Construire une antenne 1090 MHz : spider, colinéaire et ground plane

Si tu exploites ton propre récepteur ADS-B, tu t’en rends vite compte : la clé SDR est interchangeable, l’antenne non. C’est elle qui décide si tu vois seulement l’approche de ton aéroport de proximité ou des avions en croisière bien au-delà de l’horizon. Le plus beau, c’est que construire soi-même une antenne 1090 MHz est l’un des projets de bricolage les plus gratifiants qui soient. Quelques centimètres de fil, un connecteur et un peu de câble coaxial suffisent. Dans ce guide, tu trouves les dimensions des trois formes éprouvées – ground plane, spider et colinéaire coaxiale –, le calcul qui les justifie et les erreurs que presque tout le monde fait la première fois.

La réponse courte

Pour débuter, tu construis une antenne spider : un brin vertical d’environ 69 mm et quatre à huit radians de même longueur, recourbés d’environ 45 degrés vers le bas. Si tu veux plus de portée, construis une colinéaire coaxiale faite de huit tronçons de câble RG-6 d’environ 116 mm chacun. Tu montes les deux antennes à la verticale, parce que les signaux ADS-B sont polarisés verticalement, et aussi haut et dégagé que possible.

Le récepteur complet avec Raspberry Pi, clé et logiciel est décrit dans le guide Construire soi-même un récepteur ADS-B. Ici, il n’est question que de la pièce qui fait la plus grande différence.

La physique en trois phrases

Les avions émettent leurs messages ADS-B par le transpondeur Mode S sur 1090 MHz – comment cela fonctionne techniquement, l’article Transpondeur Mode A, C et S l’explique. Une antenne fonctionne au mieux quand sa longueur est dans un rapport fixe avec la longueur d’onde. La longueur d’onde est égale à la vitesse de la lumière divisée par la fréquence : 299 792 km/s divisés par 1090 MHz donnent environ 275 mm.

Les dimensions de base en découlent :

Fraction	Longueur dans l’air	À quoi ça sert
λ (onde entière)	≈ 275 mm	base de calcul
λ/2	≈ 137,5 mm	dipôle, éléments demi-onde en fil
λ/4	≈ 69 mm	brin et radians de la ground plane et de la spider
λ/2 × 0,85	≈ 116 mm	élément d’une colinéaire en câble coaxial RG-6
λ/4 × 0,85	≈ 58 mm	stub quart d’onde en RG-6

La troisième phrase est la plus importante : dans un câble, l’onde est plus courte que dans l’air. Le diélectrique entre l’âme centrale et la tresse freine la propagation. Le coefficient de vélocité (en anglais velocity factor) indique de combien. Pour du câble satellite à diélectrique expansé, il tourne souvent autour de 0,85, et il est nettement plus bas pour du câble à polyéthylène plein. Pour les antennes en fil, il ne joue aucun rôle, pour les éléments en câble coaxial, il est décisif.

Forme 1 : la ground plane

La ground plane est la forme originelle de l’antenne quart d’onde. Un brin vertical d’environ 69 mm repose sur un contrepoids – soit une surface métallique, soit plusieurs radians qui partent à l’horizontale de son pied. Le brin est relié à l’âme centrale du câble, le contrepoids à la tresse.

Tu as peut-être déjà la variante la plus simple dans un tiroir : l’antenne fouet à base magnétique fournie avec beaucoup de clés SDR. Dans la communauté des feeders FlightAware, c’est une astuce classique pour débutants de raccourcir son brin à environ 67 mm et de poser la base magnétique sur une boîte de conserve, une plaque métallique ou une plaque de four. La surface joue le rôle de contrepoids, et l’antenne reçoit alors nettement mieux qu’avant.

Matériel pour une ground plane à radians :

• une embase (N, SO-239 ou F) comme base
• cinq morceaux de fil de cuivre d’environ 1 à 2 mm d’épaisseur et d’environ 10 cm de long chacun, à recouper
• quatre petites vis avec écrous, ou de l’étain, pour les radians
• du câble coaxial avec le connecteur adapté et, le cas échéant, un adaptateur pour la clé SDR

Tu soudes le brin dans la broche centrale de l’embase, et tu fixes les quatre radians aux trous de montage de la bride. On mesure le brin depuis le haut de l’embase jusqu’à la pointe, et les radians depuis leur point de fixation.

Forme 2 : la spider

La spider est une ground plane aux radians recourbés vers le bas – et l’une des antennes maison les plus appréciées pour l’ADS-B. Le nom vient de son apparence : avec quatre, six ou huit pattes obliques, elle ressemble à une petite araignée.

Dans une notice de montage très citée du forum FlightAware, la variante à six pattes est décrite ainsi : le brin mesure 69 mm depuis le haut d’un connecteur F jusqu’à la pointe, les radians 69 mm depuis le point de pliage jusqu’à la pointe, pliés d’environ 45 degrés sous l’horizontale. Comme fil, on utilise l’âme centrale d’environ 1 mm d’épaisseur d’un câble RG-6, un fil plus épais convient aussi. Dans cette variante, on ne soude pas du tout – tout tient par le connecteur, l’écrou et la rondelle.

Pourquoi l’inclinaison ? Des radians recourbés modifient l’impédance au pied de l’antenne et le rayonnement vers le bas. Pour la réception, cela signifie en pratique : l’antenne s’adapte mieux au câble et « regarde » un peu plus à plat vers l’horizon. D’après une légende de photo de la notice, la version à huit pattes fait mieux que celle à quatre, mais elle ne fournit pas de mesures à l’appui. Quatre radians sont un bon départ.

Forme spéciale : la cantenna

Une variante culte dans le milieu des feeders est la cantenna : un brin quart d’onde est monté sur une canette ou une boîte de conserve vide, qui forme le contrepoids. Là aussi, la notice du forum indique 69 mm de longueur de brin à partir de l’âme centrale d’un câble RG-6, le constructeur ayant signalé une meilleure réception avec du fil isolé après raccourcissement à 66 mm. La cantenna est plutôt une expérience pour le rebord de fenêtre qu’une solution durable sur le toit.

Forme 3 : la colinéaire coaxiale

Quand la spider fonctionne et que tu en veux plus, la colinéaire coaxiale (souvent appelée « CoCo » en abrégé) est l’étape suivante. Elle empile plusieurs tronçons demi-onde les uns sur les autres. Le principe : au lieu de répartir l’énergie de façon uniforme dans tous les angles de site, une antenne empilée concentre sa sensibilité sur l’horizon. C’est précisément là que se trouvent les avions éloignés en croisière – et ce sont eux qui font la portée.

L’astuce du montage coaxial : à chaque jonction, on inverse l’âme centrale et la tresse. L’âme centrale d’un tronçon va à la tresse du suivant et inversement. Ainsi, les faces extérieures des tronçons rayonnent en phase, et l’antenne se comporte comme plusieurs dipôles empilés.

Dimensions et matériel

Une notice de montage très détaillée d’un radioamateur sur balarad.net fait le calcul ainsi : demi-longueur d’onde 137,5 mm multipliée par le coefficient de vélocité 0,85 donne environ 116 mm par élément. Il a utilisé du câble 75 ohms de type RG-6 de coefficient 0,85 et un câble 50 ohms de coefficient 0,83 – avec la même longueur d’élément dans les deux cas.

Matériel pour une colinéaire à huit éléments :

• environ 1,5 m de câble coaxial à diélectrique expansé dont le coefficient de vélocité est connu (par exemple du RG-6)
• un tube en plastique (PVC) d’environ 1 m de long comme boîtier, plus un bouchon d’extrémité
• du ruban isolant, de la gaine thermorétractable, un peu de colle
• un connecteur au pied (F ou SMA, selon le récepteur)
• en option, une résistance de terminaison de 75 ou 50 ohms à l’extrémité supérieure

Comment procéder

1. Couper les éléments : coupe huit tronçons exactement à la même longueur. Tu mesures les 116 mm sur la tresse, l’âme centrale dépasse de chaque côté d’environ 50 mm – elle sert à la jonction et à la stabilité.
2. Relier en croix : relie l’âme centrale qui dépasse de l’élément 1 à la tresse de l’élément 2, et l’âme centrale de l’élément 2 à la tresse de l’élément 1. Un morceau de ruban isolant entre les éléments évite les courts-circuits.
3. Mesurer après chaque étape : vérifie au multimètre qu’il n’y a pas de court-circuit entre l’âme centrale et la tresse au pied. Une fois l’antenne dans le tube, une erreur est presque impossible à retrouver.
4. Terminaison en haut : le constructeur place une résistance adaptée à l’impédance du câble à l’extrémité supérieure, mais écrit lui-même qu’elle n’est pas nécessaire pour une bonne réception. Elle facilite surtout le test de continuité des éléments et évacue les charges statiques.
5. Installer et étanchéifier : fais glisser la chaîne dans le tube, colle et étanchéifie le connecteur en bas, pose un bouchon en haut.

Un détail supplémentaire de la même notice est un stub quart d’onde : un morceau de câble coaxial court-circuité à l’extrémité, d’environ 58,5 mm, au niveau de la prise d’antenne. À 1090 MHz, il se comporte comme une haute impédance et coûte à peine de réception, alors que sur d’autres fréquences, son impédance est basse ; relié à la terre, il peut en outre évacuer la charge statique. Pour une première construction, il est facultatif.

Les trois formes en comparaison

Critère	Ground plane	Spider	Colinéaire coaxiale
Temps de construction	moins d’1 heure	environ 1 heure	un après-midi
Matériel	embase, fil, vis	connecteur, fil, év. embase	1,5 m de coaxial, tube PVC, petit matériel
Tolérance aux erreurs	élevée	élevée	faible, chaque jonction compte
Réception près de l’horizon	correcte	correcte, un peu plus à plat	la plus forte
Tenue aux intempéries	bonne avec étanchéité	bonne avec étanchéité	très bonne dans le tube
Idéale pour	rebord de fenêtre, premier test	toit, balcon, débuts	installation fixe sur le toit

Si tu préfères acheter plutôt que construire, tu trouveras un panorama dans Acheter des récepteurs ADS-B et des kits tout faits.

Câble, connecteurs et pertes

À 1090 MHz, le câble coaxial absorbe nettement du signal, et d’autant plus qu’il est fin et long. Sur le forum FlightAware, on souligne expressément qu’à partir d’environ 5 m de longueur, le RG-6 atténue tant qu’un préamplificateur peut valoir la peine. Quelques règles de base en découlent :

• Un câble aussi court que possible. Chaque mètre en moins, c’est de la portée offerte.
• Un câble épais à diélectrique expansé plutôt que de minces cordons. Un câble d’antenne bon marché à fortes pertes dégrade n’importe quelle antenne.
• Peu de transitions. Chaque adaptateur entre F, N, SMA et MCX coûte un peu et constitue une source de panne potentielle.
• L’amplificateur côté antenne, pas côté récepteur. Un préamplificateur à faible bruit (LNA) directement au mât compense les pertes du câble. Comment cela fonctionne et quand un filtre 1090 MHz aide, le guide Augmenter la portée ADS-B avec un LNA et un filtre l’explique.

La clé branchée à l’autre bout influence elle aussi le résultat – certains modèles ont déjà un amplificateur et un filtre intégrés. Plus de détails dans la comparaison des clés SDR pour l’ADS-B.

Erreurs typiques de la construction maison

• Mal mesuré. Le brin compte à partir du point où il sort du connecteur, pas à partir de la soudure à l’intérieur. Les radians, tu les mesures après les avoir pliés.
• Coefficient de vélocité oublié. Si tu coupes des éléments de colinéaire à 137 mm au lieu d’environ 116 mm, tu construis une antenne pour une tout autre fréquence.
• Éléments inégaux. Sur la colinéaire, l’uniformité compte. Mieux vaut fabriquer un gabarit de coupe en bois que mesurer chaque élément séparément.
• Court-circuit dans le tube. Un seul brin de fil entre l’âme centrale et la tresse met l’antenne hors service. Mesure après chaque étape.
• Antenne couchée. L’ADS-B est polarisé verticalement. Une antenne montée en oblique ou à l’horizontale gaspille beaucoup de signal.
• Humidité. De l’eau dans le connecteur ou dans le câble dégrade la réception insidieusement. Tout ce qui est dehors doit être systématiquement étanchéifié – des conseils dans l’article Exploiter un récepteur ADS-B en extérieur.

Tester et comparer

Pour savoir si ta nouvelle antenne est meilleure, ne te fie pas à ton intuition, mais aux chiffres. Compare sur au moins une journée entière, mieux sur plusieurs : nombre de messages reçus par seconde, nombre d’avions avec position et portée maximale dans toutes les directions. Comment exploiter ces statistiques avec graphs1090, le guide Mesurer la qualité de réception te le montre.

Important : ne change toujours qu’une seule chose à la fois. Nouvelle antenne et nouvel emplacement le même jour – et tu ne sais pas ce qui a fait la différence. Et ce n’est qu’ensuite que cela vaut la peine d’ajuster au millimètre. Presque toujours, un meilleur emplacement apporte plus que la longueur parfaite. Où placer l’antenne au mieux et comment la fixer, c’est dans Trouver le meilleur emplacement pour ton antenne.

Avec une antenne performante, c’est tout le réseau qui en profite : plus il y a de stations qui reçoivent bien dans une région, plus la localisation des avions sans position ADS-B propre par multilatération (MLAT) fonctionne de façon fiable. Tu peux transmettre tes données, par exemple, via le feeder Flightradar24 ou à ADS-B Exchange et d’autres réseaux communautaires. Ce qu’il faut respecter sur le plan juridique pour la réception et le partage, l’article Recevoir des données ADS-B : le cadre juridique le résume.

Et sur le spot ?

Toutes les antennes ne doivent pas vivre sur le toit. Une petite spider ou une antenne fouet raccourcie sur une surface métallique tient dans n’importe quel sac photo et, avec une clé, un smartphone et une batterie externe, fait de n’importe quel spot une petite station de réception. Comment cela fonctionne en déplacement, Réception ADS-B mobile au spot le décrit. Comment utiliser les données en direct pour ton spotting en général, le guide Suivi des vols avec l’ADS-B pour spotteurs te le montre.

Conclusion

Une antenne 1090 MHz maison, c’est de la géométrie plus un peu de soin. De 275 mm de longueur d’onde découlent toutes les dimensions : environ 69 mm pour le brin et les radians d’une ground plane ou d’une spider, environ 116 mm par élément d’une colinéaire en RG-6. La spider est le point de départ idéal, la colinéaire la montée en gamme pour une place fixe sur le toit. Et quelle que soit la forme que tu choisis : un emplacement dégagé et élevé, un câble court et des connecteurs étanches apportent plus que n’importe quel dernier millimètre.