Comment mesurer le TOS d’une antenne talkie walkie ?

mesurer tos nanovna talkie-walkie

En préambule et alerte spoiler : Ce n’est pas en branchant, simplement, l’antenne sur un NanoVNA ou un tosmètre portable, avec une ribambelle de connecteurs, d’adaptateurs, ou de câbles coaxiaux, pour faire les mesures.

La mesure du rapport ou du taux d’ondes stationnaires (ROS ou TOS) d’une antenne portative de talkie-walkie s’avère un défi plus complexe qu’il n’y parait, voire dans la pratique amateur quasiment impossible et surtout pas très utile.

Les antennes portables sont conçues pour être utilisées en conjonction avec le corps de l’utilisateur, ce qui complique les mesures traditionnelles, ou nouvelles avec VNA, de SWR.

Dans cet article, nous allons détailler les raisons pour lesquelles la mesure du TOS de ces antennes est spécifique, ce qu’il faudrait pour le mesurer correctement, l’impact d’un ROS élevé sur un talkie-walkie et comment mesurer la performance d’une antenne de talkie.

Pourquoi la mesure est si spécifique ?

Utilisation du corps comme contrepoids

Les antennes de talkie-walkie ne peuvent pas être mesurées efficacement avec un analyseur de réseau vectoriel (VNA ou NanoVNA) ou un TOSmètre classique en raison de leur conception et de leur mode de fonctionnement.

Ces antennes sont conçues et optimisées pour fonctionner en synergie avec le châssis du talkie-walkie et, de façon cruciale et impactante, avec le corps de l’utilisateur, qui agit comme un contrepoids.

Cette interaction particulière rend les mesures de TOS classiques non seulement fausses mais aussi souvent trompeuses, car les résultats varient considérablement en fonction de la proximité de la main de l’utilisateur et/ou du positionnement du talkie-walkie et de l’appareil de mesure par rapport au corps humain.

Un test simple de mesures erronées à partir d’un analyseur d’antenne VNA, consiste à déplacer le talkie plus moins près de corps pendant la mesure ou d’approcher la main près du talkie ou du NanoVNA, pour constater des valeurs évoluant en permanence, à la hausse comme à la baisse, dans tous les sens.

Le VNA donnant l’impédance et la perte de retour à une fréquence ou sur toute la bande, mais ne dit pas si l’antenne rayonne efficacement.

Le rôle du châssis de la radio

Le châssis de la radio et son couplage capacitif avec le corps de l’utilisateur affectent significativement le fonctionnement de l’antenne et la qualité de la terre RF de l’antenne, rendant très difficile l’évaluation précise de son ROS dans des conditions réelles d’utilisation.

champs capacitif talkie walkie antenne
Crédit photo : Dr. FB

Les antennes des talkies-walkies VHF et UHF sont généralement conçues comme des antennes quart d’onde (1/4) qui nécessitent un plan de masse ou un contrepoids pour une performance optimale.

Lorsqu’une antenne est montée directement sur un talkie-walkie, le corps de l’utilisateur devient ce contrepoids, bien que de manière inefficace.

Voici par exemple, comment il ne faut pas procéder (vu beaucoup sur Youtube) :

comment mesurer mal le ros swr d'une antenne de talkie walkie baofeng avec un nanovna

mauvaise mesure du tos sur un baofeng avec un surecom SW-33

exemple mauvaise mesure antenne talkie walkie avec un tosmetre
Crédit photo : Dr. FB

Mesurer correctement le ROS sur un talkie

Protocole adapté

Un protocole spécifique de mesure des antennes de talkie-walkie doit être développé, prenant en compte le couplage capacitif avec le corps de l’utilisateur et les particularités de l’antenne.

Ce protocole doit tenir compte de l’influence du châssis de la radio et de la présence du corps humain.

Une méthode consiste à simuler les conditions réelles d’utilisation de l’antenne, par exemple, en utilisant un châssis de radio vide avec une prise d’antenne connectée à un câble coaxial pour approcher les mesures du TOS dans un contexte d’utilisation réelle.

Réalisation d’un JIG pour tester une antenne portable

La conception d’un gabarit de test, ou JIG, pour les antennes de talkie-walkie nécessite une approche innovante qui simule les conditions réelles d’utilisation de l’antenne, y compris l’influence du corps humain et du châssis de la radio.

Pour réaliser un tel JIG, on peut commencer par utiliser un vieux châssis de radio portative, en conservant uniquement le châssis et la prise d’antenne. En connectant un câble coaxial à cette prise et en plaçant le châssis dans différentes positions par rapport à un simulateur de corps humain (par exemple, un mannequin recouvert de matériaux conducteurs), on peut approcher les conditions d’usage réelles.

Cette configuration permet de mesurer le SWR dans un contexte qui tient compte des influences significatives sur la performance de l’antenne, offrant ainsi une estimation plus précise de son comportement en situation réelle.

Crédit photo : KL7BSC

Cette approche a montré des résultats plus fiables, mais ne constitue pas la solution ultime pour une mesure juste et efficace du SWR, tant chaque élément du dispositif, vont avoir une influence sur la mesure, taille du boitier, les connecteurs utilisés, la longueur des câbles pour la mesure et différentes selon la bande et fréquence mesurée en VHF ou UHF.

Une dernière approche alternative, mais complexe et couteuse car nécessitant des appareils du monde professionnel, consiste à utiliser un mesureur de champs par rapport à une norme connue sur une gamme d’antennes, et idéalement dans une chambre anéchoïque, avec un mannequin, ce qui est difficilement à la portée d’un particulier et en réalité un peu inutile pour un usage amateur.

Quel impact d’un TOS élevé sur un talkie ?

Sur un talkie-walkie, un TOS élevé ne se traduit pas nécessairement par une dégradation immédiate de la performance de la radio. Il est important de noter que les talkies-walkies sont conçues pour tolérer des niveaux élevés de ROS. Même en présence d’un SWR élevé, la radio continuera généralement à fonctionner sans dommages graves ou irréversibles.

Il est d’ailleurs rarissime de voir ou d’entendre parler de talkie-walkie qui aurait le transistor de puissance grillé suite à un TOS important, y compris pour les utilisateurs en PMR 446 avec des talkies destinés au départ aux bandes radioamateurs. La faible puissance (5W) d’un talkie limitant par nature le niveau de puissance qui revient vers le talkie walkie en cas de TOS important.

Si vous émettez avec la radio à la ceinture ou dans une poche avec l’antenne contre ou près de votre corps, le TOS sera encore plus élevé. Si cela endommageait la radio, la plupart des utilisateurs de la sécurité publique auraient constamment des radios endommagées et ce n’est pas le cas.

Cependant, il est vrai qu’un SWR élevé sur un talkie pourrait entraîner une efficacité réduite, avec une partie de la puissance de l’émetteur dissipée sous forme de chaleur plutôt que rayonnée efficacement et cela peut potentiellement réduire la portée de communication du talkie walkie.

Bien qu’il soit important de rappeler que pour gagner 1 point de signal en plus chez un correspondant, il faut, selon une échelle exponentielle, multiplier par 4 la puissance utilisée !

L’impact sur la portée d’un talkie walkie qui ne sortirait que 3W au lieu de 5W à cause d’un TOS elevé, est infime et négligeable.

De même qu’utiliser un « talkie walkie longue portée 10W« , avec donc théoriquement « 2 fois plus de puissance », ne permet pas du tout de porter 2 fois plus loin qu’un talkie 5W.

Recommandations pour optimiser les performances

Pour optimiser les performances d’un talkie-walkie, c’est à dire la distance de portée en réception et en émission (pour couvrir une zone plus importante), il faut en premier lieu choisir une antenne de qualité et d’une marque connue, comme Diamond, Nagoya ou Komunica.

En se méfiant des contrefaçons, nombreuses sur le marché et en se fournissant auprès d’une boutique reconnue, comme Passion Radio ;-)

Nous recommandons généralement de remplacer l’antenne d’origine par une antenne de 40cm et qui offre le meilleur compromis entre praticité d’utilisation et performances, ni trop grande, ni trop petite.

En matière de radio spécialement, une règle importante, les performances se mesurent en situation réelle et nous recommandons de réaliser des tests en situation sur le terrain pour évaluer les résultats en réception et en émission de plusieurs antennes, plutôt que de se concentrer ou passer du temps à mesurer le TOS sur un talkie.

Les essais sur le terrain permettent de comparer l’efficacité de différentes antennes dans des conditions réelles, offrant une mesure directe de la performance plutôt que qu’une valeur de TOS très relative, dans le cas d’antennes de talkies-walkies.

Le ROS/TOS/SWR étant par définition un mauvais indicateur de la performance d’une antenne, une charge fictive de 50 ohms étant une antenne avec un ROS parfait de 1:1 et n’en fait pas pour autant une antenne efficace…

A l’inverse une antenne avec un ROS plus élevé peut être plus performante qu’une antenne avec un ROS plus faible.

Ainsi le meilleur moyen, simple et efficace, pour mesurer la performance d’une antenne de talkie walkie, est de trouver un correspondant en fixe, pour réaliser des essais comparatifs sur le terrain, en situation, et profiter de ce moment pour s’amuser (si la radio est un loisirs) et apprendre (car la radio est aussi une science).

Astuce bonus : A tester, l’ajout d’un « Tiger Tail« , littéralement « queue de tigre », à l’antenne de votre talkie-walkie peut améliorer les performances globales.

Concrètement c’est un simple fil électrique souple de 14 à 18 AWG, branché sur la masse du connecteur de l’antenne sur le talkie-walkie et qui pend le long du talkie pour agir comme un contrepoids supplémentaire.

La longueur du Tiger Tail doit être de 1/4 par rapport à la longueur d’onde de la bande de fréquence utilisée, c’est par exemple environ 52cm pour la fréquence VHF 145 MHz et 17cm pour la fréquence UHF 435 MHz.

Ressources pour en savoir plus

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