Antennes ADS-B 1.090GHz

Mes premiers essais en ADS-B ont été réalisés avec l’antenne 144 / 432 MHz que je possède :

Mesuré au NanoVNA, cette antenne a un ROS variant entre 1.8:1 et 1:1

Malgré qu’elle ne soit clairement pas adaptée à cette fréquence, j’ai pu capter des avions à une distance maximale de 144 km.
Voici la carte OpenWebRX+ des avions captés avec cette antenne:

Afin d’améliorer la réception, j’ai commandé pour 6.90€ sur AliExpress une antenne 1/2 onde taillée pour cette fréquence :

07/03/2024 : Je viens de recevoir cette petite antenne 1/2 onde dont le brin rayonnant mesure 17 cm, soit plus que la longueur attendue de 13.8 cm. Elle possède en plus une self en son milieu, et ne semble donc pas être une véritable antenne 1/2 onde…
Voici les mesures obtenues au NanoVNA :

Ses performances sont meilleures que l’Antenne 144/432 MHz utilisée précédemment, et l’ avion le plus lointain a été capté à 259 km. Mais elle est moins bonne que l’antenne GP que j’ai réalisé dans la suite de cet article. Je l’ai donc renvoyée à AliExpress et demandé son remboursement.

La fréquence de réception de l’ADS-B est très élevée (1.090GHz), et donc les antennes nécessaires sont très petites, le 1/4 de la longueur d’onde se situant à 6.9cm. En attendant de recevoir l’antenne commandée, j’ai décidé de réaliser quelques antennes DIY pour cette bande.

La première réalisation est une antenne BIC, proposée par F1TKE, qui est en fait un petit dipôle de 2 x 6.9cm. L’impédance d’un dipôle étant de 75 ohms, je l’ai replié sur lui même jusqu’à obtenir un ROS de 1:1. Voici à quoi elle ressemble :

Ce dipôle étant très replié (en forme de V à 45°), son lobe de rayonnement devient plus directif. Orienté direction Frankfort, j’ai pu capter des avions à 223 km:

Et sur la carte OpenWebRX+, on voit maintenant clairement les Aéroport de Frankfort et de Bâle-Mulhouse :

Ma deuxième réalisation s’est porté sur une antenne Ground Plane. Je me suis inspiré de cette vidéo Youtube :

Elle affiche un ROS de 1.811:1 à la fréquence de 1.090 GHz, et marche encore un peu mieux que la dipole en V, puisque maintenant, l’avion le plus lointain a été capté à 277 km.

Prochaine réalisation : Fabriquer une antenne colinéaire verticale basée sur cette description : www.balarad.net/
et cette vidéo Youtube qui montre comment la réaliser avec du câble coaxial ayant une âme centrale rigide:

Un câble SF142B de ce type m’a été donné par F1CLQ (que je remercie), et il ne reste plus qu’à faire…

Cette antenne colinéaire devrait avoir encore plus de gain et tirer plus à l’horizontale, et j’aimerai bien arriver à voir l’Aéroport Schiphol d’Amsterdam situé à 466 km de mon QRA.

Amélioration : Filtrage et Amplification
J’ai commandé vendredi dernier sur AliExpress ce petit préamplificateur large bande (50MHz – 4GHz), et je l’ai reçu ce jeudi matin.
Livré en 6 jours pour 4.98€, ils font vraiment très fort chez Ali !!!

Avec l’antenne GP reliée à ce préamplificateur, les deux avions les plus lointains ont été captés à plus de 320 km !!!

J’ai également commandé le même jour pour 9.77€ un filtre 1.090GHz.

Le filtre est arrivé ce vendredi à midi. Je l’ai donc installé entre l’antenne et l’entrée du préampli, et ça a immédiatement fait chuter la distance maxi des avions captés à 240 km au lieu des 320 km obtenus sans lui.
Donc plutôt que de le mettre devant le préampli, je l’ai mis derrière lui. Le filtre provoque alors, en plus du filtrage, une atténuation bienvenue car la carte SDR n’appréciait pas trop les 20 dB supplémentaires apportées par le préampli monté juste devant elle.
La solution : Antenne -> Préampli -> Filtre 1.090 GHz -> RSP1-A me donne finalement les meilleurs résultats.
Voici la carte FlightAware des avions obtenue avec cette GP, le préampli et le filtre :

Et la carte FlightRadar24 avec le filtre sélectionnant uniquement mon récepteur (T-LFST54) :

Je vais maintenant m’attaquer à cette antenne colinéaires de 3x 1/2 ondes pour essayer d’avoir un meilleur signal à l’entrée du préampli.

Alors faire une colinéaire avec ce câble SF142B s’est avéré plus compliqué que prévu. Le plastique qui entoure ce câble est beaucoup plus rigide que celui entourant un câble RG58 par exemple, et même en le chauffant avec mon petit pistolet à air chaud, je n’ai pas réussi à introduire les deux âmes dans les deux tresses, sachant que le scotch Super33+ devant les isoler fondait avec la chaleur…

Je suis donc passé sur un autre modèle, décrit ici :

Elle a été plus facile a réaliser, mais comme cette vidéo d’exemple fabriquait une antenne pour le LORA à 868MHz, je n’avais pas les dimensions exactes des boucles à faire pour 1.090GHz. J’ai donc fait un peu « au pif », en plus j’ai fait les 3 brins rectiligne de la même longueur (13.8cm) au lieu de faire comme il dit : (1/2 λ, 3/4 λ , et <3/4 λ).

Voici donc l’antenne que j’ai réalisé :

Elle a malheureusement un ROS de 2:1, moins bon que celui de la GP, et les avions captés ne sont plus qu’à 220 km maximum, même avec le préampli. Je vais donc devoir la refaire…

En cherchant à comprendre comment fonctionnait une antenne colinéaire, je suis tombé sur cet excellent article :

nobru54.blogspot.com/2012/04/antenne-colineaire-wifi-8-dbi-diy-en.html

Qui explique le principe de fonctionnement de ces antennes. Il s’agit de mettre dans le même axe des brins 1/2 ondes, et de faire en sorte que seul un sur deux rayonne l’énergie HF. Pour celà, on replie sur lui même un brin sur deux, et on peut même l’enrouler sur lui même pour rendre l’antenne plus fine. Cette explication me paraissant plus claire et logique que la vidéo sur l’antenne LORA de laquelle je m’étais initialement inspiré, et où je ne comprenais pas les dimensions utilisées, j’ai entrepris la réalisation d’une nouvelle colinéaire à quatre éléments rayonnants basée sur l’article de NOBRU54.
L’antenne est réalisée comme la GP à partir d’une prise SO259 pour chassis, et j’ai imprimé en 3D un cylindre permettant de la faire tenir sur un petit pieds métallique que je possédait.

J’ai également ajouté quatre radians 1/4 d’ondes comme pour la GP, et voici la réalisation que j’ai obtenu (toujours avec mes imprécisions de réalisation « Rapide ») :

Le ROS mesuré au NanoVNA est de 1.08:1, donc meilleur que la GP, mais le lobe de rayonnement étant beaucoup plus « Horizontal », les avions captés avec cette antenne sont tout de même un peu moi lointain (260 à 280 km) que ceux captés par la GP ☹️. Ils sont aussi beaucoup moins nombreux… Je n’en suis donc toujours pas à Amsterdam !!!!

En voulant compléter cet article, je viens de refaire la mesure de l’Antenne au NanoVNA alors qu’elle elle est en place à l’extérieur. En plus, aujourd’hui, il pleut, et je n’ai pas encore mis de tube autour de l’antenne, elle est donc toute mouillée !!!
Voici la mesure effectué dans ces conditions :

Alors qu’hier soir, au sec, elle était résonnait sur 1.089GHz, elle est maintenant complètement décalée et résonne sur 1.071 GHz au lieu des 1.090GHz attendus !!!!!
Je vais de ce pas acheter du tube PVC de diamètre 25 mm pour la protéger et refaire la mesure quand elle sera sèche et mise dans le tube.

Comme mes antennes colinéaires DIY n’étaient pas très efficaces, j’ai acheté celle-ci sur AliExpress pour 16.84€.

Cette antenne est une 4 x 1/2 ondes, donnée pour avoir +12 dB de gain sur 1.090GHz. Elle capte effectivement beaucoup d’avions, mais tout de même moins que la GP, et ils sont moins éloignés et ne dépassent que rarement 200km.

J’ai ensuite essayé de coupler ces deux antennes pour pouvoir les utiliser en même temps sur mon unique récepteur SDR.
J’ai trouvé pour 6.75€ ce petit coupleur, montant jusqu’à 3 GHz. Il est muni d’une petite ferrite et de deux bobines enroulées dessus.

Il est bi-directionnel, et permet d’obtenir en sortie l’addition vectorielle des signaux fournis par chacune des deux antennes.
Le résultat est décevant, les deux antennes ainsi couplées donnant un résultat moins bon que la GP seule ☹️.

Ce genre de coupleur est optimal quand les deux signaux sont en phase, or mes deux antennes fournissant des signaux différents, il n’est pas possible qu’ils soient en phase. Denis (F6DCD) m’a alors aiguillé vers une autre façon de faire ce couplage, en multiplexant les deux antennes plutôt que de les additionner vectoriellement.

J’ai trouvé ce petit multiplexeur pour 12.61 € qui devrait faire l’affaire :

Il est basé sur le composant HMC435 qui accepte des fréquences allant jusqu’à 4 GHz et peut commuter jusqu’à une fréquence de 10MHz.
L’assemblage final ressemblera donc à ceci :

Les deux préamplis seront monté à l’extérieur, au plus près des antennes, suivies de câbles RG316 de 2 m de long pour rejoindre le multiplexeur qui sera à l’intérieur.
Le multiplexeur sera piloté par un multivibrateur astable construit autour d’un NE555 que je ferais osciller à une fréquence relativement basse (0.2 à 0.1 HZ), ce qui permettra d’écouter chaque antenne pendant 5 à 10 secondes.
Je dois encore vérifier la durée des trames ADS-B pour être sûr de ne pas les couper en deux par ce multiplexage 😊.

Pour l’instant, j’attends la livraison du 2ème préampli 6 GHz, des câbles USB-C de 2m pour les alimenter, et des câbles RG316 pour les raccorder au multiplexeur.

Et en attendant, voici une vue de l’installation actuellement en place avec le mélangeur vectoriel :

Affaire à suivre…(28/03/2024)

GP DIY	Fiche PL259 – SMA	Câble RG316 50 cm	Préampli 6GHz	Câble RG316 2 m	Multiplexeur 4 GHz suivi du Filtre 1.090 GHz	Récepteur SDR RSP1-A
Colinéaire +12dB	Raccord SMA 90°	Câble RG316 50 cm	Préampli 6 GHz	Câble RG316 2 m	Multiplexeur 4 GHz suivi du Filtre 1.090 GHz	Récepteur SDR RSP1-A

Avions vus par la GP	Avions vus par la colinéaire


HMC435 RF Switch