Coupleur d'antennes

Groupez vos antennes VHF...

Fabrication d'un coupleur VHF 2 voies

Après avoir fabriquer 2 quads cubicales, il me faut réaliser un coupleur 2 voix qui permettra de les faire fonctionner ensemble. Je rappelle que le fait de coupler 2 antennes identiques, permet un gain de 3dB  en plus du gain initiale d'une seule antenne. Il s'agit bien sûr d'un gain théorique, le but étant de s'en rapprocher le plus possible.

Phase 01
Voici donc la réalisation d'une pièce que je n'ai encore jamais réalisée : le coupleur.
Le fait de grouper 2 antennes va nous donner une impédance de 25 Ohms là ou les 2 coaxes de chaque antenne vont se retrouver. Nous ne pouvons pas les relier directement à un coaxe de 50 Ohms pour arriver au TX. Les antennes et la ligne ne seront pas en phase. Pour que ce soit le cas,  il  faut réaliser ce petit appareil magique qu'on appelle un coupleur et qui va jouer le rôle d'adaptateur d'impédence pour nous permettre que tout ce petit monde soit bien en phase.

 

 
Voici donc une photo des premiers éléments qui vont me permettre de réaliser mon coupleur 2 voies.
Un tube aluminium carré de 24mm et un tube aluminium rond de 12 mm (il sera finalement remplacé par un tube en cuivre de même section). Normalement le tube rond qui se trouve à l'intérieur du tube carré est en cuivre mais je n'avais pas de longueur sufisante de cuivre sous la main pour réaliser ce travail. Comme j'avais du tube alu, j'ai tenté le coup avec ce dernier. Certe l'aluminium est moins conducteur que le cuivre mais je pense que cela ne sera pas limitant. En tout cas, je l'espère. On verra au final. Nous voilà donc parti pour un coupleur 100% aluminium.
J'ai donc comme vous le voyez commencé par couper mes tubes à la bonne longueur et trouver une solution pour réaliser les entretoises qui vont servir à caller le tube rond à l'intérieur du tube carré. C'est de la récupe comme toujours. Ce sont au départ des pièce en plastique servant à tenir les tuyeau et câbles électrique d'une machine à laver. N'ayant pas besoins de ces pièces pour ma machine, il a bien fallu leur trouver une utilitée, lol...
Je les ai repercées à 12mm pour y passer le tube aluminium et ai taillé les côtés au cuter pour les adapter au tube carré.
Bon certes ce n'est pas de la mécanique de précision mais encore une fois on ne fais pas dans la joaillerie mais dans l'efficace, le pas cher et le facile à construire par tous.

 

Sample image Phase 01

 

Phase 02
Après avoir commandé puis reçu les prise N de chassis, j'ai pu réaliser l'assemblage.
En bas, on branchera le coaxial qui va à la station et en haut, viendront les 2 bretelles alimentant chaque antenne.
Données techniques :
J'ai utiliser du tube aluminium carré de 22 mm de côté (cote intérieur) et du tube rond aluminium de 12mm de diamètre extérieur (que j'ai au final remplacé par un tube en cuivre de même section).
Le coupleur est taillé pour la fréquence 144,300 Mhz pour 2 antennes d'impédance 50 Ohms et une ligne d'alimentation de 50 Ohms également.
Les calculs donne ceci :
- longueur du tube intérieur : 55 cm
- Impédance idéale du coupleur : 35,36 Ohms / Impédance du coupleur trouvée : 35,36 Ohms
- Ros induit : 1.12 soit une adaptation de 24,95 dB
- Diamètre idéal du tube intérieur : 12,9 cm, j'ai mis du 12 mm car c'est ce que j'avais
Si au final ce coupleur est proche de ces calculs, je serai satisfait. 1,12 de Ros induit par l'insertion du coupleur sur la ligne, c'est correcte.
Maintenant que le coupleur est assemblé, il reste donc à réaliser les soudures et à tester ce matériel.

F6KUQ a mis en ligne un petit outil bien pratique pour calculer votre coupleur en fonction de la fréquence de votre choix. C'est ici.

 

 

Sample image Phase 02

 

Phase 03
Le soudures sont faites. Bon j'en conviens ce sont des soudures de "Totor". Elles ne sont pas belles du tout. Mon fer à souder de 100w n'était pas suffisant pour chauffer le tube aluminium, du coup, ça donne ce que vous voyez sur les photos.
J'ai par contre tout testé à l'Ohmmètre pour vérifier si les soudures étaient bonnes et pour voir si je n'avais pas un court circuit ici ou là. Tout est OK.
Le bilan de cette construction c'est que j'ai travaillé sans avoir les bons outils et que cela limite fortement l'aspect final du montage dans un premier temps. Dans un deuxième temps quand les antennes seront faite nous pourront voir si ce coupleur respecte malgré tout les données fournies par les calculs. Cela prouve aussi que même en bidouillant sans les bons outils il y a moyen d'arriver au bout d'une réalisation.
Les outils qu'il m'aurait fallu :
- Une perceuse à colone (je viens dans commander une qui devrait arriver dans quelques jours pour fabriquer mes 2 nouvelles quads qui celle-là seront réalisées dans les règles de l'art).
- Un petit chalumeau pour souder les Prise N de chassis ou au moins pour chauffer le tube aluminium avant d'arriver avec le faire à souder pour réaliser la soudure.
- Un plan de travail ou établis sérieux.
La matière qu'il m'a manqué :
- Le tube de 12 mm en cuivre, car normalement on ne soude pas du tube aluminium avec de l'étein, même si c'et possible contrairement à ce que certains pense en metant un peu d'huile sur la zone que l'on désire souder. C'est pour au final avoir un résultat plus pro que j'ai remplacé mon tube alu par un tube de cuivre. Là il est plus simple de réaliser les soudures.
- De plus si je davais en refaire un, je pense que pour des questions de facilité, je prendrai des sections de tubes un peu plus importantes. Là j'ai fait avec ce que j'avais sous la main. J'ai juste commandé des prises N de chassis et des N pour les coaxes des deux antennes et de l'alimentattion. Le système de callage avec les pièces en plastique de machine à laver pourra également être revu pour arriver à axer le plus correctement le tube de 12mm au milieur du tube carré.
Bref il me reste à faire les 2 bouchons pour fermer les extrémitées de ce coupleur et il sera totalement terminé.

 

Sample image Phase 03

 

Phase 04
Comme vous pouvez le constater sur les photos ci-dessous et comme je vous l'ai déjà dit plus haut, j'ai changer le tube aluminium par un tube de cuivre.
Les soudures par contre ne sont pas beaucoup plus belles que sur le tube aluminium puisque je n'ai toujours pas investit dans un petit chalumeau pour chauffer mon tube avant de souder. J'ai préféré investir dans le plus urgent : une petite perceuse à colonne pour réaliser les 2 antennes quad cubicales qui vont se retrouver sur ce coupleur. Finalement j'ai réinvestit dans un fer à souder de 200W qui m'a permis de reprendre les soudures et d'obtenir quelque chose de plus pro mais je n'ai pas fait de photos).
Pour la finition, j'ai utilisé ce que j'avais sous la main pour ne pas changer les bonnes habitudes. L'adhésif est une matière que j'ai en stock dans mon entreprise, j'ai donc fermé les 2 extrémités de mon coupleur avec plusieurs couches successives d'adhésif (facile à enlever si il faut intervenir sur le coupleur pour une réparation et étanche à l'eau). j'aurai pu fermer avec des bouchons en plastics que l'on trouve dans le commerce mais cela aurait eu un petit coût supplémentaire et cela ne correspond pas à la philosophie avec laquelle j'aborde mes réalisations à savoir : utiliser un maximum de matériaux de récupération et n'acheter que le stricte minimum.

 

Sample image Phase 04

 

Et maintenant, à vous de jouer...

 

Sample image Coupleur aux essais

Les matériaux

  • 1 tube en cuivre diam. 12mm, long. 55cm
  • 1 tube carré en aluminium de 24mm, long.60cm
  • 3 fiches N socles
  • 12 visses autofaureuses en inox
  • 2 capuchons en plastic noir de 24mm ou vinyl adhésif
  • 3 fixations en plastic de tuyeau de machine à laver
  • 1 bobine de soudure

Les outils

  • 1 étaux
  • 1 scie à métaux
  • 1 lime
  • 1 fer à souder de 200W ou 1 mini chalumeau
  • 1 perceuse à colonne ou perceuse
  • 1 tournevisse ou visseuse

Carractéristiques

  • Accord = 144,300Mhz
  • longueur du tube intérieur = 55 cm
  • Impédance du coupleur = 35,36 Ohms
  • Ros induit = 1.12
  • Diamètre du tube intérieur en cuivre = 12mm

Sample image Coupleur VHF 2 voies