Fabriquer son Antenne BLU pour Voilier : Guide Complet de Communication Maritime

La communication en mer, particulièrement lors de navigations au long cours, est une préoccupation majeure pour tout navigateur. Alors que les technologies modernes comme le Wi-Fi, la 3G et le GPRS ont pris le dessus à terre ou à proximité des côtes, la Bande Latérale Unique (BLU), également connue sous le nom d'ondes courtes (SW), demeure un moyen de communication radio-maritime d'une utilité incontestable, pratiquement partout dans le monde. Elle permet la transmission et la réception des signaux radio sur de très longues distances, essentiel pour les traversées difficiles et l'accès à l'information vitale.

Un appareil BLU est un outil de communication indispensable. Même lors de traversées délicates, la radio BLU avec sa couverture mondiale permet aux navigateurs de communiquer entre eux et de partager des conseils techniques en cas de pannes, de réparations, ou même d'obtenir une assistance médicale. Les ondes courtes sont aussi utilisées pour les communications radio pendant les régates, un équipement ondes courtes étant même obligatoire pour des événements tels que les rallyes World ARC, Oyster World ou la course Sydney Hobart. La BLU est un moyen fiable et reconnait la fiabilité des Gribs pour la couverture météo du bord, même si elle est parfois tombée en désuétude à terre.

L'accès à cette technologie est cependant encadré. Pour se servir d'une BLU, il faut détenir un certificat d'opérateur (CSO ou CGO) qui dépend du type de matériel utilisé (ASN ou non) et de la zone de navigation. Les CRR maritimes passés après juin 2005 ne donnent pas cette compétence, alors que les "anciens" CRR (obtenus avant le 1er octobre 2004) permettaient d'utiliser une BLU non ASN, avec des canaux pré-programmés. Il existe un autre monde, celui des radioamateurs, qui communiquent entre eux en "privé" sur leurs fréquences. Les systèmes BLU pour radioamateurs sont généralement moins chers à l'acquisition que les radios marine BLU, mais les certificats pour radioamateurs (HAREC) sont plus difficiles à obtenir qu'un certificat de radio marine, aussi connu sous le nom de Certificat Général d'Opérateur (CGO). La licence radioamateur est un examen fait d'électricité et d'électronique, avec des épreuves sur la réglementation, la technique et la télégraphie (la CW). L'intérêt de devenir radioamateur c'est aussi de comprendre l'outil que l'on utilise.

Principes Fondamentaux de l'Antenne BLU à Bord d'un Voilier

La meilleure des radios BLU n'aura que peu d'utilité si elle n'est pas installée correctement. Une antenne ondes courtes doit avoir une forme symétrique et deux conducteurs. Comme la plupart des bateaux n'ont qu'un seul mât, le deuxième conducteur d'une antenne asymétrique peut être compensé par le syntoniseur et la mise à la terre. En règle générale, tous types d'antennes doivent être maintenus aussi loin que possible des objets métalliques pour de meilleurs résultats. L'environnement métallique du bateau, avec son mât et ses haubans, peut être source d'interférences (QRM). La qualité de l'antenne est indispensable pour une bonne réception et, bien sûr, pour l'émission.

La portée des ondes VHF est limitée à environ 25 milles, tandis que la radio BLU est utilisée pour les très longues distances. La BLU fonctionne en Bande Latérale Unique, pendant la transmission, aussi connues sous le nom d'ondes courtes (SW). Les fréquences utilisées pour les équipements BLU radioamateur et les récepteurs marine BLU se situent entre 3 et 30 MHz. Les radioamateurs sont relativement libres de choisir une fréquence dans les bandes 1.8 / 3,5 / 7 / 10 / 14 / 18 / 21 / 24 / 28 MHz en accord avec le plan d'utilisation des fréquences. Les opérateurs radio marine ont des fréquences définies dans les bandes 2 / 4 / 6 / 8 / 12 / 16 / 18 / 22 / 25 MHz.

Antennes BLU pour Voiliers : Solutions et Réalisations

La fabrication ou le choix d'une antenne pour la BLU à bord d'un voilier est une étape cruciale qui requiert de la précision et une bonne compréhension des principes physiques. Plusieurs approches sont possibles, allant de la solution industrielle éprouvée au bricolage astucieux.

Le Pataras Isolé : La Solution Classique

Utiliser le pataras est la solution classique depuis longtemps pour une antenne BLU. Pour cela, une section du pataras doit être isolée au moyen d'un isolateur. Le problème réside dans le fait que les isolateurs sont rares et fort coûteux s'ils ne sont pas bricolés maison, et ils "fragilisent" le pataras. Le problème pourrait être résolu en cas de double pataras, de la tête de mât aux coins du tab arrière, un montage qui a ma préférence. Par expérience en réception des autres voiliers, il m'a semblé que la liaison était meilleure avec les voiliers munis d'un pataras isolé par rapport à l'antenne fouet. L'antenne fouet est une autre option mais le pataras isolé reste une référence.

Antennes Filaires Bricolées et Économiques ("Africaines")

Pour ceux qui cherchent des solutions économiques et efficaces, des antennes dites "africaines", car bricolées pour pas cher, fonctionnent très bien. Per, un navigateur norvégien, expliquait comment il faisait ses antennes HF avec des cannes à pêche en fibre de verre pour moins de 60 euros. On peut ainsi glisser un fil d'antenne à l'intérieur d’une canne à pêche souple, fixée sur un des plats-bords à l’arrière. La canne doit absolument être en stratifié de polyester. Il faut scier l’extrémité du scion pour laisser dépasser 2 cm de fil, que l'on isolera consciencieusement en le retournant au bout du scion, par exemple avec de la gaine thermorétractable. On déplie ensuite la canne tronçon après tronçon, en la fixant soigneusement. Il est judicieux de prévoir 20 à 30 cm de fil en plus, si l'on a besoin de démonter l’antenne et de sectionner le fil. Sur cette drisse, un isolateur sera nécessaire.

Une autre solution, trouvée uniquement chez Lunatronic, est une antenne câble BLU amovible, constituée de dyneema avec un conducteur à l'intérieur et une descente, qui serait une solution à 110 €. Il suffirait de la grimper et de la tendre par une drisse en tête, avec une cadène de pont (ou balcon, rail de fargue, etc.) quelque part où c'est pratique pour la descente vers l'émetteur/récepteur. Il est possible d'en bricoler une du même genre et efficace.

Pour des essais de réception, un montage simple peut être envisagé. Une dizaine de mètres de fil de cuivre (1.5mm², torsadé pour la souplesse est une bonne option) relié au câble central d'un RG213, hissé avec la balancine de bôme, peut servir d'antenne. Le contrepoids, essentiel pour le fonctionnement de l'antenne, peut être réalisé par 2 ou 3 mètres de fil connecté à la tresse du RG213, dont l'autre extrémité plonge dans l'eau. Pour un montage test, il est possible de connecter la tresse du RG213 à une des filières, qui servira alors de "contrepoids" électrique, supprimant la partie immergée. Les puristes contesteraient ce montage, mais il est peu coûteux et utile en phase de test.

La longueur de l'antenne est critique. Plus une antenne est longue, plus fort est le rapport entre le signal de l'antenne et le bruit électrique généré par le récepteur, au moins tant que la longueur de l'antenne n'excède pas la demi-longueur d'onde. Au-delà, l'antenne devenant directive, l'écart entre la direction d'arrivée du signal que l'on veut capter et la direction du maximum de sensibilité de l'antenne rentre en ligne de compte. Par exemple, 7 m c'est la demi-longueur d'onde à 21 MHz. Pour une direction d'arrivée quasi horizontale et une antenne de pataras, la directivité à 26 MHz, limite haute de la BLU, reste suffisamment large pour que l'atténuation du signal par rapport à une antenne idéalement verticale reste inférieure à son renforcement dû à l'allongement de l'antenne. Une antenne "taillée" sur la fréquence, comme un quart d'onde, est essentielle. Pour la réception de cartes météo de Hambourg sur 7.8 MHz, une antenne d'environ 9,50m (quart d'onde) serait appropriée. En soirée, avec une activité solaire en baisse, une antenne filaire quart d'onde sur 3,85 MHz, soit 19,7 m de longueur, pourrait être testée. Un quart d'onde sur 40 m fonctionne très bien dans la journée pour des distances "européennes". Dans le cas d'utilisation de plusieurs fréquences, il faut trouver un "interface" mais c'est un autre sujet à ce stade. Du fil d'électricien convient très bien pour ces essais.

Antennes Spécifiques pour d'Autres Usages (mais aux techniques inspirantes)

Bien que les antennes suivantes ne soient pas directement des antennes BLU, elles illustrent des principes de construction "homebrew" qui peuvent inspirer les bricoleurs.

L'Antenne Ground Plane (GP) - Un Projet Simple pour la VHF

L'antenne Ground Plane (GP) est l'une des antennes les plus populaires en VHF grâce à sa simplicité de construction et ses excellentes performances. Elle est constituée d'un élément rayonnant vertical (le brin) et de plusieurs éléments de contrepoids (les radiants) formant un plan de masse artificiel. Sa construction est relativement simple et constitue un projet homebrew idéal pour débuter.Pour réaliser une antenne GP, il faut :

Fixer un connecteur SO-239 au centre d'une plaque de montage.
Souder un tube vertical de 49 cm sur l'âme centrale du connecteur.
Souder quatre radiants sur la masse du connecteur, espacés de 90 degrés, en les inclinant vers le bas à un angle de 45 degrés par rapport à l'horizontale.
Protéger les soudures avec de la gaine thermorétractable ou du vernis isolant.

L'Antenne Portable Directive (inspirée d'Arrow Antennas) - Pour les Satellites

Certains satellites défilants, en orbite basse (quelques centaines de kilomètres), embarquent des relais ou transpondeurs du service amateur. Pour communiquer avec eux, il faut un émetteur/récepteur fonctionnant en cross-band (VHF/UHF) et une antenne facile à orienter. Le modèle 146/437-10-BP fabriqué par l’entreprise Arrow Antennas, ou une réalisation inspirée de ce modèle, est une approche intéressante. Elle dispense d’envisager un support qu’il faudrait motoriser et asservir pour assurer le suivi des trajectoires, en étant une antenne qui se tient à la main.

Ce modèle est constitué de deux antennes directives : trois éléments pour la VHF et sept éléments pour l'UHF, montées sur des plans orthogonaux. Son encombrement est modeste, et une fois démontée, il est minimal (BP signifie « backpack »). Le poids dépendra des composants utilisés mais reste raisonnable. La notice fournit toutes les dimensions des pièces, ce qui permet d’en réaliser une soi-même.

Pour une réalisation inspirée :

L'ossature principale peut être un tube alu carré de 16mm de côté, d'1m de long. Un tube de cuivre 14/12 de 8 à 10cm de long est utilisé pour pouvoir couper le tube principal en deux et réaliser l'assemblage. Le tube de cuivre, de forme ronde de départ, doit être façonné progressivement pour rentrer à force côté arrière, et avec un peu de jeu pour le tube avant, afin de rester à demeure sur un des morceaux du tube principal. Côté avant, le premier directeur UHF doit traverser le tube de cuivre pour ainsi maintenir l’ensemble de l’ossature.
Pour les radiants de l’antenne, on peut utiliser des tubes alu 6/4mm d'1m, que l'on trouve au rayon quincaillerie des grandes surfaces de bricolage. Une fois coupés aux bonnes dimensions, il est nécessaire de tarauder un filetage de diamètre 5mm à une extrémité de chaque pièce. Cette étape est à réaliser avec soin car le taraudage favorise la déformation de l'aluminium et peut détériorer le filetage. Il est recommandé de s'exercer sur des chutes. À l’autre extrémité des tubes, des embouts plastiques sont installés pour éviter les blessures. Les demi-radiants sont reliés par de la tige filetée de 5mm qui traverse le tube principal. Pour chaque paire, une goutte de frein-filet sur un des deux tubes facilitera le vissage/dévissage. Il faut percer le tube carré principal au diamètre de 5mm (celui de la tige filetée) et non 6mm (celui des tubes), sinon, ils ne tiendront pas bien.
Pour les traverses des gamma match, un tube rectangulaire 12x10mm peut être utilisé. Il faut deux pièces de même longueur par gamma match. Les radiants traversent ces pièces par le côté 12mm. Des vis de 3mm servent à bloquer ces traverses sur les tubes (perçage et taraudage). Pour la traverse la plus éloignée du tube principal, à l'extrémité opposée au radiant, un trou de 6mm et une vis de serrage sont faits pour le tube. Pour l'autre traverse, le long du tube principal, un filetage de 8mm est réalisé pour y visser une embase BNC femelle. Au niveau du soudage de l’âme de l’embase, un trou de 8mm est percé sur les deux côtés de 12mm des traverses. D’un côté, l’âme du gamma match part vers le tube de réglage, et de l’autre, cela permet d’accéder avec le fer pour réaliser la soudure.La notice rappelle de ne pas dépasser 10 W avec cette antenne tenue à la main. L’antenne peut supporter 150 W mais il faudra alors qu’elle soit sur un support et non tenue à la main.

Les Éléments Clés de l'Installation BLU

Outre l'antenne elle-même, d'autres composants sont essentiels pour une installation BLU fonctionnelle et performante sur un voilier.

Le Syntoniseur d'Antenne (Boîte d'Accord)

Tous les systèmes de radio BLU disposent d'un syntoniseur d'antenne, aussi appelé boîte d'accord. Son rôle principal est d'adapter l'impédance de l'antenne et de la ramener en résonance, ce qui est indispensable car une antenne (pataras isolé ou antenne fouet) ne résonne que sur une seule fréquence ou une bande étroite en raison de sa longueur fixe. Le syntoniseur permet d'utiliser une large bande de fréquences, de 2 à 30 MHz. La boîte d’accord s’installe au plus près de l’antenne pour optimiser son efficacité. Une boîte d’accord automatique étanche est souvent recommandée.

Un syntoniseur est constitué d'une self sur laquelle on se connecte plus ou moins haut. La partie électronique permet de savoir si l'antenne émet bien toute la puissance. Une boîte manuelle, comme la MFJ 971, peut être instructive mais parfois fastidieuse. Avec les fortes puissances utilisées en émission, il faut être vigilant : un commutateur rotatif peut "cramer" avec un peu d'humidité, provoquant un arc électrique. Des réparations de fortune, comme l'utilisation de pinces crocodiles pour les accords sur la self, peuvent s'avérer efficaces et même offrir des accords plus fins. Le syntoniseur doit être alimenté et mis à la masse sérieusement.

La Mise à la Masse (Plan de Masse Artificiel)

Une mise à la terre correcte est fondamentale pour la performance de la BLU et pour prévenir toutes interférences électriques. Elle est d'autant plus cruciale sur les bateaux à coques en métal où une attention particulière doit être apportée afin qu’aucun courant continu (DC) ne passe dans la coque par le syntoniseur. Même si un antifouling a été appliqué, il y a toujours un contact avec l'eau de mer par couplage capacitif.

Plusieurs options existent pour le plan de masse :

Les plaques de masse en bronze sont souvent utilisées. Nos plaques de masse mesurent typiquement 300 x 80 x 13 mm. Il est impératif de ne jamais peindre les plaques de masse, car cela limite leurs performances. Elles doivent être régulièrement nettoyées avec une brosse métallique ou remplacées si nécessaire.
La surface peinte de la coque peut également être exploitée pour créer un condensateur avec l'eau de mer. Le syntoniseur peut être relié à cette surface peinte au moyen d'une large bande de cuivre, sur une surface d'environ 3 m² située sous la coque ou dans la partie arrière pour une bonne mise à la terre.
Le système KISS-SSB est une alternative qui consiste en un tube. Il est connecté à la borne de terre de la radio et placé de façon libre. Il est important de ne pas le placer près de câbles actifs.

L'antenne a besoin de son "image" opposée pour fonctionner efficacement, ce qui est très facile sur terre, mais plus difficile sur un canot, d'où l'utilisation d'une plaque en bronze que l'on connecte à la tresse du coaxial, ou d'autres systèmes de plan de masse artificiel. Un copain, par exemple, utilise les filières de son canot comme contrepoids électrique. Il ne pense pas qu'en réception, pour un bateau métallique, il soit nécessaire de mettre l’installation à la masse, mais c’est à vérifier.

Le Câblage : Artère de la Transmission

Le choix et l'installation des câbles sont également déterminants. Le câble coaxial reliant la radio au syntoniseur doit être un câble de faible atténuation pour minimiser les pertes de signal. Les connecteurs, comme les PL, ne doivent permettre aucun contact entre le conducteur central et le blindage. La surface de contact du conducteur doit être suffisante.

Entre le syntoniseur d'antenne et le pataras isolé, un câble haute tension résistant aux UV doit être installé, car ce câble irradie des ondes. Il est impératif d'isoler soigneusement la soudure de l’âme du câble coaxial à l’antenne après avoir dégagé largement la gaine extérieure (la tresse). Le blindage du câble coaxial doit être mis à la terre. Une pelote de ficelle peut être utile pour mesurer la distance exacte de fil coaxial nécessaire.

L'Écosystème BLU : Optimiser l'Utilisation

Une fois l'installation physique réalisée, la BLU s'insère dans un écosystème de services et de pratiques qui enrichissent considérablement l'expérience de navigation.

Le Modem Pactor : Passerelle vers les Données

Le modem Pactor est un composant clé pour la transmission de données par BLU. Il est connecté au récepteur via un PC ou un ordinateur portable (via USB ou Bluetooth) et convertit les données de l'ordinateur pour qu'elles puissent être transmises par ondes courtes. La station à terre émet ensuite les données ondes courtes sur Internet. Les modems Pactor sont fabriqués par la société allemande SCS. Des modèles comme le DR-7400, utilisant la nouvelle technologie Pactor 4 (appelée aussi P4 dragon), améliorent la vitesse de transmission. Le DR-7400 n'est surpassé que par le DR-7800, qui possède un afficheur intégré mais est beaucoup plus cher. Un modem Pactor offre encore plus d'avantages : avec un modem Pactor et un système de radio BLU, on peut recevoir les messages météo Navtex, rendant un récepteur Navtex indépendant superflu.

Logiciels et Services

L'utilisation de la BLU est grandement facilitée par divers logiciels et services :

Pour la météo : Les fichiers météo Grib sont à la disposition des navigateurs via radio BLU, modem Pactor ou téléphone Iridium. Des logiciels comme zyGrib ou OpenCPN, avec ses fichiers Grib, sont devenus des classiques. La NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) publie des fichiers PDF actualisés donnant toutes les fréquences BLU des émetteurs terrestres (fax) existant actuellement dans le monde. Le Service Météo Allemand (DWD) possède aussi une fréquence ondes courtes qui peut être utilisée pour transmettre des bulletins météo audio et les recevoir via BLU.
Pour la communication : Les navigateurs peuvent communiquer via BLU sur des fréquences ondes courtes, comme le réseau "ARC Radio Net 8.297". Chris Parker est très connu aux États-Unis, il établit des bulletins météo, fournit des conseils de routage et parle directement avec les navigateurs sur ondes courtes. De nombreux navigateurs allemands sont aussi abonnés à l'organisation américaine SSCA, qui gère sa propre station de radio côtière, possédant l'indicatif KPK. Le réseau du capitaine est uniquement réservé aux radioamateurs. Il existe aussi des réseaux d'appel regroupant les navigateurs des différents bassins, comme celui animé par Loïc aux Antilles et par Jane et Marc dans le Pacifique, offrant une liaison quotidienne. L'outil "Where & When Propagation Tool" est également disponible pour recevoir et passer des appels en clair d'un bout du monde à l'autre via une radio BLU.
Logiciels de décodage : Un programme codeur/décodeur capable de travailler en mode Pactor est nécessaire, ainsi qu'un logiciel de messagerie. Les logiciels comme Mscan Météo Lite permettent de visualiser le signal et de décoder les images. Pour la réception des Gribs, un récepteur BLU basique comme le Sangean fait l'affaire, d'autres plus élaborés permettant aussi l'émission.

Fabriquer son Antenne BLU pour Voilier : Un Guide Complet pour la Communication Maritime