Tout commence avec Lambda

Parmi les passionnés de radioamateur, les antennes semblent parfois magiques. Quelques mètres de fil, un peu de coaxial, un TransMatch (tuner/accordeur) et vous établissez des connexions. Mais pour vraiment comprendre ce que fait votre antenne, et pourquoi certaines configurations fonctionnent mieux que d'autres, il faut saisir un concept fondamental : lambda (λ) ou la longueur d'onde.

Lambda n'est pas qu'un chiffre : c'est la clé physique du rayonnement de votre antenne.

Que signifie lambda ?

Lambda (λ) est la lettre grecque qui représente la longueur d’onde. En termes simples, c’est la distance physique qu’une onde radio parcourt en un cycle complet. Sur 20 mètres, la longueur d’onde est d’environ 20 mètres. Sur 80 mètres, elle est proche de 80 mètres. Ce principe vaut pour toutes les bandes.

La formule de base est :

λ (en mètres) = 300 / fréquence en MHz

Quelques exemples :

• 14,2 MHz → λ ≈ 21,1 m
• 3,6 MHz → λ ≈ 83,3 m
• 28,5 MHz → λ ≈ 10,5 m

Cela vous indique la longueur d'une onde complète dans l'espace. Plus important encore : cela vous montre quelle longueur physique votre antenne devrait idéalement avoir et quel schéma de rayonnement en découle.

Les antennes sont des structures physiques rayonnantes

C’est souvent là que les choses tournent mal : beaucoup de radioamateurs considèrent les antennes comme des simples objets électriques. On branche un TransMatch (tuner/accordeur), un peu de coaxial et ça marche, n’est-ce pas ?

Pas vraiment.

Une antenne rayonne parce qu’un courant circule sur une structure physique. La longueur du fil, sa hauteur au-dessus du sol, son orientation (verticale ou horizontale) et sa relation à l’environnement influencent tous la manière dont l’antenne rayonne dans l’espace.

Un TransMatch (tuner/accordeur) ne transforme pas une antenne courte en antenne efficace. Les bobines de charge ou les pièges peuvent aider à adapter l’impédance, mais ils ne rétablissent pas l’efficacité de rayonnement. Une antenne doit physiquement représenter une fraction significative de λ pour fonctionner correctement.

Adapter n’est pas rayonner.

Les antennes les plus efficaces sont des structures résonantes : elles sont directement liées à λ. C’est pourquoi le dipôle demi-onde est si populaire : simple, prévisible et performant.

Exemples classiques : les antennes les plus connues basées sur λ

• Dipôle λ/2 – Le classique : deux bras d’un quart d’onde, alimentés au centre. Un schéma propre à une seule lobe, orienté perpendiculairement au fil.
• Antenne verticale λ/4 (plan de sol) – Populaire pour le DX : omnidirectionnelle avec un angle de départ bas, à condition de maîtriser les pertes au sol.
• Antenne verticale 5/8λ – Un cas particulier : cette antenne génère un lobe plus bas avec plus de gain qu’une λ/4, mais introduit aussi un second lobe. Ce n’est donc plus une antenne à lobe unique. Grâce à ce lobe principal plus bas et plus fort, elle est particulièrement efficace pour le DX.

Une antenne de ¾λ ou 1λ produit plusieurs lobes de rayonnement, mais aussi des zones sans réception ni émission dans certaines directions. Cela les rend moins intuitives pour les débutants, mais très performantes une fois bien comprises.

Schémas de rayonnement : tout tourne autour des lobes

Les antennes verticales sont en réalité des antennes demi-onde pliées. Le courant monte dans le brin vertical, puis revient à travers les radiales, qui complètent le circuit. Cette géométrie symétrique permet un rayonnement azimutal uniforme dans toutes les directions horizontales.

Pour maintenir la symétrie et améliorer le rayonnement:

• Lorsqu’elle est élevée, il faut au moins quatre radialens bien accordés, d’une longueur proche de λ/4.
• Lorsqu’elle est installée en hauteur, il faut au minimum quatre radiales bien accordées, d’une longueur proche de λ/4.
  
• Si elle est au sol, il faut un grand nombre de radialens pour minimiser les pertes au sol, qui peuvent atteindre facilement 3 dB.
• Les antennes λ/4 ont un lobe fort à bas angle : parfait pour le DX.
• Les antennes 5/8λ ont deux lobes : un très bas (idéal), l’autre plus haut (moins utile).
• Les antennes 3/4λ et plus longues présentent de multiples lobes et angles morts, souvent complexes à gérer.

Zone optimale : entre 3/8λ et 5/8λ. Le lobe principal y est plus focalisé et plus puissant.

Pertes au sol : pourquoi la hauteur (ou les radialens) est essentielle

Le sol n’est pas votre allié. Il absorbe l’énergie et déforme le schéma de rayonnement.

• Une antenne verticale λ/4 au sol peut perdre jusqu’à 3 dB en résistance de sol, même avec 32 radialens.
  
• En l’élevant de λ/8 et en ajoutant quatre radiales surélevées, vous récupérez ces 3 dB — soit un doublement de la puissance rayonnée dans le lobe principal.

Pour les antennes horizontales, la hauteur en λ détermine l’angle de départ :

• Un dipôle λ/2 ou plus haut aura un lobe à 20–30°, excellent pour le DX.
  
• Un dipôle installé bas, surtout en dessous de λ/4, rayonne principalement vers le zénith. Ce qui pourrait sembler un défaut est en réalité une propriété utile : c’est le principe du NVIS (Near Vertical Incidence Skywave), idéal pour les communications régionales sur les bandes de 160 à 30 mètres. Cette technique est couramment utilisée par les services de secours et les forces armées lorsqu’une couverture locale fiable est essentielle.

Encore une fois : comprendre λ, c’est concevoir avec intention, que ce soit pour le DX ou pour le trafic local.

Antennes de compromis : comprendre les choix

On ne peut pas tous suspendre un dipôle complet. Et ce n’est pas grave : tant qu’on est conscient des limites.

• Un fil end-fed de 41 m avec un transformateur 49:1 est populaire pour “80–10m”. Mais sur 20 m et au-dessus, ce fil correspond à un multiple de λ, ce qui entraîne : lobes imprévisibles, angles étranges et couverture incohérente.
  
• Un fil décentré (OCF) de 29 m avec un transformateur 4:1 est plus court, plus simple à déployer, et offre un diagramme de rayonnement plus stable sur plusieurs bandes. Un compromis, certes, mais bien pensé.

Demandez-vous toujours : “Combien de λ fait mon fil sur cette bande ?”
Plus de 1,5λ ? Attendez-vous à des lobes bizarres. Moins de 3/8λ ? L’efficacité chute.

Adapter ne change pas les lois de la physique

On croit souvent, à tort, qu’un simple TransMatch règle tous les problèmes. En réalité, un TransMatch ne fait qu’adapter l’impédance pour transférer un maximum de puissance du TX vers l’antenne via le coaxial. Il n’a aucun impact sur le schéma de rayonnement.

Votre antenne rayonne-t-elle vers le haut ? Dans un mur ? Ou affiche-t-elle des angles morts ? Aucun TransMatch (tuner/accordeur) ne corrigera cela.

Et soyons clairs : un ‘tuner’ n’existe pas vraiment. Ce qu’on utilise, c’est un TransMatch : un circuit qui transforme l’impédance pour accorder émetteur, ligne et antenne. Le terme TransMatch est donc plus juste.

L’adaptation vient en dernier. La physique passe en premier.

Voilà pourquoi : la priorité va à lambda. La géométrie passe avant l’adaptation.

L’essentiel

Une antenne, ce n’est pas juste un fil et un peu d’espoir. C’est une structure physique conçue pour rayonner de l’énergie électromagnétique. Et pour en obtenir les meilleures performances :

Pensez toujours en longueurs d’onde.

Adaptez la longueur, la forme et la hauteur de votre antenne à la λ de la bande utilisée. Maîtrisez les lobes. Réduisez les pertes. Concevez avec intention.

Lambda bien compris, l’antenne suit. Et souvent… le DX aussi.

Écrit par Joeri Van Dooren, ON6URE