Une Antenne Yagi 4 Eléments pour le 28Mhz

J'ai entrepris la construction de cette antenne pour suppléer la hexbeam et avoir un peu plus de gain sur le 28 Mhz, bande trés intéressante pour faire du DX.
L'idée étant de faire une construction trés robuste pour résister aux vents dominants qui sont de plus en plus violents chaque hiver, et d'obtenir des performances honorables tout en n'ayant pas un monstre sur le pylone. Le compromis entre les performances électriques et les dimensions mécaniques a tout de suite été trouvé par la longueur du boom que j'avais volontairement limité à 6 m. J'ai ensuite simulé toutes les dimensions sur le logiciel MMANA_GAL pour obtenir ce que je voulais au niveau centrage en fréquence et performances.


Le tube du BOOM

Enfin ! j'ai trouvé un tube d'alu diamètre 60 mm épaisseur 2 mm et longueur 6 m d'un seul bout, et pour un prix raisonnable !



La réalisation de l'antenne commence

Tout d'abord les vacances ont permis de travailler tranquillement sur les calculs et modélisations avec le logiciel MMANA-GAL, pour en retirer les dimmensions permettant d'obtenir les meilleures performances.
Puis les phases d'usinage des éléments mécaniques de l'antenne ont commencé avec la réalisation des croisillons des éléments.
J'ai opté pour faire du solide, tout en dural et inox pour ne pas avoir de problème de corrosion et de bruit.
Les photos ci-dessus montrent les différentes pièces et les phases de réalisation.
Les supports sont en dural et les colliers de serrage sur le boom en tige filetée inox M8.


Le perçage des trous de passage du boom dans les croisillons

Première opération, faire les découpes des morceaux d'alu, le fraisage des extérieurs, et ouvrir les trous de passage du boom en faisant des trous tangeants.
Réaliser l'alesage des trous de 60 mm de diamètre, puis des trous de passage des U de serrage des tubes. La pièce de droite est alésée.


L'usinage des logements des tubes

Commencer par assembler les deux pièces ensemble avec 4 grandes vis de 6 passées dans les trous des U de serrage des tubes.
Percer les trous de 20mm sur toute la longueur de la pièce.


Les deux pièces usinées

Aprés usinage, démonter l'assemblage de ces pièces, vous devez obtenir ces deux pièces avec les logements des tubes.


Les croisillons terminés

Les croisillons terminés, avec le passage du boom et les trous de passage du U de serrage, puis le passage de tube de l'élément directeur ou radiateur avec les trous de passage des U de serrage.
La pièce ainsi réalisée en Dural fait 600gr.


Le croisillon du Gamma Match

Il ne faut pas l'oublier celui-là ! réalisé de la même manière que les autres avec seulement en plus les logements pour fixer la plaque support du connecteur HF avec la structure isolante qui supportera le condensateur du Gamma Match.
La plaque telle que vous la voyez n'est pas terminée.
La fixation en emboitement n'est pas anodine, c'est tout simplement pour éviter l'infiltration d'eau entre les deux éléments, donc la corrosion et ainsi les problèmes bien connus de bruit et ROS intempestif.
Il y aura d'autres astuces de ce genre durant toute cette réalisation.


Le croisillon allégé avec ses coquilles

Il a été nécéssaire de s'occuper aussi du poids de tout ça car c'est bien beau mais l'antenne qui c'est qui va la monter dans le pylone !...
Donc sur les photos ci dessous, aprés allègement des croisillons, j'ai gagné 200 g par pièces ce qui n'est pas si mal !
vous pouvez voir aussi les coquilles qui viendront entre le U de serrage et le tube afin de protéger celui-ci.


Les U de serrage des tubes

Les U de serrage sur les tubes, tous sont réalisés en tige filetée inox, M5 pour les tubes des éléments, et M8 pour les serrages sur le boom pour les croisillons et la plaque de fixation sur le tube du rotor.
Les U ont été formés à la main sur un gabarit de cambrage.


Le boitier de connexion au Gamma Match

Ce petit boitier support réalisé dans un bloc de PVC, va abriter la connexion de la prise SO239 avec le tube condensateur du Gamma Match.
Le boitier est fermé par un petit couvercle transparent en Polycarbonate.


Le boitier terminé avec le tube condensateur du gamma Match

Le boitier terminé avec le connecteur SO239 fixé, le tube condensateur soudé sur la rallonge de connexion.
Vous remarquerez, que le tube condensateur est en cuivre diamètre 10/12 mm (tube pour l'eau), ce qui ne pose aucun problème car il ne serra pas en contact avec la tige du Gamma qui elle, sera en alu.
Ce tube en cuivre permet d'avoir une connexion soudée directement sur le connecteur SO239, et non pas une connexion par serrage vis écrous Laiton sur Aluminium ! (il y a des mariages qu'il vaut mieux éviter)


Le tube du condensateur

Donc le tube en cuivre, avec à l'intérieur la gaine extérieure d'un coax de 11 mm qui rentre tout juste à condition de faire comme sur la photo, c'est-à-dire de tirer le tube isolant avec un bout de fil et non pas le pousser.
A l'intérieur de l'isolant qui fait environ 8 mm, viendra coulisser la barre en Alu du Gamma Match, qui elle, fait environ 7,5 mm de diamètre extérieur.


Le court circuit du gamma Match

Le court circuit réalisé en Aluminium de 10 mm d'épaisseur avec les 2 colliers de serrage, l'un sur le tube de l'élément de 20mm et l'autre sur la barre du Gamma match de 7,5 mm.
Quelques trous pour faire un peu plus légé ou pour éviter trop de prise au vent ...
Les vis de serrage sont bien sur en Inox


La plaque de fixation du boom sur le tube du mat

Elle est aussi en Aluminium de 10 mm d'épaisseur, elle fait 350 mm x 250 mm, avec les trous de fixation des colliers, vous pouvez voir en même temps les deux coquilles de positionnement du boom diamètre 60 mm.


ELLE est FINIE !

Elle est finie, ça n'a pas été sans mal car la météo m'a un peu cassé les pieds et il a fallu jongler avec la pluie.
Une vue de l'antenne terminée, réglée aux petits oignons sur ma fréquence préférée de 28120 Mhz et pour le moment au niveau Impédance et ROS c'est le top ! à verifier une fois grimpée dans le pylone.
Il manque les bouchons du tube de 60 mm sur la photo, mais ils sont montés .


Les croisillons montés avec les tubes et les colliers de serrage


Le croisillon du Gamma Match


Le Gamma Match et le collier de serrage des tubes


La mise en place de l'antenne

La mise en place de l'antenne en haut du pylone, on voit bien au dessus de la beam 4 éléments, la potence avec une poulie permettant de hisser l'antenne depuis le sol sans efforts.
Les autres beam étaient orientées à 90° pour permettre le passage des éléments car l'antenne est montée, les éléments en polarisation verticale, puis quand elle a été fixée dans le support, tournée de 90° puis orientée correctement par rapport aux autres.
Le ciel est bien nuageux, il a fallu lutter avec la pluie, le vent et le froid pour mettre cette antenne en place.


Les trois antennes

Bien sûr, il a fallu faire des concessions pour tout mettre sur le même pylone car c'était le seul à pouvoir supporter une telle charge. La proximité des autres beams pose un peu de problème de ROS mais dans les limites acceptables.


Le plan de l'antenne

Toute la modélisation de l'antenne a été faite sur le logiciel MMANA_GAL afin d'obtenir les dimensions théoriques.
Vous remarquerez que les côtes des éléments ont toutes été modifiées pour compenser la largeur des fixations sur les croisillons, c'est l'effet boom, par contre les espacements n'ont pas été modifiés.



Le plan du Gamma Match

Le Gamma Match est réalisé avec un tube condensateur, une barre de gamma match, un isolant entre les deux et un court circuit.
Le tube condensateur est réalisé en cuivre pour installation d'eau diamètre int 10 mm et 12 mm ext. L'avantage est que je peux souder ce tube directement sur l'ame du connecteur SO239, ce qui évite les problèmes de corrosions entre métaux et le bruit parasite.
Ce tube n'est jamais en contact avec les autres pièces en Aluminium.
la barre de gamma est un morceau d'aluminium plein de diamètre 7,5 mm qui pénètre à l'intérieur du tube condensateur.
Entre les deux, un tube isolant qui est tout simplement une gaine extérieure de coaxial 11 mm.
Le court circuit, est une pièce réalisée en Dural avec des ouvertures réglables serrées par des vis en Inox.
Le réglage du gamma se fait par l'obtention du ROS minimum en commençant par régler le condensateur par la pénétration de la barre à l'intérieur du tube condensateur, puis ensuite par le réglage de la position du court circuit.
Normalement, ça se passe trés bien et assez rapidement. Prenez la précaution de placer l'antenne assez haut et dirigée vers le ciel...c'est plus facile à dire qu'à faire !
Pour info, une fois l'antenne en place dans le pylone, vous allez devoir retoucher un peu le réglage. HI pas facile à faire du tout !
Pour faire ce réglage, j'ai utilisé mon MFJ 269 c'est plus pratique et ça ne dérange personne.



les différentes courbes de calcul sur MMANA_GAL

La courbe du haut nous montre l'impédance de l'antenne pour la fréquence de 28,1Mhz.
La courbe du milieu nous montre le ROS pour 28,1Mhz.
La courbe du bas, pour le gain et le rapport avant arrière.



la courbe de champs en espace libre, puis à 10 m de hauteur

La courbe de champs avec toutes les caractéristiques de l'antenne. Je rappelle que ces caractéristiques sont un compromis car je ne voulais pas dépasser 6 m de boom. Bien sûr avec 1 m de boom en plus je pouvais atteindre 11 dBi mais au prix d'un morceau de tube en plus avec un accouplement en bout pour globalement 1 dBi ...
En tout cas, les performances attendues sont bien là, et à l'heure actuelle elle a déja quelques trés bons QSO DX à son actif, et avec des reports dont je suis assez fier !


En espace libre

A 10 m de hauteur


En conclusion

Cette réalisation m'a pris un peu de mon temps, mais alors vraiment au vu des résultats, c'est une bonne affaire, car les performances sont probantes.
Ce type d'antenne donne vraiment d'excellents résultats pour les OM qui veulent faire du DX. Evidement, ça prend un peu de place en haut du pylone et il faudra négocier fort avec vos épouses, car ce n'est pas une yagi pour faire du 1200.
La réalisation n'a posé aucun problème, bien évidement, il faut être soigneux et respecter les dimmensions. Pour ce qui est des réglages, il faut être méthodique et rigoureux mais ça se passe trés bien sans prendre des heures.
Attention lors du travail en hauteur, toujours avec un harnais de securité ! merci.



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