antenne fractale 20 m par f3dd fractale 2 elements pilotés par f3dd realisation antenne fractale f3dd

beam FRACTALE  14 Mhz 2 éléments

A lire avant toute réalisation              Une première approche

DISCUTION  AVANT DE TROUVER LA SOLUTION      
                                                                  par  Bertrand Deshayes  F3DD


RAPPEL :

            Je ne cesserai pas de le dire et le redire, l'antenne c'est 80% de la station.
       
Faire une antenne , c est amusant et passionnant et les tests vous apprennent
à devenir plus intelligent  et à mieux comprendre son fonctionnement .

Mon idée première de recherche était de faire une antenne DX occupant le minimum de place et
pouvant être comparée à une 3 éléments large espacement, et légère pour la mettre sur mon mât
arrière du voilier au mouillage.

La solution :

2 ÉLÉMENTS PILOTÉS et pourquoi pas de trouver des solutions pour réduire les dimensions.
                                            (formes diverses, fractalisation, éléments en coaxial etc...)

Rappels :

a) 2 éléments pilotés donnent un gain presque similaire à une 3 éléments : voir les HB9CV, F8DR,ZL
W8JK ...et Cie. D'où l'intérêt de cette antenne pour gain de place ou DX expédition.
Une des explications est un angle sur l'horizon plus favorable avec 2 éléments pilotés.

b) Plus l'angle d'élévation sur  l'horizon sera faible, plus l'antenne sera meilleure en DX,
le maximum de gain n'est pas forcement le meilleur criter et pour certains, le rapport AV/AR
est plus important compte tenu du QRM trafic dû  à leur situation géographique.

D'où l'intérêt d'un logiciel de modélisation comme MMANA pour optimiser votre choix.

RECHERCHE DE LA FORME

Cliquez pour agrandir l'imagej'ai pensé dans un premier temps à la moxon , réduisant les dimensions du fait des éléments repliés  : en particulier la G4ZU mais on atteint tout de même près de 8 m sur l'élément le plus long et dans un sens plan horizontal, ce qui n'était pas possible entre mes deux mats avec le marocain qui les relie. Dommage car c'est une excellente antenne, légère,  pour les expéditions comme les spiderbeam  etc..

J'ai essayé d'utiliser du coaxial pour raccourcir les éléments : CATASTROPHE : Pertes énormes plus de 50% , bande passante très étroite, adaptation aléatoire, obligation de rallonger le boom . Méthode à laisser de coté impérativement.

C'est là que je me suis rappelé les fractales pour le raccourcissement . la fameuse antenne de Nathan et le boom pour tourner avec des  brins verticaux ,  ne sera pas géné par le marocain ( le marocain est un câble qui relie les deux mâts du voilier).
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la BOUCLE DE MINKOWSKI sur laquelle avait travaillé Nathan Cohen donnait les résultats suivants

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On voit que la perte en gain est dérisoire avec 2 itérations , mais par contre le raccourcissement atteint 54 % !.
Le raccourcissement est plus important avec le carré qu'avec un dipôle comme mon antenne nº1.

LES AVANTAGES DES FRACTALES

Selon les mathématiciens qui ont développés des thèses sur les antennes fractales  il ressort les conclusions :

Grande Réduction de taille
Un meilleur rendement
Possibilité de large bande
Directivité accrue et meilleure ouverture ( due`probablement à un angle réduit en élévation et meilleure surface de captation).
Elles se  prêtent  bien à un raccourcissement entre éléments ( intéressant pour piloter les 2 éléments avec le système N7CL)

un site intéressant sur les études d'antennes fractales

une bonne étude sur les antennes fractales

ANTENNE  FRACTALE  F3DD  14 MHZ

2 ÉLÉMENTS PILOTÉS  / la  nº1 : 7 Db    / la  nº 3 10 Db

DESCRIPTION PHYSIQUE DE L'ANTENNE    Nº1  (éléments en cuivre  avec 2 itérations)
                                                                        Nº2  (éléments en coaxial) à proscrire.
                                                                        Nº3  Quad fractale 2 éléments pilotés à 2 itérations

L'ANTENNE :
Si les antennes fractales , se sont développées dans les très très hautes fréquences ,  Nathan Cohen, W1YW ex N1IR, un des créateurs et pionnier dans le développement de ces antennes , nous a donné un bel exemple de sa  quad 2 éléments sur 28mhz avec deux itérations.(photos ci-dessus).

Comment gagner en dimension sans perdre les qualités de l'antenne : en HF, la fractalisation des éléments limitée à 1 ou 2 itérations le permet. Voir à ce sujet  les courbes de Von Koch  et l´étude de Nathan-sur la fractalisation d'un dipôle.

Avec deux itérations , nous réduisons l'antenne de plus de 40 % sans altérer les résultats.

Pour la construction des éléments :  (Pour l'expérimentation prototype  tubes de cuivre) .
Les éléments de mon antenne sont isolés du boom, soit une grande différence avec la HB9CV, tout à la masse.

Pour la forme.:  Pour les deux éléments : Dipôle fractalisé à 2 itérations.  En règle générale,
la fractale comporte plusieurs itérations. En se limitant á deux itérations , on conserve une bonne bande passante et son fonctionnement possible  en résonance sur d'autres fréquences tout á fait exploitables.
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CONSTRUCTION DE L'ANTENNE Nº1      ANTENNE  FRACTALE    UN PETIT RÉSUMÉ  EXPLICATIF

Vous ne trouverez pas beaucoup de descriptif , car le boum extraordinaire de ces antennes pour les hyperfréquences sont encore sous la garde des brevets mais pour nous, radioamateurs, en hf , avec des motifs répétitifs pour 1 ou 2 itérations , les formules sont accessibles et avec la méthode expérimentale et nos instruments de mesure classiques , on y arrive et découvre des caractéristiques super  intéressantes.
Je me suis lancé sur la fractalisation du dipôle , et après cette construction de deux éléments pilotés,  je ferai une quad fractale (2 itérations)20 m à 2 éléments pilotés,  mais sur 14.200 Mhz,  que je décrirai sur ce site.(antenne nº 3).

Bien comprendre pour bien réaliser y compris SANS LES FORMULES.

La première itération de la courbe de Koch consiste à prendre quatre copies du segment d'origine, chaque échelle à un rapport de 1/3.
Deux segments avec un angle de 60 °tournés dans le sens des aiguilles d'une montre :
                                                                                          selon les formules ci-dessous:

LA MÉTHODE POUR FRACTALISER

Commencez par la ligne droite du dipôle (le segment bleu dans la figure ci-contre). La diviser en trois segments égaux et remplacer le segment du milieu par les deux côtés d'un triangle équilatéral de la même longueur que le segment qui a été supprimé (les deux segments rouges dans la figure du milieu). Maintenant, répétez, en prenant chacun des quatre segments qui en résulte, en les divisant en trois parties égales et en remplaçant chacun des segments du milieu par deux côtés d'un triangle équilatéral (les segments rouges dans la figure du bas). Continuer cette construction. et on peut continuer comme cela ....infini hi !
Cette figure de koch a des caractéristiques de la forme fixes  : angle de 60º
                                                                                                      F  l'architecture
                                                                                                      F --- > F-F+F
Nous sommes en présence d'une figure hyperbolique avec des similitudes  de rapport r < 1 et si l 'architecture du dessin unique qui ne varie pas nous l'appelons  "  d  " nous obtenons la formule  ci-dessus.
Quelque soit le rapport , nous avons toujours le même dessin , cette similitude répétée est une des constantes des fractales.

PASSONS A LA CONSTRUCTION PHYSIQUE DE L'ANTENNE :  PREMIÈRE ITÉRATION

J'ai choisi pour le dipôle la fréquence centrale : 14.150 Mhz  L= 142,5/14.15 =  Long = 10,08m
Il en résulte le dessin suivant :
Nous avons un élément de 8,40m au lieu de 10,08 m  c'est appréciable. Certains Oms peuvent réaliser la 2 éléments avec seulement une itération . Comme sur cette vue :
Utiliser des tubes de cuivre de 22/20 et une cintreuse  pour couder à 120 º ou 60 selon le sens.
Pour couder il faut bien chauffer le tube au préalable.

2 éléments 1 itération

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2 éléments à  2 itérations.

Nous avons un dipôle dont la longueur est inférieur à 7m , sans perdre d'efficacité,  ce qui est important, et peut résoudre des problèmes de place pour bon nombre d'entre nous.

Calcul des longueurs des brins

les longueurs sont données en cm

Aperçu de la fractale à 2 itérations  2 éléments

Cliquez pour agrandir l'imageA part, la fractalisation , qui est d'une géométrie à respecter,  l'attaque de l'antenne pourra être faite selon toutes les méthodes classiques des Yagi . Beta-match (stub) ou autres.
En ce qui me concerne , tant pour cette "  2 éléments " que pour la Quad , l'écartement entre les éléments est de 0,11 lambda avec le système de N7CL que j'ai repris pour piloter ces deux éléments. La description de l'attaque de l'antenne sera faite par la suite.


                        6  METRES 72      au  lieu  de  10, 08 m

                                                                 
                        UN RACCOURCISSEMENT  NOTABLE

Un peu de patience , la suite arrive ...

la quad fractale


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