Feeders coaxiaux et filaires problèmes et solutions par Jean-Claude DUCASSE

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Pourquoi, quand et comment utiliser une paire de câbles coaxiaux de 75
Ohms en lieu et place ou en complément de lignes bifilaires ouvertes

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Une autre utilisation possible de câbles 75 Ω c’est pour la création de lignes de
transmission symétriques blindées. L’impédance caractéristique devient alors
double de celle du câble simple mais les pertes tout à fait intéressantes. Dans
son livre Complete DX’er, W9KNI dit par ailleurs utiliser un tel système pour
alimenter ses antennes avec du câble 75Ω haut de gamme de grosse section
prévu pour être enterré. Le câble étant surdimensionné on peut tout à fait y
faire passer 1kW et l’utilisation d’une ligne symétrique permet de lui faire
franchir de grandes distances. Bien entendu il faut prévoir une alimentation de
l’antenne adaptée aux lignes symétriques et dans le shack un balun (4 :1 ou 9 :1)
ou une boite d’accord disposant d’une sortie Symétrique, pour l’adapter à
l’antenne et au transceiver. L’économie réalisée par rapport à un câble coaxial
50Ω de qualité équivalente étant très importante, le jeu semble en valoir
largement la chandelle. Cette configuration permet aussi de faire franchir aux
lignes symétriques des obstacles matériels, et s’avère un bon choix avec des
antennes de types Lévy ou Maria Maluca ou Boucles (Loop), Dipoles OCF de tout
type, trombones ou J verticales en utilisant un câble relativement “bon marché”
sur des distances relativement longues. Pour conclure, oui, moyennant quelques
précautions et restrictions, les câbles 75 Ω peuvent être utilisé en émission et
c’est tant mieux parce qu’ils sont moins chers et que leur structure blindée les
mets à l’abri de QRM électriques induits.
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Reprise par ZS5SL en 1993, de la publication de W4HDX en 1984

Des échanges sur le sujet :
https://www.eevblog.com/forum/rf-microwave/twin-coax-feedline/
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Utiliser du Coaxial RG59 75 Ohms, ou faire une paire coaxiales RG11 75 Ω un cable norme Mil
de 10 mm a très faibles pertes. destinés a la CATV

Réflexions :


Mon premier dipôle 80 mètres fut un doublet en scindex électrique totalement dédoublé
pour les brins rayonnants, puis torsadé

à la perceuse pour la descente ! Cette

configuration rend le feeder (Z 100 Ohms) insensible aux perturbations électriques.


Pour protéger un feeder 450 Ohms des inductions parasites électriques, lui donner plus
de rigidité au vent, limiter son flottement, le protéger des masses métalliques
environnantes, il faut le vriller en raison d’un tour tous les 40 cm, soit 25 tours pour
10 mètres de feeder. Vous retrouvez là le concept des paires torsadées insensibles aux
éléments extérieurs et ne collectant plus les parasites électriques

naturels et

industriels.

Bibliographie https://stackexchange.com/
Traduit de
https://ham.stackexchange.com/questions/22386/ladder-line-vs-twisted-pair-where-do-the-losses-actually-occur

Il existe deux types de pertes dans le fil (paire torsadée ou ligne à échelle), et les deux
apparaissent comme des pertes résistives :


Rayonnement, provenant de la résistance aux radiations. L’énergie s’échappe du fil.



Chaleur en raison des pertes dues à la résistance .

Le rayonnement est au moins partiellement annulé par des courants opposés dans les deux fils,
mais le couplage avec des conducteurs proches et d’autres déséquilibres peut provoquer un
courant de mode commun qui ne s’annule pas et rayonne à la place. Cela peut être atténué en
tordant la paire de fils. Évidemment, la paire torsadée est déjà tordue. Mais vous pouvez
également tordre la ligne de l’échelle à grenouilles ( ou ladder line twin lead ) pour réduire
ces pertes et il fonctionne tout comme les paires torsadées, mais généralement avec une densité
de torsion inférieure et moins cohérente.
La perte due à la résistance fait chauffer le fil. On les appelle parfois pertes I2R, et
évidemment proportionnelles au carré du courant. Cela peut être partiellement atténué en
augmentant la tension et en réduisant le courant. Ces pertes se produisent à deux endroits : dans
le matériau diélectrique entre les fils et dans le métal dans les fils.
Une sélection minutieuse du diélectrique (pour sélectionner un matériau à faible VHS) peut
réduire les pertes dans l’isolant. Certains plastiques ont un VHS plus bas que d’autres. La plus
faible DSE est dans les matériaux comme le verre, la céramique et l’air. Ainsi, la ligne d’échelle à
grenouille réduit les pertes en ajoutant des espaces ("fenêtres") dans les entretoises
diélectriques entre les fils. La réduction de l’épaisseur de l’isolation des fils (ou son retrait
complet) peut également réduire ces pertes, avec le risque de courts-circuits et de rupture

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diélectrique et d’arc électrique à haute tension. (VHS a DES sont des normes US voir les normes
CE norme européenne EN 60204-1.)
Le métal dans les fils provoque également des pertes résistives. La résistance du fil est
proportionnelle à ρ L/A où L est la longueur du fil et A est la section transversale du fil à travers
lequel le courant circule et ρ est la conductivité du métal. L’augmentation de l’épaisseur des fils
peut augmenter la section transversale. L’utilisation d’un métal à haute conductivité aide
également. (Les trois premiers sont l’argent, le cuivre et l’aluminium.)
Malheureusement, cela est compliqué par l’effet de peau. Les mêmes champs opposés qui
réduisent les pertes de rayonnement font que les courants opposés sur les fils attirent et
repoussent les courants communs, de sorte que les courants ont tendance à se concentrer à
l’extérieur des fils et préfèrent les surfaces extérieures face à l’autre. Plus les fils sont
rapprochés, plus la concentration sur les surfaces de face est élevée et plus la zone de
conduction en coupe transversale est petite. Cela peut être quelque peu atténué par la forme du
fil. Par exemple, les fils plats dont les côtés sont parallèles auraient une résistance moindre, mais
un petit déséquilibre dans l’alignement pourrait faire en sorte que le courant soit encore plus
concentré sur le côté proche qu’il ne le serait avec un fil rond, de sorte que l’ajustement de la
forme est d’une utilité discutable.
Donc, en résumé, la ligne d’échelle à grenouille et la paire torsadée sont vraiment la même chose
et ont les mêmes pertes pour les mêmes raisons. Mais la densité de torsion peut diminuer les
pertes dues aux déséquilibres et augmenter la fréquence utilisable. La densité de torsion peut
également augmenter la longueur physique du fil, ce qui augmente les pertes. L’augmentation de la
distance entre les fils peut diminuer les pertes dues à l’effet peau, mais augmenter les pertes
dues aux déséquilibres et pourrait augmenter le matériau diélectrique nécessaire pour maintenir
les fils stables. Une quantité accrue de matériau diélectrique ou de matériau à haute ESR peut
augmenter les pertes. Noter que la pluie et la neige perturbent largement le diélectrique de
la Ladder line Twin Lead, augmentant les pertes et déréglant les accords de la boîte d’accord.
Tous ces facteurs (ainsi que le coût) doivent être soigneusement équilibrés pour créer une ligne
de transmission efficace. L’équilibre sera différent pour différentes fréquences de conception
et niveaux de puissance.
Notez également que j’ignore les problèmes tels que l’inadéquation d’impédance, courants de
Foucault, SWR élevé... qui sont soit causés par des problèmes externes à la paire torsadée ou
sont facilement évitables dans un fil bien conçu
https://www.koax24.de/fr/infos-de-produit/cable-coaxial/koaxialkabel-75-ohm/rg11-au.html

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https://www.koax24.de/storage/datasheet/de/050246_Datenblatt_RG11AU.pdf
Deux câbles à mettre en parallèle, maintenus par des bagues de Gaine thermo-formable.

Deux câbles coaxiaux combinés
75 Ohms CATV Coaxial Cable Quad Shield RG6 Dual

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Le Schéma d’application
Cette configuration est valable pour tous types d’antennes nécessitant une alimentation symétrique de types Lévy,
Maria Maluca, Boucles (Loop), Dipôles symétriques, OCF, Quad, tous types, trombones ou J verticales. Avec une
Loop résonnante sur 3550 vous couvrirez de 1.7 MHz à 30 MHz

Systèmes d’antennes requérant une solution échelle à Grenouille ou Twin Lead

Mur

Transceiver – Amplificateur.

Respecter impérativement le
câblage pour une CEM idéale

Twin Lead
Ladder Line

Paire de coaxiaux 75
Ohms RG 11 AU

Boite d’accord antenne

Solution parafoudre, éclateurs

Solution parafoudre,
éclateurs.

Coaxial 50 Ohms

Mur

Eclateur du mat

Terre du paratonnerre

Câblette d’équipotentialité, enterrée.

Terre de la station
Pylône

L'éclateur de mât est un accessoire de protection contre les surtensions causées par la foudre et permet notamment
de préserver les mâts d'antennes. C'est un élément qui relie par un câble le mat à la terre, mais qui est isolant à l'état
initial. En effet, les mâts d'antennes n'ont pas une fonction de paratonnerre et ne doivent pas être reliés au sol.
Cependant, l'éclateur de mât devient conducteur au moment précis où la foudre tombe, en se mettant en court-circuit
fugitif par un arc électrique interne. Ceci permet de décharger le mât de la charge reçue, l'éclateur revient ensuite à
l'état isolant. Ce dispositif assure donc la protection de l’antenne en la portant à l'équipotentialité au moment de
l'impact.
Suggestion de raccordement de
parafoudre, éclateurs.
Noter que les deux coaxiaux
doivent avoir la même longueur

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Terre du mat
Pylône
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Autre suggestion de solution de parafoudre, éclateurs, pour une
puissance HF de 5 Kilowatts. Noter que les deux coaxiaux doivent avoir la
même longueur avec leurs tresses blindage interconnectées. Les câbles
sont jointifs maintenus par des anneaux successifs de gaine
thermoformable, les tresses sont mises a la masse (terre) uniquement au
niveau de la boîte d’accord de l’antenne.

Autre Bibliographie

Version originale dans

:

https://ham.stackexchange.com/questions/22386/ladder-line-vs-twisted-pair-where-do-the-losses-actually-occur

There are two types of losses in the wire (twisted pair or ladder line), and both appear as resistive losses:
 Radiation, from radiation resistance. This causes energy to escape from the wire.
 Heat from loss resistance.
Radiation is at least partially canceled by opposing currents in the two wires, but coupling with near by
conductors and other imbalances can cause common mode current that does not cancel and radiates instead.
This can be mitigated by twisting the pair of wires. Obviously, twisted pair is already twisted. But you can also
twist ladder line to reduce these losses and it works just like twisted pair, but typically with a lower and less
consistent twist density.
Loss resistance causes the wire to heat up. These are sometimes called I2R losses, and obviously are
proportional to the square of the current. This can be partially mitigated by increasing voltage and reducing
current. These losses occur in two places: In the dielectric material between the wires and in the metal in the
wires.
Careful selection of the dielectric (to select a material with low ESR) can reduce loss in the insulator. Some
plastics have lower ESR than others. The lowest ESR is in materials like glass, ceramic, and air. So ladder line
reduces losses by adding gaps ("windows") in the dielectric spacers between the wires. Reducing the thickness
of the insulation of the wires (or removing it entirely) can also reduce these losses, with the risk of shorts and
dielectric breakdown and arcing at high voltages.
The metal in the wires also causes resistive losses. The resistance of the wire is proportional to ρL/A
where L is the length of the wire and A is the cross sectional area of the wire through which current is flowing
and ρ is the conductivity of the metal. Increasing the thickness of the wires can increase the cross sectional
area. Using a high conductivity metal also helps. (The top three are silver, copper, and aluminum.)
Unfortunately this is complicated by skin effect. The same opposing fields that reduce radiation losses cause
the opposing currents on the wires to attract and common currents to repel, so the currents tend to
concentrate on the outside of the wires, and prefer the outside surfaces facing each other. The closer the
wires, the higher the concentration on the facing surfaces, and the smaller the cross sectional conduction area.

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This can be somewhat mitigated by wire shape. For instance, flat wires with the flat sides parallel would have
lower resistance, but a small imbalance in the alignment might cause the current to be even more
concentrated on the closer side than it would with a round wire, so adjusting shape is of questionable use.
So, in summary, ladder line and twisted pair are really the same thing and have the same losses for the same
reasons. But twist density can decrease losses from imbalances and increase usable frequency. Twist density
can also increase physical wire length, increasing losses. Increasing distance between wires can decrease losses
from skin effect but increase losses from imbalances and might increase needed dielectric material to keep the
wires stable. Increased amount of dielectric material or material with high ESR can increase losses.
All of these factors (along with cost) need to be carefully balanced to make an efficient transmission line. The
balance will be different for different design frequencies and power levels.
Note also I'm ignoring issues like impedance mismatch, eddy currents, high SWR... which are either caused by
issues external to the twisted pair or are easily avoidable in well designed wire.

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Suggestions de montages d’aériens efficaces
Balun de rapport 4:1
Impédance entrée : 200 Ohms symétrique.
Impédance sortie : 50 Ohms asymétrique

Coaxial d’équilibrage 4.2 mètres
Unun transformateur de courant
de rapport 1:1 Fonction chokebalun : Suppression des courants
de gaine.
Coaxial descente longueur quelconque

Loop de 86 mètres de périmètre
Avec feeder en Solution coaxiale

https://www.dj0ip.de/my-favoriteantennas/my-favorite-all-band/

<< Ant. Loop
3.5 -30 MHz

Bypass
Ant. 50 MHz >>

Feeder parallèle prolongé par
deux câbles coaxiaux 75 Ohms
faibles pertes. Voir aussi la page :
https://www.hamuniverse.com/kf
9focfdipole.html pour un feeder
double coaxial blindé.

Respecter impérativement les 3 mises à la
terre indiquée, pas de terre aux BALUN !

Ant. 28 MHz

>>

ACOM 600S
choke-balun

220 AC

FT 999A

+12 VDC

Paire Coaxial 75 Ohms de longueur quelconque en traversée de mur ou enfoui.
Feeder solution mixte‘’ Ladder Line’’ Vers les antennes
alimentées par un feeder en lignes parallèles. Le twin
lead pour les trajets ‘’indoor’’peut être prolongé par
deux câbles coaxiaux de 75 Ohms lesquels pouvant être
enterrés
Voir : https://www.hamuniverse.com/kf9focfdipole.html

ATU LT4 Select 3
+12 VDC antennas + 1 Bypass

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Le
ATU LT4