Stack de 2 Quad Cubicales

Fabriquez vos quads VHF : un jeu d'enfant...

Fabrication d'un stack de 2 quads cubicales 8 éléments pour la bande VHF

Pour réaliser ces 2 antennes, je me suis inspiré des travaux de F6ITS avec pour objectif  de simplifier au maximum la fabrication ainsi que de réduire au mieux le coût de production. Je crois y être parvenu et c'est la raison d'être de cette fiche.

Phase 01
La première étape consiste à réaliser les boucles de cuivre qui vont constituer la partie efficace de nos 2 quads. Il en faudra 16 au total (2 X 8 éléments).
Chaque quad sera constituée d'un élément émetteur ou radiateur, d'un élément réflecteur et de 6 éléments directeurs. Sur les quads, au delà de 8, le gain apporté par de nouveaux éléments est négligeable.


Sur la photo ci-dessous vous pouvez voir les boucles des 6 éléments directeurs terminée.
J'ai pris du fil électric classic de 1,5mm2 que j'ai dénudé pour réaliser les 6 directeurs. Ensuite j'ai coupé à la bonne longueur chaque élément. ceci fait, j'ai soudé mes files afin de les fermer pour former les boucles. Pour que ce soit solide, avant de souder, je met en place les 2 extrémités de mes fils dans un étaux puis à l'endroit ou je soude, j'entoure avec un bout de fil de cuivre plus fin pour former une sorte de petit ressort. Cela va consolider la soudure une fois que celle-ci aura recouvert cette petite armature en forme de ressort.
Le boucles sont ainsi soudées pile à la cote désirée et ne bougerons plus.
Il me reste à réaliser les boucles des radiateurs et réflecteur avec du fil de 2,5 mm2.
Du fil de 2,5mm2 pour 2 raisons.
- pouvoir envoyer de la puissance dans l'antenne sans être embêté.
- Augmenter la bande passante. elle augmente avec le diamètre du fil utilisé.

 

Sample image Phase 01

 

Les 2 boucles des éléments radiateurs ne sont pas soudées. en effet cette boucle reste ouverte pour accueillir l'alimentation de l'antenne. Nous verrons cela plus tard.

Voici dans le détail comment fermer vos boucles
1 - On sert la boucle en place sur un étaux
2 - On coupe un bout de fil de l'âme d'un coaxial de 1mm (voir les fils de l'âme du coaxial prêts à être coupés sur la première photo ci-dessous).
3 - On tourne ce fil autour du fil électrique à l'endroit où la boucle doit être fermée et donc soudée.
4 - On soude la boucle pour la fermer en chauffant au niveau du petit ressort ainsi formé.
Et voilà, le tour est joué, votre boucle est soudée solidement et ne bougera plus.

 

Sample image Phase 01 (détails)

 

Phase 02
Le temps que les arceaux de tente de camping me soient livrés pour que je puisse monter ma structure d'antenne, je prends un peu d'avance.
Je décide donc de préparer les 2 bretelles qui serviront à relier chaque antenne sur le coupleur.
Dans un groupement d'antenne, il faut savoir que tout doit être parfaitement équilibré :
- Les deux antennes doivent être identique en tout point.
- Les bretelles d'alimentation qui vont du coupleur aux antennes doivent donc être de la même taille.
J'ai préparé 2 bretelles de 4m identiques en tous points que j'ajusterai lors de la mise en place des antennes et du coupleur mais qui dans tous les cas, seront toujours de taille identique.

 

Sample image Phase 02

 

Phase 03
Les arceaux de fibre de verre sont enfin arrivés.
Il s'agit d'arceaux de tentes de camping. Je les ai trouvés sur "le bon coin" comme beaucoup de matières premières utilisées dans la fabrication de mes aériens.
25m d'arceaux de diamètre 9mm et 15m d'arceaux de 11mm. Le tout pour 40 euros port compris. Coût de revient : 1 euros du mètre linéaire. C'est plus que satisfaisant.
J'ai découpé mes 12 éléments directeurs dans les tiges de 9mm de diamètre et les radiateurs et reflecteurs dans les tiges de 11 mm (plus solides pour supporter la tension de fil de cuivre de 2,5mm2. Les directeurs eux supportent du 1,5mm2).
Sur la photo, vous pouvez voir après découpe à la taille des éléments, les tracés du centre de l'élément et des emplacements des visses de soutient des fils de cuivre.
Ceci fait, chaques élément est repéré avec du scotch papier sur lequel est inscrit le n° d'élement. Comme vous pouvez le constater, le répérage avait été fait de la même façon lors de la réalisation des boucles de cuivres.
Il me reste maintenant a trouver de l'aluminium pour réaliser les 2 booms d'antennes...

 

Sample image Phase 03

 

Phase 04
Voilà tout est maintenant prêt ou presque pour monter les deux quads.
Je cherchais un système un peu plus solide et esthétique que la colle à chaud pour fixer les tiges de fibre de verre sur les booms. J'ai donc garder le principe qui consiste à percer le boom de part en part pour y faire traverser la tige de fibre mais au lieu de la fixer en place avec de la colle à chaud,j'ai réaliser des petits anneaux de fixation, découpés dans du tube aluminium que j'ai également percés. Dans le trou, viens une visse qui servira à serrer le collier ainsi former autour de la tige de fibre. Un anneau de chaque côté du boom et la tige sera maintenue en place et ne bougera plus.
Autant vous dire que cette petite cession d'usinage maison m'a bien occupé puisqu'il a fallu produire à peu prêt 70 pièces de ce type.
Pour ce qui est des booms en aluminium, j'ai utilisé ceux d'antennes que j'ai racheté à moindre coût à un ami OM (10 euros l'antenne). Ce sont des antennes qui à l'origine sont faites pour fonctioner de 390 à 430 Mhz. Nous n'utilisons pas ces fréquences, j'ai donc suppimer tous les "J-poles", câbles et bretelles pour ne conserver que le tube aluminium. Alu professionnel de très bonne qualité de 3mm dépaisseur.
Vous pouvez voir les booms sur la photo. Il sont tracés, il n'y a plus qu'à les percer et je peux assembler mes quads.
Seul hic, les tube font 245cm, il me manque donc 5 cm. Il faudra donc à manchonner les 5 cm qui me manque.

 

Sample image Phase 04

 

Phase 05
Voilà, ça commence à prendre forme.
Les booms ont été percés et l'assemblage de la première quad est en cours.
Les tiges de fibre de verre ont été mise en place et bloquées avec les anneaux de serrage maison.

 

Sample image Phase 05

 

Phase 06
La première quad est terminée. Les boucles ont été positionnées. Je l'ai testée, elle fonctionne parfaitement.
Le T.O.S. est de 1,5.
Je n'affine pas le réglage pour le moment, 1,5 c'est convenable et je préfère attendre de voir ce que donnera le couplage des 2 antennes avant de régler quoi que ce soit.
Et maintenant ? Et bien c'est parti pour la construction de la deuxième antenne !

 

Sample image Phase 06

 

Phase 07
Les 2 quads sont fabriquées.
Les bretelles sont connectées sur chacune des deux antennes.
Pour l'heure, chaque antenne a été testée séparément à 40 cm du sol. Elles ont éxatement me même T.O.S.
Il semble que je soit arrivé à faire des aériens réellement identiques. Pas simplement visuellement mais aussi au niveau des mesures.
Le premeir objectif est atteint. Il va falloir maintenant réaliser des test en groupant ces deux antennes...

 

Sample image Phase 07

 

Phase 08
La phase de réglage des deux quad ainsi que les premiers essais du groupement à faible hauteur sont terminés.
J'avais dis que 1,5 était convenable pour chaque antenne mais du coup j'ai repassé un peux de temps à affiner le réglage de chaque quad cubicale lors de la mise en place des bretelles.
Je suis arriver à un T.O.S. de 1.2 sur chacune.
Ensuite arrive une première phase d'essais du groupement au sol ou presque. Comme on peut le voir sur les photos, les antennes ont été posées sur deux chaise et maintenue en position avec un tendeur. Le groupement a été effectué grâce au coupleur maison (voir Fiche bricolage sur ce site).

Ensuite,  des tests  ont été réalisés sur un mat à faible hauteur (antennes stackées verticalement cette fois-ci).
Dans les deux cas le T.O.S. est proche de 1.2 à la fréquence recherchée (144300 Mhz).
J'obtient une bande passante allant de 144 MhZ à 146 Mhz avec un T.O.S. à 1.3 sur 144 et un T.O.S. à 1.7 sur 146 Mhz.
Sur le premier test d'antenne à ras le sol je suis arrivé à réaliser un petit DX avec le 07 (environ 250 Km) un jour où il n'y avait personne sur la fréquence.
Je suis tout à fait satisfait du résultat. Il ne me reste maintenant plus qu'à les mettre en hauteur pour profiter réellement du Gain de ce groupement d'antennes.
Pour cela il aura fallu que je construise un pylône coulissant digne de ce nom (voir fiche bricolage sur ce site).

Le coût de production final en ce qui me concerne tourne autour de 30 euros par quad soit 60 euros les 2. Ce coût correspond à l'achat des 2 antennes pour réaliser les booms et du lot d'arceaux de tante acheté d'occasion sur "le bon coin". Tout le reste s'est fait soit avec des matériaux de récupération, soit avec des matériaux que j'avais déjà en stock dans mon foutoir.

 

Sample image Phase 08

 

Et maintenant, à vous de jouer...

 

Sample image Stack de 2 quads VHF

Carractéristiques

  • Gain d'une quad = 12,7 dBi
  • Gain du stack = 15,7 dBi
  • F/B = 21 dB
  • Impédance = 50Ohms sans adaptation
  • Lobes latéraux = -18 dB
  • Lobe arrière = -40 dB
  • SWR = 1,2 à 1,3
  • Largeur de bande passante = 2Mhz
  • Angle de tir = 30 à 40 °
  • distance entre les 2 quads = 191cm

Sample image Stack + préampli tête de mât

Dimensions
Elément   Distance (m)
  Périmètre (m)
Réflecteur   0   2,249
Radiateur   0,377   2,133
D1   0,899   2,072
D2   1,274   2,090
D3   1,606   2,030
D4   1,970   2,067
D5   2,246   2,067
D6   2,470   2,071

Sample image Coupleur VHF

Les matériaux

  • 5m fil élec. de 2,5mm
  • 14m fil élec. de 1,5mm
  • 2 x 2,5m tube alu de 40mm de diam.
  • 2m tube alu de 14mm de diam.
  • 35m tige fibre de verre de 9 à 11mm de diam.
  • 1 rouleau de scotch papier
  • 1 rouleau de scoth d'électricien
  • 2 x4m de coaxial de 11mm et 50Ohms
  • 2 fiches N pour câble 11mm et 50Ohms
  • 180 visses de 1,5cm
  • 2 fixations boom/mât avec leur visserie
  • 20/6cm de PVC de 10 d'épais
  • 4 x Visserie de 10mm (visses, écrous, rondelles)

Les outils

  • 1 étaux
  • 1 perceuse à colonne ou une perceuse
  • 1 réglet en acier de 1m
  • 1 mètre de 3m minimum
  • 1Cuter
  • 1 fer à souder
  • 1 rouleau de soudure à l'etein
  • 1 feutre indélébile
  • 1 multimètre
  • 1 Tosmètre-Wattmètre
  • 1 Tranceiver VHF