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Antenne 144 MHz en impression 3D

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Installation de l'antenne 2 mètres (cliquez sur la photo pour agrandir)

Genèse du projet

Je voulais réaliser, avec les moyens techniques du moment, une antenne pour le 2 mètres. J’ai pensé à l’utilisation de matériaux facile à se procurer et à façonner tel que le PVC ou le tube de passage de fils d’électricien. Pour raccorder les tubes, brins rayonnants et donner du caractère à cette réalisation, j’ai opté pour l’utilisation de l’impression 3D.

Je voulais que ce soit facile, pas cher, qu'il soit possible de mettre en avant de la récupération de matériaux et que le montage mécanique puisse offrir des possibilités de maintenance. Par exemple pour refaire une soudure ou changer le coaxial...

Réunir les matériaux

Avant de me lancer dans la modélisation en 3D, d'imprimer une pièce en 3D, j'ai commencé par rechercher dans mon débarras des matériaux de bases.

Les brins rayonnant sont en Laiton de diamètre 4mm que j'avais gardé sous le coude et que l'on peut se procurer facilement dans les magasins de modélisme. Une chute de PVC sert de bras. Une récupération de chantier de tube d’électricien sert à la protection des brins rayonnants. Le coaxial de 50 Ohms de bonne longueur est une récupération.

La BOM

• 2 tiges de laiton de diamètre 4 mm et de 47 mm de long (à ajuster une fois l’antenne terminer)
• 2 tubes d’électricien de diamètres 16 mm extérieur et de longueur 500 mm de longueur
• 1 tube PVC de diamètre 32 mm et de longueur 700 mm de longueur
• 1 coaxial de 10 mètres de long (pour correspondre à ma situation technique)
  

Impression 3D des 2 demi-coques qui referme les soudures

• 5h d’impressions par coque
• 2h d’impressions pour le passe câble qui referme le tube PVC
• 2h d’impression pour les 2 embouts qui viennent refermer les tubes d’électricien, 1h par embout
• 4h30 d’impression pour chaque attache qui tiens le PVC sur le toit
  

• 11 vis en inox M3x10 (permet de tenir les demi-coques)
• 4 vis en inox M16x10 (permet de fermer les brides sur le PVC)
• 13 écrous inox M3
  

Autres informations

• Les 2 brins rayonnants seront éloignés de 20 mm chacun
• Le montage sera un dipôle vertical.

FreeCAD

J’ai ouvert FreeCAD (disponible dans le lien suivant : [1]).

J’ai commencé par modéliser les divers tubes ainsi que les brins rayonnants en laiton puis j'ai procédé au positionnement de ces éléments dans l’espace. J’ai modélisé une coque qui permet de tenir sur le tube PVC. Cette coque aura une petite sœur qui permettra de faciliter la maintenance (démontage facile et rapide) et d’être rigide pour éviter que les brins se baladent. Enfin, un passage "juste pour juste" permettra de tenir les brins rayonnants qui seront insérés en force dans la coque et qui garantirons que l'antenne est étanche à la projection d'eau.

Design de la coque de dessus

Je voulais impérativement avoir un démontage facile avec une mécanique solide. J’ai opté pour deux demi-coques qui seraient tenus par des vis-écrou encastrés dans l'épaisseur.

Après plusieurs tentatives d’impressions et son lot d'échec, perte de dimension au refroidissement et problèmes d’épaisseur des parois, j’ai validé le design de cette première coque.

J’ai repris les caractéristiques de la première coque afin que les trous de fixations tombe ensemble. J’ai ajouté 2 vis qui sont montés après taraudage afin de bloquer en rotation et en translation les deux coques par rapport au tube PVC.

Impression 3D

Plusieurs essais dans lequel j'ai géré des paramètres de conduite d'impression ont conduit à une impression correct. Avec l'expérience, j'ai appris à faire des tests et à accepter qu'un design ne soit pas bon tel que. Il est des exemples ou le refroidissement de la matière joue un rôle crucial. C'est le cas ici où les deux parties doivent parfaitement s'ajuster.

J’ai dépoli la matière et j’ai badigeonné d’Acétone l’ABS pour le faire agglomérer en surface. Cette technique permet de renforcer le plastique imprimé qui prends des caractéristiques mécaniques solide et qui évite toute délamination des pièces imprimés dans le temps et sous les effets des éléments extérieurs.

Réglages

A cette étape du montage, Bernard, F5GLB m’a aidé au réglage de la longueur des brins avec son MFJ 269C. J’ai fais la découpe de petits morceaux de laiton par bond de 5mm sur chaque brins. Cela m’a permis d’ajuster à la bonne fréquence de résonance l’antenne. La fréquence centrale de test est de 145,000.0 MHz et pour finir un balayage de 144,000.0 à 146,000.0 à démontré que la bonne longueur a été atteinte.

Installation des supports, montage du bras sur les brides. Paré pour les essais.

J'ai imprimé des brides de fixations qui sont montés sur le toit. Deux brides suffisent pour tenir l'antenne.

Montage final

J'ai fais le montage final sur le toit afin de m'assurer du bon fonctionnement de l'ensemble sur l'air. Le montage s'avère QRO.

Conclusions

En conclusion, ce montage et cet impression m'a demandé, avec son réglage et son installation, 1 semaine. C'est relativement court si on compte que j'ai modélisé les pièces, imprimé et tester le montage, effectuer le réglage. En bref, j'ai fait l'antenne de A à Z ! Bien sûr, c'est en DIY et ça m'apporte toujours la satisfaction de l'avoir fait et de faire revivre des matériaux qui auraient pu finir en déchèterie.

Remerciements

Merci à F5GLB pour ses indication, son soutient et son aide au réglages.
Merci à Marc qui m'a aidé à réaliser cette page.