Foreword   

The hand held transceivers are very usefull for portable operation, for the vacations or when backpacking. They are all afflicted by a common shortcoming : their sausage type antenna is very inefficient. A simple dipole will make better.

This led me to search for a simple antenna, easy to build and wich can be taken in a suit case, a backpack or even in a pocket, but performing better. I finally decided on a supple dipole antenna made entirely with coaxial cable. It may be rolled, folded, squeezed and packed very tightly. Used suspended, so in vertical polarization, it is omnidirectional and allows traffic via relays that are otherwise inaccessible.

Avant propos   

Les transceivers portatifs "handy talky" sont des appareils très pratiques pour traffiquer en portable, que ce soit en vacances ou en randonnée pédestre. Ils ont en commun un défaut majeur : leur antenne "merguez" d'origine est inefficace, un simple dipôle fait beaucoup mieux.

Ceci m'a conduit à rechercher une antenne simple, facile à construire et pouvant être transportée dans un bagage à main, dans un sac à dos ou même dans la poche, tout en procurant de meilleures performances. Mon choix s'est finalement porté sur une antenne souple de type dipôle entièrement réalisée en câble coaxial. Elle peut être roulée, pliée et emballée sous un faible emcombrement. Utilisée suspendue, donc en polarisation verticale, elle est omnidirectionnelle et permet de trafiquer sur des relais qui seraient autrement inaccessibles.

Fundamentals

Fig 1 (figures are at the end of the text) shows a dipole fed in his center by a coaxial line. This layout is simple and efficient although the adaptation is not perfect, 50 ohms at the output of a transceiver versus 73 ohms at the center a of a dipole. If the feeder is short, the losses may be neglected.

One can think of designing a dipole as on Fig 2. The part a - b of the external surface of the braid of the coaxial line being one leg of the dipole. The fact that the braid is not limited to b, and so can't defines a lambda / 4 leg as we wish, is a problem by itself. So this layout is not an antenna and the tests conducted with an antenna analyzer prove it conclusively.

A solution would consist in inserting in the external surface of the braid an LC parallel circuit or trap ( Fig 3) tuned for the operating frequency, therefore the internal surface keeping to assume the continuity for the HF currents at the frequency involved. Not a simple affair.

Yet it exists a means to do it with an astonishing simplicity. It is enough to coil a given lenght of the coaxial line to constitute a localized inductance, the spread capacitance between the turns will contribute to get the tuning. The axial conductor and the internal surface of the braid will continue to insure their function as a transmission line. The curvature radius being large versus the space between internal and external conductors, the changes in characteristic impedance may be neglected.

Principe

La Fig 1 (les figures sont à la fin du texte) représente un dipôle alimenté en son centre par une ligne coaxiale. Ce montage est simple et donne de bons résultats bien que l'adaptation ne soit pas parfaite car les transceivers sortent en 50 ohms alors que l'impédance au centre a d'un dipole est d'environ 73 ohms. Si le feeder est court, les pertes sont négligeables.

On peut imaginer de réaliser le dipôle comme sur la Fig 2. La partie a - b de la surface externe de la tresse du coaxial constituant l'un des brins du dipôle. Le problème réside dans le fait que la tresse du coaxial ne se limite pas en b et ne définit donc pas la longueur lambda / 4 dont nous avons besoin. Ce montage ne constitue donc pas une antenne et les tests effectués avec un analyseur d'antennes le démontrent sans appel.

La solution consisterait à insérer un circuit résonant LC parrallèle (circuit "bouchon" ou trappe, Fig 3) dans la partie externe de la tresse du coaxial tout en assurant la continuité de la partie interne vis à vis des courants aux fréquences considérées. Pas simple me direz-vous.

Pourtant il existe un moyen d'une simplicité déconcertante. Il suffit d'enrouler le coaxial de façon à constituer une inductance localisée, la capacité répartie entre les spires contribuera à assurer la résonance. L'accord parfait est alors une affaire de dimensions géométriques. Le conducteur axial et la surface interne de la tresse continuent à assurer leur rôle de ligne de transmission. Dans la mesure où le rayon de courbure de la ligne est grand vis à vis de la distance entre les conducteurs interne et externe, il n'y a pas de changement notable de l'impédance caractéristique.

Implementation

1. Cut a lenght of 2.50 m in a stock of RG58/AU coaxial cable.
   
   
2. From one end, make a mark at 470 mm,(a1 sur Fig 4), (a dispenser of office white correcting fluid is very convenient for this).
   
   
3. Make another mark at 940 mm (b1 sur Fig 4).
   
   
4. Remove the external insulating layer and the braid from all the B length. Keep in place the internal insulating layer.
   
   
5. Take a PVC pipe ø 32 mm external, a model used in plumbing works, and cut in a sufficient length to make the H device, Fig 5. The winding is made of 4.6 turns, that dictates the location of the holes ø 5,5 spaced of 20 mm on the generating line and 1656° on the circumference, let 36° beyond the opposing generating line. Chamfer the edges of the holes at the location where the cable will be bended. This operation is a very important one, it allows you to easily slide the cable into the holes and tighten the turns.
   
   
6. Introduce the naked end the cable into the lower hole h2, passing by the inner side of the pipe, pull a sufficient lenght, then roll the 4.6 turns keeping many slack, lastly slip the naked end into the upper hole h1 by the outer side of the pipe.
   
   
7. Set the b1 mark at the upper hole h1 level. Then slip gently the cable in the lower hole h2, tightening progressively the turns. So designed the coil is very robust and no other fastening or clamping is necessary.
   
   
8. Install a BNC connector at G location.
   
   
9. Install a lenght of 50 mm of hot-shrinking sleeve at C location.

Réalisation

1. Couper une longueur de 2,50 m de câble coaxial RG58/AU.
   
   
2. A partir d'une extrémité faire une marque à 470 mm (a1 sur Fig 4), un flacon à bille de correcteur blanc de bureau est tout indiqué pour cela.
   
   
3. Faire une autre marque à 940 mm (b1 sur Fig 4)
   
   
4. Retirer l'isolant externe et la tresse sur toute la partie B, laisser en place l'isolant interne
   
   
5. Couper dans du tube PVC pour plomberie ø extérieur 32 mm, une longueur suffisante pour confectionner la pièce H, Fig 5 . Le bobinage comportera 4,6 spires, d'où la position des perçages ø 5,5 espacés de 20 mm sur la génératrice et de 1656° sur la circonférence, soit 36° au delà de la génératrice opposée. Effectuer un chanfrein des perçages à la lime ronde douce. Cette opération est très importante car elle facilitera le glissement du câble dans les trous et le serrage des spires.
   
   
6. Introduire par l'intérieur du tube l'extrémité dénudée du câble dans le trou inférieur h2, tirer une longueur suffisante puis enrouler les 4,6 spires avec beaucoup de mou, enfin passer l'extrémité dénudée dans le trou supérieur h1, de l'extérieur vers l'intérieur du tube.
   
   
7. Positionner la marque b1 au niveau du trou supérieur h1. Puis faire glisser délicatement le câble dans le trou inférieur h2 en resserrant progressivement les spires. Ainsi réalisé ce bobinage est très robuste et ne nécessite aucune autre fixation.
   
   
8. Installer une fiche BNC en G.
   
   
9. Installer une longueur de 50 mm de gaine thermo-retractable en C.

Tuning

Hang up the antenna, the naked end up, at about 2 meters above ground. Search for a minimum VSWR and cut this naked end by bits of 5 mm as far as to get this minimum in the middle of the band. Remind you that the VSWR will never be less than about 1.3 following the imperfect impedance match I highlighted here above in "Fundamentals". That goes without saying that a little antenna analyzer, e.g. an MFJ-259 or other, is a valuable tool for these tests.

The tuning phase being finished, a ring terminal may be soldered or crimped at A location in order to hang up easily the antenna by the means of an insulating string. Do not forget to shorten first the end A by a lenght equal to the lenght of the ring terminal diminished of the lenght of the soldering or crimping zone.

Mise au point et réglages

Suspendre l'antenne, l'extrémité dénudée étant à environ 2 m du sol. Chercher l'accord pour un minimum de ROS et raccourcir l'extrémité dénudée par tranches de 5 mm jusqu'à obtenir ce minimum en milieu de bande. Ne pas perdre de vue que le ROS ne sera jamais inférieur à environ 1,3 par suite de l'adaptation imparfaite évoquée ci-dessus dans "Principe". Il va sans dire qu'un petit analyseur d'antennes, genre MFJ-259 ou équivalent, est l'instrument idéal pour effectuer ces réglages.

Les réglages terminés on peut souder une cosse en A de façon à pouvoir suspendre plus facilement l'antenne au moyen d'un lien isolant. Ne pas oublier de raccourcir d'abord l'extémité A d'une longueur égale à la longueur dont dépassera la cosse hors soudure ou sertissage.

The results

An VSWR of 1.3 has been obtained at 145.000 MHz and less than 1.5 from 143.500 to 147.000 . As one can see the bandwidth is great enough. Listening at stations or relays the gain versus the original "sausage" antenna amount to several S units on the bargraph of the transceiver. Though this do not give a true measure, the gain is obvious. The weight of this antenna is only 105 grammes.

Résultats

J'ai obtenu un ROS de 1,3 à 145,000 MHz et inférieur à 1,5 de 143,500 à 147,000 . On voit que la largeur de bande est amplement suffisante. En écoute, cette antenne, comparée à l'antenne d'origine, fait gagner plusieurs points sur le bargraphe / S mètre. Bien que ceci ne constitue pas réellement une mesure, le gain est évident. Le poids de cette antenne est de 105 grammes seulement.

Remarks

I designed also another antenna from a lenght of 3.90 m of cable. The results were the following : VSWR minimum at 143.800 and less than 1.5 from 141.800 to 146.500 . Its weight is 159 grammes.

A theoretical quarter wawelenght at 145.000 MHz would be 517 mm. As one can see, the lenghts of the parts B and D are lesser, so the velocity factor is less than 1. This is related to the presence of the internal insulating layer of the coaxial line onto B and the external insulating layer onto D and also to the fact that the tests are not conducted in true free space. To work out antennas for other bands, take account that the initial lenghts for parts B and D, in mm, are about equal to 68000/F, with F expressed in MHz.

Rolf Brevig, LA1IC made some work on this type of antenna which largely inspired my own design. He also described a design of this antenna for the 50 MHz band beginning with an initial lenght of 728 cm. He used 11.8 turns onto a coil form ø 50 mm.

Remarques

J'ai réalisé une autre antenne en partant d'une longueur de 3,90 m de câble. Les résultats ont été les suivants : ROS minimal de 1,3 à 143,800 et inférieur à 1,5 de 141,800 à 146,500 . Son poids est de 159 grammes.

Un quart d'onde théorique à 145,000 MHz devrait faire 517 mm. On voit que les longueurs des parties B et D sont plus faibles, donc le coefficient de vélocité est inférieur à 1. Cela est du à la présense de l'isolant interne du coaxial sur la partie B et de l'isolant externe sur la partie D et aussi au fait que l'on est pas en espace libre théorique. Pour calculer des antennes pour d'autres bandes, considérer que les longueurs initiales des parties B et D ,en mm, sont voisines de 68000/F, avec F exprimé en MHz.

Rolf Brevig, LA1IC a effectué sur ce type d'antenne des travaux dont je me suis en partie inspiré. Il avait aussi décrit une réalisation de cette antenne pour la bande 50 MHz en partant d'une longueur initiale de 728 cm. Il utilisait 11,8 spires sur un mandrin ø 50 mm.

Principles and design details - Principe et détails de la réalisation

Graph with analyser - by Patrick , F6AZZ - Graphe à l'analyseur

The antenna rolled for travel - L'antenne enroulée pour le transport

Courrier des utilisateurs

De : Bernard Saulnier
Date : 19/02/2007 21:16

bonsoir,
j'ai réalisé l'antenne 144 mhz 'de poche' que j'ai trouvée sur votre (excellent) site.
Une petite question : est-ce impératif de prendre une longueur de 2.50m de câble RG58 ? La longueur de câble entre la prise BNC et la self est-elle critique ?
Merci .

La self étant une self d'arrêt, la longuer du feeder peut, en principe, être quelconque, puisque soumis uniquement à un régime d'ondes progressives. J'ai réalisé ce type d'antenne avec une longueur de feeder différente sans constater de différence dans le fonctionnement, ce que montrent également les tests effectués à l'aide de l'analyseur MFJ-259.
-- Robert, F3WM

De : Bernard Saulnier
Date : 24/04/2007 12:09

bonjour,
je tiens à vous remercier pour votre article traitant de la construction de l'antenne pocket 144/146Mhz . Je l'ai légèrement modifiée pour l'adapter à nos besoins.
Elle a été construite par quelques pilotes du club de parapente auquel j'appartiens, qui s'en sont montrés enchantés. Les performances sont bien au-delà du petit bidule de caoutchouc qui surmonte nos transceivers. Si un vol tandem en parapente (baptême) vous tente, laissez vous tenter et faites-moi signe ; c'est avec grand plaisir que nous vous l'offrons. Notre club opère dans la région de Clermont-l'Hérault (34) Excellente région pour passer des vacances !
-- Bernard Saulnier

A l'approche des 72 balais, je crains d'être frappé par la limite d'âge ! Merci néanmoins de votre sympathique proposition.
-- Robert, F3WM

De : Michel, F1src / P
Date : 25/09/2007 15:43

Bonjour,
Suite à la réalisation de l'antenne Pocket 144, comme je vous l'avais indiqué, j'ai fait un test comparatif de cette antenne afin d'avoir une idée plus précise.
Test comparatif avec l'antenne d'origine du FT-817, une antenne Diamond RH770 et l'antenne Pocket 144 :

Antenne.........Report donné......Report reçue de la station distante
Origine.........54/55.............51
Diamond RH770...59+...............54/55
Pocket 144......59+...............53/54