Antenne HF

 

Cet article traite de l'antenne HF, car lorsque j'ai monté le projet d'installation de la radio BLU à bord, j'ai trouvé bien des informations contradictoires qui ne m'ont pas facilitées la tâche.

La HF marine est une BLU (radio à Bande Latérale Unique, SSB en anglais). C'est une radio Haute Fréquence (HF) puissante qui permet notamment des échanges longues distances, de récupérer des fichiers météo (grib / fax / Navtex) et d'échanger des mails. 

A noter que pour les navires de plaisance battant pavillon français (c'est une exception française), la licence radio pour la HF marine est obtenue gratuitement et directement auprès de l'ANFR, comme pour la VHF. En dehors des eaux territoriales françaises, il faut passer l'examen du CRR (Certificat Radio Restreint) pour la VHF, mais rien n'est demandé pour la BLU. Vous utilisez alors le Call Sign de la VHF du navire pour votre BLU. Attention, ceci n'est valable que pour l'utilisation des bandes de fréquences marines...

En comparaison avec la VHF :

Propriétés	BLU	VHF	Remarques
.......................	.......................	.......................	.......................
Puissance en watt	150 w 60 w 20 w	25 w	En comparaison, la VHF portable n'a qu'une puissance de 5 w
Plage de fréquence	1,6 MHz à 27,5 MHz	155,500 MHz à 163,275 MHz	La BLU est une radio Haute Fréquence (HF). Certaines parties de la plage sont réservées aux radio-amateurs, d'autres sont réservées aux navires (de plaisance ou non)
Distance de communication	Le globe !	20 mn	Il faut que l'antenne soit en haut du mat pour une portée maximale de la VHF. En pleine mer, on parle de communication quasi en ligne droite. La portée maximale de la BLU est atteinte la nuit, elle varie fortement en fonction des conditions météo et de l'activité du soleil. La propagation se fait par rebond sur l'Ionosphère et non en ligne droite.
Poids de la radio	8 Kg	2 Kg	Pour la BLU, on doit ajouter un accordeur d'antenne (3 kg) et une antenne de 7 m (6 kg)
Longueur de l'antenne fouet	7 m	0,9 m	Pas facile de trouver une place pour la grande antenne ou la grosse boite de l'accordeur.

L'installation de l'antenne HF est une des 3 difficultés rencontrées pour installer tout le système BLU, les deux autres difficultés étant la configuration de la liaison BLU / Modem / ordinateur et enfin la manipulation de la BLU elle même (réglages).

BLU, Accordeur et Pactor reçus,
Il ne reste plus qu'à monter le tout.

Pour l'antenne, il existe principalement 2 types d'antenne : l'antenne filaire, souvent montée sur un hauban ou un pataras, et l'antenne fouet.

Nous avons choisi l'antenne fouet car sur notre voilier il n'y a pas de pataras (câble qui relie le mat à l'arrière du navire). On aurait pu tirer un câble, mais : 

- l'arrondi de notre grand voile gène pour une connexion à l'arrière (il faudrait un second mat)

- si la pose est sur le coté du mat, c'est trop près des haubans qui perturberont le signal

L'antenne est donc montée sur tribord arrière, loin de l'antenne AIS et de tout l'électronique de bord. 

3 antennes émettrices :
En haut du mat, la VHF
Au niveau panneaux solaires, l'AIS
Sur arrière tribord, la grande HF (BLU)

Une fois la radio installée, reliée à l'accordeur d'antenne lui même relié à l'antenne, il faut soit mettre à la terre l'accordeur, soit utiliser un contrepoids. 

Pour comprendre le phénomène, il faut avoir à l'idée que l'on alimente notre antenne par le bas. On envoie donc une onde depuis le pied de l'antenne. Mais cette onde a deux composantes : un partie va vers le haut de l'antenne, l'autre partie va dans la direction opposée. Il faut lui laisser donc un second chemin pour se propager, le risque étant que l'onde revienne perturber le signal (ou pire aille griller l'émetteur). On parle de rapport d'onde stationnaire : il doit être le plus bas possible.

C'est à ce moment que l'on trouve tout et n'importe quoi sur Internet. Pour ma part, j'ai respecté le mode d'emploi de l'accordeur Icom AT-130. Il est dit clairement qu'il y a deux méthodes pour que l'accordeur puisse fonctionner correctement :

• Soit on connecte l'accordeur à une "dynaplate", sorte de plaque constituées de billes en bronze que l'on fixe à l'extérieur de la coque. Dans ce cas, c'est comme une mise à la terre. Il faut connecter la masse de l'accordeur aux vis de fixation qui traversent la coque. Inconvénients : 
• la plaque coûte très chère (700 € pour une dimension correcte). Bien que cela s'appelle une mise à la terre, il ne faut surtout pas utiliser la masse du moteur ou du circuit électrique de bord car en plus d'un courant, des perturbations électromagnétiques vont circuler dans la masse. C'est comme cela que l'on grille son auto-pilote, ou que l'on perturbe les messages NMEA.
• Si  vous avez une coque métal, vous pouvez directement relier à la coque mais il va falloir une isolation par "pont de condensateurs" de la connection pour empêcher l'électrolyse. Le "pont" va arrêter le courant électrique mais laisser passer l'onde électromagnétique : c'est le but. Il faut laisser la seconde partie de l'onde se propager et surtout éviter qu'elle revienne vers l'émetteur.

• Soit on créé un faisceau radial (noté contrepoids) de câbles en cuivre qui devront avoir les caractéristiques suivantes :

1. Perpendiculaire à l'antenne
2. Il faudra autant de câbles que de fréquences visées
3. Il faudra que chaque câble ait une longueur de 1/4 de longueur d'ondes visées

J'ai utilisé la seconde méthode car je pouvais facilement faire le contrepoids moi même. Pour le calcul des longueurs, j'ai utilisé la formule suivante tirée du mode d'emploi :

L = ( 300 / f )  x 1/4  avec  f   la fréquence que je voulais utiliser.

Par exemple, pour la bande des 30 m, fréquence 10.100 à 10.125 MHz, longueur d'onde 29,630 m, 1/4 d'onde représente 7,407 m, donc un fils de cuivre d'environ 7,4 m. Il ne sert à rien d'être précis, car de toutes façons on émet sur des plages de fréquence. Pour construire le faisceau de câbles, vous aurez besoin d'un câble réseau ethernet de 30 m qu'il faudra complètement démonter.

Ensuite on coupe les longueurs dont on cherche les 1/4 de fréquences et l'on rassemble le tout. Une des 2 extrémités de chaque câble est soudée pour former la tête de faisceau. Puis on incorpore le nouveau faisceau dans un tuyau de jardinage pour bien isoler les brins du reste du navire. Notre tuyau a été posé en cercle sous le pont entre les 2 coques de notre catamaran (diamètre du cercle environ 2 m).

C'est long de tout défaire / mesurer / rassembler

Avec ce système de faisceau, que l'on nomme Kiss SSB outre manche (acronyme de Keep It Simple Stupid), je réussi à très bien capter l'Australie, l'Alaska ou le Mexique depuis la Polynésie Française pour échanger des emails ou demander des fichiers grib.

Nota : Il existe un modèle commercial de ce faisceau que l'on peut acheter, il est nommé aussi KISS SSB, ce qui peut porter à confusion.

Du coup, sur Unavoq nous avons maintenant monté en tout 8 antennes :

En réception : 

Il y a 3 antennes GPS 

• Une dédiée à l'AIS, comme prévue dans le norme (voir l'article dédié à l'AIS)
• Une dédiée au calculateur du pilote automatique
• Une intégrée au lecteur de carte

Il y a une antenne radar dédiée au Mer Veille (voir l'article dédié au Mer Veille)

Une autre antenne omnidirectionnelle pour la Télé (quel luxe !)

En émission / réception : 

Il y a 2 antennes VHF qui sont interchangeables, au cas ou un oiseau en casserait une par exemple ...

• Une dédiée à la VHF (en haut du mat)
• Une dédiée à l'AIS (transpondeur). Noter que la norme impose 3 m minimum entre 2 antennes VHF

Et enfin une antenne HF (BLU), qui permet les communications longues distances, l'Internet bas débit (mail & grib) et la réception des fax météo. 

A bord nous avons aussi un téléphone satellite Iridium avec son antenne magnétique, mais les coûts de communications sont prohibitifs (compter 150 € par mois). En comparaison, les communications HF (pour obtenir les fichiers météo ou échanger des emails) ne coûtent rien avec le system Winlink, et seulement 275 $ annuel avec le system Sailmail. Les deux systèmes sont équivalents, sauf que le premier utilise les fréquences dédiées "radio amateur", et le second les fréquences dédiées "marine". 

Les communications "voix" en HF sont bien entendues gratuites, c'est le même principe que pour la VHF.

Au fond, la soucoupe de l'antenne Télé
En biais, l'antenne AIS

Nota bene : Notre antenne AIS est installée en biais (non verticalement). En pratique, la portée de l'antenne sera un peu plus importante du coté opposé à l'inclinaison (donc vers l'avant du navire), et inversement de l'autre coté (moins de portée vers l'arrière, une partie de l'onde étant dirigée vers la mer)). C'est aussi un choix pour avoir plus de place pour manoeuvrer, l'antenne gênant moins quand elle est inclinée vers l'extérieur du navire (la bôme passant alors plus loin de l'antenne).

Fixation de l'antenne HF