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Contrails ! Pitot-antenne VHF sur Sonex
Modélisation d'une antenne VHF
Marc Béranger, électronicien et constructeur d'un Sonex Jabiru, nous présente son étude d'une antenne VHF couplée avec le tube de pitot au sommet la dérive.
Comme toute simulation, cette étude doit maintenant être validée par les essais.
Pitot-antenne, par Marc Béranger
Étude de l'antenne
L'idée est de réaliser en un seul objet la fonction pitot et antenne.
Le pitot-antenne est réalisé en tube d'aluminium de 10 mm de diamètre. Il est placé en haut du plan vertical de l'empennage. La "longueur électrique" vaut 45 cm, ce qui est un peu inférieur à un quart d'onde. Une adaptation d'impédance est donc nécessaire pour fonctionner entre 118 et 136 MHz.
L'antenne a été modélisée en tenant compte de la forme de son plan de masse, à savoir la partie arrière du fuselage en aluminium du Sonex (voir frontispice).
Diagramme de rayonnement dans le plan vertical
L'avion est vu de profil et vole de gauche à droite.
Le rayonnement est bon partout, sauf en haut, à 30° derrière la queue. Les courbes en rouge et en bleu donnent le gain par rapport à une antenne théorique qui rayonnerait uniformément dans tout l'espace. On est entre -1 et +2 dB vers l'avant, ce qui est correct.
Remarque : une antenne dont le gain est beaucoup plus élevé que 0 dB est une antenne très directive, c'est à dire capable de focaliser toute la puissance dans une direction particulière. Ceci au détriment des autres directions. Une antenne ne peut bien sûr pas rayonner une puissance supérieure à celle fournie par l'amplificateur !
La courbe en vert donne le gain si l'on néglige de réaliser l'adaptation à l'impédance de sortie de l'amplificateur (50 Ohm).
Diagramme de rayonnement dans le plan horizontal
L'avion est vu de dessus et vole de gauche à droite. Le rayonnement est bon partout.
Directivité en vue 3D
L'avion est vu de profil et vole de droite à gauche. L'axe des Z est vers le haut.
C'est bon en rouge foncé (presque partout), mauvais en jaune (en haut, derrière la queue).
Impédance en fonction de la fréquence
Partie réelle de l'impédance en bleu et partie imaginaire en rouge.
Comme la longueur électrique est inférieure au quart d'onde, la fréquence de résonance vaut 160 MHz. C'est la fréquence pour laquelle la partie imaginaire s'annule. Entre 120 et 130 MHz, la partie réelle vaut 25 ohms et la partie imaginaire varie entre -140 et -95 ohms. Un circuit d'adaptation est nécessaire.
L'antenne est adaptée à 50 ohms à l'aide d'un transformateur sans circuit magnétique.
Il est simplement constitué de 4 spires jointives de fil émaillé de 1,5 mm, bobinées sur un support isolant de 32 mm de diamètre.
Les connexions du transformateur et de la tresse du câble au plan de masse de l'antenne doivent être aussi courtes que possible
Le ROS (rapport d'onde stationnaire) donne la qualité de l'adaptation :
| Fréquence | Puissance incidente | Puissance réfléchie | ROS |
| 118 MHz | 200 mW | 55 mW | 4 |
| 122 MHz | 200 mW | 40 mW | 3 |
| 127 MHz | 200 mW | 10mW | 1.7 |
| 131 MHz | 200 mW | 6 mW | 1.4 |
| 136 MHz | 200 mW | 6 mW | 1.4 |
| 140 MHz | 200 mW | 15 mW | 2.1 |
ROS = 1 : c'est idéal. 100 % de la puissance est transmise à l'antenne.
ROS = 2 : c'est très bien. 10 % de la puissance est réfléchie, donc perdue.
ROS = 4 : c'est médiocre. 1/3 de la puissance est réfléchie.
Photos
Et voilà à quoi ça ressemble …
On voit la prise statique, la prise dynamique un boulon pour la connexion électrique et un boulon de fixation.
Marc Béranger
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01-01-2014 à 13:45:11
