Antenne ERDF

Il y a quelques jours, je vous ai parlé d'une antenne de réception par F8DEM, qui utilisait pour cela son réseau électrique. Après ma demande, l'OM m'a gentiment envoyé son article. Dans le même temps je lui laisse un droit de réponse suite à certaines réactions...
le premier article 

"Un de vos correspondants bondit au nom de la légalité.
Et il a raison, car là est bien le cœur du problème.

La législation actuelle présente une incohérence insoutenable : N'importe quel individu peut injecter des signaux HF sur le réseau électrique,pour peu qu'il dispose de boîtiers CPL.
Mais ces droits lui sont retirés s'il est titulaire d'une licence R.A.

L'interdiction qui nous est faite de rejeter des signaux sur le « secteur » remonte à plusieurs dizaines d'années, et aujourd’hui plus personne n'est en mesure de la justifier.

Il semble qu'à l'époque le législateur ait mis en œuvre le principe de précaution : on craignait que des signaux parasites ne viennent dérégler les nouveaux équipements industriels pilotés électroniquement (alors en plein développement), ainsi que les téléviseurs.

Cette prudence était compréhensible et légitime pour l'époque.

L'irruption massive des CPL depuis 10 ans, sans accident notable en dehors des brouillages que nous connaissons, prouve que cette crainte était infondée.

En toute connaissance  de cause, j'ai pris le risque de déclencher une polémique. Son but avoué (au delà de l’intérêt technique) est de mettre un peu de pression sur notre Autorité de Tutelle pour abroger une prescription totalement dépassée.

André F8DEM



L'ANTENNE  ERDF

1 - Présentation

Je tiens la recette de mon grand-père : Dans les années 20, il branchait son poste à galène sur le « secteur », en intercalant un simple condensateur de quelques nanofarads.
Bien sûr, cela picotait parfois un peu quand on touchait aux fils, et l'audition était enjolivée par une ronflette due au 50 Hz.
Pour réaliser cette antenne de réception multibande, j'ai repris son idée en tenant compte de contraintes supplémentaires :
•    Permettre la réception à partir de 1,8 Mhz et au dessus.
•    Protéger l'opérateur contre  tout choc électrique.
•    Protéger le récepteur contre toute surtension qui mettrait à mal son étage d'entrée.
•    Ne pas déclencher le disjoncteur différentiel présent dans (presque) tous les foyers : courant maximal de fuite 30 milliampères, moins dans certaines pièces.
•    Laisser passer les signaux HF sans pertes excessives.

Mon choix s'est arrêté sur un filtre passe-haut du type RC à quatre cellules.

Un bref coup d’œil sur le schéma montre que ce dispositif convient parfaitement à la réception, mais aussi qu'il permet de passer en émission.

Quelle est la situation réglementaire à ce jour (novembre 2012)?
La question est d'actualité.
Alors que les radio-amateurs sont soumis à des conditions extrêmement restrictives, les liaisons domotiques par courants porteurs en ligne (CPL) ont transformé le réseau électrique en une gigantesque antenne. Les rayonnements émis, principalement dans les bandes décamétriques, polluent parfois lourdement la réception des signaux radio.
   

Utilisateurs	Réception	Emission	Observations
Radio-amateurs et assimilés	LIBRE	INTERDITE les rejets sur le réseau électrique doivent être inférieurs à 1 mV (rapportés à une impédance de 50 Ω) soit 2.10 EE-7 W  =   0,2 μ W	Les CPL rayonnent des puissances bien supérieures à 0,2 μ W. La norme actuelle est appliquée de façon très laxiste : -la certification CE est apposée par le fabricant (auto-certification). -aucun contrôle n'est effectué par un laboratoire indépendant. -la norme est transgressée sans qu'aucune action ne soit engagée. -les voies de recours en justice sont totalement illusoires.
Particuliers utilisant des boîtiers CPL	LIBRE	AUTORISEE Norme actuelle :  EN 55 022 Projet adopté,en attente de promulgation  EN 50561-1

Depuis des années, le lobby des électriciens favorise l'invasion du marché par des produits non conformes ; en pratique ils ont rendu la norme EN 55 022 caduque.
Aujourd'hui, la commission européenne étudie un texte encore plus laxiste !
Les négociations engagées auprès des associations de radio-amateurs sont parfaitement hypocrites. Elles ne sont qu'un moyen de gagner du temps en jouant la carte du fait accompli : poursuivre l'installation massive des réseaux CPL de manière irréversible.
De fait, les équipements CPL bénéficieront d'une totale déréglementation.

Cet état des lieux nous amène à poser deux questions :

1 – POURQUOI EUX ET PAS NOUS ?
Les CPL ont été baptisés « cancer des ondes ».
Et si au contraire il s'agissait  d'une aubaine pour les radio-amateurs ?
Prenons acte de cette libéralisation, et saisissons cette chance pour utiliser le réseau électrique comme antenne, en réception comme en émission.

2 – MAINTENANT OU PLUS TARD ?
Faut-il attendre l'enterrement officiel de la norme, ou bien expérimenter dès maintenant ?
Souvenons nous des cibistes qui prirent l'initiative de bousculer un peu les textes en vigueur, avant d'accéder enfin à une reconnaissance officielle.
Chacun réfléchira et agira selon sa conscience.


2 – Description

3 – 3  Nomenclature

5 condensateurs 4700 pF tension mini 400  V (de préférence avec pattes longues)
4 résistances 6,8 kΩ   2 W
2 barrettes « domino » d'électricien
1 prise électrique type 16A (N + P + T) et son cordon
10 cm coaxial et prise PL
1 prise de châssis (pour fiche banane)
2 fusibles, ou fil fusible  (5 A)

Budget : environ 10 € -   Réalisation: très facile.

2 – 4  Illustration

Le cœur du système : quatre condensateurs et quatre résistances montés sur « dominos »

Boîtier câblé, capot ouvert. Les deux fusibles sont abrités dans une « gouttière » en carton pour éviter tout court-circuit.
Deux robustes serre-fils maintiennent fermement le cordon électrique et le coaxial.

Prêt à l'emploi.
La boite d'accord est facultative en réception (SWL) mais indispensable en émission.

3 – Choix techniques

Les valeurs des composants ne sont pas critiques.
Elles ne sont qu'un ordre de grandeur, et peuvent varier largement suivant les disponibilités de vos fonds de tiroir ou de votre fournisseur habituel.
Les calculs qui suivent visent simplement à vérifier si les paramètres essentiels se situent dans des limites raisonnables.

3 – 1  Fréquence de coupure

En prenant la moyenne géométrique :  Fc = √(50 x 1,8 EE6)  ≈ 9500 Hz soit ω = 59 600 rad/s
A la fréquence de coupure  ωRC = 1  d'où  RC = 1,68 EE-5
Pour ma part je disposais de condensateurs de 4,7 pF et de résistances de 6,8 kΩ ce qui donne RC = 3,2 EE-5, valeur tout à fait admissible.

3 – 2  Atténuation  - choix du nombre de cellules
Le produit RC caractérise l'atténuation apportée par une cellule de filtrage.
En valeur absolue Us / Ue = ωRC   avec ω = 2Л.50 = 314
Us / Ue ≈ 0,01
Autrement dit, chaque cellule divise par 100 la tension qu'elle reçoit à l'entrée.
NB : les calculs portent sur une ligne ouverte ; les tensions sont donc des valeurs maximales, qui diminueront (légèrement) lors du raccordement sur une charge résistante.

Entrée :  240 V  -  50 Hz  (France)

N° cellule	Bornes	Tension de sortie	Remarques
1	R1	2,4 V = 2400 mV	Sécurité de l'opérateur assurée, mais tension destructrice pour l'étage d'entrée.
2	R2	24 mV	Tension d'entrée encore trop élevée pour un récepteur
3	R3	0,24 mV = 240 μ V	Pour comparaison, une station QRP rayonnant 10 W sur λ = 10 m, depuis une distance de 100 Km et reçue sur un dipôle demi-onde génère une tension au centre de 830 μ V.
4	R4	2,4 μ V	La porteuse 50 Hz est devenue totalement imperceptible

3 – 3  Courant de fuite phase-terre
L'impédance d'entrée est essentiellement celle du premier condensateur.
Zc = 1 /  6,28 CF (en valeur absolue)       avec   C = 1,7EE-9  et  F = 50
Zc  ≈  678  k Ω
courant de fuite i(f)  =  240 / 678 000  ≈ 0,35 mA   Valeur très inférieure au seuil de déclenchement du disjoncteur différentiel (30 mA maxi).

3 – 4  Filtre secteur
Si votre installation comporte un filtre secteur, retirez le. Même branché en parallèle au système, il absorbe inutilement une partie des signaux HF, que ce soit en réception ou en émission.

3 – 5   Fusibles
Facultatifs. Même si le risque de court-circuit est très faible, je les recommande.

3 – 6  Phase ou neutre ?
Les essais en réception n'ont pas montré de différence sensible en prenant tour à tour le neutre et la phase comme antenne.
Pour faire face à toute éventualité, j'ai choisi le raccordement simultané sur les deux fils, en intercalant un condensateur sur chaque entrée.

3 – 7  Prise de terre indépendante

Dans les habitations anciennes, la terre  -- indispensable -- n'est pas distribuée sur toutes les prises de courant.
Le raccordement se fera sur le réseau d'eau ou de chauffage (jamais sur le gaz !).

4  -  Les essais

En réception :
Les essais ont été menés  depuis une maison individuelle, reliée eu réseau électrique par des conducteur aériens :
•    aucune bruit de fond du au 50 Hz
•    aucune surtension gênante ou dangereuse
•    les signaux reçus sur différentes bandes sont du même ordre de grandeur que ceux recueillis sur un dipôle  2 X 10 m. Au bar-graph, la perte n'excède jamais deux points S. Dans quelques cas, le signal est légèrement meilleur sur l'antenne ERDF. Cela provient vraisemblablement des différences de directivité de l'une et de l'autre
Au total, une bonne surprise.

Depuis une maison alimentée par des câbles enterrés, les résultats sont nettement moins bons, comme on pouvait s'y attendre.
Toutefois, le réseau domestique hors-sol permet de capter les stations les plus puissantes.


Analyseur d'antenne :
•    Les mesures ont été effectuées avec un MFJ 259 B
•    Le ROS varie entre 1/1 et 4/1 ; il dépasse rarement 5/1
•    La réactance X est tantôt réactive, tantôt capacitive et dépasse rarement 300 ohms.
•    La résistance R (résistance de rayonnement et pertes ohmiques) varie entre 6 et 200 ohms.
•    Ces valeurs sont sujettes à de de brusques mais petites variations, vraisemblablement provoquées par la mise en service ou l’arrêt des moteurs, lampes... des différents abonnés.
•    Les valeurs de R et de X ne s'ordonnent pas de façon significative comme on pourrait l'observer sur une antenne classique.
Ces valeurs sont bien entendu spécifiques à une habitation donnée et doivent être refaites au cas par cas.
CONCLUSIONS :
Le réseau électrique se comporte comme un faisceau d'antennes long-fil branchées en parallèle, dont les diagrammes de rayonnement se superposent de façon plus ou moins aléatoire.
Les valeurs modérées de la réactance et de la résistance permettent d'obtenir une adaptation correcte à partir de  n’importe quelle boîte d'accord.

En émission :
Ce dispositif a  été brièvement testé, hors du territoire français.
Un QSO a été réussi sur 600 Km avec une puissance de 15 Watts, en PSK 31.
Dans le même temps, les autres messages s'affichaient nombreux et avec très peu de QRN.

En émission, il faut naturellement s'intéresser aux parasites et perturbations éventuels.
Incontestablement, à proximité de l'émetteur, les récepteurs TV tressautent un peu, mais ceci est l'inconvénient de toutes les antennes type long-fil : Le rayonnement commence dès la sortie de la boîte d'accord, et de façon imparable.
La question demeure : l'antenne ERDF génère t 'elle plus de QRM qu'un long fil ordinaire ?
La brièveté de l'essai n'a pas permis d'effectuer une comparaison précise.
Seconde bonne surprise : les ordinateurs, alimentés sur secteur, et travaillant à proximité immédiate n'ont manifesté aucun dysfonctionnement, alors qu'ils sont parfois perturbés par des antennes traditionnelles alimentées par coaxial.
En résumé
Le réseau ERDF permet d'obtenir des performances tout à fait honorables ; il n'égalera sans doute jamais une bonne Quad, mais il s'avère supérieur  aux antennes fouet ou « boudin » du commerce.
Pour un coût dérisoire, vous disposez d'une antenne multibande, d'une discrétion exemplaire, et extrêmement compacte.
Antenne de secours, antenne de vacances (mais pas de randonnée !), ce serait dommage de vous en priver.
A vos tournevis !