Lors de mon tout premier projet de réception d’images satellites, j’avais fait une antenne V-dipôle. Elle a l’avantage d’être très facile à réaliser et d’obtenir des résultats très convaincants.
Le souci, c’est les bandes grises d’interférences que j’ai sur toutes mes images comme par exemple celle-ci.
J’ai essayé énormément de choses afin de les enlever, mais je n’y suis jamais parevenu. J’ai donc décidé de changer d’antenne par une antenne quadrifilaire ou antenne QFH (QuadriFilar Helicoidal). On verra bien si ça résoudra le problème :)

Fonctionnement d’une antenne QFH

L’antenne QFH est composée de 2 boucles hélicoïdales, enroulées autour d’un axe central chacune déphasées de 90° l’une par rapport à l’autre. Plus d’info sur le déphasage ici.
Grâce à ce déphasage, les hélices produisent une polarisation circulaire. Il faut le voir comme la “direction” (du champ électrique) de notre onde.

L’antenne V-dipôle qu’on avait faite a elle une polarisation horizontale, ce qui cause des pertes puisque le signal en provenance des satellites a lui une polarisation circulaire 🌀.

Fabrication de l’antenne

Gardez en tête que votre antenne ressemblera à ça, parce que sur les schémas en 2D on dirait pas forcément :

Théorie

Pour la fabrication de l’antenne, on va se servir de ce calculateur.

• Design Frequency : Je mets 137.5MHz puisque je veux recevoir des signaux satellites compris entre 137 et 138MHz.
• Conductor Diameter : Je mets 9.5mm car je vais utiliser un tube de cuivre 3/8” soit 9.52mm. En soit, on peut utiliser n’importe quel diamètre, plus gros permet d’élargir la bande passante de l’antenne et éventuellement réduire certaines pertes. Mais ça reste des gains modérés alors prenez ce que vous avez.

Bref, pour tout le reste, on peut laisser par défaut, c’est très bien puis on clique sur Calculate.
De là, on peut en tirer un schéma en à peu près. À noter les -0.5cm sur les 4 brins du haut uniquement afin de laisser de la place entre eux pour les relier.

Bricolage

C’est parti, on va commencer par dresser la liste de ce dont on va avoir besoin (hors outils). En ce qui concerne le cuivre, j’avais déjà des couronnes qu’on utilise pour la climatisation. C’est du cuivre dit recuit, et qui donc est malléable.

Haut de l’antenne

Afin de faciliter le bricolage, j’ai utilisé un manchon PVC qu’on va venir placer au dessus de l’antenne.
Il va falloir faire 4 trous parfaitement perpendiculaires autour de notre manchon. Pour ça, toujours depuis ce site, si on descend plus bas, on a une section bien pratique Generate a drilling template. On la remplit, avec le diamètre extérieur du manchon (58mm) et celui des tubes de cuivre (9.5mm).

Une fois fait, ça nous sort un template à imprimer, on peut découper et garder uniquement la partie Top.
Ensuite, on l’enroule autour de notre tube de PVC. À ce moment, c’est important que le papier fasse pile le tour du tube, même 1mm de décalage pourrait avoir un impact sur l’alignement des 4 tiges de cuivre. Si jamais ça ne fait pas pile le tour, c’est probablement dû à une mauvaise mesure du diamètre.

Bas de l’antenne

Revenons sur la section Generate a drilling template du calculateur. Cette fois-ci, on va prendre le diamètre extérieur du tube PVC (52mm).
⚠️ Attention à ne pas prendre celui du manchon comme pour le haut de l’antenne.

Ensuite, on découpe la partie Bottom de notre template pour l’enrouler autour du tube. Pour savoir à quelle distance il faut le placer, notez sur le template la valeur 695.10mm qui représente la distance que vous devez mesurer en partant des tiges du haut jusqu’au point A. En fait, il s’agit de la distance H2 sur le schéma de l’antenne.

Courbure des tubes

On peut placer les coudes (sans les fixer) aux extrémités de nos 4 longues tiges et les positionner sur le haut ou le bas de l’antenne, n’importe. On peut à la limite légèrement serrer les coudes aux tubes si jamais ça glisse trop histoire de faire notre courbure tranquillement.
Pour la courbure, plusieurs techniques existent mais dans mon cas, j’ai fait la courbure à la main selon ce principe :

⚠️ MAIS ATTENTION, les signaux satellites qu’on veut recevoir ont une polarisation circulaire DROITE (RHCP). Ça veut dire qu’il faut courber nos tubes dans le sens antihoraire quand on regarde depuis le haut.
Quand on est satisfait de sa courbure, on peut fixer définitivement les coudes aux tubes. J’avais la chance d’avoir accès à de l’abrasure forte qui est plus simple et plus rapide que la soudure à l’étain.

L’eau sur le cuivre sert à le refroidir pour éviter que la chaleur se propage et fasse fondre le PVC 🥵.
À la place de cette technique, on peut aussi serrer fort les coudes avec le tuyau, le contact ne sera pas parfait mais ça peut dépanner.

Balun

À présent, nous allons réaliser 2 trous en haut du tuyau afin de faire un balun.
En effet, le signal est converti en courant dans un sens dans une des branches et dans l’autre sens dans l’autre branche. On dit alors que le courant est symétrique dans l’antenne.
Mais dans un câble coaxial, le courant n’est transmis QUE dans le centre du câble et donc dans un seul sens. Le courant est alors asymétrique. La tresse extérieure est reliée à la masse et agit comme isolant afin d’éviter que le câble se comporte comme une antenne (et aussi pour protéger le signal).
Bref, si on ne fait rien, une partie du signal reçue va aller à la masse ce qui provoque de grosse pertes. Ainsi, on vient placer un balun pour balenced->unbalanced ou dit autrement symétrique->asymétrique qui vient régler ce souci.

On parle de balun 1:1. Le premier 1 représente l’impédance du côté symétrique donc l’antenne (50Ω) et le deuxième celle du côté asymétrique donc le câble (50Ω). Dans un balun 1:1, ces 2 impédances sont égales.
Les 4 tours ne sont pas une règle absolue mais semblent être une bonne balance pour les ondes VHF

Câblage

Il existe plusieurs méthodes pour raccorder les tiges mais voici un schema des liaisons à respecter :

D’abord, on fait des petits trous au bout des tiges du cuivre et on les lime.

Ensuite, on peut faire le câblage comme sur le schéma. Je l’ai fais sans soudure en torsadant les câbles entre eux et en les serrant bien à l’aide de colliers de serrage.

L’idéal reste quand même la soudure mais pour des signaux comme ceux des NOAA et METEOR, ça fera l’affaire.

J’ai représenté le courant en provenance de l’âme du câble en rouge et celui en provenance de la tresse en bleu.
On peut ensuite fermé le dessus pour protéger le câblage de la pluie.

Installation

J’ai fais un petit trou en bas du tube pour y faire sortir le câble, ça évite de l’écraser lorsque l’on pose l’antenne à plat.

Pour la placer le plus haut possible, j’ai rajouté une longueur de tube PVC. Je n’avais pas de manchon pour les relier, donc j’ai mis un té.
Et voilà l’antenne fièrement installée en haut de mon toit.

Tests

Sortons notre testeur d’antenne pour voir ces performances. Bien que les valeurs soient surtout utiles dans le cas où l’on souhaite émettre, elles nous permettent quand même de voir si notre antenne est bien calibrée.

Le VSWR est à 1.487 est vraiment pas mal pour une antenne QFH faite à la main. Tant que c’est <1.5, on peut considérer que l’antenne est bien calibrée.
L’impédance à 46.21Ω est très bien aussi, puisque qu’elle match à peu près les 50Ω de notre câble.

Et enfin, voici ce qu’on peut tirer de cette antenne :

Concernant la problématique de départ, mes images ne contiennent (presque) plus aucune interférences ! Vous pouvez d’ailleurs voir la différence sur ma station à partir du 15/10, date à laquelle, j’ai changé d’antenne.