Rayonnant
Le brin vertical mesure environ un quart de longueur d’onde électrique.
Antenne verticale omnidirectionnelle
Verticale quart d’onde
La verticale quart d’onde est une antenne simple et efficace. Elle utilise un élément rayonnant vertical d’environ un quart de longueur d’onde et un plan de sol constitué de radians ou d’une surface conductrice.
¼ λ
≈ 36 Ω
Polarisation verticale
Omnidirectionnelle
Principe de fonctionnement
La verticale quart d’onde peut être considérée comme la moitié d’un dipôle vertical. Le plan de sol produit électriquement l’image du brin rayonnant et fournit le chemin de retour du courant radiofréquence.
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.
Dimensions pratiques
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 |
Le plan de sol et les radians
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.
Diagramme de rayonnement
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.
Construction pas à pas
Calculer le brin
Utiliser la formule pratique, puis conserver quelques centimètres supplémentaires pour le réglage.
Préparer le support
Employer un isolateur ou un connecteur robuste capable de supporter le brin et les radians.
Installer les radians
Prévoir au minimum trois ou quatre radians pour une ground-plane surélevée, ou davantage pour une installation HF au sol.
Raccorder le coaxial
Relier l’âme au brin vertical et la tresse au plan de sol. Ajouter un choke si nécessaire.
Mesurer
Effectuer la mesure à l’emplacement définitif, car la proximité du sol et des structures modifie la résonance.
Ajuster
Raccourcir progressivement le brin si la fréquence de résonance est trop basse.
Installation HF, VHF et UHF
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.
Réglage avec un 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.
Avantages
- Rayonnement omnidirectionnel.
- Polarisation adaptée au trafic mobile et FM.
- Angle de départ potentiellement faible en HF.
- Construction simple en VHF et UHF.
Limites
- 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.
Origines
Les antennes verticales de type monopôle se sont développées avec la télégraphie sans fil et la radiodiffusion. Leur simplicité et leur rayonnement omnidirectionnel les ont rendues incontournables en radiocommunication.
Sécurité et mise à la terre
Une verticale extérieure doit être correctement haubanée, reliée à une protection adaptée contre les surtensions et installée à une distance suffisante des lignes électriques.