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L'antenne FM

Mise à jour : 2011-04-23.


Pour fonctionner, un tuner a besoin d'une antenne.
Celle livrée avec votre tuner, une antenne filaire 300 Ohms, ne vaut rien, ou pas grand chose.
Il existe des antennes amplifiées, qui ne sont intéressantes que si votre réception est parfaite. Amplifier les parasites d'une réception imparfaite n'est pas une bonne chose, avec une réception parfaite vous n'avez pas besoin d'amplifier.
La taille d'une antenne est fonction des longueurs d'onde à recevoir. Pour la FM, l'antenne fait environ 154 cm de long. Une antenne beaucoup plus courte captera moins bien ou pas du tout.
Pour bien fonctionner une antenne doit être placée sur le toit, et voir l'émetteur.
Il y a des antennes vendues dans le commerce, et à placer sur le toit, qui sont de la daube. C'est un produit technique qui cache bien son jeu.

Je vous propose de réaliser vous même votre antenne, pour un prix modique.
Vous saurez ainsi de façon certaine si cela vaut le coup d'investir plus, ou si cette réalisation vous suffit largement.
Lorsque j'avais un tuner, l'antenne simple brin 75 Ohms me suffisait largement.


Antenne FM simple brin 75 Ohms :

Voir en annexe le scan de 6 pages sur les antennes.

Utilisation exclusivement en antenne simple brin, avec un câble coaxial 75 Ohms et sur l'entrée antenne 75 Ohms du tuner.

Il y a des très grandes similitudes entre une longueur d'onde acoustique et une longueur d'onde d'une émission de radio. L'une utilise la vitesse du son dans l'air, 343.4 m/s à 20°C, l'autre la vitesse de la lumière dans l'air, 299 798 458 m/s. Toute les deux utilisent la fréquence, généralement de 20 à 20 000 Hz en audio, de 87 à 108 MHz en FM et la même formule, LANDA = C / F.

L'antenne doit être adaptée à la fréquence moyenne de la gamme d'onde à recevoir. La bande FM est aujourd'hui de 87 à 108 MHz, soit une fréquence moyenne de ( 87 + 108 ) / 2 = 97.5 MHz. A cette fréquence de 97.5 MHz, la longueur d'onde est de 299 798 458 / 97.5E6 = 3.075 m. Notez que si j'avais utilisé la valeur approchée de 300 000 km/s pour la vitesse de la lumière, je n'aurai fait que 1 mm d'erreur sur la longueur d'onde, soit moins que la précision de réalisation.

Le cas le plus simple est l'antenne à 1 élément, appelé dipôle, en impédance de 75 Ohms pour simplifier la réalisation. Impédance de 75 Ohms veut dire que le câble qui relie l'antenne au tuner à une impédance de 75 Ohms, ce qui n'est pas le cas de tous les câbles d'antenne et que ce câble est branché sur une entrée antenne 75 Ohms sur le tuner. Le meilleur moyen d'avoir une mauvaise réception et une désadaptation d'impédance entre l'antenne, le câble et le tuner.

Votre antenne fera une impédance de 75 Ohms, si sa longueur est égale a la demi longueur d'onde, c'est à dire dans notre cas 3.075 / 2 = 1.538 m. Elle est réalisée dans un tube conducteur de 2 à 5 cm de diamètre. C'est plus important que le simple fil livré avec votre tuner, ou que le petit tube d'une antenne du commerce. C'est aussi l'avantage du DIY. Mais il faut de la surface pour capter les ondes... Tube conducteur veux dire que l'acier, l'aluminium ou le cuivre conviennent.

La longueur de 1.538 m, est réalisée avec deux demi tubes, espacés de 1 à 4 cm au milieu de l'antenne. C'est au milieu aussi que se branche le câble, l'âme sur un tube, le blindage sur l'autre. Si on prend un espacement moyen de ( 4 + 1 ) /2 = 2.5 cm, les demi tubes font ( 153.8 - 2.5 ) / 2 = 75.7 cm.

A ce niveau, un réglage pour les puristes est possible : rendre réglable entre 1 et 4 cm l'espacement entre les demi tubes :

  • Avec 1 cm, ( 2 * 75.7 ) + 1 = 152.4 cm, Fréquence 98.4 MHz.
  • Avec 4 cm, ( 2 * 75.7 ) + 4 = 155.4 cm, Fréquence 96.5 MHz.

Je ne suis pas sur qu'avec un aussi petit écart vous entendiez la moindre différence. Et rien ne vous empêche d'accorder votre antenne à la réalisation sur votre émetteur préféré. Par contre, je vous déconseille de faire des tubes coulissants concentriques pour changer la longueur de l'antenne sans changer l'espacement au centre. La bande de fréquence est suffisamment étroite ( 108 - 87 ) = 21 MHz pour avoir une bonne réception sur toute la bande de fréquence FM.

image52.gif

La seule difficulté de réalisation est de tenir les tubes parfaitement alignés et de brancher le câble. Le branchement se fait en soudant des cosses au câble et en vissant ces cosses sur le tube. Pour l'alignement des tubes, j'ai utilisé un manche à balai qui était pile au diamètre intérieur du tube cuivre de 25 mm de diamètre. Mais aujourd'hui j'utiliserai un tube PVC de 3 ou 4 cm de diamètre et je chercherai le tube cuivre qui coulisse juste dessus.
Un ajustement parfait du diamètre intérieur du tube métallique avec le diamètre extérieur du tube plastique n'est absolument pas indispensable.
2, 5, 10 mm de jeu ne gêne pas...

Autre astuce, le tube PVC ou le manche à balai est coupé à 160 cm de long. ainsi les extrémités servent pour la fixation. Les vis qui plaquent les cosses sur le tube, traversent le tube de part en part. Elles assurent aussi la tenue de l'écartement de 1 à 4 cm. Enfin, un bon coup de peinture blanche permet de cacher l'antenne derrière un rideau, avec le total accord de madame. WAF = 100%...

Cette antenne à son gain maximum perpendiculairement à l'axe du tube (dans le cadre d'une émission avec polarisation horizontale). Pour être plus clair, si vous regardez a travers le tube, vous avez le gain minimum, voire nul. En pratique, avec un fil d'antenne un peu long, vous chercherez quel est le meilleur emplacement dans votre habitation.
Essayons d'être plus clair : Si vous visez l'émetteur en regardant a travers le tube de l'antenne, vous avez la plus mauvaise position possible.
Pour avoir la meilleure position, il faut tourner l'antenne de 90°, en la gardant parallèle au plafond, donc horizontale. (Imaginez un axe de rotation entre le sol et le plafond et tournez autour de cet axe de 90°.)

La bande FM etait polarisée horizontalement, c'est à dire que votre antenne devait être horizontale pour avoir les meilleurs résultats.
Aujourd'hui, les radio privées ont une polarisation verticale, et TDF commence à faire de même lors du renouvellement de ses éméteurs.
Il n'est pas certain que vous entendiez la différence entre un placement horizontal et un placement vertical. Faites l'essais, c'est tellement simple! Et verticalement, l'antenne est omni directionnelle...

La réalisation de Michel :
Finalement la chose est enfin réalisée..... Et fixée dans les combles de la maison, en position verticale avec 25 m de câble 75 Ohms pour rejoindre le sous-sol afin d'alimenter le tuner Kenwood KT1100 récemment acheté dont l'aiguille du signal est passée, après cette installation, d'un timide 2,5 à un 4,6 sur une échelle de 1 à 5.
Ayant eu du mal à trouver les matériaux (cuivre et tube PVC) dans les sections préconisées, je me suis rabattu sur une barre en bois (rayon tringles et rideaux) de 28 mm de diamètre sur laquelle pouvait se glisser un tube cuivre de 30 mm.
Pour illustrer cette réalisation voici quelques photos.

L'antenne est placée verticalement, les images ont été tournées de 90° pour la mise en page.
C'est en voyant les photos que je me rencontre d'un point qui n'était pas signalé : Essayez de brancher le câble plus proche du bord du tube. Je suis incapable de vous dire l'influence que cela aura sur le signal.

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Antenne simple brin 300 Ohms :

Utilisation :
- Soit en antenne simple brin, avec un câble plat 300 Ohms et sur l'entrée antenne 300 Ohms du tuner.
- Soit en antenne multi brins à 3 éléments, avec un câble coaxial 75 Ohms et sur l'entrée antenne 75 Ohms sur le tuner.

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Tube diamètre 2 à 5 cm non critique.
Longueur = 153 cm = 136 + 17.
La cote de 17 peut faire de 5 à 20 cm, non critique. La longueur 136 est recalculée en conséquence.
Espace entre les deux extrémités de 1 à 4 cm, non critique. (3 cm dans le schéma).
Vous avez certainement un plombier dans vos relations ou un outillage pour cintrer les tubes ?


Antenne FM multi brins :

Dans les cas de réception difficile, l'antenne simple brin n'a pas un gain suffisant.
J'irai même plus loin, elle n'a pas de gain du tout, puisque c'est l'antenne simple qui sert de référence pour exprimer le gain des autres antennes.
Sans jouer sur les mots, une antenne multi brins est plus performante, mais aussi plus directive, qu'une antenne simple brin.
Cette antenne se place sur un toit.

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L'antenne représentée est une antenne à 6 éléments, un réflecteur, un radiateur et quatre directeur.
L'émetteur se trouve du coté des directeurs.
Mais les réalisations pratiques et suffisantes sont à trois ou quatre éléments.
L'antenne à trois éléments est cotées en rouge.
Pour quatre éléments, il suffit de rajouter un tube de 142 cm à 58 cm du précédant directeur.

Il y a un gros piège : l'impédance du radiateur est modifiée par le réflecteur et les directeurs.
Le radiateur de l'antenne simple brin à une impédance de 75 Ohms ou 300 Ohms suivant le modèle.
Pour une antenne à trois brin, il faut un radiateur de 300 Ohms d'impédance.
Pour une antenne à quatre brin, il faut un radiateur de 750 Ohms d'impédance.

La réalisation d'un radiateur de 300 Ohms pour une antenne 3 éléments est encore assez simple.
La réalisation d'un radiateur de 750 Ohms est beaucoup moins simple. Sauf demande expresse, je ne prévois pas de le détailler.

L'antenne simple brin 75 Ohms est une réalisation vraiment DIY a la portée de tout bricoleur.
L'antenne simple brin 300 Ohms demande un minimum d'outillage. Si vous l'avez, avec un tube cuivre, c'est presque évident à réaliser.

L'antenne multi brins demande de tenir les tubes à la bonne distance et isolés les uns des autres.
Une solution est d'utiliser 3 plaques de contreplaqué ou de bakélite de 20x20 cm et de fixer chaque tube d'un coté avec des colliers métalliques pour tube.
Un autre tube perpendiculaire relie les 3 plaques de contreplaqué, en assurant la bonne distance entre les éléments.
C'est par ce tube que sera fixé l'antenne sur le mat d'antenne.

J'ai réalisé une antenne à trois éléments avec du contreplaqué solidement verni.
15 ans après, elle est encore sur le toit.
Seul le parallélisme des tubes n'a pas résisté à l'outrage du temps.
Mais avec une révision tout les 5 ans, c'est parfaitement viable.

Vous pouvez aussi consulter le site Les antennes. Fichier PDF.


Autres réalisation :

Antenne YAGI : http://radio.meteor.free.fr/yagi_fm.html
J'aime bien l'idée de la boite de jonction en plastique, pour le branchement du fil coaxial et l'étanchéité aux intempéries.
Le tasseau en pin ne tiendra pas indéfiniment en extérieur.
Vous arriverez bien a panacher nos solutions...



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Merci pour votre visite.


Dôme acoustique : La conception des enceintes acoustiques.


Il y a un savoir vivre élémentaire qui consiste à demander l'autorisation avant de reprendre tout ou partie de ce qui est écrit dans ce chapitre.
Ne pas respecter ce droit élémentaire vous expose à des poursuites sous toutes les formes.