L’antenne « beam »Historique

La « rotary beam » (de l’anglais faisceau, rayon) est tout simplement une antenne yagi utilisée sur décamétriques. Bien que connue dès la fin de la seconde guerre mondiale, elle ne s’est popularisée dans le monde radioamateur européen qu’à partir des années 1960. Auparavant les amateurs qui trafiquaient sur les bandes hautes (14, 21 et 28 MHz) utilisaient des antennes filaires (doublet, lévy, zeppelin…), des verticales et parfois des cubical-quad plus faciles à réaliser. C’est le coût de l’installation qui refroidissait la plupart des OM : mât, rotor et antenne coûtaient largement le prix d’un transceiver…

Dans les années 1970, la baisse des prix due à la production en grande série des mâts, des rotors et des antennes, l’apparition d’un marché de l’occasion et l’amélioration des circuits de distribution a fait fleurir les beams sur les toits des amateurs privilégiés. Le phénomène CB des années 1980 a marqué l’essai en faisant apparaître sur le marché des Yagi à 3 éléments et plus à un prix très bas mais de qualité souvent encore plus basse. Ces antennes peuvent être utilisées sur 28MHz après une petite transformation.

Domaine d’utilisation

Une beam sur la bande 80 mètres est une rareté, seuls quelques amateurs au monde se sont lancés dans la fabrication et l’installation d’une Yagi de 3 ou 4 éléments. La surface au sol d’une beam à 3 éléments est approximativement un carré de 0,5 lambda par 0,3 lambda, ce qui fait quand même 20m x 12m pour une beam 7MHz. Mais il y a la possibilité d’utiliser des éléments raccourcis, au prix d’une petite baisse des performances. Le mât et le rotor doivent être dimensionnés en fonction du poids et du couple exercés par l’antenne.  La réalisation de l’antenne proprement dite n’est pas la seule raison qui fait qu’on voit surtout des beams au-dessus de 10 MHz : une Yagi en polarisation horizontale ne présente un gain et un angle de départ intéressants que si sa hauteur au sol est supérieure à une demi-onde, soit une dizaine de mètres pour une beam 14MHz.

Intérêt de la beam

Il faudrait comparer la beam à chacun des autres types d’antennes, ce qui serait très long. En bref une beam sur les bandes 14 à 50 MHz présente les avantages suivants :

  • Gain de 1 à 2 points au S-mètre en réception et puissance d’émission multipliée par 4 à 10 (selon la taille et le nombre d’éléments)
  • Directivité permettant d’atténuer les signaux indésirables
  • Angle de départ faible si elle est située à bonne hauteur

La directivité impose normalement l’utilisation d’un rotor mais le fait de posséder une antenne directive fixe n’interdit pas de trafiquer dans toutes les directions, les signaux provenant d’une direction défavorisée seront simplement plus ou moins atténués.

Beam multibande

Comme le doublet demi-onde, l’antenne Yagi est taillée pour une fréquence particulière. En fait on peut l’utiliser sur une bande de fréquences dont la largeur est de + ou – quelques % autour de cette fréquence de référence, ce qui fait une bande utilisable de 500 kHz sur 14MHz (en admettant un ROS<2).

Mais le problème se pose quand on désire trafiquer sur plusieurs des 5 bandes comprises entre 14 et 30 MHz. Deux solutions se présentent :

  • Une antenne par bande, solution coûteuse et difficilement réalisable. On ne peut guère superposer plus de 3 antennes sur le même mât. Chaque antenne influence le fonctionnement de ses voisines, ce qui ne facilite pas les réglages.
  • Une Yagi multibande, avec des trappes permettant à chaque élément de résonner sur plusieurs fréquences. La mise au point de chaque bande est un peu délicate mais c’est une solution de compromis.

Dimensions d’une beam 3 éléments

Voici à titre indicatif les dimensions d’une beam 3 éléments entière (c’est à dire non raccourcie). Ce sont des valeurs qui ont été dégrossies à partir des formules suivantes puis optimisées avec MMANA, ce qui signifie qu’il faudra peut-être procéder à des retouches sur les longueurs des éléments lorsque l’antenne sera en place, à sa hauteur définitive.

 



 f (MHz)
 l (m)
 lg Réf (m)
 lg Rad (m)
 lg dir (m)
 esp. (m)
 14,1
 21,27
 11,18
 10,57
 10,06
 2,60
 18,1
 16,57
 8.57
 8,05
 7.61
 2,02
 21,2
 14,15
 7,33
 6,87
 6,5
 1,73
 24,9
 12,04
 6,2
 5,85
 5,53
 1,47
 28,25
 10,62
 5,34
 5,14
 4,74
 1,30


L’impédance au point d’alimentation est de l’ordre d’une vingtaine d’ohms. On pourra adapter cette impédance à l’aide d’un gamma-match ou d’un dispositif similaire.

 

 

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