It's raining elephants – VA2GKA

C’est magnifique Internet, on en apprend tout les jours, sur tout, et aussi sur n’importe quoi… Après la célébrissime antenne magique EH… (antenne qui équivaut à peu près à 10cm de fil dénudé au bout du coax… Documents intéressants ici et ici) j’ai pris connaissance d’un article pour une nouvelle antenne dont son auteur prétend révolutionner le petit monde des antennes avec toute la magnificence de son génie !

Alors bien sûr, ce ton un rien sarcastique n’est pas gratuit. D’ailleurs, avant de parler de cette antenne magique, commençons par écouter ce bon monsieur dont le génie n’a certainement d’égal que son égo. L’un des articles qui m’a fait grincer des dents se nomme “LFA and OWL antennas represent a major advance in the Yagi design art“, rien que cela ! L’auteur et le co-auteur commencent par rappeler que tout les résultats obtenus sont le fruit de milliards de calculs effectués par des processeurs multi-coeurs pendant des jours et des jours… et que les types d’antennes OWL et LFA représentent une avancée majeure dans la conception des antennes Yagi. Pour les modèles LFA (ex. ici), l’auteur, G0KSC, utilise un dipôle replié (trombone) utilisé dans le sens horizontal, et dont les dimensions recouvrent le premier directeur. Cependant, il refuse de parler de dipôle replié, même si la plupart de ses configurations ne recouvrent pas le premier directeurs (exemple ici : 7 éléments 144). D’ailleurs, il est tellement convaincu de sa trouvaille qu’il a même déposé un BREVET ! : “The LFA design has a patent pending and all G0KSC designs are copyright.” (lisible sur son site en haut de page ici). Oui, vous avez bien lu, ce monsieur a eu le culot de déposer un brevet sur le dipôle replié ! Je ne sais pas pour vous, mais moi ça m’en bouche un coin.

Passé ceci, on peut néanmoins se demander si ces antennes et ces dimensionnements ne seraient pas, au final,  excellentes. Et c’est là que le bât blesse, car les calculs sont beaux sur le papier mais peu utiles en réalité. Nul besoin de ressortir tout ce qui a été dit sur le sujet pendant ces 30 dernières années, il suffit de citer les articles de YU1AW, qui à très bien analysé la pertinence de ce type de travail d’optimisation, avec des études sérieuses publiées. Voici quelques références intéressantes à lire :

• Yagi Antenna Design Sensitivity in Practice
• Yagi Antenna Design Sensitivity
• Yagi Antenna Improvement Thirty-Year Old Dead End?
• Performances of Wet Yagi Antennas
• Coaxial Cable Influence on Yagi Antenna Array Noise Temperature
• ( Index )

Sans aborder dans le détail toutes ces publications, je retiendrais dans les grandes lignes qu’essayer d’optimiser une antenne afin d’obtenir une température de bruit très faible (low noise antenna) sur les bandes VHF n’a pas de sens dès lors que l’on prend en compte la température du ciel, qui est généralement très haute pour cette gamme de fréquences. Les calculs réalisés pour les antennes LFA et OWL ne prennent pas en compte cette réalité et font l’impasse en considérant une température du ciel homogène et négligeable. En pratique, les régions du ciel vont de 400 à 6000K pour les bandes VHF. De la même manière, pour des communications VHF terrestres avec des angles de départ faibles sur l’horizon, on ne peux résolument pas parler d’antenne à bas bruit, les résultats des optimisations étant ici encore négligeables devant le bruit/température du sol et du ciel. En fait, ce genre d’optimisation –pourrait– avoir un sens pour des fréquences supérieures à 1 GHz, mais G0KSC n’y met pas les pieds. Au delà du gigahertz, d’autres configurations que les yagi sont plus cependant plus intéressantes.  Quant-à l’EME sur 144, l’utilisation d’antennes dites à bas niveau de bruit dans un environnement rural calme n’apporte pas de grande différence de rapport signal/bruit pour les même raisons. Aussi, YU1AW conclu qu’il n’y a pas a proprement parler d’antenne à bas bruit (Low Noise Antennas) du fait de l’impossibilité d’avoir une réception peu bruyante, ceci à cause de la température importante du sol et du ciel à ces fréquences.

Par ailleurs, certaines configurations théoriques d’antennes très optimisées peuvent se révéler au final moins bonnes car dans des conditions réelles (structure de support, câbles d’alimentations), elles sont plus sensibles à des effets environnementaux. Les masses (métalliques ou non) dans le volume de l’antenne ainsi que les câbles d’alimentations influencent fortement la température du système. De même, la rosée ou la pluie affectent grandement certaines configurations d’antennes. YU1AW à très bien décrit ceci dans son article Yagi Antenna Design Sensitivity. À titre d’exemple, la fréquence de résonance d’une antenne YU7EF peut se déplacer jusqu’à plus d’1 MHz lorsqu’elle est humide et une DK7ZB perd de ses moyens en affichant un ROS supérieur à 2 sur une fréquence de résonance décalée en fréquence. Les optimisations de ces beaux diagrammes de rayonnement faits à coup de calculateurs se font ainsi au détriment de paramètres non pris en compte ou difficilement mesurables.

Un dernier point sur les articles de YU1AW : j’ai particulièrement apprécié la petite phase assassine qui conclut que ces trente dernières années de recherches sur l’optimisation d’antennes Yagi ont été une pure perte de temps (“It is clearly confirmed that improving of Yagi antenna performances is thirty-year old dead end effort!”, source du document ici ou ici). Ceci résume assez bien la situation et remet tout ces calculs théoriques à leur place.

Concernant ses antennes OWL (l’autre coup de baguette magique, réalisé après les LFA), elles n’ont pour moi rien d’exceptionnel. L’auteur ramène l’impédance à la valeur qu’il l’intéresse (12.5 ohms) en jouant sur l’espacement des éléments parasites. A noter que ses antennes on des lobes parasites arrières très faibles. Lors de mes simulations avec ma modélisation à base de logarithmes, j’ai aussi réussi à obtenir ce type de résultats mais je me retrouvais avec des petites protubérances sur le lobe avant, comme on peu le voir sur ses diagrammes… Ohhh, comme c’est bizarre :) Pas de miracles, les phénomènes sont les mêmes. Une bonne chose que je lui reconnais au moins, c’est qu’il aura apprit à se servir de NEC pour optimiser –quelques– paramètres. Ce que je comprends moins en revanche, c’est qu’il a été publié par la revue Dubus, magazine habituellement sérieux, qui pour le coup descend sérieusement dans mon estime.

Mais à travers tout ceci, il y a une chose qui me dérange encore plus. Si ce monsieur était réellement passionné d’antennes, il n’aurait pas pu passer à coté de certaines publications, et ne pourrait ignorer certains points abordés ici, par le néophyte que je suis. Y-aurait-il autre chose ? Mais bien sûr ! Suis-je bête, généralement lorsque l’on dépose un brevet, c’est dans le but de s’en mettre plein les poches. Aussi, si je retourne sur son site, je constate bien sûr qu’il vend toutes ces belles antennes magiques.

Fin mot de l’histoire: pour faire du fric, toutes les conneries sont bonnes à dire !

Note : Je ne doute pas que les possesseurs d’antennes LFA et OWL soient très contents de leurs antennes, tout comme je ne doute pas qu’ils auraient pu être tout aussi satisfaits avec une autre antenne.

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This entry was posted on Sunday, September 18th, 2011 at 13:51 and is filed under Radio & Wifi. You can follow any responses to this entry through the RSS 2.0 feed. You can leave a response, or trackback from your own site.