Antenne delta loop HF  :

Toujours en recherche d'une antenne à la fois performante et multibande, dans l'attente du re montage du multi-dipoles, pourquoi ne pas essayer une delta loop ?

J'ai eu l'occasion d'utiliser une delta loop monobande lors de l'activation de TM2BI durant le IOTA 2011. Les performances étaient au rendez vous avec un gain légèrement supérieur à un dipole.

J'ai commencé à parcourir le net pour y trouver quelques retours d'expériences, des descriptions de réalisations et comme pour la réalisation de la FD4, j'ai trouvé une multitude de résultats très différents les uns des autres.

En fonction des formules (utilisation ou pas du coefficient de vélocité du fil électrique, du calcul en pied puis conversion en mètre avec le pied qui passe de 30,47 à 30,54cm !), la loop passe de 40,28m à 44,34m. Bien sur il est toujours possible de commencer avec 44,34m puis de descendre jusqu'à trouver l'accord, mais cela montre encore une fois que les informations disponibles sur le net ne sont pas à prendre pour argent comptant, une recherche approfondie et un croisement des informations est indispensable. 

Voici les différentes formules trouvées et utilisées et les résultats :

Formules Longueur de la loop pour 7,1 MHz
286/f MHz 40,28m
299,8/f MHz x 1,05 44,34m
300/f MHz 42,25m
300/f MHz x coef velo 41,41m
1005/f MHz 141,54 pieds = 42,96m

En mono bande la delta-loop est attaquée via un quart d'onde en coax de 75 Ohms, en multi bande cela se fait via un balun de 4:1. Plusieurs descriptions sont disponibles sur le net et là aussi les informations sont très différentes.

Beaucoup de descriptions utilisent un balun dit à air constitué d'un tube PVC sur lequel le bobinage de la self est fait. Suivant les montages, il y a 12 ou 13 spires, le fils va de 1 à 2mm² et le diamètre du tube PVC va de 21 à 40mm. La valeur en Henry finale est donc très différente et il est rare que des mesures soient disponibles. Il y a même des descriptions qui annonce sur toute les bandes un ROS de 1:1 mais en utilisant une boite de couplage ;)

Pour le balun j'ai pris la description la plus rencontrée, 12 spires jointives de 2 cables de 1,5mm² en parallèles sur un tube de PVC de 32mm, avec une une loop de 43,70m (pas plus de fils en stock ;) ).

La résonance de l'antenne se situe autours de 6,7 MHz. Après avoir retiré 2,60m, soit 41,10m de longueur totale, la résonance se situe aux alentours de 7,223 MHz (Rs = 19; Xs = 6; ROS 2.5) et le creux de ROS à 6,985 MHz avec 1,8 de ROS. L'antenne pour les tests est en position horizontale à environ 3m du sol (gazon plat), pas vraiment idéal.

Sur 20 et 15m les résultats sont intéressants, sur les autres bandes rien d'utilisable.
14,310 MHz : ROS de 1.0 (Rs = 46 et Xs = 0)
21,302 MHz : ROS de 1.1 (Rs = 55 et Xs = 6)

Voici quelques mesures avec la pointe à 5m de hauteur au lieu de 3m, dans l'ensemble les creux de ROS et les résonances ont grimpés en fréquence.

La fréquence de résonance est passée de 6,985 à 7,032 MHz (ROS = 2,7; Rs = 46; Xs = 37), le creux de ROS est passé de 7,223 à 7,304 MHz (ROS = 2.0; Rs = 18, Xs = 7).

Sur le 20m :
Résonance à 14,494 MHz (ROS = 1.3; Rs = 37; Xs = 5)
Creux de ROS : 14,301 Mhz (ROS = 1.1; Rs = 48, Xs = 9)

Sur le 15m :
Résonance à 21,610 MHz (ROS = 1.1; Rs = 53; Xs = 6)
Creux de ROS : Même fréquence

Première vérification le balun :

Dans le doute sur le scotch US, je l'ai passé au four à micro onde afin de voir si contient des particules de métal : RAS. J'ai alors monté une résistance de 192 Ohms à la place de la loop afin de voir comment il réagissait. Logiquement le ROS devrait être de 1:1, et bien non, voici le résultat :
40m : 1,8 à 1,7 de ROS
20m : 1,2 de ROS
15m : 1,9 de ROS (creux de ROS à 21,3 MHz)
10m : 4 à 5,3 de ROS

Inutilisable en l'état, alors nouveau balun à air ou utilisation de tore ?

Après de nouvelles recherches, j'ai fait quelques modifications en prenant comme base les infos d'un article à propos de la delta-loop édité dans le QST de septembre 2012, merci Chris F5CBQ. Dans cette description il bien sur question de formules pour calculer la longueur de la loop mais aussi du balun.

La formule utilisée est 1005/f Mhz pour un résultat en pied et 306/f Mhz pour un résultat en mètre (avec 1 pied = 30,48cm voir  http://physics.nist.gov/Pubs/SP811/appenB8.html#F), cela donne 43,13m pour la fréquence de 7,100 MHz.

Concernant le balun, voici le schéma proposé dans l'article de QST :

Le tube PVC* fait 10cm de longueur. 

Pour les fréquences de 3 à 20 Mhz :
Le fils de #16 de diamètre soit 1,3mm (prendre du 1,5mm²) est bobiné sur un tube PVC de 51mm de diamètre.

Pour les fréquences de 7 à 50 Mhz :
Le fils de #16 de diamètre est bobiné sur un tube PVC de 38mm de diamètre.

Bobiner de 8 à 10 tours et ne pas oublier la connexion entre A et D.

* :
A propos du PVC il faut savoir que cette matière n'est pas pas idéale en radio, constituée de particules métalliques (PVC gris), le PVC réagi aux ondes. Il est préférable lorsque c'est possible d'utiliser du téflon (solution idéale), de la fibre de verre ou encore un plastique blanc.

N'ayant pas de tube de 38mm, un tube de PVC de 40mm sera utilisé.

En respectant ces informations, une loop taillée pour le 40m devrait avoir un ROS de 1:1 à 1:3 sur les bandes 40, 20, 10 et 6m et un ROS de 3:1 sur les bandes 30, 17, 15 et 12m en utilisant le balun 4:1.


Balun version QST : 

Toujours avec la résistance de 192 Ohms à la place de la loop :
40m : 1,6 au lieu de 1,8 à 1,7 de ROS avec le balun précédent
20m : 1,2 de ROS, même résultat
15m : 1,4 au lieu de 1,9 de ROS
10m : 2,2 à 2,7 au lieu de 4 à 5,3 de ROS


Avec ce nouveau balun voici maintenant les mesures de ROS :

Creux de ROS : 7,0864 MHz : 2,1 de ROS, Xs = 31 et Rs = 35
Résonance à 7,305 MHz

Creux de ROS : 14,231 Mhz : 1,3 de ROS, Xs = 13 et Rs = 46
Résonance à 13,961 Mhz

Creux de ROS : 21,494 MHz : 1,2 de ROS, Xs = 12 et Rs = 53
Résonance à 21,466 MHz

Creux de ROS : 28,450 MHz : 2,0 de ROS, Xs = 34 et Rs = 46
Résonance à 27,257 MHz

Les résultats sont très différents avec ce balun, mais le résultat est loin de correspondre aux chiffres annoncés dans l'article de QST.

A la suite de la vérification des cotes de la loop j'ai remarqué que les cotés du triangle n'étaient pas de la même taille. Malheureusement impossible de placer la delta loop 40m en ayant les 3 cotés de la loop de la même dimension. J'abandonne la delta-loop sur la bande 40m pour faire une delta-loop sur la bande 20m.

D'après l'article de QST, une delta-loop 20m va avoir un ROS de 1 à 1,3 sur les bandes 20, 10 et 6m et avoir un ROS de 3 sur les bandes 17, 15 et 12m.

Voici les mesures de la Delta Loop de 21,54m en veillant bien à ce que les trois coté soient tous de 7,18m, toujours avec la pointe en haut à 5m environ et la base à environ 3m du sol.

Creux de ROS : 14,100 MHz : 1,5 de ROS, Xs = 18 et Rs = 39
Résonnance à 14,416 MHz

Creux de ROS : 28,260 MHz : 1,5 de ROS, Xs = 20 et Rs = 44
Résonnance à 27,106 MHz

Les autres bandes ne sont pas utilisables, les résultats sont pas trop mal mais encore une fois loins de ceux annoncés, peut être la proximité du sol. Coté fonctionnement, l'antenne montre une directivité marquée vers l'est. Par rapport à un dipole au même endroit la loop est bien inférieure en terme de performances. Par contre la loop est plus silencieuse ce qui n'est pas désagréable.

Après le remplacement du balun à air par un balun 4:1 COMTEK Jerry Sevick W2FMI, cela ne change rien en terme de performance, le ROS est légèrement inférieur.

Peut être que l'environnement n'est pas bon ou la hauteur trop faible, cette antenne ne répond pas à mes attentes.

> Sommaire