Analyse sous 4NEC2 : Diagrammes de rayonnement, angle de départ et performances DX

Antenne FCP (Folded Counterpoise) • Inverted-L • 3,65 MHz • Sol moyen • 4NEC2 v5.9.3

Introduction : Pourquoi modéliser le FCP ?

Après avoir construit et réglé l’antenne FCP (Folded Counterpoise) pour la bande des 80 mètres — avec un excellent ROS mesuré de 1,4:1 à 3,6 MHz — une question naturelle se pose : comment cette antenne rayonne-t-elle réellement ? Est-elle capable de performances DX sérieuses malgré ses dimensions compactes (10 mètres d’envergure pour le contrepoids) ?
Cet article, suite de notre premier volet consacré à la construction du FCP, présente la modélisation complète de l’installation sous 4NEC2 version 5.9.3. Nous analyserons les diagrammes de rayonnement, l’angle de départ (take-off angle) et le potentiel DX de cette antenne innovante conçue par Guy Olinger K2AV. Voir article précédent ⇒ Antenne FCP

Description de l’installation modélisée

1. Le radiateur : un L-inversé en deux segments

Le radiateur est composé de deux fils qui forment ensemble un L-inversé :

• Segment 1 — Montée à 45° : part du point d’alimentation à 2,5 m de hauteur, monte sur 9 m de longueur de fil jusqu’à 10 m de hauteur.
• Segment 2 — Descente : part du sommet à 10 m, descend sur 12 m de longueur de fil jusqu’à 8 m de hauteur.

La longueur totale du radiateur est d’environ 21 m, ce qui correspond approximativement à un quart d’onde à 3,65 MHz (20,5 m). Cette configuration est typique des installations contraintes par l’espace disponible. J’ai obtenu un excellent ROS mesuré de 1,4:1 à 3,6 MHz.

2. Le FCP : contrepoids replié perpendiculaire au radiateur

Conformément aux préconisations de K2AV, le FCP est positionné perpendiculairement au radiateur. Ses caractéristiques de modélisation :

• Hauteur : 2,5 m au-dessus du sol (hauteur critique pour l’auto-annulation).
• Fil supérieur : 10 m au total (5 m de chaque côté du point d’alimentation).
• Fil inférieur : 10 m parallèle au fil supérieur, espacé de 10 cm.
• Ponts de connexion aux deux extrémités.
• Diamètre du fil : 2 mm (équivalent AWG #12).

3. Le transformateur d’isolation

Le tore T300A-2 avec 15 spires bifilaires pour le 80 m n’est pas modélisé directement dans 4NEC-2 (je n’ai pas trouvé), mais son influence sur le diagramme de rayonnement est négligeable. Il reste cependant indispensable au bon fonctionnement du FCP : il bloque les courants de mode commun sur le coaxial et force le courant de retour à circuler dans le FCP.

Paramètres de simulation

Vue géométrique de l’antenne

La figure ci-dessous montre la géométrie complète de l’installation dans le visualiseur 3D de 4NEC2. On distingue clairement le L-inversé (fils blancs) et le FCP perpendiculaire (fil rouge) au niveau du sol, avec les sept fils numérotés de la modélisation.

Structure de l’antenne en vue réaliste

Données principales de la simulation

Les résultats bruts de la simulation révèlent plusieurs informations importantes. L’impédance au point d’alimentation est de 717 Ω à 88,7° — une réactance inductive très élevée qui s’explique par l’absence du transformateur d’isolation dans le modèle NEC-2. Dans la réalité, ce transformateur ramène l’impédance à une valeur proche de 50 Ω, ce que confirme le ROS mesuré de 1,4:1.
Le rendement radiatif modélisé est de 24,5 %. Cette valeur sous-estimée est directement liée à l’absence du transformateur — sans ce composant, les courants de mode commun créent des pertes fictives dans le modèle. Avec le transformateur K2AV correctement câblé, le rendement réel se situe entre 70 et 80 % selon les retours terrain documentés par K2AV lui-même.
Le RDF (Radiation Distribution Factor) de 5,74 dB est en revanche une valeur fiable — ce paramètre caractérise la directivité de l’antenne indépendamment de son efficacité absolue. Un RDF supérieur à 5 dB est considéré comme bon pour une antenne de bandes basses.

Diagramme de rayonnement — Plan vertical

Le diagramme en plan vertical est la représentation la plus importante pour évaluer le potentiel DX d’une antenne. Il montre comment l’énergie est distribuée selon les différents angles d’élévation au-dessus de l’horizon.
L’analyse du fichier FFtab exporté depuis 4NEC2 révèle un résultat remarquable : le lobe de rayonnement est extrêmement plat et bas, ce qui est exactement ce que l’on recherche pour le DX sur les bandes basses.

Tableau des gains par angle d’élévation (direction DX principale, Phi=185°)

Ce tableau révèle une caractéristique exceptionnelle : entre 5° et 35° d’élévation, la variation de gain n’est que de 0,45 dB ! Cette platitude du lobe signifie que l’antenne performe aussi bien pour les contacts intercontinentaux lointains (angles très bas, 5°–10°) que pour les contacts à moyenne distance (15°–35°). C’est une polyvalence précieuse en contest.La vue 3D du diagramme de rayonnement confirme visuellement les données numériques. La forme générale est celle d’un tore (anneau) légèrement aplati — typique d’un radiateur vertical ou quasi-vertical. Le rayonnement est réparti de manière quasi-omnidirectionnelle en azimut, avec une légère asymétrie due à la configuration en L-inversé.

Important : La forme asymétrique du tore confirme que le L-inversé favorise légèrement la direction opposée au fil horizontal descendant (azimut 185°). Cette directivité douce de 3 à 4 dB selon l’azimut peut être mise à profit en orientant le fil horizontal vers les continents les moins favorisés.

L’angle de départ : indicateur clé du potentiel DX

Qu’est-ce que le take-off angle ?

Le take-off angle (angle de départ) est l’angle d’élévation auquel le gain de l’antenne est maximum. Pour les communications DX sur les bandes basses (80m et 160m), les signaux voyagent via la réflexion ionosphérique. Les contacts lointains (Europe–Amérique, Europe–Asie) utilisent typiquement des angles d’élévation compris entre 5° et 25°.
Un take-off angle bas est donc synonyme de potentiel DX élevé. C’est ce paramètre qui différencie les grandes antennes DX des antennes de trafic local.

Résultat pour mon FCP 80m

Un angle de départ de 25° est remarquable pour une antenne dont le point culminant n’est qu’à 10 m du sol. À titre de comparaison, un dipôle horizontal à la même hauteur présente typiquement un angle de départ de 45° à 50° sur 80 m, avec peu d’énergie aux angles bas. Le FCP surpasse donc significativement un dipôle bas pour le trafic DX.

Performances en contexte : le FCP face aux alternatives

Pour situer ces résultats dans leur contexte, voici une comparaison avec les alternatives courantes pour les radioamateurs disposant d’un espace limité :

Limites de la modélisation et notes pour l’article

Ce que 4NEC-2 ne peut pas modéliser

Toute modélisation a ses limites. Dans notre cas, deux éléments importants ne sont pas pris en compte dans le fichier NEC-2 :

• Le transformateur d’isolation K2AV (tore T300A-2, 15 spires bifilaires) : ce composant est indispensable au bon fonctionnement du FCP. Il bloque les courants de mode commun sur le coaxial et force le courant de retour dans le FCP. Son absence dans le modèle explique le ROS simulé de 646 (vs 1,4:1 mesuré) et le rendement sous-estimé à 24,5 %.
• L’environnement réel : obstacles, végétation, bâtiments, variations du sol sous l’antenne. Le modèle utilise un sol moyen uniforme (σ=0,005, εr=13) qui peut différer sensiblement de la réalité.

Ce qui est fiable dans les résultats

• Le diagramme de rayonnement (forme générale) : fiable.
• L’angle de départ de 25° : fiable — ce paramètre dépend principalement de la géométrie de l’antenne et peu du transformateur.
• Le RDF de 5,74 dB : fiable.
• La quasi-omnidirectionnalité azimutale : fiable.
• Le ROS simulé : NON représentatif — utiliser la mesure terrain (1,4:1).
• Le rendement de 24,5 % : NON représentatif — estimé à ~75 % en réel.

Conclusion : une antenne DX sérieuse dans un petit jardin

La modélisation sous 4NEC2 confirme ce que les résultats terrain laissaient déjà entrevoir : malgré ses dimensions compactes — 10 mètres d’envergure pour le contrepoids et une hauteur maximale de 10 mètres — l’antenne FCP 80 mètres présente des caractéristiques de rayonnement remarquables.
Avec un angle de départ de 25° et un lobe vertical extraordinairement plat entre 5° et 35° (variation de seulement 0,45 dB), elle rivalise sans complexe avec des installations bien plus imposantes. Le radioamateur opérant depuis un terrain « grand comme un timbre-poste » — selon l’expression de K2AV lui-même — peut désormais prétendre au trafic DX sérieux sur la bande des 80 mètres.
Le secret tient en peu de mots : 25 mètres de fil de cuivre nu, intelligemment replié, suspendu à 2,5 mètres du sol, et couplé à un transformateur d’isolation soigneusement bobiné sur un tore en poudre de fer. La physique des champs électromagnétiques se charge du reste.

La preuve par l’exemple : la capture PSKReporter du 9 mars 2026 vers 23 h parle d’elle-même. Tous les contacts FT8 établis ce soir-là ont été concluants. La distance maximale atteinte — 8 908 km avec BA4TB, rapport de signal S-25 / R-16 — illustre éloquemment le potentiel DX d’une antenne que d’aucuns auraient pu qualifier de « trop petite pour être sérieuse ».

Références

• Guy Olinger K2AV, « The FCP: A 160 Meter Counterpoise for a Postage-Stamp Lot », NCJ (National Contest Journal), Mai/Juin 2012.
• 4NEC2 v5.9.3 — Arie Voors — https://www.qsl.net/4nec2/
• W0UCE Jack Ritter — Page web FCP : www.w0uce.net/K2AVantennas.html
• Balun Designs LLC — Transformateurs d’isolation commerciaux FCP : www.balundesigns.com
• W8WWV Greg Ordy — Utilitaire SMC.exe pour adaptation d’impédance : www.seed-solutions.com

Profil de l'auteur

Albert ON5AM

100almu@gmail.com

Licencié Harec depuis 1990, après une pause de quelques années, j'ai renouvelé mon intérêt pour la radio, je suis particulièrement actif en HF, appréciant le FT8, les contest et la chasse au Dx. Passionné d'informatique, je suis convaincu que le monde des radioamateurs doit évoluer avec les avancées technologiques, notamment avec l'émergence de l'IA dans nos shack.