par lettre qu’il a construit une antenne de type carreau, ou « Quad » pour la bande des 2 mètres, dont il a ajusté la longueur au grid-dip. Il a remplacé le quart d’onde transformateur d’impédance prévu à l’origine (du coaxial de 75 Ohms)par 2 fils souples sous vinyle torsadés ensemble. A la pince, il en a ajusté la longueur pour parvenir à un R.O.S. de 1 (le grid-dip montre qu’on a encore un quart d’onde environ). Ainsi, il a obtenu une bande passante plus large et une solidité meilleure (l’âme du coaxial était en effet cassante). Notre collègue s’interroge pour savoir si ce dispositif équivaut bien à celui prévu à l’origine.
Réponse
Votre expérience est intéressante car elle montre qu’avec des matériaux courants (du fil souple) et un peu de patience on peut faire « mieux que l’ordinaire ».
Une antenne « carreau » est en effet résonante quand son périmètre est légèrement supérieur à une longueur d’onde et son impédance d’entrée est alors de l’ordre de la centaine d’Ohms (cf. figure 2).
Une ligne quart d’onde d’impédance caractéristique 75 Ohms transforme alors cette impédance de 100 Ohms en 50 Ohms environ, ce qui permet une adaptation parfaite aux lignes coaxiales les plus couramment utilisées chez les OM.
Lorsque vous avez remplacé le coaxial par une ligne torsadée, vous avez fait la même opération et, pour peu que cette ligne de votre fabrication ait également une impédance caractéristique de l’ordre de 75 Ohms (ce qui semble être le cas), vous obtenez le même résultat.
Ce qui différencie vraisemblablement les deux types de transformateur quart d’onde, c’est la qualité du diélectrique : celui du coaxial, « prévu pour », est vraisemblablement à plus faibles pertes que celui des fils torsadés, « pas prévu pour ». Mais autant nous vous déconseillerions d’utiliser votre ligne torsadée sur une grande longueur (pour relier l’antenne à un émetteur ou à un récepteur par exemple), autant pour un quart d’onde la différence de pertes est négligeable (le R.O.S. n’étant que de 1,3 dans ce quart d’onde). Nous supposons, bien sûr par ailleurs que les puissances HF transportées restent aux niveaux habituels, ce qui évite que ne se posent des questions de claquage du diélectrique.

Question n° 288 :
Lionel, F5APZ, d’Aurillac, nous écrit : « Ayant récupéré quelques TRX 40 MHz, j’ai lu dernièrement qu’il était très facile, avec un oscillateur local délivrant du 36 MHz de multiplier cette fréquence par 4 pour obtenir du 144 MHz. Pouvez-vous me fournir un schéma de multiplicateur avec quelques explications ? »
Réponse
La façon la plus efficace est de construire deux étages doubleurs successifs. De l’ARRL Hanbook nous avons extrait le schéma d’un tel étage qui fait passer du 72MHz au 144MHz (cf. figure 3). Il vous suffira de le faire précéder du même étage passant, lui du 36 MHz au 72 MHz (les composants sont bien sûr à adapter en conséquence, pour présenter la même impédance). Jean, F8QT, qui a réalisé de tels multiplicateurs, nous fournit les conseils suivants :
- le transistor doit avoir une fréquence de transition très supérieure à la fréquence de travail
- ajuster le niveau d’attaque sur la base de façon à maximiser le niveau de sortie sur l’harmonique considéré
- le Q du circuit accordé du collecteur doit être aussi élevé que possible pour bien filtrer.
Bonne réalisation et bons essais.

Question n°289
Kris, F8AHQ, par mail : "J’habite au 5éme et dernier étage d’une résidence située en ville à LILLE. J’ai obtenu une autorisation pour installer une antenne HF. J’hésite entre deux possibilités : (1) une antenne verticale type Cushcraft R 7000, (2)une antenne long fil d’une quinzaine de mètres qui serait reliée à une boîte d’accord automatique SG 230.
Quel serait le type d’antenne le plus efficace sachant que mon trafic se fait essentiellement en télégraphie et en direction des pays européens limitrophes, en particulier la Grande-Bretagne ? Quel serait le type d’antenne le plus approprié si je souhaitais par la suite tâter du DX ?
Quel serait le type d’antenne présentant le moins de risques par rapport aux TVI ?
Réponse
Il se trouve que dans l’équipe d’allô docteur il y a des utilisateurs de longue date des verticales et des longs fils (en particulier avec la boîte automatique SG 230). Notre réponse sera donc fortement inspirée de nos expériences personnelles. Très globalement :
a – un « bon long fil » présente l’avantage principal d’une plus grande insensibilité aux bruits urbains et industriels, en revanche il a un « angle de tir » moins bon et peut être difficile à accorder sans provoquer des interférences ; c’est pourquoi nous conseillons de n’utiliser d'antenne long fil que quand, simultanément (1) il y a la place pour tendre une antenne vraiment longue (plusieurs longueurs d’onde ; certains diront « jamais moins de 100m » mais c’est rarement possible), (2) on peut installer un bon contrepoids HF, (3) on peut s'assurer que de ne provoquer aucune interférence HF dans les télévisions ou les téléphones ; ceci limite très fortement le recours aux longs fils, et en particulier cela l'exclut pratiquement en ville et surtout en immeuble (ajoutons que les fils en terrasse d'immeuble sont très dangereux pour les personnes appelées à s'y déplacer).
b - les « bonnes verticales », sont moins consommatrices d'espace, bien meilleures en termes d’angle de tir (ce qui est bon pour le DX) que les longs fils (et a fortiori que les fils courts en termes de nombre de longueurs d'onde), et plus faciles à "traiter" contre les interférences de type TVI ; si ce sont des quarts d’onde au sol, elles nécessitent un excellent plan de sol (ce qui peut représenter beaucoup de travail d’enfouissement de radians), mais certains constructeurs proposent maintenant des antennes verticales multibandes conçues de telle sorte que le sol sous l’antenne intervient très peu dans le rayonnement ; leur polarisation verticale dans toute les directions (alors qu’un long fil, comme toute antenne horizontale, n’est polarisé verticalement que suivant son axe) fait qu’elles sont particulièrement efficace quand le sol éloigné de l’antenne est bon conducteur (en zone non éloignée de la mer ou marécageuse par exemple ) ; plus elles sont dégagées, plus efficaces elles sont, comme toutes les antennes d’ailleurs, mais c’est souvent plus facile d’installer haut une verticale qu’un long fil.
c - en ce qui concerne la boîte automatique SG 230, il faut bien se rendre compte que, (1) comme son constructeur le dit d’ailleurs dans sa notice, elle n'accorde pas facilement des antennes filaires trop courtes (il n’est pas certain, par exemple, que votre fil de 15 mètres soit accordable par elle sur les bandes 80 et 160 ; tout dépendra du contrepoids), (2) ensuite elle est sensible aux rayonnements HF de l'antenne qu'elle est censée accorder (dans plusieurs cas, avec 100 Watts HF, la nôtre s'est mise à se dérégler toute seule au rythme de la manipulation ce qui est très désagréable pour les correspondants (et peut-être aussi pour l’émetteur...). Elle est néanmoins très pratique pour les déplacements.
Globalement, pour les raisons qui précèdent, nous vous conseillons dans votre cas de choisir la verticale, qui nous paraît vraiment être la solution simple pour les terrasses d’immeuble en pleine ville.

Question n° 290
Eric, de Triel-sur-Seine, 78, par mail : « J’ai écouté le qso technique de F6KRK du dimanche 15 juin matin sur 144550kHz. Trois stations participaient F8QT à Clamart, F6BPS aux Essarts, F6FQX à Voisins. Sur ma Yagi 4 éléments verticaux à 4 m du sol, je recevais F6BPS 55 et F6FQX 56. Mais F8QT ne m’arrivait que pendant 10 secondes toutes les 2 ou 3 minutes. Pouvez-vous m’indiquer quel est le phénomène de propagation en cause, et des livres ou de sites internet, en français de préférence, sur ce thème ? »
Réponse
La disposition des stations, la directivité de votre antenne (dirigée vers le Sud) et de celle de F8QT (dirigée vers l’Ouest), le fait qu’elle soit polarisée comme les antennes de F6BPS et de F6FQX (et vraisemblablement pas comme celle de F8QT) expliquent que vous receviez moins bien F8QT que les deux autres.
En revanche, les évanouissements du signal de F8QT peuvent s’expliquer par des phénomènes classiques de propagation des VHF dans la troposphère (partie basse de l’atmosphère). Ces ondes, contrairement à l’image qu’on s’en fait souvent, ne s’y propagent pas en ligne droite, mais suivant des trajets subissant des réfractions liées à la météorologie (variations de la température, de la pression, de l’humidité), voire de des diffusions en présence de météores (pluie, neige, grêle), ou même des réflexions momentanées (passage d’un avion par exemple). Tout se passe alors comme si les ondes étaient, entre deux points, transportées suivant des « guides d’onde » fluctuants comme peut l’être l’atmosphère dans sa partie basse. Or, ces trajets sont multiples, et les signaux qui les empruntent se combinent à l’arrivée avec des phases différentes (à cause des différences de parcours), voire des rotations de phase. Il en résulte un fading qui est l’équivalent de ce qu’on observe en ondes décamétriques avec la propagation ionosphérique et ses trajets multiples.
Un excellent ouvrage sur le sujet est celui de Lucien Boithias, Ingénieur en Chef des Télécommunications. Son titre est « Propagation des ondes radioélectriques dans l’environnement terrestre », Dunod en est l’éditeur (© Bordas et CENT – ENST Paris 1984).
La meilleure synthèse « orientée radioamateur » est à notre avis celle de l’ARRL Handbook (24 pages illustrées qui se lisent comme un roman) ; elle est certes en anglais, mais un bon logiciel de traduction automatique aidera à en comprendre l’essentiel [même remarque en ce qui concerne l’ouvrage de E. Pocock, Ed. Beyond line of sight : a History of VHF Propagation from the pages of QST (Newington, Connecticut, ARRL, 1992)].
Enfin, plusieurs sites de radio-amateurs abordent le sujet. Une recherche par des méta-moteurs comme Copernic ou Google en donnera plusieurs.

Auteurs : Les réponses de ce mois ont été préparées par Jean-Pierre F6BPS, Robert F5NB et Jean-Pierre F6FQX.