Quel est le facteur de qualité (facteur Q) des antennes ?

Tamara Wilhite est rédactrice technique, ingénieure industrielle, mère de deux enfants et auteure publiée de science-fiction et d’horreur.

Quel est le facteur Q d’une antenne ?

Le facteur Q ou facteur de qualité d’un circuit accordé (qui comprend des antennes) mesure combien de fois le courant traverse le circuit. Si une antenne a un facteur Q de 10, le courant traverse ses bobines et ses condensateurs dix fois avant que l’énergie ne soit rayonnée.

Le facteur Q d’une antenne est une mesure de l’efficacité de rayonnement de l’antenne.

Pourquoi utilisons-nous cette mesure ?

L’attrait de l’utilisation du facteur Q comme mesure des performances de l’antenne est qu’il est sans dimension ; la division de la fréquence centrale utilisée dans le test par la différence entre les points SWR 5: 1 élimine les unités, ce qui donne un rapport clair de 5, 10, 20 ou plus pour une comparaison facile entre les antennes, quelle que soit leur gamme de fréquences.

Qu’est-ce qui l’affecte ?

Toute résistance dans le circuit nuit au facteur Q. Cela signifie que dans une antenne à Q élevé, une résistance de cinq ohms provenant de résistances commence à ressembler à une charge fictive de 50 ohms (en utilisant le facteur Q de 10).

Avec les antennes à Q élevé, toute perte non seulement abaisse le Q, mais élargit également la bande passante de l’antenne. Pour éviter cela, les bobines de charge pour les antennes et les inductances sont généralement fabriquées à partir de fil de gros calibre.

Les antennes à faible Q ont de faibles pertes et vous souhaitez souvent réduire les pertes au minimum. Les antennes à Q élevé sont bonnes si vous ne recevez que des signaux, car une antenne à Q élevé filtre presque les signaux « hors bande ». Une antenne à faible Q, sur l’autre bande, vous permet de recevoir une bande passante plus large.

La conception de l’antenne affecte le facteur Q d’une antenne. Les antennes patch, comme sur la photo en haut de cet article, sont intrinsèquement des antennes à Q élevé.

Comment calculer le facteur Q de votre antenne

L’équation de base du facteur Q d’une antenne est :

Q = (fréquence centrale) ÷ (ƒ2 – ƒ1)

F2-F1 peut être appelé le delta.

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Trouver F2 et F1

Comment trouvez-vous f2 et f1 pour commencer?

1. Trouvez un testeur d’antenne ou une plate-forme radio amateur qui peut transmettre un SWR élevé.
2. Retirez le syntoniseur d’antenne, si vous en avez un, de l’antenne que vous êtes sur le point de tester. Réglez-le sur la fréquence centrale de l’antenne, par exemple 2,425 GHz pour une antenne de 2,40 à 2,45 GHz.
3. Baissez le testeur jusqu’à ce que le SWR atteigne 5:1. Notez ce point.
4. Montez ensuite en fréquence jusqu’à ce que le TOS monte à 5:1. Notez la fréquence à laquelle ce rapport a été atteint.

Vous calculez Q en divisant la fréquence centrale par la différence entre les points de bande passante 5:1.

Exemple

Disons que vous avez une fréquence centrale d’antenne de 2,4 GHz. Il a atteint le SWR 5:1 à 2,3 GHz et 2,5 GHz. La différence entre les deux points de bande passante est de 2,5 GHz moins 2,3 GHz pour 0,2 GHz. La fréquence centrale de 2,4 GHz est divisée par 0,2 GHz pour une antenne Q de 12. Dans le cas de l’antenne 2400 MHz représentée ici avec une fréquence 1 et 2 delta de 50 MHz, le facteur Q est de 48. Il existe des antennes log-périodiques, d’autre part, avec un facteur Q de 1.

Méthode de calcul alternative

Une autre façon de calculer Q consiste à regarder la courbe SWR de l’antenne. Vous pouvez utiliser un SWR 2: 1 comme définition pour les fréquences un et deux.

1. Notez la fréquence centrale, le point le plus bas sur la courbe SWR. Notez ensuite les deux points sur la courbe SWR où le SWR est de 2,0.
2. Soustrayez ces deux fréquences l’une de l’autre pour le delta.
3. Divisez la fréquence centrale par ce delta pour le facteur Q de l’antenne.

Ces calculs approximatifs de Q ne tiennent pas compte de la perte coaxiale, mais cela rend les calculs beaucoup plus difficiles, donc ils ne seront pas couverts ici. Il existe des calculateurs en ligne pour déterminer le Q d’une antenne avec une perte coaxiale.

Comment changer le facteur Q

Un certain nombre d’antennes mobiles ont des bobines de charge fabriquées à partir de fil de gros calibre afin de réduire les pertes résistives, maximisant ainsi le facteur Q. Le nettoyage des joints de l’antenne peut améliorer son efficacité, se traduisant par une élévation du facteur Q.

Il existe généralement un compromis entre le facteur Q et la bande passante – plus la bande passante de l’antenne est large, plus le facteur Q est faible. Plus la charge de l’antenne est élevée, plus le facteur Q est élevé et plus la bande passante est étroite.

Raccourcir une antenne augmente son facteur Q. C’est l’un des avantages de l’utilisation d’une antenne d’une longueur d’une demi-longueur d’onde ou d’un quart de longueur d’onde sur une longueur d’onde complète de la fréquence de signal prévue. Pour les basses fréquences, vous devez utiliser une antenne ¼ d’onde simplement en raison de la taille.

Cet article est exact et fidèle au meilleur de la connaissance de l’auteur. Le contenu est uniquement à des fins d’information ou de divertissement et ne remplace pas un conseil personnel ou un conseil professionnel en matière commerciale, financière, juridique ou technique.