L'antenne filaire HF du radioamateur

L'antenne filaire est la plus populaire des antennes utilisées par les radioamateurs, et avec raisons.

Sa popularité tient du fait que son coût est abordable et qu'elle est relativement facile à construire et à installer.

Souvent, une antenne filaire sera la meilleure solution - en d'autres mots, le meilleur ensemble de compromis - pour votre situation spécifique.

En prime, vous en tirerez une satisfaction bien méritée si vous la concevez et construisez vous-même.

Mais voici ce que le radioamateur, qu'il soit débutant ou chevronné, aurait intérêt à savoir sur les antennes filaires pour les rendre fiables et performantes.


Fil FlexWeave 14 AWG recouvert de polyéthylène pour antenne filaire.Fil FlexWeave 14 AWG recouvert de polyéthylène

Aspect coût

Une antenne filaire, faite maison, peut représenter d'importantes économies:

  • si vous faites partie des radioamateurs qui accumulent des pièces de tous genres, au cas où... vous possédez peut-être déjà une bonne partie des pièces nécessaires. De plus...

  • vous pouvez souvent vous procurer ce qu'il vous faut lors d'une foire pour radioamateurs, ou chez un ami qui consentira à se départir d'un surplus de pièces;

  • vous pouvez utiliser des matériaux non conducteurs, comme le PVC ou l’ABS, pour servir d'isolateurs, sauf à haute puissance RF où il est préférable d’utiliser des isolateurs de céramique;

  • vous pouvez fabriquer une bobine d'étranglement (choke balun) en utilisant le câble coaxial qui alimente votre antenne;

En prime, vous en apprendrez beaucoup sur les antennes filaires en réalisant votre projet! Les pages de cette section de notre site ont, justement, été rédigées pour vous aider à réussir.

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Types de fils

Avant d'arrêter votre choix sur un type de fil en particulier pour construire votre antenne filaire, voici ce que vous devriez prendre en considération:

Pour toutes les antennes filaires, je recommande l'utilisation de fil multibrin tressé, beaucoup plus robuste qu'un fil monobrin.

Longueurs

La longueur des sections, entre les points d'ancrage d'une antenne filaire, a une incidence sur le type de fil requis pour assurer une longévité à l'antenne.

Il est évident qu'une antenne de type dipôle (doublet) pour le 160 mètres nécessitera un fil très robuste comme, au minimum, un fil tressé #14 (diam. 1,628mm) multibrin (7x22) (7x0,644mm) d’acier recouvert de cuivre - alors qu'un fil de cuivre multibrin #18 pourra très bien faire l'affaire pour un dipôle demi-onde (doublet) sur la bande de 10 mètres.

Supports

Dans le cas d'une antenne dipôle, soutenue à une ou à chaque extrémité par un arbre, il faudra tenir compte des tractions imposées par un arbre qui oscille au vent dans le choix du fil d'antenne. Il est alors recommandé d'utiliser un fil tressé de gros calibre (ex. Variflex #13 à 19 brins).

Par contre, lorsque le dipôle est tendu entre deux édifices ou deux pylônes solides, on pourra utiliser un fil de plus petit calibre.

Vents

Une région, où de forts vents se manifestent souvent, ou même à l'occasion, nécessitera un fil plus robuste.

Verglas

Utilisez le plus gros calibre de fil que vous pouvez si vous vivez dans une région où du verglas peut se produire.

Air salin

Vous devriez utiliser un fil gainé de polyéthylène ou de PVC afin d'éviter que l'effet corrosif de l'air salin - de la mer ou de l'océan non loin - ne vienne affaiblir le fil de votre antenne. Notez que vous devrez, également, bien protéger les soudures avec une gomme conçue à cette fin (ex. Coax-Seal™).

Pollution

Certaines activités industrielles polluent l'air. Cette pollution rend souvent l'air acide. Les dispositions à prendre pour une antenne filaire sont les mêmes que pour l'air salin.

Visibilité

Lorsque vous souhaitez que le fil de l'antenne soit relativement invisible, essayez d'utiliser un fil du plus petit calibre que vous pourrez vous permettre, en tenant compte des recommandations qui précèdent (ex. Variflex™ 19 brins, gainé de PVC ou de polyéthylène). Utilisez, de préférence, des isolateurs dont la couleur se confondra bien avec l'environnement.

Antenne directionnelle

Pour une quad, et autres antennes directionnelles à plusieurs éléments, je recommande du fil de marque Flex-Weave (MD) fabriqué par la compagnie RF Davis, très flexible et robuste, soit recouvert d'un isolant (PVC ou de polyéthylène), soit nu. Ils offrent des calibres de fils intéressants tels:

  • calibre #14 (1.84mm) à 168 brins;
  • calibre #12 (2.32mm) à 259 brins!

Évidemment, les fils recouverts seront plus durables.

Portabilité

Je recommande un fil #26 VariFlex™ gainé. Il est léger, tout en étant robuste, et durable.

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Isolateurs

Isolateur au point d'alimentation d'une antenne filaire

Isolateur central pour antenne filaire de marque Budwig.Isolateur Budwig
Isolateur central pour antenne filaire de marque Jetstream.Isolateur Jetstream
Isolateur central fait maison de WP4AOHIsolateur central WP4AOH
Isolateur central DELTA-C  et isolateurs d'extrémités DELTA-CINIsolateur central DELTA-C

Dans le cas d'une antenne filaire qui ne requiert pas un balun, je recommande un isolateur de verre recouvert d'ABS, ayant une lèvre inférieure qui protège le SO-239 de la pluie, et un trou dans la partie supérieure qui sert de point d'ancrage pour un doublet en "V" inversé.

L'isolateur central DELTA-C™, fabriqué par Delta Communications, est excellent, bien qu'un peu cher. Si vous prévoyez transmettre à une puissance RF inférieure à environ 200 watts, vous pourrez certainement trouver un isolateur central moins cher qui fera tout aussi bien l'affaire.

Isolateurs aux extrémités

Isolateur d'extrémité MFJIsolateur MFJ service léger à régulier
Isolateurs service intense DealtalloyIsolateurs service intense Dealtalloy

Les plus robustes et durables - surtout pour une utilisation à haute puissance - sont les isolateurs DELTA-CIN™, fabriqués par Delta Communications.

Leurs isolateurs Deltalloy™ sont moulés et faits des matériaux qui résistent bien aux rayons UV et aux hautes tensions RF, jusqu'au maximum de puissance permise.

D'autres isolateurs moins chers (MFJ et autres) sont en céramique et conviendront à des puissances de transmission inférieures à 200 watts.

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Types de cordes ou câblage pour antennes filaires

J'ai utilisé de la corde de marque Dacron® pendant des années, parce qu'elle:

  • résiste aux rayons UV
  • ne s'étire pas sous tension
  • résiste à la moisissure,
  • parce qu'elle est calibrée, c'est à dire, qu'elle est vendue avec des spécifications bien précises, notamment une indication claire de sa capacité de subir une tension donnée.

Tableau des spécifications de la corde Dacron® :

Tableau des spécifications de la corde Dacron pour antenne filaire.

Mais j'ai, depuis, trouvé une corde tout aussi résistante... et moins chère, chez le quincailler. Bien que sa résistance à une tension donnée ne soit pas spécifiée, cette corde n'a pas failli à la tâche après cinq ans en service continu, pour supporter des antennes pour le 160 mètres et le 80 mètres.

Corde tressée en polypropylène pour antennes filaires.Corde tressée en polypropylène

Je recommande d'inspecter minutieusement toute corde utilisée, au moins une fois par année, et de la remplacer si elle montre des signes d'usure - surtout aux endroits où la corde est susceptible de frotter contre des branches d'arbre.

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Antenne filaire commerciale

Les antennes fabriquées commercialement sont généralement :

  • fabriquées avec du fil et des isolateurs de bonne qualité,
  • optimisées pour une ou des fréquences RF spécifiées;
  • conçues pour une puissance RF maximale spécifiée.

Mais, les spécifications données par le fabricant valent pour des installations sous conditions optimales.

Or, l'environnement dans lequel vous installerez une telle antenne ne sera parfois pas idéal ! L'antenne pourra alors ne pas donner le rendement escompté.

Vous pouvez, bien entendu, essayer de modifier une antenne commerciale pour qu'elle soit plus compatible avec votre environnement particulier. Mais peu d'amateurs seront prêts à ce faire.

Par contre, vous pourriez concevoir et réaliser une antenne faite maison qui correspondra mieux aux exigences de votre situation particulière...

  • hauteur disponible au-dessus du sol;
  • présence d'arbres ou d'édifices à l'intérieur d'une demi-longueur d'onde;
  • présence d'autres antennes HF;
  • etc.

La section sur les antennes HF de notre site offre l'information nécessaire pour planifier une antenne faite maison qui saura répondre à vos attentes.

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Autres considérations techniques

Un amateur me demandait récemment: quel est le meilleur fil d'antenne? Plus précisément, il se demandait quelle serait la résistance à la radiation d'énergie RF du fil...

  • monobrin en aluminium vs
  • un fil monobrin en cuivre vs 
  • des fils multibrin en cuivre vs 
  • des fils multibrin en acier gainés de cuivre.

Avant de répondre à cette question, je souligne qu'il ne faut pas oublier de tenir compte de la vocation d'une antenne filaire dans le choix du fil à utiliser:

  • la longueur de la section la plus longue entre les supports - dépendra de la fréquence fondamentale d'opération - et dictera le type de fil à utiliser qui pourra tenir le coup en toutes circonstances - selon le type d'antenne privilégié (dipôle, "V" inversé, inclinée ou "sloper");

  • la puissance d'énergie RF qu'on imposera au fil d'antenne influera aussi sur le type (composition, calibre) de fil à utiliser;

  • et, comme mentionné précédemment, l'acidité ou la salinité de l'air, les vents possibles, la possibilité de verglas et le besoin d'opération furtive ou non (relative invisibilité du fil).

Cela étant dit, il importe maintenant de bien comprendre ce qui suit.

Résistance vs Impédance

En ce qui concerne la résistance à la radiation d'énergie RF d'un fil, il faut savoir distinguer clairement les caractéristiques suivantes:

La résistance à la radiation RF - nommée impédance au point d'alimentation de l'antenne - est fonction (entre autres) de:

  • la dimension physique de l'antenne filaire à une fréquence donnée;

  • la présence ou non d'éléments ou sections parasites (ex. élément directeur ou réflecteur d’une antenne directionnelle);

  • la configuration (ex. dipôle horizontale, "V" inversé, dipôle replié sur lui-même, dipôle à induction linéaire, etc.)

  • la position du point d'alimentation (au centre pour un dipôle, hors centre, au bout d'une longueur quelconque de fil ...);

  • la hauteur (en termes de longueur d'onde) de l'antenne au-dessus du sol;

  • la composition du sol sous l'antenne qui influe sur sa conductivité (RF). Par exemple, un sol marécageux a une conductivité plus grande qu'un sol sablonneux;

  • la résistance du fil à la propagation de l'énergie RF qui lui est confiée. Celle-ci est fonction...
  • de la surface de l'épiderme du fil,
  • de la nature de l'épiderme (ex. cuivre, aluminium, acier) qui dictera sa conductivité,
  • de la fréquence RF.
  • du niveau d'énergie RF imposée au fil,
  • de la longueur du fil - qui imposera une certaine résistance à la propagation de l'énergie RF.

Les ouvrages de référence sur les fils à utiliser pour antennes filaires HF sont rares. De plus, lorsqu'on en trouve, ils sont beaucoup trop théoriques pour être utiles aux besoins pratiques du radio amateur.

Ce qui suit vous sera utile.

Résistance au courant continu (CC)
vs

Résistance à l'énergie RF

Il y a une différence marquée entre les deux types de résistances.

Prenons un exemple : un fil de cuivre, monobrin, de calibre #10, présente une résistance (CC) de 0.9987 ohm par 1000 pieds à 25 degrés Celsius.

Donc, un dipôle pour le 160 mètres - disons à 1,85 MHz - aura une dimension hors-tout de 253 pieds (468 / 1,85 = 253). Sa résistance CC sera:

(253/1000) x 0.9987 = 0.2527 ohm (au CC)

Mais, c'est une tout autre histoire lorsque le fil de cette antenne doit servir de véhicule à de l'énergie RF!

En effet, l'énergie RF se déplace sur l'épiderme du fil !

En ingénierie radio, on appelle ce phénomène "effet épidermique". Par conséquent, la "qualité" de cet épiderme devient critique.

Dans notre exemple, l'énergie RF se propage en va-et-vient 1,850,000 fois chaque seconde! Les atomes de l'épiderme se font bousculer dans une direction, puis immédiatement dans l'autre, près de 2 millions de fois par seconde.

Si l'épiderme du fil n'est pas de haute qualité, la résistance à la propagation RF augmentera très rapidement, ce qui se traduira par des pertes sous forme... de chaleur. Pas très utile pour le DX, ça!

Imaginez alors un fil d'antenne qui doit réagir plus de 28 millions de fois à la seconde sur la bande de 10 mètres!

Vous admettrez qu'on a nettement intérêt à ne pas empêcher l'énergie RF de se déplacer librement sur le fil, sinon ça va chauffer!

Il n'est pas difficile de conclure que l'épiderme du fil d'antenne doit être fait de cuivre de la plus haute qualité possible, pour que l'antenne filaire soit efficace et, surtout, si vous avez l'intention de lui confier plusieurs centaines de watts, voire la puissance d'émission maximale permise!

Incidemment, il n'y a pas de différence appréciable entre l'effet épidermique d'un fil de cuivre monobrin et celui d'un fil composé de plusieurs brins de cuivre - si le cuivre est de même qualité dans les deux cas.

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J'espère que cette information vous aura été utile dans le choix du fil pour votre antenne filaire.

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VE2DPE est membre en règle des organismes suivants:

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Logo de CRALI - Club Radioamateur de Lanaudière inc.