La Levy - suite 2

From: F6AEM@F6KDS.FRPA.FRA.EU

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Bonjour chers amis,

J'avais dit ne plus m'exprimer sur le sujet, mais il y a des fois où l'on ne
peut pas résister !!
Les courriers sur la "Lévy" et assimilées ne tarrissent pas !
Merci aux uns et autres autres, les qui pour, les qui contre, les qui
interressés par ce vieux débat !

Mais il faudrait quand même se repencher sur les VRAIES théories des lignes !

J'ai lisais récemment un article sur la G5RV.

Il m'avait amené les réflexions suivantes.

Il y a des inexactitudes historiques, dont son fonctionnement en multibandes,
venu après, et nécessitant dans ce cas la boite d'accord en pied de stub. (Je
n'ai pas réussi à retrouver l'article de base, publié par la RSGB, mais je ne
désespère pas de le déterrer de mon capharnaüm). G5RV n'a jamais parlé
d'un stub de 300 ohms. Si l'antenne est accordée sur le 20 m, elle est
réactive sur les autres bandes.
Mes propres expériences, et celles de nombreux copains ont montré un
ROS de l'ordre de 8 sur le 80 m, (mesuré en pied de stub avec un vrai
ROSmètre, pas sur la sortie TX) donc pas question d'attaquer en direct avec
un coax, ou alors faire comme certains qui préconisent des longueurs
précises du même coax permettant de voir un ROS acceptable en sortie du
TX... F8CI met un balun en courant de 1/4 en pied de stub. D'autres ne s'en
sortent qu'avec du 1/1, ou du 1/6.... donc à méditer. Et à l'époque, les
bandes WARC n'existaient pas ! Bref, chacun y va de SON antenne et de
SA sauce.

Pour répondre à un autre OM,
La vieille théorie de l'antenne repliée sur elle même, appliquée aux
centerfeeds PAR et POUR LES RADIOAMATEURS n'a rien de technique.
j'ai toujours refusé d'en faire la promotion, car elle est inexacte.
Voir, entre autres, l'article de F6ELM, dont copie partielle ci-jointe.
Et ce n'est pas parcequ'elle apparaît dans certaines littératures OM que l'on
doit lui faire une confiance aveugle, comme quand on voit quelque chose à la
télé ! Elle permet une simple image, mais ne correspond à aucune loi
technique. Ca rappelle la vielle bagarre entre F3LG et F3XY par Radio-REF et
bouquins interposés !
Les résultats diffèrent nettement en utilisant l'abaque de SMITH, ou les
calculs des transformations par les lignes ou les programmes divers qui le
font (dont ON4UN). Et les résultats "terrain" viennent le confirmer.
Les programmes de simulation à base de noyau NEC ne savent pas traiter
correctement les lignes à fils parallèles, et calculent toujours les impédances
pour un sol parfait. Le sol réel n'est utilisé que pour les diagrammes de
rayonnement.
D'où souvent des résultats très différents entre les programmes et le terrain,
lorsque l'on traite les antennes HF, c-a-d celles pour lesquels la hauteur au
dessus du sol n'est pas indifférente vis à vis de l'image de l'antenne sur le
sol, qui crée une impédance mutuelle, en opposition de phase, donc qui vient
se soustraire de l'impédance propre de l'antenne. certains, à ce propos
accusent leur échelle à grenouille de créer des variations de l'adaptation
les jours de pluie. Bien qu'il y ait quelques variations de l'impédance de la
ligne (mais alors, ce serait bien une ligne, et non un morceau de l'antenne !)
c'est surtout du au fait que le sol mouillé présente une meilleure image, donc
une une impédance mutuelle plus élevée...

Dire qu'une ligne n'est pas dissymétrisée en attaquant l'antenne en un point
excentré est inexact, d'où les difficultés obtenues lorsque l'on réalise une
Hertz ( ou Conrad-Windom) avec descente 300 ohms, ou une FD4, dont le coax
(re)rayonne presque autant que l'antenne.
Ne pas oublier que si, avec une bonne symétrie générale, les courants , de
même amplitude sont en opposition de phase dans les fils de la ligne, le
rayonnement dissymétrique de l'antenne vient en additif sur l'un des fils et
en soustractif sur l'autre.

Je n'aborderai pas le problème du champ reçu / rayonné par une antenne
raccourcie, où on a des surprises en faisant les calculs par la méthode des
"longueurs effectives", en comparaison des équations basées sur le facteur de
forme.
Un autre OM mélange Lévy, extended-Zepp et 2 x 0,64 £. Je pense que sa
réponse était rédigée avant d'avoir lu le bulletin où je m'exprime sur
les gains et directivités selon la longueur physique de l'antenne.
A ce propos, je rappellerai qu'une antenne raccourcie, compensée
(certains disent, à tort, "rallongée") par des trappes ou des selfs
conserve le diagramme de rayonnement de sa longueur physique. Et
j'insiste sur le fait que gain d'un côté signifie atténuation sur
une autre partie du diagramme horizontal et/ou vertical.

Essayez aussi de vous procurer les articles de CN8MH parus dans les Radio-REF
des années 1955-1958. Ils vous apporteront de nombreux éléments qui semblent
manquer maintenant chez les OM.

Voici copie de diverses correspondances, bulletins PACKET et quelques
extrapolations sur le sujet des centerfeeds, Lévy et G5RV.

73 de Serge, de F6AEM
Xf6aem@ref-union.orgX
=================================
L'ANTENNE LEVY,
une antenne comme les autres
(F6ELM)
Radio-REF, avril 1983, page 351.


Beaucoup de radioamateurs utilisent une antenne multibande Lévy ou un
type dérivé de ce modèle. Tous ces aériens sont parfaitement symétriques ;
l'alimentation se fait au centre par un feeder à fils parallèles vulgairement
appelé « échelle à grenouille ». Le brin rayonnant, aussi bien que le feeder
de l'antenne Lévy ont des dimensions précises, fonction des fréquences de
travail. On s'aperçoit qu'en allongeant la ligne et en raccourcissant d'autant
chaque brin rayonnant, l'aérien fonctionne dans des conditions à peu près
semblables. Cette antenne s'appelle * center feed -. Enfin, à condition de
disposer d'un coupleur convenable, on peut donner à la partie rayonnante,
ainsi qu'au feeder, des longueurs quelconques. Une telle antenne peut être
utilisée pour n'importe quelle fréquence. S'il importe de savoir réaliser et
utiliser ces antennes, comprendre comment elles fonctionnent intéresse
aussi bon nombre de radioamateurs.
COMMENT FONCTIONNENT CES ANTENNES ?
Une conception couramment admise est d'assimiler l'une ou l'autre de ces
antennes à un « circuit accordé * qui aurait le privilège d'être en résonance
pour toutes les fréquences de travail grâce à un système d'accord placé à la
base du feeder. Pour expliquer cela, il faut admettre que le régime d'ondes
stationnaires établi sur chacun des brins rayonnants se prolonge d'une
manière identique sur la ligne : antenne et ligne formant un tout. Le centre
de l'antenne ne se situe plus en BB' comme un dipôle, mais en GG' (figure
1). Le système ligne-antenne est résonnant à condition d'avoir aux bornes
GG' une impédance non réactive, c'est-à-dire qu'à l'extrémité de la ligne
doivent se trouver soit un noud NN' soit un ventre UU de tension ou
d'intensité. Si ce n'est pas le cas, on considère que la boîte d'accord
connectée en GG' « allonge » ou « raccourcit » artificiellement la ligne, de
façon à faire coïncider GG' soit avec NN' si on raccourcit la ligne avec un
condensateur, soit avec UU en supposant que l'inductance de la boîte
d'accord allonge la ligne. Par ailleurs, en reportant la longueur de la demi-
antenne EBG sur un diagramme où sont tracées les ondes stationnâmes
d'intensité pour différentes fréquences, on situe par rapport aux ventres et
aux nouds d'intensité, les extrémités GG', ce qui donne une idée de
l'impédance entre ces points. La précision est suffisante pour déterminer le
type d'accord série ou parallèle du coupleur. Cette façon de voir les choses,
nous permet de comprendre très facilement pourquoi l'adaptation
d'impédances feeder/ brin rayonnant n'intervient pas, de sorte que
l'impédance caractéristique de la ligne n'est pas prise en considération.
Sans vouloir pour autant condamner cette interprétation du fonctionnement
(que j'ai utilisée dans l'article intitulé  A propos d'antennes multibandes >)
je vais analyser d'une manière différente le comportement de l'antenne au
moyen d'une méthode plus générale (1) et plus rigoureuse.
Faisons l'expérience décrite par la figure 1. Nous allons vérifier si les ondes
stationnaires sur le feeder sont bien la continuité exacte du régime établi sur
chaque brin rayonnant BE et B'E'. A l'aide d'un système indicateur de
tension que l'on déplace le long des fils parallèles de la ligne, on repère soit
un ventre soit un noud de tension. Pour localiser un ventre de tension,
j'utilise une lampe au néon dont l'éclairement passe par un maximum. Le
repérage d'un noud de tension est plus facile avec un voltmètre
électronique associé à une sonde détectrice HF ; pour des raisons pratiques
je ne mesure pas, comme précédemment, la tension entre les deux fils de la
ligne mais la tension moitié existant entre un des fils et une prise de
terre.Il faut opérer à faible puissance car une sonde HF ne peut supporter
qu'une tension réduite ne dépassant pas 50 volts.
Deux essais ont été faits à la fréquence de 21 MHz.
1er essai : l'antenne est tendue horizontalement à 1 mètre au-dessus du sol.
Nous repérons et marquons sur la ligne la position W d'un ventre de tension.
2ème essai : hisser l'antenne à 5 ou 6 m de hauteur et repérer à nouveau la
position d'un ventre de tension.
L'expérimentation montre que la position des ventres sur la ligne à fils
parallèles varie et dépend de la hauteur de l'antenne, alors que la position
des ventres est invariable sur le brin rayonnant. Ceci montre que la ligne
constitue une partie distincte du brin rayonnant.
La détermination précise d'un ventre ou d un noeud doit être faite avec
beaucoup de minutie ; c'est pourquoi une autre expérimentation bien plus
simple mais tout aussi probante a été réalisée. Nous ne touchons plus au
brin rayonnant (figure 2).
1er essai : un feeder d'impédance caractéristique d'environ 600 ohms relie le
brin rayonnant au coupleur.
2ème essai : remplaçons le feeder de 600 ohms par un autre de 276 ohms (2
fils de diamètre 2 mm écartés de 10 mm) ayant exactement la même
longueur et la même disposition des isolateurs que le précédent. On
constate que les réglages du coupleur sont nettement différents pour les
deux essais. A titre indicatif, le changement d'échelle à grenouille fait passer
de 1 à 2,5 le ROS dans le coaxial. En GG' l'impédance est donc fonction de
l'impédance caractéristique de la ligne à fils parallèles.
Pour expliquer et étudier le fonctionnement de cette ligne, Il faut faire
intervenir comme pour n'importe quelle autre antenne, le phénomène de
réflexion en BB' dû à la desadaptation entre l'impédance caractéristique du
feeder et l'impédance existant aux bornes BB du fil rayonnant. Cette
dernière impédance dépend de la hauteur du fil. Une objection peut être
formulée : c'est que l'antenne EE' longue de 3/4 de longueur d'onde est loin
d'être en résonance, mais, pour rayonner, est-il vraiment nécessaire qu'un
brin rayonnant soit en résonance ? Avant d'aborder ce sujet, nous allons voir
comment se forment les ondes stationnaires sur l'antenne elle-même.
..........suite et conclusion ... très diplomatique ! ........
CONCLUSION
Construire et faire fonctionner une antenne Lévy ne présente pas de difficultés
majeures. Par contre, expliquer comment l'antenne travaille est plus délicat,
parce qu'il y a peut-être plusieurs interprétations possibles!
Le fonctionnement de tout système formé d'une ligne non rayonnante et d'un
aérien connecté à
l'extrémité de la ligne, s'explique en faisant intervenir le phénomène de
réflexion à la jonction ligne-antenne. Dans le cas de l'antenne Lévy et de ses
dérivées, la conception du fonctionnement citée au début à (avantage d'être
particulièrement simple et accessible : cette interprétation ne doit pas faire
oublier les principes fondamentaux.
...............
Voici pour terminer ce que je pense de cette antenne remarquable qui, en plus
de son originalité possède une qualité que beaucoup d'aériens peuvent lui envier :
depuis des années elle alimente les conversations,souvent animées mais toujours
sympathiques
Souhaitons que cela dure encore très longtemps !

F6ELM
=================================
La G5RV est une antenne qui a été conçue comme une 3 x £/2 pour la
bande des 20 mètres.
Le diagramme sur 20 mètres étant un "trèfle" à 6 feuilles, donc plus
omnidirectionnel que le "8" du dipôle £/2.

Pour une fréquence de 14,15 MHz,

£ = 300/F => 300/14,15 = 21,20 mètres.

Le brin rayonnant mesure donc 21,20/2 x 3 x0,95 = 31,20 mètres soit 2 x
15,10 mètres.
(coefficient de raccourcissement d'extrémité +/- 0,95 pour du fil Longueur
>>>>> par rapport au diamètre).

En multibande 14/21/28 MHz, on préfère 31,10 mètres (102 feets).

Raccourcir si montée en V inversé.

Le stub est une ligne £/2 qui répète sur la bande de base (14,15 MHz)
l'impédance au centre de l'antenne, qui est de 105 Ohms pour un rayonnant
de 3 x £/2.

Donc le stub mesure £/2 x K, K étant le coefficient de vélocité de la ligne.

K = 0,95 à 0,98 pour une ligne à air, selon l'écartement des fils.

-Pour une "échelle à grenouille" avec fils distants de 5 cm, K = 0,97
(espacement conseillé).
-Pour une "échelle à grenouille" avec fils distants de 12/15 cm, K = 0,98.

Le stub mesure donc à 14,15 MHz, avec une ligne de 12 cm
21,20 / 2 x 0,98 = 10,6 x 0,98 = 10,38 mètres.

K = 0,67 pour un twin-lead 75 Ohms.
K = 0,82 pour un twin-lead 300 Ohms, 0,85 pour un twin 450 Ohms.
Soit un stub de 10,60 x 0,82 = 8,69 m avec du twin 300 Ohms.

Tailler la ligne au grid-dip, les coefficients donnés étant sujet à variation.

L'impédance ramenée en pied de la ligne £/2 étant donc de 105 Ohms, on
utilisait une rallonge de 75 Ohms.
Le ROS = 105/75 = 1,4 était compensé sans problème par les circuits en PI
des PA à tubes d'autrefois, qui couvraient facilement de
30 à 200 Ohms.
G5RV réglait l'impédance en faisant monter ou descendre l'antenne par
rapport au sol, avec une hauteur moyenne entre £/2 et £.
Avec un TX actuel, fixé à 50 Ohms, il y a déjà baisse de puissance dûe aux
circuits de protection et à l'ALC.

En multibande, j'ai mesuré des ROS de l'ordre de 8 sur 80 mètres !
Quelque soit la sauce à laquelle est mangée cette antenne, balun, etc..
le ROS reste important pour plusieurs bandes, et nécessite une boîte
d'accord.
Mais il est bien connu qu'il est inutile, au niveau rendement d'essayer de
compenser un ROS>2 dans un coax. Il vaut mieux travailler avec des lignes
ouvertes.
Et c'est finalement ce que préconisait G5RV, qui attaquait alors cette
antenne comme une Lévy..mais avec perte sensible de champs rayonné sur
80 mètres.
De plus, elle n'a pas de résonnance naturelle sur la majorité des bandes,
sauf 30 m (1x £), 15 m (2x £), 10 m (3x £), mais avec des sautes
d'impédance très importantes, au centre de l'antenne, et donc qu'en pied de
ligne.
De plus, comme tout "long fil", le diagramme s'allonge le long du fil en
montant en fréquence, apportant certe un gain dans le sens des extrémités,
mais pas ou peu de rayonnement dans le plan perpendiculaire.

N.B : J'arrive à utiliser cet effet directif des lobes lelong du fil pour
"tirer" Paris en PACKET sur 144.
Voici copie d'un extrait du "memmento sur les antennes" que j'avais
transmis sur le réseau PACKET, il y a plusieurs années.
+========================================================================+
|Gain d'un "long fil" en fonction du nombre de £/2 dans sa longueur : |
|========================================================================|
|n x £/2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
| G (dB) 0 0.4 1.1 2.3 3.2 |
| |
|n x £/2 10 12 14 16 18 20 |
| G (dB) 3.9 4.8 5.5 6.2 6.9 7.5 |
+========================================================================+
Ce qui m'amenait à encourager la réalisation
d'une rhombic rotative pour le 432 !

73 de Serge, de F6AEM.

=================================
From: VE2MTS@VE2SAY.#SAG.QC.CAN.NOAM
To : TOUS@FRANCA

|----------------------- 94 pieds -----------------------|

OOOO---------------------------OOOO---------------------------OOOO
| \ / \ |
"End insulator" | | "Center insulator" "End insulator"
| |
| |
| |
~ ~ Ligne de transmission 450 ohms
~ ~ type echelle. Longueur 41 pieds
| |
Pour les experimentateurs | |
d'antennes, voici le plan de | |
l'une d'elle tiree de la revue | |
QST de juin 1995. Elle o---o
ressemble a la G5RV mais concue | B |
par Bill Wright, G0FAH de | A |
Londre. | L | Balun 1:1
| U |
| N |
|___|
Note: Signalons que les ||
dimensions donner pour cette || Coax RG8 52 ohms
antenne sont coupe pour la ||
portion de la bande CW. ||


Frequence SWR Cette antenne, selon l'auteur ne requiert
aucun synthonisateur d'antenne. Vous
3.56 7.6:1 n'avez plus a synthoniser votre antenne a
7.1 2.4:1 chaque fois que vous changer de frequence ou
14.2 1.5:1 de bande.
18.1 2:1
24.9 1.5:1
29 2.4:1 Bonne experimentation de Cecilien VE2MTS

=====================================================

From: YO3CEN@YO3CTW.BUH.ROM.EU
To : ALL@WW


Multiband Wire Antennas

By Ed Humphries - N5RCK
Hewlett-Packard NARC Atlanta GA
edh@hpuerca.atl.hp.com

The March 1991 issue of CQ Amateur Radio contains yet another
discussion of multiband wire antennas. In his column "Radio
FUNdamentals", Bill Orr, W6SAI writes about the original W9CXX
multibander with its' complex copper tubing matching section.
He then goes on to discuss the popular G5RV developed by
Varney, which is widely built and commercially available. Orr
points out the deficiencies of the G5RV: when built in the
original design it delivers reasonable SWR on the 7, 14, and
24 MHz bands, but into a 75 ohm coax feedline that is awkward
to load up on modern transceivers; when built with 50 ohm coax
the SWR is poor on all bands, but it performs reasonably well
when used with a "transmatch" antenna tuner.

The column skips over an intermediate antenna design discussed
in the March 1986 issue of Ham Radio. Bill's column back then
pointed out that W5ANB first proved you could successfully
modify the G5RV, load it with 50 ohm coax and run without any
antenna tuner. But the best design (so far HI) he discusses in
both articles is the one by ZS6BKV. Brian Austin used computer
modeling to help him design a 5 band tuner-less antenna. Orr's
CQ column reprints the design using only the dimensions for a
300 ohm matching section (I presume TV flat lead qualifies).
In his original column Orr also presented the figures for using
400 (handmade open-wire leads) or 450 ohm (ladder-line) as the
matching section. Since 450 ohm ladder-line is somewhat stronger
than the commonly available 300 ohm TV lead-in, I'm here giving
both sets of figures so you can make your own choice.

< 90' 3" for 450 ohm matching section or 92' 2" for 300 ohm >
o-----------------------------oo-----------------------------o
||
The ZS6BKV Antenna ||
||
|| 40' for 450 ohm
nk remebering reading about this antenna in the Rothammel Antenna
Buch
where it is call Doubble Zepp,so I made one for 10 mts and it was working
very well.It only became 15,16 mts total length.Not too big.
I allso calculated one for 18.110.00 and it became only 23,60 mts in total.
That is not too big if you can't get any rotary antennas and towers placed
on your qth.
I don't know the difference in gain this antenna gives compared to a
standard Dipole,but it is a little more.
If you know,pse give it to me ! (HI)

One thing I will try to do is this:
As long as the 17 mtr antenna is 2x11,80 mts,(and if I am right about this)
it will work like a normal Dipole on 6,038 MHz.That is very close to the
40 mtr-band,so I think it is possible to solder on one small pigtail
on each leg of the antenna to make it resonant on that band.The solderpoint
(x) may be at 9,90 mts from the feedpoint.
oo--------------------------x-----------o
||<--------9,90 mts-------->|<---1,90-->|
|| The pigtail will then be
|| about 0,20 mts depending
|| on the centre frequency
||<-----50 Ohm koax feed. you want on 40 mts.

I know that the first part works.I've tried it myself.
The second part ? Well that remains to see,does,'t it ?
If you have any thoughts or ideas,pse let me know.
I really would like to learn more about antennas.
WISH ME LUCK !!!!!!!!!!

73s.........Jesse

==============================

Voici la fin de l'envoi de F6AEM. Les dernieres rediffusions sont a lire avec
la police "fixed pich font" (type DOS quoi) dans le cas contraire les schemas
sont "un peu" difficile a interpreter...
;o)