Le dipôle replié
(folded dipole)

Le dipôle replié, d’une demi-longueur d’onde est, en réalité, une antenne d’une pleine longueur d’onde à une fréquence donnée, repliée sur elle-même pour en faire une antenne demi-longueur d’onde.

Diagramme d'un dipôle replié demi-longueur d'onde (folded dipole).

L’antenne ainsi repliée se distingue du dipôle demi-longueur d’onde à un seul brin par :

  • Une bande passante un peu plus élargie, sous la barre d’un ratio d’ondes stationnaires (ROS) de 2:1.

  • Lorsqu’alimentée au centre, l’impédance caractéristique de l’antenne repliée se situe près de 300 ohms (dans l’espace) alors que celle du dipôle demi-longueur d’onde est théoriquement de 70 ohms.

    (En réalité, l’impédance d’un dipôle demi-longueur d’onde s’écarte appréciablement de sa valeur théorique lorsque l’antenne est installée à moins d’une demi-longueur d’onde du sol.)

L’inconvénient de cette antenne est qu’elle est essentiellement utile que pour une seule bande de fréquences. À la rigueur, elle peut être utilisée sur des multiples impairs de sa fréquence fondamentale, mais ce n’est pas pour cette polyvalence (limitée) que je l’ai choisie.

Mon dipôle replié pour le 6 m

Photo d'un dipôle replié pour 6 m avec ligne d'alimentation bifilaire (ladder line).

La haute impédance, près de 300 ohms, d’un dipôle replié est la caractéristique que je recherchais en premier lieu, sans compter une bande passante un peu plus large que celle d'un dipôle monobrin.

Notez que, même si j’ai choisi d’utiliser un ruban (ladder line) dont l’impédance caractéristique est de 450 ohms pour l’antenne, l’impédance caractéristique d’un dipôle replié, utilisant ce type de ligne, demeure près de 300 ohms.

Je voulais alimenter mon antenne pour le six mètres directement avec une ligne bifilaire de 450 ohms parce qu’elle est considérablement plus efficace qu’un câble coaxial. En effet, la perte de signal dans un câble coaxial RG-8X, à 50 MHz, est de 9 à 11 fois plus grande (selon la qualité du câble) que dans le cas d’une ligne bifilaire (ladder line) de 450 ohms !

Connexions d'une ligne bifilaire (ladder line) à un dipôle replié (ladder line).

Or, je projetais d’utiliser mon dipôle replié en mode QRPP (puissance de 1 watt RF ou moins) pour des échanges numériques FT8 (voir : http://physics.princeton.edu/pulsar/K1JT/wsjtx.html). À ce niveau de puissance, je ne peux évidemment pas tolérer les pertes de signal que m’imposerait un câble RG-8X.

Imaginez le radioamateur, situé à des centaines, voire des milliers de kilomètres, qui tente de me répondre avec si peu de puissance ! Je ne peux évidemment pas me permettre de gaspiller le moindre microvolt d’énergie RF qui réussirait à parvenir jusqu’à mon antenne ! Même s’il émettait avec une puissance de 5 à 10 watts, les pertes seraient tout de même prohibitives.

Donc, le choix d’une ligne bifilaire de 450 ohms s’imposait pour plusieurs raisons :

  1. Elle transporte l’énergie RF avec une très grande efficacité, ce qui se solde par un minimum de pertes.

  2. Son impédance caractéristique de 450 ohms est relativement compatible avec les 300 ohms d’un dipôle replié, ce qui permet un bon transfert d’énergie RF.

  3. Sa légèreté comparativement au câble RG-8X. En effet, je n’ai pas de support disponible à mi-chemin entre les extrémités de l’antenne et un câble coaxial serait trop lourd.

  4. D’ailleurs, en utilisant une ligne bifilaire, j’élimine le balun avec ses pertes inhérentes prohibitives (pour mon besoin) et son poids additionnel.

Incidemment, je déconseille la ligne bifilaire (twin lead) de 300 ohms, typiquement utilisée pour la télévision. Elle ne tarde pas à casser au point d’alimentation de l’antenne parce qu’elle n’est pas conçue pour être ballottée au vent sans être supportée tout près de l’antenne, et à intervalles réguliers par la suite.

Le branchement à l’émetteur/récepteur (XCVR)

Évidemment, il faut prévoir une transformation d’impédance entre :

  • l’impédance, de type symétrique, de (plus ou moins) 450 ohms à l’extrémité de la ligne bifilaire opposée de l'antenne, près de la salle radio ;

  • et l’impédance de 50 ohms, de type asymétrique, de l’émetteur/récepteur.

Après voir constaté qu’un balun 9:1 (9 x 50 = 450) de fabrication commerciale n’existait pas, je décidai d’en fabriquer un avec un petit bout de câble RG-8X. Eh! oui. Il en faut bien un peu, finalement, pour s’adapter à la sortie de l’émetteur/récepteur.

(Oui, d'accord. J'aurais pu fabriquer un balun 9:1 à l'aide d'une tore de poudre de fer aglomérée (matériel #10 noir) mais je n'en avais pas sous la main... et j'avais hâte d'essayer mon antenne ! ;)

Diagramme d'un dipôle replié avec son balun coaxial demi-longueur d'onde électrique.

Je choisis donc d’essayer une transformation simple 4:1 à l’aide de 2,245m de RG-8X, soit une demi-longueur d’onde (électriquement) à 50,4 MHz. J’estimai que la perte de signal RF dans cette petite longueur de câble serait très tolérable, d’autant qu’elle était inévitable !

J’ai fabriqué une "boîte de jonction" pour brancher la ligne bifilaire au câble coaxial, et protéger les connexions des intempéries.

Boite de jonction entre ligne bifilaire et câble coaxial servant à protéger les connexions des intempéries. Vue intérieure.
Boite de jonction entre ligne bifilaire et câble coaxial servant à protéger les connexions des intempéries. Vue extérieure.
Boite de jonction reliant une ligne d'alimentation bifilaire et un câble coaxial servant à protéger les connexions des intempéries. Vue de la boite installée à l'extérieur.

Dimensions de mon antenne pour 6 m

J’ai utilisé un analyseur d'antenne RigExpert, modèle AA230-PRO, pour m’aider à déterminer les dimensions :

  • du transformateur 4:1 coaxial demi-longueur d’onde;

  • du dipôle replié pour obtenir résonance à la fréquence de 50,4 MHz; (n’oubliez pas de relier/souder ensemble les fils à chaque extrémité de la ligne bifilaire 450 ohms qui sert d’antenne) !
Extrémité, avant soudure, d'un dipôle replié fait de ligne bifilaire (ladder line).
  • et pour obtenir les données finales du système, dans son ensemble (antenne, ligne d’alimentation, transformateur d’impédance coaxial et, finalement, les quelque 3-5 mètres de câble coaxial pour brancher le tout à l’émetteur/récepteur).

Je m’attendais à devoir utiliser un transformateur d’impédance final (tuner) pour protéger mon émetteur/récepteur... mais, étonnamment, ce ne fut pas le cas.

Voici le résultat des mesures obtenues avec l’analyseur.

ROS 1,28:1 à 50,0 MHz
ROS 1,19:1 à 50,4 MHz
ROS 1,28:1 à 51,0 MHz

Je ne pouvais espérer mieux !

Liste des matériaux requis
pour un dipôle replié à 50,4 MHz

  • 3 mètres de ligne bifilaire 450 ohms pour l’antenne. C’est trop, mais vous en aurez besoin lorsque viendra le moment d’ajuster la longueur de l’antenne pour obtenir résonance à la fréquence que vous désirez, en coupant un petit peu à la fois, à chaque bout.

    Notez que, pour ajuster correctement la longueur, il faudra vérifier la résonance de l’antenne à l’emplacement (hauteur) qu’elle occupera dans sa version finale. Vous aurez peut-être à hisser l’antenne en place (et la redescendre) quelques fois avant d’obtenir le résultat désiré.

    Si vous ne disposez pas d’un analyseur d’antenne, vous pourrez arriver à déterminer la longueur de ligne 450 ohms, requise pour obtenir résonance de l’antenne à la fréquence que vous désirez, en utilisant la technique de taillage décrite sur cette page :

  • une longueur de ligne bifilaire suffisante pour atteindre l’antenne à son emplacement définitif (dans mon cas, j’ai eu besoin de 11 mètres);

  • un petit boitier et les connecteurs appropriés (ex. 3 x SO-239 et deux terminaux isolés pour la ligne bifilaire) pour servir de boîte de jonction entre la ligne bifilaire, le balun coaxial, et le câble coaxial qui se rendra jusqu’à l’émetteur/récepteur. Dans mon cas, j’ai cannibalisé une ancienne boîte de distribution pour câbles de télévision (voir photos affichées précédemment).

  • 2,3 m de câble coaxial RG-8X pour le balun coaxial demi-longueur d’onde. La longueur exacte dépendra de la fréquence désirée du système d’antenne projeté et de la qualité du câble coaxial employé. (dans mon cas, j’ai eu besoin de 2,265 m de RG-8X pour obtenir une demi-longueur d’onde électrique à 50,4 MHz).

Autre essentiel

La patience requise pour satisfaire sa passion pour les antennes de fabrication maison !

Notez que l’information contenue dans cette page peut servir, toutes proportions gardées, à fabriquer des dipôles repliés pour d’autres fréquences.

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