Rayonnant
Le brin vertical mesure environ un quart de longueur d’onde électrique.
Omnidirectional vertical antenna
Quarter-wave vertical
The quarter-wave vertical is a simple and efficient antenna. It uses a vertical radiator approximately one quarter wavelength long and a ground plane made of radials or a conductive surface.
¼ λ
≈ 36 Ω
Polarisation verticale
Omnidirectionnelle
Operating principle
The quarter-wave vertical may be considered one half of a vertical dipole. The ground plane produces the electrical image of the radiator and provides the RF current return path.
Retour RF
Les radians, la carrosserie ou le sol conducteur constituent le second côté du système d’antenne.
Impédance
Environ 36 Ω avec un plan de sol parfait. Des radians inclinés permettent souvent de se rapprocher de 50 Ω.
Practical dimensions
Longueur du brin en mètres ≈ 71,25 / fréquence en MHz
| Bande | Fréquence | Longueur de départ |
|---|---|---|
| 160 m | 1,850 MHz | 38,49 m |
| 80 m | 3,650 MHz | 19,52 m |
| 40 m | 7,100 MHz | 10,04 m |
| 30 m | 10,120 MHz | 7,04 m |
| 20 m | 14,150 MHz | 5,04 m |
| 17 m | 18,100 MHz | 3,94 m |
| 15 m | 21,200 MHz | 3,36 m |
| 12 m | 24,950 MHz | 2,86 m |
| 10 m | 28,500 MHz | 2,50 m |
| 6 m | 50,200 MHz | 1,42 m |
| 2 m | 145,500 MHz | 49,0 cm |
| 70 cm | 433,500 MHz | 16,4 cm |
Ground plane and radials
Ground-plane surélevée
Trois ou quatre radians d’environ ¼ λ peuvent suffire. Lorsqu’ils sont inclinés vers le bas, l’impédance augmente généralement vers une valeur plus proche de 50 Ω.
Verticale HF posée au sol
Le rendement dépend fortement du réseau de radians. De nombreux fils courts répartis au sol sont généralement préférables à quelques radians seulement.
Installation mobile
La carrosserie constitue une partie du plan de sol. Les liaisons électriques entre les éléments métalliques doivent présenter une faible impédance en radiofréquence.
Toiture métallique
Une surface métallique continue peut former un excellent plan de sol si les connexions sont mécaniquement et électriquement fiables.
Radiation pattern
Le rayonnement est approximativement omnidirectionnel dans le plan horizontal. Dans le plan vertical, l’objectif est d’obtenir un lobe principal à faible angle pour favoriser les liaisons à longue distance.
Step-by-step construction
Calculate the radiator
Use the practical formula and leave some extra length for tuning.
Prepare the support
Use a strong insulator or connector capable of supporting the radiator and radials.
Install the radials
Use at least three or four radials for an elevated ground plane, or many more for an HF ground-mounted system.
Connect the coax
Connect the centre conductor to the vertical radiator and the shield to the ground plane. Add a choke when needed.
Measure
Measure in the final location because ground and nearby structures affect resonance.
Tune
Shorten the radiator progressively if the resonant frequency is too low.
HF, VHF and UHF installation
HF
Les pertes du sol sont déterminantes. Le réseau de radians et la qualité des connexions conditionnent directement le rendement.
VHF
Une ground-plane à quatre radians offre une réalisation simple pour le trafic local, les relais et les balises.
UHF
Les dimensions deviennent faibles, mais la précision mécanique et les pertes dans les connecteurs et le coaxial deviennent critiques.
Tuning with a NanoVNA
- Calibrer le NanoVNA à l’extrémité du câble de mesure.
- Installer les radians et le brin dans leur position définitive.
- Repérer le minimum de ROS et la fréquence de résonance.
- Si la résonance est trop basse, raccourcir progressivement le brin.
- Si l’impédance est trop faible, modifier l’inclinaison des radians sur une ground-plane surélevée.
- Contrôler l’apparition éventuelle de courants de mode commun sur le coaxial.
Advantages
- Rayonnement omnidirectionnel.
- Polarisation adaptée au trafic mobile et FM.
- Angle de départ potentiellement faible en HF.
- Construction simple en VHF et UHF.
Limitations
- Dépendance importante au plan de sol.
- Pertes élevées si les radians sont insuffisants.
- Réception plus sensible aux parasites domestiques polarisés verticalement.
- Dimensions importantes sur les bandes HF basses.
Origins
Vertical monopole antennas developed with wireless telegraphy and broadcasting. Their simplicity and omnidirectional radiation made them essential in radio communications.
Safety and grounding
An outdoor vertical must be properly guyed, protected against surges and installed at a safe distance from power lines.