Normalement, une antenne raccourcie présente une résistance de rayonnement assez faible, et une impédance d’alimentation bien inférieure à 50 Ohms; or les antennes du commerce, alimentées directement à leur base, sans autre artifice, présentent un magnifique ROS proche de 1/1 à leur fréquence de résonance et une bande passante relativement correcte; il y a un mystère quelque part.

Verticale quart d’onde:

Prenons une antenne de référence: une verticale quart d’onde sur sol parfait pour ne pas compliquer encore avec les pertes du sol:

Le tableau ci-dessous donne l’impédance d’attaque, le ROS et le gain relatif de cette antenne pour divers matériaux avec un diamètre de 2mm.

La base zéro dB est prise pour l’antenne en fil de cuivre.

Verticale quart d’onde sur 7.100 MHz; diamètre 2mm
Impédance (Ohms) ROS G(dB)
Cuivre 36.78 1.36 0
Aluminium 36.94 1.35 -0.02
Laiton 37.39 1.34 -0.07
Etain ou Chrome 37.89 1.32 -0.13
Fer 53.12 1.07 -1.61

On voit déjà que le cuivre et l’aluminium sont parfaits, et qu’il faut commencer à faire attention avec le laiton; le fer est un beau piège qui sous couvert d’une bonne adaptation des impédances entraîne une perte de 1,61 dB.

Le tableau suivant correspond à du tube de 10mm de diamètre.

La base zéro dB est prise pour l’antenne en tube de cuivre.

Verticale quart d’onde sur 7.100 MHz; diamètre 10mm
Impédance (Ohms) ROS G(dB)
Cuivre 37.07 1.38 0
Aluminium 37.1 1.38 -0.01
Laiton 37.2 1.37 -0.02
Etain ou Chrome 37.3 1.37 -0.03
Fer 40.58 1.26 -0.40

A part le fer, tous ces métaux se comportent bien.

Verticale raccourcie:

Voyons maintenant le comportement d’une verticale courte, de 2.5m de long avec self supposée sans perte à 1.25m de la base. La self amène la résonance sur 7.100 MHz.

Les gains sont pris par rapport à l’antenne lambda/4 en tube de cuivre.

On remarque tout de suite qu’à part avec le fer, l’antenne de 2,5m de long n’a même pas un demi dB de moins en gain que l’antenne de 10m en cuivre; par contre le ROS est loin d’être de 1/1; reste donc à voir l’influence de la self, et plus particulièrement de son facteur de surtension.

La self:

Le tableau ci-dessous correspond à une antenne pour mobile sur 40m, chromée, longueur 2.5m self au centre; résonnant sur 7.1 MHz; on a simplement fait varier le facteur de surtension.

Les gains sont toujours pris par rapport à l’antenne lambda/4 en cuivre

Verticale 2.5m chromée, diamètre 10mm; avec self réelle au centre; accord sur 7.100 MHz;
Facteur Q Impédance (Ohms) ROS G(dB)
infini (self parfaite) 3.53 14.3 -0.5
500 7.0 7.14 -3.5
100 21 2.38 -8.26
50 38.4 1.3 -10.9
38 49.4 1.03 -12

Si l’antenne présente un si bon ROS, c’est parce que sa self a des pertes; la résistance de perte qu’elle ramène vient s’ajouter aux 3.5 Ohms de la résistance de rayonnement pour totaliser les 50 Ohms qui plaisent au câble coaxial!

Sa bande passante de 138 kHz pour un ROS max de 2/1 est aussi due à ces pertes; sans perte, elle ne serait que de quelques kHz.

Le prix à payer pour pouvoir trafiquer en mobile est finalement assez élevé: Avec ces -12 dB, quand on envoie 100 Watts dans l’antenne, il y en a à peu près 93 qui partent en chaleur et seulement 7 qui sont rayonnés; et encore on n’a pas regardé ce qui part en chaleur dans les tôles du véhicule qui doit être loin de ressembler à un sol parfait.

Avec la lambda/4 en cuivre, c’est l’inverse; toujours sur sol parfait c’est 98 Watts qui partiraient en HF.

Donc, quand on est en mobile, difficile de faire autrement, mais dès qu’on est en portable ou en fixe, tout faire pour s’approcher des lambda/4; et soigner le plan de sol.

source: F5AD