Voile et Electronique : Christian Couderc

L'antenne la plus simple en émission (et évidement en réception) est le doublet, constitué par deux brins alignés d'égale longueur, attaqués au centre. Un câble (coaxial ou bifilaire) est relié d'un côté à l'émetteur-récepteur, de l'autre à deux fils de longueur quart d'onde. Pour simplifier, la longueur d'onde se calcule par :

Par exemple pour la fréquence de 30 MHz, le maximum de la bande décamétrique, :
L = 300 10⁶ / 30 10⁶ = 10 mètres. C'est pour cela que la bande décamétrique 28 à 30 MHz s'appelle bande des 10 mètres.
Pour transmettre à 30 MHz, il faudra donc un dipôle de deux quarts d'ondes, soit deux fils de 2.5 m.
Si maintenant nous devons transmettre à 3 MHz, de longueur d'onde 100 m, il faudra deux fils de 25 m.
Pour transmettre à 1.5 MHz, il faudra deux fils de 50 m.
Il faudra donc suivant la fréquence entre 1.5 et 30 MHz, faire varier la longueur de deux fils très exactement sur des valeurs entre 50 m et 2.5 mètres.
Si les longueurs sont légèrement différentes, l'antenne fonctionnera très mal ou pas du tout avec un taux d'ondes stationnaires très élevé, pouvant détruire l'émetteur, forte consommation et rendement très faible.
Remarque: En pratique, il faut multiplier cette longueur théorique par un coefficient de 0.95 pour compenser la différence de propagation dans l'air et dans le métal.

Il est évident que cela pose quelques problèmes sur nos petits bateaux :

Il faut une longueur précise par fréquence.

L'impédance du doublet ne correspond pas du tout à celle des coaxiaux habituels de 50 Ohms, il faut adapter l'attaque, qui de plus est dissymétrique vers un doublet symétrique.

Le dipôle doit être perpendiculaire à la direction du correspondant...

Pour couronner le tout, un dipôle n’est une très bonne antenne car ses angles d’ouvertures sont trop grands. Si l’on veut de la directivité (comme la lentille d’un phare qui concentre l’énergie dans un pinceau étroit), il faut rajouter des éléments réflecteurs et directeurs, ce qui amène par exemple vers les antennes Yagi.

Sur nos bateaux, une bonne antenne est donc impossible à réaliser, nous nous contenterons de mauvais compromis avec un vulgaire fil (ou fouet) qui fait ce qu’il peut.

Sur les gros bateaux la longueur du dipôle filaire peut être ajustée avec un double treuil qui déroule la longueur exacte, les fils étant maintenus tendus par drisses isolantes et poulies. Oublions ce cas marginal, totalement inadaptable pour nous.
La situation est simple. Pour balayer toutes les fréquences, il nous faut deux fils de longueur variable précisément de quelques mètres à quelques dizaine de mètres, et nous ne disposons que d'un seul fil vertical (fouet ou pataras), d'une longueur fixe de quelques mètres.
Il faut donc adapter fictivement cette longueur quelconque pour que l'extrémité du coaxial croit voir un dipôle exactement accordé.

Nous ne pouvons pas établir un dipôle classique sur un voilier.
Premier problème, il manque un brin. Pour cela nous utiliserions une prise "de terre " marine, c'est à dire que nous écoulerons le courant à la mer par l'intermédiaire d'une grande plaque métallique (bronze fritté) qui constitue un plan de sol.
Deuxième problème, un brin actif de longueur fixe n'est accordé que sur une seule fréquence.

Pour compenser le très grand déséquilibre qui se produirait en sortie d'émetteur qui verrait des impédances très variables suivant la fréquence, il faut rajouter un boîtier d'adaptation, le coupleur d'antenne. L'émetteur voit alors toujours une impédance parfaitement adaptée.
Ce coupleur d'antenne comprend une dizaine (et plus) de relais qui mettent en service ces condensateurs d'accord, et des selfs réglables par curseurs motorisés. Pour chaque fréquence, et suivant que l'antenne soit mouillée ou non, un réglage optimum est réalisé par un dispositif automatique.
Ce coupleur est un coffret que l'on placera au plus près du pied de l'antenne.
Il comporte :
° Une prise pour le coaxial 50 ohms de liaison avec l'émetteur récepteur.
° Une sortie sur borne bien isolée en céramique (les tensions peuvent atteindre les kilovolts !) sur lequel se branche le fil d'antenne relié par cosses soudées (fil souple avec isolant épais genre fil à bougies).
° Un boulon de masse qui sera relié pat un large feuillard, au plus court vers la "plaque de terre" en bronze frittée.
° Une alimentation et la liaison pour dialoguer avec l'émetteur par un petit câble, afin de connaître la fréquence et autoriser l'émission quand le réglage est satisfaisant.

Une boîte d'accord est assez volumineuse si l'émetteur est puissant. Les plus petites de faible puissance pèsent quelques kilogrammes, il n'est pas toujours facile de loger les plus grosses à l'abri.

Boite d'accord automatique ou télécommandée
Elle est reliée à l'émetteur, au fouet et à la plaque de masse

Pour le réglage avec des systèmes automatiques, l'émetteur est activé en très petite puissance, le temps d'affiner les variations des selfs et condensateurs de la boite d’accord pour minimiser le TOS, et au bout de quelques secondes, la puissance maximale est alors disponible. Suivant le matériel, les réglages sont automatiques ou manuels. Si vous êtes curieux de technique et si vous vouliez rentrer dans les détails : Voir la note "Mesure du TOS, taux d'ondes stationnaires "

Sur les meilleurs matériels modernes, l'étage de puissance et déporté dans ce coffret d'accord, ce qui évite de transporter et perdre dans le bateau de grandes puissances. Le tranceiver (émetteur-récepteur) à la table à carte peut être alors très petit, au format autoradio et relié par un petit coaxial au boîtier en pied d’antenne sur lequel arrive aussi l'énorme câble d'alimentation (attention il passe des dizaines à des centaines d'ampères...).

Ce système est parfait (mais très onéreux), il est évident qu'une antenne réglée en émission sera aussi réglée en réception sur ma même fréquence. Cela permet de disposer de la meilleure antenne possible, mais seulement si un émetteur existe à bord. Il ne faut oublier que l'émission décamétrique en BLU marine est en plein déclin, à court terme remplacée par les liaisons satellites. Ce matériel est en fin de vie, les stations ferment les unes après les autres dans le monde. La seule solution est de passer la licence amateur afin d'avoir une liaison avec le monde entier, en toute légalité. Ne montez jamais ce matériel si vous n'avez pas de licence, cela se passerait très mal lors d'un contrôleur des autorités, c'est totalement illégal. Voir la page : Radio amateurisme

Pour les radioamateurs, la situation est plus simple car les bandes autorisées sont étroites et harmoniques (multiples), 10 m, 20m, 40 m, 80 m. Il suffit d'une antenne accordée par bande, et avec de l'astuce la même antenne peut regrouper plusieurs bandes.
Cela n'est pas possible en émission marine, les fréquences sont dispersées sur tout le spectre.

Sur le principe, il n'y a rien de compliqué, c'est principalement un filtre en Pi, une self et deux condensateurs, un en entrée, un en sortie.
Dans le détail, ces trois éléments sont réglables suivant la fréquence.
La self sera à prises multiples, avec une dizaine de points possibles, parfois motorisée à roulettes.
Les condensateurs seront réglables sur des plages très larges, ils seront constitués chacun d'une dizaine de condensateurs commutables en série et parallèle.
Pour réaliser cela, il faudra faire de multiples commutations, par l'intermédiaire de dizaines de relais offrant des centaines de milliers de combinaisons.

Le coffret reçoit d'un coté la prise coaxiale venant du tranceiver, de l'autre la borne vers la filaire et la connexion à la plaque de masse. Le coffret comporte toute la partie HF, selfs, condensateurs et les dizaines de relais ainsi que les lignes de mesures et une sortie de sonde pour mesurer la fréquence.
La réalisation pratique est difficile car les relais passeront des courants très forts, il faut éviter les couplages parasites, bref c'est du travail pour spécialiste HF. Les ressources du monde amateur nous donnent les exemples et astuces de réalisation.

Il faut fournir quelques dizaines de commandes logiques pour les relais par des ports, lire les puissances sur les lignes et la fréquence et écrire un petit logiciel qui trouve la meilleure combinaison à une fréquence donnée.
Il faut faire très attention car le microcontrôleur est placé au contact de champs intenses, et si les blindages ne sont pas parfaits, il grillera très vite. Les isolations des interfaces par optocoupleurs seront très soignées.
Cela est assez simple, le réglage se fait sur un " tune ", émission continue à très faible puissance, par exemple 1 Watt pour un tranceiver 100 w. Dans ces conditions, il n'y a aucun risque de griller l'émetteur.
Quand l'accord est trouvé, la boîte envoie l'autorisation d'émission en pleine puissance.

Il est évident que la boîte sera montée au plus près possible du branchement de l'antenne, sous le pont, bien à l'abri de l'humidité. La traversée sera faite au travers d'un bloc Ertalon, par un gros boulon inox, moins conducteur que le cuivre, mais plus robuste. Un boulon bronze est mieux adapté.

Petite astuce pour raccorder le câble d'antenne à un hauban.
Le câble d'antenne est semblable à du fil à bougies, très isolé eu multibrins, mais blanc et protégé UV. Il se branche en sortie du coupleur d'antenne sous le pont, par une cosse soudée. Cette extrémité est à l'abri de l'humidité, il est simple de la protéger (graisse, capot caoutchouc,...). Ce câble traverse le pont ou le tableau arrière après un parcours le plus court possible, soit par un simple presse étoupe sur bateau plastique pu par un très gros isolateur sur bateau métallique. L'autre extrémité est à raccorder au hauban, au-dessus de l'isolateur.
Les parties exposées aux embruns sont toujours délicates à protéger, les très forts courants en milieu salin humide sont dévastateurs pour les métaux.
Beaucoup de bateaux ont un montage lamentable, le fil simplement dénudé, entortillé et serré sur le hauban par des Serflex et recouvert d'adhésif. Le fil multibrin est très fragile, les brins cassent par contraintes mécaniques et par flashes HF, l'eau pénètre dans le câble et le détruit. Il faut absolument améliorer ce système déplorable.
Une solution simple et durable existe pourtant. Il faut dénuder l'extrémité du fil d'antenne et rentrer en force le fil en faisant l'étanchéité à la base par du silicone dans un tube cuivre de plomberie d'environ 6 mm et d'une quinzaine de centimètres de long. Les brins sont repoussés à l'intérieur. Une soudure à l'étain sert aussi de bouchon (peint ensuite). Maintenant il est facile de serrer ce tube adaptateur contre le hauban, le contact est bon et le fil ne s'oxydera jamais.
Pour améliorer encore, il faut refendre un tube cuivre plus gros de la même longueur, il servira de contre plaque et évitera d'écraser l'inox en serrant les étriers. Il y a ainsi une très bonne surface de contact cuivre/inox sans contraintes sur le gréement.
L'ensemble graissé peut être recouvert d'un fourreau en isolant auto vulcanisant et une protection de ridoir.

Liaison câble - hauban

Toute antenne d'émission à bord ne fonctionne que si diverses conditions sont réunies.

Le brin rayonnant doit être le plus long, le mieux dégagé possible et parfaitement isolé.
Attention aux pieds isolants mouillés par les embruns qui court-circuitent l'antenne, il vaut mieux monter du pont avec un fil isolé dans un tube souple, cela à aussi l'avantage d'éviter de tuer l'équipier imprudent qui a la main sur l'antenne au passage en émission.
Le mieux dégagé possible signifie qu’il est impossible de faire courir un câble isolé le long d’un gréement relié à la masse, cela équivaut à mettre l’antenne à la masse.
Il faut impérativement installer des isolateurs sur les extrémités du brin rayonnant. Il est préférable de laisser courir le long de la portion isolée du câble cuivre isolé qui est meilleur conducteur que le câble inox.
Si un des isolateurs fuit, l’antenne est à la masse et ne rayonne plus du tout. Les embruns créent des fuites et des baisses de rendement, il faut veiller à la propreté des isolateurs.

Cette longueur doit être accordée pour chaque fréquence, c'est le rôle du coupleur d'antenne télécommandé qui commute selfs et condensateurs pour que l'émetteur voit une impédance réactive et transfère sa puissance sur une charge optimale.
Il est au pied de l'antenne, au plus court de la sortie.

Un contre-poids est indispensable pour équilibrer l'antenne. Sur de bateaux en matériaux isolants, c'est la plaque de masse en bronze fritté, toujours trop petite, au plus court sous la flottaison par un large feuillard laiton (jamais de tresse cuivre qui se corrode avec j'humidité des fonds !).
Sur un bateau métal, c'est évidemment toute la coque, mais attention au grand danger de la corrosion. La boîte d'accord est reliée à la varangue épaisse la plus proche pour étaler au mieux le courant sur la jonction coque. Il faut évidemment s'assurer que la sortie terre est parfaitement isolée en continu de la masse du bateau, sans cela une dégradation par électrolyse serait inévitable, mais c'est très difficile à réaliser.
Les boîtes d'accord de qualité des grandes marques sont toujours bien isolées.

Remarque : Cette petite page ne parle que d'un seul type d'antenne élémentaire, le plus simple pour un bateau, mais le monde des antennes est très vaste, il en existe d'innombrables autres variétés non traitées sur ce site.

Les catalogues des shipchandlers proposent pour une cinquantaine d'Euros, un boîtier à intercaler dans le fil d'antenne VHF pour ressortir une antenne de réception FM. Cet infâme gadget constitue un abus de confiance et une escroquerie.

Comment ça (ne) marche (pas) : Il se compose d'un boîtier métallique avec une prise PL259 destinée à recevoir le câble d'antenne VHF, d'une sortie sur morceau de coaxial et une prise très médiocre se branchant sur la VHF et d'une sortie antenne radio.
J'en ai testé divers modèles à l'analyseur de réseau, puis autopsié , les résultats étaient très décevants. La perte en puissance d'émission VHF est importante, la réception VHF est nettement affaiblie. N'ouvrez pas si vous ête sensible, c'est affreux !

Si vous avez une telle verrue à bord jetez-la immédiatement dans la benne et profitez-en pour vérifier avec un TOS-metre que la liaison vers l'antenne est acceptable.
Au départ, ce système était sensé fournir une sortie d'antenne radio FM. Le résultat est décevant, un petit morceau de fil isolé coincé dans le vaigrage donne une bien meilleure réception.
La bande FM est sur 100 MHz (+/- 10%). La longueur d'inde est donc Lambda = C/F = 300 *10 ⁶ / 100 * 10 ⁶ = 3 mètres
Pour mémoire la VHF marine (canal 16 = 158.6 MHz) à une longueur d'onde autour des 2 mètres.

Une bonne antenne FM sera constituée par une chute de fil isolé d'environ Lambda/4, soit 75 cm. Il est inutile de mettre un fil plus long qui serait moins efficace sans adaptation sur d'autres modes de résonance. Pour accorder un fil plus long, il faut un dispositif à base de selfs et condensateurs, avec l'aide d'un analyseur de réseau, hors de moyens pour un plaisancier basique.

Ceci ne vaut évidement que pour des bateaux plastiques ou bois, transparents aux ondes électromagnétiques. Pour un bateau métallique, c'est plus compliqué, il faut soit tirer un coaxial 75 Ohms vers le balcon arrière et adapter un petit fouet fibre, soir plus simplement coller un petit fil le long d'un hublot de roof, les récepteurs sont sensibles, cela suffit.

Nous avons vu que la FM (100 MHz) est sur la bande des 3 m. En décamétrique, les fréquences sont beaucoup plus basses, quelques MHz (ou dizaines), les longueurs d'ondes sont beaucoup plus longues, des kilomètres à quelques dizaines de mètres. Il est donc bien évident qu'il ne faudra pas utiliser la même longueur de fil pour les deux. En FM, il est très facile de réaliser un Lambda/4 de 75 cm, mais en décamétrique, c'est impossible, le récepteur fera ce qu'il peut avec un bout de fil de quelques mètres, trop court et totalement désaccordé.

Pour faciliter la maintenance, tous les liens sur les boites d'accord HF sont dans

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Merci aux journalistes qui pillent sans vergogne mon site,
d’avoir au moins la courtoisie de citer leurs sources…

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Dernière retouche le 04 Juillet 2008 à 10 h

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