Antennes
Concernant les projets Meshtastic et LoRa-APRS, on recherchera pour les antennes en point haut des antennes omnidirectionnelles, sélectives à faible bande passante, avec une bonne immunité au bruit et avec du gain issu d'un diagramme de rayonnement plat. Elle seront simples à construire et reproduire et également robustes. Les antennes répondant le mieux à ce cahier des charges sont les antennes Verticales car omnidirectionneles avec diagramme de rayonnement sur l'horizon. A ce niveau on fera la différence entre une station relais et une station mobile qui aura de préference un lobe plus arondi pour contacter plus facilement les Nodes de proximité. Un gros intéret est également leurs robustesse. On priviligera pour les relais en point haut les modèles avec mise à la masse afin d'éliminer le statique suceptible de détruire l'électronique des nodes.
Antennes verticales dipoles
- Dipole 1/2 λ : Constituées de 2 brins 1/4 λ, ces antennes alimentées par le centre sont plutot destinées au Nodes résidentiels à cause du bras de déport nécéssaire à la fixation donc pas vraiement adaptées au mobile et encore moins au pédestre. (Gain de 2.15dBi)
Antennes verticales monopoles (Antennes fouets)
- Monopole 1/4 λ : De type Ground plane ces antennes sont intérressantes pour leur taille, leur basse impédance (36 Ω sur plan de sol infini). Ceci leur procure donc une simplicité d'accord, leur robustesse. Par contre le plan de masse est obligatoire. (Gain de 2.15dBi)
- Monopole 1/2 λ : Contrairement au modèle dipole, celles-ci sont alimentées par la base avec un gros intéret pour l'utilisation avec des nodes en mobile et pédestre (Voiture, sac à dos,...). En effet est plus adaptée à l'installation sur la voiture et le sac à dos et ne nécessite pas obligatoirement d'un plan de masse. Par contre un circuit d'accord est indispensable à cause de la haute impédance (2k à 4KΩ) à la base du brin rayonnant (Gain de 2.15dBi). Il y a différentes options our la réalsation du circuit d'accord mais le plus précis est le circuit LC
- Monopole 5/8 λ : Pour les nodes stationnaires (Relais et résidentiels). Un plan de masse constitué de 4 brin 1/4 de lambda est indispensable. Elle présente un gain d'environ 1.5dB par rapport au dipole plus quelques dB pour le plan de masse. L'impédance à sa base est relativement faible (80Ω) par contre elle est réactive et nécéssite comme la 1/2 onde un circuit d'adaptation.
- Monopole 5/8 λ colinéaire : Pour les nodes stationnaires (Relais et résidentiels). L'adjonction d'une longueur de 5/8 déphasée pour rayonner en phase avec le premier brin permet de gagnéer 3dB suplémentaire par rapport à la 5/8 de base. Elle est un peu plus complexes à réaliser.
Autres antennes verticales
- J-Pole :
- Super J-Pole :
- J-Pole 5/8 :
- J-Pole 5/8 colinéaire :
- Topfkreis :
- Colineaire coax :
Modèles retenus pour nos besoins en LoRa et APRS
- Modèle 1/2 λ alimenté à la base pour les nodes mobiles (Sac à dos en particulier)
- Modèles 5/8 λ et 5/8 λ colinéaire pour les nodes résidentiels
| Modèle antenne | Gain | Impédance | A la masse | Diagramme Rayonnement | Plan de masse | Adaptation |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1/2 λ alimenté à la base | 2.15dBi | 2k-4kΩ | oui | Omni | Non | LC |
| 5/8 λ + plan de masse | 5dBi | 80 Ω + réactif | oui | Omni | 4 x 1/4 λ | LC |
| 5/8 λ colinéaire + plan de masse | 7dBi | 80 Ω + réactif | oui | Omni | 4 x 1/4 λ | LC |
Les tuto DIY de ces antennes sont disponibles dans la partie (Tuto et Cookbook) d'EMCom25
Compléments d'informations
- Comparatif-antennes Comparatif des caractéristiques des antennes verticales les plus adaptées pour LoRa
- Comparatif-circuits-adaptation? Comparatif des circuits d'adaptation
- Mesure-coef-velocite? Mesure du coefficient de vélocité afin de calculer la longueur physique des brins rayonnants
Le gain en espace libre d'un simple dipôle est de 2,15 dBi. Si on ajoute d'autres dipôles en colinéaires et alimentés en phases, le 'gain de gain' est :
Pour 2 dipôles: 1,6 dBi donc gain total de 3,75 dBi Pour 3 dipôles: 3,1 dBi donc gain total de 5,25 dBi Pour 4 dipôles: 3,9 dBi donc gain total de 6,05 dBi
En ajoutant encore d'autres dipôles, l'augmentation de gain est très faible. Donc dans l'exemple donné avec des valeurs de 7,4 et 8 dBi, il y a un facteur effet de sol ajouté ... ou des erreurs de calculs, mais le nombre de dipôles n'est pas mentionné. Avec un plus grand nombre d'éléments, le gain total pourrait se rapprocher de 8 dBi. https://forum.radioamateur.ca/index.php?topic=20191.0